BS EN 61108——船用全球导航卫星系统接收设备标准系列

Maritime Navigation and Radiocommunication Equipment and Systems — GNSS 接收设备(IEC 61108 系列)

🛰️ BS EN 61108 是英国标准(BSI)采用 IEC 61108 系列而形成的关于船用全球导航卫星系统(GNSS)接收设备的标准系列,由 EPL/80(船用导航与无线电通信设备及系统)技术委员会负责制定。GNSS 接收设备是现代船舶导航的核心传感器,通过接收 GPS、GLONASS 等卫星信号确定船位、航向与速度,是实现船舶安全航行、进出港操纵与避碰决策的关键设备。本系列规定了船用 GNSS 接收设备的性能标准、试验方法与所需试验结果,是船用导航设备型式认可、安装与检验的重要依据。

🚨 船用导航设备是”航行安全关键设备”:定位精度不足或设备故障可能直接导致搁浅、碰撞等事故。国际海事组织(IMO)与船级社对船用 GNSS 设备有严格的性能与认可要求,BS EN 61108 系列正是实现这些要求的核心技术标准。

一、标准系列概述与构成 📌

BS EN 61108 系列针对不同类型的 GNSS 接收设备分别规定性能标准、试验方法与所需试验结果:第1部分针对 GPS 接收设备,第2部分针对 GLONASS 接收设备,第4部分针对船载差分 DGPS 与 DGLONASS 无线电信标接收设备。各部分既相互独立,又在 GNSS 接收设备的通用性能要求上保持一致,构成覆盖主要卫星导航体制的完整体系。

标准号中文标题主要技术内容发布状态
BS EN 61108-1:2003船用导航与无线电通信设备及系统——全球导航卫星系统(GNSS)——第1部分:全球定位系统(GPS)——接收设备——性能标准、试验方法与所需试验结果GPS 接收设备的定位精度、捕获/跟踪、可用性、接口与电磁兼容等性能要求与试验替代 1996 版
BS EN 61108-2:1998船用导航与无线电通信设备及系统——全球导航卫星系统(GNSS)——第2部分:GLONASS 接收设备——性能标准、试验方法与所需试验结果GLONASS 接收设备的性能要求与试验方法采用 IEC 61108-2:1998
BS EN 61108-4:2004船用导航与无线电通信设备及系统——全球导航卫星系统(GNSS)——第4部分:船载 DGPS 与 DGLONASS 海上无线电信标接收设备——性能要求、试验方法与所需试验结果差分 GNSS 无线电信标接收设备的性能要求与试验方法采用 IEC 61108-4:2004
⚠️ 标准不涵盖合同中的全部必要条款,使用者须自行确保正确应用;符合英国标准并不免除任何法律义务。设备安装与使用还应满足船级社与港口国监督的具体要求。

二、第1部分:GPS 接收设备 🛰️

BS EN 61108-1:2003 规定了船用 GPS 接收设备的性能标准、试验方法与所需试验结果。GPS(全球定位系统)是应用最广泛的卫星导航系统,其接收设备为船舶提供经度、纬度、速度与时间信息。标准对定位精度、信号捕获与跟踪、天线与接收机性能、数据接口、电磁兼容、环境适应性(温度、湿度、振动、盐雾)等提出要求,并规定相应的试验方法。2003 版是对 1996 版的修订,纳入了当时 GPS 系统发展的最新技术状态。

主要性能要求

  • 定位精度:在规定信号条件下满足要求的水平定位误差。
  • 捕获与跟踪:在规定时间内完成信号捕获并稳定跟踪卫星。
  • 数据输出:按规定格式(如 NMEA)输出位置、速度、时间与状态信息。
  • 接口与集成:与船载其他导航与通信设备的数据交换能力。
  • 环境与电磁兼容:在船用环境(温度、湿度、振动、盐雾、电磁干扰)下可靠工作。
💡 GPS 接收设备的”性能”与”环境适应性”必须同时满足:海上环境温度变化大、盐雾腐蚀强、电磁干扰多,仅凭实验室常温精度不能证明其海上可靠性。型式认可试验应覆盖完整的环境与 EMC 试验矩阵。

三、第2部分:GLONASS 接收设备 🛰️

BS EN 61108-2:1998 规定了船用 GLONASS 接收设备的性能标准、试验方法与所需试验结果。GLONASS 是俄罗斯的全球导航卫星系统,其接收设备在 GPS 不可用或被干扰时可作为备份定位手段,增强船舶定位的鲁棒性。该部分对 GLONASS 接收设备的定位精度、信号捕获与跟踪、数据接口、环境适应性与电磁兼容提出要求,其框架与第1部分 GPS 要求相协调。该文件为较早年份的版本,部分采用扫描件形式保存。

⚠️ GLONASS 与 GPS 在信号结构、坐标基准与时间系统上存在差异:船用接收机若同时接收多星座信号,须正确处理坐标与时间的转换。选用多星座接收机可提高可用性,但应核实其是否满足相应星座的性能要求。

四、第4部分:船载 DGPS 与 DGLONASS 无线电信标接收设备 📡

BS EN 61108-4:2004 规定了船载差分 DGPS 与 DGLONASS 海上无线电信标接收设备的性能要求、试验方法与所需试验结果。差分 GNSS 通过岸基无线电信标播发差分改正信息,显著提高定位精度(通常可达米级甚至亚米级),广泛用于进出港、航道测量与精密作业。该部分规定了差分校准接收设备对无线电信标信号的接收、解调、差分改正应用与定位输出的性能要求及试验方法。

✅ 差分 GNSS 是”精度的倍增器”:标准定位精度约十米级,而差分改正后可提升至米级或亚米级。对于航道狭窄、水深受限的进出港作业,差分定位是保障安全的重要技术手段。

五、工程实践应用要点 🛠️

  • 🔍 选型与型式认可:选择符合 BS EN 61108 系列并具备船级社型式认可证书的 GNSS 接收设备,满足 IMO 性能标准要求。
  • 🔧 安装与布线:天线安装应避开遮挡与强反射物,保证卫星信号视场;接收机接线应屏蔽、防干扰并接地良好。
  • 📊 精度验证:安装后按标准试验方法进行定位精度与可用性验证,记录基准位置误差与差分状态。
  • 📋 维护与更新:定期检查天线、馈线与连接,更新接收机固件与卫星历书数据,监控定位精度变化与告警状态。

六、常见问题解答 ❓

❓ 问:GPS 与 GLONASS 接收设备能否互相替代?
答:功能上可互为备份,但二者信号体制、坐标基准与时间系统不同,不能直接混用。选用双星座接收机可同时利用两系统提高可用性,但需正确处理坐标系与时间转换,并分别满足相应部分的性能要求。
❓ 问:为什么船用 GNSS 定位精度要求比手机高?
答:船用 GNSS 是航行安全的依据,定位误差直接影响避碰与进出港安全;而手机定位主要用于一般导航。IMO 对船用 GNSS 定位精度有明确要求,且须经型式认可与周期性检验。
❓ 问:差分 GNSS 与标准 GNSS 的精度差异有多大?
答:标准单点定位精度约十米级;采用差分改正后,DGPS/DGLONASS 可提升至米级或亚米级。但差分精度依赖于岸基信标覆盖范围、改正信息完整性与接收机性能。
🔍 问:天线安装位置对定位有什么影响?
答:影响很大。天线被遮挡、多径反射或处于强电磁干扰区会降低定位精度甚至导致定位失效。天线应安装于船体最高、视野开阔处,远离雷达与发射天线,并保证接地与防雷。
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