北斗精密定位服務系統(tǒng)在北部灣及瓊州海峽區(qū)域的建設與應用

周爭橋

摘 要：順應我國北斗衛(wèi)星發(fā)展戰(zhàn)略，需科學發(fā)展北斗衛(wèi)星在海上的應用，因此，在沿海建設北斗精密定位服務系統(tǒng)并應用于海事管理、航海保障系統(tǒng)、海上施工、救助打撈等意義重大。

關鍵詞：北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng) 北斗精密定位服務系統(tǒng) 航海保障 北部灣及瓊州海峽區(qū)域

1.引言

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)自正式運行以來，在電信、水利、交通運輸、測繪、勘探和國家安全等諸多方面得到廣泛應用，但常規(guī)的導航定位系統(tǒng)精度相對較低，無法滿足高精度、高要求的定位服務，因此研究并推動提高北斗衛(wèi)星導航精度意義重大，目前國家統(tǒng)一建設北斗地基增強系統(tǒng)，目的向用戶提供厘米級至米級精密導航定位服務，進一步滿足各民用各行業(yè)的需求。

順應我國北斗衛(wèi)星發(fā)展戰(zhàn)略，需科學發(fā)展北斗衛(wèi)星在海上的應用，因此，在沿海建設北斗精密定位服務系統(tǒng)并應用于海事管理、航海保障系統(tǒng)等意義重大。

2.現(xiàn)狀及需求分析

北部灣及瓊州海峽區(qū)域沿海港口、碼頭眾多，地理位置極為重要；在北部灣及瓊州海峽建設北斗精密定位系統(tǒng)，對航行在區(qū)域內船舶提供高精度導航定位，防止海上船舶各類事故發(fā)生，對港口建設、海洋開發(fā)、海上測量、疏浚、漁業(yè)資源管理、救助打撈等工作有著重大意義。

3.總體建設方案

3.1建設目標

北部灣及瓊州海峽區(qū)域北斗精密定位服務系統(tǒng)的建設目標：充分利用現(xiàn)有沿海RBN-DGPS基準站、航海保障基礎設施及沿海通信網絡資源，建設北斗精密定位服務系統(tǒng)，通過北斗精密單點定位、網絡RTK、DGNSS、PPP-RTK技術手段，利用GPRS、CDMA、GSM等3G或4G通信方式，實現(xiàn)我國沿海300KM范圍內的米級、分米級導航和50KM區(qū)域范圍內厘米級實時精密定位服務，實現(xiàn)北斗高精度導航，北斗海洋測繪、北斗航標鋪設，北斗海事救助北斗漁業(yè)資源管理等，從而全面提升北斗系統(tǒng)在我國近海作業(yè)服務性能。

具體包括：

（1）新建13個北斗基準站，同時充分兼容GPS和GLONASS系統(tǒng)；

（2）實現(xiàn)各臺站與海區(qū)數(shù)據處理服務中心網絡互聯(lián)，實現(xiàn)網絡化管理的工作模式，進一步完善南海海區(qū)數(shù)據處理服務中心的數(shù)據處理、運行管理和信息服務功能；

（3）實現(xiàn)基準站運行狀態(tài)實時監(jiān)測；

（4）實現(xiàn)北部灣及瓊州海峽區(qū)域岸線300km以內，分米級、米級差分導航定位服務；

（5）實現(xiàn)北部灣及瓊州海峽區(qū)域岸線50km以內，實時厘米級定位服務；

（6）實現(xiàn)區(qū)域示范作用

3.2建設思路

北部灣及瓊州海峽區(qū)域北斗精密定位服務系統(tǒng)的建設與發(fā)展，為開展高質量海洋測繪、港口建設、海上搜救、船舶航行和生產提供高精度的實時定位、導航信息服務，以提高海上交通安全保障、海上搜救和海事管理能力，根據系統(tǒng)建設目標和原則，北部灣及瓊州海峽區(qū)域北斗精密定位服務系統(tǒng)建設思路是：

（1）北斗系統(tǒng)3頻衛(wèi)星導航為主，兼顧其它衛(wèi)星導航系統(tǒng)；

（2）充分利用現(xiàn)有海事基礎設施。充分利用現(xiàn)在的RBN-DGPS基準站網、航標管理站、AIS站、燈塔及其他基礎設施，避免重復建設，依據統(tǒng)一標準，增加相關設備；

（3）系統(tǒng)各部分的設計與建造本著先進、實用、經濟、可靠的原則，最大限度在已有設施的基礎上升級改造；

（4）北斗地基增強站根據國家北斗地基增強系統(tǒng)對基準站的布局進行規(guī)劃和按照相關標準進行建設；

（5）盡量選擇海事局下屬部門或單位建立基準站，依靠網絡專線實現(xiàn)基準站與海區(qū)數(shù)據處理服務中心之間的數(shù)據通信，提高可靠性和信息安全性；

（6）以可靠性為主要目標，采用成熟的軟硬件，關鍵單元采用冗余熱備份；

（7）基準站與海區(qū)數(shù)據處理服務中心間的通信主要依靠網絡專線，提高了通信可靠性和信息安全性。

3.3建設內容

根據北部灣及瓊州海峽區(qū)域北斗精密定位服務系統(tǒng)項目建設目標，系統(tǒng)建設計劃完成以下內容：

（1）建立基準站子系統(tǒng)：根據國家北斗地基增強系統(tǒng)對基準站的布局規(guī)劃以及需覆蓋北部灣及瓊州海峽區(qū)域的要求，建立13個永久性北斗基準站，平均站間距60km左右；

