海洋船舶北斗定位导航系统解决方案海洋.docx

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海洋船舶北斗定位导航系统解决方案海洋

海洋船舶北斗定位导航系统

解决方案

华云科技有限公司

2013年10月

一、综述3

二、系统解决方案4

（一）设计目标与原则4

1.设计目标4

2.设计原则4

（二）总体方案设计5

1.卫星导航运营中心6

2.岸端监控中心7

3.船载北斗定位导航终端7

（三）岸端监控中心功能设计8

1.岸船信息互通8

2.位置监控8

3.应急调度8

4.船舶报警9

5.增值信息服务10

6.系统管理10

7.系统接口11

（四）船载北斗定位导航终端12

1.主要特点13

2.终端功能13

3.主要性能指标17

（五）硬件环境要求18

1.主机存储18

2.网络19

3.系统支撑软件19

三、系统造价21

（一）概算一（终端含屏及本地导航）22

（二）概算二（终端不含屏）23

一、综述

最古老的航海导航的方法是罗盘和星历导航，人类通过观察星座的位置变化来确定自己的方位；最早的导航仪是中国人发明的指南针,后来发展成一直为人类广泛应用的磁罗经。

在随后的两个世纪里，人类通过综合利用星历知识、指南针和航海表来进行导航和定位。

卫星技术应用于海上导航可以追溯到20世纪60年代的第一代卫星导航系统,但是它有不连续导航、定位的时间间隔不稳定等缺点。

系统的出现克服了系统的局限性,而且提高了定位精度、可进行连续的导航、有很强的抗干扰能力，取代了陆基无线电导航系统,在航海导航中发挥了划时代的作用。

2000年我国建成北斗卫星导航试验系统，中国成为第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

截至2012年底，北斗卫星导航系统已经成功发射16颗卫星，并组网运行，形成区域服务能力。

目前在北京、郑州、西安、乌鲁木齐等地区，中国卫星导航定位精度可达7米，在东盟国家等低纬度地区，定位精度可达到5米左右。

随着新一代北斗导航卫星的发射，以及在技术以及管理上的诸多创新,北斗卫星导航精度有望继续提高。

在国家大力扶持与推动下，国内北斗卫星导航系统建设和应用如火如荼。

在交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、电力调度、救灾减灾和国家安全等领域得到广泛应用。

党的十八大提出建设“海洋强国”的战略部署，国家科技部“导航与位置服务科技十二五专项规划”中，提出了"十二五"末导航与位置服务产业要直接形成千亿元以上的规模。

国家为推动北斗卫星导航系统的民用产业化应用，鼓励海洋船舶通信导航科技领域采用北斗卫星导航兼容其它卫星导航系统，要求涉及国家经济、公共安全的重要行业领域须逐步过渡到采用北斗卫星导航兼容其它卫星导航系统。

目前，北斗系统船舶入网用户已达3万多个。

北斗卫星导航系统不仅在技术上优于国际海事卫星通信，而且还是我国自主研发、制造的拥有独立知识产权的卫星导航系统。

本方案基于北斗卫星定位与短报文通信，集海洋船舶远程定位监控、调度、信息交互、以及本地导航等功能于一体。

对于海洋船舶信息管理具有十分重要的意义。

二、系统解决方案

（一）设计目标与原则

通过海洋船舶监控管理的需求分析，以北斗卫星导航系统为依托，结合北斗卫星导航、移动通信网络、计算机和互联网等技术，建立一个海洋船舶监控系统，将对海洋船舶的安全作业发挥积极影响。

1.设计目标

海洋船舶监控管理系统总体设计目标是，落实科学发展观，建设一个由监管平台、运营中心、船载终端三部分组成的一个全天候、全范围的海洋船舶监控调度管理系统。

可入网船只包括海洋运输船舶、渔船、行政执法船等。

2.设计原则

技术先进，稳定可扩展原则：

系统建设遵循先进的设计理念，在进行系统设计时，从系统性能、功能、产品稳定性、经济性能等方面考虑系统的先进性，保证前期所选型的系统与今后系统性能提升在技术先进性方面的可延续性；对系统的终期容量进行方案设计，能够满足将来系统、终端设备功能扩展和中心管理功能的扩展；

