移動(dòng)定位技術(shù)在海上搜救中的應(yīng)用研究

黎廣宇

摘 要：移動(dòng)定位作為海上搜救的支撐技術(shù)取得了良好的應(yīng)用效果，也在實(shí)際應(yīng)用中暴露了定位信息獲取方式、信號(hào)有效覆蓋范圍和隱私方面的問(wèn)題。針對(duì)上述應(yīng)用中的問(wèn)題，本文總結(jié)了使用自動(dòng)化數(shù)據(jù)接口改善信息獲取、使用海上載體拓展移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋范圍、使用預(yù)授權(quán)和自主上報(bào)方式解決隱私信息使用權(quán)利問(wèn)題等改進(jìn)思路。本文最后針對(duì)海上搜救中報(bào)警和搜救兩個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)計(jì)了基于移動(dòng)定位的海上搜救輔助系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：海上搜救;移動(dòng)定位;數(shù)據(jù)接口;隱私保護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U692? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）09-0047-03

海洋運(yùn)輸作為一種利用海洋的重要方式，自我國(guó)加入WTO以來(lái)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了越來(lái)越重要的促進(jìn)作用。我國(guó)“海洋強(qiáng)國(guó)”和“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施推動(dòng)了海上活動(dòng)的日益頻繁，各大港區(qū)附近的近海成為世界最為擁擠和繁忙的區(qū)域之一，海上事故風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)增長(zhǎng)，海上人員安全問(wèn)題受到了越來(lái)越多的關(guān)注[1-2]。為了滿足廣闊的海域、復(fù)雜的海上環(huán)境的搜救需求，不斷地?cái)U(kuò)充搜救船舶和航空器是直接有效但投資巨大解決方案，相對(duì)而言深挖信息化技術(shù)支撐能力是成本較小且見(jiàn)效快速的搜救能力提升方式之一。

對(duì)海上搜救的目標(biāo)船舶或人員的定位是搜救任務(wù)執(zhí)行的基礎(chǔ)，也是搜救工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。在分秒必爭(zhēng)的海上搜救任務(wù)中，移動(dòng)定位憑借其超大的終端保有量和近岸區(qū)域的信號(hào)覆蓋基礎(chǔ)，可以在較大范圍內(nèi)提供高頻次、高精度的搜救目標(biāo)定位信息，是對(duì)現(xiàn)有搜救體系信息源的重要補(bǔ)充。

1 移動(dòng)定位技術(shù)在海上搜救的應(yīng)用現(xiàn)狀

自從基于位置的服務(wù)被提出并在我國(guó)的移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后，該項(xiàng)服務(wù)在國(guó)內(nèi)各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用就受到了大量的關(guān)注[3]。恰逢我國(guó)海上搜救體制改革，電信行業(yè)作為各級(jí)海上搜救中心的重要支撐，開(kāi)始對(duì)海上搜救提供搜救目標(biāo)定位信息。移動(dòng)定位技術(shù)在海上搜救中應(yīng)用的早期，各級(jí)搜救中心即通過(guò)電信公司對(duì)遇險(xiǎn)者手機(jī)進(jìn)行定位的方式獲取遇險(xiǎn)人員所在位置，并根據(jù)所獲得的信息成功地進(jìn)行了海上救助行動(dòng)[4]。

