打开文本图片集

摘要：北斗卫星导航系统（以下简称北斗系统）是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，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时空基础设施。近年来北斗系统技术航海技术中得到广泛深入应用，其精准定位、精密授时等特点给海上活动提供了便利，也增加了安全性。此文以救助船舶为范文，对北斗技术在救助船舶上的应用开展分析，从精准定位技术、通信技术、数字化技术三个方向的必要性和可行性进行分析和探讨。

关键词：北斗；应用；海上救助船舶

中图分类号：U674

前言

随着海上交通运输的快速发展，精准定位目前是各国定位系统共同关注的方向、我国作为海上交通大国对GPS等卫星导航系统依赖性较强，着眼于国家安全和经济社会发展需要，我国自主建设运行的全球卫星导航系统---北斗导航系统，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时空基础设施。

在海上航运发展迅猛的形势下，我们要总结和明确发展方向，反思快速发展中带来的问题，进而得以更好地让这项技术更好地为航海领域服务。笔者根据自身救助船工作中对北斗导航技术的应用，结合航海、导航定位、对时等角度，把北斗导航技术在海上搜救中的应用做分析，希望可以为以后北斗导航的应用提供有效的参考。

1北斗卫星导航的出现

北斗（英文简称 CNSS）是中国自主开发和自主研发的具有自主知识产权的全球定位定位技术。从1983年起，这套系统就计划开发，1986年年底，相关研究机构就推出了一套完整的技术计划和测试计划，预计三年后，就可以使用自己在轨的两枚同步卫星开展一次完整的演习，对其导航与定位理论进行验证，并对其可行性进行测试，为实现二次导航与定位提供技术手段。在库尔勒和南宁四台用户计算机的首次定位演习中，验证了采用双星座定位技术可以实现定位、时间和短期通讯三种主要的性能。一九九四年一月，我国首次推出了以“北斗”为代号的“双星座”高速定位与通讯技术。双星卫星导航卫星导航系统的测试与测试，为我国的“北斗”卫星导航提供了重要的技术支撑。为提高其运行的可靠性与稳定性，国家先后在2 0 0 3 0 1 0 2 2 3 3 5 5 0 5 3年5月25日先后成功地进行了一次“北斗”实验。其中，前面两颗是用于定位、导航、时间同步、差分和简知通讯等业务的工作星，还有一枚是"北斗一号"的备用卫星，用于进行修正。20世纪末，中国对我国的卫星定位技术进行了初步的探讨，并提出了“三个阶段”的发展策略：在2000年前，完成对中国的“北斗一号”的建设；

在2012年底前，完成对亚太地区的“北斗二号”卫星的应用；到2020年，实现对世界范围内的“北斗三号”卫星的全面覆盖。

北斗系统在海上救助领域扮演着至关重要的角色，尤其在救援定位方面展现出卓越的性能。借助北斗导航卫星的精准定位功能，我们可以迅速、准确地锁定事故船只或遇险人员的所在位置，从而为他们提供及时的救援信息。在海上救援这一充满挑战与紧迫性的场景中，北斗系统以其高精度定位能力，为救援人员提供了明确的方向和距离指引，使得救援行动更为高效且精确。此外，北斗系统还在通信支持方面发挥着不可或缺的作用。在救援行动中，及时的通信是至关重要的。北斗系统通过其卫星网络，实现了广泛的覆盖范围和多用户同时通信的能力，为海上通信提供了有力的支持。配合北斗导航终端设备，救援人员可以更加高效地进行救助指挥和信息传递，极大提升了救援效率。值得一提的是，北斗系统还具备监控和管理功能，为海上救助行动提供了强有力的支持。相关部门可以通过北斗系统对救援船只、设备等进行实时监控，确保救援行动的顺利进行。北斗系统提供的船只位置、航行速度等信息，为救援行动的组织和协调提供了重要的参考。随着北斗系统的不断升级和完善，其在海上救援领域的应用将拥有更加广阔的空间。我们期待北斗系统在未来能够进一步提升其定位精度和服务可用性，为海上救援工作带来更大的效能提升。同时，我们也期待北斗系统在海上安全监测、海洋资源开发等领域发挥更大的作用，为海洋产业的可持续发展提供坚实的支撑和保障

2 北斗卫星导航技术在海上救助船上使用

笔者所在救助船舶目前新安装设备：NGR-1000/NGR-300GNSS接收机，如下图（图1）：

NGR-1000/NGR-3000GNSS接收机是符合IMO规范要求的船舶专用GNSS接受设备，能够为用户提供功性能和高精准度的实时定位。具有GPS、北斗、GLONASS三种定位模式，可选择其中一种模式工作。或者其中两种模式组合。

主要特点：

全面的导航数据显示；

GPS、北斗、GLONASS三模式；

报警：位置丢失，差分信号丢失，HDOP超出；

三路GNSS数据输出，INS输入/输出；

外接差分信号信标接收机，即可成为DGNSS；

NGR-1000/NGR-3000符合IMOMSC.112（73）、IEC61108-1ED.2.0（2003）等最新国际标准。

在海上精确定位

不论海上船舶处于何种状态下，这种装置是通过对某一特定地点的某一卫星至某一使用者接收器的间距进行测定，再由多个卫星所提供的资料即可得知该接收器的确切方位。该方案采取的是一种有源的定位模式，即由一个用户终端首先向地面指挥中心发送一个位置要求，然后才能进入；在此基础上，通过对两个卫星之间的通信数据进行分析，得出了两个卫星之间的相对位置。最终，中央控制系统会根据使用者的具体坐标，对其进行加密，然后将其发送到其他地方，如果收到，就表示离开。该方法可实现20-100米范围内的高精度、可与 GPS媲美的实时定位。正如上面所示（图2）

