北斗的定位导航技术在航空搜救中的应用探究
摘要：随着在搜索救援领域也得到了越来越广泛的应用，尤其是我国的北斗卫星组网完成以后，其搜寻定位性能达到了空前的完善，文章探索研究了我国基于北斗的搜索营救卫星定位技术，旨在为提升人们对北斗卫星搜救的实际应用的深层次认识提供参考。
关键词：北斗卫星；导航定位；航空搜救
1.我国卫星系统搜救应用
2008年5月，我国四川汶川抗震救灾过程中，国内资源一号02星等5颗卫星提供了728景数据；同时，美国陆地-7卫星、欧空局资源卫星、法国斯波特-5资源卫星、加拿大雷达卫星、日本艾罗斯雷达卫星、印度测绘卫星、意大利雷达卫星等都提供了灾区的图像数据。“军卫二号”卫星信息系统以其快捷、高效、安全、稳定的优异性能，有效保障了灾区救援部队与后方医院或卫勤机构的信息共享，提高了救援人员的卫勤保障能力。
2010年4月，我国青海玉树发生了7.1级大地震，在搜救过程中，民政部卫星减灾应用中心启动环境减灾卫星应急监测计划，为救灾部门及时掌握了解灾区损失情况提供了十分重要的决策依
据。
2014年3月，马来西亚航空公司MH370航班起飞后与地面失去联系，中国资源卫星应用中心于第一时间启动了应急机制，紧急调用海洋、风云、高分、遥感等4个型号，近10颗卫星对疑似区域进行大面积、重复性的观测，配合地面搜救人员开展对失联航班的搜索救援行动，发挥巨大作用。
2.基于北斗卫星导航系统的搜索定位技术需求
北斗导航定位系统是我国自行研制、自主控制的卫星定位导航系统，是能够全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，它包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。2020年北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。
基于北斗卫星导航技术的航空搜索营救就是典型的“点对点”问题的解决途径。一个完善的搜索营救系统，需要一个完整的位置服务体系，也就是现在研究的热点问题——基于位置服务一个完整的位置服务系统通常是由空间定位系统、位置服务中心、通信网络以及移动终端四个部分组成的。
北斗双星是空间定位系统：用户终端，接收机可以通过蓝牙协议结合定位手机使用；地面卫星站可作为位置服务中心；通信网络可利用北斗导航系统，运用网络定位技术实现服务内容，进行业务监管。基于北斗卫星导航技术的航空搜索营救，核心管理部分要包括以下几个功能：
（1）空间分析功能。空间分析即根据坐标信息实现在地图上定位及相关的查询功能。如根据坐标信息查询基本的地理信息(如山区、平原、海面等)，并在一定的范围内搜索标高，可以实现各种途径信息的高级查询，如某时到达某点、速度航向调整等。基本的空间分析应具有多关键字搜索、基于坐标的最近分析、基于地名关键字的周边分析、基于坐标的周边分析、基于地名关键字的最近分析等功能。其中，多关键字搜索，即一次输入一个或一个以上的关键字来进行搜索或模糊搜索，以获取相应的地名和坐标等信息；营救点的最近分析，即根据输入的坐标信息(一般是(x，y)坐标)来获取目标位置在真实世界满足条件的地名，并同时给出地名、距离、坐标等信息：基于地名关键字的最近分析，是关键字搜索和基于坐标的最近分析的组合；基于营救点的周边分析，即根据输入的(x，y)或(B，L)坐标信息，结合所给定的范围条件，搜索目标位置在真实世界周边一定范围内满足条件的地名；基于地名关键字的周边分析，是关键字搜索和基于坐标周边分析的组合。
（2）航向计算功能。根据给定的两点位置，寻两点间的最佳路径(如距离最短或花费时间最短的路径)，并给出航向。同时产生描述推荐路线的地标地形图和包括预计路程长度及时间在内的文字描述，该服务运用于精确导航、航向人工修正和其他应急方案的应用。根据生活中一项特殊的位置服务——搜索营救的要求，服务引擎能够在图形路线介绍和文字指南中，重点标示出沿路地标、标高、航线状况及要注意的状况(民航、天气影响及安全高度等)。
（3）处理地理空间信息功能。为系统提供大容量地图数据的管理和处理，包括地图匹配、位置检索和为搜索营救生成地图等。地理信息系统数据库要包含基于北斗的搜索营救系统中所有的数据资料，包括地图数据、营救方案数据和其他数据之间的关系。
（4）提供营救方案模块的功能。根据营救用户信息和营救用户的特定位置，决定采用的搜索营救方案或特殊应急方案。如紧急救援、亲友定位、跟踪导航等
3.基于北斗导航定位的航空搜索营救系统的实现
基于位置业务，是由移动通信网提供的一种增值业务，通过一组定位技术获得移动台的位置信息(如经纬度坐标数据)，提供给移动用户本人或他人以及通信系统，实现各种与位置相关
的业务。狭义地说，LBS业务是通过无线通信网络获取无线用户的位置信息，在地理信息系统平台的支持下提供相应服务的一种无线增值业务。广义地说，只要是基于位置的信息服务均属于位置服务，有些业务可能与用户本身的位置无关，如固定地点的天气、固定起始点与终止点之间的公交路线等。但在移动通信网中，LBS业务应用最多的应是与终端持有者本身的位置紧密相关的那些业务。对于LBS运营商来说，为了更好地开展服务，首先需要建设定位操作平台。对于地理信息系统，可以由SP／CP(服务提供商和内容提供商)自己实现。但是目前我国在基于LBS方式下的GIS的发展只是刚刚起步。定位主要利用卫星定位系统、手机定位系统和基于其他专有设备的定位技术来实现，这可以看出北斗导航系统的双向通信能力在LBS业务中是具有优势的。移动通信和定位技术的结合，是当前通信市场一个新的业务增长点。
北斗手机号定位基于北斗卫星导航技术的航空搜索营救必然要与地理信息系统相结合才能得到理想的效果，实现基于北斗导航系统的搜索营救。主动定位设备把定位数据传给求救用户，求救用户通过移动终端发出搜救服务申请，该申请充分利用北斗导航系统的双向通信功能，节约了大量的通信网络资源，而且没有服务盲区。当然，也可以在经过电信部门的各种通信网关以后，为位置服务中心所接受。经过审核认证后，位置服务中心调用定位系统获得用户的位置信息。
另一种情况是，位置服务中心调用北斗地面站的主动定位设备，这时可以通过无线网络主动将位置参数发送给位置服务中心。位置服务中心再根据用户的位置，对服务内容进行响应，如发送路线图等，把中心数据库的资料传给用户终端。具体的服务内容则由供应商提供。
根据营救地域所面临的不同情况，基于北斗导航系统的搜索营救的应用搜救方案也不相同。如根据平原搜救、沙漠搜救、海上搜救等不同的特点，调用相应的数据库内容，其要求也不尽相同。
只要有北斗导航系统帮助，搜索营救就变得非常简单，如出动直升机进行搜救。地面卫星站、用户和直升机都是直接与北斗导航系统进行联系的，如果用户需要搜索营救服务，就向北斗导航系统发出请求，直升机则根据北斗导航系统发出的信息，可以直达搜索营救点，完成搜索营救任务。当卫星定位精度达到时，就可相应地解决其他的“点对点”问题。
4.总结
基于北斗卫星定位的航空搜索营救的成功建立，必将为提升我国的搜索救援能力发挥巨大作用，接下来需要完善的便是在航空领域的各个需求部门完善接收和发射终端，与北斗卫星等位系统无缝连接。
参考文献
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