北斗定位在解决中海油船舶AIS监控盲区中的应用

中海油信息科技有限公司天津分公司 王 杰 王爱民

一、引言

北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。目前，该系统可在亚太地区全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具备短报文通信能力。该系统兼有定位与短信双重功能，能满足中海油作业船舶进入AIS覆盖盲区后的定位以及与陆上通信的需求。

二、中海油船舶动态监控系统及存在问题

为了方便公司管理人员及其他有船舶监控需求的用户也能实时了解公司作业船舶动态情况，中海油开发了一套可通过船舶自动识别系统（AIS）监控船舶的实时监控应用系统。该系统通过在公司作业范围内部署多套AIS数据采集基站，通过公司内部网络将基站采集到的AIS数据传送到公司陆地数据服务中心，基本实现了公司作业范围的全覆盖。

但随着中海油船舶作业范围的日渐扩大，有些船舶经常会超出AIS基站覆盖范围，或是由于台风造成船舶或平台出现通信中断的情况（这两种情况在南海尤为常见），加之没有卫星网络，此时这类船舶或某基站覆盖范围内的船舶AIS信息就无法传至陆地数据服务中心，形成失控。

三、AIS覆盖盲区定位与传输解决方案

随着2012年10月底第16颗北斗导航卫星的成功发射，北斗卫星导航网络已在亚太地区构建完成，并于2012年年底，正式向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。

1. 中海油北斗系统的部署

北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成：空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星；地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站；用户端包括北斗通信终端机与北斗中心指挥机。

我们首先在中海油陆地机房架设数据接收中心，部署北斗指挥机；然后在中海油作业船舶船端安装北斗用户通信终端，预先设置好短报文发送格式、频度及指挥中号码，这便完成了北斗简易定位及通信系统的部署（见图1）。

图1 中海油北斗卫星导航系统部署

2. 北斗与AIS系统的融合

当船舶处于中海油AIS基站监控范围内时，就通过基站统一接收船舶AIS信息，并通过基站所在平台的卫星网回传至中海油公司数据服务中心；此时该船北斗系统处理静默待命状态。当船舶处于AIS基站覆盖盲区时，系统自动启动北斗转发船舶AIS数据程序；船舶是否进入盲区，可通过当前系统时间（T2）与最近一次接收到某船AIS时间（T1）的时间间隔（T）来判断，当该时间间隔大于预设阈值（T0）时，即T2－T1＞T0时，表示该船进入了AIS覆盖盲区。

北斗系统转发该船舶位置信息、船舶航行通导等信息到中海油陆地数据接收中心，然后通过在数据库中查找船舶SIM卡号，匹配出该船舶的所有静态信息，连同实时传回的数据一起按AIS相关协议写入到中海油船舶AIS监控系统数据库中，便实现了船舶在AIS盲区的实时监控。

图2 船舶进入AIS盲区后北斗定位截图

图2是2012年12月初以来中海油部分船舶进入AIS盲区覆盖后，北斗系统自启动后传回来的信息。

3. 方案优势总结

本方案采用北斗卫星导航系统作为AIS基站覆盖的一种延伸和补充，具有如下几大优势：

（1）无盲区覆盖，全天候定位。北斗卫星导航系统目前已对我国及周边地区实现了全覆盖，大大超出了中海油国内船舶作业区域，任何地方都能快速定位。北斗卫星导航系统受天气影响极小，用户端采用全向天线，能提供全天候、全天时的定位及通信服务。

（2）定位通信一体，支持双向指令。采用我国自主研发的北斗卫星导航系统作为AIS的延伸与补充最大的一个原因在于北斗系统兼具定位与通信功能。该系统不仅能定位，并可以把位置信息及船舶其他关键信息实时传回陆地，而且在应急情况下，还可以通过北斗指挥机向船端发送调度信息或接收船舶发回的信息。

（3）断电72小时，依然能定位。我们为北斗船端系统配备稳定的后备电源系统，当船舶由于异常情况断电的情况下，北斗终端仍能正常工作72小时以上。

（4）双重技术保障，降低通信费用。北斗卫星导航系统的通信方式，采用短报文形式，每次只能发送40到60字节数据，且一分钟最多只能发送一次，运营商采用的也是按条计费的方式。我们通过软件策略，在AIS基站覆盖范围内，北斗处理静默待命状态，不去占用通信信道；二是采用数据库技术把船舶AIS信息中的静态信息存在陆地，通过船舶SIM卡号去数据库中查找相关信息，减少了北斗通信流量，降低了通信费用，缓解了通信压力。

四、结束语

中海油船舶作业范围的日益扩大与AIS基站覆盖范围有限之间的矛盾日益突出，如不提出一种解决AIS盲区覆盖的方案，将给公司有关管理单位、调度单位的工作带来很大不便。北斗卫星导航系统已经实现了我国及周边地区的覆盖，且兼具定位与通信功能，因此通过北斗系统与AIS系统的融合，并采用相关技术保证北斗链路畅通，保证了中海油船舶AIS监控系统能实时管理中海油所有作业船舶的动态。

见www.dcw.org.cn