探究北斗卫星通信技术在航标遥测遥控系统中的应用

陈龙 北海航标处

随着经济和技术的迅速发展，航运业变得越来越繁荣，因此对航运的安全性和稳定性提出了更加严格的要求。基于传统浮标，嵌入式软件和硬件平台，传感器和网络通信，移动终端和WEB开发技术正在被实现。

1.北斗卫星通信技术的应用前景

卫星通信作为无线通信技术的一种形式，其基础是地面微波中继通信和空间电子技术。卫星通信具有覆盖范围广、通信容量大、通信距离远、不受地理条件限制、性能稳定可靠、传输质量高等优点，在航空、导航等领域得到了广泛的应用。山地探险和缺乏陆地通信基础设施的地区。卫星通信具有广播的特点，易于组网和接入。地面网管中心根据用户的应用服务进行相应的数据处理。在定位应用中，通过中央控制系统、一颗卫星和用户机计算信号的往返时间。然后对用户机自身的高度信息和中央控制系统中存储的高程图进行综合分析。根据几何定位原理，可以计算出用户所在点的三维坐标。因此，北斗卫星系统具有以下功能和优势：（1）短消息通信。北斗导航系统用户终端具有双向短文本通信能力，可一次传输44个汉字。（2）覆盖范围大，无通信盲区。北斗系统覆盖中国及周边国家。用户的地理纬度、经度和海拔高度可随时在服务区的任何地方确定。同时提供双向短消息通信服务。（3）广泛监控集团用户管理和数据采集。（4）系统自治，安全可靠，稳定可靠，保密性强，特别适用于重点部门。需要监测的地区往往是环境恶劣地区，由于电力和通信条件一般不好，GSM和CDMA无线公网无法保证。另外，如果设置或地下电缆通信链路，在灾害期间或野外其他因素造成的破坏中，数据传输不可靠。更重要的是，要保证滑坡区通信的长期稳定和设备安装的灵活性。由于数据量非常小，定期存储和传输变得更加合适和廉价，系统分析的需要是较长时间内的累积数据。北斗卫星通信技术主要有以下几点：（1）维护方便，耗电少。（2）不使用高速通道。（3）施工简单，运行成本低。因此，最终选择北斗卫星通信技术，在监测分析中心与现场监测点之间建立远程通信数据链路。北斗卫星通信技术与滑坡远程监测系统相结合，弥补了系统在传输方面的不足。

2.北斗卫星通信技术在航标遥测遥控系统中的应用

双卫星导航和定位系统由定位在140°E，80°E和110.5°E的地球同步轨道上的卫星，地面控制中心和北斗用户终端组成。卫星负责在地面控制站和用户终端之间中继双向无线电信号。地面控制中心可以对特定用户进行主动跟踪。在地面控制中心计算所有用户的定位信息。因此，北斗最终用户接收器的所有定位和时间信息都可以在控制中心内维护。同时，地面控制中心负责整个系统的监控。用户段由定位通信终端，组用户管理终端，差分终端和时钟校正终端组成。北斗卫星导航和定位系统可以帮助用户随时准确地获取他们在服务区内的位置和经度，纬度和高度数据，并可以提供双向通信服务。该系统可以为外国船只提供及时的导航和定位信息，提供实时海上交通指挥，并安全地导航进入和离开港口的船只。它还可以检测船舶的机动性。通过提供移动航标的实时定位信息，可以实现铁路和公路运输中的火车和航标监控器，以提高运输能力和安全性。

物流运输系统由北斗卫星系统，数据交换和网络管理中心，用户终端和用户监控管理中心组成。卫星系统：如上所述，地球同步卫星主要在网络管理中心，用户终端和用户监视与管理中心之间实现双向信息通信。数据交换与网络管理中心：该中心作为整个应用系统的核心，主要提供一个高效的信息处理和应用平台，提供公共电信网络与卫星网络之间的网关接口，进行用户注册。计划处理，计费处理和运营管理，基于消息管理为平台提供统一的界面，将可视化的物流管理信息系统与用户链接起来，并实现不同ERP和平台的集成。系统使用存根/骨架机制来避免应用程序（远程适配器）与交换中心之间的紧密耦合，并关闭交换中心中的特定实现细节。采用统一的接口和信息保存机制来接收，保存和发送信号。当路由被阻塞时，信号将在队列中等待，直到成功发送消息为止，以确保没有数据丢失。

各种类型的地面电信网络用户可以通过公网与网管中心通信，以实现地面网络与北斗用户系统之间的双向信息交换和通信。用户终端：面向用户的终端主要提供卫星定位和导航服务。北斗系统的定位，通信，导航，计时功能是通过始终设置在航标上的用户终端来实现的。用户调度管理中心：实现对移动航标的监控，控制，调度，通讯功能。系统的工作原理如下：1）从地面中心向卫星发送数据载体。载波数据流包含位置信号，信号帧和时间码。2）请求信号被卫星放大并发送到用户终端。3）终端设备接收请求信号，并输入新的必要信号，然后发送回两颗卫星。4）两颗卫星将接收到的信号发送到地面中心。5）地面中心处理用户终端发送的接收信号，计算终端的坐标，然后与其他信息一起发送到网络管理中心。6）网管中心对用户终端的信号进行检查和处理，以实现信息交换。7）网络管理中心将信号发送到地面处理中心站和卫星，然后再次发送到用户终端。

北斗通讯是终端或灯器上有北斗模块，数据采集后经由北斗模块向北斗卫星发送数据，北斗卫星再将数据转发给北斗接收机，这样就算完成了一个北斗通讯链路。GSM/GPRS/4G是终端或灯器上有Modem模块，数据采集后经Modem模块向运营商基站发送数据，运营商再将数据转发给目标设备，这样就算完成了一次通讯流程。GSM/GPRS/4G之所以有这么多名称，是因为目前通讯方式上在升级，GSM标志的是2G通讯，GPRS标志的是2.5G通讯，4G标志的是4G通讯。他们本质上都是TCP连接通讯。短信的传输采用的是存储转发机制，短信会先发给短信中心（SMSC），然后再由短信中心转发给目标设备。目前系统架构基本上是数据库+网站服务器+通讯服务器；数据库作用：存储终端或灯器上传的数据；网站服务器：提供用户查看、下发指令的操作平台；通讯服务器：用于接收终端、灯器上传的数据。北斗航标灯器技术特点：灯珠合理的串并方式确保在其中一路LED故障后，灯器还能正常工作；256种灯质可供用户选择；具备IALA推荐的所有灯光颜色；采用LED恒流驱动电路，用户可根据现场应用射程的需求进行调节功耗，在满足需求的同时节省能源；具备良好的水密性和抗冲击性；日光阀值可设置；具备无线多灯同步闪功能；用户可通过红外遥控器设置灯器灯质和光源功率。判断灯器是否有红外功能：查看灯器顶部是否有红外接收装置，如果有，说明该灯器有红外功能，可以用遥控器设置灯质和查询灯质，如果没有，只能通过拨拨码来调灯质。

3.结束语

综上所述，随着北斗第二代导航系统进入实际应用阶段，在各导航标志管理的规划中将提到基于北斗第二代通信技术的导航遥测遥控终端设备的研究与应用。基于北斗卫星通信的导航遥控遥测单元的设计，可以有效丰富导航安全监控信息的传输路径，对于远离海岸航行标志的智能管理和信息收集具有重要意义。