北京衛(wèi)星導航中心　魏　來　張　婷

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基于GNSS的漁船導航監(jiān)控系統(tǒng)

北京衛(wèi)星導航中心魏來張婷

伴隨著GNSS在海洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)中的迅猛發(fā)展，GNSS技術起到了舉足輕重的作用，文章著重介紹了一種基于GNSS技術研發(fā)的漁船導航監(jiān)控系統(tǒng)（采用北斗/GPS雙模接收機設備）的功能、系統(tǒng)結構、船載終端以及關鍵技術。

GNSS；海洋漁業(yè)；系統(tǒng)

1.引言

海洋漁業(yè)是一個高投入、高風險的產(chǎn)業(yè)。由于沒有地物標示特征導致的迷失方向，由于不知詳情造成的撞礁沉沒，由于天氣情況引起狂風暴雨造成的海上災難等等，給海洋漁業(yè)造成了重大損失。在過去，漁民只能靠航海儀、指南針進行導航，依靠收音機等原始設備獲取天氣情況，伴隨著漁用電子設備的技術發(fā)展，衍生除了各種各樣的漁用導航設備和通信設備。漁用通信設備主要包括漁用無線電話機、北斗通信導航設備、全球海上遇險與安全系統(tǒng)設備等；早期漁用導航設備主要包括漁用GNSS導航儀、雷達、測向儀，后期在衛(wèi)星導航定位技術出現(xiàn)以后，采用具有電子海圖的GNSS導航儀導航，大大改進了漁船的導航行進方式，提高了海上作業(yè)的安全性，為我國的海洋漁業(yè)作出了重要貢獻。

2.基于GNSS的漁船導航監(jiān)控系統(tǒng)

20世紀90年代研制成功的具有建議電子海圖的漁用GNSS導航儀具備了中國及其周邊海域電子海圖、漁區(qū)標注顯示等功能，可以直觀地利用海圖輔助漁船航行進入21世紀，基于GNSS技術研發(fā)的漁船導航監(jiān)控系統(tǒng)（采用北斗/GPS雙模接收機設備），全面提升了導航定位技術在漁業(yè)生產(chǎn)導航中的應用。

2.1系統(tǒng)的功能

（1）漁船導航

即引導漁船以最短路徑直接到達目的地的導航；指引船只按照預先設定的行進路線前進，例如沿漁量最優(yōu)的路線航行、在躲避風浪中沿最安全的路線航行等；進出港導航，引導漁船安全地進出港，防止碰撞等。

（2）短文通信

指揮中心可以向各終端機發(fā)送天氣預報等信息，同時終端也可以向指揮中心發(fā)送自己的實時信息，亦即緊急情況下的報警。

（3）漁船監(jiān)控

指揮中心實時監(jiān)控各漁船終端的航行情況，包括各船只的位置、速度、漁獲信息等，以便在發(fā)現(xiàn)緊急情況時能夠在第一時間進行救援，也能動態(tài)掌握水下的魚量信息。

2.2系統(tǒng)的結構

漁船導航監(jiān)控系統(tǒng)，采用了北斗/GPS雙模接收機設備，一臺總指揮機處于整個系統(tǒng)的最上級，它可以實現(xiàn)對下一層指揮機及所有船載終端的監(jiān)控，并可以將通信服務器的數(shù)據(jù)轉發(fā)至船載終端?？傊笓]機一般為集團指揮機用戶，由天線、天線電纜、主機、主機顯控設備組成；一臺指揮機位于系統(tǒng)的第二層，它可以實現(xiàn)對其下屬船載終端的監(jiān)控及信息廣播，并可以將通信服務器的數(shù)據(jù)轉發(fā)至船載終端。北斗指揮機由天線、顯控終端、主機、交流適配器等構成；通信服務器一方面接收來自指揮機的信息，解析、存儲、并發(fā)送到舒服服務器和短信服務器，另一方面接收來自數(shù)據(jù)服務器和短信服務器的信息，解析、存儲、通過指揮機發(fā)送到船載終端。本系統(tǒng)有兩個通信服務器，一個負責總指揮機機器所屬數(shù)據(jù)服務器之間的通訊，一個負責指揮機機器所屬數(shù)據(jù)服務器之間的通信；兩個數(shù)據(jù)服務器分別屬于總指揮即與指揮機，可以通過配置數(shù)據(jù)服務的IP使其與不同的通信服務器通信，這樣可以在一臺指揮機出現(xiàn)故障的情況下，系統(tǒng)仍然能夠繼續(xù)正常運行，提高了系統(tǒng)的可靠性；短信服務器一方面接收來自手機的信息，并發(fā)送到通信服務器，通過通信服務器將信息發(fā)送到指定的船載終端，另一方面接收來自通信服務器的短信息，并發(fā)送到指定的手機，以此來實現(xiàn)船載終端與手機的雙向通信。短信服務器可以通過配置IP來與不同的通信服務器通信，這樣當一臺北斗指揮機出現(xiàn)故障時，仍可以保障系統(tǒng)的正常運行。業(yè)務系統(tǒng)通過定時讀取數(shù)據(jù)庫來獲取來自船載終端的各種數(shù)據(jù)，并可以將要下發(fā)給船載終端的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，以此來實現(xiàn)信息的雙向傳遞。

