卫星导航系统在海洋工程中的应用

高明超　朱伟

摘要：随着全球资源的日益紧张，各国都加大了海洋资源的开发力度，而相关的海洋工程更是成为竞争的焦点。本文首先介绍了什么是卫星导航系统，并具体分析和探讨了卫星导航系统在海洋工程中的主要应用，希望能够起到一定的借鉴作用。

关键词：卫星导航系统；北斗导航；通信；定位；救援

近年来，海洋工程成为了人们广泛关注的对象。简而言之，海洋工程就是对海洋资源进行一系列开发、利用以及保护的工程，其主要目的是为了缓解资源匮乏的危机，实现人类社会的可持续发展。

一、卫星导航系统简介

目前，整个世界上主要的卫星导航系统有四个：美国的GPS、中国的北斗导航、俄罗斯的格洛纳斯系统以及欧洲的伽利略系统。下面具体说一下我国的北斗卫星导航系统，它是我国自主研发的全球卫星导航系统，分为三大部分：空间端、地面端以及客户端。它的精确度极高，无论是定位还是授时，都可以达到世界领先标准，而且完全实现了全天候提供导航功能。北斗卫星导航系统已经实现了亚太地区的全覆盖，在自主定位方面，甚至优于美国的GPS，是赤道附近最理想的导航系统。

二、卫星导航系统在海洋工程中的应用

（一）测量与定位

对于海洋的测量，与卫星导航系统密不可分，尤其是在探测地形方面，得到了广泛的应用。使用卫星导航系统，需要将坐标传递到测深仪中，利用一台接收机将基准点进行固定，之后余下的接收机作为流动测量点，根据卫星的观测结果，准确测量水下的地形。这种方法能够不受时间和空间的限制，24小时全天候作业。随着卫星导航系统的不断完善，测量的重点已经发生转移，逐渐开始注重水下移动目标的测量。至于海洋的定位，主要是确定海上航行船只的位置。如果是近海海域，可以在岛屿周围建立基准站，采用差分技术进行定位，打个比方，假如一个基准站的覆盖范围在100km，那么在近海海域方面，我国只需要设立四到五个基准站就可以完成定位工作，而且准确率极高。尤其是我国的北斗卫星导航系统，在海洋定位方面取得了重大的突破，我国海洋方面的定位已经步入厘米级别，能够很好地保障船只的航行安全。比如在渤海湾投入运行的参考站系统，彻底摆脱了国外的技术垄断，提供了独立自主的定位服务。

（二）通信与传输

很长一段时间内，从事海洋工程的施工人员与作业单位对于海上通信的要求十分强烈，希望与岸上的指挥中心实时进行信息的交流。而岸上指挥中心也需要及时了解海上作业情况，从而根据情况进行管理，并且根据进度情况，做好相应的调整和安排。拿我国北斗卫星导航系统为例，其具有独一无二的短报文通信功能，这在海洋工程中是不可替代的技术。通过在海上船只中安装导航终端，与基准站、指挥中心以及卫星形成一体化的通讯链，一旦工程有所变动，可以直接将信息发送到船只上，而且也可以将海上的风浪情况以及天气变化也打包成信息，进行传输。对于国家直接也可以进行通信，尤其是我国“一带一路”战略的实施，“海上丝绸之路”沿线的国家都能够享受我国北斗卫星导航系统提供的信息服务。另外，因为海洋工程中数据传输需要保证实时性，而这些数据不仅包括施工的位置、作业的环境，还需要涉及后续的任务与及时的调整，所以实时传输的内容比较复杂，需要经过分析和处理。通过卫星导航系统，能够使用传感器或者是传感设备获得相关的数据，之后进行记录、整理和存储，再发送给指挥中心，而反馈信息则由船只控制中心分发给各个作业小组，这样能够准确和具有针对性。同时这些信息和数据会被存入中心数据库中，方便后期查找和提取。

（三）观测与救援

对于海洋的观测主要有以下几方面：第一方面，监测海平面的变化，根据潮汐的测量数据，能够很好地把握海平面的变化情况。通过卫星导航系统，能够将海洋站的资料进行归类，形成统一的框架，之后分析海平面的变化规律和特点，并预测变化趋势。第二方面，可以预测海洋气象，卫星导航系统能够每10分钟更新一次水汽的变化情况，并提供海洋站上空的水汽含量，这样能够及时做好天气的预测工作，尤其是恶劣天气，可以做好应急措施，减少损失。第三方面，提供空间位置，尤其是海底地震的监测以及海岸线的勘测等，都有了科学的依据。因为海洋环境复杂，各种灾害频发，而且经常造成很大的损失，无论是海上作业人员还是航行船只，都面临着巨大的风险。那么在发生海难时，运用卫星导航系统，能够显著提高救援效率，不仅搜寻更加全面和准确，救捞系统也更加科学，极大地节省了人力和物力。比如船只遇险后，船上的卫星导航系统终端就会发出求救信号，指挥中心第一时间可以确定遇险位置，进而派遣距离最近的船只进行救援，提高了救援效率。

（四）建设与施工

目前，我国正在着力建设沿海码头以及开辟航道，这些都需要进行数据的监控，尤其是要保证位置不出现偏差，加上海上作业的投资大，环境恶劣，地质情况复杂，需要准确定位，才能够保证施工一步到位。通过卫星导航系统，能够实现整个海域的信息传输，同时还能够提升工程的建设水平。特别是一些远程故障的诊断，水下环境复杂，通过卫星导航系统能够完成诊断，这样保证了施工人员的生命安全。另外，对于深海捕鱼作业而言，使用卫星导航系统，能够保证捕鱼作业的环境安全，并且提高捕获效率。

三、结论

综上所述，在海洋工程中应用卫星导航系统，能够促进海洋技术的发展，推动海洋经济的发展。尤其是我国的北斗卫星导航系統，更是在不断发展和完善的过程中，发挥着日益重要的作用，为我国海洋方面的探索提供了强大有力的支撑。