北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在公安邊防工作中的應(yīng)用分析

鄭何靜

【摘 要】目前我國公安邊境警力中采用的導(dǎo)航定位多數(shù)是基于美國的GPS，存在安全隱患。我國自主建設(shè)北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以提供定位、導(dǎo)航、短報文通信及授時服務(wù)，能解決特殊環(huán)境下通信盲區(qū)問題，適合用于邊防工作中安全可靠的指揮工作。本文在分析北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合地理信息技術(shù)和現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在邊防工作中的應(yīng)用討論。本文成果能為提高公安邊防工作的安全可靠性和執(zhí)行效率提供支撐。

【關(guān)鍵詞】北斗二代；公安邊防；地理信息系統(tǒng)；通信技術(shù)；信息化

【Abstract】At present，the widely used navigation positioning in China's public security border is GPS， which has serious security risks. BeiDouⅡ Navigation Satellite System can provide positioning， navigation，short message communication and timing services. BeiDouⅡ can the communication problems in the special environments，which is suitable for public security border work in China. Under the support of geographic information technology（GIS） and modern communication technology， the application of public security border work using BeiDouⅡ are discussed in this paper.The results of this paper can provide support for improving the safety， reliability and efficiency of public security border work.

【Key words】BeiDouⅡ；Public security border；GIS；Communication technology；Informatization

在當今新形勢下，公安邊境警力的工作異常重要；在信息化技術(shù)的支撐下，我國公安邊境警力如何提升的信息化工作能力尤為重要[1]，[2]。隨著公安邊境警力貫徹落實公安部“科技強警”戰(zhàn)略的不斷深入，定位導(dǎo)航技術(shù)在公安邊境警力工作中逐步開展應(yīng)用，是公安邊防加強監(jiān)控管理和提升社會聯(lián)動應(yīng)急能力的重要手段[3]。目前，公安邊防指揮系統(tǒng)中的定位導(dǎo)航應(yīng)用基本上是基于美國的全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS），存在很大的安全隱患[4]。為了提高指揮調(diào)度的安全性和可靠性，我國公安邊防部門指揮系統(tǒng)在進行定位導(dǎo)航時，有必要使用我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS），再結(jié)合地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）和現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而建立公安邊防部門指揮信息服務(wù)系統(tǒng)。本文對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進行了詳細介紹，并對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在公安邊防部門領(lǐng)域中的應(yīng)用進行了分析。

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

BDS是我國自行研制的定位導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國GPS系統(tǒng)和俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GLONASS）后世界上第三個實際運行的定位導(dǎo)航系統(tǒng)。目前，BDS服務(wù)范圍主要包括中國全境及亞洲部分地區(qū)，具有定位精度高、可全天候使用和通信快捷等特點。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要由空間段、地面段和用戶段三個部分組成。其中，北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的空間段由14顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，主要包括5顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星、5顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星和4顆中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星，5顆GEO衛(wèi)星定點位置為東經(jīng)58.75°、80°、110.5°、140°和160°；而北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的空間段則是由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成的混合星座[5]，[6]。BDS的地面段主要包括主控站、時間同步/注入站和監(jiān)測站等。BDS的用戶段主要包括北斗兼容其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的芯片、模塊、天線等基礎(chǔ)產(chǎn)品以及終端產(chǎn)品、應(yīng)用系統(tǒng)和應(yīng)用服務(wù)等[5]。BDS地面段是北斗系統(tǒng)的控制、管理及導(dǎo)航定位解算的核心，負責整個系統(tǒng)的信息生成、收集、處理及系統(tǒng)狀況的監(jiān)測，不僅要完成對衛(wèi)星及用戶的管理，還要完成定位解算及授時等業(yè)務(wù)。

