北斗短報(bào)文在海上安全信息播發(fā)中的應(yīng)用

肖春暉+梁都朝

摘 要：本文簡(jiǎn)單介紹了北斗短報(bào)文及其播發(fā)原理，分析比較了它與傳統(tǒng)海上安全信息播發(fā)渠道的優(yōu)劣勢(shì)，概括了北斗短報(bào)文的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景，為海上安全信息播發(fā)提供了更多方向。

關(guān)鍵詞：北斗短報(bào)文 海上安全信息播發(fā)

1.北斗短報(bào)文簡(jiǎn)介

1.1北斗短報(bào)文簡(jiǎn)介

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）是中國(guó)自主研發(fā)、建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行的兼顧軍用與民用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，與世界其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容共用，致力于向全球用戶提供高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。區(qū)別于國(guó)外衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同時(shí)具有簡(jiǎn)短報(bào)文通信功能。目前正在服役的北斗二號(hào)北斗短報(bào)文通信達(dá)120個(gè)漢字/次。相對(duì)海岸電臺(tái)傳統(tǒng)的安全信息播發(fā)方式，北斗以卡識(shí)別用戶，只要在北斗的服務(wù)范圍內(nèi)都能接收信息，可實(shí)現(xiàn)一次播發(fā)，全面覆蓋，無(wú)需多次重復(fù)播發(fā)。同時(shí)，由于卡號(hào)資源是唯一的資源，不存在大量用戶使用情況下的干擾問(wèn)題，保障了通信質(zhì)量。

1.2北斗短報(bào)文技術(shù)指標(biāo)

（1）通信鏈路。北斗短報(bào)文傳遞數(shù)據(jù)的成功率不低于95%。

（2）北斗短報(bào)文處理能力。目前的指揮機(jī)每分鐘最多可發(fā)65條北斗短信，每條發(fā)送數(shù)據(jù)量不小于50個(gè)漢字；短報(bào)文接收處理能力大于60條/秒；短報(bào)文處理能力可以通過(guò)接入新的指揮機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展。

2.北斗短報(bào)文播發(fā)原理

北斗短報(bào)文在岸臺(tái)的播發(fā)主要基于安全信息播發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由展示層（北斗智能終端）、應(yīng)用系統(tǒng)層（安全信息播發(fā)系統(tǒng)）、應(yīng)用支撐層（北斗短信收發(fā)服務(wù)）、數(shù)據(jù)層（數(shù)據(jù)庫(kù)）、軟硬件平臺(tái)層（主機(jī)及存儲(chǔ)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、備份系統(tǒng)）、網(wǎng)絡(luò)層（北斗RDSS）、終端層（北斗指揮機(jī)、北斗船載終端）組成。

安全信息播發(fā)涉及的設(shè)備有：管理坐席、監(jiān)控服務(wù)器、北斗指揮機(jī)、北斗衛(wèi)星及安裝北斗終端的船舶。北斗短報(bào)文安全信息播發(fā)流程為，北斗短報(bào)文通過(guò)安全信息播發(fā)系統(tǒng)把需要播發(fā)的信息發(fā)送給北斗指揮機(jī)，北斗指揮機(jī)把數(shù)據(jù)發(fā)送給北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)再把數(shù)據(jù)發(fā)送到船載終端，船載終端接收數(shù)據(jù)并解析后，在屏幕上顯示安全信息（見(jiàn)圖1）。

3.北斗短報(bào)文與傳統(tǒng)通信優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

海岸電臺(tái)傳統(tǒng)的海上安全信息播發(fā)渠道主要有NAVTEX系統(tǒng)（奈伏泰斯系統(tǒng)）、HF（高頻） NBDP（窄帶印字電報(bào)）系統(tǒng)、 SSB（單邊帶）語(yǔ)音廣播系統(tǒng)等。筆者從覆蓋范圍、服務(wù)船舶范圍、用戶數(shù)量、可靠性、播發(fā)模式等方面進(jìn)行優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比。

