孫 蕊， 林 華， 謝 非

(1南京航空航天大學(xué)民航學(xué)院，江蘇 南京，211106；2浙江中裕通信技術(shù)有限公司，浙江 舟山，316000；3南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，江蘇 南京，2100042)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在海洋漁業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

孫 蕊1， 林 華2， 謝 非3

(1南京航空航天大學(xué)民航學(xué)院，江蘇 南京，211106；2浙江中裕通信技術(shù)有限公司，浙江 舟山，316000；3南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，江蘇 南京，2100042)

人類(lèi)對(duì)海洋的過(guò)度開(kāi)發(fā)導(dǎo)致海洋漁業(yè)產(chǎn)量日益下降，現(xiàn)代化漁業(yè)采用先進(jìn)有效的技術(shù)對(duì)保持漁業(yè)資源的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的作用。本文闡釋了中國(guó)當(dāng)前在漁業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中的問(wèn)題，指出了在漁業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中應(yīng)用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的必要性。通過(guò)總結(jié)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)，分析了我國(guó)漁業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中的三個(gè)主要問(wèn)題，介紹了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和不足，并在此基礎(chǔ)上針對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航在漁船安全生產(chǎn)保障系統(tǒng)、漁業(yè)生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)以及漁業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)中的作用展開(kāi)論述，實(shí)際應(yīng)用表明北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以其高精度、低成本、全天時(shí)、全天候、同時(shí)具備短報(bào)文通信功能等特點(diǎn)，在現(xiàn)代海洋漁業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中有著不可替代的優(yōu)勢(shì)。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；海洋漁業(yè)生產(chǎn)；船聯(lián)網(wǎng)

我國(guó)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)持續(xù)較快增長(zhǎng)，水產(chǎn)品產(chǎn)量由2012年的5 907萬(wàn)t增長(zhǎng)到2016年的6 901萬(wàn)t，增長(zhǎng)16.82%；同時(shí)加快了“走出去”的步伐，遠(yuǎn)洋漁業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模進(jìn)入世界前列，遠(yuǎn)洋漁船總數(shù)達(dá)2 571艘，總產(chǎn)量約200萬(wàn)t，作業(yè)海域也得到了很大的擴(kuò)展[1]。隨著漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，一些矛盾和問(wèn)題也逐漸突顯出來(lái)，救援體系的不完善導(dǎo)致船只遇險(xiǎn)無(wú)法得到及時(shí)救助，漁業(yè)智能化水平較低使得漁業(yè)生產(chǎn)效率低下，以及由于疏于漁船生產(chǎn)監(jiān)管和對(duì)漁業(yè)資源的監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致漁業(yè)資源遭到破壞，漁業(yè)發(fā)展空間不斷萎縮。這一系列問(wèn)題歸根結(jié)底是由于漁業(yè)信息化建設(shè)水平不足。漁業(yè)信息化建設(shè)是運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開(kāi)發(fā)和利用漁業(yè)信息資源，全面提高漁業(yè)綜合生產(chǎn)力和經(jīng)營(yíng)管理效率的過(guò)程，在這一過(guò)程中，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱北斗系統(tǒng))以其集定位、雙向短報(bào)文通信和授時(shí)服務(wù)為一身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在漁業(yè)生產(chǎn)中起著不可替代的作用。

