基于GNSS的漁船導航監控系統

北京衛星導航中心　魏　來　張　婷

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基于GNSS的漁船導航監控系統

北京衛星導航中心魏來張婷

伴隨著GNSS在海洋漁業產業中的迅猛發展，GNSS技術起到了舉足輕重的作用，文章著重介紹了一種基于GNSS技術研發的漁船導航監控系統（采用北斗/GPS雙模接收機設備）的功能、系統結構、船載終端以及關鍵技術。

GNSS；海洋漁業；系統

1.引言

海洋漁業是一個高投入、高風險的產業。由于沒有地物標示特征導致的迷失方向，由于不知詳情造成的撞礁沉沒，由于天氣情況引起狂風暴雨造成的海上災難等等，給海洋漁業造成了重大損失。在過去，漁民只能靠航海儀、指南針進行導航，依靠收音機等原始設備獲取天氣情況，伴隨著漁用電子設備的技術發展，衍生除了各種各樣的漁用導航設備和通信設備。漁用通信設備主要包括漁用無線電話機、北斗通信導航設備、全球海上遇險與安全系統設備等；早期漁用導航設備主要包括漁用GNSS導航儀、雷達、測向儀，后期在衛星導航定位技術出現以后，采用具有電子海圖的GNSS導航儀導航，大大改進了漁船的導航行進方式，提高了海上作業的安全性，為我國的海洋漁業作出了重要貢獻。

2.基于GNSS的漁船導航監控系統

20世紀90年代研制成功的具有建議電子海圖的漁用GNSS導航儀具備了中國及其周邊海域電子海圖、漁區標注顯示等功能，可以直觀地利用海圖輔助漁船航行進入21世紀，基于GNSS技術研發的漁船導航監控系統（采用北斗/GPS雙模接收機設備），全面提升了導航定位技術在漁業生產導航中的應用。

2.1系統的功能

（1）漁船導航

即引導漁船以最短路徑直接到達目的地的導航；指引船只按照預先設定的行進路線前進，例如沿漁量最優的路線航行、在躲避風浪中沿最安全的路線航行等；進出港導航，引導漁船安全地進出港，防止碰撞等。

（2）短文通信

指揮中心可以向各終端機發送天氣預報等信息，同時終端也可以向指揮中心發送自己的實時信息，亦即緊急情況下的報警。

（3）漁船監控

指揮中心實時監控各漁船終端的航行情況，包括各船只的位置、速度、漁獲信息等，以便在發現緊急情況時能夠在第一時間進行救援，也能動態掌握水下的魚量信息。

2.2系統的結構

漁船導航監控系統，采用了北斗/GPS雙模接收機設備，一臺總指揮機處于整個系統的最上級，它可以實現對下一層指揮機及所有船載終端的監控，并可以將通信服務器的數據轉發至船載終端。總指揮機一般為集團指揮機用戶，由天線、天線電纜、主機、主機顯控設備組成；一臺指揮機位于系統的第二層，它可以實現對其下屬船載終端的監控及信息廣播，并可以將通信服務器的數據轉發至船載終端。北斗指揮機由天線、顯控終端、主機、交流適配器等構成；通信服務器一方面接收來自指揮機的信息，解析、存儲、并發送到舒服服務器和短信服務器，另一方面接收來自數據服務器和短信服務器的信息，解析、存儲、通過指揮機發送到船載終端。本系統有兩個通信服務器，一個負責總指揮機機器所屬數據服務器之間的通訊，一個負責指揮機機器所屬數據服務器之間的通信；兩個數據服務器分別屬于總指揮即與指揮機，可以通過配置數據服務的IP使其與不同的通信服務器通信，這樣可以在一臺指揮機出現故障的情況下，系統仍然能夠繼續正常運行，提高了系統的可靠性；短信服務器一方面接收來自手機的信息，并發送到通信服務器，通過通信服務器將信息發送到指定的船載終端，另一方面接收來自通信服務器的短信息，并發送到指定的手機，以此來實現船載終端與手機的雙向通信。短信服務器可以通過配置IP來與不同的通信服務器通信，這樣當一臺北斗指揮機出現故障時，仍可以保障系統的正常運行。業務系統通過定時讀取數據庫來獲取來自船載終端的各種數據，并可以將要下發給船載終端的數據寫入數據庫，以此來實現信息的雙向傳遞。

2.3系統的終端

船載終端產品是集GNSS技術、GIS技術、視頻監控技術于一體的船載設備，船載終端通過北斗、GPS獲得位置、時間、速度和方位等信息，并實時顯示，可以對移動目標的位置、安全、運行、技術狀態進行全天候的監控，能夠提供實時定位、導航、通信、漁獲采集、視頻監控，通過北斗與其他船載終端和中心服務器通道。船載終端一般采用鋁合金外殼，美觀且便于散熱，抗電磁干擾性能好，安裝和使用都比較方便。

該系統的船載終端由主機、溫度計電纜、BD/GPS一體機通信天線等組成。

3.系統關鍵技術

漁船導航監控系統（采用北斗/GPS雙模接收機設備）是北斗定位功能與通信服務的結合。為了實現海上船只與管理者之間提供了準確、快速、有效的信息交互方式，并為獲取數據的采集分析，提供可靠、實時的途徑，系統研發了五個模塊，即漁船監控模塊、漁業作業數據管理模塊、信息發布模塊、系統管理模塊以及行業應用信息管理模塊。

通過監控模塊，中心能夠即使了解到漁船的運行狀態，同時船舶能夠即使與系統的監控中心保持聯系，以便獲取及時信息，緊急情況出現的時候能夠快速貨色援助，使得航行過程安全、快速。整個漁船導航監控系統中心能夠管理整個漁業作業數據，例如可以查詢各漁船每種魚的漁獲量、分析各魚種按季節、按地域的分布關系，還可以查詢各漁船的收獲量等。通過信息發布模塊系統可以向漁船提供天氣預報以及廣播信息等信息服務。系統管理模塊能夠對系統進行自檢，為保證系統的穩定運行實時監控系統的運行狀態。行業應用信息管理模塊主要負責維護本系統中的船載終端信息、業務信息、用戶信息、以及行業應用需要的管理信息。讓船載設備與漁船之間建立起對應關系，對船只的相關數據進行統計、維護、查詢、存儲，并必要時還需要管理船只和駕駛員。

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