3.1覆蓋范圍

北斗二號(hào)能覆蓋東經(jīng)70～140度，北緯5～55度之間的大部分區(qū)域，正在建設(shè)的北斗三號(hào)將實(shí)現(xiàn)全球覆蓋；

NAVTEX 518KHZ/4209.5KHZ根據(jù)各個(gè)海岸電臺(tái)的部署覆蓋范圍各有不同，其中NAVTEX 518KHZ的覆蓋半徑最遠(yuǎn)為半徑400海里的圓所覆蓋的海域，NAVTEX 4209.5KHZ的覆蓋范圍最遠(yuǎn)為半徑540海里的圓所覆蓋的海域；

HF NBDP（FEC方式）播發(fā)業(yè)務(wù)的覆蓋范圍為半徑約2000海里的圓所覆蓋的海域；SSB語(yǔ)音廣播業(yè)務(wù)基本可以實(shí)現(xiàn)全球主要海區(qū)全覆蓋。

從上面數(shù)據(jù)可以看出，就目前而言傳統(tǒng)播發(fā)渠道覆蓋范圍相對(duì)更廣，但到2020年北斗三號(hào)將實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。值得一提的是，利用北斗的定位功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)選定區(qū)域內(nèi)安裝了北斗終端的船舶播發(fā)安全信息，可避免不相干的氣象信息、航行警告等被接收，服務(wù)對(duì)象更加精準(zhǔn)。

3.2 服務(wù)船舶范圍

北斗：安裝有北斗終端的船舶。目前南海海域大約有一萬(wàn)多條漁船安裝有北斗終端。

NAVTEX系統(tǒng)：超過(guò)300總噸的公約船。

HF NBDP：安裝有NBDP接收設(shè)備的船舶。

SSB語(yǔ)言廣播：安裝了SSB接收設(shè)備的船舶。

在我國(guó)國(guó)內(nèi)沿海、內(nèi)河和港口航行的船舶，很大比例為中國(guó)籍非公約船舶，如漁船、工程船、客渡輪、軍艦和體育船舶等，設(shè)備安裝程度不高且對(duì)英文理解能力相對(duì)較差，極大的影響了安全信息播發(fā)的效能；而窄帶印字電報(bào)為上世紀(jì)70-80年代建立，通信技術(shù)較為落后，加之編碼較為復(fù)雜，需要專業(yè)的報(bào)務(wù)人員進(jìn)行處理，當(dāng)今船舶已不再配備專職報(bào)務(wù)人員，造成其普及率和使用率逐年下降，已被時(shí)代發(fā)展所淘汰。在另一方面，國(guó)內(nèi)大部分漁船已安裝北斗，如能用北斗播發(fā)安全信息，可以彌補(bǔ)漁船在安全信息接收上的不足，在某種程度上，北斗和傳統(tǒng)播發(fā)模式可以互相補(bǔ)充。

3.3用戶數(shù)量

傳統(tǒng)播發(fā)模式：沒(méi)有播發(fā)數(shù)量上的限制，只要安裝有相應(yīng)的接收設(shè)備的船舶，均可接收到信息。

北斗：北斗支持的用戶數(shù)量和用戶發(fā)送短信的頻率有關(guān)，目前的指揮機(jī)每分鐘最多可發(fā)65條北斗短信，即每小時(shí)發(fā)送3900條短信，相當(dāng)于說(shuō)，如果在一個(gè)小時(shí)內(nèi)給一條船發(fā)送一條北斗短信，最多可支持3900個(gè)用戶。

也就是說(shuō)，目前北斗支持的用戶數(shù)量是有限制的。

3.4可靠性

傳統(tǒng)播發(fā)模式：傳統(tǒng)播發(fā)模式利用無(wú)線電進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，播發(fā)速率較低，播發(fā)質(zhì)量受時(shí)間、天氣、季節(jié)等影響，具有不可控性；

