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摘 要：本文通过对北斗卫星和长江航运的现状介绍，对如何发挥北斗卫星系统的优势，提高航运管理水平和航运安全进行了探讨，并对北斗系统未来的应用前景进行了展望。
关键词：北斗系统;长江航运管理;前景展望
1长江航运现状、北斗系统及其特点
北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。按照“国家卫星导航产业中长期发展规划”，中国发展北斗导航系统分为两步走：第一步建立覆盖本土以及周边的区域系统，这一步已经在去年实现。第二步是到2020年建立覆盖全球的卫星导航系统，对国内卫星导航应用市场的贡献率达到60%。届时，我国卫星导航产业的市场规模将超过4000亿元。
相比成熟的GPS系统，中国的北斗导航发展起步慢。我国的北斗系统除了具备其他卫星导航系统的共同特点，如导航定位、测速和授时能外，还具备短报报文功能。提高定位精度成为推进北斗系统发展的手段之一。GPS虽然可以实现厘米级的定位，但是没有在中国大陆规模化应用，因此率先实现北斗厘米级的插分导航，将有可能实现北斗导航的后来居上。经过研究，地基增强方案的最终结论是：在全国建150个基准站，就可以实现全国广域的精确定位。此外通过对原有省市的基准站、控制中心的改进，就可以实现区域内的厘米级精确定位，满足从行业到大众，从米级到厘米级的定位。现在湖北的地基增强示范系统已经通过验收。该系统各项指标都达到或优于国际当前的GPS地基增强系统的水平。
2北斗系统在长江航运中应用的分析
长江流域从西到东约三千多公里，流经多个省市的河流，特别是自宜宾市至湖北省宜昌市，俗称为川江，长度为1033千米，两岸崇山峻岭，自然条件险恶，地面移动通信网、VHF等无线通信网等都无法产生良好的通信效果，给行业管理、船舶航行安全带来很大困难。北斗卫星系统是我国自行建立的全天候、可以提供卫星定位导航信息及通信服务的卫星系统。北斗系统应用于长江船舶定位监控管理，具有以下优势：（1）同时具有定位与通信功能。不需要其他通信系统支持。（2）覆盖范围大，没有盲区。（3）自主系统，安全、可靠、稳定，保密性强。（4）如融合北斗导航定位系统和卫星张强系统两大资源，因此也可利用GPS使之应用更加丰富。
2.1在导航、助航方面的应用
在满足船舶航行导航方面，北斗系统和GPS一样能够提供性能相当的定位导航服务。从导航仪成熟的软件技术来看，北斗系统的导航仪操作界面、操作方法以及能够提供的导航功能，完全能够做到与GPS导航仪类似甚至做出更为友好的界面，况且北斗系统的控制权在本国而具有更高的可靠性。另外北斗系统的通信功能还可用于气象辅助保障，在船舶航行中，气象要素信息对船舶安全也起着十分重要的作用。气象预报往往与实际天气有一定的出入，经常需要做补充天气预报，在做补充天气预报时除了利用卫星云图外，通过数字气象仪测得的长江沿线实时实地的气象信息也是非常重要的辅助信息。如果能过利用北斗系统的通信功能，接受船舶周围以及沿途的实时气象数据，无疑对更为准确的掌握气象要素提供更可靠的保障，那么航行中船舶同样能够接受到更为优质的气象服务。
2.2在航运管理方面的应用
为提高长江航运管理水平，可借鉴类似航务管理局建设“船舶监管搜救指挥系统”。系统采用卫星定位、通信技术，与计算机网络技术和电子航道图技术相结合，并建立基于北斗卫星导航系统的遥感影像三维地理信息系统监控平台。在该平台上构建船舶航行环境的三维场景，建立了传播的三维模型，通过将北斗为核心的监控信息接入到三维地理信息接入平台，可以在真三维的环境中实时监控动态的船舶位置信息，为航运船只建立立体的安全监控网，实现船舶的实时监控和管理。
开发嵌入式地理信息系统，利用船载终端有限的处理能力对卫星遥感地理信息及北斗卫星系统的导航定位信息实施高效处理与结算，将北斗卫星系统的导航定位信息结合船舶所在地区周边地理环境信息一同输出，提供实时的、可视化的航行水域及周边的环境信息，从而实现在嵌入式系统中对北斗卫星导航定位信息与地理信息的综合处理。系统可以支持海事部门对巷道内的运输船舶航行、作业实时监测和调度。在船舶航行越界、遇险和发生事故时，可对运输船舶做出及时、准确的报警，帮助管理部门和救援部门实施及时救护、还能满足船对船、船对岸上中心的双向文字通信，并能及时将气象、航道信息播发到船上。
