馬甲林

【摘 要】 為使北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在智慧水上交通建設(shè)發(fā)揮更大作用，介紹東海航海保障中心北斗導(dǎo)航民用分理服務(wù)管理中心成立以來在智慧水上交通建設(shè)中已發(fā)揮的作用，及其與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)系統(tǒng)在船舶智慧監(jiān)管、航標(biāo)智慧監(jiān)控、應(yīng)急搜救、水文氣象服務(wù)、連續(xù)定位服務(wù)、高精度定位服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，為更好地發(fā)展智慧水上交通提供相關(guān)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】 智慧水上交通;北斗導(dǎo)航系統(tǒng);海事;海事北斗分理中心

0 引 言

水上交通是交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分。隨著我國建設(shè)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的實(shí)施，智慧水上交通建設(shè)也成為熱點(diǎn)。2019年5月，交通運(yùn)輸部等7部門聯(lián)合發(fā)布《智能航運(yùn)發(fā)展指導(dǎo)意見》，為智能航運(yùn)未來30年發(fā)展指明方向。智能航運(yùn)是傳統(tǒng)航運(yùn)要素與現(xiàn)代信息、通信、傳感和人工智能等高新技術(shù)深度融合形成的現(xiàn)代航運(yùn)新業(yè)態(tài)，包括智能船舶、智能港口、智能航保、智能航運(yùn)服務(wù)和智能航運(yùn)監(jiān)管等5個(gè)方面基本要素?！吨悄芎竭\(yùn)發(fā)展指導(dǎo)意見》提出要重點(diǎn)提升港口碼頭和航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施信息化、智能化水平，推進(jìn)智能船舶技術(shù)應(yīng)用，加快船舶智能航行保障體系建設(shè)以及培育智能航運(yùn)服務(wù)新業(yè)務(wù)、新模式。

隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的智慧水上交通建設(shè)也有了較快發(fā)展。

1 智慧水上交通建設(shè)

2017年，國務(wù)院印發(fā)《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》，將“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)推廣工程”列為交通運(yùn)輸智能化發(fā)展重點(diǎn)工程。

智慧水上交通包括智能交通基礎(chǔ)設(shè)施和智能“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺(tái)服務(wù)。智能交通基礎(chǔ)設(shè)施是由具有定位、通信、感知、人工智能能力的基礎(chǔ)設(shè)施和多功能交通載體組成;智能“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺(tái)提供以人為本的精密交通服務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成和綜合交通服務(wù)。北斗導(dǎo)航、5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的融合應(yīng)用也加速了智慧水上交通建設(shè)進(jìn)程。

2 海事北斗分理中心建設(shè)

2015年4月，交通運(yùn)輸部海事局授權(quán)東海航海保障中心開展北斗導(dǎo)航應(yīng)用服務(wù);2015年6月6日，東海航海保障中心成為全國海事系統(tǒng)唯一一家具有北斗導(dǎo)航民用分理級(jí)服務(wù)試驗(yàn)資質(zhì)的事業(yè)單位;2017年5月，東海航海保障中心完成北斗導(dǎo)航民用分理服務(wù)管理中心（以下簡(jiǎn)稱“海事北斗分理中心”）建設(shè)工作，這是我國海事領(lǐng)域第一個(gè)專注于北斗導(dǎo)航民用服務(wù)的機(jī)構(gòu)，其作用是全面推動(dòng)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在海事航保領(lǐng)域的應(yīng)用。該中心成立后開展了北斗差分臺(tái)站改造、北斗衛(wèi)星定位服務(wù)連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、北斗船臺(tái)和航標(biāo)北斗遙測(cè)終端推廣、北斗應(yīng)用創(chuàng)新推廣等工作。通過利用北斗衛(wèi)星無線電測(cè)定業(yè)務(wù)（RDSS），提供基于位置的信息協(xié)同、短報(bào)文信息轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)傳送、遠(yuǎn)程測(cè)控以及各類信息增值服務(wù)。

