北斗系统在应急救援系统中的应用
                       
北斗手机号定位摘要
本文主要介绍了北斗系统相对于GPS系统在我国应用中的区别和优势、北斗系统的工作方式。通过应用案例进一步验证北斗系统在应急救援系统中的应用和发展前景。
关键词：GPS 北斗系统 应急减灾
1、引言
    全球定位系统（Global Positioning System－GPS）是当前世界上最先进的导航系统。从1994年GPS系统投入全运营至今，GPS已广泛用于民航、舰船、车辆的导航定位；公安、银行、医疗、消防等部门的监控、报警、救援系统；企业物流管理等系统。
卫星导航技术是国家综合国力的重要组成部分，美国、俄罗斯、欧盟都不惜投入巨资建设卫星导航系统。2003年我国的双星定位系统——“北斗一号”卫星导航系统投入全运营，标志着我国
成为继美国、俄罗斯之后第三个拥有卫星导航系统的国家。在今后五年甚至更长时间内，北斗定位系统将是我国唯一可应用于军事目的的卫星导航系统，因此基于对北斗定位系统的应用技术研究对于我军提高武器效能，加快数字化、信息化建设，增强战斗力具有不可估量的重要意义。随着北斗定位系统向民间用户的逐步开放，它对我国国民经济的建设也将会产生巨大的推动作用。
2、北斗系统简介
20世纪70年代末，美国科学家G.K.Oneill提出了利用地球静止轨道卫星进行定位的设想。80年代初，我国科学家陈芳允院士建议研制中国自己的地球静止轨道卫星导航系统，并称之为“双星定位系统”。1989年9月我国首次完成了双星快速定位通讯演示实验。2000年10月和12月我国发射两颗“北斗一号”导航卫星，分别定点于东经80°和140°的地球静止轨道上。2003年5月第三颗“北斗一号”导航卫星发射成功，定点于东经110.5°赤道上空，作为系统备用卫星。至此“北斗一号”全面建设成功，并投入全运营。“北斗一号”卫星导航定位系统是我国自行研制的区域性有源卫星导航定位通信系统。该系统可以对我国领土、领海及周边地区的各种用户进行定位及授时，并可以实现各用户之间、用户与中心控制站之间的简短报文通信。
图1 北斗一号导航系统星座
“北斗一号”卫星导航定位系统由空间部分、地面控制管理部分及用户终端三大部分组成。空间部分由三颗地球同步卫星（其中一颗为备份星）组成（图1）；地面控制部分由一个中心控制站及若干个标校站组成。中心控制站位于北京，是整个系统的管理控制处理中心，同时与两颗工作卫星进行双向通信，完成对每个用户的精确定位，并将定位信息以短信的方式通过卫星直接发送给用户。标校站分布于全国各地，每个标校站均设置于位置精确已知的固定点上，用于对整个工作链路中各环节的时延特性（如大气传播延迟）进行监测和标校处理；各种类型的用户机是整个系统的用户终端，可用于陆地、海洋和空中的各种用户，满足用户对定位（导航）、授时及通信方面的需求。整个系统的工作原理示意图如图2所示。
图2 北斗一号系统工作原理
定位主要是通过伪码测距的方式，测出用户到每颗卫星的距离，并利用用户自身提供的测高
数据（用户至地面的高程）及中心控制站的地面高程数据库中的数据，经计算后得到用户的经度、纬度、高度三维位置信息。
通信的数据主要为汉字和代码两种形式的短消息。通过卫星的转发和中心控制站的交换处理，用户与用户、用户和中心站之间，可实现双向报文通信。
中心控制站通过出站信号以帧时标形式将“北斗一号”系统标准时发往用户，用户在收到标准时和信号传输时延后，可获取高精度的时间信息，实现精密授时功能。在特定情况下用户机还可以发送双向定时申请信息给中心站，中心站处理之后可将更高精度的定时信息发往申请用户，实现双向精密授时功能。
