北斗卫星导航系统在航海保障领域应用发展

云泽雨

（北海航海保障中心天津通信中心，天津 300456）

北斗卫星导航系统在航海保障领域应用发展

云泽雨

（北海航海保障中心天津通信中心，天津 300456）

文中介绍了海事航保部门跟踪研究全球卫星导航系统技术发展并将其应用于航海保障，致力于拓展其应用领域，提升航海保障服务能力的相关情况。简述了北斗卫星导航系统航海领域应用发展的相关情况以及北斗国际海事标准推进历程，分析了航海保障北斗应用面临的形势和机遇，提出了拓展北斗系统在航海保障领域深化应用的发展方向。

北斗；航海；应用；发展

1 引言

北斗卫星导航系统作为我国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，具备定位、导航、授时及短报文通信能力，目前已覆盖亚太，到2020年将覆盖全球。随着北斗卫星导航系统的建设完善，北斗卫星导航系统目前已应用于国内的公路运输和渔业捕捞等相关领域，国内对北斗卫星导航系统在海事航保领域应用的标准化研究及其在国内、国际航海保障方面的应用也逐步开展。

2 北斗系统航海保障应用概述

海事航海保障工作，包括航标建设养护、港口航道测量绘图、水上安全通信等船舶航行安全保障与技术支持服务。作为卫星导航产品航海应用的前沿阵地和对口单位，航海保障相关单位在航标助航、海事测绘、海上安全通信等全业务领域进行了北斗系统的深入研究和广泛应用。加强北斗系统的海上应用，是适应海事航保发展、完善海上定位服务安全机制的必然要求，充分体现了北斗系统自主运行、风险可控的优势。

航海作为卫星导航应用的重要领域，也是推进北斗系统应用发展及走向国际的重要组成部分。航海保障部门在交通运输部海事局及中国卫星导航系统管理办公室（国家北斗办）的领导下，加强北斗技术应用的战略思考、顶层设计，并积极与科研院所和企事业单位进行战略合作，在北斗国际标准研究，北斗沿海无线电指向标差分播发系统研发，北斗连续运行服务参考站系统建设，北斗安全信息播发试验等领域进行了有益的探索，并取得了初步成效。

2.1 北斗在航标助航中的应用

2.1.1 基于沿海无线电指向标的北斗差分应用

在现有全国沿海RBN-DGPS台站基础上，2014年中国航海保障相关部门进行了同步播发北斗差分信息的试验。基于国际海运事业无线电技术委员会104特委会RTCM推荐标准数据格式，定义北斗电文，在现有的航海无线电指向标（RBN）载频上（频率283.5-325.0kHz）同步播发BDS和GPS的差分改正信息，并在天津上古林、上海大戢山建设了北斗沿海差分播发试验系统。通过1年多的连续运行观察及测试，系统运行稳定。

以天津上古林RBN-(DBDS+DGPS)台站播发的信号测试为例，结论如下：

（1）信号覆盖范围在300km以内可以收到稳定可靠的信号，300km以外，信号容易受到干扰，定位精度和有效率明显降低。

（2）定位精度在300km内平面优于1.5m（95%），北斗和GPS单独定位精度相当，BDS/GPS联合定位精度、数据有效率都优于单个卫星导航系统，定位精度相对于GPS提高25%，相对于北斗提高30%左右。

（3）单独北斗卫星导航系统的定位精度和性能优于RBN-DGPS系统设计要求（在距离台站300km范围内，伪距差分精度平面优于5m（95%）、高程优于7m（95%））

2.1.2 北斗航标遥测遥控系统

利用北斗系统定位和通信功能进行海上灯浮标的遥测遥控。在离岸较远海域，GSM和GPRS信号较弱或未覆盖，采用北斗通信系统能够实现上述区域灯浮标的遥测遥控，利用北斗进行的航标遥测遥控系统达上千座。