系统平台同时能够兼容目前内河航运行业正在使用的AIS、CDMA、GPRS、RFID、和 VHF多种系统和终端的融合。在此基础上可以构建长江航运安全管理工作服务的统一信息管理平台，向海事管理部门、航运公司、运输船舶提供监控管理、遇险救助、短信息通信等服务;可对船舶险情进行快速、有效的救助，提升海事部门应急组织、指挥、协调能力，提高海事搜救的效率和成功率。
3应用中存在问题及应用前景分析
在北斗二号系统卫星中建立适应现代卫星的通信带宽，为北斗系统在各领域导航和通信的综合利用搭建稳健的平台。北斗系统独特优势使得其未来在长江流域具有广阔的应用前景：
（1）船舶监控系统
使用北斗系统对流域内各类船舶进行定位、监控、调度管理和遇险施救等。同时利用北斗双向通信功能，可以的解决船舶与船舶、传播与岸上的通信问题。做到航行全程的通信畅通，极大地提高航运管理水平和传播航行安全。
（2）江河流域水污染及各类地址灾害检测
近年来，江河流域进入了一个突发性水污染高发区，川江泥石流、山体滑坡等地质灾害也时常发生。快速应对和处置各类地质灾害，最大程度地减轻其危害和影响，保障人民群的生命财产安全就显得尤为重要。基于北斗的水污染及各类地质灾害检测系统可以及时将各类检测設备采集到的数据传输到有关部门，为灾害预测、评估和快速处置提供可靠保障。
结束语
北斗系统是我国拥有自主知识产权的卫星导航定位系统，综合了传统天文导航和无线电导航定位的优点，相当于设置在太空的无线电导航台，可以在任何时间、任何地点为船舶等用户和监控中心提供导航和定位和服务，不仅打破了对GPS定位技术的依赖，而且必将在包括海事管理等方面发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1] 肖伟，刘文祥，左勇，王梦丽，孙广富.北斗系统新民用导航电文历书参数算法与性能分析[J].国防科技大学学报，2019，41（03）：7-12.
关键词：北斗系统;长江航运管理;前景展望
1长江航运现状、北斗系统及其特点
北斗卫星导航系统是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。按照“国家卫星导航产业中长期发展规划”，中国发展北斗导航系统分为两步走：第一步建立覆盖本土以及周边的区域系统，这一步已经在去年实现。第二步是到2020年建立覆盖全球的卫星导航系统，对国内卫星导航应用市场的贡献率达到60%。届时，我国卫星导航产业的市场规模将超过4000亿元。
相比成熟的GPS系统，中国的北斗导航发展起步慢。我国的北斗系统除了具备其他卫星导航系统的共同特点，如导航定位、测速和授时能外，还具备短报报文功能。提高定位精度成为推进北斗系统发展的手段之一。GPS虽然可以实现厘米级的定位，但是没有在中国大陆规模化应用，因此率先实现北斗厘米级的插分导航，将有可能实现北斗导航的后来居上。经过研究，地基增强方案的最终结论是：在全国建150个基准站，就可以实现全国广域的精确定位。此外通过对原有省市的基准站、控制中心的改进，就可以实现区域内的厘米级精确定位，满足从行业到大众，从米级到厘米级的定位。现在湖北的地基增强示范系统已经通过验收。该系统各项指标都达到或优于国际当前的GPS地基增强系统的水平。
2北斗系统在长江航运中应用的分析
长江流域从西到东约三千多公里，流经多个省市的河流，特别是自宜宾市至湖北省宜昌市，俗称为川江，长度为1033千米，两岸崇山峻岭，自然条件险恶，地面移动通信网、VHF等无线通信网等都无法产生良好的通信效果，给行业管理、船舶航行安全带来很大困难。北斗卫星系统是我国自行建立的全天候、可以提供卫星定位导航信息及通信服务的卫星系统。北斗系统应用于长江船舶定位监控管理，具有以下优势：（1）同时具有定位与通信功能。不需要其他通信系统支持。（2）覆盖范围大，没有盲区。（3）自主系统，安全、可靠、稳定，保密性强。（4）如融合北斗导航定位系统和卫星张强系统两大资源，因此也可利用GPS使之应用更加丰富。
