李 楠

?

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

李 楠

中華通信系統(tǒng)有限公司河北分公司，河北 石家莊 050081

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng), 是繼美國GPS全球定位系統(tǒng)和俄國GLONASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗系統(tǒng)的應(yīng)用涉及國家各個領(lǐng)域。基于此，分析了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的應(yīng)用特點和應(yīng)用現(xiàn)狀,給出我國北斗系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；應(yīng)用；現(xiàn)狀分析

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satel- lite System，BDS）是我國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）和美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO，是聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會已認定的供應(yīng)商[1]。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力，從2004 年4 月正式運營、全面對民用用戶開放至今, 整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定, 工作狀態(tài)良好,已在測繪、電信、水利、交通運輸、勘探和國家安全等諸多領(lǐng)域開始逐步發(fā)揮重要作用。

截至目前，我國已發(fā)射了23顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，服務(wù)范圍基本涵蓋了我國及亞太周邊地區(qū)。預(yù)計到2020年，將基本建成服務(wù)范圍涵蓋全球的新一代北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。

2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)當(dāng)前應(yīng)用特點

2.1 系統(tǒng)覆蓋我國全部國土及周邊區(qū)域

北斗系統(tǒng)是覆蓋我國本土及其周邊地區(qū)的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng), 覆蓋范圍為東經(jīng)70°～145°, 北緯5°～55°,可以無縫覆蓋我國全部國土和周邊海域, 在中國全境范圍內(nèi)具有良好的導(dǎo)航定位可用性。

2.2 系統(tǒng)定位、授時精度能滿足導(dǎo)航定位需要

北斗系統(tǒng)的二維水平定位精度為10 m,授時精度10 ns, 測速精度0.2 m/s,與GPS系統(tǒng)的民用精度基本相當(dāng),能滿足用戶導(dǎo)航定位和授時要求。北斗系統(tǒng)的注冊用戶分為3個服務(wù)等級, 對應(yīng)的定位響應(yīng)時延分別為：一類用戶5 s，二類用戶2 s，三類用戶1 s。北斗系統(tǒng)具有單向和雙向2種授時功能,根據(jù)不同的精度要求,定時傳送最新授時信息給用戶端,供用戶完成與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)之間時間差的修正。

2.3 系統(tǒng)雙向報文通信功能應(yīng)用優(yōu)勢明顯

北斗系統(tǒng)具有用戶與用戶、用戶與地面控制中心之間的雙向報文通信能力。系統(tǒng)一般用戶1次可傳輸36個漢字, 經(jīng)核準的用戶利用連續(xù)傳送方式1次最多可傳送120個漢字。這種簡短雙向報文通信服務(wù),可有效地滿足通信信息量較小、但即時性要求卻很高的各類型用戶應(yīng)用系統(tǒng)的要求。

3 北斗系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)運營以來, 在軍民應(yīng)用領(lǐng)域上發(fā)揮了重要作用。迄今為止,已為用戶提供定位服務(wù)超過億次,通信服務(wù)超過千萬條,在森林防火、水利防汛、交通運輸?shù)让裼?、軍用領(lǐng)域產(chǎn)生了顯著的社會效益。所研制的黑龍江大興安嶺森林防火信息系統(tǒng)、瀾滄江上湄公河船舶調(diào)度管理系統(tǒng)和鄭州鐵路局鐵路機車到站報點系統(tǒng)等北斗系統(tǒng)應(yīng)用示范工程,已取得了明顯的經(jīng)濟效益[2]。當(dāng)前，主要應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)在以下幾個方面：

3.1 海洋漁業(yè)

衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)已在海洋漁業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了顯著成果。在世界各大洋和江河湖泊行駛的各類船舶大多都安裝了衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備，使海上和水路運輸更為高效和安全。北斗系統(tǒng)集導(dǎo)航定位與通信于一體，通信費用低廉，服務(wù)于漁業(yè)船只的安全航行與航海作業(yè)，保障了漁民的生命財產(chǎn)安全。同時為海洋漁業(yè)管理部門對所屬漁船進行船位調(diào)取、自動位置報告、進出港報告、區(qū)域報警及工作狀態(tài)監(jiān)測提供了有效的手段。

3.2 氣象運用

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星氣象應(yīng)用的開展，可以促進中國天氣分析和數(shù)值天氣預(yù)報、氣候變化監(jiān)測和預(yù)測，也可以提高空間天氣預(yù)警業(yè)務(wù)水平，提升中國氣象防災(zāi)減災(zāi)的能力。地球大氣觀測系統(tǒng)可完成對大氣、海洋和空間環(huán)境的觀察，以及對環(huán)境中重要的風(fēng)、云、電進行觀測。除此之外，北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的氣象應(yīng)用對推動北斗導(dǎo)航衛(wèi)星創(chuàng)新應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)拓展也具有重要的影響。

