北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)急通信應(yīng)用探討

曾毅

（交通運(yùn)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(dǎo)航應(yīng)急通信應(yīng)用探討

曾毅

（交通運(yùn)輸部東海航海保障中心上海通信中心，上海201206）

近幾十年來(lái)，隨著我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)水平的不斷提高，大到國(guó)家安全戰(zhàn)略，小到老百姓的日常出行，無(wú)不受到了巨大影響。對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了闡述與分析，并將其綜合運(yùn)用在了應(yīng)急通信之中，對(duì)應(yīng)用的原則和技術(shù)條件等進(jìn)行了詳細(xì)論述，旨在為實(shí)現(xiàn)終端與地面通信傳輸?shù)膶?shí)施提供參考方法。

北斗導(dǎo)航；應(yīng)急通信；技術(shù)方案；地震

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

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)急通信系統(tǒng)

1.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述

眾所周知，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)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(dǎo)航體系，并成為了世界三大完備衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一。2014年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)被世界各國(guó)廣泛認(rèn)可，并成為了世界無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)的領(lǐng)頭羊，同時(shí)，取得了在海事應(yīng)用上的國(guó)際合法地位，并預(yù)計(jì)到2020年實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的目標(biāo)。

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)主要以“三個(gè)球交會(huì)”原理為基礎(chǔ)，以兩個(gè)衛(wèi)星所交叉的區(qū)域?yàn)閳A心，以工作衛(wèi)星到測(cè)定目標(biāo)的距離為半徑，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)球面的劃分，用戶終端必然存在于這兩個(gè)圓相交的弧面上；北斗的中心站電子高程地圖庫(kù)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(dāng)計(jì)算出地表和圓弧線的焦點(diǎn)，并確定目標(biāo)物體在赤道以北時(shí)，便可準(zhǔn)確地計(jì)算出目標(biāo)的三維坐標(biāo)。

1.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航通信系統(tǒng)的主要功能

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要有開(kāi)放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種服務(wù)方式，前者是針對(duì)廣大居民和非商用的一種免費(fèi)的定位、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，其距離精度可縮小至十幾米，測(cè)速誤差更是微乎其微；后者主要是向經(jīng)過(guò)北斗官方授權(quán)的用戶、繳費(fèi)用戶提供加密式三維定位、目標(biāo)物體運(yùn)動(dòng)速度快慢測(cè)試及通訊信息的傳送等服務(wù)?？梢?jiàn)，無(wú)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(jì)算目標(biāo)位置，快速鎖定目標(biāo)三維坐標(biāo)，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(shí)功能，其主要通過(guò)雙向時(shí)差傳遞和廣播授時(shí)兩種方式進(jìn)行，授時(shí)精度比起GPS授時(shí)有過(guò)之而無(wú)不及；短報(bào)文通信功能可計(jì)算出目標(biāo)所在位置，又能精確地傳送目標(biāo)的具體實(shí)時(shí)位置。

2 主要應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 使用現(xiàn)狀

隨著我國(guó)應(yīng)急通信技術(shù)的發(fā)展，目前我國(guó)建立了多級(jí)應(yīng)急指揮中心，由每個(gè)指揮網(wǎng)點(diǎn)組成一個(gè)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(yīng)急通信系統(tǒng)，具有時(shí)效性差、準(zhǔn)確度弱、授時(shí)誤差大、定位覆蓋不全面等缺點(diǎn)。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的投入使用，這一劣勢(shì)得以彌補(bǔ)。近年來(lái)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)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(yíng)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(yīng)急通信上發(fā)揮了無(wú)法替代的作用。

2.2 在航海和氣象領(lǐng)域的應(yīng)用

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)急通信應(yīng)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(wú)法替代的地位。在航海等海事活動(dòng)的運(yùn)用中，利用北斗系統(tǒng)先進(jìn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，不僅為我國(guó)海軍裝備提高了遠(yuǎn)程監(jiān)控的準(zhǔn)確度和及時(shí)性，同時(shí)，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(zhǔn)的數(shù)據(jù)，為搜救和救援提供了準(zhǔn)確的目標(biāo)定位，大大縮短了救援時(shí)間，降低了事故損失。