图1 用户监控界面

图2 HD-60型灯器应用北斗测控

2.2 北斗在海事测绘中的应用

2.2.1 北斗连续运行服务参考站系统

海事测绘等部门在渤海湾、长江口及珠江口船舶流量密度大的区域，进行了北斗连续运行服务参考站系统，2015年开始对北海、东海和南海海区进行补点建设，分三期完成中国沿海区域全覆盖。

2.2.2 北斗无验潮水深测量

基于渤海湾北斗高精度3D定位导航试验系统的远距离高精度定位技术及潮位观测技术，对固定和航行状态下的远距离潮位测量及提取技术进行了研究，实现了基于北斗卫星导航系统的潮位观测。

2.2.3 北斗4D导航服务系统研究

建立渤海湾北斗导航及实时通航水深服务系统，将参考站提供的参考站坐标和观测数据、数据处理中心提供的差分增强数据和完好性信息、验潮站提供的潮位信息、气象部门提供的实时气象信息等多源数据进行融合，并由数据播发系统播发。

表1 北斗4D导航服务系统播发手段

2.3 北斗在水上安全信息播发中的应用

2.3.1 北斗安全信息播发

播发航行警告等海上基本安全信息是海事部门代表国家政府履行国际公约和沿岸国义务的需要，关系到海事管理以及国家经济发展大局，关系到国内外船舶海上航行和作业的安全。及时向船舶提供有效的海上安全信息，对于预防和减少海上交通事故的发生，具有重要的作用。北斗系统在安全信息播发业务中的应用，将有效提高安全信息播发覆盖范围，提升播发效率，是拓宽水上通信服务渠道的有效手段。

2.3.2 北斗/AIS一体化

将北斗系统与船舶自动识别系统（AIS）相结合，相关海事部门开发了北斗/AIS基站及北斗/AIS一体化船载终端，当船舶航行在AIS基站覆盖范围内（单站40千米），北斗位置报告功能自动关闭，监控中心通过AIS链路监控船舶动态，当船舶处于AIS基站覆盖范围之外时，北斗位置报告功能自动开启，利用北斗位置报告时限船舶的实时监控，可应用于航行通告、紧急报警、物流监控、电子签证、进出港报告等。

3 航海保障相关政策、标准的推进

3.1 北斗卫星导航标准化委员会及北斗系统标准国际化推进

2014年4月28日由国家标准化管理委员会和总装备部联合批复成立了全国北斗卫星导航标准化技术委员会，北斗系统总设计师孙家栋院士任主任委员。其主要职责包括北斗卫星导航系统管理、建设、运行、应用、服务等技术领域的国家和国际标准化工作。

国际方面，在中国民航局、交通部海事局、工信部科技司等部门指导下，依托中国航天标准化研究所、交通部水运科学研究院、工信部电信研究院、武汉导航与位置服务工业技术研究院等科研院所，先后启动了北斗系统进入国际民航、海事、移动通信、接收机通用数据标准等国际标准工作。截至目前，国际民航组织（ICAO）同意北斗系统逐步进入ICAO标准框架；国际海事组织（IMO）批准发布了《船载北斗接收机设备性能标准》，实现了北斗国际标准的突破，完成了北斗系统作为全球无线电导航系统（WWRNS）重要组成部分的技术认可工作，成为第三个被IMO认可的WWRNS；第三代移动通信标准化伙伴项目（3GPP）支持北斗定位业务的技术标准已获得通过……北斗系统已迈入国际民航、国际海事、国际移动通信等高端应用领域。

3.2 北斗国际海事标准化历程

3.2.1 意义

由于航海是全球卫星导航系统（GNSS）最早的应用范畴，也是推动GNSS技术发展的主要领域，随着我国北斗卫星导航系统的发展和完善，国内外航海领域的应用需求日益明显，推广北斗卫星导航系统技术的国际海事应用已成为打破船载导航设备及技术国外垄断局面，确定北斗系统国际合法地位，拓展北斗国际化应用的关键突破口。北斗海事国际标准化工作是北斗获得全世界海事领域广泛认可和接受的必要途径，是实现北斗全球航海应用的关键，也将直接影响北斗产业发展。

