北斗衛(wèi)星通信在水文測報數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用

摘要：從2002年起我國就著手使用北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)進(jìn)行水文測報數(shù)據(jù)的傳輸，并且根據(jù)大量的研究結(jié)果建立了多種基于北斗衛(wèi)星的水文遙控測量系統(tǒng)。經(jīng)過統(tǒng)計結(jié)果顯示，截至2006年我國使用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)建立的水文測試站已經(jīng)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(tǒng)的構(gòu)成和工作方式進(jìn)行了簡析，并介紹水文遙控測試系統(tǒng)的構(gòu)成及其該系統(tǒng)的具體工作體制。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星通信;水文測報;應(yīng)用

1 北斗衛(wèi)星通信介紹

北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)是我國獨立研制的一套地面定位導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）和俄羅斯全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后的第三個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)研制的成功顯示了我國在衛(wèi)星導(dǎo)航通信方面取得了巨大進(jìn)步與成功。北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)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)，并具有短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r能力，其定位精度小于20m，授時精度小于100ns。

1.1 北斗衛(wèi)星通信的構(gòu)成

北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)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(wèi)星組成，它主要負(fù)責(zé)在運行過程中將地面用戶終端和地面站聯(lián)系起來，傳輸并規(guī)范二者之間的通訊信號。由于每個衛(wèi)星都裝載有變頻轉(zhuǎn)發(fā)儀以及波束天線，并且波束天線的作用非常強(qiáng)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(shù)據(jù)。隨著北斗系統(tǒng)在人民群眾中的應(yīng)用越來越廣泛，許多廠家指定了地面用戶終端的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，終端均具有通用的RS232C數(shù)據(jù)接口，方便數(shù)據(jù)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(wèi)星通信系統(tǒng)中充當(dāng)著中轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)通訊業(yè)務(wù)主要是由神州天鴻中心站來辦理，主要辦理業(yè)務(wù)包括衛(wèi)星間的數(shù)據(jù)傳輸、相應(yīng)用戶業(yè)務(wù)請求以及完成用戶定位數(shù)據(jù)處理和通信交換等，除此之外，用戶還可辦理注冊、管理等業(yè)務(wù)。

1.2 北斗衛(wèi)星通信的特點

北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要有抗雨水能力強(qiáng)、可靠性高、耗能低以及維護(hù)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(dān)心信息泄露等情況的出現(xiàn)。另外，北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有多種不同的工作模式，能夠與水文測控系統(tǒng)緊密集成。特別在需要短通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃淖詣訙y報系統(tǒng)中，北斗衛(wèi)星通訊系統(tǒng)具有獨特的優(yōu)勢。北斗衛(wèi)星通訊系統(tǒng)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(yōu)勢。

1.3 北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用

北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為我國自主研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航通訊系統(tǒng)，在國內(nèi)主要有三大應(yīng)用領(lǐng)域，分別是大眾應(yīng)用、行業(yè)應(yīng)用和特殊應(yīng)用。其中大眾應(yīng)用和行業(yè)應(yīng)用也被稱為北斗民用。大眾應(yīng)用具體有汽車導(dǎo)航、車輛信息服務(wù)、跟蹤監(jiān)控、緊急救援以及位置移動服務(wù)等;行業(yè)應(yīng)用一般是指電力、水利等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中心、應(yīng)用中心以及數(shù)據(jù)服務(wù)等。而特殊應(yīng)用主要指軍工類應(yīng)用。以上應(yīng)用中普通群眾接觸最多的應(yīng)屬汽車導(dǎo)航，現(xiàn)在多數(shù)汽車應(yīng)用的是GPS定位系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)正逐漸開始運用，國內(nèi)眾多導(dǎo)航廠商均已退出相關(guān)產(chǎn)品，如凱立德的北斗導(dǎo)航儀等。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在行業(yè)應(yīng)用中的應(yīng)用并不多，大多處于試行階段，比如電力系統(tǒng)的授時中心系統(tǒng)以及漁業(yè)定位系統(tǒng)等。