隨著越來(lái)越多的省市搜救中心與電信運(yùn)營(yíng)商建立了應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制，移動(dòng)定位也成為了海上搜救任務(wù)中獲取搜救目標(biāo)定位信息的有效途徑而被越來(lái)越多的應(yīng)用。我國(guó)移動(dòng)通信基站在沿海范圍內(nèi)的大量建設(shè)以及手機(jī)在民眾中的快速普及也有效地保障了海上突發(fā)事件發(fā)生時(shí)移動(dòng)定位信息的有效獲取。但在多年的使用過(guò)程中也暴露出了一些技術(shù)和機(jī)制方面的不足。首先，在移動(dòng)定位技術(shù)應(yīng)用的早期，根據(jù)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制獲取搜救目標(biāo)的定位信息基本采取“一事一議”的方式進(jìn)行。海上搜救中心的工作人員通過(guò)與電信運(yùn)營(yíng)商的人員對(duì)接，獲取手機(jī)的定位信息。信息的獲取流程由于需要電信運(yùn)營(yíng)商的人員參與，而無(wú)法充分保障時(shí)效性。其次，根據(jù)中國(guó)海上搜救中心公布的全國(guó)海上搜救情況統(tǒng)計(jì)月報(bào)顯示，存在大量的海上險(xiǎn)情發(fā)生在遠(yuǎn)離岸線的海域。完全依賴(lài)現(xiàn)有移動(dòng)通信基站使得部分險(xiǎn)情無(wú)法有效的應(yīng)用移動(dòng)定位技術(shù)[5]。最后，近年來(lái)我國(guó)民眾對(duì)于隱私問(wèn)題越發(fā)關(guān)注。海上搜救所必需的信息中即包括身份標(biāo)識(shí)信息，也包括位置、時(shí)間等終端用戶的敏感信息。因此如何在保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和保障人民隱私之間取得平衡也是需要解決的問(wèn)題。

2 移動(dòng)定位應(yīng)用的改進(jìn)思路

根據(jù)工業(yè)和信息化部2020年通信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示，截至2020年底我國(guó)移動(dòng)通信基站總數(shù)達(dá)到931萬(wàn)個(gè)，移動(dòng)電話用戶總數(shù)15.94億戶。龐大的基站和終端基數(shù)使得移動(dòng)定位成為海上搜救中各類(lèi)專(zhuān)用安全系統(tǒng)的重要補(bǔ)充。為了更好地發(fā)揮移動(dòng)定位在技術(shù)和應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)可能存在的不足，可對(duì)移動(dòng)定位技術(shù)在海上搜救的應(yīng)用方式進(jìn)行如下改進(jìn)。

2.1 數(shù)據(jù)接口

為了減少人為因素對(duì)移動(dòng)定位信息在獲取效率和使用范圍等方面的影響，可與中國(guó)海上搜救中心建立移動(dòng)定位專(zhuān)用的應(yīng)用系統(tǒng)，并由該系統(tǒng)統(tǒng)一負(fù)責(zé)與各移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行定位相關(guān)信息的交互。根據(jù)搜救業(yè)務(wù)需求，應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)地完成操作人員認(rèn)證和移動(dòng)定位授權(quán)，進(jìn)而向移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商發(fā)送移動(dòng)定位服務(wù)請(qǐng)求，所獲得的移動(dòng)定位信息可通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部分發(fā)的方式支撐全國(guó)的海上搜救任務(wù)執(zhí)行。

2.2 信號(hào)覆蓋范圍

盡管我國(guó)各大移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在沿岸建有大量的移動(dòng)通信基站，部分海上平臺(tái)和島嶼也接入了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。但相對(duì)于我國(guó)廣闊的海域來(lái)說(shuō)，移動(dòng)通信信號(hào)的現(xiàn)有覆蓋范圍仍顯不足，難以滿足海上搜救應(yīng)用的需求。因此為了在更大的海域使用移動(dòng)定位技術(shù)，行業(yè)內(nèi)提出了使用可移動(dòng)的海上載具擴(kuò)展信號(hào)覆蓋范圍的想法并進(jìn)行了相應(yīng)的研究。2013年，一項(xiàng)針對(duì)海上搜救的研究使用基于GSM網(wǎng)絡(luò)的船載移動(dòng)基站通過(guò)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的方式接入了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，并實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)手機(jī)的定位[6]。因此現(xiàn)階段可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行事故多發(fā)區(qū)域的預(yù)測(cè)，適時(shí)適度地推進(jìn)海事和救助船舶搭載基站的應(yīng)用。

