第一篇：中國北斗衛(wèi)星工作原理

中國北斗衛(wèi)星工作原理，他的未來發(fā)展前景？

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國正在實施的自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，縮寫為BDS，與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航

系統(tǒng)，并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2011年12月27日起提供連續(xù)導(dǎo)航定位與授時服務(wù)。

工作原理：

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成?？臻g端包括5顆靜止軌道和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯 “格洛納斯”、歐盟伽利略等其他衛(wèi)星導(dǎo)航器兼容的終端組成。首先由中心控制系統(tǒng)向衛(wèi)星I和衛(wèi)星II同時發(fā)送詢問信號，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶廣播。用戶響應(yīng)其中一顆衛(wèi)星的詢問信號，并同時向兩顆衛(wèi)星發(fā)送響應(yīng)信號，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制系統(tǒng)。中心控制系統(tǒng)接收并解調(diào)用戶發(fā)來的信號，然后根據(jù)用戶的申請服務(wù)內(nèi)容進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。對定位申請，中心控制系統(tǒng)測出兩個時間延遲：即從中心控制系統(tǒng)發(fā)出詢問信號，經(jīng)某一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到達用戶，用戶發(fā)出定位響應(yīng)信號，經(jīng)同一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲；和從中心控制發(fā)出詢問信號，經(jīng)上述同一衛(wèi)星到達用戶，用戶發(fā)出響應(yīng)信號，經(jīng)另一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲。由于中心控制系統(tǒng)和兩顆衛(wèi)星的位置均是已知的，因此由上面兩個延遲量可以算出用戶到第一顆衛(wèi)星的距離，以及用戶到兩顆衛(wèi)星距離之和，從而知道用戶處于一個以第一顆衛(wèi)星為球心的一個球面，和以兩顆衛(wèi)星為焦點的橢球面之間的交線上。另外中心控制系統(tǒng)從存儲在計算機內(nèi)的數(shù)字化地形圖查尋到用戶高程值，又可知道用戶處于某一與地球基準橢球面平行的橢球面上。從而中心控制系統(tǒng)可最終計算出用戶所在點的三維坐標(biāo)，這個坐標(biāo)經(jīng)加密由出站信號發(fā)送給用戶。

發(fā)展前景：

中國計劃2012年左右，“北斗”系統(tǒng)將覆蓋亞太地區(qū)，2020年左右覆蓋全球。我國正在實施北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，已成功發(fā)射十六顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃，2012年左右，系統(tǒng)將首先具備覆蓋亞太地區(qū)的定位、導(dǎo)航和授時以及短報文通信服務(wù)能力。2020年左右，建成覆蓋全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

第二篇：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用綜述

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用綜述

0引言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（BDS），是繼美全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄GLONASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時能力，定位精度優(yōu)于20m，授時精度優(yōu)于100ns。2012年12月27日，北斗系統(tǒng)空間信號接口控制文件正式版正式公布，北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對亞太地區(qū)提供無源定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基本信息介紹

中國在2003年完成了具有區(qū)域?qū)Ш焦δ艿谋倍沸l(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)，之后開始構(gòu)建服務(wù)全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，于2012年起向亞太大部分地區(qū)正式提供服務(wù)，并計劃至2020年完成全球系統(tǒng)的構(gòu)建。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和美國全球定位系統(tǒng)、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)及歐盟伽利略定位系統(tǒng)一起，是聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會已認定的供應(yīng)商。

1.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理

“北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理與GPS系統(tǒng)不同,GPS采用的是被動式偽碼單向測距三維導(dǎo)航,由用戶設(shè)備獨立解算自己的三維定位數(shù)據(jù),而“北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)則采用主動式雙向測距二維導(dǎo)航, 由地面中心控制系統(tǒng)解算供用戶使用的三維定位數(shù)據(jù)?！氨倍贰毙l(wèi)星是中國“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)空間段組成部分,由兩種基本形式的衛(wèi)星組成,分別適應(yīng)于GEO和MEO軌道。“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星由衛(wèi)星平臺和有效載荷兩部分組成。衛(wèi)星平臺由測控、數(shù)據(jù)管理、姿態(tài)與軌道控制、推進、熱控、結(jié)構(gòu)和供電等分系統(tǒng)組成。有效載荷包括導(dǎo)航分系統(tǒng)、天線分系統(tǒng)。GEO衛(wèi)星還含有RDSS有效載荷。因此,“北斗”衛(wèi)星為提供導(dǎo)航、通信、授時一體化業(yè)務(wù)創(chuàng)造了條件?！氨倍贰睂?dǎo)航衛(wèi)星分別在1559MH z～1610MH z、1200MH z～1300MH z兩個頻段各設(shè)計有兩個粗碼、兩個精密測距碼導(dǎo)航信號, 具有公開服務(wù)和授權(quán)服務(wù)兩種服務(wù)模式[1]。

“北斗二號”導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)體制第二代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)與第一代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)在體制上的差別主要是: 第二代用戶機可免發(fā)上行信號,不再依靠中心站電子高程圖處理或由用戶提供高程信息,而是通過直接接收衛(wèi)星單程測距信號來自己定位, 系統(tǒng)的用戶容量不受限制,并可提高用戶位置隱蔽性。

圖1.1北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)定位原理圖

1.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)組成

北斗雙星導(dǎo)航系統(tǒng)主要由空間部分、地面中心控制系統(tǒng)和用戶終端3個部分組成?？臻g部分由軌道高度為36000km 的2顆工作衛(wèi)星和1顆備用衛(wèi)星組成(一個軌道平面), 其坐標(biāo)分別為(80°E, 0°, 36000km)、(140°E, 0,°36000km)、(110.5°E, 0°, 36000km)。衛(wèi)星不發(fā)射導(dǎo)航電文, 也不配備高精度的原子鐘, 只是用于在地面中心站與用戶之間進行雙向信號中繼。衛(wèi)星電波能覆蓋地球表面42%的面積, 其覆蓋的經(jīng)度為100°, 緯度為N81°～ S81°。其軌道如圖1.2所示。

圖1.2北斗雙星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星軌道

地面中心控制系統(tǒng)是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的中樞,包括1個配有電子高程圖的地面中心站、地面網(wǎng)管中心、測軌站、測高站和數(shù)十個分布在全國各地的地面參考標(biāo)校站, 主要用于對衛(wèi)星定位、測軌,調(diào)整衛(wèi)星運行軌道、姿態(tài),控制衛(wèi)星的丁作, 測量和收集校正導(dǎo)航定位參量,以形成用戶定位修正數(shù)據(jù)并對用戶進行精確定位。用戶終端為帶有定向天線的收發(fā)器,用于接收中心站通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)來的信號和向中心站發(fā)射通信請求,不含定位解算處理功能。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和功能的不同, 北斗用戶機分為普通型、通信型、授時型、指揮型和多模型用戶機5種,其中,指揮型用戶機又可分為一級、二級、三級3個等級。時間系統(tǒng)和坐標(biāo)系統(tǒng):時間系統(tǒng)采用UTC(世界協(xié)調(diào)時),坐標(biāo)系統(tǒng)采用1954年北京坐標(biāo)系和1985年中國國家高程系統(tǒng)。未來的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(COMPASS)將由分布在3個軌道面上的30顆中等高度軌道衛(wèi)星(MEO)和均勻分布在一個軌道面的5顆地球同步衛(wèi)星構(gòu)成。非靜止軌道上,每個軌道面10顆衛(wèi)星,其中1顆為備用,軌道傾角為56?。衛(wèi)星軌道半長軸約為2.7萬km。1.3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作過程

地面控制中心向衛(wèi)星I和衛(wèi)星II同時發(fā)送詢問信號,經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶廣播。用戶響應(yīng)其中一顆衛(wèi)星的詢問信號,并同時向兩顆衛(wèi)星發(fā)送響應(yīng)信號,經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制系統(tǒng)[2]。中心控制系統(tǒng)接收并解調(diào)用戶發(fā)來的信號, 然后根據(jù)用戶申請的服務(wù)內(nèi)容進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。對定位申請,中心控制系統(tǒng)測出兩個時間延遲: 即從中心控制系統(tǒng)發(fā)出詢問信號,經(jīng)某一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到達用戶,用戶發(fā)出定位響應(yīng)信號,經(jīng)同一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲;和從中心控制系統(tǒng)發(fā)出詢問信號,經(jīng)上述同一衛(wèi)星到達用戶,用戶發(fā)出響應(yīng)信號,經(jīng)另一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)回中心控制系統(tǒng)的延遲。由于中心控制系統(tǒng)和兩顆衛(wèi)星的位置均是已知的,可以由上述兩個延遲量計算出用戶到第一顆衛(wèi)星的距離,以及用戶到兩顆衛(wèi)星距離之和。從而知道用戶處于一個以第一顆衛(wèi)星為球心的一個球面,和以兩顆衛(wèi)星為焦點的橢球面之間的交線上;另外,中心控制系統(tǒng)從存儲在計算機內(nèi)的數(shù)字化地形圖查尋到用戶高程值,又知道用戶處于某一與地球基準橢球面平行的橢球面上。因此,中心控制系統(tǒng)利用數(shù)值地圖可計算出用戶所在點的三維坐標(biāo), 并與相關(guān)信息或通信內(nèi)容發(fā)送到衛(wèi)星,經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器傳送給用戶或收件人。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的工作步驟如下:(1)地面控制中心向2顆衛(wèi)星發(fā)送詢問信號;(2)衛(wèi)星接收到詢問信號,經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器向服務(wù)區(qū)用戶播送詢問信號;(3)用戶響應(yīng)其中1顆衛(wèi)星的詢問信號,并同時向2顆衛(wèi)星發(fā)送回應(yīng)信號;(4)衛(wèi)星收到用戶響應(yīng)信號,經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送回地面控制中心;(5)地面控制中心收到用戶的響應(yīng)信號,解讀出用戶申請的服務(wù)內(nèi)容;(6)地面控制中心利用數(shù)值地圖計算出用戶的三維坐標(biāo)位置,再將相關(guān)信息或通信內(nèi)容發(fā)送到衛(wèi)星;(7)衛(wèi)星在收到控制中心發(fā)來的坐標(biāo)資料或通信內(nèi)容后,經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器傳送給用戶或收件人。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的功能優(yōu)勢

