探究北斗衛星通信技術在航標遙測遙控系統中的應用

陳龍 北海航標處

隨著經濟和技術的迅速發展，航運業變得越來越繁榮，因此對航運的安全性和穩定性提出了更加嚴格的要求。基于傳統浮標，嵌入式軟件和硬件平臺，傳感器和網絡通信，移動終端和WEB開發技術正在被實現。

1.北斗衛星通信技術的應用前景

衛星通信作為無線通信技術的一種形式，其基礎是地面微波中繼通信和空間電子技術。衛星通信具有覆蓋范圍廣、通信容量大、通信距離遠、不受地理條件限制、性能穩定可靠、傳輸質量高等優點，在航空、導航等領域得到了廣泛的應用。山地探險和缺乏陸地通信基礎設施的地區。衛星通信具有廣播的特點，易于組網和接入。地面網管中心根據用戶的應用服務進行相應的數據處理。在定位應用中，通過中央控制系統、一顆衛星和用戶機計算信號的往返時間。然后對用戶機自身的高度信息和中央控制系統中存儲的高程圖進行綜合分析。根據幾何定位原理，可以計算出用戶所在點的三維坐標。因此，北斗衛星系統具有以下功能和優勢：（1）短消息通信。北斗導航系統用戶終端具有雙向短文本通信能力，可一次傳輸44個漢字。（2）覆蓋范圍大，無通信盲區。北斗系統覆蓋中國及周邊國家。用戶的地理緯度、經度和海拔高度可隨時在服務區的任何地方確定。同時提供雙向短消息通信服務。（3）廣泛監控集團用戶管理和數據采集。（4）系統自治，安全可靠，穩定可靠，保密性強，特別適用于重點部門。需要監測的地區往往是環境惡劣地區，由于電力和通信條件一般不好，GSM和CDMA無線公網無法保證。另外，如果設置或地下電纜通信鏈路，在災害期間或野外其他因素造成的破壞中，數據傳輸不可靠。更重要的是，要保證滑坡區通信的長期穩定和設備安裝的靈活性。由于數據量非常小，定期存儲和傳輸變得更加合適和廉價，系統分析的需要是較長時間內的累積數據。北斗衛星通信技術主要有以下幾點：（1）維護方便，耗電少。（2）不使用高速通道。（3）施工簡單，運行成本低。因此，最終選擇北斗衛星通信技術，在監測分析中心與現場監測點之間建立遠程通信數據鏈路。北斗衛星通信技術與滑坡遠程監測系統相結合，彌補了系統在傳輸方面的不足。

2.北斗衛星通信技術在航標遙測遙控系統中的應用

雙衛星導航和定位系統由定位在140°E，80°E和110.5°E的地球同步軌道上的衛星，地面控制中心和北斗用戶終端組成。衛星負責在地面控制站和用戶終端之間中繼雙向無線電信號。地面控制中心可以對特定用戶進行主動跟蹤。在地面控制中心計算所有用戶的定位信息。因此，北斗最終用戶接收器的所有定位和時間信息都可以在控制中心內維護。同時，地面控制中心負責整個系統的監控。用戶段由定位通信終端，組用戶管理終端，差分終端和時鐘校正終端組成。北斗衛星導航和定位系統可以幫助用戶隨時準確地獲取他們在服務區內的位置和經度，緯度和高度數據，并可以提供雙向通信服務。該系統可以為外國船只提供及時的導航和定位信息，提供實時海上交通指揮，并安全地導航進入和離開港口的船只。它還可以檢測船舶的機動性。通過提供移動航標的實時定位信息，可以實現鐵路和公路運輸中的火車和航標監控器，以提高運輸能力和安全性。

