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北斗精密定位服务系统在北部湾与琼州海峡区域的建设和应用

摘要：顺应我国北斗卫星发展战略,需科学发展北斗卫星在海上的应用,因此,在沿海建设北斗精密定位服务系统并应用于海事管理、航海保障系统、海上施工、救助打捞等意义重大.

关键词：北斗卫星导航系统北斗精密定位服务系统航海保障北部湾及琼州海峡区域

1.引言

北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统,北斗系统自正式运行以来,在电信、水利、交通运输、测绘、勘探和国家安全等诸多方面得到广泛应用,但常规的导航定位系统精度相对较低,无法满足高精度、高要求的定位服务,因此研究并推动提高北斗卫星导航精度意义重大,目前国家统一建设北斗地基增强系统,目的向用户提供厘米级至米级精密导航定位服务,进一步满足各民用各行业的需求.

顺应我国北斗卫星发展战略,需科学发展北斗卫星在海上的应用,因此,在沿海建设北斗精密定位服务系统并应用于海事管理、航海保障系统等意义重大.

2.现状及需求分析

北部湾及琼州海峡区域沿海港口、码头众多,地理位置极为重要；在北部湾及琼州海峡建设北斗精密定位系统,对航行在区域内船舶提供高精度导航定位,防止海上船舶各类事故发生,对港口建设、海洋开发、海上测量、疏浚、渔业资源管理、救助打捞等工作有着重大意义.

3.总体建设方案

3.1建设目标

北部湾及琼州海峡区域北斗精密定位服务系统的建设目标：充分利用现有沿海RBN-DGPS基准站、航海保障基础设施及沿海通信网络资源,建设北斗精密定位服务系统,通过北斗精密单点定位、网络RTK、DGNSS、PPP-RTK技术手段,利用GPRS、CDMA、G等3G或4G通信方式,实现我国沿海300KM范围内的米级、分米级导航和50KM区域范围内厘米级实时精密定位服务,实现北斗高精度导航,北斗海洋测绘、北斗航标铺设,北斗海事救助北斗渔业资源管理等,从而全面提升北斗系统在我国近海作业服务性能.

具体包括：

（1）新建13个北斗基准站,同时充分兼容GPS和GLONASS系统；

（2）实现各台站与海区数据处理服务中心网络互联,实现网络化管理的工作模式,进一步完善南海海区数据处理服务中心的数据处理、运行管理和信息服务功能；

（3）实现基准站运行状态实时监测；

（4）实现北部湾及琼州海峡区域岸线30 0km以内,分米级、米级差分导航定位服务；

（5）实现北部湾及琼州海峡区域岸线5 0 km以内,实时厘米级定位服务；

（6）实现区域示范作用

3.2建设思路

北部湾及琼州海峡区域北斗精密定位服务系统的建设与发展,为开展高质量海洋测绘、港口建设、海上搜救、船舶航行和生产提供高精度的实时定位、导航信息服务,以提高海上交通安全保障、海上搜救和海事管理能力,根据系统建设目标和原则,北部湾及琼州海峡区域北斗精密定位服务系统建设思路是：

（1）北斗系统3频卫星导航为主,兼顾其它卫星导航系统；

（2）充分利用现有海事基础设施.充分利用现在的R BN-DGPS基准站网、航标管理站、AIS站、灯塔及其他基础设施,避免重复建设,依据统一标准,增加相关设备；

（3）系统各部分的设计与建造本着先进、实用、经济、可靠的原则,最大限度在已有设施的基础上升级改造；

（4）北斗地基增强站根据国家北斗地基增强系统对基准站的布局进行规划和按照相关标准进行建设；

（5）尽量选择海事局下属部门或单位建立基准站,依靠网络专线实现基准站与海区数据处理服务中心之间的数据通信,提高可靠性和信息安全性；

（6）以可靠性为主要目标,采用成熟的软硬件,关键单元采用冗余热备份；

（7）基准站与海区数据处理服务中心间的通信主要依靠网络专线,提高了通信可靠性和信息安全性.