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是利用地球同步衛(wèi)星為用戶提供快速定位、簡短數(shù)字報文通信和授時服務(wù)的一種全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。2.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有的三大功能

（1）快速定位：系統(tǒng)可為服務(wù)區(qū)內(nèi)用戶提供全天候、高精度、快速實時定位（可在1秒之內(nèi)完成）、服務(wù)，定位精度為20～100m；

（2）短報文通信：系統(tǒng)用戶終端具有雙向數(shù)字報文通信功能，注冊用戶利用連續(xù)傳送方式可以傳送多達120個漢字的信息；

（3）精密授時：系統(tǒng)具有單向和雙向兩種授時功能。根據(jù)不同的精度要求，利用授時終端，完成與CNSS之間的時間和頻率同步，提供100ns（單向授時）和20ns（雙向授時）的時間同步精度。2.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具備的優(yōu)勢

（1）同時具備定位與通信雙重功能，無需其它通信系統(tǒng)支持，而GPS、GLONASS只能定位；

（2）覆蓋范圍較大，沒有通信盲區(qū)。北斗系統(tǒng)覆蓋了中國及周邊國家和地區(qū)，不僅可為中國、也可為周邊國家服務(wù)；

（3）特別適合集團用戶大范圍監(jiān)控與管理；

（4）獨特的中心節(jié)點式定位處理和指揮型用戶機設(shè)計。它不僅能使用戶知道自己的所處的位置，還可以告訴別人自己的位置所處的地方，特別適用于需要導(dǎo)航與移動數(shù)據(jù)通信場所，如交通運輸、調(diào)度指揮、搜索營救、地理信息實時查詢等；（5）自主系統(tǒng)，高強度加密設(shè)計，安全、可靠、穩(wěn)定，適合關(guān)鍵部門應(yīng)用；（6）接收終端不需鋪設(shè)地面基站，用戶終端相對便宜。

（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的潛力主要體現(xiàn)在定位通信綜合領(lǐng)域上。目前僅需要定位的用戶，對北斗的需要不迫切；對于既需要定位又需要把位置信息傳遞出去的用戶，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是非常有用的。）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用范圍

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)自2003年正式提供服務(wù)以來，在交通運輸、海洋漁業(yè)、水文監(jiān)測、氣象測報、森林防火、通信時統(tǒng)、電力調(diào)度、救災(zāi)減災(zāi)和國家安全等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。特別是在南方冰凍災(zāi)害、四川汶川和青海玉樹抗震救災(zāi)、北京奧運會以及上海世博會中發(fā)揮了重要作用。

1）在交通運輸方面，基于“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)的“新疆公眾交通導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)”、“公路基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)控系統(tǒng)”以及“港口高精度實時定位調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)”等應(yīng)用推廣工作，取得了良好的示范效果。

2）在海洋漁業(yè)方面，基于“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)的海洋漁業(yè)綜合信息服務(wù)平臺，為漁業(yè)管理部門提供船位監(jiān)控、緊急救援、信息發(fā)布、漁船出入港管理等服務(wù)。

3）在水文監(jiān)測方面，基于“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)的水文監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)多山地域水文測報信息的實時傳輸，提高災(zāi)情預(yù)報的準確性，為制訂防洪抗旱調(diào)度方案提供重要的保障。

4）在氣象測報方面，成功研制一系列氣象測報型“北斗”終端設(shè)備，形成實用可行的系統(tǒng)應(yīng)用解決方案，解決中國氣象局和各地氣象中心氣象站的數(shù)字報文自動傳輸問題。

5）在森林防火方面，“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)成功應(yīng)用于森林防火系統(tǒng)，其定位與短報文通信具有較好實際應(yīng)用效果。

6）在通信時統(tǒng)方面，成功開展“北斗”雙向授時應(yīng)用示范，突破光纖拉遠等關(guān)鍵技術(shù)，研制出一體化衛(wèi)星授時系統(tǒng)。

7）在電力調(diào)度方面，成功開展基于“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)的電力時間同步應(yīng)用示范，為電力事故分析、電力預(yù)警系統(tǒng)、保護系統(tǒng)等高精度時間應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

8）在救災(zāi)減災(zāi)方面，基于“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)的導(dǎo)航定位、短報文通信以及位置報告功能，提供全國范圍的實時救災(zāi)指揮調(diào)度、應(yīng)急通信、災(zāi)情信息快速上報與共享等服務(wù)，顯著提高了災(zāi)害應(yīng)急救援的快速反應(yīng)能力和決策能力。

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建成后將為民航、航運、鐵路、金融、郵政等行業(yè)提供更高性能的定位、導(dǎo)航、授時和短報文通信服務(wù)。3.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用特點

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星、地面主控站(控制中心)與標(biāo)校站和用戶終端設(shè)備三大部分組成, 它具有快速二維定位、雙向簡短報文通信和精密授時三大基本功能。該系統(tǒng)基于“二球交會”原理進行定位, 即以2顆衛(wèi)星的已知位置坐標(biāo)為圓心,各以測定的本星至用戶機的距離為半徑,形成2個球面,用戶機必然位于這2個球面交線的圓弧上。地面控制中心存儲的電子高程地圖庫提供1個以地心為球心,以球心至用戶機的距離為半徑的球面。求解圓弧線與該球面的交點, 并根據(jù)用戶在赤道平面北側(cè)的實際情況,即可獲得用戶的二維位置坐標(biāo)[3]。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要應(yīng)用特點如下[4-5] : 1)系統(tǒng)覆蓋我國全部國土及周邊區(qū)域

北斗系統(tǒng)是覆蓋我國本土及其周邊地區(qū)的區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),覆蓋范圍為東經(jīng)70°～145°,北緯5°～55°,可以無縫覆蓋我國全部國土和周邊海域, 在中國全境范圍內(nèi)具有良好的導(dǎo)航定位可用性。2)系統(tǒng)定位、授時精度能滿足導(dǎo)航定位需要

北斗系統(tǒng)的二維水平定位精度(1δ)為20m(不設(shè)標(biāo)校站區(qū)域100m),雙向授時精度20ns(單向授時精度100ns),與GPS系統(tǒng)的民用精度基本相當(dāng),能滿足用戶導(dǎo)航定位和授時要求。北斗系統(tǒng)的注冊用戶分為3個服務(wù)等級,對應(yīng)的定位響應(yīng)時延分別為:一類用戶5s,二類用戶2s,三類用戶1s北斗系統(tǒng)具有單向和雙向2種授時功能,根據(jù)不同的精度要求,定時傳送最新授時信息給用戶端,供用戶完成與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)之間時間差的修正。3)系統(tǒng)雙向報文通信功能應(yīng)用優(yōu)勢明顯

北斗系統(tǒng)具有用戶與用戶、用戶與地面控制中心之間的雙向報文通信能力。系統(tǒng)一般用戶1次可傳輸36個漢字,經(jīng)核準的用戶利用連續(xù)傳送方式1次最多可傳送120個漢字這種簡短雙向報文通信服務(wù),可有效地滿足通信信息量較小、但即時性要求卻很高的各類型用戶應(yīng)用系統(tǒng)的要求。這很適合集團用戶大范圍監(jiān)控管理和通信不發(fā)達地區(qū)數(shù)據(jù)采集傳輸使用。對于既需要定位信息又需要把定位信息傳遞出去的用戶,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)將是非常有用的。需特別指出的是,北斗系統(tǒng)具備的這種雙向簡短通信功能,目前已廣泛應(yīng)用的國外衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(如GPS、GLONASS系統(tǒng))并不具備。

4）系統(tǒng)有源定位體制使用戶定位的隱蔽性、實時性較差,用戶容量受限

北斗系統(tǒng)是主動式有源雙向測距二維導(dǎo)航系統(tǒng), 在地面控制中心進行用戶位置坐標(biāo)解算。北斗系統(tǒng)的有源定位工作方式使用戶定位的同時失去了無線電隱蔽性,這在軍事上是不利的。另外,北斗系統(tǒng)對地面控制中心的依賴性大,一旦其地面中心控制系統(tǒng)受損,系統(tǒng)就不能繼續(xù)工作了;用戶設(shè)備必須包含發(fā)射機,因此其在體積、重量、功耗和價格方面遠比GPS接收機來得大、重、耗電與貴。北斗系統(tǒng)從用戶發(fā)出定位申請, 到收到定位結(jié)果,整個定位響應(yīng)時間最快為1s，即用戶終端機最快可在1s后完成定位。這1s的定位時延對飛機、導(dǎo)彈等高速運動的用戶來說時間嫌長。北斗系統(tǒng)適合為車輛、船舶等慢速運動的用戶提供服務(wù)。北斗系統(tǒng)導(dǎo)航定位實時性較差,對于高動態(tài)載體(如飛機、導(dǎo)彈等),該缺陷是顯而易見的。北斗系統(tǒng)是主動雙向測距的詢問)應(yīng)答系統(tǒng),系統(tǒng)的用戶容量取決于用戶允許的信道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應(yīng)頻率。因此,北斗系統(tǒng)的用戶設(shè)備工作容量是有限的。北斗系統(tǒng)可為以下用戶機每小時提供54萬次的服務(wù):一類用戶機(適合于單人攜帶使用)10000～20000個,5～10min服務(wù)一次;二類用戶機(適合于車輛、艦船使用)5500個,10～60s服務(wù)一次。

