在以5G为代表的新基建建设进程中，北斗系统作为我国自主可控的全球导航卫星系统，建设进入最后冲刺期，与5G等领域共同助力中国数字新基建，将催生更多的新技术、新需求与新业态。
北斗卫星导航系统（BDS）是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统有以下三个特点：抗遮蔽能力强；多频信号组合使用提高服务精度；具有导航与通信能力。
表1 全球卫星导航系统
随着北斗卫星导航系统的不断发展，我国已经成功发射了五十四颗北斗导航卫星，在导航定位、精度分析等方面有着更加出色的表现。
北斗卫星导航系统在交通运输领域的应用正在慢慢扩大。
现阶段，北斗系统是“新基建”、“智能交通”、“现代化交通”发展的主要力量之一，在构建我国交通运输体系的过程中占有重要的地位。
港口是交通运输的枢纽，港口作业效率对于港口至关重要。
在新一轮科技革命的时代背景下，港口陆续开始了数字化、全自动的转型升级，与此同时，高精度应用需求也变得越来越强烈。
港口在货物运输或者货物中转的过程中停留时间的长短，标志着货物换装速度的快慢和作业效率的高低。
提高港口运作效率的方法之一就是使用高精度的导航和更加快捷的通讯方式，即北斗卫星导航系统和5G通讯技术。
《关于建设世界一流港口的指导意见》是交通运输部于2019年11月19日发布的关于智慧港口建设的文件。
文件中指出要加快“智慧港口”的建设，建设基于5G、北斗、物联网等技术的信息基础设施，推动港区内集卡和特殊场景集疏运通道集卡自动驾驶示范，深化港区联动。
伴随着新基建浪潮的到来，全球数字化技术不断革新，我国智慧港口的建设也持续推进，北斗卫星导航系统在港口的应用将更加广泛。
No.1 北斗导航系统在福州江阴港区的应用
江阴港是长江下游联运和江河转运的天然良港，港口主要由5个港区组成。
港口水深港阔，区位显要，是福建省对外经济发展的重要门户。
在智慧港口建设方面，江阴港区将5G技术与天翼云平台结合，将原有的港口数据视频存放在天翼云上，供港口相关人员查看，推动了江阴港的智能化转型建设。
2018年，福州港集装箱吞吐量达340万TEU，在2019年Lloyd’s List发布的港口排名中排在第49位。
图1 福州港集装箱吞吐量（2011-2018）
数据来源：Lloyd’s List
福州港务集团江阴港区上线的搭载北斗的“5G+MEC 智慧港口”平台是港口应用北斗系统的具体表现。
该平台实现了既关注整体又兼顾局部的大范围立体监控模式，通过AR实景指挥平台，远程通过AR全景摄像机获取江阴港区的实时录像视频，强化了生产调度人员的监督能力。
基于北斗定位技术的岸桥司机防疲劳管理系统是江阴港不同于其他港口的特色。
系统可以根据摄像头实时采集驾驶室视频图像，通过5G通信快速回传到MEC平台中，利用视频监控智能分析实时状况，当被观察者出现异常现象（瞌睡、疲劳等面部表情）时就会立即预警。
No.2 北斗导航系统在天津港的应用
天津港地处渤海湾西端，坐落于天津滨海新区，是我国“一带一路”上的重要港口。
天津港与全球港口有着密切的贸易往来，港口的腹地面积广阔，拥有各类泊位176个。
在智慧港口建设方面，“天津港速度”和“天津港模式”一直享誉全球，仅用了402天就建造完成了自动化码头的建设，并且港口作业效率达到世界一流水平。
同时，天津港还将智慧码头建设的全新成果分享给世界，为全球港口智慧化转型提供了“天津港方案”。
2018年，天津港的集装箱吞吐量达到1597万TEU，在2019年Lloyd’s List 港口排名中排在第9位。
图2 天津港集装箱吞吐量（2011-2018）
数据来源：Lloyd’s List
北斗导航系统在天津港的应用属于较早的一批，也是十分成功的案例。
北斗系统的应用一方面体现在港口的集装箱作业上，另一方面体现在集装箱码头的自动化操控上。
