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北斗系统在应急救援系统中的应用

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北斗系统在应急救援系统中的应用

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 1 2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。 2

“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。

空间段

用户

地面系统

标校机 图1北斗一号导航系统星座

用户机 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 34

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 ；以及短信群发功能。

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。

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北斗卫星导航系统的应用场景

北斗卫星导航系统的应用场景

北斗卫星导航系统的应用场景

北斗卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System）是中国自主研发和建设的全球卫星导航系统，它具有广泛的应用场景。本文将介绍北斗卫星导航系统在交通运输、农业、测绘勘探、应急救援和智能物流等领域的应用。

1. 交通运输领域

北斗卫星导航系统在交通运输领域的应用非常广泛。首先，北斗系统可以提供车辆定位和导航服务，使得驾驶员可以准确地知道自己的位置和行进方向，从而避免迷路和堵车。此外，北斗系统还可以监控车辆的行驶状态，包括车速、行驶路线等信息，有助于提高交通管理的效率。此外，北斗系统还可以与交通信号灯相连，实现智能交通控制，减少交通事故发生的概率。

2. 农业领域

在农业领域，北斗卫星导航系统可以提供精准的农田测绘和农机作业指导。通过北斗系统，农民可以准确测量农田的面积和形状，并根据这些信息进行科学的种植和施肥。此外，北斗系统还可以对农机进行定位和监控，提高农机作业的效率和精确度。另外，北斗系统还可以为农民提供天气预报和灾害预警，帮助农民做出及时的农事决策。

3. 测绘勘探领域 北斗卫星导航系统在测绘勘探领域的应用也非常重要。北斗系统可以提供高精度的定位和导航服务，使得测绘人员可以准确地勘测和测量地理信息，包括地图绘制、地形分析和地质勘察等。此外，北斗系统还可以与无人机相连，实现无人机的自动飞行和航拍，提高测绘勘探的效率和精确度。

4. 应急救援领域

北斗卫星导航系统在应急救援领域的应用也非常重要。北斗系统可以为救援人员提供精准的定位和导航服务，帮助他们快速到达事故现场，并提供紧急救助。此外，北斗系统还可以与救援装备相连，实现对救援装备的定位和监控，提高救援效率和安全性。另外，北斗系统还可以为灾区居民提供紧急求助和安全撤离的指引，帮助他们度过危险时刻。

5. 智能物流领域

在智能物流领域，北斗卫星导航系统可以提供高精度的货物追踪和配送服务。通过北斗系统，物流公司可以实时监控货物的位置和运输状态，确保货物的安全和准时送达。此外，北斗系统还可以为配送车辆提供最优的行驶路线，减少路途时间和成本。另外，北斗系统还可以与物流仓储设备相连，实现智能化的仓储管理，提高物流效率和准确度。

科技成果——北斗应急搜救技术及设备

科技成果——北斗应急搜救技术及设备

科技成果——北斗应急搜救技术及设备

技术开发单位 上海埃威航空电子有限公司

技术概述 基于北斗卫星定位导航系统的搜救技术和相关装备可应用于我国应急救援和公共安全体系建设，利用北斗RDSS系统的紧急定位功能实现快速定位，利用北斗短报文通信功能可实现大范围的信息传输，利用RNSS系统的高精度定位，可实现搜救目标的精确位置识别。其中，北斗应急无线电示位标一种典型产品，是一次典型的“军转民”技术应用，实现的原理如下：北斗应急无线电示位标是一种新型北斗定位及北斗短报文通信的EPIRB示位标设备，产品性能符合C/ST.001标准和IEC61097-2标准的有关规定。产品主要用于国内各种船舶（内河和沿海），特别适用于公务船、游轮、渔船等船舶监控和遇险报警。

北斗应急无线电示位标由北斗示位标主机、自动浮离释放装置组成。其中，自动浮离释放装置包括安装支架和静水压力释放器。示位标主机安装在安装支架内，由静水压力释放器锁住。北斗应急无线电示位标主机由北斗RNSS定位与RDSS收发模块、北斗三合一天线（RNSS天线、RDSS的RX天线和TX天线）、121.5MHz发射电路、121.5MHz发射天线、带防护的SOS紧急报警按键、TEST测试按键、环跳灯、各种指示灯、电池、海水短路触点（2个触点）、配重铁片及防水外壳等组成。

主要技术指标

总体重量≤20kg；环境适应性：工作温度-30℃到65℃；存放温度-30℃到70℃；IP等级IP67。

先进程度 国内领先

技术状态 试生产、应用开发阶段

适用范围 国内各种船舶（内河和沿海），特别适用于公务船、游轮、渔船等船舶监控和遇险报警。

专利状态 申请发明专利3项。

合作方式 合作开发

预期效益 按照目前全国渔船约30万条计算，每台售价3000元，可直接带来销售收入9亿元，连同搜救平台建设以及售后维保等服务，该技术和产品具备较高的经济效益。2015年“东方之星”号倾覆事件的调查显示，我国内河航道缺少应急救生定位装置，该技术和产品可直接解决上述问题，能为我国航运事业提供安全服务保障。