（2）建立數(shù)據通信鏈路：基于專網實現(xiàn)北斗基準站到海區(qū)數(shù)據處理服務中心的實時數(shù)據傳輸；把基準站GNSS觀測數(shù)據實時傳輸至系統(tǒng)數(shù)據處理服務中心。系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據處理服務和海上用戶間的實時通訊服務，提高應急響應速度，減少事故損失等。

（3）系統(tǒng)應用測試：全面測試北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在海洋測繪等應用領域的精度、可靠性等技術性能指標。

（4）行業(yè)應用示范：充分利用現(xiàn)有的行業(yè)平臺資源，開展示范應用，促進北斗在海事測繪等方面的應用和發(fā)展。

3.4系統(tǒng)組成及功能

北斗精密定位服務系統(tǒng)由參考站網、海區(qū)數(shù)據處理服務中心、用戶應用終端組成，圖（略）。

北斗精密定位服務系統(tǒng)數(shù)據流程如圖1所示。

3.5技術指標

技術指標（設計）主要包括定位和導航兩部分，指標與全國統(tǒng)一的沿海北斗地基增強系統(tǒng)指標一致，明確系統(tǒng)可用性、可靠性、兼容性、完好行等指標。

3.6性能指標

北部灣及瓊州海峽區(qū)域北斗精密定位服務系統(tǒng)的性能主要包括自動運行能力、靜態(tài)及動態(tài)高精度定位能力、差分導航能力等。具體有：

（1）基準站為無人值守型（需周期性檢查維護，具備條件時可建設值守型），具備自動長期連續(xù)運行的能力，僅需定期派專人進行設備維護和清潔工作。

（2）海區(qū)數(shù)據處理服務中心具備自動完成基準站數(shù)據接入、數(shù)據入庫、差分計算、數(shù)據質量評估、故障報警等功能，僅需少量人員進行值班；系統(tǒng)發(fā)生任何故障（基準站故障或其它系統(tǒng)因素造成的故障）時可自動警示值班人員。endprint

（3）具有兼容性接口，可與多種實時數(shù)據發(fā)播系統(tǒng)相連，完成系統(tǒng)信息的實時廣播；具有利用G SM、GPRS、CDMA等方式，進行差分數(shù)據服務的能力；可適應用戶中心到用戶間通信方式的擴充和改變，并盡量兼容未來的移動通信方式；具備通過Internet進行數(shù)據服務的能力，實現(xiàn)區(qū)域內用戶事后精密定位服務的功能。

（4）海區(qū)數(shù)據處理服務中心能夠通過遠程方式，設定、控制、檢測基準站的運行，包括接收機參數(shù)設定修改、接收機重啟、狀態(tài)查看等。

（5）作為北斗地基增強站網絡系統(tǒng)，部分基準站可升級為國家級的北斗地基增強系統(tǒng)基準站。

3.7系統(tǒng)安全

按照國家相關技術規(guī)范和安全管理規(guī)定，需要建設較為完善的物理安全（機房安全、防雷安全等）、網絡安全、數(shù)據安全。

3.8基準站布點分布

北部灣及瓊州海峽區(qū)域北斗精密定位服務系統(tǒng)計劃建設13個北斗基準站，其分布選址原則如下：

（1）充分利用現(xiàn)有RBN-DGPS基準站、航標站及AIS站等海事系統(tǒng)現(xiàn)有資源；

（2）基準站點布設需考慮海岸線，保證系統(tǒng)盡可能覆蓋近海范圍；

（3）遠離電磁干擾區(qū)和雷擊區(qū)；遠離周邊的高大建筑、遠離易反射區(qū)（積水等）

（4）基準站觀測墩應建設在地表基巖上或穩(wěn)固建筑物上。

4.應用與前景

隨著國家的“海洋強國”戰(zhàn)略的實施以及北部灣成為西部大開發(fā)和東盟合作的國際區(qū)域經濟中心，北部灣及瓊州海峽區(qū)域經濟日益繁榮，北斗精密定位服務系統(tǒng)的建成將為海事管理、航海保障、漁政管理、遇險救助、石油鉆探、水上施工等各類海上作業(yè)提供高精度的定位服務，伴隨北斗終端推廣應用，能進一步發(fā)揮北斗通信功能和作用，為遠距離測繪應急、海上事故處理、自然災害處理提供可靠、廉價的通信服務；綜上，在北部灣及瓊州海峽區(qū)域建設北斗精密定位系統(tǒng)意義重大，應用前景廣闊。

參考文獻：

[1]鄔凌智，黃永軍，呂瑛炯.沿海BDS CORS基準站選址關鍵技術研究探討[J].導航定位學報，2017.

[2]杜國慶，龔越新.JSCORS的基準站分布設計與試驗[J].測繪科學，2007.

[3]全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)運行參考站網建設規(guī)范.CH/T2008-2005.國家測繪地理信息局，2005.endprint