3.2.2 标志性事件

（1）2012年11月底，中国参加了国际海事组织海上安全委员会（MSC）第91次会议，并首次向会议提交了我国第一份计划外提案--《关于北斗应用于国际海事领域的议题》，MSC审议通过了该项提案，同意将北斗在海事领域应用的标准制定工作列入航行安全分委员会（NAV）2012～2013年度的工作计划，标志着北斗国际海事领域应用的标准化工作进入IMO正式工作程序。

（2）2013年4月，中国卫星导航系统管理办公室和中国海事局签订合作备忘录，全面启动北斗海事国际标准推进工作。2013年9月，中国卫星导航系统管理办公室和中国海事局相关单位联合组团，在NAV委员会第59次会议上提交了《船载北斗卫星导航系统（BDS）接收机设备性能标准》（草案），并顺利通过了NAV工作组技术审议。MSC93次会议完成了该标准草案的最终审议，获IMO批准。这成为了我国首个获得IMO认可的北斗国际海事标准，规定了船舶应用北斗接收机设备的最低性能标准，是船载北斗终端产品开发及船舶北斗应用的基本技术依据，是实现北斗系统海事领域全面应用的必要条件。

（3）2014年11月17日至21日，国际海事组织MSC委员会第94次会议在英国伦敦召开，交通运输部组团参会，并代表中国政府向IMO承诺我国北斗卫星导航系统的服务性能和运行维护管理要求，以及北斗卫星导航系统在国际海事领域的应用政策，表达了我国政府的责任与态度。会议审议通过了对北斗卫星导航系统认可的航行安全通函，这标志着北斗卫星导航系统正式成为全球无线电北斗在航标助航中的应用。

（4）2015年5月11日至12日，国际海事无线电技术委员会第104专业委员会（RTCM SC-104）全体会议在中国西安市曲江国际会议中心召开，来自全球的Trimble、Leica、Geo++、上海司南等约20个GNSS高精度知名企业（机构）代表与会。这是RTCM首次在中国举办全体会议，标志着国际社会对中国卫星导航界的接纳，更是一种对北斗卫星导航产业实力的认可。

4 北斗航海保障应用行动方向

4.1 面临的形势和机遇

当前，国家海洋发展战略持续推进，航海保障事业进入创新发展，抢抓机遇的关键时期。北斗系统的发展及深入应用为航海保障建设提供了有力支撑和新的发展机遇，航海保障部门在为航海者提供高效保障服务同时，更要助推我国北斗系统走向国际。

“十三五”期间，交通运输部作为行业主管部门将大力推进21世纪海上丝绸之路和海上互联互通的外交政策，我国北斗系统和终端产业也将不断丰富和发展，在国际海事应用，航标、测绘、通信等航海保障领域开展更广泛领域的深度应用，才能有力推动北斗系统和航海保障事业的融合全面发展。

4.2 北斗航海保障行动方向

加强北斗卫星战略发展研究，积极构建北斗航海保障应用综合支撑平台、沿海无线电指向标差分北斗系统网络和北斗连续运行服务参考站网络以及北斗卫星高精度导航定位服务（RBN-DGNSS）监测中心、北斗连续运行服务参考站监测中心和中国北斗卫星国际海事监测服务中心，增强航海保障北斗卫星应用和服务能力，推动国际海事应用，提升航海保障的国际履约水平。

4.2.1 开发基于e-航海的北斗航海保障应用综合支撑平台

在e-航海框架下，充分利用北斗系统的定位、导航、授时和通信功能，开发北斗航海保障应用综合支撑平台，将北斗高精度定位、4D导航以及北斗航标遥测遥控，北斗安全信息播发，北斗AIS，北斗应急通信等进行整合，使之成为海事应急搜救、扫测等的综合支撑平台。