短報文通信服務(wù)是BDS特有功能，也是BDS有別于GPS、GLONASS等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的一大特色。BDS采用數(shù)據(jù)包形式的短報文通信實現(xiàn)點對點雙向報文信息傳輸。BDS的短報文通信流程為：北斗用戶發(fā)送終端采用碼分多址直接序列擴頻調(diào)制方式，擴頻偽碼采用周期性偽隨機碼序列，發(fā)送頻率為L波段，通過北斗衛(wèi)星轉(zhuǎn)換為C波段由北斗地面站接收，經(jīng)北斗地面站處理后發(fā)給北斗衛(wèi)星，再經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)換為S波段發(fā)送給北斗用戶接收終端，完成一次點對點的通信，反向發(fā)送過程亦然[7]。

北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)公開的服務(wù)區(qū)為55°S-55°N，70°E-150°E。在公開服務(wù)區(qū)內(nèi)，北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的用戶測距誤差僅次于GPS系統(tǒng)，優(yōu)于GLONASS系統(tǒng)和Galileo系統(tǒng)；定位精度與GPS系統(tǒng)和GLONASS系統(tǒng)相當[5]。服務(wù)區(qū)內(nèi)具備定位精度水平10m、高程10m；測速精度0.2m/s；雙向授時精度10ns；短報文通信能力：40～120個漢字/次（軍、民用戶不同），45萬次/小時[5]，[7]。北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自2012年正式提供服務(wù)以來，在警務(wù)調(diào)度[4]、海洋漁業(yè)[8]、氣象預(yù)報、水文監(jiān)測[9]、交管執(zhí)法[10]等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。endprint

2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在公安邊防工作中的應(yīng)用分析

衛(wèi)星定位導(dǎo)航是公安部門日常工作中的不可或缺的技術(shù)，在公安工作中發(fā)揮了重要作用。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國公安機關(guān)各類警用設(shè)備中具有衛(wèi)星定位功能的比例超過50%[11]。目前公安部門中的定位導(dǎo)航大多數(shù)基于美國的GPS技術(shù)，由于反恐、維穩(wěn)、警衛(wèi)等大量公安業(yè)務(wù)的敏感性和保密性，依賴國外衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)存在巨大安全隱患[11]，[12]。因此，在公安業(yè)務(wù)領(lǐng)域逐步推廣使用我國的北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)成為一種必然趨勢和內(nèi)在要求[11]。本文部分重點分析北斗二代衛(wèi)星定位導(dǎo)航在公安邊防工作中的應(yīng)用。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在公安邊防工作中的應(yīng)用是主要利用北斗短報文通信和現(xiàn)代移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來傳遞信息的，不需要建立新的專用網(wǎng)絡(luò)。利用北斗終端短報文功能，將公安邊防人員位置和現(xiàn)場信息通過北斗回傳指揮中心，解決特殊環(huán)境下通信盲區(qū)問題，尤其適合在地域遼闊的新疆、西藏等常規(guī)通信手段無法到達的地區(qū)使用。

2.1 邊防信息雙向交互

在有通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)，通過北斗終端首先獲取位置信息，并將位置信息與邊防的圖像、音頻和視頻等信息進行融合，最后通過通信網(wǎng)絡(luò)將帶有位置信息的邊防綜合信息傳輸給指揮中心。指揮中心將來自不同北斗移動終端信息進行綜合研判分析，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)信息傳遞邊防的相關(guān)處理人員，從而實現(xiàn)邊防信息雙向交互。在有通信網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域，可構(gòu)建綜合利用北斗的短報文通信和現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)雙兼容的邊防信息雙向交互模式。

在沒有通信網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域，通過主要是通過利用北斗的短報文通信，將帶有位置信息的綜合邊防信息，通過北斗衛(wèi)星傳輸給指揮中心；指揮中心也通過短報文通信將邊防信息傳達給相關(guān)處置人員。構(gòu)建邊防信息雙向交互鏈路，從而解決沒有通信網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的邊防信息雙方交互的難題。

