为北斗卫星导航系统在船舶领域应用保驾护航
近日,国际海事组织(IMO)海上安全委员会第106届会议通过决议,同意北斗报文服务系统加入全球海上遇险与安全系统(GMDSS),北斗系统成为继INMARSAT海事卫星系统、美国铱星系统后第三个通过IMO认可的GMDSS卫星通信系统。自1994年我国正式启动北斗卫星导航系统建设到今天北斗系统正式成为经IMO认可的全球无线电导航系统(WWRNS)和GMDSS卫星通信系统。
从无到有 北斗系统已实现多个领域应用创新
北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航、通信和授时服务的国家重要空间基础设施。北斗系统可以分为三个部分,分别是空间段、地面段以及用户段。从时间段划分来看,2000年北斗一号首星发射,2007年4月14日成功发射北斗二号首颗卫星,2020年6月23日北斗三号卫星全球组网成功。从技术发展角度来看:北斗一号实现定位精度几十米,北斗二号能在中国及周边区域内不依赖GPS定位,北斗三号能在全球实现精度小于十米的定位,同时北斗一号、北斗二号、北斗三号均能在其定位范围内实现短报文通信。横向对比欧美导航系统,北斗系统具有其他全球卫星导航系统的全部功能,北斗在精度上与GPS已相差无几,北斗三号独具大容量短报文通讯的能力,每小时短报文传输能力达1000万条。
在海事应用方面,由于北斗系统自身具备的独有特点,使得其更适合被应用在一些较为恶劣的海洋环境中。北斗三号卫星导航系统在发展过程中将导航和通信功能进行全面融合,在此基础之上,能够有效实现信息的交换和位置共享,将其应用在航海领域能够有效实现船舶交通的高效管理,对于在航海过程中发生的一些安全事故,也能在第一时间进行准确搜救。同时,还能提供日常有效的航海保障。另外,北斗卫星导航系统RDSS信号提供的区域短报文传输功能,增强了终端的应急反应能力,使得在GPRS/CDMA/3G等移动通信网络无法覆盖的地区仍能通过北斗卫星导航系统实现应急通信。从
2021 年是北斗三号系统提供全球服务后的第一年,北斗应用产业化相关内容已被正式写入《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》,我国北斗卫星导航与位置服务产业正全面迈向国家综合时空体系建设和发展的新阶段。
随着北斗系统实现多个相关领域的应用创新,交通运输部承担了多个北斗应用示范项目。近年来,在交通运输部的带领下,中国船级社(CCS)一直致力于推动我国北斗系统在海上的应用和发展,积极参与船用北斗产品课题项目研究,用实际行动助力国家北斗战略。
不辱使命 推进北斗系统相关技术标准制定
随着北斗覆盖范围逐步扩大到全球覆盖,基础设施的进一步完善,同步更新国际法规和国内法规中的相关要求是推动北斗落地的先决条件。
在参与国家战略方案实施方面,早在2011年,中国船级社就参与由交通运输部海事局、中航集团615所等单位组成的专家组,进行策划调研,反复研究,历时数年,于2014年下半年编制完成首版民用船舶BDS标准化技术规定《船载北斗卫星导航接收机的性能要求和检测方法(暂行规定)》,供国内行业参照,为我国北斗卫星导航系统率先在海运业应用获得突破。此外,受交通运输部海事局委托,CCS历经数年调研,研究收集、编制了船用BDS产品(北斗卫星导航设备)、BD-EPIRB(北斗卫星应急无线电示位标)的技术性能及检验要求,并转化为我国船舶法规的规定要求,于2016年11月以法规形式正式发布实施。值得一提的是,国内提前开展了北斗通信功能的研究,并将应用北斗短报文服务(BDMSS)的北斗应急无线电示位标纳入到国内航行海船法规,比2022年BDMSS获得IMO认可提前了7年。与此同时,CCS还参与制定并完成《北斗卫星导航系统接收装置性能标准》的编制,并将相关要求纳入《内河船舶法定检验技术规则》(2019)。此外,CCS还开展北斗技术和集成技术的相关研究,在法规层面完成了基于北斗技术的多功能集成终端的技术要求,扩大了北斗的应用。
自北斗三号全球卫星系统正式开通以来,国内外陆续推出多项与北斗相关的标准,这对北斗在海事领域的应用产生了深远的影响。2020年4月,IEC61108-5标准出台以后,CCS对标准展开研究,并于2020年9月启动社内科技立项工作。李晨浩回忆道,与时间赛跑,加速推进北斗产品检验指导文件的编制是中国船级社上海分社产品处的工作常态。在CCS克服诸多困难,严格按照工作计划,制定并完成了北斗产品检验指南征求意见稿。并不断力求加速推进检验指南的编制工作,终于完成了适用于国际、国内、内河船舶使用的《船载北斗卫星导航系统接收机检验指南》编制,并于2022年4月19日通过了行业专家的评审。同时,2022年上半年CCS还参与完成了工信部“绿色智能内河船舶创新专项”相关子专题下“长江船舶卫星罗经技术标准草案”的编制工作,该标准草案也一并通过了专家评审。