长距离报文通讯

该系统实现了用户和用户、用户和用户的数据和简单的数据交互。客户端可以传送40至60个汉字的简短报文信息，也可以多次传送文本信息。这一块弥补远距离通信的缺陷。如下图（图3）

3 北斗卫星导航技术在海上救助中的应用

在救助远离陆地遇险船舶或人员时，常见的定位设备基本上以无线电EPIRB（紧急定位示位标）但是此类设备具有体积较大，重量较大，作用距离较短等缺点，其他的则为船用救生信号但是这类产品在使用上受外界影响较大不利于快速、准备的确定和搜寻遇险船舶或者遇险人员，这也是目前海上救助的难点指出。对此，需要一款能够实时定位，并且支持远距离通信的设备，北斗卫星定位系统具备精准定位，通信等特点。

如今北斗系统技术的民用市场应用十分广泛，渔业部门大力提倡渔船安装北斗卫星导航系统，这给海上救助同样带来了便利。据国际劳工组织《渔业安全与健康报告》的统计，其中全球约有10万人在海难事故中丧生；北斗系统的主要功能为导航和双向通信，这直接关系到海上渔民的生命安全及海洋环境资源的保护。提供了渔船船位监控在接到遇险信息时可通过检测指挥中心及渔船船位监控系统为救助船舶提供实时的船舶航行状态数据便捷的获取渔船的动态信息。极大的提高了救助时效性。

4 北斗卫星导航系统适用于救助船舶的几种特点

近期船上配备的GPS及AIS等设备因自身缺陷出现日期翻转等故障，出现故障时没有任何提示且设备处于故障状态下常规操作无法消除故障只有从新更换内部配件方可解决此类问题，从侧面可以看出GPS存在自身缺陷。北斗系统具有精密授时的特点；北斗卫星导航系统同时具有双向和单向两种授时功能，根据不同的精度要求，北斗卫星导航系统定时传送最新的授时信息给客户端。北斗系统授时误差在20纳秒与100纳秒之间。

笔者所在船舶配有两艘救助艇配备的GPS不同，相对比较老旧对数据的采集靠一根长天线，在有风浪的情况下天线极易折断，见过很多船舶天线出现断裂情况，在能见度不良的情况下不易定位，目前电子设备异日换新且北斗定位系统飞速发展可以考虑在救助艇上配备同样配备。

北斗卫星导航系统是中国自主研发建设的卫星导航定位系统，具有广泛的应用范围，其中包括救助船舶。，北斗卫星导航系统具有全球覆盖的能力。作为全球导航卫星系统之一，北斗系统能够覆盖全球范围，不受地理位置的限制。这意味着无论救助船舶所处的位置是在陆地还是海洋，都可以通过北斗系统获取精确的定位信息，从而实现救援任务的有效展开。北斗系统具有高精度的定位能力。北斗卫星导航系统采用了多普勒测量技术和精密的时间同步算法，能够提供米级甚至厘米级的定位精度。对于救助船舶而言，精确的位置信息是至关重要的，能够帮助救援人员准确地确定目标位置，从而快速、有效地进行救援行动。北斗系统具有稳定可靠的性能。作为国家级重点工程，北斗系统在设计和建设过程中考虑了各种可能的环境因素和应用需求，采用了先进的技术和设备，具备了较强的抗干扰能力和系统稳定性。这意味着在各种复杂的海洋环境和恶劣的天气条件下，北斗系统依然能够提供稳定可靠的导航和定位服务，为救助船舶提供坚实的技术支持。北斗系统还具有多样化的服务功能。除了基本的定位导航服务外，北斗系统还提供了一系列增值服务，如通信服务、短报文服务、精准定位服务等。这些多样化的服务功能可以根据救助船舶的具体需求进行灵活选择和组合，进一步提升了北斗系统在救助船舶中的适用性和实用性。北斗卫星导航系统在救助船舶中具有全球覆盖、高精度定位、稳定可靠性和多样化服务等几种显著特点，为救助船舶的安全航行和有效救援提供了强有力的支持和保障。

5 结束语

北斗导航系统采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能优势更为明显；提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度；创新融合了导航与通信能力，具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。北斗系统近年来得到了迅速、全面的发展，从而也产生了广泛而深入的应用，建设世界一流的卫星导航系统，基于北斗导航系统的海上应急搜救系统的海上救助搜救于一体的重大突破，将在未来改变传统式救助方法，提高搜救效率，减少国家资源浪费；促进国民经济发展，对我国卫星导航定位具有深远的意义。

参考文献：

[1]申翔，吴培仁.基于北斗卫星导航系统的海上应急搜救系统[J].指挥控制与仿真，2018，40（6）：7.

[2]宋强.北斗卫星导航系统在海事领域的应用研究[J].中国海事，2019（10）：4.

[2]孙蕊，林华，谢非.北斗卫星导航系统在海洋渔业生产中的应用[J].渔业现代化，2017，44（6）：7.

[3]王小金，王霞.认识”北斗一号”卫星定位导航系统[J].航海技术，2004（1）：3.

[4]庞佑军.基于北斗卫星导航的搜救系统原理与构型[J].航空电子技术，2013，44（4）：7.

[5]中国卫星导航系统管理办公室."北斗"卫星导航系统发展报告[J].国际太空，2014（4）：5.

作者简介：赵健（1993年-），男，本科，汉族，山东省烟台市人，船舶三副，研究方向为航海技术。