探析北斗短報文技術在虛擬航標中的應用

航標是指為船舶提供定位和導航等作用的輔助設備，對船舶的正常行駛具有重要作用。目前，AIS虛擬航標逐漸在船舶的導航中應用較為廣泛，在北斗衛星導航系統的發展過程中，將北斗短報文技術應用于虛擬航標也具備較大的可行性。

1.虛擬航標及其應用分析

虛擬航標是在A IS技術基礎上所產生的一種新型航標，其結合了包括衛星導航技術、電子海圖、AIS等信息技術。虛擬航標在應用上是利用無線電技術，在電子海圖、接收機等設備上標出水域中的某一點及其功能，從而起到導航的作用。目前虛擬航標的實際應用上，以虛擬AIS航標為主。虛擬AIS航標是指利用AIS臺站，并運用21號電文播發的不存在實體航標的航標信息，其中具體包括臨時虛擬AIS航標以及永久虛擬AIS航標。二者在實際應用中具有一定的差異性，臨時虛擬AIS航標的應用范圍包括對航行限制區域、臨時推薦線路、故障航標以及移位航標作出標識，永久虛擬AIS航標主要應用于實際條件無法布設實體航標的情況下，比如深水區域、海況環境惡劣地區、動態變化較為明顯的地區等。具體可以包括對航道界限、永久礙航物、安全水域界限、錨地與遮蔽等特殊區域的標識。永久虛擬AIS航標也要在各類電子及紙質海圖、航海出版物中進行標識。虛擬AIS航標具有準確性強、能夠快速設置、受到自然環境影響較小的優勢，目前得到較為普遍的應用，比如2017年底在長江口深水航道界限的標識上，共應用45座虛擬AIS航標，具體包括了左側標、右側標以及專用標。

2.北斗短報文技術在虛擬航標中的應用

2.1 北斗短報文技術概述

北斗衛星導航系統（BDS）是我國自主設計研發、獨立運行的衛星導航系統，包含軍用與民用兩方面，具有高質量的定位、導航與授時等服務功能，也是目前全球無線電導航系統的組成部分之一。北斗短報文技術是北斗衛星導航系統區別于國外其他衛星導航系統的一項重要特征，北斗短報文服務具備雙向通信功能，能夠在進行準確定位的同時，將用戶所在位置向外部系統報告，從而達到定位、通信有效結合的目的。目前，北斗短報文技術在許多不同行業中都得到了有效應用，比如對于北斗二號，北斗短報文通信能夠達到120個漢字/次。北斗的用戶識別方式為卡號識別，因此在北斗服務范圍即可有效接收信息，并且能夠起到避免其他用戶干擾的作用，相對于傳統通信方式也具有明顯優勢。

2.2 北斗短報文技術在虛擬航標中的應用

2.2.1 北斗分理服務平臺建設

在利用北斗短報文業務之前，需要事先進行北斗分理服務平臺的建設，而后能夠進行短報文信息轉發、遠程測控與信息共享等服務，也能夠對用戶信息作出有效的管理及查詢。北斗分理服務平臺的應用需要依靠北斗數據，在此基礎上具有位置服務、消息轉發等功能。北斗分理服務平臺可以提供航海保障服務，制定出統一的框架協議，與其他行業建立有效聯系。比如可以利用北斗指揮機陣列，對手機信息進行轉發。通過北斗分理服務平臺短報文服務的應用，能夠為航標建設、水上安全通信等許多方面提供安全保障。

2.2.2 北斗航標遙測遙控系統建設

北斗航標遙測遙控系統是航標建設中的一項重要部分，具有對航標的運行狀況及參數進行動態掌握的作用，更有利于對其進行管理。通常在遙測遙控系統的通信方面，利用了AIS基站鏈路與電信公網，而在二者沒有覆蓋的區域內，由于信號相對較弱，因此會對遙測遙控的使用造成困難。應用北斗航標遙測遙控系統時，能夠對上述問題作出有效改進，在監控范圍及數據的可靠性上都具備顯著優勢。工作過程中能夠對于航標燈器的電壓和電流以及位置信息進行采集，將上述信息利用北斗遙測終端處理，最后利用北斗衛星，向監控中心發送。通過北斗航標遙測遙控系統，航標管理部門能夠及時進行航標遙測數據的監控。我國目前所安裝的北斗遙測航標數量在6000座以上。

2.2.3 虛擬航標的建立

北斗短報文技術在虛擬航標的建立中能夠得到有效應用，解決實體航標應用過程中存在的問題。目前關于航標遙測系統的主要問題集中于以下幾方面：第一是通信鏈路容易受到干擾，從而使數據傳輸中斷，并影響數據準確性。第二是遙測終端通信模塊出現故障，此種情況下，對于航標位置以及燈光不一定造成影響。第三是燈器故障，以及浮標漂移的問題。對于上述發生頻率較高的故障問題，需要通過定期開展巡檢與維護進行解決，維護成本相對較高。利用虛擬航標既能夠起到準確的導航作用，也能夠有效降低維護工作量及維護成本。在航標被撞或發生沉船時，可以通過快速設置虛擬航標，充分保證航行的安全性。

基于北斗短報文服務的虛擬航標主要是利用北斗衛星系統傳輸虛擬航標信息至相應的用戶終端，而后將信息利用文字、符號的形式，在導航終端電子海圖上進行顯示。進行虛擬航標的調度及設置過程中，可以利用北斗導航系統，將信息向相應的終端發送。為了減少北斗短報文通信頻度影響，利用北斗指揮機陣列進行發送。航標主管部門向用戶端及時推送關于航標動態的信息。另外也具有查詢船舶位置、軌跡跟蹤及回放、調度管理等功能。進行虛擬航標發布時需要調用自定義北斗TCP接口協議，船舶端應具備接收機。

相對于AIS虛擬航標，基于北斗短報文服務的虛擬航標主要優勢在于覆蓋范圍廣泛，并且不受基站的影響。目前在亞太地區范圍內，均可利用北斗短報文通信方式。在北斗三號建設的背景下，可以通過北斗報文經緯度數據對船舶進行定位，達到點對點通信以及特定區域通信的目的，使導助航服務的精確程度得到有效增強，也能夠減少AIS廣播的無線電干擾問題。其應用過程中，可以進行短信傳輸以及利用符號形式在海圖上顯示。目前已取得實際應用的技術主要包括利用北斗短報文技術，針對重點船舶以點對點方式播發氣象信息。另外還可以根據船舶類型的區別，根據其北斗位置信息，發送及訂閱特定的消息，目前這一技術已應用于長江口重點船舶氣象信息的播發。還可以在此基礎上利用GIS技術及遙感技術等，進一步建立三維可視航道圖。

2.3 北斗短報文技術在虛擬航標中的應用前景

在今后的虛擬航標建設中，北斗短報文技術也具備良好的應用前景，其中主要包括安全信息的播發、船舶動態信息的實時監控、禁航區的自動管控等方面。除此之外還可以將該技術與AIS技術進行有效結合，通過北斗鏈路實現AIS船舶信息的傳輸，提高信息網絡覆蓋的全面性，確保船舶航行的安全。

3.結論

虛擬航標相對于實體航標，在精確度、更改速度等方面具有顯著優勢，在船舶的導航、助航中發揮著重要作用。基于北斗短報文技術的虛擬航標能夠有效解決AIS虛擬航標應用過程中的局限性，因此具有很高的實際應用價值。