北斗系统在海岸电台现代化改造中的应用展望

◎ 王俊杰 梁都朝 广州通信中心鲍晶晶 东莞职业技术学院

北斗系统在海岸电台现代化改造中的应用展望

◎ 王俊杰 梁都朝 广州通信中心鲍晶晶 东莞职业技术学院

本文探讨了在海岸电台现代化改造中，应用北斗卫星系统的定位与短报文功能，实现遇险通信值守、水上安全信息播发和无线电报等主要业务的模型。

北斗卫星 海岸电台改造 遇险通信 安全信息播放

1.引言

目前，各海岸电台的主要设备是上世纪90年代实施全球海上遇险和安全系统（GMDSS时建设的，目的是利用岸基通信技术实现海上遇险与安全通信，建立全球性的海上搜救通信网络。海岸电台的主要业务可以划分为两大类：公益业务及公众业务。公益业务主要包括遇险通信值守和安全信息播发，公众业务包括无线电话、无线电报等。

根据电磁波的固有属性、传输特点，无线电通信方式容易出现信道拥挤，并且具有多径干扰和明显的衰落现象，受环境条件影响明显，通信质量不可靠。另外，覆盖范围受到频率的限定，VHF/MF的有效覆盖范围只有100海里，HF的覆盖范围虽大，但易受电离层及静区影响，在远海无法保证可靠稳定的通信质量。

另一方面，受到卫星通信高速发展和手机通信普及的影响，在水上通信总量逐年上升的背景下，海岸电台业务量仍然逐年减少。为了应对这一态势，国际海事组织和国际电信联盟正在积极推进GMDSS现代化，计划于2025年左右全面完成现代化改造。因此，海岸电台的升级改造已经迫在眉睫，而正在迅速普及且拥有自主知识产权的北斗卫星系统或许正是理想的改造方向之一。

2.北斗卫星系统介绍

北斗卫星导航系统空间段由35颗卫星组成，其中5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。目前已成功发射22颗。根据系统建设总体规划，2020年左右北斗将建成覆盖全球的卫星导航系统。北斗系统的主要功能包括定位、导航、授时以报文通信服务。其中，短报文功能是北斗系统相对于GPS、GLONASS、伽利略等其它卫星导航系统所独有的功能，这使得北斗系统应用范围更加广泛。短报文功能一次可持续传送1680 bit (约120个汉字) 或 480个BCD 码的信息，传输时延0.5秒，最高频度1次/秒，传输速率约为1.68kbps。虽然速率不高，但由于其抗干扰性和全球覆盖能力，使得这个功能非常实用。下面仅就北斗系统在遇险通信值守、水上安全信息播发、无线电报三个方面的应用方式与前景展开论述。

图1　 基于北斗系统的遇险通信值守模型

3.北斗系统在遇险通信值守中的应用

基于北斗系统的定位功能及短报文功能，当船舶遇险时，可以通过船载北斗终端一键发送包含经纬度、航向、航速、MMSI码、遇险类型在内的DSC短报文至海岸电台，并在短报文中约定后续MF/HF SSB或VHF无线电话的通信频道或频率；海岸电台接收到来自船载北斗系统的DSC遇险呼叫短报文后立即回送收妥确认短报文，并按约定后续通信频率进行通信。这样，就保证了海上遇险通信DSC不会受到气象、距离等因素的影响，在任何天气、任何海区都可以稳定、可靠、便捷的进行遇险呼叫。此外，海岸电台还可以通过接收到的遇险船舶位置信息在电子海图或AIS系统搜索正在附近海域或即将路径此处的船舶，筛选合适的船舶通过北斗短报文向这些船舶定向组播或单播遇险救援信息，结合船载北斗卫星紧急示位标展开救援，从而更精确、更科学地指导救援行动。

图2　 基于北斗系统的遇险通信值守流程图

图3　 基于北斗系统的水上安全信息播发模型

4.北斗系统在水上安全信息播发中的应用

当前海岸电台的水上安全信息播发主要通过中频NAVTEX和高频FEC广播进行定时播发，存在单向播发、覆盖范围有限等缺点。使用北斗系统的短报文系统，不仅可以进行不受距离限制的安全信息广播，更可以实现由船对岸主动发起的实时点播功能：当船舶需要了解气象、搜救、航行等安全信息时，可以通过北斗短报文功能向岸台发送请求，由岸台系统自动识别后通过北斗短报文自动回复相应类别的安全信息。此项功能从长远来看，更可以在信息类别上进行升级，提供包括港口信息、泊位信息、引航信息等定制化的信息服务。这样就实现了从单向广播到双向点播、从定时广播到实时广播、从通信运营到信息服务的跨越，使信息播发更加灵活方便，更符合信息时代人们获取信息的日常习惯。

5.北斗系统在无线电报业务中的应用

无线电报业务主要是指窄带直接印字电报NBDP业务，实现船岸间、船舶间、经岸站延伸到用户间的自动电传业务。而基于北斗系统的短报文功能，我们一样可以实现类似NBDP的各类双向或多向无线电报业务。

6.结语

由于国际海事卫星系统INMARSAT及GPS系统都掌握在外国政府或公司手中，在使用中容易受人制肘，拥有完全自主知识产权的北斗系统或许是我国海岸电台现代化改造的最优选择方向。北斗系统强大的定位功能以及新颖独特的短报文功能，为实现海岸电台的遇险通信值守和水上安全信息播发等主要业务提供了天然的优良载体，只要稍加开发，就能在这个平台上开发出完全实现海岸电台现有各项业务的应用功能，为海岸电台在航海保障事业中持续发挥显著作用提供有效助力。

[1]徐曾强.e-Navigation战略下海岸电台发展的思考.中国新通信,2015.15.

[2]李作虎,吴海玲,汪陶胜,王如龙.北斗海事国际标准总体研究及发展思考.中国标准化,2015.04.

[3]石晶,刘婧,史永恒.全球海上遇险与安全系统通信现状及缺陷.中国水运,2014.06.