天津港的五洲国际集装箱码头是天津港正在构建的自动化集装箱码头。
在集装箱作业方面，天津港相关港口企业为避免港口“错箱”事件的发生，采用给集装箱和集卡安装“北斗导航系统终端”的方法，利用北斗导航的无缝隙定位、实时计算、连续的通讯和可靠地控制功能，在5G网络的高速支持下精准地完成集装箱装卸及集卡行驶工作。
2018年4月12日，全球首台无人驾驶卡车在天津港五洲国际集装箱码头试运营。
在智能化技术的支持下，自动卡车可以高效、精准地完成障碍物响应、及时停车等多项复杂动作。
无人集卡在面临严酷自然环境或者多种设备联合作业的情况下也能正常运作，大幅度提高了港口的生产效率，并且改善了港口工人的安全问题。
在自动化操控方面，天津港通过北斗导行系统、5G通信技术、无人驾驶、可视化技术（AR）等相关技术实现了更广泛的应用。
比如自动化码头的岸桥、场桥、拖车等港口作业设施在自动化操控中心实现了3D实时全景显示，保障了司机在远程操控中心操控的准确性。
图3 基于5G—北斗高精度定位的港口装卸
图片来源：《5G+北斗高精度定位应用白皮书（2019）》
No.3 北斗导航系统在武汉花山港区的应用
武汉联合发展港口有限公司，又称“花山港”，是武汉新港的重要港区之一，港口拥有两个集装箱泊位，是长江中游航运中心的集装箱核心港之一，也是东湖高新区唯一的一类水运开放口岸。
在港口智慧化建设方面，花山港积极与相关企业合作，把促进港口升级，推进产能合作为目标，探索智慧港口建设的整体方案。
2018年10月，湖北三环、联通智网与花山港签订协议对港口进行智能化改造。
2019年9月26日，花山港“智能化改造”项目投入运行，标志着花山港成为长江中游首个5G智慧港口。
2018年，武汉港的集装箱吞吐量为96万TEU，集装箱吞吐量逐年增加。
在各港区的通力合作下，武汉港于2019年11月29日完成5了集装箱吞吐量达到100万的任务，正式迈入我国百万标箱大港之列。
图4 武汉港港区分布图
资料来源：http://www.wuhanport.com
图5 武汉港集装箱吞吐量（2009-2018)
数据来源：http://www.wuhanport.com
花山港营运的“5G智能无人集装箱转运卡车”是我国首例基于5G通讯的传统港口集装箱智能水平运输的解决方案。
无人集卡在花山港的正式投产使用为港口运输的智能化升级提供了有效参考。
5G智能无人集卡以北斗卫星导航、激光雷达定位等先进智能技术为依托，实现了集卡的高精度定位停车。
5G智能无人集卡与普通集卡的外形有很大区别，无人集卡拆除了集卡前部的司机操控室，外形上就如同一辆“平板车”。
在车辆的前后都安装有配套的传感器设备，通过与激光雷达的配合可以进行精准定位，使无人集卡完全自主地完成车辆停止、装载集装箱、载货行驶、车辆停止、卸箱等一系列操作。
传统港口码头如何向智慧港口转化升级的问题一直是港口企业讨论的焦点，相比于依靠“磁钉”定位移动的传统集装箱无人集卡，花山港使用的无人集卡则更加简洁。
5G智能无人集卡摆脱了“磁钉”的束缚，使用我国自主研发的北斗导航系统来获取港口的高精度时空信息，通过5G网络传输数据，赋以集卡更加智慧的“大脑”，使小车能够感知200米以内的各类物体，停车定位精度控制在5厘米的范围内。
在全球港口不断向第五代港口迈进，逐步加快升级创新的背景下，港口的智能化建设被视为提升港口核心竞争力的重要手段。
我国自主研制的北斗卫星导航技术已经十分成熟，并且具有更加准确的定位精度和更加安全的网络操作环境。
天津港和花山港的无人集卡的使用证明了北斗导航系统对于我国港口的智能化升级的促进作用，北斗导航系统能够促进港口建设的信息化、自动化发展水平。
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