北斗短報文在海上安全信息播發中的應用

肖春暉+梁都朝

摘 要：本文簡單介紹了北斗短報文及其播發原理，分析比較了它與傳統海上安全信息播發渠道的優劣勢，概括了北斗短報文的應用現狀及前景，為海上安全信息播發提供了更多方向。

關鍵詞：北斗短報文 海上安全信息播發

1.北斗短報文簡介

1.1北斗短報文簡介

北斗衛星導航系統（BDS）是中國自主研發、建設、獨立運行的兼顧軍用與民用的衛星導航系統，與世界其他衛星導航系統兼容共用，致力于向全球用戶提供高質量的定位、導航、授時服務。區別于國外衛星導航系統，北斗衛星導航系統同時具有簡短報文通信功能。目前正在服役的北斗二號北斗短報文通信達120個漢字/次。相對海岸電臺傳統的安全信息播發方式，北斗以卡識別用戶，只要在北斗的服務范圍內都能接收信息，可實現一次播發，全面覆蓋，無需多次重復播發。同時，由于卡號資源是唯一的資源，不存在大量用戶使用情況下的干擾問題，保障了通信質量。

1.2北斗短報文技術指標

（1）通信鏈路。北斗短報文傳遞數據的成功率不低于95%。

（2）北斗短報文處理能力。目前的指揮機每分鐘最多可發65條北斗短信，每條發送數據量不小于50個漢字；短報文接收處理能力大于60條/秒；短報文處理能力可以通過接入新的指揮機進行擴展。

2.北斗短報文播發原理

北斗短報文在岸臺的播發主要基于安全信息播發系統，該系統由展示層（北斗智能終端）、應用系統層（安全信息播發系統）、應用支撐層（北斗短信收發服務）、數據層（數據庫）、軟硬件平臺層（主機及存儲系統、安全系統、備份系統）、網絡層（北斗RDSS）、終端層（北斗指揮機、北斗船載終端）組成。

安全信息播發涉及的設備有：管理坐席、監控服務器、北斗指揮機、北斗衛星及安裝北斗終端的船舶。北斗短報文安全信息播發流程為，北斗短報文通過安全信息播發系統把需要播發的信息發送給北斗指揮機，北斗指揮機把數據發送給北斗衛星系統，北斗衛星系統再把數據發送到船載終端，船載終端接收數據并解析后，在屏幕上顯示安全信息（見圖1）。

3.北斗短報文與傳統通信優劣勢對比

海岸電臺傳統的海上安全信息播發渠道主要有NAVTEX系統（奈伏泰斯系統）、HF（高頻） NBDP（窄帶印字電報）系統、 SSB（單邊帶）語音廣播系統等。筆者從覆蓋范圍、服務船舶范圍、用戶數量、可靠性、播發模式等方面進行優劣勢對比。

3.1覆蓋范圍

北斗二號能覆蓋東經70～140度，北緯5～55度之間的大部分區域，正在建設的北斗三號將實現全球覆蓋；

NAVTEX 518KHZ/4209.5KHZ根據各個海岸電臺的部署覆蓋范圍各有不同，其中NAVTEX 518KHZ的覆蓋半徑最遠為半徑400海里的圓所覆蓋的海域，NAVTEX 4209.5KHZ的覆蓋范圍最遠為半徑540海里的圓所覆蓋的海域；

HF NBDP（FEC方式）播發業務的覆蓋范圍為半徑約2000海里的圓所覆蓋的海域；SSB語音廣播業務基本可以實現全球主要海區全覆蓋。

從上面數據可以看出，就目前而言傳統播發渠道覆蓋范圍相對更廣，但到2020年北斗三號將實現全球覆蓋。值得一提的是，利用北斗的定位功能，可實現對選定區域內安裝了北斗終端的船舶播發安全信息，可避免不相干的氣象信息、航行警告等被接收，服務對象更加精準。

