北斗導(dǎo)航：航海事業(yè)的“救星”與“幫手”

自1957年人造地球衛(wèi)星首次升空以來，人類便開始研究衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，組建天基導(dǎo)航系統(tǒng)，其中就包括我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

據(jù)公開資料顯示，20世紀(jì)70年代，我國老一輩科學(xué)家推進(jìn)“燈塔計(jì)劃”，奏響了我國衛(wèi)星導(dǎo)航“序曲”。80年代，我國利用兩顆靜止通信衛(wèi)星，進(jìn)行了定位演示驗(yàn)證試驗(yàn)，為后續(xù)北斗系統(tǒng)工程實(shí)施奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1994年，北斗系統(tǒng)正式立項(xiàng)，按照“三步走”規(guī)劃，逐步實(shí)施發(fā)射組網(wǎng)工作。截至今年5月17日，北斗系統(tǒng)累計(jì)發(fā)射衛(wèi)星60顆（含4顆北斗一號(hào)導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星），現(xiàn)役50顆。

北斗系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段組成。其中，空間段由一系列靜止軌道衛(wèi)星、中圓地球軌道衛(wèi)星等組成，用于收發(fā)信號(hào)，即衛(wèi)星接收地面設(shè)備發(fā)出的信號(hào)，然后結(jié)合地圖信息，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為位置坐標(biāo)信息，再發(fā)送給地面設(shè)備。

地面段由主控站、地面站、星間鏈路運(yùn)行管理設(shè)備等組成。主控站主要根據(jù)衛(wèi)星發(fā)來的信號(hào)，對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并設(shè)定指令，發(fā)送給衛(wèi)星，促使衛(wèi)星做出對(duì)應(yīng)動(dòng)作，比如驅(qū)動(dòng)衛(wèi)星高精度“關(guān)注”地面目標(biāo)等。地面站主要作為主控站與衛(wèi)星之間的信號(hào)中轉(zhuǎn)站。

用戶段包括終端設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)等，便于用戶開展遠(yuǎn)程操作，便利地享受服務(wù)。

北斗系統(tǒng)發(fā)展過程中，導(dǎo)航、通信功能進(jìn)行了全面融合，能夠高效實(shí)現(xiàn)信息交換和位置共享。目前，北斗系統(tǒng)已被廣泛地應(yīng)用在航海領(lǐng)域，具體職能包括船舶交通管理、海上搜救和航海保障等。

由于海洋環(huán)境較為復(fù)雜，船舶在航行過程中必須接受實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，才有望避免一些意外突發(fā)情況。當(dāng)前，海事部門主要采用船舶交通管理中心和船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船舶。如果將北斗系統(tǒng)和AIS結(jié)合應(yīng)用，船舶的AIS信息就可以通過短報(bào)文發(fā)送至岸端，從而有效拓寬實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的范圍，已成為越來越常用的航行安全保障手段。

眾所周知，海上搜救是危險(xiǎn)且復(fù)雜的。通常，海上事故伴隨著惡劣天氣、海況發(fā)生，觀察條件不利，因此海上搜救工作最大的難點(diǎn)就是對(duì)失事船只、被困人員進(jìn)行準(zhǔn)確定位。傳統(tǒng)上，海上救援工作者主要使用全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)，但該系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)格高且操作復(fù)雜，許多船舶沒有安裝。

北斗系統(tǒng)正式應(yīng)用后，一種較好的解決方案誕生：利用北斗系統(tǒng)的應(yīng)急示位標(biāo)，在海上人員遇險(xiǎn)時(shí)，自動(dòng)或人為發(fā)送求救信號(hào)。由于北斗系統(tǒng)具備雙向短報(bào)文通信功能，當(dāng)求救信息發(fā)送后，陸地控制中心能夠第一時(shí)間開展信息收集工作，在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)施救援，最大程度上提高救援的成功率。

事實(shí)上，北斗系統(tǒng)不僅在危難關(guān)頭“顯身手”，平時(shí)同樣作用大。航海保障部門是海事系統(tǒng)的核心部分，涉及航標(biāo)設(shè)置維護(hù)、海道測(cè)量、潮汐觀測(cè)等細(xì)致復(fù)雜的工作，對(duì)于設(shè)備的精準(zhǔn)度的要求較高。北斗系統(tǒng)能夠有效滿足海事工作者對(duì)于精確度和定位準(zhǔn)確度的要求，并且提供定制化服務(wù)，顯著降低成本。

總之，隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)，應(yīng)用范圍不斷拓展，必將在航海事業(yè)中發(fā)揮越來越關(guān)鍵的作用，為營造科技化、信息化和智能化的海上通航環(huán)境奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。（作者：趙乾鵬 圖片來源：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)官網(wǎng) 把關(guān)專家：中國航天科技集團(tuán)科技委副主任 江帆）