基于GNSS的渔船导航监控系统

北京卫星导航中心　魏　来　张　婷



基于GNSS的渔船导航监控系统

北京卫星导航中心魏来张婷

伴随着GNSS在海洋渔业产业中的迅猛发展，GNSS技术起到了举足轻重的作用，文章着重介绍了一种基于GNSS技术研发的渔船导航监控系统（采用北斗/GPS双模接收机设备）的功能、系统结构、船载终端以及关键技术。

GNSS；海洋渔业；系统

1.引言

海洋渔业是一个高投入、高风险的产业。由于没有地物标示特征导致的迷失方向，由于不知详情造成的撞礁沉没，由于天气情况引起狂风暴雨造成的海上灾难等等，给海洋渔业造成了重大损失。在过去，渔民只能靠航海仪、指南针进行导航，依靠收音机等原始设备获取天气情况，伴随着渔用电子设备的技术发展，衍生除了各种各样的渔用导航设备和通信设备。渔用通信设备主要包括渔用无线电话机、北斗通信导航设备、全球海上遇险与安全系统设备等；早期渔用导航设备主要包括渔用GNSS导航仪、雷达、测向仪，后期在卫星导航定位技术出现以后，采用具有电子海图的GNSS导航仪导航，大大改进了渔船的导航行进方式，提高了海上作业的安全性，为我国的海洋渔业作出了重要贡献。

2.基于GNSS的渔船导航监控系统

20世纪90年代研制成功的具有建议电子海图的渔用GNSS导航仪具备了中国及其周边海域电子海图、渔区标注显示等功能，可以直观地利用海图辅助渔船航行进入21世纪，基于GNSS技术研发的渔船导航监控系统（采用北斗/GPS双模接收机设备），全面提升了导航定位技术在渔业生产导航中的应用。

2.1系统的功能

（1）渔船导航

即引导渔船以最短路径直接到达目的地的导航；指引船只按照预先设定的行进路线前进，例如沿渔量最优的路线航行、在躲避风浪中沿最安全的路线航行等；进出港导航，引导渔船安全地进出港，防止碰撞等。

（2）短文通信

指挥中心可以向各终端机发送天气预报等信息，同时终端也可以向指挥中心发送自己的实时信息，亦即紧急情况下的报警。

（3）渔船监控

指挥中心实时监控各渔船终端的航行情况，包括各船只的位置、速度、渔获信息等，以便在发现紧急情况时能够在第一时间进行救援，也能动态掌握水下的鱼量信息。

2.2系统的结构

渔船导航监控系统，采用了北斗/GPS双模接收机设备，一台总指挥机处于整个系统的最上级，它可以实现对下一层指挥机及所有船载终端的监控，并可以将通信服务器的数据转发至船载终端。总指挥机一般为集团指挥机用户，由天线、天线电缆、主机、主机显控设备组成；一台指挥机位于系统的第二层，它可以实现对其下属船载终端的监控及信息广播，并可以将通信服务器的数据转发至船载终端。北斗指挥机由天线、显控终端、主机、交流适配器等构成；通信服务器一方面接收来自指挥机的信息，解析、存储、并发送到舒服服务器和短信服务器，另一方面接收来自数据服务器和短信服务器的信息，解析、存储、通过指挥机发送到船载终端。本系统有两个通信服务器，一个负责总指挥机机器所属数据服务器之间的通讯，一个负责指挥机机器所属数据服务器之间的通信；两个数据服务器分别属于总指挥即与指挥机，可以通过配置数据服务的IP使其与不同的通信服务器通信，这样可以在一台指挥机出现故障的情况下，系统仍然能够继续正常运行，提高了系统的可靠性；短信服务器一方面接收来自手机的信息，并发送到通信服务器，通过通信服务器将信息发送到指定的船载终端，另一方面接收来自通信服务器的短信息，并发送到指定的手机，以此来实现船载终端与手机的双向通信。短信服务器可以通过配置IP来与不同的通信服务器通信，这样当一台北斗指挥机出现故障时，仍可以保障系统的正常运行。业务系统通过定时读取数据库来获取来自船载终端的各种数据，并可以将要下发给船载终端的数据写入数据库，以此来实现信息的双向传递。

2.3系统的终端

船载终端产品是集GNSS技术、GIS技术、视频监控技术于一体的船载设备，船载终端通过北斗、GPS获得位置、时间、速度和方位等信息，并实时显示，可以对移动目标的位置、安全、运行、技术状态进行全天候的监控，能够提供实时定位、导航、通信、渔获采集、视频监控，通过北斗与其他船载终端和中心服务器通道。船载终端一般采用铝合金外壳，美观且便于散热，抗电磁干扰性能好，安装和使用都比较方便。

该系统的船载终端由主机、温度计电缆、BD/GPS一体机通信天线等组成。

3.系统关键技术

渔船导航监控系统（采用北斗/GPS双模接收机设备）是北斗定位功能与通信服务的结合。为了实现海上船只与管理者之间提供了准确、快速、有效的信息交互方式，并为获取数据的采集分析，提供可靠、实时的途径，系统研发了五个模块，即渔船监控模块、渔业作业数据管理模块、信息发布模块、系统管理模块以及行业应用信息管理模块。

通过监控模块，中心能够即使了解到渔船的运行状态，同时船舶能够即使与系统的监控中心保持联系，以便获取及时信息，紧急情况出现的时候能够快速货色援助，使得航行过程安全、快速。整个渔船导航监控系统中心能够管理整个渔业作业数据，例如可以查询各渔船每种鱼的渔获量、分析各鱼种按季节、按地域的分布关系，还可以查询各渔船的收获量等。通过信息发布模块系统可以向渔船提供天气预报以及广播信息等信息服务。系统管理模块能够对系统进行自检，为保证系统的稳定运行实时监控系统的运行状态。行业应用信息管理模块主要负责维护本系统中的船载终端信息、业务信息、用户信息、以及行业应用需要的管理信息。让船载设备与渔船之间建立起对应关系，对船只的相关数据进行统计、维护、查询、存储，并必要时还需要管理船只和驾驶员。

［1］谭述森.卫星导航定位工程［M］.国防工业出版社，2010（7）.

［2］陈振国，杨鸿文，郭文彬.卫星通信系统与技术［M］.北京邮电大学出版社，2003（8）.

［3］窦长江.浅析卫星导航透明转发器的空间安全防护和发展战略［J］.空间电子技术，2003（2）:14-17.

［4］窦长江，白英广.导航卫星有效载荷自适应滤波研究［J］.空间电子技术，2007（1）:19-23.