在参与国际标准制定方面,CCS积极组织国内海事行业研究、编制北斗卫星全球导航系统技术性能的IMO大会提案,早在2014年国际海事组织MSC第93次会议上,以“MSC.379(93)决议”通过了船载北斗卫星(BDS)导航系统接收机设备性能标准和作为全球导航GNSS的配备要求。在IMO/IEC层面,CCS积极与国内其他相关单位合作,继续推动北斗卫星系统纳入到全球海上遇险与安全系统(GMDSS)中,积极推动IEC相关标准的进展,继续在制定IEC测试标准方面做出努力。CCS上海规范研究所专业人士表示,CCS还将继续开展BDMSS短报文服务在船上的应用研究,CCS上海规范研究所负责制定标准。同时,上海规范研究所还将与中国交通通信信息中心合作,共同完成北斗短报文海事终端型式认可标准并提交IMO。
目前,CCS正积极参与工信部《基于北斗/惯性组合的船舶导航系统研制》项目,CCS负责编制规范、指南和规程。下一步,随着北斗导航接收机和北斗卫星应急无线电示位标在游艇法规、小船法规、高速船法规、非公约船舶法规等法规中的应用,CCS还将进一步完善在此类法规中的相关规定。
服务客户 做好北斗系统相关产品机构的检验认可
要推动北斗卫星导航系统落地,势必要加快北斗导航产品以及认可机构的认证认可步伐。国际海事组织于2014年通过了MSC.379(93)决议,北斗卫星导航系统取得面向海事应用的国际合法地位。2016年11月,交通运输部海事局颁布了《国内航行海船法定检验技术规范》2016年修改通报,正式明确了北斗导航系统在航海领域的应用要求,也意味着国内运营的几十万艘船舶可以装备船用北斗导航产品,为北斗系统的推广和实现经济社会效益打开了一片天地。然而,船用北斗产品的具体技术要求、试验验证方法并不明确。在此背景下,为确保北斗导航设备在海事领域的推广和应用, CCS一方面积极参与北斗船用导航设备相关技术要求的研究工作,一方面积极开展相关产品型式试验能力的建设和试验机构认可工作。
MSC.379(93)决议出台后,在CCS的大力宣传之下,业界检测机构踊跃报名争取成为具备北斗检测能力资质的检测机构、生产设计单位积极沟通希望能第一时间拿到技术要求启动设计,但是IEC标准没有出台,意味着北斗产品检验的技术要求、试验方法需要CCS自行研究制定并施行,确定怎样的检验标杆是关系到北斗产品质量和市场反馈好坏的一个关键,需要CCS认真决策、仔细斟酌、坚决执行。据李晨浩介绍,2015年初,CCS调研了上海计量院、中国航空无线电电子研究所、中国电子科技集团第三十六研究所等机构,最终确定具备基本试验能力的上海计量院为上海地区代表机构参与到北斗导航产品试验机构的竞选单位,与全国其他11家机构竞争2个席位。经过近两年的研究和技术准备,上海分社不仅掌握了北斗导航设备的检验要求、试验方法和验收判据,还指导和帮助上海计量院完成了船载北斗卫星导航系统(BDS,含GPS)接收设备性能试验能力、船用环境试验能力和电磁兼容试验能力的建设。最终使上海计量院于2017年3月成为首批获得CCS认可的北斗卫星导航和定位服务产品检测机构资质的两家单位之一。几乎同时,上海计量院接受了新诺北斗航科信息技术(厦门)股份有限公司生产的国内首个船载北斗多模导航接收机型式试验任务。合理的技术门槛顺利打开了北斗系统在海事领域推广应用的大门。
随着北斗导航设备纳入IMO国际公约以及IEC61108-5国际标准的推出,国际知名厂商纷纷参与北斗船用导航产品的实船应用的竞争,为确定北斗产品的检验技术标准以及建立中国海事界的北斗检测能力,保持中国在北斗技术领域的领先地位,确保国际首台北斗导航产品在国内落地,CCS成立项目组开展技术研究,重点梳理出了北斗国际新标准与国内已有的北斗船载接收设备性能标准差异,提炼并解读出了亟待解决的产品检验关键技术难点,为下一步形成满足新国际标准的检验测试方法打下坚实的基础。
2021年新年伊始,CCS开始进入了北斗产品和检测机构认可工作的阶段,并创新“产学研检用”服务模式,进一步打通北斗产业“供给侧”的瓶颈,主动与试验机构沟通协调及时通报检验指南的修改情况,把技术要求明确在认可之前,争分夺秒处理多家北斗产品制造企业的认可。
2022年8月8日,CCS为全球首款具有单北斗功能的船载全球卫星导航系统接收设备颁发了型式认可证书,标志着国内船检认证和北斗产品研制生产已具备市场化和国际化的实施能力。同年11月3日,CCS为江苏北斗卫星导航检测中心有限公司颁发苏皖地区首张船用北斗卫星系统定位试验机构认可证书,这是CCS服务国家战略,推动北斗船舶行业技术应用和发展取得的又一突破性成果,有助于提升船用北斗产品技术能力和检验质量,全面推进船用北斗产业实现高质量发展。
斗转星移,北斗前进的脚步没有停止,创新发展的精神也不会停歇,在助力北斗卫星导航系统进一步在全球推广落地,CCS一直在努力。
(记者 胥苗苗)
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