渔船上的“千里眼”和“顺风耳”

渔船上的“千里眼”和“顺风耳”

7月25日，“麦德姆”台风刚刚过境，“闽狮渔07252”号轮船船长张加聪就早早来到祥芝港，组装起一台崭新的系统，为下一次出海做着准备。

这是一套依托于北斗卫星导航系统的新型船载终端，不仅具备海图导航工作，还能实时拨接电话和发送短信，“气象传真机”功能使其可以储存1万张气象云图，并提供强风警报及提示、潮汐、捕捞及鱼价市场信息。

稳定的信号和精准的定位，北斗卫星导航系统犹如为渔船装上了“千里眼”和“顺风耳”，织就着它庞大的离陆救助安全网。

长江口北斗连续运行参考站系统投运

安装采取主动式导航的北斗一代终端发射接收系统船舶，遇到紧急情况下，将由船舶主动将求救信息发送给悬挂在天上的GEO卫星，提出定位申请，卫星将求救信息传递到陆地卫星控制中心，陆地中心接收信号并测算出船舶位置到两颗卫星的距离，将测算数据发送回卫星，船舶接收位置信号。同时，控制中心把信息“抄送”至船舶监控管理中心，管理中心根据求救内容、时间、地点就近安排相关部门进行求助。

即使河流跨境，一分钟不到，一次船舶的快速定位及自救行动就可以完成，定位精度与GPS相差无几。并且，这项服务将全天候、高精度、实时快速提供。

“在我国尚无星基增强系统（SBAS）提供实时位置改正服务的情况下，对远离大陆、没有固定坐标基准的远海海域，使用北斗导航定位系统是唯一正确的选择。”近日，中国交建科技部副总经理、国家发改委北斗交通运输领域责任专家田俊峰提出的这一论断，得到北斗专家组的普遍认可。

单向和双向两种授时功能，使北斗能够根据不同的精度要求，定时传送最新授时信息给船舶终端，以便船舶完成与北斗卫星系统之间的时间误差矫正，精确度最高可达20-100纳秒。其中，单向定时服务客户端数量没有上限，可充分满足远洋船舶终端的需求。

北斗系统独有的短报文通信功能仅需1秒即可完成船对船通信，120个汉字的信息对于船舶航行中的应急救生通信也有重要价值。

2013年10月，我国自主设计、研发、建造的首个专门针对海洋应用的连续运行参考站系统——长江口北斗连续运行参考站系统（BD-CORS）设计方案通过专家评审，并完成横沙岛、大戢山、芦潮港三个参考站建设，于2014年1月1日起在长江口水域提供试运行服务。

东海航海保障中心总工程师刘嘉华表示，该系统覆盖长江口黄金水道、上海自贸区及洋山深水港部分水域，为区域内用户提供精密定位、授时，短报文通讯等服务，是我国首个专门服务于沿海水域的北斗多基站地基网络增强服务系统。

相对于已建成的差分北斗卫星导航系统（DBDS）亚米级的定位精度，连续运行参考站系统作为手段更先进的地基增强技术，还拥有定位精度提升更大、播放方式更多等众多优势，能更好地满足沿海用户对高精度导航定位的需求。

系统研发人员同时提出，长江口北斗连续运行参考系统建成后，将为海事管理、海道测量、水运工程、航运物流及海洋气象等涉海领域提供厘米级实时三维空间定位服务，并在无验潮水下地形测量、跨海大桥变形监测、集装箱智能管理等方面发挥重要作用。

GPS连续运行参考站系统在世界范围内应用已基本成熟，在国内建设和应用从多年前就有很多成功案例，但前期主要建设和应用主要使用国外技术，包括核心板卡、终端、系统软件，都是国外产品。

然而，随着国内企业技术的进步，特别在北斗系统亚太区域运营后，完全自主知识产权的北斗连续运行参考站技术目前已成熟，例如上海司南卫星导航技术有限公司及和芯星通科技（北京）有限公司生产的北斗高精度板卡，南方测绘集团及广州中海达卫星导航技术股份有限公司研制的北斗终端，甚至武汉大学、东南大学等高校设计的系统软件，均实现了完全自主知识产权。

相比较不包含北斗的其他连续运行参考站系统，长江口北斗连续运行参考站系统将在可用性、工作效率、作用距离、精度等方面有全面的提升。

基于北斗通信的AIS数字航标启用

“船舶自动识别系统（AIS）技术集地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、信息采集处理、无线电数据传输于一体，渔船助航避碰终端完全兼容，可以给船舶航行安全带来很大保障，与电子海图相结合，建立一个完整的、‘透明的’、互相‘看到见’的、多功能、多层次‘全天候’、‘无人值守’的海洋船舶安全监控系统。”上海普适导航技术有限公司技术总监黄华文告诉记者。

该技术使附近20-30海里内航行的船舶可以感知目标的存在，达到安全预警作用。并具备附近船只的感知功能，设置对同类船只屏蔽。“这样，在夜间或停泊中，装有AIS系统船舶可以主动报警，预先采取措施，防范事故发生。遇有紧急情况，可以使用附带报警按键，发布相关报警求救信息。在有基站和控制系统的区域，即使发生了事故，也有相关数据保存，以备事后事故分析赔偿。”黄华文表示，该系统平时在面板上显示GPS导航数据，还可做GPS导航仪使用。

