解析新一代北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在海洋測(cè)量船中的應(yīng)用

趙中飛

山東省國(guó)土測(cè)繪院，中國(guó)·山東 濟(jì)南 250000

北斗系統(tǒng)；海洋測(cè)量；海上通信

1 引言

海洋測(cè)量是了解海洋水文信息、資源信息的重要手段，是發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵一環(huán)。但中國(guó)海洋測(cè)量技術(shù)手段還不夠先進(jìn)與完備，海洋測(cè)量中采用的傳統(tǒng)衛(wèi)星傳輸方式不僅成本高而且傳輸效率低，且數(shù)據(jù)的安全性得不到保證[1]。下面聯(lián)系實(shí)際，就當(dāng)前階段中國(guó)海洋測(cè)量作業(yè)中通信技術(shù)的需求先做簡(jiǎn)要分析。

2 海洋測(cè)量通信技術(shù)應(yīng)用需求

在海洋測(cè)量中，整個(gè)海洋行船中的通信技術(shù)控制傳輸需求都需由海洋測(cè)量通信系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足。在海洋通信傳輸技術(shù)的控制中，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)控制需求也應(yīng)該滿(mǎn)足通信傳輸中的控制架設(shè)能力應(yīng)用需求。具體而言，在海洋測(cè)量中，對(duì)于通訊技術(shù)有以下需求：全球連續(xù)覆蓋、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)化傳輸、數(shù)據(jù)安全傳輸加密、成本投入降低。只有以上需求被滿(mǎn)足，在測(cè)量過(guò)程中才能很少的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控、指令傳輸與控制、數(shù)據(jù)信息的安全性傳輸與轉(zhuǎn)換以及被廣泛應(yīng)用與部署。總的來(lái)說(shuō)，海洋測(cè)量船需要構(gòu)建起通信傳輸系統(tǒng)，且該系統(tǒng)要具備遠(yuǎn)距離監(jiān)控技術(shù)。當(dāng)具備遠(yuǎn)距離監(jiān)控技術(shù)后，側(cè)臉船行船過(guò)程加中的所有通信活動(dòng)、信息傳輸活動(dòng)都能被得到有效控制與管理，因此信息傳輸?shù)陌踩浴⒈Ｃ苄砸簿偷玫搅吮ＷC。除此之外，測(cè)量船通信系統(tǒng)中也需要具備能操作與控制指令的技術(shù)，要能通過(guò)傳輸指令、控制指令來(lái)更好的完成相關(guān)測(cè)量工作，全面提升海洋測(cè)量工作效率，確保技術(shù)傳輸中的安全性控制。但要想實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋測(cè)量船測(cè)量數(shù)據(jù)的安全傳輸，首先需要完成數(shù)據(jù)的安全轉(zhuǎn)換工作，只有完成這項(xiàng)工作，后續(xù)的傳輸、控制等工作才能有效開(kāi)展。最后，海洋測(cè)量船行船過(guò)程中，還必須具備技術(shù)控制應(yīng)用的推廣與部署技術(shù)，這一技術(shù)主要是能對(duì)測(cè)量過(guò)程以及行船過(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)做專(zhuān)業(yè)化分析，通過(guò)分析更好地了解海洋測(cè)量工作的通信要求，進(jìn)而為其提供相應(yīng)技術(shù)支持[2]。

3 新一代北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在海洋測(cè)量船中的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)應(yīng)用框架分解

新一代北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在海洋測(cè)量船中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在對(duì)海洋測(cè)量船通信系統(tǒng)的分解。通過(guò)專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)框架，分析出海洋船在構(gòu)建通信系統(tǒng)時(shí)表現(xiàn)出的對(duì)數(shù)據(jù)通信傳輸架設(shè)方面的應(yīng)用需求。當(dāng)前，新一代北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用框架主要由三部分組成，分別是衛(wèi)星通信系統(tǒng)、岸基數(shù)據(jù)控制中心以及船載設(shè)備[3]，詳情如圖1所示。

圖1 新一代北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用框架

3.2 數(shù)據(jù)連接技術(shù)

在整個(gè)北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)連接技術(shù)是保障信息安全傳輸?shù)年P(guān)鍵。新一代北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)連接體系是由五部分構(gòu)成，分別為信號(hào)收發(fā)裝置、北斗衛(wèi)星信號(hào)傳輸裝置、海洋專(zhuān)網(wǎng)、WiFi 熱點(diǎn)，同時(shí)還有與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字傳輸指揮機(jī)。在海洋測(cè)量船中，數(shù)據(jù)連接技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以方面：首先是借助專(zhuān)業(yè)算法分析數(shù)據(jù)的傳輸控制；而這一技術(shù)體系中的信號(hào)收發(fā)裝置則確保了海洋測(cè)量船正常的信號(hào)發(fā)射與接收。并且，通過(guò)信號(hào)收發(fā)裝置，與海洋測(cè)量船相對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)星傳輸通信信號(hào)也能得到及時(shí)建設(shè)與將應(yīng)用，從而使得海洋測(cè)量船的通信傳輸質(zhì)量與效率大大提升。此外，數(shù)據(jù)連接技術(shù)體系中的 WiFi 熱點(diǎn)技術(shù)則主要保障了海洋測(cè)量船對(duì)其他相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與控制。如在 WiFi 熱點(diǎn)技術(shù)的支持下，海洋測(cè)量船的信息傳輸系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，信息傳輸安全防護(hù)技術(shù)也能被正常使用，因此海洋測(cè)量船的通信傳輸控制質(zhì)量將從整體上得到提升。海洋專(zhuān)網(wǎng)對(duì)海洋測(cè)量船更是有著壟斷性的影響，在海洋專(zhuān)網(wǎng)的支持下，各項(xiàng)海洋測(cè)量作業(yè)方能順利有序開(kāi)展，海洋測(cè)量船的通信系統(tǒng)也能正常運(yùn)行。