“北斗”系統(tǒng)的上述應(yīng)用特點,決定了該系統(tǒng)適合在中國全境范圍內(nèi),在測繪、電信、水利、交通運輸、勘探等使用要求相對較低的民用領(lǐng)域進行導(dǎo)航定位、報文通信和授時服務(wù)等應(yīng)用。目前該系統(tǒng)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用,受到了一定的制約。3.3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)運營以來,在軍民用領(lǐng)域上發(fā)揮了重要作用,迄今為止,已為用戶提供定位服務(wù)超過億次,通信服務(wù)超過千萬條,在森林防火、水利防汛、交通運輸?shù)让裼?、軍用領(lǐng)域產(chǎn)生了顯著的社會效益。所研制的黑龍江大興安嶺森林防火信息系統(tǒng)、瀾滄江上湄公河船舶調(diào)度管理系統(tǒng)和鄭州鐵路局鐵路機車到站報點系統(tǒng)等北斗系統(tǒng)應(yīng)用示范工程,已取得了明顯的經(jīng)濟效益[6-7]。

但是,北斗系統(tǒng)作為我國自行研制的、具有鮮明應(yīng)用特點的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng), 總的來說,目前的實際應(yīng)用并不理想。主要表現(xiàn)在: 1)系統(tǒng)應(yīng)用不充分,與世界上第三個投入實際應(yīng)用的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的地位不相稱

北斗系統(tǒng)工作容量可達百萬戶,而目前注冊在線的終端用戶卻不足千分之一, 衛(wèi)星資源閑置嚴重。該系統(tǒng)的快速定位、雙向報文通信和精密授時0功能,特別是雙向報文通信功能未得到充分應(yīng)用,該導(dǎo)航定位系統(tǒng)在許多民用領(lǐng)域中的用途還未被認知。中國工程院戚發(fā)韌院士經(jīng)過對北斗系統(tǒng)進行詳實的調(diào)研后提出:中國研制成功的第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),目前在民用領(lǐng)域資源利用并不充分,幾近閑置。他在調(diào)研報告中明確寫到:北斗系統(tǒng)本應(yīng)擁有上百萬用戶的能力,目前卻只有幾千個用戶,國家投入幾十億元,但利用很不充分,造成了資源的嚴重浪費。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)目前在民用領(lǐng)域應(yīng)用不充分、未形成產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀,與該系統(tǒng)作為世界上第三個投入實際應(yīng)用的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的地位很不相稱。

2)用戶終端設(shè)備價格偏高,在市場上無法與GPS系統(tǒng)形成競爭

北斗系統(tǒng)目前的有源定位技術(shù)體制決定了其用戶終端設(shè)備需能收能發(fā),在技術(shù)應(yīng)用上有通信功能,應(yīng)用優(yōu)勢明顯,這是無可懷疑的。但這種體制也使用戶終端制造成本增加,加上終端設(shè)備用戶少,所以目前市場價格偏高,多數(shù)用戶難以接受。用戶終端設(shè)備價格昂貴的北斗系統(tǒng)在市場上是無法與GPS系統(tǒng)進行競爭的。3)用戶終端設(shè)備研制開發(fā)滯后,跟不上應(yīng)用需求

北斗系統(tǒng)用戶終端設(shè)備研制開發(fā)嚴重滯后于系統(tǒng)建設(shè)。究其原因,一是用戶終端設(shè)備研制起步較晚,沒有做到與系統(tǒng)建設(shè)同步研發(fā);二是用戶終端研制難度大,沒有集中力量對其重點進行攻關(guān),各研制單位各自為戰(zhàn),技術(shù)上不交流,形不成合力;三是國內(nèi)器件、部件生產(chǎn)基礎(chǔ)差,而進口芯片價格昂貴。在2002年北斗系統(tǒng)開始試運行時,系統(tǒng)民用終端設(shè)備尚不成熟。至今國內(nèi)仍有十幾家單位在投入資金研制北斗用戶終端,但提高性能價格比的成效并不大,有的單位甚至不得不退出研發(fā)。目前能生產(chǎn)北斗系統(tǒng)民用終端的廠商有五、六家,產(chǎn)品價格較高,各有優(yōu)缺點。北斗系統(tǒng)民用終端設(shè)備生產(chǎn)廠商各自為戰(zhàn)的研制生產(chǎn)方式,在當(dāng)前用戶量不大、生產(chǎn)批量上不去的情況下,成本下不來;而成本下不來,市場用戶就上不去,形成一個惡性循環(huán)。用戶終端設(shè)備生產(chǎn)方式存在的高成本是影響北斗系統(tǒng)推廣應(yīng)用的問題之一。

4)北斗民用市場的自由化和無序競爭,影響了北斗系統(tǒng)應(yīng)用市場的健康發(fā)展

由于國家沒有北斗系統(tǒng)民用開發(fā)規(guī)劃和應(yīng)用市場準入機制,市場完全是無序的自由競爭,一些企業(yè)單位對北斗系統(tǒng)市場認識和估計過于樂觀,為早日搶到市場,自發(fā)投入不少資金開發(fā)北斗民用終端。到目前為止,真正獲得成功、設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量較好的廠家只有幾個。有一些企業(yè)單位在產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量還不成熟的情況下, 就急于推銷自己的產(chǎn)品收回投資,采用低價競爭方式搶占市場,結(jié)果是實際運行故障頻發(fā)用戶服務(wù)又跟不上,動搖了用戶選用或繼續(xù)使用北斗系統(tǒng)的信心,增加了對北斗系統(tǒng)應(yīng)用的懷疑情緒,影響了北斗系統(tǒng)健康發(fā)展和推廣應(yīng)用。3.4 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的主要制約因素

目前, 影響、制約北斗系統(tǒng)在民用領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用的因素主要是[8] : 1)系統(tǒng)用戶終端設(shè)備價格昂貴

前面已分析到,造成北斗系統(tǒng)用戶終端設(shè)備價格昂貴的主要原因,一是目前系統(tǒng)本身所采用的有源定位技術(shù)體制,二是終端設(shè)備生產(chǎn)量少、關(guān)鍵元器件依賴進口使生產(chǎn)成本居高不下。關(guān)于北斗系統(tǒng)的技術(shù)體制改進和完善問題,已在中國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的研制計劃中基本得到了考慮。在后續(xù)分析的推動北斗系統(tǒng)民用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的對策與建議中,提出國家應(yīng)投入資金,組織有關(guān)部門聯(lián)合攻關(guān), 解決北斗系統(tǒng)用戶終端設(shè)備關(guān)鍵元器件國產(chǎn)化問題。2)系統(tǒng)應(yīng)用缺乏國家政策的有力支持

北斗系統(tǒng)是國家花費巨資建設(shè)起來的的軍、民兩用區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。作為一個新興產(chǎn)業(yè),北斗系統(tǒng)要發(fā)展壯大,與國家政策的支持是分不開的。但是,我國至今缺少一個對國家安全有著重要意義的有關(guān)衛(wèi)星導(dǎo)航定位產(chǎn)業(yè)的國家級政策,當(dāng)然更缺少相應(yīng)的管理辦法和運營措施。這影響了企業(yè)和科研部門對北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的投入,直接導(dǎo)致了用戶終端產(chǎn)品品種少、水平低、價格貴。衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)已成為全球信息化產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一,而中國的這項產(chǎn)業(yè)目前大多數(shù)在經(jīng)營國外的產(chǎn)品,大量用戶成為了外國產(chǎn)品的消費者。北斗系統(tǒng)應(yīng)用研發(fā)與服務(wù)的企業(yè)只有寥寥幾家,用戶少得可憐。3)政策缺位直接導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用推動乏力

北斗衛(wèi)星已經(jīng)升空5年,可它作為一種新技術(shù)新業(yè)務(wù),很少有人大力去普及推廣,廣大用戶特別是信息化人員,對其知之甚少,在各種媒體和市場上,也難以找到相關(guān)的宣傳資料。很多企業(yè)和用戶,甚至不知道誰是民用衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的主管部門。北斗系統(tǒng)在應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)試驗上,需要大量的資金投入,開發(fā)運營企業(yè)難以在資金上長久維持,用戶就更做不到花費巨資,為自己建設(shè)應(yīng)用小平臺。沒有國家資金的介入,公司的資金杯水車薪。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS功能特點的比較

1．覆蓋范圍：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要覆蓋我國本土的區(qū)域性、全天候?qū)Ш较到y(tǒng)。覆蓋范圍東經(jīng)約70°～140°，北緯5°～55°。GPS是覆蓋全球的、全天候?qū)Ш较到y(tǒng)； 2．衛(wèi)星數(shù)量和軌道特性：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是在地球赤道平面上設(shè)置2顆地球同步衛(wèi)星，衛(wèi)星的赤道角距約60°。GPS是在6個軌道平面上設(shè)置24顆衛(wèi)星，軌道赤道傾角55°軌道面赤道角距60°；

3．定位原理：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是主動式雙向測距二維導(dǎo)航。地面中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數(shù)據(jù)。GPS是被動式偽碼單向測距三維導(dǎo)航。由用戶設(shè)備獨立解算自己三維定位數(shù)據(jù)；

4、定位精度：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為三維定位精度約幾十米，授時精度約100ns。GPS三維定位精度P碼已由16m提高到6m，C/A碼已由25～100m提高到12m，授時精度約20ns；

5、用戶容量：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由于是主動雙向測距的詢問—應(yīng)答系統(tǒng)。用戶容量取決于用戶允許的信道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應(yīng)頻率，因此，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的用戶容量是有限的。GPS是單向測距系統(tǒng)。用戶只要接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)出的導(dǎo)航電文即可進行測距定位，因此，GPS的用戶容量是無限的。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)存在的問題與不足

1．定位服務(wù)區(qū)是區(qū)域性的。不能覆蓋兩極地區(qū)，赤道附近定位精度差，只能二維主動式定位；

2．同時容納的用戶數(shù)量有限。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同一時間要接收地面用戶群發(fā)來的信息，用戶群的個體數(shù)量是受限制的；而GPS只發(fā)信號，多少用戶接收都沒關(guān)系，數(shù)量可以無限；