2.3系統(tǒng)的終端

船載終端產(chǎn)品是集GNSS技術、GIS技術、視頻監(jiān)控技術于一體的船載設備，船載終端通過北斗、GPS獲得位置、時間、速度和方位等信息，并實時顯示，可以對移動目標的位置、安全、運行、技術狀態(tài)進行全天候的監(jiān)控，能夠提供實時定位、導航、通信、漁獲采集、視頻監(jiān)控，通過北斗與其他船載終端和中心服務器通道。船載終端一般采用鋁合金外殼，美觀且便于散熱，抗電磁干擾性能好，安裝和使用都比較方便。

該系統(tǒng)的船載終端由主機、溫度計電纜、BD/GPS一體機通信天線等組成。

3.系統(tǒng)關鍵技術

漁船導航監(jiān)控系統(tǒng)（采用北斗/GPS雙模接收機設備）是北斗定位功能與通信服務的結合。為了實現(xiàn)海上船只與管理者之間提供了準確、快速、有效的信息交互方式，并為獲取數(shù)據(jù)的采集分析，提供可靠、實時的途徑，系統(tǒng)研發(fā)了五個模塊，即漁船監(jiān)控模塊、漁業(yè)作業(yè)數(shù)據(jù)管理模塊、信息發(fā)布模塊、系統(tǒng)管理模塊以及行業(yè)應用信息管理模塊。

通過監(jiān)控模塊，中心能夠即使了解到漁船的運行狀態(tài)，同時船舶能夠即使與系統(tǒng)的監(jiān)控中心保持聯(lián)系，以便獲取及時信息，緊急情況出現(xiàn)的時候能夠快速貨色援助，使得航行過程安全、快速。整個漁船導航監(jiān)控系統(tǒng)中心能夠管理整個漁業(yè)作業(yè)數(shù)據(jù)，例如可以查詢各漁船每種魚的漁獲量、分析各魚種按季節(jié)、按地域的分布關系，還可以查詢各漁船的收獲量等。通過信息發(fā)布模塊系統(tǒng)可以向漁船提供天氣預報以及廣播信息等信息服務。系統(tǒng)管理模塊能夠對系統(tǒng)進行自檢，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)。行業(yè)應用信息管理模塊主要負責維護本系統(tǒng)中的船載終端信息、業(yè)務信息、用戶信息、以及行業(yè)應用需要的管理信息。讓船載設備與漁船之間建立起對應關系，對船只的相關數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、維護、查詢、存儲，并必要時還需要管理船只和駕駛員。

［1］譚述森.衛(wèi)星導航定位工程［M］.國防工業(yè)出版社，2010（7）.

［2］陳振國，楊鴻文，郭文彬.衛(wèi)星通信系統(tǒng)與技術［M］.北京郵電大學出版社，2003（8）.

［3］竇長江.淺析衛(wèi)星導航透明轉發(fā)器的空間安全防護和發(fā)展戰(zhàn)略［J］.空間電子技術，2003（2）:14-17.

［4］竇長江，白英廣.導航衛(wèi)星有效載荷自適應濾波研究［J］.空間電子技術，2007（1）:19-23.