李勝

摘 要：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將在2020年提供全球服務(wù)。如何利用北斗系統(tǒng)促進(jìn)我國(guó)航海保障事業(yè)的發(fā)展呢？本文介紹了北斗系統(tǒng)在我國(guó)航海保障中的一些應(yīng)用，提高讀者對(duì)北斗的認(rèn)識(shí)，激發(fā)讀者利用北斗促進(jìn)航海保障事業(yè)發(fā)展的熱情。

關(guān)鍵詞：北斗 航海保障 航標(biāo) 測(cè)繪 通信

由于我國(guó)的社會(huì)發(fā)展需要和國(guó)家安全需要，我國(guó)于20世紀(jì)90年代就開始了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（北斗系統(tǒng)）建設(shè)，該系統(tǒng)是我國(guó)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。

經(jīng)過多年的建設(shè)發(fā)展和技術(shù)攻關(guān)，北斗系統(tǒng)已日漸成熟，相關(guān)的服務(wù)和產(chǎn)品已陸續(xù)在各個(gè)行業(yè)中得到應(yīng)用，如交通運(yùn)輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)、測(cè)繪地理信息、通信時(shí)統(tǒng)、應(yīng)急搜救等領(lǐng)域，逐步滲透到社會(huì)民生的方方面面，為全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展注入新的活力。

北斗系統(tǒng)在航海保障方面的應(yīng)用研究也正在逐步鋪展開來，未來在北斗系統(tǒng)的支持下，航海保障體系將更加健全，航海保障能力將得到大幅提升。

1.北斗系統(tǒng)在海上導(dǎo)助航方面的應(yīng)用

1.1北斗系統(tǒng)在航標(biāo)管理上的應(yīng)用

隨著海洋經(jīng)濟(jì)、航運(yùn)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，航標(biāo)的布設(shè)不僅局限于近海等有GPRS/GSM 等有移動(dòng)信號(hào)的地方，也有可能布設(shè)于無(wú)移動(dòng)信號(hào)的外海。傳統(tǒng)的基于GPS與GPRS/GSM 等移動(dòng)信號(hào)遙測(cè)遙控系統(tǒng)將無(wú)法對(duì)航標(biāo)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。航標(biāo)遙測(cè)遙控終端將收集到的燈器工作電壓、工作電流、航標(biāo)位置等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為北斗衛(wèi)星能接收的短報(bào)文形式，通過北斗衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)收集中心，再通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將收集到的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在用戶顯示終端上。同時(shí)，用戶顯示終端上也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)航標(biāo)遙測(cè)遙控終端的操作指令（如開關(guān)、更改燈質(zhì)等操作）。這些操作指令也將轉(zhuǎn)化為短報(bào)文，通過北斗衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)對(duì)航標(biāo)遙測(cè)遙控終端的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

基于北斗的航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)為航標(biāo)維護(hù)管理提供了一種新的信息化手段，對(duì)于維護(hù)管理無(wú)移動(dòng)信號(hào)覆蓋的地方的航標(biāo)，起到了減少航標(biāo)作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率和航標(biāo)管理維護(hù)質(zhì)量的作用。

1.2 北斗系統(tǒng)在RBN-DGNSS上的應(yīng)用

無(wú)線電指向標(biāo)-差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（beacon-differential global navigation satellite system，RBNDGNSS）是一種利用航海無(wú)線電指向標(biāo)播放臺(tái)，將DGNSS差分信息以RTCM-SC104格式播發(fā)給用戶，向用戶提供高精度定位服務(wù)的助航系統(tǒng)。目前在南海海區(qū)布設(shè)有8座RBNDGNSS臺(tái)站，為南海沿海船舶航行提供了可靠精確的導(dǎo)助航服務(wù)。