2.1在导航、助航方面的应用
在满足船舶航行导航方面，北斗系统和GPS一样能够提供性能相当的定位导航服务。从导航仪成熟的软件技术来看，北斗系统的导航仪操作界面、操作方法以及能够提供的导航功能，完全能够做到与GPS导航仪类似甚至做出更为友好的界面，况且北斗系统的控制权在本国而具有更高的可靠性。另外北斗系统的通信功能还可用于气象辅助保障，在船舶航行中，气象要素信息对船舶安全也起着十分重要的作用。气象预报往往与实际天气有一定的出入，经常需要做补充天气预报，在做补充天气预报时除了利用卫星云图外，通过数字气象仪测得的长江沿线实时实地的气象信息也是非常重要的辅助信息。如果能过利用北斗系统的通信功能，接受船舶周围以及沿途的实时气象数据，无疑对更为准确的掌握气象要素提供更可靠的保障，那么航行中船舶同样能够接受到更为优质的气象服务。
2.2在航运管理方面的应用
为提高长江航运管理水平，可借鉴类似航务管理局建设“船舶监管搜救指挥系统”。系统采用卫星定位、通信技术，与计算机网络技术和电子航道图技术相结合，并建立基于北斗卫星导航系统的遥感影像三维地理信息系统监控平台。在该平台上构建船舶航行环境的三维场景，建立了传播的三维模型，通过将北斗为核心的监控信息接入到三维地理信息接入平台，可以在真三维的环境中实时监控动态的船舶位置信息，为航运船只建立立体的安全监控网，实现船舶的实时监控和管理。
开发嵌入式地理信息系统，利用船载终端有限的处理能力对卫星遥感地理信息及北斗卫星系统的导航定位信息实施高效处理与结算，将北斗卫星系统的导航定位信息结合船舶所在地区周边地理环境信息一同输出，提供实时的、可视化的航行水域及周边的环境信息，从而实现在嵌入式系统中对北斗卫星导航定位信息与地理信息的综合处理。系统可以支持海事部门对巷道内的运输船舶航行、作业实时监测和调度。在船舶航行越界、遇险和发生事故时，可对运输船舶做出及时、准确的报警，帮助管理部门和救援部门实施及时救护、还能满足船对船、船对岸上中心的双向文字通信，并能及时将气象、航道信息播发到船上。
系统平台同时能够兼容目前内河航运行业正在使用的AIS、CDMA、GPRS、RFID、和 VHF多种系统和终端的融合。在此基础上可以构建长江航运安全管理工作服务的统一信息管理平台，向海事管理部门、航运公司、运输船舶提供监控管理、遇险救助、短信息通信等服务;可对船舶险情进行快速、有效的救助，提升海事部门应急组织、指挥、协调能力，提高海事搜救的效率和成功率。
3应用中存在问题及应用前景分析
在北斗二号系统卫星中建立适应现代卫星的通信带宽，为北斗系统在各领域导航和通信的综合利用搭建稳健的平台。北斗系统独特优势使得其未来在长江流域具有广阔的应用前景：
（1）船舶监控系统
使用北斗系统对流域内各类船舶进行定位、监控、调度管理和遇险施救等。同时利用北斗双向通信功能，可以的解决船舶与船舶、传播与岸上的通信问题。做到航行全程的通信畅通，极大地提高航运管理水平和传播航行安全。
（2）江河流域水污染及各类地址灾害检测
近年来，江河流域进入了一个突发性水污染高发区，川江泥石流、山体滑坡等地质灾害也时常发生。快速应对和处置各类地质灾害，最大程度地减轻其危害和影响，保障人民群的生命财产安全就显得尤为重要。基于北斗的水污染及各类地质灾害检测系统可以及时将各类检测設备采集到的数据传输到有关部门，为灾害预测、评估和快速处置提供可靠保障。
结束语
北斗系统是我国拥有自主知识产权的卫星导航定位系统，综合了传统天文导航和无线电导航定位的优点，相当于设置在太空的无线电导航台，可以在任何时间、任何地点为船舶等用户和监控中心提供导航和定位和服务，不仅打破了对GPS定位技术的依赖，而且必将在包括海事管理等方面发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1] 肖伟，刘文祥，左勇，王梦丽，孙广富.北斗系统新民用导航电文历书参数算法与性能分析[J].国防科技大学学报，2019，41（03）：7-12.