3．無法為快速移動物體提供準確的定位服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)用戶的定位申請要送回中心控制系統(tǒng)，中心控制系統(tǒng)解算出用戶的三維位置數(shù)據(jù)之后再發(fā)回用戶，其間要經(jīng)過地球同步衛(wèi)星走一個來回，再加上衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)，中心控制系統(tǒng)的處理，時間延遲就更長了，因此，對于高速運動體，加大了定位的誤差，軍事方面應(yīng)用受到限制；

4．主控站位置容易暴露受攻擊、干擾。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是基于中心控制系統(tǒng)和衛(wèi)星而進行的工作，且定位解算由中心控制系統(tǒng)完成，對中心控制系統(tǒng)依賴性強。一旦中心控制系統(tǒng)受損，系統(tǒng)就不能繼續(xù)工作。而GPS正在發(fā)展星際橫向數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，使萬一主控站被毀后GPS衛(wèi)星可以獨立運行；

5．管理復(fù)雜、層次多，容易出錯。地面控制中心要同時分析處理幾萬到幾十萬的用戶資料，判斷密碼、定位、以及返回的情報，而且這些用戶單位所屬各不一樣，應(yīng)急的級別也不一樣，處理起來決不是容易的事； 6．地面用戶的設(shè)備體積大、造價高。提高北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建議

提高北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的性能，可以從以下幾點著手。第一，擴大北斗衛(wèi)星定軌觀測網(wǎng)，提高廣播星歷精度；第二，優(yōu)化北斗衛(wèi)星導(dǎo)航電文內(nèi)容，便于用戶接收使用；第三，播發(fā)北斗與其他系統(tǒng)之間的時差信息，擴大北斗的應(yīng)用市場；第四，研發(fā)北斗衛(wèi)星自主導(dǎo)航技術(shù)，提高抗毀能力；第五，研發(fā)MEMS化北斗衛(wèi)星，建設(shè)全新北斗星座。結(jié)語

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)具有衛(wèi)星數(shù)量少、投資小、用戶設(shè)備簡單價廉，且能實現(xiàn)一定區(qū)域的導(dǎo)航定位、通信等多種用途，可滿足我國當(dāng)前陸、海、空運輸導(dǎo)航定位的需求，是一個相對成功的、實用的、投資少的起步系統(tǒng)。但同時應(yīng)清楚的認識到，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)僅是我國自主設(shè)計建立的簡易導(dǎo)航系統(tǒng)，還存在很多的不足之處。因此，必須在發(fā)展北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，借鑒國外GPS、GLONASS 的成功經(jīng)驗，開發(fā)具備先進性、適用性、軍民兩用、抗干擾性、抗繼毀性等特征的，適合我國國情的更加完善的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

第三篇：衛(wèi)星接收原理和工作圖紙

同步衛(wèi)星

地球同步衛(wèi)星就是在離地面高度為35786萬公里的赤道上空的圓形軌道上繞地球運行的人造衛(wèi)星。其角速度和地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，繞行方向一致，與地球是相對靜止的

無線電波的傳播方式：地波、天波和沿直線傳播的波

地波沿地球表面附近的空間傳播的無線電波叫地波。地面上有高低不平的山坡和房屋等障物，根據(jù)波的衍射特性，當(dāng)波長大于或相當(dāng)于障礙物的尺寸時，波才能明顯地繞到障礙物的后面。地面上的障礙物一般不太大，長波可以很好地繞過它們。中波和中短波也能較好地繞過，短波和微波由于波長過短，繞過障礙物的本領(lǐng)就很差了。

地球是個良導(dǎo)體，地球表面會因地波的傳播引起感應(yīng)電流，因而地波在傳播過程中有能量損失。頻率越高，損失的能量越多。所以無論從衍射的角度看還是從能量損失的角度看，長波、中波和中短波沿地球表面可以傳播較遠的距離，而短波和微波則不能。

地波的傳播比較穩(wěn)定，不受晝夜變化的影響，而且能夠沿著彎曲的地球表面達到地平線以外的地方，所以長波、中波和中短波用來進行無線電廣播。

由于地波在傳播過程中要不斷損失能量，而且頻率越高(波長越短)損失越大，因此中波和中短波的傳播距離不大，一般在幾百千米范圍內(nèi)，收音機在這兩個波段一般只能收聽到本地或鄰近省市的電臺。長波沿地面?zhèn)鞑サ木嚯x要遠得多，但發(fā)射長波的設(shè)備龐大，造價高，所長波很少用于無線電廣播，多用于超遠程無線電通信和導(dǎo)航等。

天波依靠電離層的反射來傳播的無線電波叫做天波。什么是電離層呢？地球被厚厚的大氣層包圍著，在地面上空50千米到幾百千米的范圍內(nèi)，大氣中一部分氣體分子由于受到太陽光的照射而丟失電子，即發(fā)生電離，產(chǎn)生帶正電的離子和自由電子，這層大氣就叫做電離層。

電離層對于不同波長的電磁波表現(xiàn)出不同的特性。實驗證明，波長短于10m的微波能穿過電離層，波長超過3000km的長波，幾乎會被電離層全部吸收。對于中波、中短波、短波，波長越短，電離層對它吸收得越少而反射得越多。因此，短波最適宜以天波的形式傳播，它可以被電離層反射到幾千千米以外。但是，電離層是不穩(wěn)定的，白天受陽光照射時電離程度高，夜晚電離程度低。因此夜間它對中波和中短波的吸收減弱，這時中波和中短波也能以天波的形式傳播。收音機在夜晚能夠收聽到許多遠地的中波或中短波電臺，就是這個緣故。

沿直線傳播的電磁波微波和超短波既不能以地波的形式傳播，又不能依靠電離層的反射以天波的形式傳播。它們跟可見光一樣，是沿直線傳播的。這種沿直線傳播的電磁波叫空間波或視波。

地球表面是球形的，微波沿直線傳播，為了增大傳播距離，發(fā)射天線和接收天線都建得很高，但也只能達到幾十千米。在進行遠距離通信時，要設(shè)立中繼站。由某地發(fā)射出去的微波，被中繼站接收，進行放大，再傳向下一站。這就像接力賽跑一樣，一站傳一站，把電信號傳到遠方。直線傳播方式受大氣的干擾小，能量損耗少，所以收到的信號較強而且比較穩(wěn)定。電視、雷達采用的都是微波。

現(xiàn)在，可以用同步通信衛(wèi)星傳送微波。由于同步通信衛(wèi)星靜止在赤道上空36000km的高空，用它來做中繼站，可以使無線電信號跨越大陸和海洋。

拋物面天線具有接收、反射和增強衛(wèi)星電視信號的三大作用。衛(wèi)星天線聚焦衛(wèi)星信號波,是為了增強焦點的信號送給饋源。

高頻頭——————特性參數(shù)(一）、輸入頻率（INPUT)

1、C波段a、3.4——4.2G；b、3.7——4.2G；A比b頻率范圍寬，a 應(yīng)優(yōu)先選用

2、KU波段 ：全波段為10.7——12.75GHZ；其低頻率為10.7——11.8GHZ、高頻段為11.7——12.75GHZ。而低頻段應(yīng)配合地本振9.75GHZ使用。

（二）、輸出頻率（OUTPUT)C、KU波段相同，如A、950——1450MHZ；B、950——1750MHZ；C、950——2150MHZ。一般地，應(yīng)與接收機輸入頻率匹配，否則部分信號將收不到(有的機器可超范圍使用）

（三）、本振頻率

1、C波段：一般C波段的本振頻率為5150MHZ

2、KU波段：其本振有9.75、1075HZ、11.25、11.30GHZ等。雙本振需配合0/22KHZ使用

（四）噪聲系數(shù)：

1、C波段：用K表示。如25、17K等，其數(shù)值越小越好

2、KU波段：用dB表示。如0.8DB、0.6 等，其數(shù)值越小越好

（五）增益（GAIN）如果60DB，一般地應(yīng)越高越好

下行頻率：

指衛(wèi)星向地面發(fā)射信號所使用的頻率，不同的轉(zhuǎn)發(fā)器所使用的下行頻率不同。換句話，當(dāng)我們接收不同的節(jié)目內(nèi)容時，所使用的下行頻率不同，在使用衛(wèi)星接收機時所設(shè)置的參數(shù)也就不用，如果設(shè)置不正確，將不能接收相應(yīng)的節(jié)目內(nèi)容。列如：我國鑫諾一號衛(wèi)星用于數(shù)據(jù)廣播的下行頻率之一為12,620HMZ。一顆衛(wèi)星商業(yè)偶多個轉(zhuǎn)發(fā)器，所以會有多個下行頻率。

符號率

也稱作符率。衛(wèi)星節(jié)目的符號率，指數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，與信號的比特率及信道參數(shù)有關(guān)，單位為MS/s。目前市場上普遍使用的“諾基亞”、“現(xiàn)代”、“九州”等衛(wèi)星電視數(shù)字解壓機的符號率值在6-30MS/S。從世界上衛(wèi)星發(fā)展起來，衛(wèi)星電視的符號率越來越高，當(dāng)一個載波信號攜帶的節(jié)目數(shù)越多時，此值悅達。

本振頻率：

C波段衛(wèi)星接收機的LNB本振頻率一般為5150MHZ，而KU波段高頻頭的本振頻率各不相同，常用KU高頻頭的本振頻率為1150或11300MHZ。一般具體是多少，請仔細查看高頻頭包裝上的說明。

C波段和KU波段的優(yōu)點：

根據(jù)IEEE521——2002標(biāo)準，C波段是指頻率在4—8GHZ的無線電波波段。通常的上行頻率范圍為5.925—6.425GHZ之間，下行頻率則為3.7-4.2GHZ，即上下行帶寬各為500MHZ。

