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北斗导航:航海事业的“救星”与“帮手”

北斗导航:航海事业的“救星”与“帮手”

  • 分类:畅游馆
  • 作者:
  • 来源:科普中国网
  • 发布时间:2023-08-24 16:29
  • 访问量:0

【概要描述】

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自1957年人造地球卫星首次升空以来,人类便开始研究卫星导航技术,组建天基导航系统,其中就包括我国北斗卫星导航系统。

据公开资料显示,20世纪70年代,我国老一辈科学家推进“灯塔计划”,奏响了我国卫星导航“序曲”。80年代,我国利用两颗静止通信卫星,进行了定位演示验证试验,为后续北斗系统工程实施奠定了技术基础。

1994年,北斗系统正式立项,按照“三步走”规划,逐步实施发射组网工作。截至今年5月17日,北斗系统累计发射卫星60颗(含4颗北斗一号导航试验卫星),现役50颗。

北斗系统由空间段、地面段和用户段组成。其中,空间段由一系列静止轨道卫星、中圆地球轨道卫星等组成,用于收发信号,即卫星接收地面设备发出的信号,然后结合地图信息,将信号转换为位置坐标信息,再发送给地面设备。

地面段由主控站、地面站、星间链路运行管理设备等组成。主控站主要根据卫星发来的信号,对卫星观测数据进行分析,并设定指令,发送给卫星,促使卫星做出对应动作,比如驱动卫星高精度“关注”地面目标等。地面站主要作为主控站与卫星之间的信号中转站。

用户段包括终端设备、应用系统等,便于用户开展远程操作,便利地享受服务。

北斗系统发展过程中,导航、通信功能进行了全面融合,能够高效实现信息交换和位置共享。目前,北斗系统已被广泛地应用在航海领域,具体职能包括船舶交通管理、海上搜救和航海保障等。

由于海洋环境较为复杂,船舶在航行过程中必须接受实时监测,才有望避免一些意外突发情况。当前,海事部门主要采用船舶交通管理中心和船舶自动识别系统(AIS)来实时监测船舶。如果将北斗系统和AIS结合应用,船舶的AIS信息就可以通过短报文发送至岸端,从而有效拓宽实时监测的范围,已成为越来越常用的航行安全保障手段。

众所周知,海上搜救是危险且复杂的。通常,海上事故伴随着恶劣天气、海况发生,观察条件不利,因此海上搜救工作最大的难点就是对失事船只、被困人员进行准确定位。传统上,海上救援工作者主要使用全球海上遇险与安全系统,但该系统的应用价格高且操作复杂,许多船舶没有安装。

北斗系统正式应用后,一种较好的解决方案诞生:利用北斗系统的应急示位标,在海上人员遇险时,自动或人为发送求救信号。由于北斗系统具备双向短报文通信功能,当求救信息发送后,陆地控制中心能够第一时间开展信息收集工作,在最短时间内实施救援,最大程度上提高救援的成功率。

事实上,北斗系统不仅在危难关头“显身手”,平时同样作用大。航海保障部门是海事系统的核心部分,涉及航标设置维护、海道测量、潮汐观测等细致复杂的工作,对于设备的精准度的要求较高。北斗系统能够有效满足海事工作者对于精确度和定位准确度的要求,并且提供定制化服务,显著降低成本。

总之,随着北斗卫星导航系统不断实现技术升级,应用范围不断拓展,必将在航海事业中发挥越来越关键的作用,为营造科技化、信息化和智能化的海上通航环境奠定坚实基础。

(作者:赵乾鹏 图片来源:北斗卫星导航系统官网 把关专家:中国航天科技集团科技委副主任 江帆)

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