北斗短报文在海上安全信息播发中的应用

肖春晖+梁都朝

摘 要：本文简单介绍了北斗短报文及其播发原理，分析比较了它与传统海上安全信息播发渠道的优劣势，概括了北斗短报文的应用现状及前景，为海上安全信息播发提供了更多方向。

关键词：北斗短报文 海上安全信息播发

1.北斗短报文简介

1.1北斗短报文简介

北斗衛星导航系统（BDS）是中国自主研发、建设、独立运行的兼顾军用与民用的卫星导航系统，与世界其他卫星导航系统兼容共用，致力于向全球用户提供高质量的定位、导航、授时服务。区别于国外卫星导航系统，北斗卫星导航系统同时具有简短报文通信功能。目前正在服役的北斗二号北斗短报文通信达120个汉字/次。相对海岸电台传统的安全信息播发方式，北斗以卡识别用户，只要在北斗的服务范围内都能接收信息，可实现一次播发，全面覆盖，无需多次重复播发。同时，由于卡号资源是唯一的资源，不存在大量用户使用情况下的干扰问题，保障了通信质量。

1.2北斗短报文技术指标

（1）通信链路。北斗短报文传递数据的成功率不低于95%。

（2）北斗短报文处理能力。目前的指挥机每分钟最多可发65条北斗短信，每条发送数据量不小于50个汉字；短报文接收处理能力大于60条/秒；短报文处理能力可以通过接入新的指挥机进行扩展。

2.北斗短报文播发原理

北斗短报文在岸台的播发主要基于安全信息播发系统，该系统由展示层（北斗智能终端）、应用系统层（安全信息播发系统）、应用支撑层（北斗短信收发服务）、数据层（数据库）、软硬件平台层（主机及存储系统、安全系统、备份系统）、网络层（北斗RDSS）、终端层（北斗指挥机、北斗船载终端）组成。

安全信息播发涉及的设备有：管理坐席、监控服务器、北斗指挥机、北斗卫星及安装北斗终端的船舶。北斗短报文安全信息播发流程为，北斗短报文通过安全信息播发系统把需要播发的信息发送给北斗指挥机，北斗指挥机把数据发送给北斗卫星系统，北斗卫星系统再把数据发送到船载终端，船载终端接收数据并解析后，在屏幕上显示安全信息（见图1）。

3.北斗短报文与传统通信优劣势对比

海岸电台传统的海上安全信息播发渠道主要有NAVTEX系统（奈伏泰斯系统）、HF（高频） NBDP（窄带印字电报）系统、 SSB（单边带）语音广播系统等。笔者从覆盖范围、服务船舶范围、用户数量、可靠性、播发模式等方面进行优劣势对比。

3.1覆盖范围

北斗二号能覆盖东经70～140度，北纬5～55度之间的大部分区域，正在建设的北斗三号将实现全球覆盖；

NAVTEX 518KHZ/4209.5KHZ根据各个海岸电台的部署覆盖范围各有不同，其中NAVTEX 518KHZ的覆盖半径最远为半径400海里的圆所覆盖的海域，NAVTEX 4209.5KHZ的覆盖范围最远为半径540海里的圆所覆盖的海域；

HF NBDP（FEC方式）播发业务的覆盖范围为半径约2000海里的圆所覆盖的海域；SSB语音广播业务基本可以实现全球主要海区全覆盖。

从上面数据可以看出，就目前而言传统播发渠道覆盖范围相对更广，但到2020年北斗三号将实现全球覆盖。值得一提的是，利用北斗的定位功能，可实现对选定区域内安装了北斗终端的船舶播发安全信息，可避免不相干的气象信息、航行警告等被接收，服务对象更加精准。

