一、引言
长江、西江等内河深入国家经济腹地，在国家经济发展战略中具有非常重要的战略意义，且在战时和危机中是战略物资运输的最可靠通道，更有三峡、葛洲坝、长洲等世界级水利枢纽和大型通航基础设施，因此，保障内河航运正常运转和信息安全对维护国家安全具有重要的意义。目前，内河船舶数量超过15万艘，占我国水上运输船舶的90% 以上。我国内河航运定位导航、船舶监测、航道业务等信息系统主要依赖美国的GPS 系统，存在安全隐患。本文中的内河航运领域主要包括船舶导航、海事、航道、港口、船舶过闸等方面。
北斗卫星导航系统(以下简称“北斗系统”)是我国自主研发的卫星导航系统，也是国家重大的空间和信息化基础设施。北斗系统自2012 年正式对外提供区域服务以来，已在关系国计民生、国家安全的多个重点领域和行业得到规模化应用。北斗地基增强系统已在多地投入运行，使北斗终端的定位精度大幅提升，北斗的短报文通信功能可为水上应急管理提供新的手段，因此，北斗在功能和性能上已超越GPS，在内河领域逐步取代GPS，最终实现自主可控已成为可能。2017 年2 月，国务院印发的《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》将“北斗卫星导航系统推广工程”纳入“交通运输智能化发展重点工程”，提出“加强全天候、全天时、高精度的定位、导航、授时等服务对车联网、船联网以及自动驾驶等的基础支撑作用” 、“推动北斗模块成为车载导航设备和智能手机的标准配置，拓宽在列车运行控制、港口运营、车辆监管、船舶监管等方面的应用”。本文在总结归纳内河航运领域卫星导航技术应用现状及问题的基础上，分析了北斗系统应用发展趋势。随着北斗全球系统及其增强系统的建设完善，在内河航运领域实现北斗对GPS 的替代已势在必行，北斗应用前景十分广阔。
二、卫星导航技术在内河航运领域应用现状
1. 船舶导航定位仍以GPS 为主
传统内河船舶驾驶主要依靠航标和船长行船经验。由于航标时常发生被撞或漂移、夜间很难看清航标位置、内河部分航道变化剧烈等原因，行船经验有时并不适用，船舶对电子导航设备需求强烈。目前，内河船舶配备的定位导航设备常见的包括船舶自动识别系统(AIS)、GPS 定位仪、电子航道图(ECS)，定位手段一般为GPS 单点定位，一旦GPS 关闭或受到恶意控制，内河船舶航行安全难以保障。
另一个需要说明的问题是，由于内河电子航道图标准不统一，部分数据涉密等问题，其应用推广并不理想，内河船载终端更多的是采用电子示意图，其提供的数据信息相对有限，且更新维护比较困难，船舶导/ 助航设备的信息化水平较公路、铁路等领域还有较大提升空间。
2. 海事监管业务以GPS作为基础的定位、授时手段
内河海事部门主要通过AIS、GPS、船舶交通服务(VTS)和闭路电视系统(CCTV)等技术手段监控船舶动态位置。其中，AIS 系统主要依赖GPS 进行船舶定位，由于定位精度不高导致误报警频发，内河船舶避碰预警功能基本处于关闭状态。由于AIS 通信体制的原因，船舶位置更新间隔较长，船岸交互的信息非常有限。GPS 船舶监控系统主要由各航运企业、地方港航管理部门等单位采购市场成熟的产品，位置回传一般依靠2G/3G 网络，位置数据汇总到海事部门的船舶监控系统。VTS 和CCTV 主要利用GPS 系统进行时间同步。内河海事部门已开始重视北斗导航系统的应用工作，将通过建设地基增强系统提升北斗定位精度，逐步在内河海事监管领域实现对GPS 的替代。
3. 航道业务依赖基于GPS 的定位系统
航道涉及卫星导航技术的业务包括航道测绘、电子航道图、航标维护、航道疏浚等。其中航标定位、航道疏浚一般采用GPS 伪距差分定位技术，定位精度一般为米级;航道测绘一般采用基于GPS 定位的实时动态载波相位差分技术(RTK)及星基增强系统(SBAS)技术，定位精度最高可至厘米级。差分信号的来源主要是早期建设的GPS 差分参考站或者国外从事SBAS业务的公司，由于需要使用差分增强服务，每年需要支付一定的服务费用。
4. 港口及船舶过闸调度业务已开始尝试应用北斗
港口的车辆定位、集装箱吊装、船舶靠泊辅助等业务需要应用卫星定位技术，各业务应用大多处于研究和示范应用阶段。港口的货运车辆一般都按照交通运输部规定安装了北斗/GPS兼容的行车记录仪，实现车辆的定位和调度功能。集装箱吊装、船舶靠泊辅助等业务已开展了卫星定位技术应用研究，部分港口搭建了示范应用系统，但由于技术成熟度、成本等问题还未实现规模化应用。
目前三峡- 葛洲坝船闸和西江部分船闸建设了船舶过闸调度系统。三峡- 葛洲坝船闸的过闸船舶需安装基于GPS 的船载终端实现远程报闸。西江集团开发了北斗/GPS 兼容的船舶过闸调度系统，已在100多艘西江船舶上安装了北斗/GPS兼容船舶过闸终端。
三、存在的问题
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四、发展趋势分析
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五、结语
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全文见《卫星应用》2018年第2期
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