1 漁業(yè)生產(chǎn)發(fā)展存在問(wèn)題及研究現(xiàn)狀

1.1 漁業(yè)生產(chǎn)安全問(wèn)題嚴(yán)峻

由于海洋環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性，導(dǎo)致漁業(yè)成為高危險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)，中國(guó)2016年沉船數(shù)目達(dá)1 987艘，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到0.46億元，死亡、失蹤和重傷人數(shù)高達(dá)165人[2]。漁業(yè)事故頻發(fā)一方面由于漁業(yè)救援體系不完善導(dǎo)致漁船遇險(xiǎn)情時(shí)救助不及時(shí)，另一方面由于缺乏有效通訊手段，漁船位置信息不明確且應(yīng)急處置能力不足。漁業(yè)安全保障體系急需加強(qiáng)，以實(shí)現(xiàn)安全漁業(yè)的目標(biāo)。針對(duì)漁業(yè)生產(chǎn)安全問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了許多研究。Rezaee等[3-4]研究了極端環(huán)境因素與捕撈事故率和事故嚴(yán)重程度之間的關(guān)系，并指出環(huán)境條件對(duì)各種漁業(yè)類(lèi)型的影響具有差異性。姚杰等[5]綜合考慮漁船和漁民安全,運(yùn)用模糊集理論建立了漁業(yè)安全綜合評(píng)價(jià)模型,并證明了該模型的合理性和實(shí)用性。王崢等[6]運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論、多元線性回歸等理論模型，對(duì)事故引發(fā)原因、整改措施、事故預(yù)防長(zhǎng)效機(jī)制建設(shè)進(jìn)行了分析研究。以上研究對(duì)影響漁業(yè)安全的因素進(jìn)行了分析，為提升海洋漁業(yè)安全生產(chǎn)水平提供了參考。Kao等[7]利用模糊邏輯控制方法和海洋地理信息系統(tǒng)創(chuàng)建了一套漁船避撞安全防護(hù)模型，該模型可以避免由于履帶流和螺旋槳流而造成的漁船碰撞，減小事故發(fā)生率。孫庚等[8]將衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)(GIS)與通信技術(shù)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了漁業(yè)船舶安全救助信息管理平臺(tái)，給海洋漁業(yè)船舶生產(chǎn)安全、綜合管理和應(yīng)急救援提供了很好的幫助。魏延亮等[9]提出基于 GIS 技術(shù)、全球定位系統(tǒng)(GPS)及計(jì)算機(jī)通信技術(shù)來(lái)建設(shè)海洋漁業(yè)應(yīng)急救援系統(tǒng)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有船只、整個(gè)海域、作業(yè)過(guò)程的無(wú)縫實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息化管理。江蘇省海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心依托GIS 平臺(tái)，綜合利用漁船動(dòng)態(tài)定位技術(shù)、海洋預(yù)警報(bào)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，建設(shè)了江蘇省海洋漁業(yè)生產(chǎn)安全環(huán)境保障服務(wù)系統(tǒng)，為從事交通運(yùn)輸和漁業(yè)生產(chǎn)的人員提供海洋環(huán)境預(yù)報(bào)和極端災(zāi)害天氣預(yù)警服務(wù)，并為相關(guān)政府部門(mén)提供輔助決策，從而有效減輕海洋漁業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡[10]。何偉等11基于北斗通信和定位技術(shù)的漁業(yè)生產(chǎn)安全遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，使用船聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控漁船、漁網(wǎng)、船員、氣象、搜救設(shè)施等漁業(yè)生產(chǎn)安全要素的實(shí)時(shí)狀態(tài)，以提高漁船的安全生產(chǎn)水平，并在實(shí)際生產(chǎn)中取得了良好的效果。從上述研究中可以看出，在漁業(yè)生產(chǎn)中結(jié)合使用通信、衛(wèi)星定位和GIS等技術(shù)，可以有效提高安全水平。

