基于北斗高精度定位的运河航道安全导航解决方案

「编者按」你听说过“船联网”吗？在我国，以船舶为主体的内河航运，每年完成运量大约40亿吨，占全国货运总量的10%。每天都有大量船舶，在狭窄的内流河面上行驶，因此用于实现航运安全和高效管理的“船联网”显示出了独特价值。

 

3月9日，中国电子科技集团高级工程师吴红光，在北斗智造者直播平台带来了一节题为《基于北斗高精度定位的运河航道安全导航解决方案》的线上公开课，分享了他的团队在“船联网”领域的实践成果。

                                 

 

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吴红光，中国电子科技集团公司第三十六研究所高级工程师，长期从事智慧航道、智慧海事等总体设计工作。

吴老师公开课的核心内容如下：

“天生缺陷”VS“潜在优势”

我国内河水域丰富，全国内河航道通航里程超过12万公里，由于相比公路运输运量大、占地少、成本低、能耗小、污染少，目前仍是超越铁路运输的第二大运输方式，每年由内河航运运送的货物，约占全国货运总量的10%。

我国浙江省、江苏省等地，都有纵横交错的内河航道网，相当于水中的“高速公路”，每天承载大量的船舶通行。

但是，相比于完善配套设施撑起的公路运输体系，内河航运存在着明显的安全管理痛点：

• 水路导航技术落后：大家常用的百度、高德等地图软件，都不支持水路航运信息，这也间接导致了水路导航的缺乏。

• 内河航道“天生缺陷”：内河河面较窄，桥梁众多，货运船舶行驶通过，占用的河面面积较大，在触碰河岸、桥身等方面存在着较大安全隐患。

• 船舶智能化水平低：内河船舶大部分无雷达、无导航，也鲜见智能驾驶技术应用，整体信息化水平低，船舶依靠自身能力躲避障碍，规避安全风险的能力差。

不过，目前内河船舶都强制安装了自动上传定位数据的AIS终端，船舶之间能够做到位置共享，这一点优于公路，是“船联网”建设的潜在优势。

 

高精度定位支撑“船联网”落地

中国电子科技集团公司率先推出了集成北斗高精度定位能力的导航解决方案，在提高内河航运安全性的同时，也为数据增值服务提供了可能。

▲ 方案总体架构

 

这份方案由云端、传输和船端三个部分组成，主要有两个特点，一是高精度定位地图服务，另一个是船端的高精度定位，两者相结合就是船只领域的“车联网”，它将带来在河道运输中的更多应用场景。

云端部署在岸上，是导航服务中心，通过移动互联网与船舶上的终端相连。导航服务中心包含了导航地图以及定位解算需要使用的各类数据。

为了更准确的呈现桥梁信息、船与船间的信息，方案中的导航地图是一张高精度航道图。

通过高精度测量设备，我们先获取航道上的特征点，然后再去与公有地图进行匹配。由于河道是线状分布，所以只要对航道以及岸边的地图进行处理，其他行政区域的图保持原状，这相当于在云服务中心建立了一个高精度修正数据库。

 

▲ 建立在普通地图上的修正数据

 

在船端设备中，我们通过集成千寻跬步Pro亚米级高精度定位服务，获得船舶在运行过程中的精准位置数据。这能很好的改善一般卫星导航动辄5、6米的定位误差，真正在系统中实现船和桥相撞、船和船相碰的安全告警。

船端定位数据的解算方法

• 实时获取船舶的高精度定位数据，从航道图高精度修正数据库中查询相邻航道堤岸的突变点

• 通过云端的定位解算，得到船舶在航道图中实时显示的精确坐标，并反馈给船载导航终端显示

   

 

船端设备还包括AIS接收部件。AIS是船舶的专用系统，按照国际标准所有船舶必须安装，主要作用是向海事管理本部门播报船舶的位置。

未来，随着我国石油资源相对不足的矛盾越来越突出，内河航运能耗低的比较优势会更加凸显，基于北斗高精度定位的“船联网”有更广阔的应用空间。