C波段需要使用一個較大的正饋天線，通常是6瓣組成的分體鍋，也有一體式的整體鍋。早期通信使用的是C波段，后來因為C波段變得擁擠，于是就相繼出現(xiàn)了KU波段、KA波段等。

Ku波段：

根據(jù)IEEE521—2002標(biāo)準，KU波段是指頻率在12—18GHZ 的無線電波波段。KU即“K-under”德語Kurz-unten,表示比IEEE521—2002標(biāo)準下的K波段的頻率低。

在天空，KU波段可用作衛(wèi)星之間的通信波段，如國際空間站和航天飛機通信用的跟蹤與數(shù)據(jù)中衛(wèi)星(TDRS)也有使用KU波段。在衛(wèi)星廣播領(lǐng)域里，KU波段是一個常用的波段。

它有很多優(yōu)點：

1、KU波段的頻率受國際有關(guān)法律保護，并采用多饋源成型波朿技術(shù)對本國進行有效覆蓋：

2、KU波段頻率率高，一般在11.7—12.2GHZ之間，不易受微波輻射干擾；

3、接收KU波段的天線口徑尺寸大小，便于安裝也不易被發(fā)現(xiàn)

4、KU頻段寬，能傳送多種業(yè)務(wù)與信息

5、KU波段下行轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射功率大（大約在100W以上），能量集中，方便接收

缺點如下：

1、KU波速窄，方向行強，因此安裝調(diào)試過程要認真細致，對噪點明暗和拉橫條限制要特別注意，接搜信息往往就在他們的附近（或正下或左右）。

2、C波段信號覆蓋地域廣，信號強度弱，接收天線要求面積大。KU波段信號強，但覆蓋地域小，因此天線面積較小。

衛(wèi)星接收電視機接收機有那幾部分組成：

電子調(diào)諧選臺器、中頻、信號處理器、伴音信號解調(diào)器、前面板指示器、電源電路。如果插卡數(shù)字機還包括卡片電路接收等

電子調(diào)諧選臺器。其主要功能是從950——1450MHZ的輸入信號選出所要接收的某一電視頻道的頻率，并將它變換成固定的第二中頻頻率（通常為479.5MHZ),送給中頻放大與解調(diào)器。

中頻AGC放大與解調(diào)器。這將輸入的固定第二中頻信號濾波、放大后。再進行頻率解調(diào)，得到包含圖像和伴音信號在內(nèi)的復(fù)合基帶信號，同時還輸出一個能夠表征輸入信號大小的直流分量送給電平指示電路

圖像信號處理器：它從復(fù)合基帶信號中分離出視頻信號，并經(jīng)過去加重，能量去擴散和極性變換等一系列處理之后，將圖像信號還原并輸出。

伴音解調(diào)器。它湊夠復(fù)合基帶信號中分離出伴音副載波信號，并將它放大、解調(diào)后得到伴音信號。

面板指示器。它將中頻放大解調(diào)器送來的直流電平信號進一步放大后，用指針式電平表、發(fā)光二極管陳列式電平表或數(shù)碼顯示器，來顯示接收機輸入信號的強弱和品質(zhì)。

電源電路。它將市電經(jīng)變壓、整流、穩(wěn)壓后得到的多組低壓直流穩(wěn)壓電源，為本機各部分及室外單元(高頻頭）供電。

高頻頭(LNB)的分類及作用

高頻頭按結(jié)構(gòu)形狀劃分，可分為單極化和雙擊性饋源一體化（LNB）兩種，其中雙極性饋源一體化高頻頭種類較多，按本振方式可分為單本振和雙本振兩種，按輸出端口可分為單輸出、雙輸出、多輸出等。

高頻頭作用：是把C波段頻率范圍3.4——4.2GHZ；KU波段10.75——12.75GHZ衛(wèi)星傳送下來的微弱信號放大后再與其中的本振作用后輸出衛(wèi)星接收機所需要的950——2150MHZ中頻信號，說白了就是信號的一個中轉(zhuǎn)站 英文

Low Noise Block Kownconverter 簡寫 LNB

高頻頭的位置調(diào)整

（1）首先應(yīng)檢查饋源是否處于拋物面天線的中心，焦點是否正確，否則可以悄微調(diào)整饋源支撐桿：使之對準（以信號最大為準）。

（2）檢查LNBF側(cè)面的F/D刻度是否按天線所給參數(shù)F/D對準，為此前后調(diào)整，使信號顯示最大。

（3）衛(wèi)星發(fā)射的電視信號:只有在衛(wèi)星所在精度的子午線上，其計劃方向才完全是水平或垂直的，而在其他區(qū)接收時，會有一些偏差，在實際接收的餓情況下，應(yīng)悄微旋轉(zhuǎn)動LNBF的方向，以使信號最大，這時LNBF 頂端面上的刻度“0”可能不完全是垂直于水平面。

中星9號全國省市地區(qū)仰角、方位角智能計算表

省/市

城市

緯度（北緯）

經(jīng)度（東經(jīng)）

中九

天線仰角（度）

1、廣東省

廣州

23.08

113.14

92.20

54.19 南偏西

2、廣東省

東莞

23.02

113.33

92.2

54.01 南偏西

3、廣東省

惠陽

22.48

114.28

92.0

53.08 南偏西

4、廣東省

惠州

23.05

114.22

92.20

53.41 南偏西

5、廣東省

江門

22.35

113.04

92.20

54.86 南偏西

6、廣東省

河源

23.43

114.41

92.20

52.97 南偏西

7、廣東省

花都

23.23

113.12

92.20

54.08 南偏西

天線的注意: 電纜線若干米（視距離而定，最長不應(yīng)超過40米，不然會有信號衰減)

衛(wèi)星數(shù)字電視接收機的工作原理

衛(wèi)星數(shù)字電視接收系統(tǒng)一般由接收天線(包括饋源)、低噪聲下變頻器(高頻頭LNB)和衛(wèi)星數(shù)字電視接收機三部分組成：其中天線、高頻頭稱室外單元：衛(wèi)星數(shù)字電視接收機稱室內(nèi)單元，或稱綜合解碼接收機(即IRD)，是當(dāng)代計算機技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和微電子技術(shù)融

合的結(jié)晶。

IRD的一般功能框圖如圖1所示。由圖可知，一個典型的IRD包括：調(diào)諧器、第二中頻信號解調(diào)、信道解碼、MPEG一2傳輸流解復(fù)用、MPEG一2音／視頻解碼和模擬音／視頻信號處理

2、信道接收模塊c波段或Ku波段的衛(wèi)星下行信號由犬線接收，經(jīng)過LNB放大和下變頻，形成950～2050 MHz第一中頻信號，經(jīng)電纜送到IRD的調(diào)諧器，高頻調(diào)諧器根據(jù)所需接收的頻率，通過PLL(鎖相環(huán))環(huán)路控制本機振蕩器頻率，把輸入信號變頻成第二中頻(479．5 MHz)信號，送到正交檢相器分解出I、Q兩路模擬信號，經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換器再把這兩路模擬信號分別轉(zhuǎn)換成6比特的并行數(shù)字信號，進入QPSK解調(diào)電路和信道糾錯電路。

3、QPSK解調(diào)器的核心部分起到載波恢復(fù)、尋址、位同步、反混疊、匹配濾波和自動增益控制(AGC)作用

4、Butterworth型匹配濾波器用米完成升余弦滾降形狀的脈沖形成濾波變換(α=O．35DVB或α=O.20DSS，DVB數(shù)字視頻廣播，DSS數(shù)字衛(wèi)星業(yè)務(wù))。

5、信道糾錯部分包括：Viterbi卷積(1／2，2／3，3／4，5／6，6／7 和7／8，K=7)和RS解碼(204、188DVB)。Viterbi解碼可對誤碼率(BER)為10^-4～10^-2的數(shù)據(jù)流進行糾錯，以達到RFR為10-4。RS解碼主要對突發(fā)性片狀誤碼進行糾錯，以達到BER優(yōu)于10^-10的結(jié)果，最后輸出符合MPEG一2標(biāo)準的傳輸流(TS)，每個數(shù)據(jù)包為188個字節(jié)。早期的信道接收模塊由兩片集成電路完成，如國產(chǎn)的xowJ—1型IRD由集成電路STV0190完成雙路A／D變換，由集成電路sTV0196完成QPSK解調(diào)及前向糾錯FEc，目前已將上述兩塊集成電路功能合成到一塊芯片，如：STVD0199，ODM8511等。

3．解復(fù)用模塊

（1)、TS碼流是一種多路節(jié)目數(shù)據(jù)包(包含視頻、音頻和數(shù)據(jù)信息)，按MPEG協(xié)議復(fù)接而成的數(shù)據(jù)流。因此，在解碼前，要先對Ts流進行解復(fù)用，根據(jù)所要收視節(jié)目的包識別號(PID)提取出相應(yīng)的視頻、音頻和數(shù)據(jù)包，恢復(fù)出符合MPEG標(biāo)準的打包的節(jié)目基本流(PES)。解復(fù)用芯片內(nèi)部集成了32個用戶可編程的PID濾波器。其中1個用于視頻PID，1個用于音頻PID，余下的30個可用于節(jié)目特殊信息(PSI)、服務(wù)信息(SI)和專用數(shù)據(jù)的濾波。PID處理分兩個步驟：

(1)、PID預(yù)處理：僅進行PID匹配選擇，過濾掉那些PID值不匹配的包，挑出所需收視節(jié)目的數(shù)據(jù)包。

(2)、PID后處理：進行傳輸流(TS)層錯誤檢查(包括包丟失、PID不連續(xù)性等)，同時濾除傳輸包的包頭和調(diào)整段，找出有效載荷，按一定次序連接，組合成F'ES流。

(3)、系統(tǒng)時鐘為27 MHz，由壓控振蕩器(VC。XO)產(chǎn)生，通過提取碼流中的節(jié)目時鐘基準(PCR)控制PLL環(huán)路，使IRD的系統(tǒng)時鐘和輸入節(jié)目的時鐘同步。

