船載北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展淺析

于素霞

摘 要 隨著第三代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建立，我國船用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)也將迎來新的發(fā)展。本文研究船載北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，并探討其現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞 船舶;北斗衛(wèi)星;通信導(dǎo)航;發(fā)展趨勢

引言

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在通信導(dǎo)航、氣象觀測和石油勘察等多個領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。船載衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)尤其對船舶安全航行有非常重要的保障作用。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，對船載北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展研究，將助力我國遠(yuǎn)洋船舶安全快速發(fā)展[1]。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2014年11月IMO海上安全分委會（MSC）94次會議完成了北斗系統(tǒng)作為世界無線電導(dǎo)航系統(tǒng)（WWRNS）的最終認(rèn)可，北斗系統(tǒng)成為第三個被國際海事組織認(rèn)可的世界無線電導(dǎo)航系統(tǒng)[2]。

2020年6月23日，北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功后，我國全面完成北斗全球系統(tǒng)建設(shè)，邁進(jìn)全球服務(wù)新時代。“北斗”三號是世界上首個集定位、授時和報文通信為一體的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，短報文通信是其獨(dú)有功能，做到了將導(dǎo)航與通信緊密結(jié)合，非常適用于交通運(yùn)輸、調(diào)度指揮、搜索營救等需要把導(dǎo)航與移動數(shù)據(jù)通信相結(jié)合的用戶[3]。

2 基于北斗系統(tǒng)的船舶監(jiān)控管理

北斗系統(tǒng)的規(guī)模化應(yīng)用從海洋漁業(yè)開始，利用定位功能和短報文通信功能，實(shí)現(xiàn)對漁船的船位監(jiān)控、導(dǎo)航定位、信息化管理，并為漁船提供便捷、低成本的衛(wèi)星通信服務(wù)。

2.1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要由三大部分組成，分別是導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)、北斗運(yùn)營中心和船載終端。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是為整個系統(tǒng)提供定位、衛(wèi)星通信的基礎(chǔ)服務(wù)。北斗運(yùn)營服務(wù)中心作為整個系統(tǒng)的核心，是系統(tǒng)通信的樞紐。監(jiān)控平臺可以通過北斗運(yùn)營服務(wù)中心對終端進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)位、信息發(fā)布，同時，運(yùn)營服務(wù)中心還可以提供與其他通信網(wǎng)絡(luò)的信息交換與融合，如實(shí)現(xiàn)北斗短報文與移動通信短消息的互聯(lián)互通，為用戶提供更多增值服務(wù)。北斗船載終端通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為船舶及人員提供實(shí)時定位和導(dǎo)航服務(wù);同時可以對實(shí)時位置信息按照設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行采集和存儲，利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供的短報文服務(wù)，上報至北斗衛(wèi)星地面站，再傳送至北斗運(yùn)營服務(wù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲，中心再將數(shù)據(jù)推送至監(jiān)控平臺用于顯示終端位置。

2.2 主要功能

由于結(jié)合了報務(wù)和定位，北斗船舶監(jiān)控系統(tǒng)就為管理者提供了多種管理方式。北斗報文通信系統(tǒng)，提供明文發(fā)送和密文發(fā)送兩種方式，確保信息收發(fā)安全可靠。通過船載終端顯控單元，可實(shí)現(xiàn)北斗船載終端與監(jiān)控臺站、北斗船載終端與手機(jī)的短消息互通功能[4]。

定位是船舶監(jiān)控管理的基礎(chǔ)。北斗船載終端能夠按照規(guī)定的時間要求或者航速航向變化情況，進(jìn)行動態(tài)位置數(shù)據(jù)采集，并按照設(shè)定的時間間隔、距離間隔或時刻點(diǎn)，自動發(fā)送位置信息，且動態(tài)存儲最近時間段的全部定位信息。

緊急報警和區(qū)域報警。緊急報警可向運(yùn)營中心或指揮平臺持續(xù)的發(fā)出求救信號，并按照設(shè)定頻度持續(xù)不斷地發(fā)出，直到收到確認(rèn)信息或用戶解除報警為止。

