基于GPS/BD雙模定位的航路點(diǎn)導(dǎo)航探討

吳德仁 葉海斌 洪志偉 孫再名 王華

摘要：在我國當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，導(dǎo)航系統(tǒng)在我國各領(lǐng)域重大發(fā)揮出了很大的力量，特別是在我國的海上運(yùn)輸方面發(fā)揮了重要的作用。本文從GPS/BD與星座的幾何布局中出發(fā)，并結(jié)合兩者之間的關(guān)系于實(shí)際的應(yīng)用，采用仰角和方位角兩種排序方式進(jìn)行選星算法，進(jìn)一步降低對(duì)計(jì)算機(jī)性能的要求，大大減少選星時(shí)間，有效實(shí)現(xiàn)了在北斗和GPS雙模定位中的快速選星。

關(guān)鍵詞：GPS;BD;導(dǎo)航

一、引言

海上交通運(yùn)輸業(yè)為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了發(fā)展的基礎(chǔ)。在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中該行業(yè)對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)也起著非常重大的影響。我國的領(lǐng)海在整個(gè)板塊中占有非常大的比重，這也就意味著我國的海上運(yùn)輸行業(yè)在國際貿(mào)易運(yùn)輸量中占有的比重也非常地大。目前我國的海岸線大約有2萬公里長，因此，想要進(jìn)一步保證我國的經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)有利的上升趨勢(shì)就需要保證我國的海上交通運(yùn)輸業(yè)的健康運(yùn)行，這也是國民經(jīng)濟(jì)健康增長的中重要前提。同時(shí)，該行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展也必將對(duì)我國可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生極其重要的影響。

二、基于北斗的船舶信息系統(tǒng)技術(shù)分析

水上交通的核心目標(biāo)是保障船舶航行的安全和航行的效率。其中，保證其核心目標(biāo)可以更快地達(dá)成就需要在船舶定位、船舶航行監(jiān)管和船岸信息交互方面投入更多的研究，這也是達(dá)成目標(biāo)的重要的方法和手段。國內(nèi)已經(jīng)有很多船舶導(dǎo)航系統(tǒng)企業(yè)在水上交通信息化、智能化的技術(shù)和應(yīng)用研究方面投入了更多的資金進(jìn)行研發(fā)。基于電子海圖平臺(tái)的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)、以及面向航運(yùn)綜合信息服務(wù)的一體化系統(tǒng)已經(jīng)取得廣泛而成熟的應(yīng)用。隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)時(shí)間表的推進(jìn)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為船舶定位、船舶監(jiān)管和信息交互提供了有效的技術(shù)手段等各類應(yīng)用系統(tǒng)的研究與研制已經(jīng)迫在眉睫。（1）基于北斗/GPS雙模定位的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)。主要是在原有GPS定位的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將北斗導(dǎo)航接收系統(tǒng)（模塊）與之進(jìn)行完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)北斗/GPS雙模定位的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)。（2）基于北斗/GPS雙模定位的船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。AIS船舶監(jiān)控是目前實(shí)現(xiàn)船舶避碰、岸基監(jiān)控的主要技術(shù)手段。目前AIS也是基于GPS作為定位手段，從而有效地發(fā)揮其功能。北斗/GPS雙模定位的有效提升也可以帶動(dòng)AIS系統(tǒng)的研究。同時(shí)，利用北斗提供的通信功能可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)海船舶的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，大大提高了對(duì)船舶安全監(jiān)管以及搜救，避免人員傷亡的同時(shí)，也可以減少經(jīng)濟(jì)的損失。（3）基于北斗通信的船岸信息交互技術(shù)及應(yīng)用。北斗系統(tǒng)的通信功能可以更有效地幫助為船舶離岸，這也是通信功能最大的應(yīng)用價(jià)值之一。從船舶管理與服務(wù)的角度來看，利用北斗導(dǎo)航通信功能.實(shí)現(xiàn)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在一體化服務(wù)框架內(nèi)的應(yīng)用。如氣象信息服務(wù)船舶搜救等。

三、基于北斗系統(tǒng)的遠(yuǎn)洋船舶監(jiān)控和信息服務(wù)平臺(tái)

當(dāng)前，船岸通信系統(tǒng)遠(yuǎn)洋已經(jīng)成為制約船舶的監(jiān)控和岸基信息服務(wù)的主要因素。海上通信在遠(yuǎn)海主要是靠國際海事通信衛(wèi)星系統(tǒng)，但采用該方法會(huì)產(chǎn)生巨額的通信費(fèi)用，這也意味著該技術(shù)不能更普遍地應(yīng)用到更多領(lǐng)域中。

3.1遠(yuǎn)洋船舶監(jiān)控和岸基信息服務(wù)