3.2 服务船舶范围

北斗：安装有北斗终端的船舶。目前南海海域大约有一万多条渔船安装有北斗终端。

NAVTEX系统：超过300总吨的公约船。

HF NBDP：安装有NBDP接收设备的船舶。

SSB语言广播：安装了SSB接收设备的船舶。

在我国国内沿海、内河和港口航行的船舶，很大比例为中国籍非公约船舶，如渔船、工程船、客渡轮、军舰和体育船舶等，设备安装程度不高且对英文理解能力相对较差，极大的影响了安全信息播发的效能；而窄带印字电报为上世纪70-80年代建立，通信技术较为落后，加之编码较为复杂，需要专业的报务人员进行处理，当今船舶已不再配备专职报务人员，造成其普及率和使用率逐年下降，已被时代发展所淘汰。在另一方面，国内大部分渔船已安装北斗，如能用北斗播发安全信息，可以弥补渔船在安全信息接收上的不足，在某种程度上，北斗和传统播发模式可以互相补充。

3.3用户数量

传统播发模式：没有播发数量上的限制，只要安装有相应的接收设备的船舶，均可接收到信息。

北斗：北斗支持的用户数量和用户发送短信的频率有关，目前的指挥机每分钟最多可发65条北斗短信，即每小时发送3900条短信，相当于说，如果在一个小时内给一条船发送一条北斗短信，最多可支持3900个用户。

也就是说，目前北斗支持的用户数量是有限制的。

3.4可靠性

传统播发模式：传统播发模式利用无线电进行数据传输，播发速率较低，播发质量受时间、天气、季节等影响，具有不可控性；

北斗：北斗短报文依靠北斗卫星导航系统进行数据传输，受天气影响较小，目前北斗二号系统运行连续、稳定，服务区域内的系统性能满足指标要求，其短报文的稳定性能满足海上安全信息播发要求。

从可靠性来看，北斗短报文的性能要优于传统播发模式。

3.5播发模式

传统播发模式：仅可进行单向通信，岸台不能获取是否成功接收信息；

北斗：可双向通信，如接收不成功，可要求岸台重复发送。

此外，通过北斗短报文播发安全信息，可查看有效的接收数量，可进行数据分析，有助于管理者了解情况。

总体上来说，北斗短报文和传统播发模式各有其优势和不足，如果能组合使用，互相弥补劣势，将为水上船舶提供更优质可靠的安全信息播发服务。

4.北斗短报文在海上安全信息播发中的应用及未来发展

4.1北斗短报文在海上安全信息播发中的应用

北海航海保障中心率先研究北斗短报文在海上安全信息播发中的应用，北斗安全信息播发系统于2016年10月1日起面向公众用户免费开放，提供遇险报警、重大安全信息播发、北斗终端与手机间的短信互通等多种通信功能，播发效果能满足预期设想。

4.2北斗短报文在海上安全信息播发中的展望

国际海事组织海上安全委员会第94次会议审议通过了对北斗卫星导航系统认可的航行安全通函，这标志着北斗卫星导航系统正式成为全球无线电导航系统的组成部分，取得面向海事应用的国际合法地位，北斗卫星导航系统在航海领域逐渐国际化、产业化。北斗卫星导航系统因兼具定位、导航、授时功能，可广泛应用于船舶监管、遇险报警等方面，在国家的扶持和北斗卫星导航系统的发展下，将会有越来越多的船舶安装北斗终端，北斗短报文的应用也会随之更为广泛。但北斗短报文作为安全信息播发方式，还存在一些制约因素。一是每分钟内播发的字数太少，稍长报文的播发需要分条发，影响接收速度和使用体验；二是目前每台指挥机每分钟可满足的用户数量有限，无法满足数量较大的用户群；三是由于带宽限制，安全信息只能通过文字形式播发，无法发送视频图片等。要进行大规模的海上安全信息播发，还需要解决播发字数及用户数量受限的束缚。

总之，北斗短报文作为一种新技术，已经得到越来越多的关注和认可，将其与传统的播发模式结合起来，利用北斗卫星导航系统的优势，为海上安全信息播发拓宽渠道，将增加安全信息播发的可靠性和稳定性，最终受益的将会是广大船舶。