海事北斗導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、基礎(chǔ)支撐子系統(tǒng)以及運(yùn)營管理子系統(tǒng)（見圖1）。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了北斗應(yīng)用設(shè)備的數(shù)據(jù)接入、分類、融合、存儲(chǔ)等處理，并向用戶提供信息分發(fā)、信息協(xié)同等服務(wù)?；A(chǔ)支撐子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)位置信息服務(wù)、短報(bào)文互通服務(wù)、行業(yè)信息服務(wù)、行業(yè)增值信息服務(wù)和歷史數(shù)據(jù)查詢服務(wù)。運(yùn)行管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用戶信息管理、北斗應(yīng)用設(shè)備管理、運(yùn)營計(jì)費(fèi)管理、運(yùn)營數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、運(yùn)營值班監(jiān)控管理等。

3 海事北斗分理中心在智慧水上交通建設(shè)中發(fā)揮的作用

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在智慧水上交通領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用空間，結(jié)合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，以水上交通數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，打造智慧水上交通綜合服務(wù)平臺(tái)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在智慧水上交通建設(shè)中的應(yīng)用框架見圖2。海事北斗分理中心已建成海事系統(tǒng)北斗數(shù)據(jù)中心，依托東海海區(qū)船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）管理中心的優(yōu)勢(shì)，通過與水文氣象相關(guān)單位合作，構(gòu)建并實(shí)現(xiàn)了采集、傳輸、應(yīng)用綜合體系，打造了多個(gè)智慧水上交通信息應(yīng)用系統(tǒng)。

3.1 船舶智慧監(jiān)管

利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的全天候定位和通信能力，為船舶提供水上安全服務(wù)，有效解決船舶水上交通監(jiān)管和通信盲區(qū)，構(gòu)建了全方位立體綜合海事監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了24 h不間斷監(jiān)控船舶動(dòng)態(tài)信息、禁航區(qū)自動(dòng)管控、安全信息播發(fā)、船舶避碰指揮、遇險(xiǎn)船舶緊急求救信息發(fā)布等。具體應(yīng)用如下：

（1）瀾滄江-湄公河海事安全監(jiān)管。瀾滄江兩岸崇山峻嶺，自然條件險(xiǎn)惡，原有的地面移動(dòng)通信、短波電臺(tái)、甚高頻（VHF）等無線通信網(wǎng)等都無法保證航行于瀾滄江船舶的通信，給船舶航行安全帶來很大隱患。目前，東海航海保障中心已在瀾滄江水域中國籍船舶裝配多臺(tái)北斗船載終端，實(shí)現(xiàn)了船位監(jiān)控、自動(dòng)預(yù)警、遇險(xiǎn)報(bào)警與救助、指揮調(diào)度、中英文通信、運(yùn)輸船舶管理和船岸信息溝通等功能，大大提高了瀾滄江船舶航行安全和海事監(jiān)管水平。

（2）博斯騰湖海事監(jiān)管。通過北斗衛(wèi)星傳輸AIS信息成功解決湖區(qū)水域無法架設(shè)AIS基站的難題，采用北斗船載AIS終端能提供能見度不良條件下湖區(qū)旅游船舶互見及避碰等技術(shù)條件，提高了海事現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管能力，解決了湖區(qū)無公網(wǎng)手機(jī)信號(hào)的短信收發(fā)問題，便于及時(shí)掌握旅游船舶航行狀態(tài)，替代原有海事人員現(xiàn)場(chǎng)死看死守的管理模式，大大提高了管理能力，降低管理成本。

（3）保障我國船舶極地航行安全?！把垺碧?hào)是中國最大的極地考察船，在第31次南極科考中，東海航海保障中心在“雪龍”號(hào)安裝了北斗AIS一體化船載終端，為海洋局提供“雪龍”號(hào)科考船的動(dòng)態(tài)位置信息，并利用中國首艘無人智慧測(cè)量艇以及多波束聲吶、衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位系統(tǒng)、磁力儀器等掃測(cè)設(shè)備，在羅斯海首次發(fā)現(xiàn)新錨地。“永盛”輪在北極航道航行中也通過北斗終端實(shí)現(xiàn)了船岸通信和船舶位置監(jiān)控。