物流運輸系統由北斗衛星系統，數據交換和網絡管理中心，用戶終端和用戶監控管理中心組成。衛星系統：如上所述，地球同步衛星主要在網絡管理中心，用戶終端和用戶監視與管理中心之間實現雙向信息通信。數據交換與網絡管理中心：該中心作為整個應用系統的核心，主要提供一個高效的信息處理和應用平臺，提供公共電信網絡與衛星網絡之間的網關接口，進行用戶注冊。計劃處理，計費處理和運營管理，基于消息管理為平臺提供統一的界面，將可視化的物流管理信息系統與用戶鏈接起來，并實現不同ERP和平臺的集成。系統使用存根/骨架機制來避免應用程序（遠程適配器）與交換中心之間的緊密耦合，并關閉交換中心中的特定實現細節。采用統一的接口和信息保存機制來接收，保存和發送信號。當路由被阻塞時，信號將在隊列中等待，直到成功發送消息為止，以確保沒有數據丟失。

各種類型的地面電信網絡用戶可以通過公網與網管中心通信，以實現地面網絡與北斗用戶系統之間的雙向信息交換和通信。用戶終端：面向用戶的終端主要提供衛星定位和導航服務。北斗系統的定位，通信，導航，計時功能是通過始終設置在航標上的用戶終端來實現的。用戶調度管理中心：實現對移動航標的監控，控制，調度，通訊功能。系統的工作原理如下：1）從地面中心向衛星發送數據載體。載波數據流包含位置信號，信號幀和時間碼。2）請求信號被衛星放大并發送到用戶終端。3）終端設備接收請求信號，并輸入新的必要信號，然后發送回兩顆衛星。4）兩顆衛星將接收到的信號發送到地面中心。5）地面中心處理用戶終端發送的接收信號，計算終端的坐標，然后與其他信息一起發送到網絡管理中心。6）網管中心對用戶終端的信號進行檢查和處理，以實現信息交換。7）網絡管理中心將信號發送到地面處理中心站和衛星，然后再次發送到用戶終端。

北斗通訊是終端或燈器上有北斗模塊，數據采集后經由北斗模塊向北斗衛星發送數據，北斗衛星再將數據轉發給北斗接收機，這樣就算完成了一個北斗通訊鏈路。GSM/GPRS/4G是終端或燈器上有Modem模塊，數據采集后經Modem模塊向運營商基站發送數據，運營商再將數據轉發給目標設備，這樣就算完成了一次通訊流程。GSM/GPRS/4G之所以有這么多名稱，是因為目前通訊方式上在升級，GSM標志的是2G通訊，GPRS標志的是2.5G通訊，4G標志的是4G通訊。他們本質上都是TCP連接通訊。短信的傳輸采用的是存儲轉發機制，短信會先發給短信中心（SMSC），然后再由短信中心轉發給目標設備。目前系統架構基本上是數據庫+網站服務器+通訊服務器；數據庫作用：存儲終端或燈器上傳的數據；網站服務器：提供用戶查看、下發指令的操作平臺；通訊服務器：用于接收終端、燈器上傳的數據。北斗航標燈器技術特點：燈珠合理的串并方式確保在其中一路LED故障后，燈器還能正常工作；256種燈質可供用戶選擇；具備IALA推薦的所有燈光顏色；采用LED恒流驅動電路，用戶可根據現場應用射程的需求進行調節功耗，在滿足需求的同時節省能源；具備良好的水密性和抗沖擊性；日光閥值可設置；具備無線多燈同步閃功能；用戶可通過紅外遙控器設置燈器燈質和光源功率。判斷燈器是否有紅外功能：查看燈器頂部是否有紅外接收裝置，如果有，說明該燈器有紅外功能，可以用遙控器設置燈質和查詢燈質，如果沒有，只能通過撥撥碼來調燈質。

3.結束語

綜上所述，隨著北斗第二代導航系統進入實際應用階段，在各導航標志管理的規劃中將提到基于北斗第二代通信技術的導航遙測遙控終端設備的研究與應用。基于北斗衛星通信的導航遙控遙測單元的設計，可以有效豐富導航安全監控信息的傳輸路徑，對于遠離海岸航行標志的智能管理和信息收集具有重要意義。