我國的北斗系統(tǒng)兼具定位和短報(bào)文通信兩大功能。這也在遠(yuǎn)洋船舶監(jiān)控和岸基信息服務(wù)中提供了更大的方便?；诒倍废到y(tǒng)的遠(yuǎn)洋船舶監(jiān)控和信息服務(wù)平臺(tái)可建成一個(gè)面向全社會(huì)的公共信息平臺(tái)，船舶經(jīng)營者均可加入此平臺(tái)。（1）遠(yuǎn)洋船舶岸基監(jiān)控平臺(tái)。利用北斗系統(tǒng)的短報(bào)文通信服務(wù)可在線獲取船舶航行信息、機(jī)艙設(shè)備工況信息、船載貨物信息等通信費(fèi)用遠(yuǎn)低于海事通信衛(wèi)星。（2）岸基服務(wù)信息平臺(tái)。岸船方向通信包括：調(diào)度信息、交通服務(wù)信息、港口作業(yè)信息、水文氣象信息等等。

3.2遠(yuǎn)洋船舶及貨物運(yùn)輸在線監(jiān)控系統(tǒng)

遠(yuǎn)洋船舶及貨物運(yùn)輸在線監(jiān)控系統(tǒng)在海上運(yùn)輸中具有非常重要的地位。SCOM系統(tǒng)大幅度提高了國家對(duì)遠(yuǎn)洋船隊(duì)的配置和控制能力，打破了國外技術(shù)壁壘，保證了國家戰(zhàn)略物資運(yùn)輸?shù)陌踩?，獲得了極大的國家戰(zhàn)略利益。同時(shí)，SCOM系統(tǒng)為我國國有大型航運(yùn)企業(yè)安全管理長效機(jī)制建立了信息平臺(tái)為船隊(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)提供了安全保障.增強(qiáng)了企業(yè)的核心競爭力。

3.3系統(tǒng)功能

（1）遠(yuǎn)洋船舶及貨物運(yùn)輸在線監(jiān)控平臺(tái)

主要利用計(jì)算機(jī)的能力，并將其技術(shù)有效地與海上交通運(yùn)輸進(jìn)行有效融合。運(yùn)用多學(xué)科技術(shù)開發(fā)完成了覆蓋全球海上航行區(qū)域的遠(yuǎn)洋船舶及貨物運(yùn)輸在線監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)洋船舶的船岸一體化在線監(jiān)控。

（2）船舶多態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

完成了船舶多態(tài)異構(gòu)數(shù)據(jù)采集單元開發(fā)在船上實(shí)時(shí)采集船舶航行數(shù)據(jù)、機(jī)艙數(shù)據(jù)、貨物數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)四大類數(shù)據(jù).并進(jìn)行在線分析和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

（3）全球電子海圖應(yīng)用信息平臺(tái)

電子海圖應(yīng)用信息平臺(tái)包括一組Windows系統(tǒng)下的動(dòng)態(tài)連接庫和COM組件。支持VC++、Java等開發(fā)語言。系統(tǒng)中的船舶調(diào)度指揮及應(yīng)急處置信息、以及船舶航行數(shù)據(jù)、機(jī)艙數(shù)據(jù)、船載貨物信息和船舶視頻信息的顯示和查詢都以電子海圖應(yīng)用信息平臺(tái)為基礎(chǔ)。

（4）船舶動(dòng)態(tài)調(diào)度指揮及應(yīng)急處置系統(tǒng)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶動(dòng)態(tài)調(diào)度數(shù)據(jù)的處理、分發(fā)、顯示及管理人員調(diào)用、分析、決策的全過程管理。實(shí)現(xiàn)了對(duì)海上應(yīng)急處置的決策支持、過程監(jiān)視、信息統(tǒng)計(jì)與分析等功能，為航運(yùn)公司的安全管理部門提供應(yīng)急處置方案，快速有效地處理突發(fā)事件.將事故的損失降到最低，保護(hù)船舶、貨物及船員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

總結(jié)

利用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)海上運(yùn)輸安全管理的信息化、自動(dòng)化以及智能化，這也是我國在海上航運(yùn)中的主要發(fā)展方向。隨著我國北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的不斷完善，GPS/BD雙模式的高度運(yùn)用也使得我國在船舶定位導(dǎo)航、信息集成、航線優(yōu)化、避碰輔助等方面都發(fā)揮出了巨大作用，進(jìn)一步提高了我國海上交通運(yùn)輸?shù)母咚侔l(fā)展，減少了船舶意外事故的發(fā)生。同時(shí)，我國海上交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展也可以促進(jìn)國內(nèi)導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)品到服務(wù)的升級(jí)，提高國內(nèi)導(dǎo)航及位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，使得我國在該方面的產(chǎn)品可以廣泛流傳至國外，使得我國自主導(dǎo)航和位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有更高的保障。結(jié)合船載信息平臺(tái)大范圍推廣，也必將有助于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在航運(yùn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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