开放与安全并重原则：

系统设计遵循开放性原则，能够支持多种设备终端和网络系统，并支持二次开发；在互联网中，防止非法用户享受服务，防止计算机病毒入侵，在系统运维中，实现对网络的实时监控，在终端接入中采用设备和用户双重认证，保证接入的合法性。

统一标准，资源整合，信息共享原则：

平台建设须遵循国家、省相关要求，采用统一的数据与技术标准，保证系统可以实现纵向（上下级）和横向（与政府部门）互通。

实现资源价值利用的最大化，最终实现信息共享。

（二）总体方案设计

海洋船舶北斗定位导航系统由三大分系统组成，主要包括卫星导航运营中心，岸端监控中心和船载北斗终端设备。

海洋船舶北斗定位导航系统总体框图如下图所示:

图1系统总体框架图

海洋船舶北斗定位导航系统整合了移动通信网络、北斗卫星通信网络和互联网等通信网络，实现信息的无缝转发，向海上生产作业者及其关联者提供多种通信网络间的船岸、船间报文互通服务。

1.卫星导航运营中心

卫星导航运营服务中心（也叫北斗卫星民用网管中心，是北斗卫星定位导航系统地面中心站延伸部分，负责民用用户的注册、管理和运营，由具备服务资质的单位提供服务，本方案采用租用服务的方式使用第三方平台提供的服务）与北斗地面运控中心连接，实现北斗信息收发。

可从北斗地面运控中心获得入网北斗终端的数据信息，并可通过运营中心向入网北斗终端发送数据信息。

与地面移动网络连接，实现北斗短消息和地面移动网络之间的信息互通。

实现地面运控中心和运营中心系统内部数据之间的格式转换，并对所有经过运营中心系统发送和接收数据进行存储，记录时间、发送方、接收方、内容等信息；实现地面移动网络和运营中心系统内部数据之间的格式转换，并对所有经过运营中心系统发送和接收数据进行存储。

2.岸端监控中心

监控中心是海洋船舶监控、调度指挥中心，船载终端通过北斗通信卫星，把终端采集到的经纬度、时间、速度、方向等定位信息、报警求助信息和船舶状态信息上传到运营中心；监控中心可通过运营中心实现对船载终端设备的监控和调度，将各种调度监控命令和管理信息通过运营中心下发给船载终端。

3.船载北斗定位导航终端

船载北斗定位导航终端功能主要围绕航海导航方面的主要应用,它涵盖了四个方面的功能:

基本性能（卫星状态、性能指标、定位精度等）、定位功能、导航功能、报警功能。

基本性能:

船用接收机终端的基本性能应当包括接收机的基本性能显示。

主要有:

卫星状态（卫星号、方位、仰角、卫星工作状态、信噪比）、可见卫星、可用卫星、精度（水平精度、速度精度、时间精度）、输出接收机序列号、软件版本号等等。

定位和导航功能:

定位功能是一个导航终端最基本的功能,它的目的是让用户能知道自己的准确位置,也就是经度、纬度。

从而能对自己在地理坐标上准确的定位。

导航功能是船用导航终端另一个重要的功能。

报警功能:

船用导航终端的报警主要分为四类:

