2018年底召開的中央經濟工作會議上，明確了5G、人工智能、工業互聯網等“新型基礎設施建設”的定位。而當前官媒蓋章的“新基建”，主要包括七大領域：5G基建、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智能、工業互聯網。
在以5G為代表的新基建建設進程中，北斗系統作為我國自主可控的全球導航衛星系統，建設進入最后沖刺期，與5G等領域共同助力中國數字新基建，將催生更多的新技術、新需求與新業態。
北斗衛星導航系統（BDS）是我國著眼于國家安全和經濟社會發展需要，自主建設、獨立運行的衛星導航系統。
北斗衛星導航系統有以下三個特點：抗遮蔽能力強；多頻信號組合使用提高服務精度；具有導航與通信能力。
表1 全球衛星導航系統
隨著北斗衛星導航系統的不斷發展，我國已經成功發射了五十四顆北斗導航衛星，在導航定位、精度分析等方面有著更加出色的表現。
北斗衛星導航系統在交通運輸領域的應用正在慢慢擴大。
現階段，北斗系統是“新基建”、“智能交通”、“現代化交通”發展的主要力量之一，在構建我國交通運輸體系的過程中占有重要的地位。
港口是交通運輸的樞紐，港口作業效率對于港口至關重要。
在新一輪科技革命的時代背景下，港口陸續開始了數字化、全自動的轉型升級，與此同時，高精度應用需求也變得越來越強烈。
港口在貨物運輸或者貨物中轉的過程中停留時間的長短，標志著貨物換裝速度的快慢和作業效率的高低。
提高港口運作效率的方法之一就是使用高精度的導航和更加快捷的通訊方式，即北斗衛星導航系統和5G通訊技術。
《關于建設世界一流港口的指導意見》是交通運輸部于2019年11月19日發布的關于智慧港口建設的文件。
文件中指出要加快“智慧港口”的建設，建設基于5G、北斗、物聯網等技術的信息基礎設施，推動港區內集卡和特殊場景集疏運通道集卡自動駕駛示范，深化港區聯動。
伴隨著新基建浪潮的到來，全球數字化技術不斷革新，我國智慧港口的建設也持續推進，北斗衛星導航系統在港口的應用將更加廣泛。
No.1 北斗導航系統在福州江陰港區的應用
江陰港是長江下游聯運和江河轉運的天然良港，港口主要由5個港區組成。
港口水深港闊，區位顯要，是福建省對外經濟發展的重要門戶。
在智慧港口建設方面，江陰港區將5G技術與天翼云平臺結合，將原有的港口數據視頻存放在天翼云上，供港口相關人員查看，推動了江陰港的智能化轉型建設。
2018年，福州港集裝箱吞吐量達340萬TEU，在2019年Lloyd’s List發布的港口排名中排在第49位。
圖1 福州港集裝箱吞吐量（2011-2018）
數據來源：Lloyd’s List
福州港務集團江陰港區上線的搭載北斗的“5G+MEC 智慧港口”平臺是港口應用北斗系統的具體表現。
該平臺實現了既關注整體又兼顧局部的大范圍立體監控模式，通過AR實景指揮平臺，遠程通過AR全景攝像機獲取江陰港區的實時錄像視頻，強化了生產調度人員的監督能力。
基于北斗定位技術的岸橋司機防疲勞管理系統是江陰港不同于其他港口的特色。
系統可以根據攝像頭實時采集駕駛室視頻圖像，通過5G通信快速回傳到MEC平臺中，利用視頻監控智能分析實時狀況，當被觀察者出現異常現象（瞌睡、疲勞等面部表情）時就會立即預警。
No.2 北斗導航系統在天津港的應用
天津港地處渤海灣西端，坐落于天津濱海新區，是我國“一帶一路”上的重要港口。
天津港與全球港口有著密切的貿易往來，港口的腹地面積廣闊，擁有各類泊位176個。
在智慧港口建設方面，“天津港速度”和“天津港模式”一直享譽全球，僅用了402天就建造完成了自動化碼頭的建設，并且港口作業效率達到世界一流水平。
同時，天津港還將智慧碼頭建設的全新成果分享給世界，為全球港口智慧化轉型提供了“天津港方案”。
2018年，天津港的集裝箱吞吐量達到1597萬TEU，在2019年Lloyd’s List 港口排名中排在第9位。
圖2 天津港集裝箱吞吐量（2011-2018）
數據來源：Lloyd’s List
北斗導航系統在天津港的應用屬于較早的一批，也是十分成功的案例。