北斗卫星导航系统在公安系统中的应用

北斗卫星导航系统在公安系统中的应用

龙源期刊网

北斗卫星导航系统在公安系统中的应用

作者：郭浩

来源：《科学与财富》2018年第22期

摘 要：在国家刑侦方面，卫星导航系统发挥着至关重要的作用，成为了公安系统的得力助手。在以往的卫星导航领域，基本上都是美国的GPS一家独大，这对于国家安全而言是极为不利的。有鉴于此，我国投入巨大成本研发出了北斗卫星导航系统，这是中国具有自主产权的全球卫星定位与通信系统，伴随着各项技术难点的突破，其已然能够有效覆盖住中国境内，打破GPS一家独大的境况。在公安系统中，智能化和信息化也成了各单位追逐的焦点，由此可见，北斗卫星导航技术将在此大展身手，不但能够优化公安业务能力，还能够确保信息的安全性。

关键词：北斗卫星导航系统；短报文；北斗授时；差分基准站

2012年年底，国家权威部门正式公布了北斗卫星导航系统建立的消息，这是国家信息化建设的一次飞跃，彻底扭转了GPS一家独大的局面，为国家发展保驾护航。相较于现有的卫星导航系统，北斗系统的优势在于其拥有短报文功能，也就是说只要是北斗“照耀”之处，就能够实现双向短报文通信。当前社会环境变得愈发复杂，国家安全重要性更加突出，“科技强警”的口号被多次提及，这就需要在公安领域体现出卫星导航系统独有的价值。

1卫星导航系统和GSM通信网络系统

1.1北斗二代卫星导航系统

北斗卫星导航试验系统是国家最开始建立的导航系统，其实验区域也只是在中国境内，随着技术的优化升级，北斗二代卫星导航系统应运而生，其视野扩展到了全球范围，为了实现这个目标，国家制定了两步走计划。第一步，时间节点为2012年，至此国家将搭建一个十四颗卫星组成的区域卫星导航系统；第二步的时间节点就是2020年，至此中国的发射卫星数量将达到三十五颗，这将是全球导航的基础。

1.2GSM移动通信网络

如果要对GSM移动通信网络下一个定义，那就是借助GPRS向使用者发送互联网含有的一切信息，值得注意的是GPRS是GSM的一个子网络，GPRS使用者能够很快的建立地址，一般企业会对使用者消耗的流量进行计费，相较而言，GPRS业务范围更加广阔。再对GSM移动通信网络进行分析，首先其具有很大的辐射领域，系统具有较小的作业量，维护量也比较少，然后就是成本上投入更少，服务费用较少。

北斗卫星导航系统在抗震救灾中的应用

北斗卫星导航系统在抗震救灾中的应用

1 科技论文

北斗卫星导航系统在抗震救灾中的应用

【摘要】作为我国自主研发的全球卫星导航系统，北斗卫星导航系统所具有的定位、授时、短报文通讯三大功能使其能够在抗震救灾中提供可靠的定位导航和通信保障。在2008年的“汶川”地震救援中，北斗提供的定位导航与通信服务为取得抗震救灾的伟大胜利奠定了基础。本文在总结了北斗在抗震救灾中的优缺点的基础上，提出了惯性导航与北斗导航相结合的新型导航定位方式，并结合地理信息系统实现了数字地图、遥感影像的显示，数字地图的标绘，灾区信息的采集与发布等一系列功能。本文所提出的对北斗卫星导航系统的进一步开发对地震频发地区的抗震救灾工作具有重要的意义。

【关键词】北斗卫星导航系统 抗震救灾 惯性导航系统 地理信息系统

1 背景

地震是对人类危害最严重的自然灾害之一，其发生的不可预测性和巨大的破坏性，往往会导致山体垮塌，道路损毁，造成大量的人员伤亡。我国地域广阔、地形复杂、人口密度大，地震对我国造成的危害尤为严重。据中国地震台网统计，从2012年1月1日到2015年1月1日，全球总计发生7.0级以上地震56次，5.0级以上地震522次，其中我国在2014年发生7.0级以上地震1次，5.0级以上地震30次。如何最大限度的减少灾害造成的损失，在灾害发生时进行最快速、最有效地指挥救助，已成为当今世界各国政府和专业人员面临的一个重大课题。而卫星通信作为一种现代化的通信手段，具有抗毁能力强、机动性能好、开通迅速等优势，迅速被各国应用于抗震救灾中。例如：GPS已经被许多国家和地区应用在地震救援工作中，我国也在5.12特大地震中成功的运用北斗卫星导航系统帮助抗震救灾取得了阶段性的胜利。北斗作为我国自主研发的卫星导航定位系统，具有世界上其余三个导航系统所没有的双向通信功能，它可以在地震造成通讯中断、道路损毁的情况下为抗震救灾提供可靠的导航定位和通信保障。本文在北斗卫星导航系统定位、授时、通信这三个功能基础上提出了新的应用方法，将北斗卫星导航技术和地理信息系统应用到抗震救灾中，实现了北斗为救援队伍提供准确的导航定位和实时的灾情通报，从而为取得抗震救灾的胜利奠定基础。