一、引言

　　長江、西江等內(nèi)河深入國家經(jīng)濟腹地，在國家經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中具有非常重要的戰(zhàn)略意義，且在戰(zhàn)時和危機中是戰(zhàn)略物資運輸?shù)淖羁煽客ǖ?，更有三峽、葛洲壩、長洲等世界級水利樞紐和大型通航基礎(chǔ)設(shè)施，因此，保障內(nèi)河航運正常運轉(zhuǎn)和信息安全對維護國家安全具有重要的意義。目前，內(nèi)河船舶數(shù)量超過15萬艘，占我國水上運輸船舶的90% 以上。我國內(nèi)河航運定位導航、船舶監(jiān)測、航道業(yè)務(wù)等信息系統(tǒng)主要依賴美國的GPS 系統(tǒng)，存在安全隱患。本文中的內(nèi)河航運領(lǐng)域主要包括船舶導航、海事、航道、港口、船舶過閘等方面。

　　北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(以下簡稱“北斗系統(tǒng)”)是我國自主研發(fā)的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，也是國家重大的空間和信息化基礎(chǔ)設(shè)施。北斗系統(tǒng)自2012 年正式對外提供區(qū)域服務(wù)以來，已在關(guān)系國計民生、國家安全的多個重點領(lǐng)域和行業(yè)得到規(guī)模化應(yīng)用。北斗地基增強系統(tǒng)已在多地投入運行，使北斗終端的定位精度大幅提升，北斗的短報文通信功能可為水上應(yīng)急管理提供新的手段，因此，北斗在功能和性能上已超越GPS，在內(nèi)河領(lǐng)域逐步取代GPS，最終實現(xiàn)自主可控已成為可能。2017 年2 月，國務(wù)院印發(fā)的《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》將“北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)推廣工程”納入“交通運輸智能化發(fā)展重點工程”，提出“加強全天候、全天時、高精度的定位、導航、授時等服務(wù)對車聯(lián)網(wǎng)、船聯(lián)網(wǎng)以及自動駕駛等的基礎(chǔ)支撐作用” 、“推動北斗模塊成為車載導航設(shè)備和智能手機的標準配置，拓寬在列車運行控制、港口運營、車輛監(jiān)管、船舶監(jiān)管等方面的應(yīng)用”。本文在總結(jié)歸納內(nèi)河航運領(lǐng)域衛(wèi)星導航技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及問題的基礎(chǔ)上，分析了北斗系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展趨勢。隨著北斗全球系統(tǒng)及其增強系統(tǒng)的建設(shè)完善，在內(nèi)河航運領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)北斗對GPS 的替代已勢在必行，北斗應(yīng)用前景十分廣闊。

　　二、衛(wèi)星導航技術(shù)在內(nèi)河航運領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

　　1. 船舶導航定位仍以GPS 為主

　　傳統(tǒng)內(nèi)河船舶駕駛主要依靠航標和船長行船經(jīng)驗。由于航標時常發(fā)生被撞或漂移、夜間很難看清航標位置、內(nèi)河部分航道變化劇烈等原因，行船經(jīng)驗有時并不適用，船舶對電子導航設(shè)備需求強烈。目前，內(nèi)河船舶配備的定位導航設(shè)備常見的包括船舶自動識別系統(tǒng)(AIS)、GPS 定位儀、電子航道圖(ECS)，定位手段一般為GPS 單點定位，一旦GPS 關(guān)閉或受到惡意控制，內(nèi)河船舶航行安全難以保障。

　　另一個需要說明的問題是，由于內(nèi)河電子航道圖標準不統(tǒng)一，部分數(shù)據(jù)涉密等問題，其應(yīng)用推廣并不理想，內(nèi)河船載終端更多的是采用電子示意圖，其提供的數(shù)據(jù)信息相對有限，且更新維護比較困難，船舶導/ 助航設(shè)備的信息化水平較公路、鐵路等領(lǐng)域還有較大提升空間。

　　2. 海事監(jiān)管業(yè)務(wù)以GPS作為基礎(chǔ)的定位、授時手段

　　內(nèi)河海事部門主要通過AIS、GPS、船舶交通服務(wù)(VTS)和閉路電視系統(tǒng)(CCTV)等技術(shù)手段監(jiān)控船舶動態(tài)位置。其中，AIS 系統(tǒng)主要依賴GPS 進行船舶定位，由于定位精度不高導致誤報警頻發(fā)，內(nèi)河船舶避碰預警功能基本處于關(guān)閉狀態(tài)。由于AIS 通信體制的原因，船舶位置更新間隔較長，船岸交互的信息非常有限。GPS 船舶監(jiān)控系統(tǒng)主要由各航運企業(yè)、地方港航管理部門等單位采購市場成熟的產(chǎn)品，位置回傳一般依靠2G/3G 網(wǎng)絡(luò)，位置數(shù)據(jù)匯總到海事部門的船舶監(jiān)控系統(tǒng)。VTS 和CCTV 主要利用GPS 系統(tǒng)進行時間同步。內(nèi)河海事部門已開始重視北斗導航系統(tǒng)的應(yīng)用工作，將通過建設(shè)地基增強系統(tǒng)提升北斗定位精度，逐步在內(nèi)河海事監(jiān)管領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對GPS 的替代。

　　3. 航道業(yè)務(wù)依賴基于GPS 的定位系統(tǒng)

　　航道涉及衛(wèi)星導航技術(shù)的業(yè)務(wù)包括航道測繪、電子航道圖、航標維護、航道疏浚等。其中航標定位、航道疏浚一般采用GPS 偽距差分定位技術(shù)，定位精度一般為米級;航道測繪一般采用基于GPS 定位的實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)(RTK)及星基增強系統(tǒng)(SBAS)技術(shù)，定位精度最高可至厘米級。差分信號的來源主要是早期建設(shè)的GPS 差分參考站或者國外從事SBAS業(yè)務(wù)的公司，由于需要使用差分增強服務(wù)，每年需要支付一定的服務(wù)費用。

　　4. 港口及船舶過閘調(diào)度業(yè)務(wù)已開始嘗試應(yīng)用北斗

　　港口的車輛定位、集裝箱吊裝、船舶靠泊輔助等業(yè)務(wù)需要應(yīng)用衛(wèi)星定位技術(shù)，各業(yè)務(wù)應(yīng)用大多處于研究和示范應(yīng)用階段。港口的貨運車輛一般都按照交通運輸部規(guī)定安裝了北斗/GPS兼容的行車記錄儀，實現(xiàn)車輛的定位和調(diào)度功能。集裝箱吊裝、船舶靠泊輔助等業(yè)務(wù)已開展了衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用研究，部分港口搭建了示范應(yīng)用系統(tǒng)，但由于技術(shù)成熟度、成本等問題還未實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。

　　目前三峽- 葛洲壩船閘和西江部分船閘建設(shè)了船舶過閘調(diào)度系統(tǒng)。三峽- 葛洲壩船閘的過閘船舶需安裝基于GPS 的船載終端實現(xiàn)遠程報閘。西江集團開發(fā)了北斗/GPS 兼容的船舶過閘調(diào)度系統(tǒng)，已在100多艘西江船舶上安裝了北斗/GPS兼容船舶過閘終端。

　　三、存在的問題

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　　四、發(fā)展趨勢分析

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　　五、結(jié)語

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　　全文見《衛(wèi)星應(yīng)用》2018年第2期