1.2 漁業(yè)生產(chǎn)效率有待提高

有效提高漁業(yè)生產(chǎn)效率十分必要。挪威的NANSEN 環(huán)境和遙感中心在亞德里亞海布設(shè)了漁業(yè)觀測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，并結(jié)合海洋環(huán)流模型和數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)，分析漁業(yè)觀測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)中的不同的傳感器組合對(duì)海洋環(huán)境、漁業(yè)資源等的檢測(cè)，以及其隨季節(jié)變化的影響,用來(lái)優(yōu)化捕撈效率[12]。澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織與霍巴特的CSIRO實(shí)驗(yàn)室在塔斯馬尼亞海洋建立魚(yú)群觀測(cè)系統(tǒng)，利用衛(wèi)星反演的海溫分布來(lái)繪制魚(yú)群的可能位置，同時(shí)迅速向漁民提供來(lái)自衛(wèi)星的圖像，大大減小塔斯馬尼亞漁業(yè)捕撈的成本效益[13]。印度也設(shè)立了漁區(qū)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合了IRS-P4海洋顏色傳感器的衛(wèi)星數(shù)據(jù)與海溫?cái)?shù)據(jù)，分析潛在漁區(qū)位置，為漁民縮短了70%的漁區(qū)搜索時(shí)間，增加了單位作業(yè)的捕獲量[14]。美國(guó)NOA-NMFS東南漁業(yè)科學(xué)中心在墨西哥灣開(kāi)發(fā)漁業(yè)資源預(yù)測(cè)模型，將數(shù)字衛(wèi)星圖像與衛(wèi)星衍生漁產(chǎn)品直接送至船只計(jì)算機(jī)終端中，生成魚(yú)類(lèi)預(yù)測(cè)模型概率圖表，幫助漁民提高搜索效率[15]。同時(shí)，美國(guó)國(guó)家航空航天局與美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局為漁業(yè)船隊(duì)提供環(huán)境分析，通過(guò)無(wú)線電傳真，語(yǔ)音廣播，電視廣播，國(guó)家廣播電臺(tái)，國(guó)際海事衛(wèi)星等平臺(tái)，大力推廣來(lái)自衛(wèi)星海洋數(shù)據(jù)的漁業(yè)援助服務(wù)產(chǎn)品，擴(kuò)大漁業(yè)交易規(guī)模與交易途徑[16]。

1.3 海洋漁業(yè)可持續(xù)性遭到破環(huán)

加強(qiáng)對(duì)漁船的監(jiān)督和管理以及對(duì)漁業(yè)資源的監(jiān)控監(jiān)測(cè)對(duì)漁業(yè)可持續(xù)性發(fā)展有著重要作用。目前，基于衛(wèi)星定位的船舶監(jiān)控系統(tǒng)(VMS)在全球范圍內(nèi)正逐步被廣泛應(yīng)用于漁業(yè)監(jiān)管中[17-19]，并且有效提高了非法捕撈、非報(bào)告捕撈以及無(wú)節(jié)制捕撈等行為的監(jiān)測(cè)效果[20]。中國(guó)臺(tái)灣海洋事務(wù)研究院公布了船舶監(jiān)控系統(tǒng)在對(duì)臺(tái)灣漁業(yè)管理的可持續(xù)發(fā)展方面的工作，主要包括在對(duì)非法金槍魚(yú)垂釣船舶的監(jiān)管中取得的發(fā)展和成效[21]。印度尼西亞當(dāng)局從2013年開(kāi)始對(duì)近海超過(guò)30GT的漁船裝備監(jiān)控系統(tǒng)[22]，該系統(tǒng)通過(guò)衛(wèi)星通訊(Argos,Inmarsat,Iridium,and Garuda-1)系統(tǒng)獲取船舶的信息，并用于在船舶監(jiān)控管理和漁業(yè)種群生態(tài)研究[23]，其中包括，對(duì)金槍魚(yú)群遷徙的圍網(wǎng)管理以及捕撈行為的監(jiān)控[24,25]。

根據(jù)上述分析，可以發(fā)現(xiàn)GPS作為船舶監(jiān)控系統(tǒng)的核心部件，在保障漁業(yè)生產(chǎn)安全、提高漁業(yè)生產(chǎn)效率以及漁業(yè)資源的保護(hù)管理等方面都發(fā)揮了重要作用[26-28]。

2 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)

2.1 北斗系統(tǒng)簡(jiǎn)介

北斗系統(tǒng)是我國(guó)著眼于國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，自主建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是為全球用戶提供全天候、全天時(shí)、高精度的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)的國(guó)家重要空間基礎(chǔ)設(shè)施。近期，我國(guó)已經(jīng)發(fā)射了兩顆北斗三號(hào)衛(wèi)星，標(biāo)志著北斗系統(tǒng)已經(jīng)正式進(jìn)入全球組網(wǎng)階段[29]。北斗系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：一是空間段采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座，與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比高軌衛(wèi)星更多，抗遮擋能力強(qiáng)，尤其低緯度地區(qū)性能特點(diǎn)更為明顯；二是提供多個(gè)頻點(diǎn)的導(dǎo)航信號(hào)，能夠通過(guò)多頻信號(hào)組合使用的方式提高服務(wù)精度；三是創(chuàng)新融合了導(dǎo)航與通信能力，具有實(shí)時(shí)導(dǎo)航、快速定位、精確授時(shí)、位置報(bào)告和短報(bào)文通信服務(wù)五大功能。北斗系統(tǒng)目前運(yùn)行狀態(tài)良好，在通信、交通運(yùn)輸和國(guó)家安全等領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用[30]。

