陈一路 交通运输部南海航海保障中心广州通信中心

随着3月9日北斗3号倒数第2颗组网卫星发射成功，我国按计划2020年建成全球服务的北斗导航系统指日可待。根据国务院印发《交通强国建设纲要》和交通运输部《数字交通发展规划纲要》的指引，以及我国大力推进北斗卫星导航系统 (BeiDouNavig ationSatelliteSystem，BDS)在国际海上航行应用新业态的要求，站在服务全球的思想高度，我们必然会对当前我国航海保障“无线电指向标-差分全球定位系统（RBN-DGPS）”（以下简称差分台）发展产生新思考，同时加予丰富服务新内涵。北斗卫星导航系统将不仅为我国万物互联、自动驾驶、无人船舶等新业态经济发展坚定基础，也为国际航海、海洋利用、海洋经济发展突显我国高水平航海保障能力，增强我国国际海事组织缔约国地位，彰显航海保障大国能力与担当。笔者是南海航海保障中心的一员，多年来一直参与我国沿海差分台系统维护、改造建设工作，在这里主要以开放包容的态度，适应技术发展趋势与航海新业态需求角度，谈几点探索性的浅见。

1.我国沿海差分台（RBN-DGPS）系统的发展及特点

1.1 我国差分台（RBN-DGPS）建设发展

据相关资料显示，我国沿海RBNDGPS差分台站主要是从1995年始规划建设，至2000年前后完成。当时主要是基于美国GPS卫星航导系统进行建造，共有20个台站（不含港澳台），其中北海7座，东海6座，南海7座。系统全面建成开通后，形成RBN-DGPS系统台链从北方鸭绿江口到祖国南端西沙群岛，全面覆盖我国沿海港口、重要水域，自主提供了差分GPS定位导航服务。由于我国RBN-DGPS系统具有定位快精、覆盖范围广、使用方便、不收费等优点，其应用非常广阔，有效地保障了船舶航行安全，实现了对传统无线电导航技术的重大突破和变革。当然这也局限于依赖美国的GPS系统对全球用户开放。

众所周知，当今世界国际形势变幻莫测，西方国家强权与霸凌主义处处可见，特别是2019年西方主要国家贸易保护主义抬头，故意制造贸易争端，破坏全球化发展。国际敌对势力想尽办法对我国经济发展造成干扰，对我国国家安全形成破坏，国际强权政治与恐怖主义形势依然严峻。因此，这不能不让我们对航海保障能力建设问题要更深层次地思考。

尽管沿海RBN-DGPS差分台站建设，不仅使我国拥有了现代化的海上较高精度导航定位系统，而且这也标志着我国无线电导航手段已进入世界先进行列。但是，目前，我国沿海RBN-DGPS差分台站原有的建设已经服务了20多年，设备老化、环境变化，这对台站服务效能受到了一定的影响。再就是国际形势变幻莫测，为减少对美国GPS系统的依赖程度，我国沿海RBN-DGPS差分台站于2018年前后又进行了基于我国北斗卫星导航系统的双模改造工作。2019年沿海多个台站已基本完成并使用运行提供服务，同时还增加了多个台站建设，补充沿海存在的盲区，其目的也是尽可能地消除受制于美国GPS的影响，建立我国自主的系统。

1.2 我国差分台（RBN-DGPS/BDS）系统应用及特点

我国沿海RBN-DGPS系统广泛应用于船舶进出港、海上交通安全管理、狭窄水道导航定位和航标定位、海洋测绘、航道测量、航道疏浚、海上石油勘探、海洋资源调查、海上救助、海洋捕捞、海洋渔业及其它海上作业生产。系统于2018年进行GPS/BDS双模改造后，更具有接受卫星双重保障，可靠性更强和准确性更高的特点，这为更准确地进行了电子海图的迅速开发，自动驾驶、无人船艇等新业态经济发展提供了自主知识产权宝贵的技术支撑。特别是我们应用RBN-DGPS/BDS信号，实现了在船舶进出港引航中，对于特长、特大型船只，对于大雾、大风等恶劣天气，RBN-DGPS/BDS结合精度高的电子海图已经成为一种半自主的引航手段，成为海上航行、船舶进出港安全，提高港航作业效能的利器。我国北斗卫星导航(BDS)系统将于2020年建成，并将向全球提供服务，双模改造后差分台（RBNDGPS/BDS）系统也必然对我国航运事业和国民经济的发展产生深远的影响，也为全球船舶航行安全，海洋经济发展，展现中国航海保障新时代的保障能力，为国际履约工作贡献中国航海保障新标准及新方案。

