北斗精密定位服務系統在北部灣及瓊州海峽區域的建設與應用

周爭橋

摘 要：順應我國北斗衛星發展戰略，需科學發展北斗衛星在海上的應用，因此，在沿海建設北斗精密定位服務系統并應用于海事管理、航海保障系統、海上施工、救助打撈等意義重大。

關鍵詞：北斗衛星導航系統 北斗精密定位服務系統 航海保障 北部灣及瓊州海峽區域

1.引言

北斗衛星導航系統是我國正在實施的自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統，北斗系統自正式運行以來，在電信、水利、交通運輸、測繪、勘探和國家安全等諸多方面得到廣泛應用，但常規的導航定位系統精度相對較低，無法滿足高精度、高要求的定位服務，因此研究并推動提高北斗衛星導航精度意義重大，目前國家統一建設北斗地基增強系統，目的向用戶提供厘米級至米級精密導航定位服務，進一步滿足各民用各行業的需求。

順應我國北斗衛星發展戰略，需科學發展北斗衛星在海上的應用，因此，在沿海建設北斗精密定位服務系統并應用于海事管理、航海保障系統等意義重大。

2.現狀及需求分析

北部灣及瓊州海峽區域沿海港口、碼頭眾多，地理位置極為重要；在北部灣及瓊州海峽建設北斗精密定位系統，對航行在區域內船舶提供高精度導航定位，防止海上船舶各類事故發生，對港口建設、海洋開發、海上測量、疏浚、漁業資源管理、救助打撈等工作有著重大意義。

3.總體建設方案

3.1建設目標

北部灣及瓊州海峽區域北斗精密定位服務系統的建設目標：充分利用現有沿海RBN-DGPS基準站、航海保障基礎設施及沿海通信網絡資源，建設北斗精密定位服務系統，通過北斗精密單點定位、網絡RTK、DGNSS、PPP-RTK技術手段，利用GPRS、CDMA、GSM等3G或4G通信方式，實現我國沿海300KM范圍內的米級、分米級導航和50KM區域范圍內厘米級實時精密定位服務，實現北斗高精度導航，北斗海洋測繪、北斗航標鋪設，北斗海事救助北斗漁業資源管理等，從而全面提升北斗系統在我國近海作業服務性能。

具體包括：

（1）新建13個北斗基準站，同時充分兼容GPS和GLONASS系統；

（2）實現各臺站與海區數據處理服務中心網絡互聯，實現網絡化管理的工作模式，進一步完善南海海區數據處理服務中心的數據處理、運行管理和信息服務功能；

（3）實現基準站運行狀態實時監測；

（4）實現北部灣及瓊州海峽區域岸線300km以內，分米級、米級差分導航定位服務；

（5）實現北部灣及瓊州海峽區域岸線50km以內，實時厘米級定位服務；

（6）實現區域示范作用

3.2建設思路

北部灣及瓊州海峽區域北斗精密定位服務系統的建設與發展，為開展高質量海洋測繪、港口建設、海上搜救、船舶航行和生產提供高精度的實時定位、導航信息服務，以提高海上交通安全保障、海上搜救和海事管理能力，根據系統建設目標和原則，北部灣及瓊州海峽區域北斗精密定位服務系統建設思路是：