3.3 船載軟件系統(tǒng)

當(dāng)前，新一代北斗系統(tǒng)中的船載軟件系統(tǒng)也在海洋測(cè)量船中得到了廣泛且有效的運(yùn)用。新一代北斗系統(tǒng)中的船載軟件系統(tǒng)服務(wù)的對(duì)象是海洋測(cè)量船中的重要通信終端。通過(guò)船載軟件系統(tǒng)構(gòu)建，能對(duì)相關(guān)通信終端做有效控制，從而讓相關(guān)通信業(yè)務(wù)更加順利、高效的開(kāi)展。如通過(guò)船載軟件系統(tǒng)構(gòu)建海洋測(cè)量船中對(duì)應(yīng)的終端顯示能與北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)構(gòu)建進(jìn)行結(jié)合，同時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)傳輸中的連接終端做專(zhuān)業(yè)化處理，并借助通信傳輸中的技術(shù)分析中借助信號(hào)發(fā)收裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)通信衛(wèi)星的信號(hào)交換，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)衛(wèi)星通信技術(shù)傳輸控制中的關(guān)鍵性技術(shù)控制，同時(shí)在 WiFi 信號(hào)的傳輸中，將數(shù)據(jù)的傳輸進(jìn)行了分層處理，借助WiFi 數(shù)據(jù)的通信傳輸保障了信號(hào)的傳輸控制。隨著海洋測(cè)量任務(wù)難度的提升，海洋測(cè)量船對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、終端通信的質(zhì)量、效率以及安全性也提出了更高要求。為滿(mǎn)足這一業(yè)務(wù)要求，新一代北斗系統(tǒng)對(duì)技術(shù)傳輸控制處理技術(shù)做了調(diào)整，使得海洋測(cè)量船中的通信終端能在當(dāng)前的技術(shù)體系下更好的進(jìn)行通信。

3.4 岸基控制中心

岸基控制中心的監(jiān)控軟件包含有三個(gè)應(yīng)用層面，分別為應(yīng)用層、功能層以及數(shù)據(jù)層。這三個(gè)應(yīng)用層面各自開(kāi)發(fā)了獨(dú)立的功能模塊，分別為相關(guān)業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供專(zhuān)門(mén)化服務(wù)。如數(shù)據(jù)服務(wù)總線(xiàn)不僅適用于標(biāo)準(zhǔn)化格式，還適用于各類(lèi)定義下的數(shù)據(jù)傳輸工作，能全面保障應(yīng)用程序之間的正常數(shù)據(jù)傳輸。新一代北斗系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)服總線(xiàn)總共具備兩種模式，分別為“請(qǐng)求、回復(fù)”模式以及“發(fā)布、訂閱”模式，這兩種模式能為不同的數(shù)據(jù)傳輸與通信需求提供便利。除此之外，數(shù)據(jù)服務(wù)總線(xiàn)還具備別樣功能，如可用來(lái)傳輸來(lái)自船載軟件模塊的消息等。另外，在岸基控制中心監(jiān)控軟件的支持下，對(duì)消息進(jìn)行加密解密處理、壓縮與解壓縮處理、閱讀信息、向數(shù)據(jù)庫(kù)書(shū)寫(xiě)信息等需求均能得到滿(mǎn)足。應(yīng)用層主要由用戶(hù)的需求驅(qū)動(dòng)，能夠滿(mǎn)足精準(zhǔn)化查詢(xún)數(shù)據(jù)、快速訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)等需求。在海洋測(cè)量船開(kāi)展業(yè)務(wù)過(guò)程中，以DOFS 為模型進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可新開(kāi)發(fā)出多種實(shí)用功能，如對(duì)船舶定位功能、船舶行船跟蹤等，這些功能均能為海洋測(cè)量工作帶來(lái)很大方便。在這些功能的支持下，相關(guān)工作人員能動(dòng)態(tài)掌握各項(xiàng)行船信息，如了解海洋測(cè)量船的所在位置、行船速度以及航向等，從而便于相關(guān)管理與控制工作的開(kāi)展。并且通過(guò)應(yīng)用層，相關(guān)人員可向測(cè)量船發(fā)送消息，也能接收到來(lái)自測(cè)量船的消息，因而海洋測(cè)量船行船的安全性將得到大大提升[4]。

圖2 監(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將新一代北斗系統(tǒng)應(yīng)用于海洋測(cè)量船具有很大的可行性與必要性。這一系統(tǒng)的應(yīng)用，讓海洋測(cè)量船的功能得到了完善，相關(guān)人員通過(guò)這一系統(tǒng)不僅可實(shí)時(shí)掌握測(cè)量船所在位置，也能獲得測(cè)量船的動(dòng)態(tài)化航跡。此外，在新一代北斗衛(wèi)星的支持下，海洋測(cè)量控制中心能及時(shí)收到測(cè)量船的行船速度、坐標(biāo)、航向等重要信息，讓海洋測(cè)量作業(yè)的安全性、有效性大大提升。與INMARST-B 衛(wèi)星通信系統(tǒng)相比，新一代北斗系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)成本更低，且功能更加豐富與完善。新一代北斗系統(tǒng)采用了專(zhuān)用的數(shù)據(jù)加密算法，這讓數(shù)據(jù)信息的計(jì)算過(guò)程與傳輸過(guò)程更為安全。