3.3道路交通管理

衛(wèi)星導(dǎo)航將有利于減緩交通阻塞，提升道路交通管理水平。通過在車輛上安裝衛(wèi)星導(dǎo)航接收機和數(shù)據(jù)發(fā)射機，車輛的位置信息就能在幾秒鐘內(nèi)自動轉(zhuǎn)發(fā)到中心站。這些位置信息可用于道路交通管理。

3.4 鐵路智能交通

衛(wèi)星導(dǎo)航將促進傳統(tǒng)運輸方式實現(xiàn)升級與轉(zhuǎn)型。例如，在鐵路運輸領(lǐng)域，通過安裝衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備，可極大縮短列車行駛間隔時間，降低運輸成本，有效提高運輸效率。未來，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將提供高可靠、高精度的定位、測速、授時服務(wù)，促進鐵路交通的現(xiàn)代化，實現(xiàn)傳統(tǒng)調(diào)度向智能交通管理的轉(zhuǎn)型。

3.5 航空運輸

當(dāng)飛機在機場跑道著陸時，最基本的要求是確保飛機相互間的安全距離。利用衛(wèi)星導(dǎo)航精確定位與測速的優(yōu)勢，可實時確定飛機的瞬時位置，有效減小飛機之間的安全距離，甚至在大霧天氣情況下，可以實現(xiàn)自動盲降，極大提高飛行安全和機場運營效率。通過將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的有效結(jié)合，將為航空運輸提供更多的安全保障。

3.6 應(yīng)急救援

衛(wèi)星導(dǎo)航已廣泛用于沙漠、山區(qū)、海洋等人煙稀少地區(qū)的搜索救援。在發(fā)生地震、洪災(zāi)等重大災(zāi)害時，救援成功的關(guān)鍵在于及時了解災(zāi)情并迅速到達救援地點。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)除導(dǎo)航定位外，還具備短報文通信功能，通過衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備可及時報告所處位置和受災(zāi)情況，有效縮短救援搜尋時間，提高搶險救災(zāi)時效，大大減少人民生命財產(chǎn)損失。在2008年5 月12日汶川大地震發(fā)生后，北京武警指揮中心和四川武警部隊運用“北斗”進行了上百次交流, 通過北斗系統(tǒng)獨有的報文功能發(fā)送了50多萬條的短信，使外界在地震災(zāi)區(qū)各項通信中斷的情況下了解到災(zāi)區(qū)的具體信息，為抗震救災(zāi)帶來了巨大的便利。

4 結(jié)語

衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是國家信息基礎(chǔ)設(shè)施之一,是實現(xiàn)社會信息化的重要工具，也是國家科技水平和經(jīng)濟實力的象征。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的建成并投入使用，打破了美國等發(fā)達國家壟斷衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的局面,提高了我國經(jīng)濟社會的信息化水平。北斗系統(tǒng)的應(yīng)用涉及國家各個領(lǐng)域，我們期望政府高度重視北斗系統(tǒng)的生存發(fā)展[3],采取有力措施推進系統(tǒng)應(yīng)用,社會各界攜起手來共同努力，打破目前北斗系統(tǒng)在應(yīng)用上的困局,建設(shè)具有中國特色的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)化工業(yè), 使北斗系統(tǒng)更好地為我國的國民經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)，從而實現(xiàn)把北斗系統(tǒng)建設(shè)成覆蓋全球、規(guī)模龐大、整體性強的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目標。

[1]李大光.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：中國版的GPS[J].生命與災(zāi)害，2011（3）：28-31.

[2]童愷.中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的進展[J].國際太空，2003（6）：1-5.

[3]陳建成.北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)用關(guān)鍵在政府政策[J].衛(wèi)星應(yīng)用, 2007，15（2）：18-25.

Analysis of the Application of Beidou Satellite Navigation and Positioning System

Li Nan

China Communication System Co., Ltd, Hebei branch, Hebei Shijiazhuang 050081, China

The Beidou satellite navigation system is a global satellite positioning and communication system developed by China. It is the third mature satellite navigation system after the United States GPS global positioning system and the Russian GLONASS. Beidou system application related to various fields of the country, this paper analyzes the Beidou satellite navigation and positioning system application characteristics and the status quo, given the advantages of the application of the Beidou system.

Beidou satellite navigation system; application; analysis of the status quo

P228

A

1009-6434（2016）08-0140-02