2.2 北斗系統(tǒng)與GPS優(yōu)劣對(duì)比分析

GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是世界上首個(gè)投入使用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，GPS系統(tǒng)由美國(guó)軍方控制。北斗系統(tǒng)完全由我國(guó)自主研發(fā)，對(duì)其擁有絕對(duì)的使用權(quán)和控制權(quán)，在安全性上優(yōu)勢(shì)突出[31]。在衛(wèi)星高度角較小時(shí)，北斗系統(tǒng)對(duì)船舶定位的精度優(yōu)于GPS，使北斗系統(tǒng)在航海方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[32]。北斗終端的短報(bào)文通信方式也使該系統(tǒng)在沙漠、海洋等無(wú)通信和網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方進(jìn)行緊急通信[33]。在定位服務(wù)方面，GPS 只提供有源定位服務(wù)，北斗二代有源定位與無(wú)源定位結(jié)合的方式，使系統(tǒng)在衛(wèi)星可見(jiàn)性極差的緊急情況下仍正常運(yùn)行[34]。當(dāng)然，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)仍有不足之處：GPS定位系統(tǒng)在全球建立監(jiān)控站，而北斗系統(tǒng)地面監(jiān)控部分主要建立在中國(guó)境內(nèi)，使系統(tǒng)實(shí)時(shí)性及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量有所不足。美國(guó)GPS系統(tǒng)，起步時(shí)間早，技術(shù)成熟，在民用市場(chǎng)上具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致北斗系統(tǒng)市場(chǎng)占有率不高，應(yīng)用困難。

3 北斗系統(tǒng)在漁業(yè)中的應(yīng)用

3.1 概述

海洋漁業(yè)現(xiàn)已成為北斗民用規(guī)模最大的行業(yè)，這是因?yàn)樗粌H關(guān)系到漁民生命安全，更關(guān)系到國(guó)家海洋經(jīng)濟(jì)安全、國(guó)家海洋資源保護(hù)和海上主權(quán)維護(hù)。北斗系統(tǒng)的主要功能為導(dǎo)航和雙向通信，在海洋漁業(yè)中的推廣使用具有重要戰(zhàn)略意義。在中遠(yuǎn)海漁業(yè)領(lǐng)域，北斗系統(tǒng)不僅可以代替GPS系統(tǒng)提供導(dǎo)航定位服務(wù)，而且可以取代海事通信衛(wèi)星提供價(jià)格更低的通信服務(wù)，這體現(xiàn)了北斗系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。北斗系統(tǒng)最主要的特色在于它不僅能為用戶提供定位服務(wù)，還具有通信功能。在遠(yuǎn)洋漁業(yè)安全生產(chǎn)保障服務(wù)領(lǐng)域中，將數(shù)據(jù)通信功能與定位導(dǎo)航功能相互結(jié)合是非常重要的，因此，北斗系統(tǒng)在該領(lǐng)域中能發(fā)揮很大的作用[35]。

3.2 基于北斗系統(tǒng)的漁船安全生產(chǎn)保障系統(tǒng)

3.2.1 漁船船位監(jiān)控系統(tǒng)

如圖1所示，漁船船位監(jiān)控系統(tǒng)分為船載衛(wèi)星終端、衛(wèi)星鏈路及地面站、監(jiān)測(cè)指揮中心及漁船船位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)站[36]。其中，船載衛(wèi)星終端獲取船舶航行狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)衛(wèi)星鏈路和地面站傳送到監(jiān)測(cè)指揮中心去;監(jiān)測(cè)指揮中心可以保存并處理衛(wèi)星傳來(lái)的數(shù)據(jù)。此外，漁船船位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)站具有豐富的圖形操作界面，使得企業(yè)和各級(jí)行政部門(mén)能夠便捷地獲取漁船的動(dòng)態(tài)信息。該系統(tǒng)覆蓋范圍廣、全天候工作、可靠性高。

