天津七六四通信导航技术有限公司 天津市 300210
摘要：在2018年底，北斗卫星导航系统已经顺利完成组网，其服务对象不再局限于国内，开始面向中亚各国服务。目前，随着北斗导航精度的提升，北斗能够更好的服务于我国的航海事业。于此同时，在大数据的输入下，北斗系统在各个领域上的应用更加精细化和细致化。以下内容将就北斗系统在航海保障行业的具体问题进行分析，从应用的角度出发去看待北斗系统在航海行业运用的相关问题。
关键词：北斗；航海保障；航标
引言：由于我国的社会发展需要和国家安全需要，我国于20世纪90年代就开始了北斗卫星导航系统（北斗系统）建设，该系统是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。经过多年的建设发展和技术攻关，北斗系统已日渐成熟，相关的服务和产品已陆续在各个行业中得到应用，如交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、通信时统、应急搜救等领域，逐步渗透到社会民生的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。北斗系统在航海保障方面的应用研究也正在逐步铺展开来，未来在北斗系统的支持下，航海保障体系将更加健全，航海保障能力将得到大幅提升。
1.北斗系统的特点
1.1独有的短报文通信功能
北斗系统用户终端具有双向数字报文通信能力，可以一次传送超过100个汉字的信息。尽管这一功能容量有限，但是紧急情况通信不同于日常通信，重要的是传达出必要的信息；而且只要安装有北斗终端，即使手机没有信号，同样可以发送信息。因此，其必将在远洋航行中特别是搜救应急时发挥重要作用。而GPS和GLONASS的主要功能都是定位和授时，没有设计通信功能，只能获取自身位置，再通过造价昂贵的海事卫星发送定位信息。
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1.2较高的定位和授时精度
2012年年底建成的北斗二号系统可向亚太地区提供服务，定位精度已由10米提升至6米，在中国境内能够提供实时米级、分米级、厘米级和后处理毫米级高精度服务；北斗三号系统在定位精度上达到2.5米至5米，并且具有精密授时功能，可为用户提供20ns（双向授时）到lOOns（单向授时）的时间同步精度。将于2020年建成的由30颗北斗三号导航卫星组成的全球导航系统，可面向全球用户提供全天候、全天时、高精度、高可靠性的定位、导航、授时服务。此外，北斗的优势还在于平面精度与高程精度基本相当，而GPS系统的水平精度虽然很高，但是高程精度与水平精度相比差距明显，一般差1.5倍到2倍。
1.3高可靠性和实用性
北斗使用的是三频信号，GPS使用的是双频信号。三频信号可以更好的消除高阶电离层延迟影响，提高定位可靠性，增强数据预处理能力，明显提高模糊度的固定效率。即使一个频率信号出现问题，也可使用传统方法利用另外两个频率进行定位，提高了定位的可靠性和抗干扰能力。北斗是全球首个面向大众提供免费三频导航的系统，使得高精度的实现更加灵活方便，而GPS和Galileo部分频点需要商用授权。
2.北斗卫星导航系统在航海保障行业的具体运用
2.1海上精确定位
不论是民用船只还是军舰，在出海前必须对卫星导航系统进行监测，保证定位的准确性。卫星定位结束了罗盘导航的时代。在大海上航行，除了灯塔，卫星导航系统是确定导航方向的唯一保障。在船只上设计卫星信号接收和发射器，保证船只的出行安全。即使在海上发生意外，通过卫星定位，也能够快速找到事发地点，及时开展救援措施。通过导航，海上船只能够及时调整航行的路线。尤其是天气恶劣的时候，海上风浪较大，对船只航行方向的影响也较大，这是及时的修正航向是十分重要的。在长距离航行时，细微角度的改变就可能导致目的地的巨大偏差。在海上救援和海上路线的规划上，导航同样发挥着重要作用。随着一带一路的开发建设，往来于我国领海的商业船只越来越多。这时保证港岛的通畅保证航行船只的安全是第一步。通过卫星对来往的船只进行准确定位，对船只发送调动信息，通过卫星系统协调航运的流通顺序，防止船只之间发生海上事故。