雖然我國(guó)的氣象監(jiān)測(cè)站林立，但由于一些較為偏遠(yuǎn)、地形地勢(shì)復(fù)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(zhǔn)確，甚至?xí)c實(shí)際結(jié)果大相徑庭。因此，利用北斗系統(tǒng)的實(shí)時(shí)短報(bào)文通信功能，其頻率可高可低，且對(duì)各種噪聲、輻射具有很強(qiáng)的抵抗性，因而能輕易地采集平流層和對(duì)流層的大氣數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、快速傳輸，使預(yù)報(bào)的誤差率大大降低。

2.3 在鐵路和自然災(zāi)害領(lǐng)域的應(yīng)用

我國(guó)是世界鐵路技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家之一，我國(guó)的鐵路網(wǎng)在不斷完善，從和諧號(hào)列車到復(fù)興號(hào)列車，時(shí)速不斷提高，對(duì)鐵路的應(yīng)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(shí)時(shí)短報(bào)文通信功能、地面實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，能夠準(zhǔn)確地獲取事故的位置和當(dāng)?shù)氐奶鞖?、路面、海?bào)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(guò)程中，也可將各救援車輛和物資的運(yùn)行狀況等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳達(dá)給應(yīng)急指揮中心，以便更好地指揮和救援。

在自然災(zāi)害中的應(yīng)用最典型的為2008年汶川大地震和嶺南雨雪冰凍災(zāi)害中的應(yīng)用。在汶川地震災(zāi)害發(fā)生后，救災(zāi)部隊(duì)第一時(shí)間在當(dāng)?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(shí)時(shí)氣象和災(zāi)害情況，為救援的全面展開(kāi)和指揮提供了絕對(duì)的技術(shù)保障；在嶺南冰凍災(zāi)害的應(yīng)用中，其氣象實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和播報(bào)大大降低了救援的難度，減輕了國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失。此外，在陸運(yùn)、海運(yùn)交通、空間調(diào)度、軍事戰(zhàn)斗等領(lǐng)域的應(yīng)用也十分普遍，這里不再贅述。

3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)急通信中，只有通過(guò)各種技術(shù)模塊的相互配合與互動(dòng)，才能順利完成任務(wù)。其主要通過(guò)RS232串口發(fā)送給北斗的收發(fā)射信息器，再經(jīng)過(guò)其發(fā)射機(jī)傳送到地面控制系統(tǒng)。通過(guò)這種簡(jiǎn)單、高效的通信模塊能對(duì)目標(biāo)的位置、速度、周圍環(huán)境等數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，在遇到緊急情況時(shí)，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(jìn)行提供技術(shù)保證。

地理信息系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)急通信應(yīng)用的必要條件。沒(méi)有它對(duì)綜合地理信息的處理和發(fā)送，北斗系統(tǒng)就不能完成對(duì)實(shí)時(shí)目標(biāo)位置、天氣等數(shù)據(jù)的搜集和計(jì)算。地理信息系統(tǒng)的核心就是對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)和分析，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)與地面終端的互動(dòng)而掌握位置等信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)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(yīng)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(yīng)用潛力和發(fā)展空間。在面對(duì)緊急突發(fā)事件時(shí)，其強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、定位服務(wù)、精密授時(shí)、短報(bào)文通信等技術(shù)服務(wù)為地面指揮救援提供了強(qiáng)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(guó)電業(yè)（技術(shù)版），2016（06）.

［2］范開(kāi)俊.智能配電網(wǎng)分布式控制技術(shù)及其應(yīng)用［D］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2016.

〔編輯：張思楠〕

R415.12

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.157

2095－6835（2017）18－0157－02