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        北斗定位在解決中海油船舶AIS監(jiān)控盲區(qū)中的應(yīng)用

        2013-09-04 07:46:26中海油信息科技有限公司天津分公司王愛民
        數(shù)字通信世界 2013年2期
        關(guān)鍵詞:中海油盲區(qū)導(dǎo)航系統(tǒng)

        中海油信息科技有限公司天津分公司 王 杰 王愛民

        一、引言

        北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國正在實施的自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。目前,該系統(tǒng)可在亞太地區(qū)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù),并具備短報文通信能力。該系統(tǒng)兼有定位與短信雙重功能,能滿足中海油作業(yè)船舶進入AIS覆蓋盲區(qū)后的定位以及與陸上通信的需求。

        二、中海油船舶動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)及存在問題

        為了方便公司管理人員及其他有船舶監(jiān)控需求的用戶也能實時了解公司作業(yè)船舶動態(tài)情況,中海油開發(fā)了一套可通過船舶自動識別系統(tǒng)(AIS)監(jiān)控船舶的實時監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過在公司作業(yè)范圍內(nèi)部署多套AIS數(shù)據(jù)采集基站,通過公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將基站采集到的AIS數(shù)據(jù)傳送到公司陸地數(shù)據(jù)服務(wù)中心,基本實現(xiàn)了公司作業(yè)范圍的全覆蓋。

        但隨著中海油船舶作業(yè)范圍的日漸擴大,有些船舶經(jīng)常會超出AIS基站覆蓋范圍,或是由于臺風(fēng)造成船舶或平臺出現(xiàn)通信中斷的情況(這兩種情況在南海尤為常見),加之沒有衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),此時這類船舶或某基站覆蓋范圍內(nèi)的船舶AIS信息就無法傳至陸地數(shù)據(jù)服務(wù)中心,形成失控。

        三、AIS覆蓋盲區(qū)定位與傳輸解決方案

        隨著2012年10月底第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的成功發(fā)射,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)已在亞太地區(qū)構(gòu)建完成,并于2012年年底,正式向中國及周邊地區(qū)提供連續(xù)的導(dǎo)航定位和授時服務(wù)。

        1. 中海油北斗系統(tǒng)的部署

        北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成:空間端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星;地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個地面站;用戶端包括北斗通信終端機與北斗中心指揮機。

        我們首先在中海油陸地機房架設(shè)數(shù)據(jù)接收中心,部署北斗指揮機;然后在中海油作業(yè)船舶船端安裝北斗用戶通信終端,預(yù)先設(shè)置好短報文發(fā)送格式、頻度及指揮中號碼,這便完成了北斗簡易定位及通信系統(tǒng)的部署(見圖1)。

        圖1 中海油北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)部署

        2. 北斗與AIS系統(tǒng)的融合

        當(dāng)船舶處于中海油AIS基站監(jiān)控范圍內(nèi)時,就通過基站統(tǒng)一接收船舶AIS信息,并通過基站所在平臺的衛(wèi)星網(wǎng)回傳至中海油公司數(shù)據(jù)服務(wù)中心;此時該船北斗系統(tǒng)處理靜默待命狀態(tài)。當(dāng)船舶處于AIS基站覆蓋盲區(qū)時,系統(tǒng)自動啟動北斗轉(zhuǎn)發(fā)船舶AIS數(shù)據(jù)程序;船舶是否進入盲區(qū),可通過當(dāng)前系統(tǒng)時間(T2)與最近一次接收到某船AIS時間(T1)的時間間隔(T)來判斷,當(dāng)該時間間隔大于預(yù)設(shè)閾值(T0)時,即T2-T1>T0時,表示該船進入了AIS覆蓋盲區(qū)。

        北斗系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)該船舶位置信息、船舶航行通導(dǎo)等信息到中海油陸地數(shù)據(jù)接收中心,然后通過在數(shù)據(jù)庫中查找船舶SIM卡號,匹配出該船舶的所有靜態(tài)信息,連同實時傳回的數(shù)據(jù)一起按AIS相關(guān)協(xié)議寫入到中海油船舶AIS監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中,便實現(xiàn)了船舶在AIS盲區(qū)的實時監(jiān)控。

        圖2 船舶進入AIS盲區(qū)后北斗定位截圖

        圖2是2012年12月初以來中海油部分船舶進入AIS盲區(qū)覆蓋后,北斗系統(tǒng)自啟動后傳回來的信息。

        3. 方案優(yōu)勢總結(jié)

        本方案采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為AIS基站覆蓋的一種延伸和補充,具有如下幾大優(yōu)勢:

        (1)無盲區(qū)覆蓋,全天候定位。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目前已對我國及周邊地區(qū)實現(xiàn)了全覆蓋,大大超出了中海油國內(nèi)船舶作業(yè)區(qū)域,任何地方都能快速定位。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)受天氣影響極小,用戶端采用全向天線,能提供全天候、全天時的定位及通信服務(wù)。

        (2)定位通信一體,支持雙向指令。采用我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為AIS的延伸與補充最大的一個原因在于北斗系統(tǒng)兼具定位與通信功能。該系統(tǒng)不僅能定位,并可以把位置信息及船舶其他關(guān)鍵信息實時傳回陸地,而且在應(yīng)急情況下,還可以通過北斗指揮機向船端發(fā)送調(diào)度信息或接收船舶發(fā)回的信息。

        (3)斷電72小時,依然能定位。我們?yōu)楸倍反讼到y(tǒng)配備穩(wěn)定的后備電源系統(tǒng),當(dāng)船舶由于異常情況斷電的情況下,北斗終端仍能正常工作72小時以上。

        (4)雙重技術(shù)保障,降低通信費用。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的通信方式,采用短報文形式,每次只能發(fā)送40到60字節(jié)數(shù)據(jù),且一分鐘最多只能發(fā)送一次,運營商采用的也是按條計費的方式。我們通過軟件策略,在AIS基站覆蓋范圍內(nèi),北斗處理靜默待命狀態(tài),不去占用通信信道;二是采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)把船舶AIS信息中的靜態(tài)信息存在陸地,通過船舶SIM卡號去數(shù)據(jù)庫中查找相關(guān)信息,減少了北斗通信流量,降低了通信費用,緩解了通信壓力。

        四、結(jié)束語

        中海油船舶作業(yè)范圍的日益擴大與AIS基站覆蓋范圍有限之間的矛盾日益突出,如不提出一種解決AIS盲區(qū)覆蓋的方案,將給公司有關(guān)管理單位、調(diào)度單位的工作帶來很大不便。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了我國及周邊地區(qū)的覆蓋,且兼具定位與通信功能,因此通過北斗系統(tǒng)與AIS系統(tǒng)的融合,并采用相關(guān)技術(shù)保證北斗鏈路暢通,保證了中海油船舶AIS監(jiān)控系統(tǒng)能實時管理中海油所有作業(yè)船舶的動態(tài)。

        見www.dcw.org.cn

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