(4)、芯片內(nèi)部還嵌有RIsc cPU，它具有很強處理能力，與系統(tǒng)軟件一起，能處理IRD復(fù)雜的系統(tǒng)任務(wù)，如：傳輸字幕、屏幕顯示(OSD)、圖文電視、電子節(jié)目指導(dǎo)(EPC)等。

(5)DRAM控制器支持16 MB DRAM(動態(tài)隨機存儲器)，由CPU、傳輸和其他功能所共同

分享。解復(fù)用芯片有CL9110、ST20—TP2等。

MPFG一2解碼模塊 符合CCIR601格式的視頻數(shù)據(jù)流和PCM音頻數(shù)據(jù)流，分別送到視頻編碼器和音頻DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)按一定電視制式(PAL或NTSC)生成模擬電視信號，供電視機接收。一般PEG一2解碼器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

目前開發(fā)的MPEG-2解碼模塊將系統(tǒng)解復(fù)用模塊集成到一起，有時稱為單片機，如：ST公司(法國湯姆遜公司)的sTi5500、5505、5512、5518，Hyundai公司的ODM8211，富士通公司的MB87L2250及LSI公司的SC2000等，北京海爾公司也研制了可商品化的MPEG一1解碼芯片，命名為“愛國者一號”。

IRD的附加功能模塊包括條件接收模塊IC卡接口、視／音頻輸出接口、數(shù)據(jù)流接口、遙控器和電源等部分。

衛(wèi) 星 接 收 天 線

1、接收過程 通訊衛(wèi)星距地球赤道上空三萬六千公里，由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號，到達地面通過天線面接收、反射聚焦到饋源和高頻頭（一體化）的接收口。經(jīng)高頻頭對這個微弱的信號進行放大和第一次變頻，由LNB孔輸出，將信號通過電纜送至室內(nèi)的衛(wèi)星接收機。

六、方位角、仰角的計算及其偏饋角 天線方位角示意

正饋天線仰角示意

1、偏

饋

角

a不同廠家的 偏饋天線，偏 饋角也不盡相 同。

b理論上饋源 拉桿應(yīng)平行于 入射波,實際上 很難做到。c偏饋角的大 小要看產(chǎn)品說 明書

衛(wèi)星9號接收電視節(jié)目的參數(shù)：

CCT-1 ：

少兒節(jié)目：

本振頻率：10750

視頻PID：2100

本振頻率：10750

視頻PID：3978 下行頻率：11880

音頻PID：2101

下行頻率：11880

音頻PID：22877 符號率

：28800

時鐘PID：2100

符號率

：28800

時鐘PID：3978 Diseqc ：關(guān)

22k

：開

Diseqc ：關(guān)

22k

：開 極化方式：左旋

信號狀態(tài)：鎖定

極化方式：左旋

信號狀態(tài)：鎖定

信號強度————————85%

信號強度————————85%

信號質(zhì)量————————45%

信號質(zhì)量————————45%

CCT-7：

四川：

本振頻率：10750

視頻PID：2120

本振頻率：10750

視頻PID：2140 下行頻率：11880

音頻PID：2121

下行頻率：11880

音頻PID：2140 符號率

：28800

時鐘PID：2120

符號率

：28800

時鐘PID：2140 Diseqc ：關(guān)

22k

：開

Diseqc ：關(guān)

22k

：開 極化方式：左旋

信號狀態(tài)：鎖定

極化方式：左旋

信號狀態(tài)：鎖定

信號強度————————85%

信號強度————————85%

信號質(zhì)量————————45%

信號質(zhì)量————————45%

我們這部衛(wèi)星接收機的他們的左右旋區(qū)分：

0——35=右旋

36——39=左旋

40——右旋

47——51左旋

根據(jù)各地區(qū)信號場強不同，所采用的接收天線口徑最低標(biāo)準

第四篇：關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)科普現(xiàn)狀問卷調(diào)查

關(guān)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)科普現(xiàn)狀問卷調(diào)查您好，非常感謝您百忙之中抽空協(xié)助我們做好此次問卷調(diào)查工作！為了做好北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的科普宣傳，為后期“北斗”的普及和完善出謀劃策，特此進行問卷調(diào)查，您的看法和意見對我們非常寶貴，感謝您的支持和幫助！

（確實不會做的題目，請選擇“不清楚”，我們需要您最客觀的回答?。?/p>

您的年級：您的專業(yè)：

1.您對北斗是否了解？（）

A.非常了解 B.聽說過 C.不了解但有興趣D.不感興趣

2.如果您對北斗導(dǎo)航系統(tǒng)有所了解，你是通過什么途徑了解的？（）

A.報刊雜志 B.電視 C.網(wǎng)絡(luò) C.老師、朋友介紹 D.一點都不了解

3“北斗”是否是地球同步衛(wèi)星？（）

A.是 B.否 C.不清楚

4北斗導(dǎo)航系統(tǒng)工程的總工程師是誰？（）

A.沈榮俊 B孫家棟.C.譚述森 D.不清楚

5.北斗的英文簡稱是什么？（）

A.COMPASSB.GLONASS C.Galileo D.不清楚

6.我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展到什么階段了？（）

A.亞太地區(qū)區(qū)域有源 B.亞太地區(qū)區(qū)域無源 C.全球區(qū)域無源 D.不清楚

7.北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的組成部分不包括下面哪個？（）

A.車輛 B.地面支持系統(tǒng) C.用戶D.不清楚

8.北斗接收機在哪些地方收不到信號？（）

A.金屬網(wǎng)內(nèi) B.玻璃罩內(nèi) C.塑料袋內(nèi)D.不清楚

9.您覺得北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不能運用在那個方面？（）

A.國防、救災(zāi)搶險B.交通運輸、旅游 C.精準農(nóng)業(yè)D.外科手術(shù)

10.在發(fā)生地震等災(zāi)害后地面的通信設(shè)施幾乎被完全破壞，唯一能用的就是北斗系統(tǒng)特有的短報文通信功能，您對于這個功能感覺如何？（）

A.能在關(guān)鍵時刻發(fā)揮很大作用，前景非常好 B.感覺一般 C.不感興趣

11.過些年“北斗”推出其終端產(chǎn)品后，您是否愿意使用北斗產(chǎn)品？（）

A.非常愿意B.如果好用才愿意C.不愿意

12.您覺得用臺歷的形式展示北斗的相關(guān)知識與圖片如何？（）

A.很不錯，形象直觀 B.覺得不怎么樣

13..為做好北斗的科普宣傳，您覺得科普介質(zhì)的載體選擇哪種更好？（）

A.文字內(nèi)容 B.圖畫 C.圖文并茂

14.您希望科普知識更多體現(xiàn)哪些方面的內(nèi)容？（）

A.北斗之用 B.北斗之路 C.為北斗的研究做出貢獻的科學(xué)家 D.以上信息的綜合請說明理由：

15.談?wù)勀鷮破彰浇榫巹?chuàng)的建議或意見

（最后，再次衷心地感謝您花費寶貴時間答完這份問卷?。?/p>

第五篇：北斗衛(wèi)星森林防火系統(tǒng)可行性方案

北斗衛(wèi)星森林防火系統(tǒng)方案

二〇一二年八月二十八日

一、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)介紹

北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是基于我國自主知識產(chǎn)權(quán)的“北斗導(dǎo)航系統(tǒng)”而建立起來的衛(wèi)星通信導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠全天候、全天時提供衛(wèi)星導(dǎo)航和通信服務(wù)。系統(tǒng)主要由空間衛(wèi)星、地面中心站和用戶終端等部分組成。

空間衛(wèi)星：空間衛(wèi)星部分由2~3顆地球同步衛(wèi)星組成，負責(zé)執(zhí)行地面中心站與用戶終端之間的雙向無線電信號中繼任務(wù)。每顆衛(wèi)星的主要載荷是變頻轉(zhuǎn)發(fā)器，以及覆蓋定位通信區(qū)域點的全球波束或區(qū)域波束天線。

地面中心站：地面中心站連續(xù)地產(chǎn)生和發(fā)射無線電測距信號，接收并快速捕獲用戶終端轉(zhuǎn)發(fā)來的響應(yīng)信號，完成全部用戶定位數(shù)據(jù)的處理工作和通信數(shù)據(jù)的交換工作，把計算機得到的用戶位置和經(jīng)過交換的通信內(nèi)容，通過空間衛(wèi)星分別送給有關(guān)用戶。所以，一切計算和處理集中在地面中心站。

用戶終端：完成用戶端與衛(wèi)星之間上、下行數(shù)據(jù)的處理；發(fā)送用戶業(yè)務(wù)請求，接收用戶數(shù)據(jù)；提供必要的顯示及數(shù)據(jù)接口。根據(jù)使用終端的客戶類型，用戶終端分為車載型用戶終端、船載型用戶終端、遇險報警型用戶終端、手持型用戶終端、通信型用戶終端、授時型用戶終端、管理型用戶終端、雙模型用戶終端和增強型用戶終端。

北斗衛(wèi)星系統(tǒng)具有三大功能：快速定位、短報文通信、精密授時。

快速定位：地面中心站發(fā)出的測距信號（具體為格式化的幀結(jié)構(gòu)及其偽碼）含有時間信息，經(jīng)過衛(wèi)星-用戶終端站-衛(wèi)星，再回到中心站，由出入站信號的時間差可計算出距離，可在秒級之內(nèi)完成。

短報文通信：北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是雙向閉合環(huán)路系統(tǒng)，每個用戶終端都有專用識別碼，用戶終端通過該專用識別碼發(fā)送和接收信息。通過網(wǎng)管中心，用戶終端與固定用戶之間也可以進行信息的發(fā)送和接收。

精密授時：精密授時與通信、定位都是在同一信道中完成的。地面中心站產(chǎn)生標(biāo)準時間和標(biāo)準頻率，通過詢問信號將時標(biāo)的時間碼送給終端。

