一种基于北斗导航系统的应急系统设计

文/付海军

随着北斗导航系统的建设完成，北斗系统在我国的国防建设和抗震救灾中起到了重要作用。我国的北斗系统与美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO系统有着本质的区别——北斗系统具有短报文通信功能。基于北斗系统的这个特点，本文提出了其在应急通信中的一种应用方案，既丰富了应急通信手段，又扩大了北斗系统的应用范围。

【关键词】北斗系统 应急通信 短报文

1 引言

在突如其来的大型自然灾害或公共突发事件面前，常规的通信手段往往无法满足通信需求，迫切需要一种不受限制的通信手段。卫星通信，由于不受地形、气候等条件的限制，在地面通信网络被破坏后，仍可以保证通信正常，成为一种非常有效的应急通信技术手段。北斗导航系统，作为我国自主研发的卫星系统，和美国的GPS 系统、俄罗斯的GLONASS 系统、欧盟的Galileo 系统的有着本质的区别——北斗导航系统具有短报文通信功能，可以实现卫星通信，从而可以作为一种应急通信手段。北斗导航系统，作为一种应急通信手段，在维护国家主权、领土完整以及在应对重大自然灾害等发挥着重要的作用。在汶川抗震救灾中，第一个把灾情报道出来的方式就是北斗短报文，北斗被誉为一条生命线，从而为广大民众所熟知。2012 年4 月10 日，菲律宾海军企图在我国南海黄岩岛附近“抓扣”我国渔船，遭到中国海监船制止，而我国渔民正是利用渔船上的北斗设备报警，接警后的中国海监船才及时赶到。

本文提出了一种基于北斗导航系统的应急通信系统的方案设计，简称北斗应急系统。

2 北斗导航系统介绍

北斗导航系统具有三大功能：导航定位功能、通信功能、授时功能。北斗系统可全天候为用户设备提供实时导航定位功能；可实现用户与用户、用户管理部门以及地面中心之间的双向短报文通信、传递位置和其他信息；为用户提供授时服务。北斗导航系统的通信功能，满足应急通信的基本要求，可以作为一种非常有效的通信手段，是本文介绍的重点。北斗导航系统由太空的导航通信卫星、地面控制中心和用户设备三部分组成，如图1 所示。

3 北斗应急系统构建

北斗应急系统的建设，是建立在北斗导航系统的通信功能的基础上的，由指挥控制中心和各类通信终端构成。指挥控制中心，由指挥机、服务器构成。通信终端，根据载体不同，可以分为手持型、车载型、机载型、船载型、舰载型、阵地型。各类终端，并无本质区别，只是安装形式和使用方式的区别。

3.1 指挥平台

指挥平台，由一台工作站、一台大屏幕显示设备、告警设备构成，负责各种信息的收集、整理、编辑、显示、特殊情况告警等。指挥平台采用目前成熟的C/S 开发模式，利用C# 开发语言结合SQL Server2010 联合开发。指挥平台主要包含以下几个功能模块：系统管理模块、信息处理模块、终端管理模块、应急处理模块。系统管理模块：负责对整个应急系统进行管理，进行系统参数配置，监测系统运行情况。信息处理模块：负责与指挥机的通信，包括接收指挥机上报的信息、下达广播信息，将指挥机上报的各种信息进行收集、编辑、整理等工作。终端管理模块：负责对各种终端的运行情况进行管理，可实现对各种终端的调度、指挥和控制。应急处理模块：负责对各种终端进行应急预警、对终端上报的告警信息进行应急显示、并安排部署准备工作。

3.2 指挥机

指挥机通过网口与指挥平台的工作站相连，接收指挥平台下发的各种广播信息，并上报接收到的各类终端与指挥机的通信内容。通信申请是指挥机降指挥平台下发的信息通过通信申请的形式发至各类终端。通信信息是指挥机将接收到的终端发送过来的电文信息打包上报给指挥平台工作站，指挥平台将收到的信息进行解析并将解析后的通信数据进行显示。时间信息是指挥机向指挥平台上层软件上报的标有北斗时刻的信息，指挥平台收到该信息后，可从中解析当前时间，完成校时功能。状态信息是指挥机向指挥平台上层应用软件上报的关于本机的重要状态信息，主要有当前信号强度、本机ID 号、天线连接状态、通信长度等。

3.3 终端

终端根据载体分，主要有以下几类：机载终端、车载终端、船载终端、手持终端。根据安装形式可以分为一体式和分体式终端。一体式适合手持使用，分体式更适合车载、船载、机载使用。

无论是何种形式的终端，硬件上都由以下几个模块构成：显示控制模块、北斗模块、数据处理模块。显示控制模块，主要负责终端的人机交互，包括显示接收到的信息、输入通信信息、显示北斗卫星状态、显示终端运行状态等。北斗模块主要负责北斗卫星信号的接收与发射，实现北斗通信。数据处理模块负责北斗模块与显示控制模块之间的数据交互。终端的软件以开源的Android 平台为基础，进行嵌入式开发。操作系统是各类移动终端的大脑，其性能直接决定了终端的各种使用性能。由于Android 系统具有非常好的开源性，开发便捷，同时符合当前移动终端的使用习惯。软件功能模块主要有：管理模块、信息显示模块、消息模块、紧急报警模块。管理模块，负责整个终端的管理，包括IC 卡管理、电源管理、接口管理等。信息显示模块，主要显示当前的北斗卫星信号状态，包括信号强度、卫星状态等。消息模块，主要完成终端与其他设备之间的通信，包括收信、发信、储存短信、预设短线、查看短信等功能。紧急报警模块，可以将预设的报警短信发送出去，而无需进行短信编辑，适合紧急情况下的应用。

4 北斗应急系统工作原理

将指挥平台和指挥机架设在应急指挥中心，调整指挥机的天线，保证其能够接收到所有北斗卫星信号。指挥平台将要播发给各类终端的信息发送给指挥机，指挥机将收到的信息按照一定的格式发送出去，终端将接收到指挥机发送的信息解析并在终端至显示屏上显示。终端将观测到的实际情况按照一定的格式编辑成短信的形式发送出去，指挥机将接收到的信息上报给指挥平台，指挥平台将该信息解析，并显示至显示器上。

5 结束语

本文提出了北斗在应急通信中的一种应用方案。由于北斗卫星通信不受地面通信设备、电力等的影响，抗震救灾、紧急通信中发挥着重要的作用，极大的丰富了应急通信手段。

参考文献

[1] 柳其许, 李冬航. 北斗在应急通信中的应用[J]. 数字通信世界,2012(08):17-20.

[2] 郑逸璇, 徐灏. 基于北斗系统的船舶应急救援及预警系统设计[j]. 硅谷,2012(08):61-63.

[3] 勾威, 丁思洋, 赵明衍, 范亮. 北斗导航应用于自动化地震监测系统的研究[J].中国新通信,2012(24).

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