北斗：北斗短報(bào)文依靠北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，受天氣影響較小，目前北斗二號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行連續(xù)、穩(wěn)定，服務(wù)區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)性能滿足指標(biāo)要求，其短報(bào)文的穩(wěn)定性能滿足海上安全信息播發(fā)要求。

從可靠性來(lái)看，北斗短報(bào)文的性能要優(yōu)于傳統(tǒng)播發(fā)模式。

3.5播發(fā)模式

傳統(tǒng)播發(fā)模式：僅可進(jìn)行單向通信，岸臺(tái)不能獲取是否成功接收信息；

北斗：可雙向通信，如接收不成功，可要求岸臺(tái)重復(fù)發(fā)送。

此外，通過(guò)北斗短報(bào)文播發(fā)安全信息，可查看有效的接收數(shù)量，可進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，有助于管理者了解情況。

總體上來(lái)說(shuō)，北斗短報(bào)文和傳統(tǒng)播發(fā)模式各有其優(yōu)勢(shì)和不足，如果能組合使用，互相彌補(bǔ)劣勢(shì)，將為水上船舶提供更優(yōu)質(zhì)可靠的安全信息播發(fā)服務(wù)。

4.北斗短報(bào)文在海上安全信息播發(fā)中的應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展

4.1北斗短報(bào)文在海上安全信息播發(fā)中的應(yīng)用

北海航海保障中心率先研究北斗短報(bào)文在海上安全信息播發(fā)中的應(yīng)用，北斗安全信息播發(fā)系統(tǒng)于2016年10月1日起面向公眾用戶免費(fèi)開(kāi)放，提供遇險(xiǎn)報(bào)警、重大安全信息播發(fā)、北斗終端與手機(jī)間的短信互通等多種通信功能，播發(fā)效果能滿足預(yù)期設(shè)想。

4.2北斗短報(bào)文在海上安全信息播發(fā)中的展望

國(guó)際海事組織海上安全委員會(huì)第94次會(huì)議審議通過(guò)了對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)認(rèn)可的航行安全通函，這標(biāo)志著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式成為全球無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)的組成部分，取得面向海事應(yīng)用的國(guó)際合法地位，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在航海領(lǐng)域逐漸國(guó)際化、產(chǎn)業(yè)化。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)因兼具定位、導(dǎo)航、授時(shí)功能，可廣泛應(yīng)用于船舶監(jiān)管、遇險(xiǎn)報(bào)警等方面，在國(guó)家的扶持和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展下，將會(huì)有越來(lái)越多的船舶安裝北斗終端，北斗短報(bào)文的應(yīng)用也會(huì)隨之更為廣泛。但北斗短報(bào)文作為安全信息播發(fā)方式，還存在一些制約因素。一是每分鐘內(nèi)播發(fā)的字?jǐn)?shù)太少，稍長(zhǎng)報(bào)文的播發(fā)需要分條發(fā)，影響接收速度和使用體驗(yàn)；二是目前每臺(tái)指揮機(jī)每分鐘可滿足的用戶數(shù)量有限，無(wú)法滿足數(shù)量較大的用戶群；三是由于帶寬限制，安全信息只能通過(guò)文字形式播發(fā)，無(wú)法發(fā)送視頻圖片等。要進(jìn)行大規(guī)模的海上安全信息播發(fā)，還需要解決播發(fā)字?jǐn)?shù)及用戶數(shù)量受限的束縛。

總之，北斗短報(bào)文作為一種新技術(shù)，已經(jīng)得到越來(lái)越多的關(guān)注和認(rèn)可，將其與傳統(tǒng)的播發(fā)模式結(jié)合起來(lái)，利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，為海上安全信息播發(fā)拓寬渠道，將增加安全信息播發(fā)的可靠性和穩(wěn)定性，最終受益的將會(huì)是廣大船舶。