4.2.2 构建沿海北斗卫星高精度导航定位服务网络

按照交通运输部海事局部署，2017年完成全国沿海22座RBN-DGPS台站升级为RBN-DGNSS台站的改造工程，形成沿海无线电指向标差分北斗系统网络，并将其纳入国家北斗地基增强系统框架网。实现差分北斗和差分GPS信息的同频同步播发，为海上用户提供高精度北斗导航定位服务。

在前期渤海湾、长江口及珠江口船舶流量密度大的区域BD-CORS站试点建设的基础上，在重点港口和重要航路，加密沿海北斗连续运行服务参考站（BD-CORS）网站点建设，使组网基站更多，覆盖面积更广。沿海BD-CORS网的建成能够全方位与国家北斗地基增强系统融合，对行业用户提供厘米级高精度定位服务，将北斗卫星地基增强技术应用于海事管理、船舶精密导航、海洋测绘、水上工程施工、水工建筑物变形监测、海洋气象服务等，充分挖掘和利用北斗参考站丰富的数据资源，真正实现一网多用，资源共享。

4.2.3 建设RBN-DGNSS监测中心、BD-CORS监测中心和北斗国际海事监测服务中心

建设北斗卫星高精度导航定位服务（RBNDGNSS）监测中心，实现RBN-DGNSS台站联网监测运行，集中监测台站系统设备运行状态，增强GNSS系统信息收集、处理和应用服务的水平，完善RBN-DGNSS系统服务功能，提高系统工作效率，更好地发挥RBN-DGNSS台链的整体效应，提升RBN-DGNSS台站设备的现代化维护管理水平，使沿海RBN-DGNSS全系统配置更趋合理，更加有效地保障海上船舶航行安全。

建设沿海北斗连续运行服务参考站监测中心和数据中心，实现所有站点联网，并具备数据处理、运行监控、信息服务、网络管理和用户管理功能，建立沿海BD-CORS建设和服务标准，探索沿海BDCORS应用和服务模式，使其在海上高精度测量和工程建设中发挥更大作用。

按照北斗办和交通运输部海事局的要求和部署，建设北斗国际海事监测服务中心，与北斗运控中心联接，开展北斗卫星导航系统海事监测工作，对系统的精度、运行状态、空间信号质量、服务性能等进行监测评估，管理与维护我国内河及沿海北斗地基增强信息，向全球海事用户发布北斗卫星民用服务健康信息，履行中国政府对IMO作出的承诺，及时向海事用户公告系统运行状况信息，确保全球海上用户能获得高可靠的北斗导航服务，形成国家层面的应用和管理。

4.2.4 加强北斗系统与现有导助航系统的融合及终端研发应用

开拓传统AIS和北斗应用的新领域，如北斗AIS智能化航标的研发，利用北斗系统的定位和通信功能，降低AIS应答器的功率，实现区域范围内的船舶自动感知航标，解决传统AIS航标占用AIS基站通信资源以及公网信号未覆盖区域遥测遥控的通信链路等问题。研究AIS信号覆盖范围外北斗系统应用的新设备和新技术，开发基于北斗系统的船舶自动识别系统，研发北斗AIS基站，作为AIS系统的补充，在AIS信号覆盖区域外，通过北斗AIS基站获取水域附近的船舶信息，起到船舶自动识别和避碰的作用，为应急搜救或抢险提供一种新的技术手段。

随后，德伐日太太跟随德伐日先生发动革命，将许多有罪或是无罪的贵族送上了断头台。可是，革命胜利后，德伐日太太想借革命报仇时，却发现侯爵兄弟都已死去。当满心的仇恨与愤慨不能发泄时，她决定将牵及无辜的达尔内，甚至要将露西和孩子送上断头台。她被仇恨遮住双眼，不顾一切地“要消灭，斩草除根”。最后，在与善良、单纯的普洛丝争执中被杀死，由此可见，“爱比恨永远要强大得多”。

开发基于RBN和BD-CORS系统的一体化设备和手持终端，北斗应急无线电示位标EPIRB，北斗船载综合导助航系统等，在各航海保障单位进行试用测试及检验并逐步推广至相关行业，形成北斗海事航海保障应用的完整产业链，不断促进系统完善和改进提高。