在远洋运输船舶安全航行日益重要的今天，基于AIS基准台站的覆盖范围有限，人们逐渐只能对沿海AIS基站有效范围内船舶实施监控和通信。

海军海洋测绘研究所李科认为，与传统航标导航相比，基于北斗通信功能的AIS数字航标导航系统功能扩充更加全面，成本效益更高，并不受恶劣天气条件影响，无需人员定期出海维护，导航差错率也相对较低。

“通过将AIS接收设备和北斗用户终端设备进行有效结合，不仅可以实现对中远海船舶的监控，对海上执行非战争军事行动，完成应对灾难、反恐和打击海盗等任务都具有重要的现实意义。”李科说。

人称“东方多瑙河”的澜沧江-湄公河两岸山峦叠嶂，青翠欲滴，水面碧波荡漾，清澈见底……然而，它的激流险滩、各种暗涌却深深扼住了内河航运的咽喉。

落差变化大，地形情况复杂，险滩密布，河道狭窄，沿江两岸皆为高山和茂密的丛林，GPS信号接收受到一定限制；河道弯曲较多且弯曲半径小，以GPS或传统VHF等无线电电台作为差分数据传输手段无法满足通信要求；而且利用海事卫星或其它卫星通信体制，则信息费用高，运营成本也高。

这时候，北斗系统在赤道上空的星座发挥了独特的作用。

“澜沧江国际边境河流船舶监管系统”支持海事部门对航道内的运输船舶航行作业实施有效监测和统一调度，随时掌握每一艘船只的船位动态，对船只进行监控、调度和管理，在航行越界、遇险和发生船难事故时，可对运输船舶做出及时、准确的报警，帮助管理部门和救援部门实施及时的救护，而且，还能满足船对船、船对岸上监控中心的双向文字通信，并且能及时地将气象、航道信息播发到船上。

2014年5月，西沙航标处驻永兴岛人员对永兴岛综合码头堤头灯桩进行维护保养，将灯器更换为由我国自主研发的北斗一体化航标灯，北斗一体化航标灯首次在西沙海域启用。新的北斗一体化航标灯集北斗模块、天线、数据采集处理、灯器控制于一体，一体化程度高、安装维护方便、定位准确、性能稳定可靠。

海洋工程建设的北斗应用

远离大陆的人工岛礁建设需要的高精度定位问题和建设监控信息，如何能够高效、费用低廉？茫茫大海中的跨海大桥，如何高精度定位？如何实时监控？离岸航道疏浚，如何保证潮位控制、测量数据及时更新？如何保证施工精度？在政治敏感区域，如何保障我们的信息安全？

2008年起，中交上航局开始着手北斗系统研究，并接连完成《基于北斗卫星的潮位站数据传输技术研究》及《基于北斗系统的疏浚船舶综合信息传输技术研究》，成果通过开发形成基于北斗兼容系统的智能疏浚综合信息及工程船舶位置管理平台。

中国交通建设集团有限公司科技部副总经理、国家发改委北斗交通运输领域责任专家田俊峰大胆设想，如果我们充分发挥北斗系统短报文通信等特色优势，结合新一代信息技术发展，创新应用，通过若干应用示范工程建设，加大北斗系统在海洋土木工程的应用推广力度，不仅可为公司生产运行降本增效，还可获取新的经济增长方向，并带动国家卫星及应用产业市场化、规模化、产业化发展。

通过GPS，用户只能知道“自己在哪”；而通过北斗，用户还能让别人知道“自己在哪”，每条可发送120个字的短报文，很多时候成了“救命”的法宝，比如渔民遭遇海上风暴，按个键就会发出求救信号。

据悉，武汉大学2013年11月在泰国的实验观测发现，GPS自主定位精度为13米，而北斗自主定位精度可以达到3-5米，定位精度大大优于GPS，被证实为“在赤道附近是最佳的导航系统”。田俊峰认为，在我国尚无星基增强系统（SBAS）提供实时位置改正服务的情况下，对远离大陆、没有固定坐标基准的远海海域，使用北斗系统导航定位是唯一正确的选择。

事实上，中交建设集团也时常在其海上项目的实际操作过程中，因应用GPS定位发生巨大位置偏差，而不得不采用原始的人工目测来解决问题。

“相比较而言，建立基于北斗技术的项目指挥系统不仅能在内外网实现普通手机与北斗手持终端间的双向短信互通，完成北斗手持终端的自动位置上报，还可监控到具体施工情况。”

同时，通信方面，GPS信号接收端只能被动接收卫星信号，飞机、船舶一旦遭遇事故，只能等待GPS来搜寻自己，北斗则具有双向通信功能，信号接收端也可以主动向卫星系统发出消息，从而实现其搜救功能。

田俊峰介绍，海洋土木工程投资大、风险高、重型装备使用量大、技术和管理难度大，工作环境远离陆地、地质复杂、工况恶劣、腐蚀严重，甚至涉及敏感地区。“加大沿海和内河运输船舶、工程船舶的北斗应用推广力度，拥有自主技术的高精度卫星导航定位、图文信息传输技术是实施海洋工程必备的技术保障手段。”

在此基础上，通过北斗系统RDSS和RNSS双重技术体系与兼容GPS等系统的多模集成应用，并与其他无线数传技术互补，不仅可实现全海域的无线数传服务，而且能够实现海洋工程船舶厘米级的精准定位服务。 （供图 / 钟南）