在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，我國(guó)沿海RBN-DGNSS臺(tái)站只對(duì)GPS信息進(jìn)行差分改正信息播發(fā)。我國(guó)于2014年開展了在RBN-DGNSS臺(tái)同步播發(fā)BDS和GPS差分改正信息。航海保障部門在基于國(guó)際海運(yùn)事業(yè)無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)104特委會(huì)RTCM推薦標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，定義北斗電文，在現(xiàn)有的航海無(wú)線電指向標(biāo)（RBN）載頻上（頻率283.5-325.0kHz）同步播發(fā)BDS和GPS的差分改正信息。位于廣東省珠海市的三灶差分導(dǎo)航臺(tái)于2014年進(jìn)行雙模改造，工作在291kHz上，同步播發(fā)BDS和GPS的差分改正信息。據(jù)相關(guān)測(cè)試和研究表明：定位精度在300km內(nèi)平面優(yōu)于1.5 m （95%），BDS/GPS聯(lián)合定位精度、數(shù)據(jù)有效率都優(yōu)于單個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，定位精度相對(duì)于GPS提高25%，相對(duì)于北斗提高30%左右。這大大提供了定位精度，更有利于船舶航行安全。

2.北斗在海事測(cè)繪方面的應(yīng)用

BD-CORS，中文全稱為北斗連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是一種北斗導(dǎo)航衛(wèi)星地面差分改正系統(tǒng)，BD-CORS由北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、地面參考站網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心和終端用戶四部分組成。BD-CORS系統(tǒng)所利用的是連續(xù)運(yùn)行的多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，地面參考站負(fù)責(zé)不間斷的接收北斗導(dǎo)航衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送至數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心根據(jù)各參考站的觀測(cè)值綜合計(jì)算終端用戶所需要的差分改正信息（偽距差分或載波相位差分），并通過公共移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將差分改正信息實(shí)時(shí)播發(fā)給終端用戶，終端用戶由此來提高導(dǎo)航定位的精度。

海事測(cè)繪對(duì)定位精度具有很高的要求，特別是在渤海灣、長(zhǎng)江口、珠江口等航運(yùn)業(yè)發(fā)達(dá)的重點(diǎn)水域的測(cè)繪。為此，我國(guó)在渤海灣、長(zhǎng)江口、珠江口等水域建設(shè)了BD-CORS系統(tǒng)，提供厘米級(jí)的定位服務(wù)。BD-CORS的建立可以大大提高測(cè)繪的速度與效率， 降低測(cè)繪勞動(dòng)強(qiáng)度和成本， 節(jié)省各項(xiàng)測(cè)繪工程實(shí)施過程中約30% 的控制測(cè)量費(fèi)用。

3.北斗在海上通信方面的應(yīng)用

3.1北斗播發(fā)航行警告等安全信息

北斗具有短報(bào)文功能，這是北斗與GPS的最大不同。北斗終端可以直接通過北斗衛(wèi)星對(duì)外發(fā)送消息，GPS則沒有這個(gè)功能，這是因?yàn)楸倍沸l(wèi)星具有雙向通信的能力。北斗短報(bào)文其實(shí)就是北斗終端通過衛(wèi)星發(fā)送的“短信”，只不過每次發(fā)送有著120字的限制。即便處于外海、遠(yuǎn)海，也能通過北斗系統(tǒng)的短報(bào)文功能進(jìn)行通信，而不需要擔(dān)心信號(hào)不通，鏈路中斷。

基于北斗的這個(gè)功能，我們可以利用北斗進(jìn)行海上安全信息的播發(fā)。通過播發(fā)航行警告等海上安全信息，可以將有關(guān)海區(qū)和水域內(nèi)發(fā)生的或?qū)⒁l(fā)生的可能影響航行和作業(yè)安全的任何環(huán)境情況變化，用無(wú)線電形式，及時(shí)準(zhǔn)確地通知所有船舶，使之采取適當(dāng)措施或保持戒備，以確保航行與作業(yè)安全。

3.2北斗/AIS相結(jié)合

利用北斗與AIS相結(jié)合，可以開發(fā)基于北斗和AIS的基站和相應(yīng)的船載設(shè)備。北斗通信功能和AIS通信功能互相替代，互為補(bǔ)充。當(dāng)船舶航行到?jīng)]有AIS基站信號(hào)覆蓋的水域時(shí)，北斗通信功能就自動(dòng)發(fā)揮作用；當(dāng)船舶航行至有AIS基站信號(hào)的地方，北斗通信功能就自動(dòng)關(guān)閉?；谶@種原理開發(fā)的船載設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以用于航行通告、緊急報(bào)警、物流監(jiān)控、電子簽證、進(jìn)出港報(bào)告等。

