海上航行不同于陆地行进。茫茫大海中几乎没有任何固体参照物,因此人们以前很容易在海洋中迷失方向。
最开始,海上航行主要依靠已知礁石、北极星等物体定位。人们也可以通过太阳、月亮等天体在空中的位置进行定位。后来,我国古代劳动人民依靠对磁石磁性的认识发明了指南针,弥补了天文导航的不足。指南针经阿拉伯传入欧洲,对欧洲的航海业乃至整个人类社会的文明进程产生了重要影响。
我国古代的一种罗盘
20世纪20年代,美国的无线电爱好者利用接收到的无线电波来寻找发信电台,开始了业余无线电测向活动。无线电测向仪通过岸上两个以上全方向发射的无线电指向标台或无线广播电台的来波方向确定船位,可用于测定发射无线电波的目标所在的方位。受当时设备的体积和重量等客观因素的限制,无线电测向仪仅用于航海。无线电测向仪的发明和应用使人类真正获得了海上安全航行的自由。1962年,上海首次试制成功的红旗1型无线电测向仪在渔船上得到使用,标志着我国渔船信息化的开端。
1968年,我国渔船开始批量装备罗兰A双曲线时差定位仪。20世纪80年代后期,我国渔船上的这种定位仪为GPS(Global Positioning System,即全球定位系统)导航仪所取代。GPS导航仪的工作原理如下:GPS导航系统由空间部分、控制部分和用户部分组成。空间部分由太空中的24颗GPS卫星组成一个分布网络,这24颗GPS卫星平均分布在6条离地面2万千米、倾斜角为55°的地球准同步轨道上,每条轨道上有4颗GPS卫星。GPS卫星每隔12小时绕地球1周,使地球上任一地点能够同时接收7~9颗卫星的信号。控制部分由1个主控站、5个监控站和3个注入站构成,负责对卫星进行监视、遥测、跟踪和控制。其中,监控站负责对每颗卫星进行观测,并向主控站提供观测数据。主控站收到数据后,计算出每颗卫星在每一时刻的精确位置,并将位置信息通过3个注入站传送给GPS卫星。GPS卫星将这些信息通过无线电波向地面发射至用户接收端设备。用户接收端设备则通过复杂的函数公式计算出自己的位置。
GPS导航仪原理图
进入21世纪,我国渔船普遍装备了北斗通信导航设备、GMDSS(全球海上遇险与安全系统)设备、AIS(渔船防碰撞系统)设备等。
北斗卫星导航系统(以下简称“北斗系统”)是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要,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、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。
随着北斗系统建设和服务能力的发展,相关产品已广泛应用于海洋渔业、交通运输、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域,逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面,为全球经济和社会发展注入新的活力。
卫星导航系统是全球性公共资源,多系统兼容与互操作已成为发展趋势。我国始终秉持和践行“中国的北斗,世界的北斗”的发展理念,服务“一带一路”建设发展,积极推进北斗系统国际合作。北斗系统将与其他卫星导航系统携手,共同推动全球卫星导航事业发展,更好地服务全球、造福人类。(www.xing528.com)
20世纪后期,我国开始探索适合国情的卫星导航系统发展道路,逐步形成了“三步走”发展战略:2000年年底,建成北斗一号系统,向我国提供服务;2012年年底,建成北斗二号系统,向亚太地区提供服务;2020年前后,建成北斗全球系统,向全球提供服务。2035年前,我国还将建设完善更加融合、更加智能的综合时空体系。
2020年6月23日,随着长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心腾空而起,中国北斗三号导航系统的最后一颗全球组网卫星被送入轨道。北斗三号卫星导航系统由24颗MEO卫星(地球中圆轨道卫星)、3颗IGSO卫星(倾斜地球同步轨道卫星)和3颗GEO卫星(地球静止轨道卫星)组成。24颗中圆轨道卫星是北斗三号系统的核心星座,确保了北斗三号系统能均匀覆盖全球。可以说,在全球任何一个地方,用户都可以得到北斗卫星导航系统的高精度服务。3颗静止轨道卫星能为亚太地区提供大容量的短报文通信、星基增强、精密单点定位等特色服务。这次发射标志着我国耗时20多年构建的具有自主知识产权的全球卫星导航系统宣告建成。
北斗卫星导航系统模式图
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务,并且具备短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力。截至2020年7月,全球范围内已经有137个国家与北斗卫星导航系统签下了合作协议。随着全球组网的成功,北斗卫星导航系统未来的国际应用空间将会不断扩展。目前,北斗卫星导航系统的相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域,逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面,为全球经济和社会发展注入新的活力。
北斗卫星导航系统标识
我国是渔业大国,从事海洋渔业的渔船与渔民众多。北斗卫星导航系统在我国渔业发展中正发挥着越来越重要的功能,如渔船出海导航、渔政监管、渔船出入港管理、海洋灾害预警、渔民短报文通信等,有力保障了渔民生命安全、国家海洋经济安全、海洋资源保护和海上主权维护。目前,在茫茫海域上,我国至少有4万艘渔船装有北斗接收机。海上其他通信手段价格昂贵,而北斗系统方便易用且价廉。依靠北斗系统,渔民可方便地向渔业管理部门报告位置、渔情等信息,以及和家人通信报平安。因此,北斗系统被渔民称为海上“保护神”。
先进导航装置在渔船上的应用使我国渔船成功地从沿岸走向近海,从近海走向外海,从外海走向大洋、走向极地,实现了渔业作业区域的三次历史性跨越。我国渔船已摆脱了使用千年的“牵星过洋术”,从“天象航海时代”进入“信息化航海时代”,使得我国渔民真正享有了安全的出海自由。
某北斗卫星导航系统海洋渔业设备船载终端
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