北斗衛(wèi)星系統(tǒng)可以根據(jù)不同行業(yè)的不同應(yīng)用需要，提供包括定位信息、導(dǎo)航服務(wù)、信息通信、精密授時和GPS差分信息廣播在內(nèi)的基本服務(wù)業(yè)務(wù)，以及群、組呼、遇險安全告警、同陸地用戶雙向信息通信、同其他移動終端（CDMA/GSM等終端）的雙向信息通信等增強服務(wù)業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種應(yīng)用服務(wù)。例如：針對需要大區(qū)域、大量自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用要求，基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的通信服務(wù)功能，可以建立與水文自動測報系統(tǒng)應(yīng)用模式相似的自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；根據(jù)現(xiàn)代物流應(yīng)用需求，結(jié)合北斗系統(tǒng)所提供的強大的定位導(dǎo)航和通信服務(wù)功能，可以實現(xiàn)車輛調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)、集裝箱調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)以及船舶調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)等多種應(yīng)用系統(tǒng)；針對森林防火部門對林火撲救指揮以及日常管理的應(yīng)用要求，利用北斗系統(tǒng)所提供的定位和通信功能，可以實現(xiàn)基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的森林防火調(diào)度指揮應(yīng)用。

二、應(yīng)用可行性分析

在森林防火撲救指揮中，不僅需要有精確的定位設(shè)備對火源、火場進行精確定位，還要為參加林火撲救的隊伍進行精確的定位導(dǎo)航，以保證在林火發(fā)生時能使得撲救隊伍能夠選擇最佳路徑在最短時間內(nèi)抵達火場并實施撲救；此外，還要為撲救隊員與森林防火指揮中心之間提供有效的通信手段，已保證指揮中心下達的各種指揮調(diào)度信息能夠及時準確的傳達到各級撲救指戰(zhàn)員，同時也要使得撲救一線的火場火勢以及其他信息能夠及時有效地上報到指揮中心，為指揮人員進行科學(xué)合理的決策提供準確的信息。此外，在森林防火的日常巡護巡查過程中，也需要行之有效的定位工具和通信手段，保持流動巡護人員及時準確到位，并與指揮中心保持

流暢的通信聯(lián)絡(luò)以及時傳遞巡查過程中發(fā)現(xiàn)的各種有效信息。

簡而言之，無論是林火發(fā)生時的撲救指揮還是日常管理中的巡查，都需要有精確的定位工具和有效的通信手段，保證森林防火中心與森林防護人員保持密切的聯(lián)系，并隨時掌握一線人員的動態(tài)位置。

眾所周知，GPS手持設(shè)備可以為森林防火隊員和巡護人員提供高精度的定位導(dǎo)航信息，衛(wèi)星電話、甚高頻對講機或超短波電臺可以為防火人員提供移動通信手段，但由于甚高頻以及超短波通信的通信距離及受地形限制的因素，極大的制約了其使用范圍，無法保證防火人員能夠與指揮中心之間保持暢通無阻的通信，而衛(wèi)星電話設(shè)備造價高，通信費用高昂，也極大的限制了其在森林防火中的廣泛應(yīng)用。由于通信手段的限制，盡管一線防火人員配備了高精度的定位導(dǎo)航設(shè)備，也無法使得指揮部門實時動態(tài)地掌握前方人員的位置，進而不能有效的實施指揮調(diào)度控制，不能實現(xiàn)科學(xué)高效的林火撲救。

北斗運營系統(tǒng)是同時提供定位和通信功能的衛(wèi)星系統(tǒng)，將其應(yīng)用于森林防火中，它不僅可以解決甚高頻或超短波通信中的通信有效距離受限制的問題，還可以為防火隊員提供

高精度的位置信息，實現(xiàn)定位導(dǎo)航；在使用北斗系統(tǒng)衛(wèi)星終端進行定位的過程中，終端在獲得本地位置信息的同時，防火指揮中心通過北斗指揮型終端也可以監(jiān)收到該終端的位置信息，或者通過登錄到網(wǎng)管中心獲得該終端同樣的位置信息。北斗系統(tǒng)衛(wèi)星終端的最大特點是其可以同時提供數(shù)據(jù)通信與定位功能，這不同于以往的任何設(shè)備，僅提供定位功能或僅提供通信功能，定位和通信功能被集成在一個設(shè)備當(dāng)中；北斗系統(tǒng)衛(wèi)星終端設(shè)備小型化、集成度高、設(shè)備緊湊簡單、低功耗和操作簡單等特點，并且可采用電池供電，與其他衛(wèi)星電話設(shè)備相比，設(shè)備和通信費用相對都比較便宜，因此可以在森林防火部門進行廣泛應(yīng)用；北斗系統(tǒng)衛(wèi)星終端有車載、機載以及手持等各型終端，可非常簡便可靠地安裝在撲救車輛、航空護林飛機上，并提供給防火隊員個人使用，從而使得森林防火部門能夠全面動態(tài)的掌握所有相關(guān)車輛、飛機以及人員的狀態(tài)信息，更加及時有效地實現(xiàn)科學(xué)合理的調(diào)度指揮和控制。由此可見，北培系統(tǒng)可以為森林防火部門提供有效的定位和通信手段，非常適合在森林防火中應(yīng)用。依托北斗系統(tǒng)，結(jié)合森林防火部門用戶需求，可以為森林防火指揮部門實現(xiàn)并提供及時、高效、可視化的人員、車輛調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)不僅可以在森林火災(zāi)發(fā)生時，能夠?qū)崿F(xiàn)森林火災(zāi)的快速定位，及時了解詳實的火場及其周圍的地理

和資源環(huán)境，在輔助決策系統(tǒng)的支持下，制定合理的撲火方案，實現(xiàn)撲火力量的最優(yōu)配置，縮短撲火出動時間，提高撲火效率，把森林火災(zāi)造成的損失盡可能地減少到最低限度，還可以為森林防火的日常管理提供服務(wù)。

北斗手持型終端

指揮型終端

三、通信組網(wǎng)方案

3.1 點到點通信組網(wǎng)方案

對于中小規(guī)模用戶，所管理的人員車輛有限，數(shù)據(jù)量較小，可采用點到點傳輸結(jié)構(gòu)模式，即指揮中心通過指揮型終端采用無線衛(wèi)星通信方式交換信息，完成對車輛的調(diào)度監(jiān)控。

指揮型用戶終端與手持/車載終端構(gòu)成一點對多點的傳輸模式，其中：手持/車載終端采用普通型用戶終端，由防火隊員隨身攜帶或安裝在車輛上；指揮中心與指揮型用戶終端相連接。所有手持/車載終端車輛的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息以及通信電文發(fā)送到移動目標(biāo)調(diào)度指揮中心由指揮型用戶終端接收所有數(shù)據(jù)和信息；指揮型用戶終端所發(fā)出的指令或信息以廣播方式播發(fā)至所有手持/車載終端或單獨發(fā)送到某一指定手持/車載終端。

3.2 專線通信組網(wǎng)方案

對于中大規(guī)模用戶，其所管轄的人員、車輛較多，人員、車輛調(diào)度、監(jiān)控的數(shù)據(jù)量大，因此用專線如（DDN、幀中繼、VPN、PSTN等）連接傳輸模式，即設(shè)立森林防火指揮部的指揮中心與北斗民用運營商的運營平臺通過專線連接完成與手持/車載終端的數(shù)據(jù)信息傳輸，完成對人員、車輛的調(diào)度監(jiān)控。

指揮中心與北斗民用運營商的運營平臺通過專線連接完成與手持/車載終端的數(shù)據(jù)信息傳輸，其中：手持/車載終端采用普通型用戶終端，與車輛機的傳感器相連接，由防火隊員隨身攜帶或分別安裝于車輛上；指揮中心與北斗民用運營商的運營平臺通過專線直接連接。所有手持/車載終端將車輛機狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息以及通信電文發(fā)送到北斗民用運營商的運營平臺，再由運營平臺將所有數(shù)據(jù)信息通過專線發(fā)送到指揮中心；指揮中心所發(fā)出的指令或信息將通過專線發(fā)送到北斗民用運營商的運營平臺，然后再以廣播方式播發(fā)至所有手持/車載/機載終端或單獨發(fā)送到某一指定手持/車載/機載終端。

四、系統(tǒng)功能

4.1 移動目標(biāo)的定位、地圖軌跡顯示

實現(xiàn)人員、車輛的實時定位功能，可設(shè)定為自動間隔定位、被動定位等；通過與地理信息系統(tǒng)功能相結(jié)合，可以將人員、車輛的位置信息直觀反映在電子地圖上。同時，可以

根據(jù)用戶的需求，將人員、車輛的動態(tài)軌跡展現(xiàn)在電子地圖上。

4.2 火源、火場快速定位

通過使用終端的定位功能，可以對火源、火場進行快速定位。在林火撲救指揮中通過使用終端設(shè)備，可以實現(xiàn)火源、火場的快速定位，進而將火源、火場的定位信息與專用GIS系統(tǒng)相結(jié)合，可以為指揮部門提供直觀的電子地圖顯示，同時通過輔助決策及專家系統(tǒng)，及時準確模擬火災(zāi)行為，預(yù)測火勢發(fā)展，從而形成科學(xué)合理的撲火兵力部署及撲火調(diào)度決策。

4.3 移動目標(biāo)行進方向、速度

使用系統(tǒng)終端，與專用GIS系統(tǒng)相結(jié)合，方便指揮部實時動態(tài)了解撲火力量的兵力部署和行進方向、速度。4.4 移動目標(biāo)的智能監(jiān)控

通過短信息功能，指揮監(jiān)控中心發(fā)出控制指令，通播所有車載/手持終端或指定某一手持/車載終端的位置、狀態(tài)等信息傳送到指揮中心；通過系統(tǒng)的通信功能，可以實現(xiàn)某些自動監(jiān)測設(shè)備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)的自動回傳。