（1）北斗系統3頻衛星導航為主，兼顧其它衛星導航系統；

（2）充分利用現有海事基礎設施。充分利用現在的RBN-DGPS基準站網、航標管理站、AIS站、燈塔及其他基礎設施，避免重復建設，依據統一標準，增加相關設備；

（3）系統各部分的設計與建造本著先進、實用、經濟、可靠的原則，最大限度在已有設施的基礎上升級改造；

（4）北斗地基增強站根據國家北斗地基增強系統對基準站的布局進行規劃和按照相關標準進行建設；

（5）盡量選擇海事局下屬部門或單位建立基準站，依靠網絡專線實現基準站與海區數據處理服務中心之間的數據通信，提高可靠性和信息安全性；

（6）以可靠性為主要目標，采用成熟的軟硬件，關鍵單元采用冗余熱備份；

（7）基準站與海區數據處理服務中心間的通信主要依靠網絡專線，提高了通信可靠性和信息安全性。

3.3建設內容

根據北部灣及瓊州海峽區域北斗精密定位服務系統項目建設目標，系統建設計劃完成以下內容：

（1）建立基準站子系統：根據國家北斗地基增強系統對基準站的布局規劃以及需覆蓋北部灣及瓊州海峽區域的要求，建立13個永久性北斗基準站，平均站間距60km左右；

（2）建立數據通信鏈路：基于專網實現北斗基準站到海區數據處理服務中心的實時數據傳輸；把基準站GNSS觀測數據實時傳輸至系統數據處理服務中心。系統實現數據處理服務和海上用戶間的實時通訊服務，提高應急響應速度，減少事故損失等。

（3）系統應用測試：全面測試北斗衛星導航系統在海洋測繪等應用領域的精度、可靠性等技術性能指標。

（4）行業應用示范：充分利用現有的行業平臺資源，開展示范應用，促進北斗在海事測繪等方面的應用和發展。

3.4系統組成及功能

北斗精密定位服務系統由參考站網、海區數據處理服務中心、用戶應用終端組成，圖（略）。

北斗精密定位服務系統數據流程如圖1所示。

3.5技術指標

技術指標（設計）主要包括定位和導航兩部分，指標與全國統一的沿海北斗地基增強系統指標一致，明確系統可用性、可靠性、兼容性、完好行等指標。

3.6性能指標

北部灣及瓊州海峽區域北斗精密定位服務系統的性能主要包括自動運行能力、靜態及動態高精度定位能力、差分導航能力等。具體有：

（1）基準站為無人值守型（需周期性檢查維護，具備條件時可建設值守型），具備自動長期連續運行的能力，僅需定期派專人進行設備維護和清潔工作。

（2）海區數據處理服務中心具備自動完成基準站數據接入、數據入庫、差分計算、數據質量評估、故障報警等功能，僅需少量人員進行值班；系統發生任何故障（基準站故障或其它系統因素造成的故障）時可自動警示值班人員。endprint

（3）具有兼容性接口，可與多種實時數據發播系統相連，完成系統信息的實時廣播；具有利用G SM、GPRS、CDMA等方式，進行差分數據服務的能力；可適應用戶中心到用戶間通信方式的擴充和改變，并盡量兼容未來的移動通信方式；具備通過Internet進行數據服務的能力，實現區域內用戶事后精密定位服務的功能。

（4）海區數據處理服務中心能夠通過遠程方式，設定、控制、檢測基準站的運行，包括接收機參數設定修改、接收機重啟、狀態查看等。

（5）作為北斗地基增強站網絡系統，部分基準站可升級為國家級的北斗地基增強系統基準站。

3.7系統安全

按照國家相關技術規范和安全管理規定，需要建設較為完善的物理安全（機房安全、防雷安全等）、網絡安全、數據安全。

3.8基準站布點分布

北部灣及瓊州海峽區域北斗精密定位服務系統計劃建設13個北斗基準站，其分布選址原則如下：

（1）充分利用現有RBN-DGPS基準站、航標站及AIS站等海事系統現有資源；

（2）基準站點布設需考慮海岸線，保證系統盡可能覆蓋近海范圍；

（3）遠離電磁干擾區和雷擊區；遠離周邊的高大建筑、遠離易反射區（積水等）

（4）基準站觀測墩應建設在地表基巖上或穩固建筑物上。

4.應用與前景

隨著國家的“海洋強國”戰略的實施以及北部灣成為西部大開發和東盟合作的國際區域經濟中心，北部灣及瓊州海峽區域經濟日益繁榮，北斗精密定位服務系統的建成將為海事管理、航海保障、漁政管理、遇險救助、石油鉆探、水上施工等各類海上作業提供高精度的定位服務，伴隨北斗終端推廣應用，能進一步發揮北斗通信功能和作用，為遠距離測繪應急、海上事故處理、自然災害處理提供可靠、廉價的通信服務；綜上，在北部灣及瓊州海峽區域建設北斗精密定位系統意義重大，應用前景廣闊。

參考文獻：

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