趙中飛

山東省國土測繪院，中國·山東 濟南 250000

北斗系統(tǒng)；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(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵一環(huán)。但中國海洋測量技術(shù)手段還不夠先進與完備，海洋測量中采用的傳統(tǒng)衛(wèi)星傳輸方式不僅成本高而且傳輸效率低，且數(shù)據(jù)的安全性得不到保證[1]。下面聯(lián)系實際，就當前階段中國海洋測量作業(yè)中通信技術(shù)的需求先做簡要分析。

2 海洋測量通信技術(shù)應(yīng)用需求

在海洋測量中，整個海洋行船中的通信技術(shù)控制傳輸需求都需由海洋測量通信系統(tǒng)來滿足。在海洋通信傳輸技術(shù)的控制中，對應(yīng)的系統(tǒng)控制需求也應(yīng)該滿足通信傳輸中的控制架設(shè)能力應(yīng)用需求。具體而言，在海洋測量中，對于通訊技術(shù)有以下需求：全球連續(xù)覆蓋、數(shù)據(jù)實時化傳輸、數(shù)據(jù)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(xiàn)遠距離監(jiān)控、指令傳輸與控制、數(shù)據(jù)信息的安全性傳輸與轉(zhuǎn)換以及被廣泛應(yīng)用與部署?？偟膩碚f，海洋測量船需要構(gòu)建起通信傳輸系統(tǒng)，且該系統(tǒng)要具備遠距離監(jiān)控技術(shù)。當具備遠距離監(jiān)控技術(shù)后，側(cè)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?shù)陌踩?、保密性也就得到了保證。除此之外，測量船通信系統(tǒng)中也需要具備能操作與控制指令的技術(shù)，要能通過傳輸指令、控制指令來更好的完成相關(guān)測量工作，全面提升海洋測量工作效率，確保技術(shù)傳輸中的安全性控制。但要想實現(xiàn)對海洋測量船測量數(shù)據(jù)的安全傳輸，首先需要完成數(shù)據(jù)的安全轉(zhuǎn)換工作，只有完成這項工作，后續(xù)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(shù)控制應(yīng)用的推廣與部署技術(shù)，這一技術(shù)主要是能對測量過程以及行船過程中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)做專業(yè)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(yīng)技術(shù)支持[2]。

3 新一代北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在海洋測量船中的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)應(yīng)用框架分解

新一代北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在海洋測量船中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在對海洋測量船通信系統(tǒng)的分解。通過專業(yè)系統(tǒng)框架，分析出海洋船在構(gòu)建通信系統(tǒng)時表現(xiàn)出的對數(shù)據(jù)通信傳輸架設(shè)方面的應(yīng)用需求。當前，新一代北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用框架主要由三部分組成，分別是衛(wèi)星通信系統(tǒng)、岸基數(shù)據(jù)控制中心以及船載設(shè)備[3]，詳情如圖1所示。

圖1 新一代北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用框架

3.2 數(shù)據(jù)連接技術(shù)

在整個北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)連接技術(shù)是保障信息安全傳輸?shù)年P(guān)鍵。新一代北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)連接體系是由五部分構(gòu)成，分別為信號收發(fā)裝置、北斗衛(wèi)星信號傳輸裝置、海洋專網(wǎng)、WiFi 熱點，同時還有與之對應(yīng)的數(shù)字傳輸指揮機。在海洋測量船中，數(shù)據(jù)連接技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以方面：首先是借助專業(yè)算法分析數(shù)據(jù)的傳輸控制；而這一技術(shù)體系中的信號收發(fā)裝置則確保了海洋測量船正常的信號發(fā)射與接收。并且，通過信號收發(fā)裝置，與海洋測量船相對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的衛(wèi)星傳輸通信信號也能得到及時建設(shè)與將應(yīng)用，從而使得海洋測量船的通信傳輸質(zhì)量與效率大大提升。此外，數(shù)據(jù)連接技術(shù)體系中的 WiFi 熱點技術(shù)則主要保障了海洋測量船對其他相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與控制。如在 WiFi 熱點技術(shù)的支持下，海洋測量船的信息傳輸系統(tǒng)能夠正常運轉(zhuǎn)，信息傳輸安全防護技術(shù)也能被正常使用，因此海洋測量船的通信傳輸控制質(zhì)量將從整體上得到提升。海洋專網(wǎng)對海洋測量船更是有著壟斷性的影響，在海洋專網(wǎng)的支持下，各項海洋測量作業(yè)方能順利有序開展，海洋測量船的通信系統(tǒng)也能正常運行。