4.5 移動目標(biāo)調(diào)度控制

指揮中心可以根據(jù)人員、車輛當(dāng)前所處的位置，根據(jù)需要發(fā)出相關(guān)調(diào)度控制指令給所轄手持/車載終端，實現(xiàn)人員、車輛的調(diào)度指揮。指揮中心可以通過終端雙向數(shù)據(jù)通信功能，完成指揮調(diào)度任務(wù)的下達，同時，前線隊伍也可將指令執(zhí)行情況通過終端返回。在撲救任務(wù)完成時，順利指引撲火隊員的返回，以避免出現(xiàn)不必要的損失。4.6 移動目標(biāo)信息通信

指揮中心與人員/車輛之間可以進行雙向信息通信，相互傳遞有價值的信息報文，以滿足森林防火的要求。通過系統(tǒng)終端，可以借助其雙向通信功能實現(xiàn)指揮部與前線隊伍的雙向數(shù)據(jù)通信。

4.7 導(dǎo)航、選擇最佳路徑

通過電子地圖可實現(xiàn)對各撲火力量的動態(tài)監(jiān)控，指揮中心還可以實現(xiàn)對撲火隊伍的導(dǎo)航和最佳路徑選擇，指引撲火隊伍以最快速度抵達火場周圍。同時，根據(jù)前期到達火場的撲火隊伍的行進軌跡，指揮中心可以指引后續(xù)隊伍沿同一路徑抵達火場。指揮中心可以預(yù)先設(shè)置人員、車輛行進路線，當(dāng)人員、車輛偏離預(yù)定線路時，控制中心將觸發(fā)偏航告警，同時將告警信息顯示出來。

4.8 移動目標(biāo)緊急告警

手持/車載終端設(shè)置緊急告警按鈕，當(dāng)人員、車輛發(fā)生緊急情況，需要救助時，可通過簡單按鈕操作發(fā)送緊急告警信息，及時通知指揮中心或安全、救援單位當(dāng)前人員/車輛所處位置以及遇險性質(zhì)，并顯示在電子地圖（GIS）上，以方便有關(guān)部門高效實施救援和搶險工作。4.9 火源地抵達告警

當(dāng)人員、車輛即將抵達火源地后，由防火隊員、車輛駕駛員在本地終端上觸發(fā)報警按鈕，火源地抵達告警信息將自動回傳到指揮中心，并在電子地圖上顯示人員、車輛位置軌跡信息并彈出告警信息。4.10 強大的數(shù)據(jù)管理

具有用戶歷史定位、通信數(shù)據(jù)庫，軌跡文件等，以便存檔備查。通過軌跡回放，再現(xiàn)歷史情況，為各種分析提供科學(xué)依據(jù)。

4.11 自動漫游

對車輛進行同屏多窗口監(jiān)控時，每個窗口可對一個運動目標(biāo)實施動態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)自動漫游功能。

4.12 面積測量

在火場周圍適當(dāng)部署北斗系統(tǒng)終端，通過其快速定位可以對火場面積進行及時測算。通過軌跡生成可完成對過火場地的圈定，在火災(zāi)過后對過火面積進行精確的測量計算。4.13 防火設(shè)施的規(guī)劃、驗收

在林火預(yù)防中通過使用北斗系統(tǒng)的快速定位功能，并與森林防火部門專用的地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以促進防火通道的科學(xué)規(guī)劃和建設(shè)。在防火通道建設(shè)驗收過程中，也可以利用系統(tǒng)的精確定位功能，結(jié)合其軌跡生成能力，以較高效率和準確度完成防火通道的驗收工作，節(jié)省大量的人力和物力。

通過對防火設(shè)備進行定位并在電子地圖上顯示，可以準確的對防火設(shè)備布局進行分析，為防火設(shè)備的規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。為了望塔的建設(shè)提供精確的規(guī)劃圖與建設(shè)中的精確定位。

4.14 日常巡查管理、車輛管理

通過使用終端的定位功能，可以完成對了望哨以及護林巡查人員的流動定位，監(jiān)督巡查人員是否巡查到位；可以完成對車輛的管理和調(diào)度,為日常管理工作中提供方便。

五、系統(tǒng)應(yīng)用特點

5.1 自主知識產(chǎn)權(quán)、國內(nèi)政策主導(dǎo)

北斗系統(tǒng)是基于我國自主的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)而建立的，我國擁有該系統(tǒng)的自主知識產(chǎn)權(quán)。因此，相比于國外GPS/Inmarsat-C/OmniTracs等系統(tǒng)，北斗森林防火信息管理應(yīng)用系統(tǒng)將保證國內(nèi)用戶的利益不受國外政策和形勢的變化而影響。

北斗系統(tǒng)是受我國政策的主導(dǎo)。國家發(fā)展改革委與國防科工委2007年11月16日頒布《關(guān)于促進衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干意見》，要求：加快形成建立以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為核心的民用導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)體制；建立統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機制，研究制定北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)民用應(yīng)用政策，促進北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；對于涉及國家經(jīng)濟、公共安全的重要行業(yè)領(lǐng)域須逐步過渡到采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航兼容其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)體制，鼓勵其他行業(yè)和領(lǐng)域采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航兼容其它衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)體制。2009年11月，國家有關(guān)部門對“第二代衛(wèi)星導(dǎo)航專項應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化推廣計劃”進行了正式的批復(fù)，這標(biāo)志著北斗大規(guī)模民用產(chǎn)業(yè)化推進工作，已經(jīng)拉開了序幕。

5.2 高并發(fā)處理能力、覆蓋區(qū)域范圍大

系統(tǒng)具有高并發(fā)處理能力；系統(tǒng)覆蓋范圍為北緯5度至55度、東經(jīng)70度至145度，覆蓋中國大陸所有地區(qū)和海區(qū)，與電信蜂窩網(wǎng)絡(luò)或集群網(wǎng)絡(luò)相比為真正意義上的無縫隙覆蓋。

5.3 系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠性高

“512”汶川地震中來自汶川縣城的第一條災(zāi)區(qū)信息就是通過北斗衛(wèi)星傳輸出來的。地震后，汶川縣城內(nèi)所有的手機、網(wǎng)絡(luò)通信癱瘓，災(zāi)情無法掌握。中國衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用管理中心為救援部隊緊急配備了一千多臺終端機，這種終端機不但能接收北斗衛(wèi)星的導(dǎo)航信號，還可以用短報文的形式與指揮中心取得聯(lián)系。指揮人員在監(jiān)控中心隨時通過監(jiān)控屏幕關(guān)注每個救援小組的位置信息，必要時以短報文形式發(fā)出指令。救援隊伍在趕往災(zāi)區(qū)的過程中，通過衛(wèi)星定位可得知自己所處的位置，并判斷離救援目的地的距離，從而選擇最佳路線，保證以最快的速度到達災(zāi)區(qū)開展救援工作。在玉樹地震救援中，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)同樣發(fā)揮了非常大的作用。

從2003年12月15日、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)建成并正式開通運行以來，已成功應(yīng)用于測繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域，產(chǎn)

生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。系統(tǒng)現(xiàn)有用戶數(shù)量約十萬，累計提供定位服務(wù)2.5億次，通信服務(wù)1.2億次，授時服務(wù)2500萬次，系統(tǒng)運行可靠性達到99.98%。

5.4 實時監(jiān)控

查詢移動目標(biāo)的導(dǎo)航信息（經(jīng)度、緯度、速度等）并在電子地圖上直觀地顯示出來。5.5 雙向通信

監(jiān)控中心可與移動目標(biāo)進行數(shù)字報文通信。移動目標(biāo)通過相應(yīng)的終端，將報告信息反饋到指揮中心，或發(fā)送個人信息、E-mail等。5.6 動態(tài)調(diào)度功能

調(diào)度人員能在任意時刻由指揮中心發(fā)出文字調(diào)度指令，調(diào)度所轄防火隊員、車輛作業(yè)，并得到確認信息。5.7 數(shù)據(jù)存儲、分析功能

實現(xiàn)路線規(guī)劃及優(yōu)化，預(yù)先或?qū)崟r規(guī)劃防火隊員、車輛的運行路線、運行區(qū)域，估計到達時間（ETA）等。依據(jù)儲存的軌跡信息，可隨時隨地調(diào)閱各個移動目標(biāo)的以往運行軌跡，并可根據(jù)要求復(fù)現(xiàn)或查詢途中各項記錄信息。

5.8 數(shù)據(jù)共享

提供靈活、完善地數(shù)據(jù)庫查詢接口，實現(xiàn)與其它信息管理系統(tǒng)的無縫連接，組成完整的企業(yè)、部門信息管理系統(tǒng)。5.9 系統(tǒng)兼容

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，底層平臺與上層應(yīng)用系統(tǒng)分離，可兼容網(wǎng)絡(luò)、GSM、集群通訊等多種通訊網(wǎng)絡(luò)。采用開放接口終端控制模塊，兼容各種主流監(jiān)控終端設(shè)備。

六、結(jié)語

該系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)當(dāng)采用當(dāng)前先進、成熟的技術(shù)，充分參考我國各地森林火災(zāi)監(jiān)控監(jiān)測預(yù)警以及應(yīng)急指揮的各種手段，結(jié)合各地的自然情況和森林防火工作實際情況，能實現(xiàn)對森林火災(zāi)的自動監(jiān)控、火險預(yù)警、信息通信和應(yīng)急指揮等。系統(tǒng)搭建后應(yīng)當(dāng)能夠極大地消除森林火災(zāi)的監(jiān)控盲區(qū)，大大縮短發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的時間，并能在必要時為森林火災(zāi)的撲救指揮提供強大的通信支持和輔助決策服務(wù)，從而為有效遏制森林火災(zāi)的發(fā)生、提高綜合防控能力、改善防火基礎(chǔ)設(shè)施、完善防火信息標(biāo)準化體系、加大森林防火工作的科技含量打下良好的基礎(chǔ)。