基于5G/低轨卫星的内河航运应用研究

为满足安全有效地控制河段航行的需求，开发实时可靠的视频监控系统。结合现有的内河航道管理模式和监控系统无法高效对船舶进行管控，无法实时检测船舶状态的缺点，对内河航道监控系统的功能需求进行分析，对内河航道应用的系统架构、通信平台架构进行设计，结合相机标定、交通参数统计、交通事件监测算法实现该系统。实验结果表明，该系统能有效弥补现有监控系统的不足，确保监控视频传输的实时性和安全性，保障船舶在通过桥洞、闸道等特殊航段时的安全。该系统有广泛的应用场景，例如，船舶过闸的应用，可以简化过闸流程，缩短船舶滞留时间。

近年来，江苏省水上危险品运输品种和数量双双增加，大约60%以上的化学品和石油类制品通过江苏内河水域运输。内河航运极大地促进了区域经济建设和社会发展， 连接起了国内许多城市的共同发展， 是我国实现经济建设可持续发展的重要战略资源。

相较于发达国家，我国内河航道管理模式比较陈旧、落后，管理水平偏低，仍然以人工指挥为主， 已经无法满足安全有效地控制河段航行的需求，内河航运的监管系统亟需创新方法、创新技术、创新装备以提升其效能，以保障船舶在通过桥洞、闸道等特殊航段时的安全。

目前，应用于监控系统的AIS 通信采用VHF 频段，其通信覆盖距离与其他VHF 设备一样，都是电波直线传播，天线的高度决定通信传播距离。而内河航道水域广阔，需要大宽带的通信技术确保实时传输监控视频。5G 高速率、低时延、高可靠性的优点确保了视频传输的实时性和安全性，对于船舶行驶过程中无法建设5G 基站的区域，将采用低轨卫星通信进行数据传输。

南京地处长江下游沿岸，水运资源发达。南京港是全国最大的内河港口。内河航运在目前交通运输业依然占有重要地位，具有价格低、运输量大、能耗低等优点，能够有效节约能源消耗，保护环境。虽然内河航道的运输有了很大的发展，但在现代化和信息化建设上存在一些不足，如内河航道的监控系统。

内河航运的监控系统存在一些不足：通信平台建设困难、5G 基站无法满足密集铺设的要求，船舶行驶途中会出现信号中断问题、传统的摄像头监控容易受到气候、光线的影响，对于水深估计不准确，对于船舶的检测存在延时等。

通过基于5G/低轨卫星通信的高清视频传输可以更好地改进监控系统，从而提高系统中各个功能模实现的准确度和鲁棒性。

对于内河船舶来说，在航行过程中不但需要对自身航行有系统的控制，也需要准确掌握航道的实时信息，同控制中心、岸端、其他船舶有必要的沟通和交流，从而更好地提升航行质量，保障航行的安全性，而现代通信技术的快速发展将进一步完善船舶的通信能力，提升运行质量。

水运作为交通运输业不可或缺的一部分，应该积极响应，大力促进水运智能化发展。5G 的到来给航