圖1 漁船船位監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

漁船船位監(jiān)控系統(tǒng)使?jié)O業(yè)管理部門(mén)獲得了供漁船船位監(jiān)控、緊急救援指揮等管理手段，此外還提供了漁業(yè)政策發(fā)布、海上臺(tái)風(fēng)通告等功能。在通信方面，該系統(tǒng)可以為漁業(yè)生產(chǎn)作業(yè)者提供自主導(dǎo)航、遇險(xiǎn)求救等安全生產(chǎn)服務(wù)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)船與船之間、船與管理部門(mén)之間的雙向消息互通，以此降低碰撞事故的發(fā)生率,并在船舶遭遇險(xiǎn)情時(shí)進(jìn)行及時(shí)、有效的救援；能夠改善和提升漁業(yè)部門(mén)應(yīng)急組織、指揮、協(xié)調(diào)能力,提高海上搜救的效率和成功率。

3.2.2 AIS船舶救生用定位裝置

船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)作為海陸通信的重要工具被廣泛使用，正逐步變?yōu)楹Ｉ闲畔⒔粨Q的關(guān)鍵手段(圖2)。

圖2 基于北斗系統(tǒng)的AIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)可發(fā)送船舶自身信息，包括位置信息和其他信息[37]，來(lái)實(shí)現(xiàn)相近的船舶提醒及距離警示，是船舶防撞的新方法?；诒倍废到y(tǒng)的漁船AIS系統(tǒng)，以AIS標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，采用北斗衛(wèi)星接收模塊為定位源，并裝備了北斗短報(bào)文通信模塊，實(shí)現(xiàn)短報(bào)文通信服務(wù)。

3.3 基于北斗系統(tǒng)的漁業(yè)生產(chǎn)服務(wù)系統(tǒng)

3.3.1 智能捕撈系統(tǒng)

智能捕撈系統(tǒng)具有專(zhuān)家性、整體性、時(shí)間性以及空間性，能從與各種信息網(wǎng)絡(luò)對(duì)接上獲取大量的有關(guān)資料，可幫助人們認(rèn)識(shí)和解決在海洋捕撈中遇到的各種問(wèn)題，并做出決策和預(yù)測(cè)。目前基于北斗系統(tǒng)的定位數(shù)據(jù)在漁船捕撈信息方面的研究尚屬于初期階段[38-39]。通過(guò)對(duì)北斗系統(tǒng)船位數(shù)據(jù)的分析，判斷出漁船的航速、航向，從而對(duì)漁船處于捕撈的時(shí)間段進(jìn)行分析，計(jì)算在某個(gè)區(qū)域累計(jì)捕撈時(shí)間，然后結(jié)合漁船功率可計(jì)算拖網(wǎng)捕撈努力量，通過(guò)拖網(wǎng)里程可計(jì)算掃海面積。最終統(tǒng)計(jì)出每艘漁船捕撈的時(shí)間、區(qū)域、捕撈量等指標(biāo)，評(píng)估漁船的作業(yè)狀態(tài)，從而計(jì)算船舶的燃油補(bǔ)貼等有關(guān)指標(biāo)。

3.3.2 漁業(yè)交易服務(wù)系統(tǒng)