3.2 服務船舶范圍

北斗：安裝有北斗終端的船舶。目前南海海域大約有一萬多條漁船安裝有北斗終端。

NAVTEX系統：超過300總噸的公約船。

HF NBDP：安裝有NBDP接收設備的船舶。

SSB語言廣播：安裝了SSB接收設備的船舶。

在我國國內沿海、內河和港口航行的船舶，很大比例為中國籍非公約船舶，如漁船、工程船、客渡輪、軍艦和體育船舶等，設備安裝程度不高且對英文理解能力相對較差，極大的影響了安全信息播發的效能；而窄帶印字電報為上世紀70-80年代建立，通信技術較為落后，加之編碼較為復雜，需要專業的報務人員進行處理，當今船舶已不再配備專職報務人員，造成其普及率和使用率逐年下降，已被時代發展所淘汰。在另一方面，國內大部分漁船已安裝北斗，如能用北斗播發安全信息，可以彌補漁船在安全信息接收上的不足，在某種程度上，北斗和傳統播發模式可以互相補充。

3.3用戶數量

傳統播發模式：沒有播發數量上的限制，只要安裝有相應的接收設備的船舶，均可接收到信息。

北斗：北斗支持的用戶數量和用戶發送短信的頻率有關，目前的指揮機每分鐘最多可發65條北斗短信，即每小時發送3900條短信，相當于說，如果在一個小時內給一條船發送一條北斗短信，最多可支持3900個用戶。

也就是說，目前北斗支持的用戶數量是有限制的。

3.4可靠性

傳統播發模式：傳統播發模式利用無線電進行數據傳輸，播發速率較低，播發質量受時間、天氣、季節等影響，具有不可控性；

北斗：北斗短報文依靠北斗衛星導航系統進行數據傳輸，受天氣影響較小，目前北斗二號系統運行連續、穩定，服務區域內的系統性能滿足指標要求，其短報文的穩定性能滿足海上安全信息播發要求。

從可靠性來看，北斗短報文的性能要優于傳統播發模式。

3.5播發模式

傳統播發模式：僅可進行單向通信，岸臺不能獲取是否成功接收信息；

北斗：可雙向通信，如接收不成功，可要求岸臺重復發送。

此外，通過北斗短報文播發安全信息，可查看有效的接收數量，可進行數據分析，有助于管理者了解情況。

總體上來說，北斗短報文和傳統播發模式各有其優勢和不足，如果能組合使用，互相彌補劣勢，將為水上船舶提供更優質可靠的安全信息播發服務。

4.北斗短報文在海上安全信息播發中的應用及未來發展

4.1北斗短報文在海上安全信息播發中的應用

北海航海保障中心率先研究北斗短報文在海上安全信息播發中的應用，北斗安全信息播發系統于2016年10月1日起面向公眾用戶免費開放，提供遇險報警、重大安全信息播發、北斗終端與手機間的短信互通等多種通信功能，播發效果能滿足預期設想。

4.2北斗短報文在海上安全信息播發中的展望

國際海事組織海上安全委員會第94次會議審議通過了對北斗衛星導航系統認可的航行安全通函，這標志著北斗衛星導航系統正式成為全球無線電導航系統的組成部分，取得面向海事應用的國際合法地位，北斗衛星導航系統在航海領域逐漸國際化、產業化。北斗衛星導航系統因兼具定位、導航、授時功能，可廣泛應用于船舶監管、遇險報警等方面，在國家的扶持和北斗衛星導航系統的發展下，將會有越來越多的船舶安裝北斗終端，北斗短報文的應用也會隨之更為廣泛。但北斗短報文作為安全信息播發方式，還存在一些制約因素。一是每分鐘內播發的字數太少，稍長報文的播發需要分條發，影響接收速度和使用體驗；二是目前每臺指揮機每分鐘可滿足的用戶數量有限，無法滿足數量較大的用戶群；三是由于帶寬限制，安全信息只能通過文字形式播發，無法發送視頻圖片等。要進行大規模的海上安全信息播發，還需要解決播發字數及用戶數量受限的束縛。

總之，北斗短報文作為一種新技術，已經得到越來越多的關注和認可，將其與傳統的播發模式結合起來，利用北斗衛星導航系統的優勢，為海上安全信息播發拓寬渠道，將增加安全信息播發的可靠性和穩定性，最終受益的將會是廣大船舶。