北斗系統在海岸電臺現代化改造中的應用展望

◎ 王俊杰 梁都朝 廣州通信中心鮑晶晶 東莞職業技術學院

北斗系統在海岸電臺現代化改造中的應用展望

◎ 王俊杰 梁都朝 廣州通信中心鮑晶晶 東莞職業技術學院

本文探討了在海岸電臺現代化改造中，應用北斗衛星系統的定位與短報文功能，實現遇險通信值守、水上安全信息播發和無線電報等主要業務的模型。

北斗衛星 海岸電臺改造 遇險通信 安全信息播放

1.引言

目前，各海岸電臺的主要設備是上世紀90年代實施全球海上遇險和安全系統（GMDSS時建設的，目的是利用岸基通信技術實現海上遇險與安全通信，建立全球性的海上搜救通信網絡。海岸電臺的主要業務可以劃分為兩大類：公益業務及公眾業務。公益業務主要包括遇險通信值守和安全信息播發，公眾業務包括無線電話、無線電報等。

根據電磁波的固有屬性、傳輸特點，無線電通信方式容易出現信道擁擠，并且具有多徑干擾和明顯的衰落現象，受環境條件影響明顯，通信質量不可靠。另外，覆蓋范圍受到頻率的限定，VHF/MF的有效覆蓋范圍只有100海里，HF的覆蓋范圍雖大，但易受電離層及靜區影響，在遠海無法保證可靠穩定的通信質量。

另一方面，受到衛星通信高速發展和手機通信普及的影響，在水上通信總量逐年上升的背景下，海岸電臺業務量仍然逐年減少。為了應對這一態勢，國際海事組織和國際電信聯盟正在積極推進GMDSS現代化，計劃于2025年左右全面完成現代化改造。因此，海岸電臺的升級改造已經迫在眉睫，而正在迅速普及且擁有自主知識產權的北斗衛星系統或許正是理想的改造方向之一。

2.北斗衛星系統介紹

北斗衛星導航系統空間段由35顆衛星組成，其中5顆靜止軌道衛星、27顆中地球軌道衛星、3顆傾斜同步軌道衛星。目前已成功發射22顆。根據系統建設總體規劃，2020年左右北斗將建成覆蓋全球的衛星導航系統。北斗系統的主要功能包括定位、導航、授時以報文通信服務。其中，短報文功能是北斗系統相對于GPS、GLONASS、伽利略等其它衛星導航系統所獨有的功能，這使得北斗系統應用范圍更加廣泛。短報文功能一次可持續傳送1680 bit (約120個漢字) 或 480個BCD 碼的信息，傳輸時延0.5秒，最高頻度1次/秒，傳輸速率約為1.68kbps。雖然速率不高，但由于其抗干擾性和全球覆蓋能力，使得這個功能非常實用。下面僅就北斗系統在遇險通信值守、水上安全信息播發、無線電報三個方面的應用方式與前景展開論述。

圖1　 基于北斗系統的遇險通信值守模型

3.北斗系統在遇險通信值守中的應用

基于北斗系統的定位功能及短報文功能，當船舶遇險時，可以通過船載北斗終端一鍵發送包含經緯度、航向、航速、MMSI碼、遇險類型在內的DSC短報文至海岸電臺，并在短報文中約定后續MF/HF SSB或VHF無線電話的通信頻道或頻率；海岸電臺接收到來自船載北斗系統的DSC遇險呼叫短報文后立即回送收妥確認短報文，并按約定后續通信頻率進行通信。這樣，就保證了海上遇險通信DSC不會受到氣象、距離等因素的影響，在任何天氣、任何海區都可以穩定、可靠、便捷的進行遇險呼叫。此外，海岸電臺還可以通過接收到的遇險船舶位置信息在電子海圖或AIS系統搜索正在附近海域或即將路徑此處的船舶，篩選合適的船舶通過北斗短報文向這些船舶定向組播或單播遇險救援信息，結合船載北斗衛星緊急示位標展開救援，從而更精確、更科學地指導救援行動。

圖2　 基于北斗系統的遇險通信值守流程圖

圖3　 基于北斗系統的水上安全信息播發模型

4.北斗系統在水上安全信息播發中的應用

當前海岸電臺的水上安全信息播發主要通過中頻NAVTEX和高頻FEC廣播進行定時播發，存在單向播發、覆蓋范圍有限等缺點。使用北斗系統的短報文系統，不僅可以進行不受距離限制的安全信息廣播，更可以實現由船對岸主動發起的實時點播功能：當船舶需要了解氣象、搜救、航行等安全信息時，可以通過北斗短報文功能向岸臺發送請求，由岸臺系統自動識別后通過北斗短報文自動回復相應類別的安全信息。此項功能從長遠來看，更可以在信息類別上進行升級，提供包括港口信息、泊位信息、引航信息等定制化的信息服務。這樣就實現了從單向廣播到雙向點播、從定時廣播到實時廣播、從通信運營到信息服務的跨越，使信息播發更加靈活方便，更符合信息時代人們獲取信息的日常習慣。

5.北斗系統在無線電報業務中的應用

無線電報業務主要是指窄帶直接印字電報NBDP業務，實現船岸間、船舶間、經岸站延伸到用戶間的自動電傳業務。而基于北斗系統的短報文功能，我們一樣可以實現類似NBDP的各類雙向或多向無線電報業務。

6.結語

由于國際海事衛星系統INMARSAT及GPS系統都掌握在外國政府或公司手中，在使用中容易受人制肘，擁有完全自主知識產權的北斗系統或許是我國海岸電臺現代化改造的最優選擇方向。北斗系統強大的定位功能以及新穎獨特的短報文功能，為實現海岸電臺的遇險通信值守和水上安全信息播發等主要業務提供了天然的優良載體，只要稍加開發，就能在這個平臺上開發出完全實現海岸電臺現有各項業務的應用功能，為海岸電臺在航海保障事業中持續發揮顯著作用提供有效助力。

[1]徐曾強.e-Navigation戰略下海岸電臺發展的思考.中國新通信,2015.15.

[2]李作虎,吳海玲,汪陶勝,王如龍.北斗海事國際標準總體研究及發展思考.中國標準化,2015.04.

[3]石晶,劉婧,史永恒.全球海上遇險與安全系統通信現狀及缺陷.中國水運,2014.06.