2.差分台（RBN-DGPS）系统的组成及维护

2.1 差分台（RBN-DGPS）系统

原差分台（RBN-DGPS）系统也就是“无线电指向标-差分全球定位系统”（Radio Beacon-Differential Global Position System），简称RBN-DGPS，是一种利用海上无线电指向标专用频段播发DGPS伪距修正信息的助航系统。

DGPS实际上是把一台GPS接收机放在位置已精确测定的点上，组成基准台。基准台接收机通过接收GPS或北斗卫星信号，测得并计算出到卫星的伪距，将伪距和已知的精确距离相比较，求得该点在系统中的伪距测量误差，再将这些误差作为修正值以标准数据格式通过播发台向周围空间播发。附近的DGPS/BDS用户接收到来自基准台的误差修正信息，以此来修正自身的GPS测量值，从而大大提高其定位精度。

差分台站系统的基本构造主要是由基准站、播发站、完善性监控站、监控中心以及相应的天线天馈系统、供配电系统（市电/柴油机/UPS不间断电源）、防雷系统（天线防雷/电源防雷/机房设备防雷）等。我国进行双模改造后差分台（RBN-DGPS/BDS）系统同频加入北斗卫星导航系统 (Be iDouNavigationSatelliteSystem，BDS)。

2.2 差分台（RBN-DGPS）系统维护的几个注意问题

我国差分台站是依国际灯塔协会（IALA）分配给我国的基准台和播发台的识别码范围由北向南按区域进行分配，各台站的基准台和播发台有独一的识别码，各台站所属的位置有其独特的地理环境属性，由国家统筹及安全进行布局。笔者作为交通运输部南海航海保障中心的一名工作人员，多年的维护工作让我有一定的体会。对于做好差分台（RBN-DGPS）系统维护首先应当要了解几个关键问题。RBN-DGPS台站向用户播发的差分信息采用最小移频键控（MSK）调制方式，播发类别为调相单信道数据传送（G1D），与目前的光纤和GSM/CDMA或IP数据传输模式有较大的区别。RBN-DGPS台站接收机 (RS 基准站GPS MX9400R) 在已知点上产生伪距改正数差分修正信号，由串口输出的改正数送到指向标调制器MSK。MSK（最小移频键控）将改正数调制到指向标载频送到指向标发射机，因此，我们在维护系统时，要认真关注系统参数的变化或修订。在日常维护中既要注意系统驻波比、发射站的输出功率、以及信号场强等的变化，更要特别注意产生的改正数的差错、改正数输出的差错以及指向标调解器设置的差错。

改正数输出有特殊的类型，改正数类型 (即 RTCM Type9-3或Type 1)，注意对设置数的相应设定。指向标调制解调器的频率和波特率可选择频率 (283.5-325.0 kHz)，波特率(25,50,100,200)。当长时间的电磁波干扰将引起内存感染，有出现内存感染，或怀疑这情况发生时，我们可以进行热启动，按系统保存的初始化值启动；或冷启，清空设备的静态内存，所有初始值，包括起始坐标、高度等都要重新输入，当前的设备一般情况下已有了原始的记忆，可不重输，这必须要注意。RBN-DGPS/BDS台站服务要求为海上接收场强在75μv/m时，作用距离300公里,这要求我们的日常维护必须要做到位。

3.差分台（RBN-DGPS）系统的常见故障及排查

在我们的日常维护工作中，常常遇到天馈系统中天调的问题，这一问题常见于雷雨季节，雷电影响较为严重，一旦被雷击坏，几乎是只能更换了，因此，必须要做好日常的防雷工作，特别是我国南方地区。当然还有一些以下较为多见的情况。

一是无线电指向标接收机故障。当我们在检测中发现SS较强，但SNR没有时，我们可以判断接收机能跟踪到指向标的载波，但接收不到调制器MSK信号，应当进一步检查指向标发射机和指向标调制器；如果SS或SNR都没有，则可怀疑问题出在天馈系统，天线损坏是比较少的，可以目测可见，按照我们的惯例判断，很大可能是传输的同轴电缆或电缆头接触不良或损坏，当然也有可能是信号线直接接地了。如果都检查不是，那只有可能是频率或波特率设置出错。