2.2海上通信
在海上，陆地上的通信设备完全失效。由于海上没有通信卫星的接收塔，因此手机等自动通信设备在海上无法正常通话。尤其是在远海，卫星通话成为了船只之间传输信息的主要手段。船只之间的统一调配的指令也只能通过卫星作为信息接收和传输的中枢进行收发。北斗卫星系统能够在很短的时间内实现卫星通话，相比于传统的通信卫星，直接使用卫星通话，安全性更高，信号更加稳定，更适合长途海上航行的船只进行相互交流。就军队而言，海上路队与陆上指挥必须保持密切的联系，直接使用北斗卫星的通信系统能够保证海上与陆上的正常通信。这也是北斗系统在投入到航海保障行业后所衍生的一项重要功能。卫星定位不应该仅仅局限于定位和监测，在通信方面同样重要。随着通信技术的发展，数字交换机的体积越来越小，卫星电话的使用面也越来越大[1]。
2.3数字航海图的建立
海上航行不仅仅需要导航的支持，更需要航海图。陆上有地图，海上则有海图。在海上地图上，对海底深度和航线有着明确的标示。在航海图标注的范围内行驶安全性更高。一单偏离航海图的指示，进入位置海域，造成的后果将不堪设想。通过卫星导航，对海底情况进行测绘，例如，对大陆架进行描绘，对海域深度，天气情况等进行监测，对暗礁、暗流进行标注，通过对危险区域的标示，做到位船只的出行保驾护航。在卫星航海图上，不同的船只的航行方向、航行轨迹都能够查询，在航道的调度上很为简便。在军舰的联合行动中，各个军舰之间的航行情况可以实现信息共享，在同一副海图上，兄弟战舰的具体情况也可以观测到。随着航母的投入使用，海上舰队将会以舰队群的方式进行海上作业，这就说明保证主舰与副舰的联系十分重要。只有做到舰队的动态调动，才能实现战斗力的最大化[2]。
2.4对我国领海进行监测
北斗导航系统的另一个重要功能即海上监测预警。通过卫星对我国领海进行动态监测。对未经允许进入我国领海的船只进行实时监视，在维护我国领土完整和国家主权方面发挥着重要作用。近年来，外国船只私自进入我国领海的事件时有发生。我国的国家领海权受到了严重的威胁。通过对海上情况的密切监测能够有效防止其他国家在我国领海上搞小动作。北斗卫星系统是我国自主研发的，是一只海上的眼睛。海军部队通过这只天眼能够对我国广阔海域上的威胁及时的做出处理措施。民营航运公司在配备专用的定位终端后，在我国海域可以畅通无阻的行驶，特定的信号接受装置成为了北斗系统分析具体情况的关键方法。在海上垃圾、海上污染的防治上；在海上工程建设、资源开采上，北斗系统凭借着其超高的安全性和保密性，能够持续为我国的海上开发事业保驾护航[3]。
结论：
简而言之，北斗导航系统不论是军用还是民用都旨在保护出海人员的出海安全，保证我国的领海安全。在人与自然的关系中，北斗导航系统是中国人自主开发自然，利用自然的体现。同时，随着北斗系统功能的完善，它也在更好的指引着人类继续去探索自然、更科学的去自然资源，帮助人类在地球上更好的生存下去。
参考文献：
[1]任娜.北斗卫星导航系统在AIS中的应用研究[D].厦门：集美大学,2016.
[2]国务院新闻办公室.中国北斗卫星导航系统白皮书[Z].2016-06-16.
[3]宗合.第十六颗卫星升空北斗导航系统亚太组网成功[J].太空探索,2018,17(11):9-9
论文作者:何明川
论文发表刊物:《防护工程》2019年16期
论文发表时间:2019/12/16
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