移動監(jiān)控和指揮。配備了監(jiān)測接收機(jī)模塊的指揮船，可實(shí)時監(jiān)控授權(quán)管理的北斗用戶機(jī)的通信及位置信息，并在監(jiān)控平臺上顯示;還可以任意選擇授權(quán)管理的北斗用戶機(jī)，回放其某時間段內(nèi)的歷史航行軌跡。

3 應(yīng)用前景展望

據(jù)2019年底的統(tǒng)計(jì)，我國沿海已經(jīng)有大約5.2萬艘漁船安裝了北斗導(dǎo)航終端。漁政船、海警船等公務(wù)船，也大量配備了北斗船舶監(jiān)控系統(tǒng)[5]。主要應(yīng)用領(lǐng)域體現(xiàn)在如下幾方面。

3.1 與AIS集成的船舶數(shù)據(jù)采集

船舶自動識別系統(tǒng)AIS是一種船舶助航設(shè)備，是能夠增強(qiáng)船舶間避免碰撞的措施之一。當(dāng)船舶處于基站覆蓋范圍外時，北斗位置報告功能自動開啟，利用北斗定位和雙向短報文通信，即使在遠(yuǎn)洋航行中，也能很好地監(jiān)控船舶航行，拓寬 AIS 的使用范圍[6]。

3.2 與RFID集成的漁政執(zhí)法

射頻識別 RFID，又稱電子標(biāo)簽。在遠(yuǎn)洋監(jiān)管或執(zhí)法過程中，通過集成北斗系統(tǒng)定位和通信功能，可有效完成與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信，解決了遠(yuǎn)離海岸的數(shù)據(jù)雙向傳輸問題。并可以對船舶進(jìn)行定位和導(dǎo)航，可以準(zhǔn)確和及時提供航線指引、遇險求救、船位監(jiān)控、漁船出入港等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對漁船動態(tài)連續(xù)管理和監(jiān)控。

3.3 與船舶計(jì)程的集成

船舶計(jì)程儀記錄著船舶的相對速度以及航程，提供船舶行駛中的實(shí)時航程數(shù)據(jù)。與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航通信集成的船舶計(jì)程儀，擺脫了天候、地理等條件對計(jì)程精度的影響，達(dá)到了快速的定位、測速、航程計(jì)算等目的，且作為我國自主建設(shè)的系統(tǒng)，可以保證其低廉的使用成本和穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.4 與浮標(biāo)集成的海上溢油跟蹤

石油運(yùn)輸是海上航運(yùn)最繁忙的業(yè)務(wù)之一，過去幾年間，海上溢油事故頻發(fā)。基于北斗衛(wèi)星定位技術(shù)的海上溢油跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)由浮標(biāo)、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)、溢油跟蹤監(jiān)測平臺三部分組成。事故發(fā)生后立即將浮標(biāo)投放在厚油膜層中，浮標(biāo)隨油膜一起漂移。溢油跟蹤監(jiān)測平臺通過北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)實(shí)時接收浮標(biāo)的位置信息，實(shí)現(xiàn)對溢油位置、漂移速度、軌跡、方向的跟蹤及對溢油未來走向趨勢的預(yù)測。

4 結(jié)束語

我國有著漫長的海岸線，無論軍用還是民用航海領(lǐng)域，對導(dǎo)航和監(jiān)管都有著廣泛的需求。全球覆蓋的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，一定能在有效提高防臺救災(zāi)和海上救助能力、保障漁民生命財(cái)產(chǎn)安全、提高我國控海能力，減少外交爭端，維護(hù)我國海洋權(quán)益等方面發(fā)揮重要作用。在“建設(shè)海洋強(qiáng)國”大背景下，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)一定會在促進(jìn)海洋漁業(yè)信息化水平提高的同時，推動海洋經(jīng)濟(jì)走上新的臺階。

參考文獻(xiàn)

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