北斗作用

[摘要]根据北斗系统现有技术条件，从海洋渔业信息建设的实际需求出发，充分利用成熟的信息处理手段，探讨北斗应用系统在海洋渔业发展建设中的关键技术及其实现。

[关键词]北斗系统海洋渔业信息处理

“北斗一号”系统的正式投入运行，标志着我国彻底摆脱了卫星导航定位领域受制于人的现状，基于北斗系统的应用开发也随之进入了一个前所未有的发展阶段。

本文在分析北斗系统现有技术条件的基础上，结合海洋渔业信息化建设的实际需求，重点探讨北斗卫星导航平台在渔业信息建设中的关键技术及其实现。

一、北斗系统简述

“北斗”卫星导航定位系统是全天候、全日时提供卫星导航定位信息的区域导航系统，服务范围覆盖我国及周边地区。

1.1 北斗系统工作原理

北斗系统定位采用3球交会测星原理进行定位，具体定位方式如下：以2颗卫星为球心，2球心至用户的距离为半径可画出2个球面；另一个球面是以地心为球心，画出以用户所在位置点至地心的距离为半径的球面，这样3个球面的交会点即为用户的位置。

1.2 北斗系统组成

“北斗”卫星导航定位系统是由导航通信卫星、地面控制中心和移动端三部分组成，其中导航通信卫星是地球同步轨道卫星，主要执行地面控制中心与客户端的双向无线电信号的中继任务；地面控制中心包括网管中心，主要负责无线电信号的发送接收及整个系统的监控管理；移动端是直接由用户使用的设备，主要用于接收地面控制中心经卫星转发的测距信号。

1.3 北斗系统功能

“北斗”卫星导航定位系统具有快速定位、简短通信和精密授时的三大主要功能。

快速定位：确定用户地理位置，为用户及主管部门提供导航服务。

简短通信：“北斗”卫星导航定位系统具有用户与用户、用户与地面控制中心之间双向数字简讯通信能力。一般用户可以单次或多次传输文本信息。

精密授时：“北斗”导航系统具有单向和双向两种授时功能，根据不同的精度要求，定时传送最新授时信息给客户端，供用户完成与“北斗”卫星导航定位系统间时间差的修正。

二、北斗系统应用在海洋渔业信息建设的关键技术

北斗一号系统集快速定位、数字短报文通信和精密授时于一体，对解决海上渔民渔船的安全、导航问题，提供海上监控救援，动态发布鱼情渔汛等信息，实现船岸之间的信息交互与服务，提高渔政管理执法水平，维护国家海洋渔业权益，加速海洋渔业的信息化建设将有着重要意义。

但由于受系统本身信道资源限制，北斗通信能力较弱，为了更好合理利用北斗一号系统资源，面向海洋渔业用户，发挥特色，针对海洋渔业实际需求背景，重点研究北斗系统在海洋渔业中的综合应用，主要的关键技术难点如下：

2.1 海洋渔业信息的应用模型

目前，海洋渔业信息种类繁多，如何通过有效的应用模型将这些信息有机结合起来，利用北斗系统先进的通信导航功能，让信息发挥其应有的经济和社会效益，是我们研究海洋渔业信息综合应用关键所在。

在对已有的渔业信息服务业务流程进行抽象的基础上，提取一个个独立于具体功能组件的业务实体，通过业务实体来组织模式设计，使得整个应用模式的构建更加简单灵活；同时，建立能够支持快速、灵活的对业务流程进行重组的处理机制，并在这个机制中能够对业务流程进行完善的监控、管理等等，这些都是我们对海洋渔业应用模型研究的难点所在。

2.2 信息编码压缩体制

现在的压缩算法很多，但不能直接用于嵌入式系统当中，这完全由嵌入式系统的特点所决定。首先，用于嵌入式系统的数据压缩方法应是无损压缩方法。其次，压缩代码和解码所需的信息代码必须足够短，否则就会失去压缩的意义；还有嵌入式系统的数据压缩必须结合具体数据格式的特点，才能进一步提高数据的压缩比。

为了解决嵌入式北斗用户终端系统存储空间小、北斗一号系统数据链路窄、通信定位数据量大的矛盾，依据北斗信息数据的特点，设计相应的专用于北斗数据嵌入式编码模型以及压缩算法是研究的难点。

2.3 海洋渔业综合信息的数据融合

数据融合技术研究重点解决在以北斗系统为主要传感源，同时兼顾卫星遥感、电信增值服务等多种信息渠道的条件下，信息融合技术在综合服务系统中各种层次上的具体应用与实现。

北斗一号海洋渔业应用中包含了来自不同途径的数据，主要包括渔政管理信息、海洋地理信息、渔业交易信息、鱼群信息（遥感信息）、气象、海况信息、渔船位置、工作状况、作业状况信息等。

