淺析北斗衛星在長江航運中的運用

王衛星

摘 ?要：本文通過對北斗衛星和長江航運的現狀介紹，對如何發揮北斗衛星系統的優勢，提高航運管理水平和航運安全進行了探討，并對北斗系統未來的應用前景進行了展望。

關鍵詞：北斗系統;長江航運管理;前景展望

1長江航運現狀、北斗系統及其特點

北斗衛星導航系統是中國正在實施的自主研發、獨立運行的全球衛星導航系統，與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略系統兼容共用的全球衛星導航系統，并稱全球四大衛星導航系統。按照“國家衛星導航產業中長期發展規劃”，中國發展北斗導航系統分為兩步走：第一步建立覆蓋本土以及周邊的區域系統，這一步已經在去年實現。第二步是到2020年建立覆蓋全球的衛星導航系統，對國內衛星導航應用市場的貢獻率達到60%。屆時，我國衛星導航產業的市場規模將超過4000億元。

相比成熟的GPS系統，中國的北斗導航發展起步慢。我國的北斗系統除了具備其他衛星導航系統的共同特點，如導航定位、測速和授時能外，還具備短報報文功能。提高定位精度成為推進北斗系統發展的手段之一。GPS雖然可以實現厘米級的定位，但是沒有在中國大陸規模化應用，因此率先實現北斗厘米級的插分導航，將有可能實現北斗導航的后來居上。經過研究，地基增強方案的最終結論是：在全國建150個基準站，就可以實現全國廣域的精確定位。此外通過對原有省市的基準站、控制中心的改進，就可以實現區域內的厘米級精確定位，滿足從行業到大眾，從米級到厘米級的定位。現在湖北的地基增強示范系統已經通過驗收。該系統各項指標都達到或優于國際當前的GPS地基增強系統的水平。

2北斗系統在長江航運中應用的分析

長江流域從西到東約三千多公里，流經多個省市的河流，特別是自宜賓市至湖北省宜昌市，俗稱為川江，長度為1033千米，兩岸崇山峻嶺，自然條件險惡，地面移動通信網、VHF等無線通信網等都無法產生良好的通信效果，給行業管理、船舶航行安全帶來很大困難。北斗衛星系統是我國自行建立的全天候、可以提供衛星定位導航信息及通信服務的衛星系統。北斗系統應用于長江船舶定位監控管理，具有以下優勢：（1）同時具有定位與通信功能。不需要其他通信系統支持。（2）覆蓋范圍大，沒有盲區。（3）自主系統，安全、可靠、穩定，保密性強。（4）如融合北斗導航定位系統和衛星張強系統兩大資源，因此也可利用GPS使之應用更加豐富。

2.1在導航、助航方面的應用

在滿足船舶航行導航方面，北斗系統和GPS一樣能夠提供性能相當的定位導航服務。從導航儀成熟的軟件技術來看，北斗系統的導航儀操作界面、操作方法以及能夠提供的導航功能，完全能夠做到與GPS導航儀類似甚至做出更為友好的界面，況且北斗系統的控制權在本國而具有更高的可靠性。另外北斗系統的通信功能還可用于氣象輔助保障，在船舶航行中，氣象要素信息對船舶安全也起著十分重要的作用。氣象預報往往與實際天氣有一定的出入，經常需要做補充天氣預報，在做補充天氣預報時除了利用衛星云圖外，通過數字氣象儀測得的長江沿線實時實地的氣象信息也是非常重要的輔助信息。如果能過利用北斗系統的通信功能，接受船舶周圍以及沿途的實時氣象數據，無疑對更為準確的掌握氣象要素提供更可靠的保障，那么航行中船舶同樣能夠接受到更為優質的氣象服務。

2.2在航運管理方面的應用

為提高長江航運管理水平，可借鑒類似航務管理局建設“船舶監管搜救指揮系統”。系統采用衛星定位、通信技術，與計算機網絡技術和電子航道圖技術相結合，并建立基于北斗衛星導航系統的遙感影像三維地理信息系統監控平臺。在該平臺上構建船舶航行環境的三維場景，建立了傳播的三維模型，通過將北斗為核心的監控信息接入到三維地理信息接入平臺，可以在真三維的環境中實時監控動態的船舶位置信息，為航運船只建立立體的安全監控網，實現船舶的實時監控和管理。

開發嵌入式地理信息系統，利用船載終端有限的處理能力對衛星遙感地理信息及北斗衛星系統的導航定位信息實施高效處理與結算，將北斗衛星系統的導航定位信息結合船舶所在地區周邊地理環境信息一同輸出，提供實時的、可視化的航行水域及周邊的環境信息，從而實現在嵌入式系統中對北斗衛星導航定位信息與地理信息的綜合處理。系統可以支持海事部門對巷道內的運輸船舶航行、作業實時監測和調度。在船舶航行越界、遇險和發生事故時，可對運輸船舶做出及時、準確的報警，幫助管理部門和救援部門實施及時救護、還能滿足船對船、船對岸上中心的雙向文字通信，并能及時將氣象、航道信息播發到船上。

系統平臺同時能夠兼容目前內河航運行業正在使用的AIS、CDMA、GPRS、RFID、和 VHF多種系統和終端的融合。在此基礎上可以構建長江航運安全管理工作服務的統一信息管理平臺，向海事管理部門、航運公司、運輸船舶提供監控管理、遇險救助、短信息通信等服務;可對船舶險情進行快速、有效的救助，提升海事部門應急組織、指揮、協調能力，提高海事搜救的效率和成功率。

3應用中存在問題及應用前景分析

在北斗二號系統衛星中建立適應現代衛星的通信帶寬，為北斗系統在各領域導航和通信的綜合利用搭建穩健的平臺。北斗系統獨特優勢使得其未來在長江流域具有廣闊的應用前景：

（1）船舶監控系統

使用北斗系統對流域內各類船舶進行定位、監控、調度管理和遇險施救等。同時利用北斗雙向通信功能，可以的解決船舶與船舶、傳播與岸上的通信問題。做到航行全程的通信暢通，極大地提高航運管理水平和傳播航行安全。

（2）江河流域水污染及各類地址災害檢測

近年來，江河流域進入了一個突發性水污染高發區，川江泥石流、山體滑坡等地質災害也時常發生。快速應對和處置各類地質災害，最大程度地減輕其危害和影響，保障人民群的生命財產安全就顯得尤為重要。基于北斗的水污染及各類地質災害檢測系統可以及時將各類檢測設備采集到的數據傳輸到有關部門，為災害預測、評估和快速處置提供可靠保障。

結束語

北斗系統是我國擁有自主知識產權的衛星導航定位系統，綜合了傳統天文導航和無線電導航定位的優點，相當于設置在太空的無線電導航臺，可以在任何時間、任何地點為船舶等用戶和監控中心提供導航和定位和服務，不僅打破了對GPS定位技術的依賴，而且必將在包括海事管理等方面發揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1] ?肖偉，劉文祥，左勇，王夢麗，孫廣富.北斗系統新民用導航電文歷書參數算法與性能分析[J].國防科技大學學報，2019，41（03）：7-12.