曾毅

（交通運輸部東海航海保障中心上海通信中心，上海201206）

北斗衛(wèi)星導航應急通信應用探討

曾毅

（交通運輸部東海航海保障中心上海通信中心，上海201206）

近幾十年來，隨著我國衛(wèi)星導航技術(shù)水平的不斷提高，大到國家安全戰(zhàn)略，小到老百姓的日常出行，無不受到了巨大影響。對北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行了闡述與分析，并將其綜合運用在了應急通信之中，對應用的原則和技術(shù)條件等進行了詳細論述，旨在為實現(xiàn)終端與地面通信傳輸?shù)膶嵤┨峁﹨⒖挤椒ā?/p>

北斗導航；應急通信；技術(shù)方案；地震

隨著世界衛(wèi)星導航技術(shù)革新，我國在此領(lǐng)域也給予了巨大的重視。2011年，北斗衛(wèi)星導航被國家正式列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，其對國家安全、應急救援、災害監(jiān)測、人們出行等各個領(lǐng)域產(chǎn)生了不可估量的影響，甚至成為了國家安全戰(zhàn)略得以順利實施的重要保證。北斗衛(wèi)星導航技術(shù)已步入世界先進水平，并在近年來發(fā)生的地震、冰凍災害、海上搜救、泥石流監(jiān)控救援、鐵路應急等諸多領(lǐng)域中成功運用，提高了應急通信領(lǐng)的時效性與準確性，降低了國民損失。

1 北斗衛(wèi)星導航應急通信系統(tǒng)

1.1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)概述

眾所周知，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國一大批相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的專家自行研發(fā)的全球衛(wèi)星導航體系，并成為了世界三大完備衛(wèi)星導航系統(tǒng)之一。2014年，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)被世界各國廣泛認可，并成為了世界無線電導航系統(tǒng)的領(lǐng)頭羊，同時，取得了在海事應用上的國際合法地位，并預計到2020年實現(xiàn)覆蓋全球的目標。

北斗導航系統(tǒng)主要以“三個球交會”原理為基礎(chǔ)，以兩個衛(wèi)星所交叉的區(qū)域為圓心，以工作衛(wèi)星到測定目標的距離為半徑，從而實現(xiàn)兩個球面的劃分，用戶終端必然存在于這兩個圓相交的弧面上；北斗的中心站電子高程地圖庫則以地心為中心，以地心到地表的距離為半徑，其所組成的球面是不規(guī)則的球面，當計算出地表和圓弧線的焦點，并確定目標物體在赤道以北時，便可準確地計算出目標的三維坐標。

1.2 北斗衛(wèi)星導航通信系統(tǒng)的主要功能

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)主要有開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種服務(wù)方式，前者是針對廣大居民和非商用的一種免費的定位、測速和授時服務(wù)，其距離精度可縮小至十幾米，測速誤差更是微乎其微；后者主要是向經(jīng)過北斗官方授權(quán)的用戶、繳費用戶提供加密式三維定位、目標物體運動速度快慢測試及通訊信息的傳送等服務(wù)?？梢?，無論是何種服務(wù)方式，其主要功能是不變的，即快速定位功能，北斗衛(wèi)星可根據(jù)一定的原理，精確地計算目標位置，快速鎖定目標三維坐標，全天候地為廣大使用者提供快速、高效的定位服務(wù)；精密授時功能，其主要通過雙向時差傳遞和廣播授時兩種方式進行，授時精度比起GPS授時有過之而無不及；短報文通信功能可計算出目標所在位置，又能精確地傳送目標的具體實時位置。

2 主要應用領(lǐng)域

2.1 使用現(xiàn)狀

隨著我國應急通信技術(shù)的發(fā)展，目前我國建立了多級應急指揮中心，由每個指揮網(wǎng)點組成一個信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。但是這種方式仍然是屬于粗放型的應急通信系統(tǒng)，具有時效性差、準確度弱、授時誤差大、定位覆蓋不全面等缺點。隨著北斗衛(wèi)星導航的投入使用，這一劣勢得以彌補。近年來，北斗衛(wèi)星導航技術(shù)與緊急通訊緊密結(jié)合，具體表現(xiàn)在航海、陸路交通、空間調(diào)度、救援營救、軍事勘察等領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展，并在其有關(guān)領(lǐng)域的應急通信上發(fā)揮了無法替代的作用。