由于各种信息格式不同，将不同信息表示成统一的格式是数据融合的基础。如何将各种信息进行统一表示也是技术难点所在。

2.4 海洋渔业信息终端

考虑到海洋渔业信息终端的具体应用特点，在实际设计中应重点解决如何将组合定位和嵌入式无损数据压缩技术在北斗渔业综合信息系统中的终端和系统平台中加以实现、面向终端的多元渔业信息综合以及利用北斗进行航海通告发布等。

2.5 海洋渔业综合信息系统架构

架构是一个系统中的核心元素，是该系统中最本质、最难改变的部分，也是构建应用系统中其他部分所依赖的基础。系统的各个组成部分正是通过架构所描绘的方式协同工作共同完成系统的功能，从而表现出一个完整的系统。

面对海洋渔业信息的应用模型与总体要求，研究如何搭建相关的系统结构，设计系统软件平台，解决多元信息输入等也是系统建设的技术难点。

三、北斗系统在海洋渔业信息建设的技术实现

针对海洋渔业信息建设需求和北斗系统特点,下面就关键技术的具体实现进行初步探讨。

3.1 海洋渔业综合信息应用模型

海洋渔业综合信息系统应用模型是整个海洋渔业综合信息系统建设的核心与难点所在。结合我国海洋渔业建设现状和特点，在吸收借鉴国内外的相关成果基础上，才能设计出适合国情的海洋渔业综合信息系

统应用模型。具体工作步骤如下：

1、研究查询国内外已有的海洋渔业信息系统建设理论与应用模型；

2、深入实际调研我国海洋渔业系统中的主要业务流程，分析业务流程中各个环节特点与组成；

3、根据业务流程中的实体、属性以及关系，建立海洋渔业数学应用模型并进行可行性实验；

4、进行小规模应用模型应用，根据实际应用结果，不断对模型进行修正与补充；

5、在总结实际使用效果的基础上，建立海洋渔业综合信息系统应用模型，并继续研究其他与海洋渔业相关的业务流程。

3.2 海洋渔业综合信息应用平台构建

综合信息应用平台的主要职责是从各子系统中提取共享数据，并对多来源渠道、相互不一致的数据进行数据处理。完成对于实时数据和历史数据的组织，以保证数据间关系的正确性、可理解性和避免数据冗余。根据服务请求和查询权限对客户系统提供信息应用，对于自身存放的数据直接加以组织输出，对于其他子系统存放的细节数据由共用信息平台提供查询通道。

根据开放式综合信息应用平台的职责，在开放式综合信息应用系统平台设计中，主要可以采用模式设计、类属编程、完成端口模型等主流和高端技术。

3.3 海洋渔业综合信息的编码压缩

在系统中拟采用半字节压缩算法。该算法是一种在原半字节压缩算法的基础上改进的算法，压缩比可达50%。若将压缩预处理也折算法在内，总压缩比可达80%以上，为北斗终端节省了大量的存储资源。除此之外，也缩短了北斗信道的占用时间，大大地缓解了向北斗地面中心站数据处理与传输压力。

3.4 海洋渔业综合信息的数据融合

海洋渔业信息融合技术是信息特征提取、模型抽象以及决策支持的重要手段。该技术在海洋渔业信息建设中应用主要做好以下几个层次的工作：

建立一个与海洋渔业信息密切相关的的综合业务网络平台，实现渔政、渔监、船监以及气象、、海浪、渔情、渔汛等多种信息渠道的资源共享与补充。

对不同信息资源进行分析，完成业务分类，提取业务模式。

通过信息特征分析，采用适合的融合技术，及时为政府、企业、渔民提供决策支持。

进行信息的跟踪，实现业务管理科学化，确保信息综合服务系统的实时性、有效性。

3.5 海洋渔业信息终端

根据北斗卫星通信系统的特点以及已有的北斗用户机现状，结合海洋渔业的实际应用要求，在研制信息终端中可以采取近海CDMA+GPS/远海北斗+GPS广域增强性差分两种技术的组合定位方式，加强北斗系统的应用领域，特别是对于目前的渔业生产作业中，将充分利用已有GPS设备，大大降低终端设备成本、扩大定位范围、提高定位精度、节省使用费用。

四、北斗系统在海洋渔业信息建设总体结构

4.1 系统构成

本系统以具有我国自主知识产权的北斗一号卫星导航系统、公众电话网作为系统通信平台，辅以地理信息、数据库等技术为渔船提供导航定位、通信等综合信息服务。

系统由监控信息服务中心、通讯链路、船载终端以及其他相关支持系统组成，并可扩充接入多个监控