北斗衛星通信在水文測報數據傳輸中的應用

摘要：從2002年起我國就著手使用北斗衛星通信系統進行水文測報數據的傳輸，并且根據大量的研究結果建立了多種基于北斗衛星的水文遙控測量系統。經過統計結果顯示，截至2006年我國使用北斗衛星系統建立的水文測試站已經超過了八百個，在水文測量方面取得了較大的成果。筆者在文中對北斗系統的構成和工作方式進行了簡析，并介紹水文遙控測試系統的構成及其該系統的具體工作體制。

關鍵詞：北斗衛星通信;水文測報;應用

1 北斗衛星通信介紹

北斗衛星通信系統是我國獨立研制的一套地面定位導航系統，是繼美國全球定位系統（GPS）和俄羅斯全球衛星導航系統（GLONASS）之后的第三個衛星導航系統，北斗衛星通信系統研制的成功顯示了我國在衛星導航通信方面取得了巨大進步與成功。北斗衛星通信系統可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具有短報文通信能力，已經初步具備區域導航、定位和授時能力，其定位精度小于20m，授時精度小于100ns。

1.1 北斗衛星通信的構成

北斗衛星通信系統主要由空間端、地面用戶終端和地面站三部分組成。（1）空間端：空間端是由2-3顆地球同步衛星組成，它主要負責在運行過程中將地面用戶終端和地面站聯系起來，傳輸并規范二者之間的通訊信號。由于每個衛星都裝載有變頻轉發儀以及波束天線，并且波束天線的作用非常強大，因此它可以保證通訊信號的順暢傳輸，降低信號失真率。（2）地面用戶終端：地面用戶終端又稱為定位終端和移動終端。地面用戶終端具體又分為普通型和指揮型兩類，主要用于處理地面用戶終端與空間端之間的數據。隨著北斗系統在人民群眾中的應用越來越廣泛，許多廠家指定了地面用戶終端的行業技術標準，終端均具有通用的RS232C數據接口，方便數據的交互，很大程度上方便了人們的生活。（3）地面站：地面站在北斗衛星通信系統中充當著中轉站的角色，主要用于地面用戶終端的之間的相互通訊。地面站位于北京，用戶的定位和數據通訊業務主要是由神州天鴻中心站來辦理，主要辦理業務包括衛星間的數據傳輸、相應用戶業務請求以及完成用戶定位數據處理和通信交換等，除此之外，用戶還可辦理注冊、管理等業務。

1.2 北斗衛星通信的特點

北斗衛星通信系統的主要有抗雨水能力強、可靠性高、耗能低以及維護檢修方便等特點，再加上它是由我國獨立研制的，因此在通訊信息的保密性和安全性更高，不用擔心信息泄露等情況的出現。另外，北斗衛星通信系統具有多種不同的工作模式，能夠與水文測控系統緊密集成。特別在需要短通信方式進行數據傳輸的水文自動測報系統中，北斗衛星通訊系統具有獨特的優勢。北斗衛星通訊系統的主要工作有L/S/C三種，具有較寬的通訊頻段，因此其在信息傳輸方面具有很大的優勢。

1.3 北斗衛星通信系統的應用

北斗衛星通信系統作為我國自主研制的全球衛星導航通訊系統，在國內主要有三大應用領域，分別是大眾應用、行業應用和特殊應用。其中大眾應用和行業應用也被稱為北斗民用。大眾應用具體有汽車導航、車輛信息服務、跟蹤監控、緊急救援以及位置移動服務等;行業應用一般是指電力、水利等網絡系統中心、應用中心以及數據服務等。而特殊應用主要指軍工類應用。以上應用中普通群眾接觸最多的應屬汽車導航，現在多數汽車應用的是GPS定位系統，北斗衛星定位系統正逐漸開始運用，國內眾多導航廠商均已退出相關產品，如凱立德的北斗導航儀等。北斗衛星系統在行業應用中的應用并不多，大多處于試行階段，比如電力系統的授時中心系統以及漁業定位系統等。

2 在水文預報數據傳輸方面的應用現狀

隨著北斗衛星通信系統的不斷成熟，我國在水文測報數據的傳輸方面也廣泛使用此套通信系統。上世紀70年代至今，我國在水文測報方面的技術進步飛速，這主要歸功與我國在衛星通信技術方面的快速發展。基于北斗衛星通信系統的水文測報系統主要包括水位、水文測報數據接收站、降雨量遙控測量站、神州天鴻中心站以及地面中心站等5部分構成。在北斗衛星通訊系統的基礎上，我國建立起了將近800個水文預報站，其系統的通暢率高達98%以上，能夠快速便捷地處理傳輸信息。我國是農業大國，水文數據對于農業的發展具有重要影響，隨著通訊系統的不斷發展進步，我國水文測控事業也不斷發展，在水災旱災監控預報方面給人民群眾提供了眾多便利，這也體現了我國以人為本的方針政策。

2.1 水文測報系統的構成及特點

水文自動測報系統主要包括以下幾個部分，（1）水位，（2）水文測報數據接收站，（3）降雨量遙控測量站，（4）位于北京的神州天鴻中心站，（5）地面中心站。遙控測試終端在遙測站內處于核心地位。遙測站主要用途是是采集有關水情的各種信息，輔助北斗衛星終端進行指令接受和信息發送等任務。我國在北斗衛星通信系統的基礎上大概建起了800個運行測試站點，其系統的通暢率也保持在98%以上的較高水準。

2.2 工作體制分析

水文自動測報系統的工作體制主要包括定時召測、定時自報以及增量加報三部分，其中北斗衛星通信為水文自動測報站中的主通信路徑，各個維護分中心再通過主通信路徑以一發多收的方式處理接收遙測站的大量通訊信息，除此之外，各個中心站和分站均能獨立接受信息，這就保證了信息傳輸的通用性和合理性，當信息由中心站確認以后，中心站發出定時自報信息，之后通過遙控測試站對信息進一步核對，信息無誤后將被采納，然后進行下一步的處理工作。以位于金沙江的梯級電站水文自動測報系統為例，該水文測報系統的主通信路徑即為北斗衛星通信系統，它采用定時召測、定時自報和增量加報的工作體制通過140多個遙測站和9個后方維護中心以及4個中心站進行信息處理，采用一發多收的方式對管轄范圍內的遙控測試站進行信息集取，之后又通過中心站的定時自報的方式進行信息確認以及核對，具有處理不同信息情況的能力。總而言之，基于北斗衛星通訊系統的水文自動測報系統在嚴格執行工作體制的前提下已經具有了高效有序的操作步驟以及一套相對完善的測控體系，它在人民群眾的日常生活中發揮了重大的作用，改善了我國農業人口靠天吃飯的尷尬境遇。

3 在水文測報數據傳輸方面的發展前景

經過幾十年的發展，我國在水文測報事業上取得了非常大的進步與成果，特別是近幾年來的發展更是越來越成熟，自動化與智能化程度也越來越高。我國在通信衛星方面的技術不斷進步，水文測報事業也一定能在此基礎上取得更加矚目的成就，為我國的災害預測以及農業發展提供更多的幫助。

結語

筆者在文中詳細介紹了北斗衛星通信系統的構成以及信息傳輸的特點，闡述了水文自動測報系統與北斗衛星通信系統的緊密聯系，同時對水文測報系統的構成以及工作體制進行了較為系統的介紹。技術的進步是經濟快速發展的強大動力，我國正在衛星通信方面大跨步的邁進，水文測報事業也在衛星通信系統不斷進步的基礎上穩步前進，不斷為人民群眾提供更加方便的社會服務。

參考文獻：

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