漁業(yè)交易信息服務(wù)系統(tǒng)由船載北斗系統(tǒng)、北斗地面運(yùn)營(yíng)中心、連通因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和漁業(yè)交易信息服務(wù)中心等構(gòu)成[40]。在使用多種網(wǎng)絡(luò)通信手段的同時(shí)使用北斗短報(bào)文通信，可使?jié)O民們實(shí)時(shí)發(fā)布供貨信息，也可使?jié)O業(yè)交易信息服務(wù)中心便捷地收集、整理、更新、保存、搜索和推薦漁業(yè)交易信息。購(gòu)買(mǎi)者能夠及時(shí)了解漁業(yè)供貨和價(jià)格信息，可以采用預(yù)定、線下或線上支付等方式進(jìn)行交易，大大提高了漁業(yè)交易市場(chǎng)的運(yùn)作效率。衛(wèi)星通信導(dǎo)航技術(shù)提供的全方位通訊服務(wù)使?jié)O民能夠?qū)崟r(shí)獲得魚(yú)汛、市場(chǎng)價(jià)格和天氣情況，并將漁獲信息快速發(fā)布出去，使得漁業(yè)生產(chǎn)更為高效，交易風(fēng)險(xiǎn)大大減少，同時(shí)也使?jié)O民獲得更高的收入。另一方面使得漁業(yè)經(jīng)營(yíng)者可以盡快獲得市場(chǎng)信息，在縮短交易時(shí)間的同時(shí)也減少了交易成本。

3.4 基于導(dǎo)航信息船聯(lián)網(wǎng)的漁業(yè)監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)

北斗系統(tǒng)為各漁業(yè)主管部門(mén)加強(qiáng)對(duì)漁船的規(guī)劃化管理提供了有效的科技手段，能及時(shí)阻止?jié)O船在伏休期從事非法捕撈生產(chǎn)。通過(guò)分析導(dǎo)航數(shù)據(jù)中漁船位置信息與專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)、漁業(yè)協(xié)定區(qū)、許可捕撈區(qū)的位置之間關(guān)系，判斷漁船是否在捕撈許可證規(guī)定的范圍以外海域捕撈，同時(shí)也可以通過(guò)時(shí)間和位置信息來(lái)判斷漁船是否在休漁區(qū)進(jìn)行非法捕撈。漁業(yè)主管部門(mén)還可以通過(guò)北斗系統(tǒng)及時(shí)向海上漁船發(fā)送海況和政策法規(guī)，指導(dǎo)和培訓(xùn)海上漁業(yè)生產(chǎn)，有效規(guī)范捕撈行為。

基于北斗系統(tǒng)的船聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)分為四層：應(yīng)用層，數(shù)據(jù)層，傳輸層，感知層(表1)[41]。

表1 船聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)

在信息感知層，通過(guò)建立漁船船聯(lián)網(wǎng)來(lái)監(jiān)控人員、漁船和漁網(wǎng)的狀態(tài)，通過(guò)AIS系統(tǒng)建立船聯(lián)網(wǎng)與周?chē)檀南嗷ヂ?lián)接。船聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需要依靠基于北斗系統(tǒng)的漁船AIS、人員定位器和漁網(wǎng)定位器。數(shù)據(jù)層可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，根據(jù)采集要求，事先制定好數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)格式，主要包括漁船、人員、漁網(wǎng)、商船和氣象數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸層用于數(shù)據(jù)通信，漁船系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等傳到上一級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存或調(diào)用。應(yīng)用層將采集到的數(shù)據(jù)投入到不同的實(shí)際應(yīng)用中去。

船聯(lián)網(wǎng)通過(guò)通信設(shè)備在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與船舶之間傳遞信息，能夠?qū)崿F(xiàn)多船協(xié)同感知和控制?，F(xiàn)在，智能船聯(lián)網(wǎng)主要依靠移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、AIS基站和地面網(wǎng)絡(luò)以及北斗系統(tǒng)、海事衛(wèi)星。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)需要地面基站進(jìn)行通信，適合在沿海地區(qū)使用。未來(lái)船聯(lián)網(wǎng)通信將隨著通信技術(shù)的更新而持續(xù)推進(jìn)，逐步形成海上互聯(lián)網(wǎng)。