4.2.5 加强卫星导航相关政策、战略、标准和技术的跟踪研究

研究利用北斗通信链路进行海上安全信息播发的机制，开发船载应用终端和岸基管理平台，并探索相关播发标准。加强北斗设备、基站和应用标准的研究，追踪研究IMO、IALA、RTCM、ITU、IEC等国际组织标准制修订情况，争取为我国相关国际标准提案提供技术和运行数据的支持。

对国内北斗卫星、国际GPS/GLONASS/GALIEO等卫星导航和位置服务的战略、规划、政策、标准等的发展进行跟踪研究，形成年度跟踪研究报告，并适时提出航海保障应用的合理化建议意见，力争形成北斗相关行业标准。

5 结束语

自20世纪90年代初中国海事航保部门就开始了将卫星导航系统应用于高精度定位导航服务中，到我国自主的北斗卫星导航系统正式提供服务，又开始了对北斗航海领域相关标准国际化进程的推动，同时，积极开展了北斗在航标助航、海事测绘和水上安全信息播发等相关海事航保领域中的应用。全球卫星导航系统技术不断发展，其应用领域也在不断拓展，与此同时航运行业及航海保障技术也在日新月异的发展，如何更好地将卫星导航技术应用于航海保障服务并不断发展，是摆在我们面前的永恒课题。

“2017年通信行业节能减排大会暨节能创新成果应用交流会”在京成功举行

近日，在工业和信息化部信息通信发展司、中国通信企业协会共同指导下，中国通信企业协会通信网络运营专业委员会在北京组织召开了主题为“科技创新 绿色发展”的“2017年通信行业节能减排大会暨节能创新成果应用交流会”。工业和信息化部信息通信发展司副司长陈家春，中国通信企业协会会长苗建华，中国通信企业协会通信网络运营专业委员会高级顾问张晓铁、朱立军，主任靳东滨，常务副主任张明天、辛凡非、苗蔚、宋茂恩，副主任唐军，中国联通集团运维部副总经理崔荣春等领导出席了本次大会。各省通信管理局、各基础电信运营商、互联网企业、专网企业、节能产品制造商、科研机构的代表和专家近260人参加会议。

陈家春在致辞中指出，随着信息通信业的蓬勃发展网络规模持续增长，云计算和大数据中心的规模部署对能耗的需求快速增长，行业绿色发展和节能减排工作越发重要。为了实现2020年通信业能耗达到国际先进水平，信息通信业要做到：强化政策引导，积极推进行业结构性节能减排；完善节能减排标准体系，加快构建绿色供应链充分发挥标准的引导和约束作用；提升节能减排意识，完善体制机制建设；最后，广泛开展节能宣传，共建绿色发展氛围，充分发挥行业协会作为联系基础电信企业，互联网企业，设备提供商，节能技术产品提供者，以及政府部门的桥梁和纽带作用，积极为节能减排新技术，新政策，新标准的研究制定和应用建言献策。

中国通信企业协会会长苗建华、大会轮值主席单位的中国联通集团运维部副总经理崔荣春也先后致辞。来自基础运营企业、行业科研机构、互联网企业、专网企业以及业内卓越企业代表共20名演讲嘉宾，先后与参会代表围绕“科技创新 绿色发展”进行了全面深入的交流。

[1] 国家卫星导航产业中长期发展规划（2013-2020）国办发〔2013〕97号

[2] 王洪民．北斗卫星导航标准体系建设现状．卫星应用，2014.7

[3] 中华人民共和国天津海事局编著．天津市地方志编修委员会办公室编．天津通志—海事志，153-156

[4] 中国卫星导航系统管理办公室．北斗卫星导航系统发展报告，6-9

[5] 中国卫星导航系统管理办公室．北斗卫星导航系统官方网站

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.11.012

TN96

1672-7274（2017）11-0038-05

云泽雨，男，汉族，1969年生，工程学士 高级工程师 主要从事航海航标工程和通信技术等。