3.3 船載軟件系統(tǒng)

當前，新一代北斗系統(tǒng)中的船載軟件系統(tǒng)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(tǒng)中的船載軟件系統(tǒng)服務(wù)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(tǒng)構(gòu)建，能對相關(guān)通信終端做有效控制，從而讓相關(guān)通信業(yè)務(wù)更加順利、高效的開展。如通過船載軟件系統(tǒng)構(gòu)建海洋測量船中對應(yīng)的終端顯示能與北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)構(gòu)建進行結(jié)合，同時對整個系統(tǒng)傳輸中的連接終端做專業(yè)化處理，并借助通信傳輸中的技術(shù)分析中借助信號發(fā)收裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對通信衛(wèi)星的信號交換，實現(xiàn)了整個衛(wèi)星通信技術(shù)傳輸控制中的關(guān)鍵性技術(shù)控制，同時在 WiFi 信號的傳輸中，將數(shù)據(jù)的傳輸進行了分層處理，借助WiFi 數(shù)據(jù)的通信傳輸保障了信號的傳輸控制。隨著海洋測量任務(wù)難度的提升，海洋測量船對數(shù)據(jù)傳輸、終端通信的質(zhì)量、效率以及安全性也提出了更高要求。為滿足這一業(yè)務(wù)要求，新一代北斗系統(tǒng)對技術(shù)傳輸控制處理技術(shù)做了調(diào)整，使得海洋測量船中的通信終端能在當前的技術(shù)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(jiān)控軟件包含有三個應(yīng)用層面，分別為應(yīng)用層、功能層以及數(shù)據(jù)層。這三個應(yīng)用層面各自開發(fā)了獨立的功能模塊，分別為相關(guān)業(yè)務(wù)的開展提供專門化服務(wù)。如數(shù)據(jù)服務(wù)總線不僅適用于標準化格式，還適用于各類定義下的數(shù)據(jù)傳輸工作，能全面保障應(yīng)用程序之間的正常數(shù)據(jù)傳輸。新一代北斗系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)服總線總共具備兩種模式，分別為“請求、回復”模式以及“發(fā)布、訂閱”模式，這兩種模式能為不同的數(shù)據(jù)傳輸與通信需求提供便利。除此之外，數(shù)據(jù)服務(wù)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(jiān)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(shù)據(jù)庫書寫信息等需求均能得到滿足。應(yīng)用層主要由用戶的需求驅(qū)動，能夠滿足精準化查詢數(shù)據(jù)、快速訪問用戶等需求。在海洋測量船開展業(yè)務(wù)過程中，以DOFS 為模型進行開發(fā)，可新開發(fā)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(guān)工作人員能動態(tài)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(guān)管理與控制工作的開展。并且通過應(yīng)用層，相關(guān)人員可向測量船發(fā)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(jiān)控軟件結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語

綜上所述，將新一代北斗系統(tǒng)應(yīng)用于海洋測量船具有很大的可行性與必要性。這一系統(tǒng)的應(yīng)用，讓海洋測量船的功能得到了完善，相關(guān)人員通過這一系統(tǒng)不僅可實時掌握測量船所在位置，也能獲得測量船的動態(tài)化航跡。此外，在新一代北斗衛(wèi)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(yè)的安全性、有效性大大提升。與INMARST-B 衛(wèi)星通信系統(tǒng)相比，新一代北斗系統(tǒng)的經(jīng)濟成本更低，且功能更加豐富與完善。新一代北斗系統(tǒng)采用了專用的數(shù)據(jù)加密算法，這讓數(shù)據(jù)信息的計算過程與傳輸過程更為安全。