3.3建设内容

根据北部湾及琼州海峡区域北斗精密定位服务系统项目建设目标,系统建设计划完成以下内容：

（1）建立基准站子系统：根据国家北斗地基增强系统对基准站的布局规划以及需覆盖北部湾及琼州海峡区域的要求,建立13个永久性北斗基准站,平均站间距60km左右；

（2）建立数据通信链路：基于专网实现北斗基准站到海区数据处理服务中心的实时数据传输；把基准站GNSS观测数据实时传输至系统数据处理服务中心.系统实现数据处理服务和海上用户间的实时通讯服务,提高应急响应速度,减少事故损失等.

（3）系统应用测试：全面测试北斗卫星导航系统在海洋测绘等应用领域的精度、可靠性等技术性能指标.（4）行业应用示范：充分利用现有的行业平台资源,开展示范应用,促进北斗在海事测绘等方面的应用和发展.

3.4系统组成及功能

北斗精密定位服务系统由参考站网、海区数据处理服务中心、用户应用终端组成,图（略）.

北斗精密定位服务系统数据流程如图1所示.

3.5技术指标

技术指标(设计)主要包括定位和导航两部分,指标与全国统一的沿海北斗地基增强系统指标一致,明确系统可用性、可靠性、兼容性、完好行等指标.

3.6性能指标

北部湾及琼州海峡区域北斗精密定位服务系统的性能主要包括自动运行能力、静态及动态高精度定位能力、差分导航能力等.具体有：

（1）基准站为无人值守型(需周期性检查维护,具备条件时可建设值守型),具备自动长期连续运行的能力,仅需定期派专人进行设备维护和清洁工作.

（2）海区数据处理服务中心具备自动完成基准站数据接入、数据入库、差分计算、数据质量评估、故障报警等功能,仅需少量人员进行值班；系统发生任何故障( 基准站故障或其它系统因素造成的故障) 时可自动警示值班人员.

（3）具有兼容性接口,可与多种实时数据发播系统相连,完成系统信息的实时广播；具有利用G S M、G P R S 、C D M A等方式,进行差分数据服务的能力；可适应用户中心到用户间通信方式的扩充和改变,并尽量兼容未来的移动通信方式；具备通过Inter net进行数据服务的能力,实现区域内用户事后精密定位服务的功能.

（4）海区数据处理服务中心能够通过远程方式,设定、控制、检测基准站的运行,包括接收机参数设定修改、接收机重启、状态查看等.

（5）作为北斗地基增强站网络系统,部分基准站可升级为国家级的北斗地基增强系统基准站.

3.7系统安全

按照国家相关技术规范和安全管理规定,需要建设较为完善的物理安全（机房安全、防雷安全等）、网络安全、数据安全.

3.8基准站布点分布

北部湾及琼州海峡区域北斗精密定位服务系统计划建设13个北斗基准站,其分布选址原则如下：

（1）充分利用现有RBN-DGPS基准站、航标站及AIS站等海事系统现有资源；

（2）基准站点布设需考虑海岸线,保证系统尽可能覆盖近海范围；

（3）远离电磁干扰区和雷击区；

远离周边的高大建筑、远离易反射区（积水等）

（4）基准站观测墩应建设在地表基岩上或稳固建筑物上.

4.应用与前景

随着国家的“海洋强国”战略的实施以及北部湾成为西部大开发和东盟合作的国际区域经济中心,北部湾及琼州海峡区域经济日益繁荣,北斗精密定位服务系统的建成将为海事管理、航海保障、渔政管理、遇险救助、石油钻探、水上施工等各类海上作业提供高精度的定位服务,伴随北斗终端推广应用,能进一步发挥北斗通信功能和作用,为远距离测绘应急、海上事故处理、自然灾害处理提供可靠、廉价的通信服务；综上,在北部湾及琼州海峡区域建设北斗精密定位系统意义重大,应用前景广阔.

参考文献：

[1]邬凌智,黄永军,吕瑛炯.沿海BDS CORS基准站选址关键技术研究探讨[J].导航定位学报,2017.

[2]杜国庆,龚越新.JSCORS的基准站分布设计与试验[J].测绘科学,2007.

[3]全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范.CH/T2008-2005.国家测绘地理信息局,2005.

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