北斗系統的應用一方面體現在港口的集裝箱作業上，另一方面體現在集裝箱碼頭的自動化操控上。
天津港的五洲國際集裝箱碼頭是天津港正在構建的自動化集裝箱碼頭。
在集裝箱作業方面，天津港相關港口企業為避免港口“錯箱”事件的發生，采用給集裝箱和集卡安裝“北斗導航系統終端”的方法，利用北斗導航的無縫隙定位、實時計算、連續的通訊和可靠地控制功能，在5G網絡的高速支持下精準地完成集裝箱裝卸及集卡行駛工作。
2018年4月12日，全球首臺無人駕駛卡車在天津港五洲國際集裝箱碼頭試運營。
在智能化技術的支持下，自動卡車可以高效、精準地完成障礙物響應、及時停車等多項復雜動作。
無人集卡在面臨嚴酷自然環境或者多種設備聯合作業的情況下也能正常運作，大幅度提高了港口的生產效率，并且改善了港口工人的安全問題。
在自動化操控方面，天津港通過北斗導行系統、5G通信技術、無人駕駛、可視化技術（AR）等相關技術實現了更廣泛的應用。
比如自動化碼頭的岸橋、場橋、拖車等港口作業設施在自動化操控中心實現了3D實時全景顯示，保障了司機在遠程操控中心操控的準確性。
圖3 基于5G—北斗高精度定位的港口裝卸
圖片來源：《5G+北斗高精度定位應用白皮書（2019）》
No.3 北斗導航系統在武漢花山港區的應用
武漢聯合發展港口有限公司，又稱“花山港”，是武漢新港的重要港區之一，港口擁有兩個集裝箱泊位，是長江中游航運中心的集裝箱核心港之一，也是東湖高新區唯一的一類水運開放口岸。
在港口智慧化建設方面，花山港積極與相關企業合作，把促進港口升級，推進產能合作為目標，探索智慧港口建設的整體方案。
2018年10月，湖北三環、聯通智網與花山港簽訂協議對港口進行智能化改造。
2019年9月26日，花山港“智能化改造”項目投入運行，標志著花山港成為長江中游首個5G智慧港口。
2018年，武漢港的集裝箱吞吐量為96萬TEU，集裝箱吞吐量逐年增加。
在各港區的通力合作下，武漢港于2019年11月29日完成5了集裝箱吞吐量達到100萬的任務，正式邁入我國百萬標箱大港之列。
圖4 武漢港港區分布圖
資料來源：http://www.wuhanport.com
圖5 武漢港集裝箱吞吐量（2009-2018)
數據來源：http://www.wuhanport.com
花山港營運的“5G智能無人集裝箱轉運卡車”是我國首例基于5G通訊的傳統港口集裝箱智能水平運輸的解決方案。
無人集卡在花山港的正式投產使用為港口運輸的智能化升級提供了有效參考。
5G智能無人集卡以北斗衛星導航、激光雷達定位等先進智能技術為依托，實現了集卡的高精度定位停車。
5G智能無人集卡與普通集卡的外形有很大區別，無人集卡拆除了集卡前部的司機操控室，外形上就如同一輛“平板車”。
在車輛的前后都安裝有配套的傳感器設備，通過與激光雷達的配合可以進行精準定位，使無人集卡完全自主地完成車輛停止、裝載集裝箱、載貨行駛、車輛停止、卸箱等一系列操作。
傳統港口碼頭如何向智慧港口轉化升級的問題一直是港口企業討論的焦點，相比于依靠“磁釘”定位移動的傳統集裝箱無人集卡，花山港使用的無人集卡則更加簡潔。
5G智能無人集卡擺脫了“磁釘”的束縛，使用我國自主研發的北斗導航系統來獲取港口的高精度時空信息，通過5G網絡傳輸數據，賦以集卡更加智慧的“大腦”，使小車能夠感知200米以內的各類物體，停車定位精度控制在5厘米的范圍內。
在全球港口不斷向第五代港口邁進，逐步加快升級創新的背景下，港口的智能化建設被視為提升港口核心競爭力的重要手段。
我國自主研制的北斗衛星導航技術已經十分成熟，并且具有更加準確的定位精度和更加安全的網絡操作環境。
天津港和花山港的無人集卡的使用證明了北斗導航系統對于我國港口的智能化升級的促進作用，北斗導航系統能夠促進港口建設的信息化、自動化發展水平。
圖文素材由中國港口網www.g3559.cn
特約上海海事大學付玉鵬、周鑫、沙梅獨家提供
參考文獻
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