航迹偏差报警、转向点报警、锚位监视报警和紧急事件报警。

（三）岸端监控中心功能设计

1.岸船信息互通

监控中心可向海洋船舶随时播发各类海洋气象预报预警信息、气象灾害防御措施外，还可用于遇险呼救、紧急事件通报，发布导航服务信息、政策法规、重要通知等。

同时可以接受海洋船舶发回的短报文信息，可实现信息的无缝转发，海上作业人员与家人之间可通过手机短信形式进行信息交互。

2.位置监控

通过北斗系统实现全方位的船位监控。

监控中心可看到所有管辖船舶的位置、航行轨迹。

当船舶越界时，监控中心可及时制止，使船舶回到合法作业区或按要求返航。

3.应急调度

（1）遇难求救

系统具有一键求救功能，在终端上设置求救键，当遇到险情时，按下终端上的求救键，终端迅速将求救信息通过短波发送到系统。

监控中心获得求救信息后，在接警界面上突出显示求救信息，并对终端进行定位，获得终端的最新位置，待管理人员查看。

（2）调度指挥

管理人员收到求救信息后，查看终端的位置，根据具体情况通过多种方式进行指挥调度，使救援船舶能够有明确的目标和位置，快速到达求救船舶处。

系统提供区域定位功能，指挥调度人员利用区域定位，可以在电子海图上选择一个矩形或者圆形区域，系统对所有的终端进行定位，并将在此区域内的终端显示在电子海图上。

通过此功能可以查看求救船舶附近的船舶，调度附近的船舶进行救援支持，或者将险情通知附近的船舶，使其避开危险。

（3）海图导航

指挥调度、定位等功能需要结合电子海图实现，因此系统需要提供海图导航功能，方便用户的使用。

海图导航功能包括海图的放大、缩小、移动等操作。

4.船舶报警

监控中心用户可以在电子海图上选择矩形、圆形区域以及边界线等，设置区域的范围，对区域进行命名，以及对区域进行布防和撤防。

系统通过对船舶的定位，以及对用户设置的区域自动进行监控，当船舶进入预设的区域，或者到达边界时，系统自动产生告警。

当监控中心收到船舶发出的进出港报告、进入预警区域、遇险报警和报文时，系统能发出不同的声光信号或符号提示，直到人工干预才解除提示。

5.增值信息服务

岸端监控中心还可向海洋船舶发送天气、海浪、等信息，方便作业人员海上作业。

6.系统管理

（1）船载终端管理

船载终端信息管理：

新增、修改船载终端信息。

终端号、开通日期、有效期、定制的业务、终端对应的船舶信息等。

提供船载终端的查询功能，查询条件包括终端号、开通时间范围、有效期、定制的业务等。

船载终端绑定：

对手机号码和船载终端台号进行绑定。

船载终端状态：

记录船载的状态，包括是否注册，是否欠费等。

缴费历史信息：

记录船载终端必要的历史信息。

（2）船载终端分组

系统提供分组管理功能，实现分组的新增、修改和删除等基本操作。

分组创建完成后，可以将船舶终端挂靠在分组下进行管理，系统的业务可以以分组为单位进行，例如通过分组进行查询，通过分组进行信息广播等。

通过分组机制，能够实现不同地区终端的管理。

（3）数据统计分析

系统根据业务数据，进行统计分析，提供业务报表，为工作人员提供数据支持。

（4）用户和权限管理

提供用户管理功能，系统管理员可以对用户进行新增、修改、删除操作。

用户可以修改其自己的基本信息，包括姓名、电话等，可以修改自己的登录密码。

对应不同的菜单，例如某些权限只能进行信息发布，某些权限只能进行指挥调度等。

系统可以为用户分配不同的权限。

7.系统接口

（1）与北斗卫星导航运营中心的接口

由于本方案采用租用服务的方式使用第三方平台提供的服务，北斗定位导航终端的信息首先传输到北斗卫星导航运营中心，监控中心基于北斗卫星导航运营中心提供的定位、短报文、短消息等接口进行开发服务。

（2）与气象信息相关接口

系统提供与气象系统的信息推送服务，当气象系统有气象信息更新时，可以通过平台数据接口推送到监控中心，监控中心将气象信息进行及时发布。

（3）与政府应急指挥相关系统接口

系统预留与应急指挥系统的接口，当船舶发出遇险求救，系统接收到告警信息后，通过预留的接口及时通知应急指挥系统，由应急指挥系统的相关人员进一步进行处理。

（四）船载北斗定位导航终端

监控中心系统可接入有屏和无屏终端，无屏终端相对有屏终端，只具备定位功能，不具备信息交互及导航功能。

图2有屏终端外观图

图3海图屏

1.主要特点

支持北斗网络，主要由北斗通讯模块、定位模块、模块和主控板、定位、通讯天线等部分组成，可满足用户在陆地和海上对卫星导航定位和报文通信的要求，且功耗低、可靠性高，使用方便。

针对海上运输作业通讯中断情况下，对卫星导航定位和报文通信的要求，北斗一体化实现对船只精确定位、动态跟踪、过程控制和可视化管理、调度管理，合理分布船只，以最快的速度响应用户的请求，降低能源消耗，节省运行成本。

2.终端功能

（1）自动识别功能（仅限外接后）

加电后自主工作，自主接入无线网络，无需现场人为干预；

将周围附近的船舶的精确船位、航向、航速、转向速度和距离等动态信息和船名、呼号、船