与全球定位系统（GPS）相比，双星定位系统增加了通信功能，具有用户与用户、用户与地面控制中心之间双向数字报文通信能力，一次可以传送多达120个汉字的信息。“北斗一号”系统由我国自主开发，具有安全、可靠、稳定、保密性强等优点，是我国在战时唯一可以为我所用的卫星导航系统。
3、北斗系统在应急救援系统中的应用案例
案例1 北斗系统在雨量监测速报系统方面的应用
雨量检测速报系统采用我公司的数据转发型用户机进行组网。该系统凭借其自主性和无通讯盲区的优势，突破陕南多山地域水文测报信息的传输瓶颈，实现了汉中、安康、商洛三地市用户所需的水文水情信息的实时传输，从而大大提高陕南地区的雨情、水情、旱情和灾情信息采集的准确性及传输的时效性，并对其发展趋势做出及时、准确的预测和预报，为制定防洪抗旱调度方案提供重要的科学依据，对陕南水利的发展将起到积极的推动作用。
该系统与目前大多数雨情、水情监测速报系统采用的通信方式不同，系统首次正式采用了我国自行研发的北斗一号卫星作为它的通信系统，由于通过卫星转发，数据可同时发送至县雨情处理中心、市防汛办与市水文局的市雨情接收处理中心、省防汛指挥中心，因而从根本上改变了雨情必须逐级上报的状况，这种“一发四收”的工作方式将过去的“串行”通信改为“并行”通信，大大提高了传输的可靠性及上报的速度，这在“雨情就是灾情”，“时间就是生命”的防汛抗灾阶段，更有重要的意义。
案例2 北斗系统在武警救援监控平台方面的应用
2006年在武警总队监控系统平台建设中主要采用我公司BD-DTX01型北斗多功能通信终端进行组网。设备实现的功能分为单机功能和组网功能两大部分。单机功能是指设备在单独使用时所能完成的功能，包括接收北斗/GPS位置信息，具备获取本机位置能力；短信通信功能实现点对点加密通信、文件自动组包和拆包以实现文件收发功能。组网服务功能是指本设备与其他电子设备连接为电子化指挥系统提供服务的功能。当本设备与电子化设备连接时，这些设备可以通过指定的命令访问本设备，获得定位、通信信息。该系统所具有的特点为：使用监控软件对所有信息以文件形式存储，可选择合适文件进行发送，文件扩展名任意，最大文件传输为400K；以及短信发功能。
案例3 北斗系统在城市应急指挥体系方面的应用
2007年在洛阳应急指挥系统平台建设中卫星定位子系统采用我公司BD-JZ指挥型用户机进行组网。人防指挥大楼指挥中心卫星定位子系统主要由北斗一号指挥机和其控制计算机组成。
指挥机可下属100个下属用户，在一期设计中人防大楼卫星定位子系统下辖了十台车载型用户机和十台手持型用户机。车载型用户机安装于大型移动平台和小型移动平台上，手持型用户机配备给机动人员使用。指挥机可分别将受控车辆和人员位置信息（经纬度坐标或平面坐
标）传递给指挥机的控制计算机所带的GIS系统和大屏幕的GIS系统。GIS系统具有自动漫游、自动跟踪或查询移动目标的运行轨迹、方向、速度、时间等重要参数功能，可动态标记并区分移动目标，并将相关信息显示在控制计算机的屏幕中，实时掌握系统内各用户行动的动态情况。监控中心能广泛、直观地了解整个救灾人员、车辆、物资的情况；指挥站可对下属人员、车辆进行调度和下达命令，从而对整个系统进行有效地监控、指挥、服务。
本系统所具备的主要功能有：1、指挥中心具备检测其下属用户定位点的功能；2、指挥中心具备对其下属用户通播信息的功能；3、指挥中心具备监测下属用户之间通信信息的功能；4、指挥中心具备对其下属用户进行点对点通信的功能；5、指挥中心具备自动接收下属用户回执的功能；6、指挥中心具备和普通手机短信互通的功能；7、指挥中心具备显示北斗时间的功能和授时功能。