（4）用于海洋局公務(wù)船。國家海洋局是國土資源部管理的監(jiān)督管理海域使用和海洋環(huán)境保護(hù)、依法維護(hù)海洋權(quán)益、組織海洋科技研究的行政機(jī)構(gòu)。海洋局所屬工作船舶肩負(fù)著維護(hù)海洋主權(quán)的職責(zé)，在多條海洋局公務(wù)船上安裝北斗船載終端，既滿足了對(duì)船舶的動(dòng)態(tài)監(jiān)管需求，也兼顧了數(shù)據(jù)保密要求。

（5）在馬航MH370客機(jī)搜救任務(wù)中的應(yīng)用。“海巡01”輪于2017年3月前往南半球高緯度海域開展馬航MH370失蹤客機(jī)搜尋工作。在外海作業(yè)期間，“海巡01”輪船載北斗AIS一體機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)搜救船舶的動(dòng)態(tài)位置信息通過北斗短報(bào)文實(shí)時(shí)傳送給國內(nèi)指揮中心，在搜救工作中起到至關(guān)重要的作用。

（6）在內(nèi)河海事監(jiān)管中的應(yīng)用。涼山州水運(yùn)資源豐富，擁有金沙江、雅礱江、大渡河、安寧河、邛海、瀘沽湖等通航河流和湖泊。隨著水電資源開發(fā)，通航里程持續(xù)增加，通航環(huán)境大為改善，涼山州發(fā)展內(nèi)河水運(yùn)的基礎(chǔ)條件進(jìn)一步夯實(shí)，但是航運(yùn)安全基礎(chǔ)薄弱的現(xiàn)狀沒有得到根本改善，海事監(jiān)管條件仍相對(duì)滯后，現(xiàn)代化監(jiān)管手段尚未起步建設(shè)，現(xiàn)有安全監(jiān)管及應(yīng)急救援能力已不能適應(yīng)轄區(qū)點(diǎn)多、面廣、戰(zhàn)線長的監(jiān)管特點(diǎn)。以北斗導(dǎo)航作為技術(shù)手段獲取重點(diǎn)船舶的動(dòng)態(tài)位置信息，為重點(diǎn)水域內(nèi)的航行船舶提供信息服務(wù)，保障了船舶航行安全，提高了涼山地方海事水上安全監(jiān)管能力，為涼山州水上人命搜尋救助和應(yīng)急反應(yīng)提供有力支持。3.2 航標(biāo)智慧監(jiān)控

基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)具有監(jiān)控范圍大、數(shù)據(jù)可靠的優(yōu)勢(shì)，該系統(tǒng)解決了公網(wǎng)和AIS基站信號(hào)存在盲區(qū)的問題，使監(jiān)管部門可通過該系統(tǒng)對(duì)無公網(wǎng)信號(hào)覆蓋地區(qū)的航標(biāo)工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。目前，我國沿海海區(qū)已安裝多套北斗遙測(cè)終端系統(tǒng)。

上海市長江口中華鱘自然保護(hù)區(qū)位于崇明島東部水域，是中華鱘生殖棲息的重要水域。在保護(hù)區(qū)設(shè)置專用標(biāo)志，采用高分子塑料燈浮并裝配有最新的北斗遙測(cè)終端、AIS應(yīng)答器以及相關(guān)環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，用于標(biāo)示中華鱘自然保護(hù)區(qū)邊界，監(jiān)測(cè)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境。

3.3 應(yīng)急搜救救援

海事北斗分理中心參與北斗緊急無線電示位標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的制定和應(yīng)用推廣工作。配備北斗緊急無線電示位標(biāo)的船舶遇險(xiǎn)時(shí)能立即內(nèi)向北斗衛(wèi)星發(fā)送包含自己標(biāo)識(shí)、位置、時(shí)間等信息的報(bào)告電文，再通過轉(zhuǎn)送分發(fā)至各海事局、漁政局、船舶交通服務(wù)中心（VTS）、遠(yuǎn)地通信中心（RCC）等各級(jí)系統(tǒng)。同時(shí)，利用北斗系統(tǒng)的雙向通信功能，也可將信息反饋給北斗應(yīng)急示位標(biāo)和參與救援的船舶。