2.3 隱私

航海是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)，海員經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)化培訓(xùn)對(duì)其中的風(fēng)險(xiǎn)有較為明確的認(rèn)識(shí)，也更容易讓渡一定程度的隱私獲得更好的安全保障。但仍然應(yīng)當(dāng)采取必要的技術(shù)和制度方式消除海員疑慮。首先可以預(yù)先征得海員同意搜救部門(mén)使用移動(dòng)定位信息，授權(quán)搜救部門(mén)在特定的時(shí)間和空間范圍內(nèi)對(duì)動(dòng)定位信息的使用;其次可以發(fā)布具備位置報(bào)告功能的海上報(bào)警應(yīng)用，將對(duì)海員的被動(dòng)定位變?yōu)楹T的主動(dòng)位置上報(bào);最后還需要在系統(tǒng)使用規(guī)范層面進(jìn)行限制。

3 基于移動(dòng)定位的海上搜救輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了統(tǒng)籌移動(dòng)定位在海上搜救方面的應(yīng)用，盡可能處理在數(shù)據(jù)接口、信號(hào)覆蓋范圍和隱私方面的問(wèn)題，可以建設(shè)基于移動(dòng)定位的海上搜救輔助系統(tǒng)。

3.1系統(tǒng)方案框架

基于移動(dòng)定位的海上搜救輔助系統(tǒng)從使用方的角度可分為遇險(xiǎn)報(bào)警的海上船舶和海上搜救應(yīng)急組織指揮相關(guān)機(jī)構(gòu)及其下轄搜救力量。

遇險(xiǎn)報(bào)警的海上船舶作為海上突發(fā)事件的搜救目標(biāo)，其定位信息的獲取可分為基站側(cè)定位和船舶側(cè)定位兩種。基站側(cè)定位方式使用移動(dòng)通信基站進(jìn)行搜救目標(biāo)的定位，海上搜救應(yīng)急組織指揮機(jī)構(gòu)使用系統(tǒng)應(yīng)用由移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商處獲取此類(lèi)信息。船舶側(cè)定位則使用遇險(xiǎn)報(bào)警應(yīng)用主動(dòng)地將自身定位信息向系統(tǒng)發(fā)送。

海上搜救輔助系統(tǒng)的路側(cè)應(yīng)用使用衛(wèi)星鏈路與海上搜救力量相連，確保系統(tǒng)內(nèi)海陸之間的信息通暢。在中國(guó)海上搜救中心設(shè)置綜合網(wǎng)關(guān)，統(tǒng)一處理該部分鏈路的網(wǎng)間通信。路側(cè)內(nèi)部的應(yīng)用可使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。根據(jù)國(guó)家、省市級(jí)分支機(jī)構(gòu)的職能和轄權(quán)對(duì)系統(tǒng)功能的需求，海上搜救輔助系統(tǒng)需合理地獲取、使用移動(dòng)定位信息，輔助海上搜救任務(wù)的計(jì)劃、組織和執(zhí)行。

移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)岸邊基站可實(shí)現(xiàn)大范圍的近岸區(qū)域信號(hào)覆蓋，在該范圍內(nèi)發(fā)生的海上突發(fā)事件可實(shí)現(xiàn)搜救目標(biāo)的快速定位。在近岸及海上現(xiàn)有移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋以外區(qū)域，可使用海上搜救載體搭載移動(dòng)通信的基站設(shè)備擴(kuò)展信號(hào)覆蓋范圍，利用無(wú)線信號(hào)的大范圍覆蓋能力進(jìn)行搜救任務(wù)的輔助。由上述兩類(lèi)方式獲取的搜救目標(biāo)定位信息由移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)統(tǒng)一的接口傳輸至位于中國(guó)海上搜救中心的海上搜救輔助應(yīng)用根節(jié)點(diǎn)，并交由搜救指揮機(jī)構(gòu)合法使用。

船舶、航空器等海上搜救力量是海上搜救輔助系統(tǒng)的海側(cè)指揮應(yīng)用的主體。海上搜救力量在系統(tǒng)中起到了移動(dòng)定位基站設(shè)備的載體作用，也是定位信息的最終使用方。

3.2系統(tǒng)功能

基于移動(dòng)定位技術(shù)的海上搜救輔助系統(tǒng)根據(jù)功能需求和使用主體的不同可分為系統(tǒng)平臺(tái)、管理應(yīng)用、業(yè)務(wù)應(yīng)用、指揮應(yīng)用、報(bào)警應(yīng)用等功能模塊。