2.2 公安邊防人員綜合管控

公安邊防人員通過手持移動北斗終端，將包括人員、位置和邊防等綜合信息通過通信網(wǎng)絡(luò)或北斗通信等傳輸給指揮中心；指揮中心也可通過上述通信方式將人員調(diào)度信息下達給邊防工作人員，從而可確保公安邊防人員快速執(zhí)行上級的調(diào)動任務(wù)，并對現(xiàn)有的狀態(tài)進行準確匯報。結(jié)合電子地圖，指揮中心根據(jù)人員綜合信息，對邊防工作人員的方向、速度、狀態(tài)、工作路線以及位置等進行準實時綜合管控。邊防工作人員之間也可通過手持移動北斗終端進行通訊，確保邊防工作人員之間的信息同步。

2.3 公安邊防車輛的綜合調(diào)度管理

車載北斗移動用戶終端可為公安邊防人員執(zhí)勤車輛實時提供高精度、高可靠的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位信息（速度、位置以及方向等），具備與指揮中心的通信功能，可確保公安邊防人員快速執(zhí)行上級的調(diào)動任務(wù)，并對現(xiàn)有的狀態(tài)進行準確匯報。結(jié)合電子地圖，指揮中心能準備掌握邊防車輛的實時位置、行駛路線等；同時根據(jù)實際情況對車輛進行最優(yōu)調(diào)度，并將相關(guān)指令傳輸給對應(yīng)的車輛。

2.4 基于北斗的公安邊防處置綜合指揮

公安邊防指揮控制平臺以北斗、通信網(wǎng)絡(luò)、GIS技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)為核心，滿足邊境警力警車、警員等位置監(jiān)控、指揮調(diào)度等要求。通過空間信息技術(shù)增強公安邊防信息化管理手段，為公安邊防工作提供全天候、安全可靠的定位支撐服務(wù)。北斗公安指揮控制系統(tǒng)通過邊防專網(wǎng)、公安專網(wǎng)等能夠?qū)崿F(xiàn)實時位置查詢、定位跟蹤、歷史軌跡回放、電子圍欄等，集成北斗短報文收發(fā)功能，可以完成短報文終端間的定位、通信，滿足特殊環(huán)境或重要事件時指揮中心應(yīng)急通信的需求。北斗短報文通信基本不受區(qū)域限制，有效地解決了公共網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的盲區(qū)通信。通過建設(shè)北斗公安邊防指揮控制系統(tǒng)，能夠優(yōu)化警力指揮調(diào)度，提高出警效率。

基于北斗的公安邊防指揮控制平臺的運行過程：北斗用戶終端中的北斗接收機接收到衛(wèi)星發(fā)送的定位等數(shù)據(jù)信號處理后，獲得車輛、人員的位置、速度、運動方向及時間等各種數(shù)據(jù)信息以及緊急事件告警信息，經(jīng)現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)上傳到指揮控制終端；再與GIS系統(tǒng)信息進行數(shù)據(jù)處理后存儲，并送到大屏幕與電子地圖疊加標定顯示，上述信息也可通過移動通信網(wǎng)絡(luò)在車載北斗應(yīng)用終端上顯示[6]。指揮控制終端發(fā)布的信息和調(diào)度指令，下傳到有關(guān)的車載終端并加以顯示。

3 結(jié)束語

北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在公安邊防工作中的應(yīng)用，為各級公安邊防機關(guān)現(xiàn)場指揮調(diào)度和輔助決策實現(xiàn)“統(tǒng)一指揮、快速反應(yīng)、協(xié)同作戰(zhàn)”提供技術(shù)平臺，移動作戰(zhàn)、靠前指揮的優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn)。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)功能地不斷擴展和完善，必將成為公安邊防機關(guān)新型指揮調(diào)度手段，從而提高公安邊防機關(guān)的縱向指揮能力和橫向聯(lián)動能力以及處置突發(fā)事件的能力，為邊防巡邏效能的實現(xiàn)提供了重要保障。強化了現(xiàn)有移動警務(wù)系統(tǒng)主體功效，是公安邊防系統(tǒng)工作方式的一種創(chuàng)新，是“科技強警”的最好體現(xiàn)。

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