2.2 在航海和氣象領(lǐng)域的應用

北斗導航系統(tǒng)應急通信應用領(lǐng)域十分廣泛，并在諸多領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展，取得了其他通信方式無法替代的地位。在航海等海事活動的運用中，利用北斗系統(tǒng)先進的遠程監(jiān)控功能，不僅為我國海軍裝備提高了遠程監(jiān)控的準確度和及時性，同時，也為防患各種海上惡劣天氣和各種海上船只事故的救援、防范海盜等提供了更快、更準的數(shù)據(jù)，為搜救和救援提供了準確的目標定位，大大縮短了救援時間，降低了事故損失。

雖然我國的氣象監(jiān)測站林立，但由于一些較為偏遠、地形地勢復雜的區(qū)域的設(shè)備比較落后，各種氣象數(shù)據(jù)的搜集、分析并不是十分準確，甚至會與實際結(jié)果大相徑庭。因此，利用北斗系統(tǒng)的實時短報文通信功能，其頻率可高可低，且對各種噪聲、輻射具有很強的抵抗性，因而能輕易地采集平流層和對流層的大氣數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的準確、快速傳輸，使預報的誤差率大大降低。

2.3 在鐵路和自然災害領(lǐng)域的應用

我國是世界鐵路技術(shù)最發(fā)達的國家之一，我國的鐵路網(wǎng)在不斷完善，從和諧號列車到復興號列車，時速不斷提高，對鐵路的應急通信和搶修、救援等技術(shù)條件要求也逐步提高。因此，利用北斗系統(tǒng)中的實時短報文通信功能、地面實時監(jiān)控功能，能夠準確地獲取事故的位置和當?shù)氐奶鞖狻⒙访?、海報等情況，并將之快速傳到鐵路安全指揮中心。在救援或搶修的過程中，也可將各救援車輛和物資的運行狀況等數(shù)據(jù)實時傳達給應急指揮中心，以便更好地指揮和救援。

在自然災害中的應用最典型的為2008年汶川大地震和嶺南雨雪冰凍災害中的應用。在汶川地震災害發(fā)生后，救災部隊第一時間在當?shù)卦O(shè)立了北斗系統(tǒng)終端，持續(xù)向外界指揮中心發(fā)送實時氣象和災害情況，為救援的全面展開和指揮提供了絕對的技術(shù)保障；在嶺南冰凍災害的應用中，其氣象實時監(jiān)測和播報大大降低了救援的難度，減輕了國民經(jīng)濟損失。此外，在陸運、海運交通、空間調(diào)度、軍事戰(zhàn)斗等領(lǐng)域的應用也十分普遍，這里不再贅述。

3 技術(shù)實現(xiàn)方案

在北斗衛(wèi)星導航應急通信中，只有通過各種技術(shù)模塊的相互配合與互動，才能順利完成任務(wù)。其主要通過RS232串口發(fā)送給北斗的收發(fā)射信息器，再經(jīng)過其發(fā)射機傳送到地面控制系統(tǒng)。通過這種簡單、高效的通信模塊能對目標的位置、速度、周圍環(huán)境等數(shù)據(jù)進行準確監(jiān)測，在遇到緊急情況時，地面控制指揮中心便能快速掌握事故的相關(guān)數(shù)據(jù)，為救援的順利進行提供技術(shù)保證。

地理信息系統(tǒng)是實現(xiàn)北斗衛(wèi)星導航應急通信應用的必要條件。沒有它對綜合地理信息的處理和發(fā)送，北斗系統(tǒng)就不能完成對實時目標位置、天氣等數(shù)據(jù)的搜集和計算。地理信息系統(tǒng)的核心就是對空間數(shù)據(jù)庫的存儲和分析，并通過數(shù)據(jù)庫與地面終端的互動而掌握位置等信息。

4 結(jié)束語

綜上所述，北斗衛(wèi)星導航應急通信系統(tǒng)是一種數(shù)據(jù)傳輸迅速、耐干擾、全天候的應急通信技術(shù)，其在軍事、交通、航海、氣象等領(lǐng)域有著巨大的應用潛力和發(fā)展空間。在面對緊急突發(fā)事件時，其強大的實時監(jiān)測、定位服務(wù)、精密授時、短報文通信等技術(shù)服務(wù)為地面指揮救援提供了強有力的技術(shù)支持。

［1］許宗燕，張東明.智能配電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)及其控制系統(tǒng)探析［J］.中國電業(yè)（技術(shù)版），2016（06）.

［2］范開俊.智能配電網(wǎng)分布式控制技術(shù)及其應用［D］.濟南：山東大學，2016.

〔編輯：張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.157

2095－6835（2017）18－0157－02