3.5 北斗系統(tǒng)在漁業(yè)發(fā)展中的主要問(wèn)題

北斗系統(tǒng)在漁業(yè)現(xiàn)代化中有不可替代的作用，但仍存在一些問(wèn)題，首先是芯片成本過(guò)高，這也是現(xiàn)階段北斗系統(tǒng)與其他衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)相比存在的最大缺陷。其次是北斗系統(tǒng)的覆蓋范圍有限。目前北斗系統(tǒng)處于從區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)向全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)轉(zhuǎn)變的階段，但全球化趨勢(shì)需要北斗系統(tǒng)進(jìn)一步提高在全球范圍的定位導(dǎo)航精度，一方面加強(qiáng)遠(yuǎn)洋漁業(yè)安全保障，另一方面促進(jìn)北斗系統(tǒng)在航海領(lǐng)域的國(guó)際化、產(chǎn)業(yè)化，以實(shí)現(xiàn)北斗系統(tǒng)進(jìn)一步在國(guó)際海事領(lǐng)域的全方位應(yīng)用。三是北斗系統(tǒng)在漁業(yè)航海方面的應(yīng)用仍不夠。衛(wèi)星導(dǎo)航是國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，也是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，因此應(yīng)該繼續(xù)加大北斗系統(tǒng)應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)化力度，加速技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品研發(fā)，使北斗系統(tǒng)更好地服務(wù)于漁民。

4 展望

北斗系統(tǒng)作為船舶監(jiān)視管理系統(tǒng)的重要核心部件，可有效提高船舶監(jiān)視系統(tǒng)性能。通過(guò)北斗系統(tǒng)測(cè)量船舶時(shí)間、位置、速度信息，并整合入船舶監(jiān)視管理系統(tǒng)，不僅能在漁業(yè)安全保障方面提供實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的定位服務(wù)，提高船舶監(jiān)管系統(tǒng)性能，而且有益于近海漁船在航海日志的精確修復(fù)，捕撈努力量、單位捕撈努力量、漁獲量等指標(biāo)的精準(zhǔn)估計(jì)。當(dāng)?shù)卣约坝嘘P(guān)部門(mén)也可以因此實(shí)現(xiàn)區(qū)域有效監(jiān)控、船舶運(yùn)營(yíng)模式監(jiān)管、監(jiān)督巡邏管理和漁船安全管理。北斗系統(tǒng)在漁業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使海洋和陸地的溝通更加密切，將海上漁業(yè)信息資源進(jìn)行有效整合，能提高海洋生產(chǎn)安全水平，加速漁業(yè)信息化進(jìn)程，推進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展和海洋漁業(yè)的智慧發(fā)展。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航通信技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在漁業(yè)生產(chǎn)與安全方面的需求日益顯露，應(yīng)用發(fā)展前景十分廣闊。

□

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TheapplicationofBeiDounavigationsysteminthemarinefisheryproduction

SUNRui1，LINHua2，XIEFei3

(1CollegeofCivilAviation,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing,211106,China;2ZhejiangZhongyuCommnucationCo.,Ltd.,Zhoushan,316000,China;3CollegeofAutomation,NanjingNormalUniversity,Nanjing,210023,China)

The marine fishery yield has been declining around the world mainly due to overfishing. The sustainable development of fishery resources requires effective techniques in the modernized fishery industry. The current existing issues in China’s marine fishery production and the necessity to apply BeiDou navigation system in the fishery modernization were elaborated in this paper. With a summary of the domestic and foreign correlation research literature,the three issues in the modernized fishery industry were analyzed,and the advantages and disadvantages of BeiDou navigation system were presented,on the basis of which the functions of BeiDou navigation system in the vessel safety system,Fishery production service system and the surveillance patrols and monitoring system were discussed. The practical application showed that BeiDou navigation system,with high precision,low cost,all-weather,all-time,short-message communications function and other special features,plays an irreplaceable role in the modern marine fishery production.

BeiDou navigation system;fishery modernization;vessel network

10.3969/j.issn.1007-9580.2017.06.016

2017-11-10

國(guó)家自然科學(xué)基金(41704022,61601228)；江蘇省自然科學(xué)基金(BK20170780,BK20161021)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金(NS2017043)；江蘇省高校自然科學(xué)基金(15KJB510016)

孫蕊(1984—)，女，博士，講師，研究方向：衛(wèi)星導(dǎo)航及其應(yīng)用。E-mail：rui.sun@nuaa.edu.cn

S9

A

1007-9580(2017)06-094-07