解析新一代北斗衛星系統在海洋測量船中的應用

趙中飛

山東省國土測繪院，中國·山東 濟南 250000

北斗系統；海洋測量；海上通信

1 引言

海洋測量是了解海洋水文信息、資源信息的重要手段，是發展海洋產業中的關鍵一環。但中國海洋測量技術手段還不夠先進與完備，海洋測量中采用的傳統衛星傳輸方式不僅成本高而且傳輸效率低，且數據的安全性得不到保證[1]。下面聯系實際，就當前階段中國海洋測量作業中通信技術的需求先做簡要分析。

2 海洋測量通信技術應用需求

在海洋測量中，整個海洋行船中的通信技術控制傳輸需求都需由海洋測量通信系統來滿足。在海洋通信傳輸技術的控制中，對應的系統控制需求也應該滿足通信傳輸中的控制架設能力應用需求。具體而言，在海洋測量中，對于通訊技術有以下需求：全球連續覆蓋、數據實時化傳輸、數據安全傳輸加密、成本投入降低。只有以上需求被滿足，在測量過程中才能很少的實現遠距離監控、指令傳輸與控制、數據信息的安全性傳輸與轉換以及被廣泛應用與部署?？偟膩碚f，海洋測量船需要構建起通信傳輸系統，且該系統要具備遠距離監控技術。當具備遠距離監控技術后，側臉船行船過程加中的所有通信活動、信息傳輸活動都能被得到有效控制與管理，因此信息傳輸的安全性、保密性也就得到了保證。除此之外，測量船通信系統中也需要具備能操作與控制指令的技術，要能通過傳輸指令、控制指令來更好的完成相關測量工作，全面提升海洋測量工作效率，確保技術傳輸中的安全性控制。但要想實現對海洋測量船測量數據的安全傳輸，首先需要完成數據的安全轉換工作，只有完成這項工作，后續的傳輸、控制等工作才能有效開展。最后，海洋測量船行船過程中，還必須具備技術控制應用的推廣與部署技術，這一技術主要是能對測量過程以及行船過程中產生的各項數據做專業化分析，通過分析更好地了解海洋測量工作的通信要求，進而為其提供相應技術支持[2]。

3 新一代北斗衛星系統在海洋測量船中的應用

3.1 系統應用框架分解

新一代北斗衛星系統在海洋測量船中的應用，主要體現在對海洋測量船通信系統的分解。通過專業系統框架，分析出海洋船在構建通信系統時表現出的對數據通信傳輸架設方面的應用需求。當前，新一代北斗衛星通信系統應用框架主要由三部分組成，分別是衛星通信系統、岸基數據控制中心以及船載設備[3]，詳情如圖1所示。

圖1 新一代北斗衛星通信系統應用框架

3.2 數據連接技術

在整個北斗衛星通信系統中，數據連接技術是保障信息安全傳輸的關鍵。新一代北斗衛星通信系統中的數據連接體系是由五部分構成，分別為信號收發裝置、北斗衛星信號傳輸裝置、海洋專網、WiFi 熱點，同時還有與之對應的數字傳輸指揮機。在海洋測量船中，數據連接技術的應用主要表現在以方面：首先是借助專業算法分析數據的傳輸控制；而這一技術體系中的信號收發裝置則確保了海洋測量船正常的信號發射與接收。并且，通過信號收發裝置，與海洋測量船相對應區域內的衛星傳輸通信信號也能得到及時建設與將應用，從而使得海洋測量船的通信傳輸質量與效率大大提升。此外，數據連接技術體系中的 WiFi 熱點技術則主要保障了海洋測量船對其他相關技術的應用與控制。如在 WiFi 熱點技術的支持下，海洋測量船的信息傳輸系統能夠正常運轉，信息傳輸安全防護技術也能被正常使用，因此海洋測量船的通信傳輸控制質量將從整體上得到提升。海洋專網對海洋測量船更是有著壟斷性的影響，在海洋專網的支持下，各項海洋測量作業方能順利有序開展，海洋測量船的通信系統也能正常運行。

3.3 船載軟件系統

當前，新一代北斗系統中的船載軟件系統也在海洋測量船中得到了廣泛且有效的運用。新一代北斗系統中的船載軟件系統服務的對象是海洋測量船中的重要通信終端。通過船載軟件系統構建，能對相關通信終端做有效控制，從而讓相關通信業務更加順利、高效的開展。如通過船載軟件系統構建海洋測量船中對應的終端顯示能與北斗衛星通信系統構建進行結合，同時對整個系統傳輸中的連接終端做專業化處理，并借助通信傳輸中的技術分析中借助信號發收裝置能夠實現對通信衛星的信號交換，實現了整個衛星通信技術傳輸控制中的關鍵性技術控制，同時在 WiFi 信號的傳輸中，將數據的傳輸進行了分層處理，借助WiFi 數據的通信傳輸保障了信號的傳輸控制。隨著海洋測量任務難度的提升，海洋測量船對數據傳輸、終端通信的質量、效率以及安全性也提出了更高要求。為滿足這一業務要求，新一代北斗系統對技術傳輸控制處理技術做了調整，使得海洋測量船中的通信終端能在當前的技術體系下更好的進行通信。

3.4 岸基控制中心

岸基控制中心的監控軟件包含有三個應用層面，分別為應用層、功能層以及數據層。這三個應用層面各自開發了獨立的功能模塊，分別為相關業務的開展提供專門化服務。如數據服務總線不僅適用于標準化格式，還適用于各類定義下的數據傳輸工作，能全面保障應用程序之間的正常數據傳輸。新一代北斗系統中的數據服總線總共具備兩種模式，分別為“請求、回復”模式以及“發布、訂閱”模式，這兩種模式能為不同的數據傳輸與通信需求提供便利。除此之外，數據服務總線還具備別樣功能，如可用來傳輸來自船載軟件模塊的消息等。另外，在岸基控制中心監控軟件的支持下，對消息進行加密解密處理、壓縮與解壓縮處理、閱讀信息、向數據庫書寫信息等需求均能得到滿足。應用層主要由用戶的需求驅動，能夠滿足精準化查詢數據、快速訪問用戶等需求。在海洋測量船開展業務過程中，以DOFS 為模型進行開發，可新開發出多種實用功能，如對船舶定位功能、船舶行船跟蹤等，這些功能均能為海洋測量工作帶來很大方便。在這些功能的支持下，相關工作人員能動態掌握各項行船信息，如了解海洋測量船的所在位置、行船速度以及航向等，從而便于相關管理與控制工作的開展。并且通過應用層，相關人員可向測量船發送消息，也能接收到來自測量船的消息，因而海洋測量船行船的安全性將得到大大提升[4]。

圖2 監控軟件結構

4 結語

綜上所述，將新一代北斗系統應用于海洋測量船具有很大的可行性與必要性。這一系統的應用，讓海洋測量船的功能得到了完善，相關人員通過這一系統不僅可實時掌握測量船所在位置，也能獲得測量船的動態化航跡。此外，在新一代北斗衛星的支持下，海洋測量控制中心能及時收到測量船的行船速度、坐標、航向等重要信息，讓海洋測量作業的安全性、有效性大大提升。與INMARST-B 衛星通信系統相比，新一代北斗系統的經濟成本更低，且功能更加豐富與完善。新一代北斗系統采用了專用的數據加密算法，這讓數據信息的計算過程與傳輸過程更為安全。