2 在水文預(yù)報數(shù)據(jù)傳輸方面的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的不斷成熟，我國在水文測報數(shù)據(jù)的傳輸方面也廣泛使用此套通信系統(tǒng)。上世紀(jì)70年代至今，我國在水文測報方面的技術(shù)進(jìn)步飛速，這主要歸功與我國在衛(wèi)星通信技術(shù)方面的快速發(fā)展。基于北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的水文測報系統(tǒng)主要包括水位、水文測報數(shù)據(jù)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(gòu)成。在北斗衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，我國建立起了將近800個水文預(yù)報站，其系統(tǒng)的通暢率高達(dá)98%以上，能夠快速便捷地處理傳輸信息。我國是農(nóng)業(yè)大國，水文數(shù)據(jù)對于農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要影響，隨著通訊系統(tǒng)的不斷發(fā)展進(jìn)步，我國水文測控事業(yè)也不斷發(fā)展，在水災(zāi)旱災(zāi)監(jiān)控預(yù)報方面給人民群眾提供了眾多便利，這也體現(xiàn)了我國以人為本的方針政策。

2.1 水文測報系統(tǒng)的構(gòu)成及特點

水文自動測報系統(tǒng)主要包括以下幾個部分，（1）水位，（2）水文測報數(shù)據(jù)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(nèi)處于核心地位。遙測站主要用途是是采集有關(guān)水情的各種信息，輔助北斗衛(wèi)星終端進(jìn)行指令接受和信息發(fā)送等任務(wù)。我國在北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上大概建起了800個運行測試站點，其系統(tǒng)的通暢率也保持在98%以上的較高水準(zhǔn)。

2.2 工作體制分析

水文自動測報系統(tǒng)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(wèi)星通信為水文自動測報站中的主通信路徑，各個維護(hù)分中心再通過主通信路徑以一發(fā)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?shù)耐ㄓ眯院秃侠硇裕?dāng)信息由中心站確認(rèn)以后，中心站發(fā)出定時自報信息，之后通過遙控測試站對信息進(jìn)一步核對，信息無誤后將被采納，然后進(jìn)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(tǒng)為例，該水文測報系統(tǒng)的主通信路徑即為北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)，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(hù)中心以及4個中心站進(jìn)行信息處理，采用一發(fā)多收的方式對管轄范圍內(nèi)的遙控測試站進(jìn)行信息集取，之后又通過中心站的定時自報的方式進(jìn)行信息確認(rèn)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(wèi)星通訊系統(tǒng)的水文自動測報系統(tǒng)在嚴(yán)格執(zhí)行工作體制的前提下已經(jīng)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(fā)揮了重大的作用，改善了我國農(nóng)業(yè)人口靠天吃飯的尷尬境遇。

3 在水文測報數(shù)據(jù)傳輸方面的發(fā)展前景

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國在水文測報事業(yè)上取得了非常大的進(jìn)步與成果，特別是近幾年來的發(fā)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(wèi)星方面的技術(shù)不斷進(jìn)步，水文測報事業(yè)也一定能在此基礎(chǔ)上取得更加矚目的成就，為我國的災(zāi)害預(yù)測以及農(nóng)業(yè)發(fā)展提供更多的幫助。

結(jié)語

筆者在文中詳細(xì)介紹了北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的構(gòu)成以及信息傳輸?shù)奶攸c，闡述了水文自動測報系統(tǒng)與北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)的緊密聯(lián)系，同時對水文測報系統(tǒng)的構(gòu)成以及工作體制進(jìn)行了較為系統(tǒng)的介紹。技術(shù)的進(jìn)步是經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的強(qiáng)大動力，我國正在衛(wèi)星通信方面大跨步的邁進(jìn)，水文測報事業(yè)也在衛(wèi)星通信系統(tǒng)不斷進(jìn)步的基礎(chǔ)上穩(wěn)步前進(jìn)，不斷為人民群眾提供更加方便的社會服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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