论文总字数：15341字

摘 要

关键词: 虚拟航标；长江干线；AIS；北斗；5G

Abstract:With the development of various communication technologies and positioning technologies, the development of virtual navigation aids has gradually matured. The application of mastering virtual navigation aids in the Yangtze River, which is known as the "golden waterway" in China, is a top priority to help develop our domestic river navigation aids. Under this background, this paper analyzes the actual situation of the current virtual navigation aids, and on this basis, it puts forward suggestions on the application development of the virtual navigation aids on the Yangtze River trunk line, so as to make better use of the navigation aids efficiency of virtual navigation aids and strengthen the research of virtual navigation aids to protect safety of ships for navigation on inland waterways and actively respond to national strategies.

Keywords: virtual navigation aids;Yangtze River trunk line;AIS;BeiDou;5G

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究意义 1

1.3研究内容 1

1.3.1虚拟航标的应用情况与发布的方式。 1

1.3.2长江干线目前的几种发布方式。 2

1.3.3长江干线虚拟航标发布方式建议。 2

第二章 虚拟航标 3

2.1虚拟航标的定义 3

2.2虚拟航标与传统航标的特点 3

2.3虚拟航标的应用现状 4

2.3.1国内现状 4

2.3.2国外现状 5

第三章 长江干线虚拟航标的发布方式 7

3.1长江干线虚拟航标目前发布方式的特点 7

3.1.1 AIS虚拟航标 7

3.1.2长江电子航道图 7

第四章 长江干线虚拟航标发布方式的改进建议 10

4.1可能用于长江干线发布虚拟航标的技术 10

4.1.1北斗卫星导航系统 10

4.1.25G网络技术 11

4.2基于北斗定位系统的虚拟航标 12

4.3基于5G网络的虚拟航标 15

4.3.1感知层 15

4.3.2数据层 15

4.3.3网络层 15

4.3.4应用层 15

4.3.5表现层 16

第五章 结论与展望 17

参考文献 18

致谢 18

第一章 绪论

1.1研究背景

航标是为提高船舶安全交通与有效航行，在船舶外部设计与运行的一种器件或系统，在船舶航行的水域中做为标识航道方向、边界、障碍物，为船舶提供定位导航的标志。航标系统是海上交通安全保障体系和助航体系中的重要组成部分，是维持水上交通运输畅通、保障船舶安全、经济航行的重要助航设施,对发展水上交通运输,支持海洋开发、渔业捕捞、国防建设和维护国家主权均起着重要作用。

虚拟航标作为新兴航标结合了多门信息科学技术，是在航运发展下产生的信息化产物。随着全世界航运发展，虚拟航标被越来越多的国家认可，我国也高度重视航运事业的发展，我国早在2005年就首次投入使用，它独到的优异性得到了航标管理部门和航运公司以及海事部门的认可和赞同。我国航运方面的从业人员也在这些年不断深入探究虚拟航标，加强长江航道的建设。

1.2研究意义

一直以来，长江作为横贯我国东西的水运大动脉，在区域发展总体格局中具有重要的战略地位，被喻为“黄金水道”。长江航运的发展一直得到党中央、国务院高度重视。2009年交通运输部会同国家发改委、财政部、水利部编制了《长江干线航道总体规划纲要》，2011年1月21日，国务院以国发〔2011〕2号文件正式颁布了《关于加快长江等内河水运发展的意见》，标志着长江等内河水运发展已经上升为国家战略。

为了保证长江水域周遭的发展和建设就需要确保长江水域上船舶行驶、运输、作业、通行的安全、有序、高效，联系这些的纽扣正是航道中的航标。而虚拟航标作为一种新兴的航标已经逐渐被全世界各个国家的航标组织认识、研究和应用。它在传统航标的基础上进一步发展、创新、前进，能实现许多传统航标无法实现的目标和作用。

虚拟航标作为新型，补充了航标作为航道信息的载体的作用，它是航道信息化，智能化，高效化发展的必然产物。对比传统航标资源消耗大、设置效率低、成本维护高等缺点，探索虚拟航标发布方式以及对未来虚拟航标的发展方向进行探究，并分析相关技术论文的研究成果验证发布方式的有效性，加快长江干线航道虚拟航标的建设与应用，更好地开展长江干线航道航标建设。

1.3研究内容

1.3.1虚拟航标的应用情况与发布的方式。

目前的虚拟航标已经有相当一部分作为传统实体航标的补充在我国水域中予以应用，目前的虚拟航标多为基于AIS系统的虚拟航标，通过VHF信号传送。其他的还有电子航道图虚拟航标以及app上显示电子航道图上的虚拟航标。

1.3.2长江干线目前的几种发布方式。

长江干线目前已经存在多种虚拟航标的发布方式，包括AIS虚拟航标，长江电子航道图虚拟航标，以及APP虚拟航标。AIS虚拟航标主要应用于临时设置的航标，在设置时对附近船舶发出信号并传输航标的位置、性质、持续时间。他的周期较短，便于实时更改航标数据设置。电子航道图虚拟航标主要应用于长期设置的航标，一般为对航道进行指示的航标以及划分各个区域的航标。他的周期较长，但是设备要求相较于接收AIS航标较低。APP虚拟航标与电子航道图虚拟航标相类似，他也是应用于长期设置的航标，多发布于APP上，接收相较于AIS航标也更为便捷。

1.3.3长江干线虚拟航标发布方式建议。

由于AIS虚拟航标的受信号范围，基站选址，环境因素影响较大，因此利用我国新研制的北斗定位系统对航标予以定位，同时通过将来的5G技术对传输数据的信号进行增强，就能够减少虚拟航标在传输时因为信号，环境造成的损失。

第二章 虚拟航标

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