二是MX指向标调制器没有载波输出，先用频谱分析仪或频率器测量频率是否正确，用示波器证实载波是否存在，如果没有载波就只能重启设备或更换该设备了。如果指向标调制器有载波但没有MSK输出，重新启动也没有，那不用浪费时间，可以替换该设备了。

三是指向标交叉切换与及串口问题。指向标交叉切换检查，首先先断开RF连接器，确认MSK1送到TX1，MSK2送到TX2，可用软件改变一下继电器的状态，检查是否MSK1送到TX2，MSK2送到TX1；串口发现的问题是较为简单的，MX混频调制器一般有多个串口，旧系统中多数至少有一个是RS232,一个是RS422,对于串口问题，我们可以用当前的屏幕发送并接收命令来判断该串口是否起作用来推断，如果不能发送或接收命令，那只能检查连接线或更换串口设备。

4.我国差分台（RBN-DGPS/BDS）系统双模优势及应用

笔者在这里暂不谈论BDS北斗与GPS系统的好坏与优劣，只是居于对北斗卫星导航系统(BDS)的理解以及本职工作的一些体会，进行粗浅探索，进一步依据国际航海保障发展的新需求，通过差分台双模（GPS/BDS）改造后，整理论述北斗卫星导航系统的一些特点与优势。

由于我国北斗卫星导航系统是分步实施，按国际电联要求及国际惯例，卫星所用频率，按照谁先用谁优先的原则。我国从1994年开始研发推进建设，北斗1至北斗3系统（进行了三代的接连组网，抢占有利频段），目前我国北斗共已发射54颗卫星，但其中有3颗退役，9颗在维护中。我国北斗卫星导航系统比欧洲伽利略系统优先使用较好频段。

美国GPS系统是42年前（1978年）建设，而我国北斗导航系统是1994年开始研究建设，2014年北斗3开始服务，两者相比，从40多年前的国际标准电子元器件晶体管等较为老旧的通信技术与现代国际上日新月异的通信网络技术采用基础完全不同，显然北斗卫星导航系统有着后发制人的优势。GPS系统与我国北斗系统的不同及北斗优势特点：一是GPS系统是采用双频模式，北斗系统是采用三频可控模式，北斗更具有隐蔽性、高精准，并具有短信通信功能；二是GPS是无源定位，需要4颗卫星才能准确定位，北斗是采用有源定位，只需要2颗卫星就能完成定位。先不说定位的精度，在恶劣条件下、卫星覆盖缺失时，北斗显然更有稳定的可靠性；三是北斗有在亚洲卫星覆盖密度高的特点，在亚洲定位精度特别精准；四是北斗创新采用了新通信技术Ka频段相控阵中速星间链路技术，频段测量方式，也就是实现星星测距，建立星间链路，抗干扰性强，使系统一星通星星通，组成了全星大网运行。也据于此，同时实现了原子钟星际同步，这为消除时钟差造成的位置信息误差提供了更为极至影响的定位精准度；五是北斗用户端价格低廉，有向全球推广的明显优势。因此，我们要有足够的信心，加大对北斗卫星导航系统的应用，在居于北斗系统的双模改造后差分台（RBN-DGPS/BDS）系统更要有前瞻性的思考，在实际工作中以拓宽其在海事监管、航海保障、海洋经济、社会发展等方面的适用性。组织研发居于BDS系统自主产权的差分修正值更为精准的船用RBN一体化接收机设备，并大力建设RBN-BDS内河沿海系统，精准地解决航标漂移，特殊水文监测，为无人船舶驾驶、桥梁防碰撞助航系统、自动智能靠离泊位码头终端设备提供基础数据。

5.结束语

关于差分台（RBN-DGPS/BDS）助航系统维护建设与适用性研究，我们还有很长的路要走，必须要以国际海事组织IMO、国际电信联盟ITU、国际航标协会IALA、国际电工委员会IEC、国际海运事业无线电技术委员会RTCM等的标准与要求，进行探索总结，提出我国新方案新提案。墨子号卫星的成功发射，让我国量子通信又取得全球领先地位。我国通信技术的高速发展，使我们有百倍信心。为更好推动国家“交通强国”和“一带一路”战略实施，按照国务院印发的《交通强国建设纲要》和交通运输部《数字交通发展规划纲要》要求，我们应积极推进北斗卫星导航系统应用的“国际化”，进一步强化差分台（RBN-DGPS/BDS）系统的广泛应用，加大力气做好船用终端系统和标准研究，同时促进国际海事应用，形成国际上认可的中国标准，抓住制定规则的主动权，实现我国航海保障大战略，服务全球经济发展。