3.4 北斗與水文氣象

東海海區(qū)多個(gè)水文采集站點(diǎn)已采用北斗終端進(jìn)行水文數(shù)據(jù)的傳輸。離岸水文信息采集系統(tǒng)是在遠(yuǎn)離海岸線和島礁區(qū)域無法設(shè)置固定水文潮站的沿?；蚪佋O(shè)海洋浮標(biāo)定點(diǎn)觀測(cè)水文等信息，采集數(shù)據(jù)在浮標(biāo)上集成后，采用北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，實(shí)時(shí)傳輸水文信息。各類傳感器采集氣溫、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速等多種海洋氣象要素?cái)?shù)據(jù)，再通過北斗系統(tǒng)傳至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化觀測(cè)和傳輸。海事北斗分理中心為氣象部門提供北斗通信渠道，向重點(diǎn)船舶播發(fā)氣象信息，根據(jù)船舶北斗定位信息可以對(duì)某個(gè)區(qū)域的船舶進(jìn)行定制化氣象預(yù)報(bào)推送服務(wù)，為船舶航行提供精準(zhǔn)的、必要的安全航行信息。

3.5 北斗連續(xù)運(yùn)行定位系統(tǒng)

東海海區(qū)現(xiàn)已建成自主可控、全國產(chǎn)化的北斗地面基站增強(qiáng)系統(tǒng)，在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)提供實(shí)時(shí)米級(jí)、分米級(jí)、厘米級(jí)及后處理毫米級(jí)高精度定位基本服務(wù)能力?；诒倍稢ORS系統(tǒng)的大型船舶高精度導(dǎo)航及靠泊儀是大型集裝箱船在能見度不良天氣條件下進(jìn)出洋山深水港航海保障系統(tǒng)建設(shè)工程的重要組成部分，支持AIS、北斗、雷達(dá)等，提供厘米級(jí)的高精度導(dǎo)航定位服務(wù)，為夜航、霧航條件下的船舶高精度定位、導(dǎo)航和安全靠泊提供支持，保障船舶航行安全，為大型集裝箱船在洋山深水港區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)全天候、全天時(shí)安全快速進(jìn)出港及靠離泊提供助力，對(duì)提高洋山港的港口運(yùn)營水平、提高貨物吞吐量、提升服務(wù)能級(jí)具有重要意義，也標(biāo)志著E航海戰(zhàn)略實(shí)施啟動(dòng)，是海事航保服務(wù)在上海國際航運(yùn)中心和自貿(mào)區(qū)建設(shè)的又一有力舉措。

3.6 無線電指向標(biāo)-差分臺(tái)站（RBN-DGNSS）

為提高船舶導(dǎo)航定位精度，交通運(yùn)輸部海事局分別對(duì)北方海區(qū)、東海海區(qū)、南海海區(qū)的RBN-DGPS臺(tái)站進(jìn)行了改造，改造后可同時(shí)播發(fā)BDS/GPS的差分信息，現(xiàn)已建成RBN-DBDS系統(tǒng)，在300 km范圍內(nèi)提供約3 m精度的定位服務(wù)，優(yōu)于RBN-DGPS的5 m。

4 展 望

2020年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將完成全球組網(wǎng)，這既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。海事北斗分理中心將牢牢把握北斗系統(tǒng)全球化推廣的機(jī)遇，踐行自身發(fā)展理念，推動(dòng)新常態(tài)下現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸發(fā)展，通過北斗應(yīng)用推廣不斷提升業(yè)務(wù)水平，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的航海保障服務(wù)。2019年，《數(shù)字交通發(fā)展規(guī)劃綱要》《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》發(fā)布，提出交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)載裝備全要素、全周期的數(shù)字化升級(jí)邁出新步伐，數(shù)字化采集體系和網(wǎng)絡(luò)化傳輸體系基本形成。數(shù)字交通也成為今后發(fā)展的方向。交通運(yùn)輸也將成為北斗導(dǎo)航的民用主行業(yè)，海事北斗分理中心將繼續(xù)推動(dòng)交通基礎(chǔ)設(shè)施全要素、全周期數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)布局重要節(jié)點(diǎn)的全方位交通感知網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)載運(yùn)工具、作業(yè)裝備智能化，構(gòu)建智能化的應(yīng)用體系。