利用北斗和AIS相結(jié)合，還可以實(shí)現(xiàn)海上遇險(xiǎn)時(shí)的快速定位和搜救，保障人命和財(cái)產(chǎn)安全。現(xiàn)代的海洋活動(dòng)頻繁，會(huì)不時(shí)有人員落水等情況，船舶遇難等情況?，F(xiàn)在的救生衣普遍搭載的搜救設(shè)備只有單一的AIS通信設(shè)備，這種設(shè)備的缺點(diǎn)在于覆蓋范圍小，當(dāng)附近沒有船舶，或者岸基的時(shí)候，遇險(xiǎn)人員將得不到及時(shí)有效的救助。當(dāng)在救生衣上同時(shí)搭載北斗和AIS通信設(shè)備時(shí)，在海上活動(dòng)的人員落水后，救生衣上搭載的搜救設(shè)備開始工作。首先，北斗可以對(duì)落水者的位置進(jìn)行定位。北斗通信設(shè)備通過短報(bào)文將落水者的位置、身份等信息通過北斗衛(wèi)星向搜救中心發(fā)送，同時(shí)AIS通信設(shè)備可以向周圍船舶、岸基發(fā)送求救信息。通過兩種方式將求助信息發(fā)送出去，可以快速定位落水者的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)落水者的搜救。同理，船舶上也可以配備北斗和AIS相結(jié)合的搜救設(shè)備，當(dāng)船舶遇難時(shí)可以實(shí)現(xiàn)遇難船舶的快速定位和救助。

4.未來北斗在航海保障中的應(yīng)用展望

目前被廣泛應(yīng)用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GPS、GLONSS、GALILEO均為國(guó)外全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，一旦發(fā)生戰(zhàn)事等導(dǎo)致這些系統(tǒng)信號(hào)關(guān)閉，將對(duì)我國(guó)使用這些系統(tǒng)的單位和部門造成無(wú)法估量的損失。所以推動(dòng)北斗系統(tǒng)的建設(shè)、推進(jìn)北斗系統(tǒng)的全球化勢(shì)在必行，逐步推動(dòng)北斗替換掉現(xiàn)在使用的GPS等系統(tǒng)對(duì)我國(guó)導(dǎo)航定位的安全性具有重要意義。

北斗系統(tǒng)目前得到了較為廣泛的應(yīng)用，如應(yīng)用在電信、交通運(yùn)輸、測(cè)繪、勘探等領(lǐng)域。但在航海保障方面的應(yīng)用尚處于起步階段。行業(yè)內(nèi)有句話“沒有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，北斗終端裝不到國(guó)外船舶上去”。要想北斗系統(tǒng)在國(guó)際航海領(lǐng)域走出國(guó)門，走向世界，得到全球用戶的認(rèn)可和使用，那么首先得得到國(guó)際海事組織（IMO）的認(rèn)可。根據(jù)IMO相關(guān)機(jī)制，北斗系統(tǒng)要想在國(guó)際海事領(lǐng)域推廣應(yīng)用，那么首先要形成海事領(lǐng)域的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。。所以推動(dòng)北斗系統(tǒng)在海事、航海保障上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定顯得尤為重要。近年來，我國(guó)開展了北斗國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化研究，提出了北斗RTCM（國(guó)際海運(yùn)事業(yè)無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)）差分格式修改建議，為北斗系統(tǒng)國(guó)際海事標(biāo)準(zhǔn)化提供技術(shù)儲(chǔ)備。

在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定同時(shí)，我國(guó)也將繼續(xù)推薦北斗系統(tǒng)相關(guān)軟硬件的開發(fā)，逐步打破改我國(guó)沿海導(dǎo)航定位完全依賴國(guó)外技術(shù)的現(xiàn)狀，進(jìn)一步提升我國(guó)海事信息獲取和航海保障安全服務(wù)的能力。相信在不久的將來，北斗系統(tǒng)將走出國(guó)門，在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，并為我國(guó)航海保障事業(yè)的發(fā)展提供更有力的支持。

參考文獻(xiàn)：

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