系統(tǒng)平臺(tái)部署于中國(guó)海上搜救中心，平臺(tái)集成對(duì)外接口并負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)數(shù)據(jù)匯集分發(fā)，用戶認(rèn)證、操作授權(quán)等支撐服務(wù)。其中對(duì)外接口主要負(fù)責(zé)與移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行定位信息相關(guān)的數(shù)據(jù)交互，也可根據(jù)需要在規(guī)則允許的前提下向其他搜救系統(tǒng)提供定位信息。

管理應(yīng)用模塊部署于中國(guó)海上搜救中心并由中心使用，主要依托系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的數(shù)據(jù)、接口、搜救任務(wù)監(jiān)管、權(quán)限等方面的管理功能。

業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊部署于中國(guó)海上搜救中心并由中國(guó)海上搜救中心、省市及其分支機(jī)構(gòu)使用。業(yè)務(wù)應(yīng)用基于GIS實(shí)現(xiàn)移動(dòng)定位信息的綜合顯示，并提供搜救組織、方案制定、階段控制、政府專(zhuān)用搜救力量資源調(diào)配、指揮信息發(fā)送等海上搜救全周期功能。

指揮應(yīng)用宜部署于以船舶為代表的海上搜救力量上，其核心功能即提供基于GIS的搜救目標(biāo)、相關(guān)搜救力量的信息顯示等應(yīng)用，輔助進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮行動(dòng)。

海上船舶可安裝報(bào)警應(yīng)用，用于危急時(shí)刻向海上搜救相關(guān)部門(mén)發(fā)送報(bào)警信息并在其后的過(guò)程中持續(xù)發(fā)送本船的定位信息起到示位的作用。船舶相關(guān)人員提前于報(bào)警應(yīng)用中填寫(xiě)船舶、人員等應(yīng)用所需的相關(guān)信息，并對(duì)定位、網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)權(quán)限進(jìn)行授權(quán)。

4 結(jié)論與展望

移動(dòng)定位作為海上搜救各類(lèi)專(zhuān)用系統(tǒng)的有效補(bǔ)充，已取得了良好的行業(yè)應(yīng)用效果，挽救了大量的人民生命財(cái)產(chǎn)。近二十年的使用中也暴露了一些問(wèn)題，因此需要在移動(dòng)定位數(shù)據(jù)的獲取和應(yīng)用方面進(jìn)行多方面的改進(jìn)，并更好地嵌入現(xiàn)有的海上搜救指揮體系，使移動(dòng)定位技術(shù)更好地發(fā)揮作用。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是5G衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)研究和工程實(shí)踐的不斷推進(jìn)，可以預(yù)見(jiàn)移動(dòng)通信及其定位技術(shù)在海上搜救中的應(yīng)用還將進(jìn)一步拓展。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃志球. 中國(guó)海上搜救管理體制創(chuàng)新研究[D].武漢大學(xué)，2014.

[2]朱巋，牟林，王道勝，孫均楷. 海上搜救輔助決策技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 應(yīng)用海洋學(xué)學(xué)報(bào)，2019，v.38;No.145（03）：440-449.

[3] 劉成.LBS定位技術(shù)研究與發(fā)展現(xiàn)狀[J].導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2013，1（01）：78-83.

[4] 鄭懷宇.淺談現(xiàn)代移動(dòng)通信定位技術(shù)在海上搜救中的應(yīng)用[J].中國(guó)海事，2007（04）：44-46.

[5]王鶴荀，于江華. 淺析手機(jī)定位技術(shù)在海上搜救行動(dòng)中的應(yīng)用[J]. 航海技術(shù)，2008，No.173（S2）：37-38.

[6]蔣冰， 鄭藝， 華彥寧， 呂憧憬， 黃宛寧， 何隆， 崔曉健. 海上應(yīng)急通信技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 科技導(dǎo)報(bào)， 2018， 36（6）： 28-39.