浅谈北斗导航系统及其在船舶中的应用

郭为花

摘 要

在北斗导航系统是我国自主研发一种卫星导航系统，是继美国的GPS卫星定位系统与俄罗斯的格洛纳斯卫星定位系统的第三大卫星定位系统，我国的北斗导航卫星定位系统已经获得了国际海事组织的认可，同时也获得了海事应用的国际合法地位。本文对北斗导航系统进行了简单的介绍，并以此为基础研究了北斗导航系统在船舶导航当中的应用。

【关键词】北斗导航系统 船舶 应用

1 概述

北斗导航系统在2012年开始向亚太地区提供区域服务，这标志着北斗导航系统建设的第二步已经完成，同时也标志着我国已经结束了对美国的GPS卫星定位系统的依赖。根据最新的统计数据显示现阶段我国国内的卫星导航与服务的总产值已经突破100亿大关，但是国内的卫星定位系统却只占有很小的比例，在最近几年当中，随着我国政府的支持以及北斗导航系统的完善，北斗导航的经济价值逐渐得到更加充分的发挥。早在2013年，北斗导航一代系统已经逐渐被运用到渔船的导航当中，同时第二代北斗导航系统也已经开始逐步完善，在国家的大力倡导之下，许多行业都逐渐开始采用北斗导航最为主要的导航工具，特别是在船舶领域当中，北斗导航已经具有越来越广泛的运用。

2 北斗导航系统应用发展情况

2.1 北斗导航系统的建设情况分析

美国的GPS卫星导航系统已经有了多年的发展历史，在世界范围内也得到了较为广泛的运用，虽然我国的北斗卫星导航系统的起步较晚，但是在最近几年当中却发展迅速，即将进入一个全方位运用的阶段。我国的第二代北斗导航系统采用了与GPS基本相同的定位方式，也是我国自主研发同时独立运营的全球卫星定位系统，北斗导航系统主要由三个不同的部分组成，即地面段、用户段与空间段，地面段主要是指地面上的各种监测站、主控站与注入站，用户段则是指用户终端以及可以与其他系统兼容的客户端，空间段则是指导航卫星，主要包括30颗运动的卫星以及5颗地球同步卫星。北斗导航系统与美国的GPSA存在着较大的共性，尤其是在导航方式与覆盖范围方面，同时北斗导航系统还具有GPS和格洛纳斯并不具有的一些优点，北斗导航系统的优点主要有以下三点：

（1）定位快速，可以为用户提供快速的定位服务；

（2）具有短文通报功能，北斗导航系统可以实现汉字的传输，每次可以传输120个汉字；

（3）精密授时，精度达20纳秒。

2.2 北斗系统应用领域

当前阶段的北斗导航系统主要运用在以下领域当中：

2.2.1 定位应用

例如各种车辆的导航以及个人导航，现阶段国内存在着大约20家公司都在进行与北斗导航相关的定位服务，北斗导航的定位精度大约在10m左右，与GPS相当，基本可以满足人们的日常使用。

2.2.2 精确测绘服务

北斗导航系统现阶段已经逐渐被用于各种不同的测绘服务当中，如地质勘探、建筑规划以及地形监测等方面。相比于定位应用，精确测绘服务需要双频卫星信号接收机。目前国内只有极少数的公司有同时支持北斗B1和B3码的接收机产品。

2.2.3 精密导航应用

飞机进场、船舶引航、航路规划等。精密导航講究高可靠性和高精度，鉴于目前北斗二代尚在发展中，存在一定的不确定性，国内尚没有能够在此领域内可靠使用的产品问世。一般局限于试验性的测试和使用。

3 北斗导航在船舶中的应用

北斗导航与船舶相关的产品已经完成的基本研发，现阶段已经进入到了完善与初步的应用阶段当中，船舶北斗二号可以兼容用户设备，同时还可以实现GPS与格洛纳斯信号的接收。在用户界面当中还可以显示出定位于导航信息，同时还可以出现警报信息，对于航线的规划具有较高的意义，同时也可以满足航海的基本需求。

3.1 设备的结构组成

设备主要由两个不同的部分组成，即卫星天线与用户机的主机，用户机的组成如图1所示。

3.2 主要功能分析

组合导航功能可以实现北斗导航、GPS与格洛纳斯信号的收集，同时还具有导航、定位、授时与测速功能。

定位模式选择功能允许用户自主选择北斗导航、GPS与格洛纳斯进行定位，这有利于用户在不同情况下选择不同的导航模式。

导航功能可以实现航线的建立、编辑以及存储等，通过导航功能，可以实现下一个航点与终点方位的显示与计算，同时还可以计算航行的时间以及预计达到的时间等。

显示功能，根据用户的需求，相关的定位信息以及卫星信息可以在显示屏上显示出来，同时工作状态以及警报信息等也可以被现实出来。

报警功能，在船舶进入目的地范围、到达目的地，以及出现锚位偏离、偏航距、偏航角、

卫星信号干扰和工作状态异常时，设备时能够通过声音发出警报，同时在显示屏上显示报警信息。用户可对报警事件和报警方式进行设置。

自检功能，北斗导航系统可以实现设备的自检与故障诊断。

数据输出功能，通过特定的接口，设备可以将船舶航行过程当中的一些相关信息输出，如船舶的位置、时间以及速度等。

4 结语

当前阶段北斗卫星导航系统已经成为我国信息化建设的重要基础，同时也是实现我国社会信息化的基本工具，北斗导航系统建设的成功打破了美国与俄罗斯的卫星导航垄断局面。北斗导航系统在船舶航行当中具有非常重要的意义，在本文当中，笔者首先介绍了北斗导航系统的基本情况，并以此为基础研究了北斗导航系统在船舶中的运用情况。

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作者单位

山东交通职业学院 山东省潍坊市 261206