北斗衛星導航系統在智慧城市中的應用

丁煜朔

（西北工業大學航天學院，陜西 西安 710072）

北斗衛星導航系統在智慧城市中的應用

丁煜朔

（西北工業大學航天學院，陜西 西安 710072）

摘 要：伴隨著城市擴大化，“城市病”成為困擾各個城市的建設與管理的首要難題，資源短缺、環境污染、交通擁堵、安全隱患等問題日益突出。聯合全球衛星定位系統、物聯網技術、云計算技術和新一代通訊技術等信息技術，建立智慧城市，將成為解決城市問題的可行方案。北斗衛星導航系統是中國自主研制的全球衛星導航系統，具有全天候、全天時快速定位、短報時通信、精密授時服務三大功能，為物聯網提供了導航信息和測繪信息等核心信息。智慧交通、智慧社區、智慧環保、智慧快遞等北斗衛星民用項目的建立，可以促進北斗衛星深入人們的生活，逐步獲得人們的認可。對北斗衛星進一步投入到我國全方位應用領域具有重要意義，進而更好地服務于城市建設和管理，促進社會和諧發展。

關鍵詞：北斗衛星；智慧城市；城市管理；居民生活

21世紀，城市面積和城市人口激增，城市不斷擴大，資源短缺、環境污染、交通擁堵、安全隱患等城市問題日益突出，居民生活受到極大影響。與此同時，全球衛星導航定位技術、物聯網技術、云計算技術、下一代通信技術等新一代信息技術迅速發展，以此為基礎，致力于解決城市問題的“智慧城市”概念應運而生。

2008年11月，在紐約召開的外國關系理事會上，IBM提出了“智慧地球”這一理念；2009 年1月，奧巴馬與工商領袖舉行了一次“圓桌會議”，積極回應“智慧地球”理念和愿景，并將其上升為國家戰略。2009 年9月，IBM 與美國愛荷華州的迪比克市共同宣布， 建設美國第一個“智慧城市”。同年7月，日本推出“I-Japan（ 智慧日本） 戰略2015” ， 欲將數字化信息技術融入社會生活的方方面面。11月，歐盟圍繞物聯網技術和應用制定了《歐盟物聯網行動計劃》。

2008 年底， IBM 在“智慧的城市在中國突破 ”戰略基礎上與我國十多個省市簽署了“智慧城市 ”共建協議， 從此我國“智慧城市 ” 的建設和發展走向了對傳統管理體制的突破和創新的道路。

我國北斗衛星導航系統的完善加速了智慧城市的創建，作為信息傳輸的重要手段，北斗衛星導航系統不可或缺。本文將從智慧城市的技術應用，平臺建立和北斗衛星導航系統下的智慧城市應用方案等方面，介紹北斗衛星導航系統的創新應用。基于北斗衛星導航技術的智慧城市將促進北斗衛星導航系統深入城市居民生活，極大地拓展其應用領域。

1 智慧城市的技術應用

智慧城市可理解為：把傳感器裝備到城市生活的各種物體上，通過超級計算機和云計算實現物聯網整合，智慧城市是數字城市與物聯網相結合的產物，包含智慧傳感網、智慧控制網和智慧安全網。

1.1 北斗衛星

北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成，空間段包括5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星，地面段包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站，用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛星導航系統兼容的終端。北斗衛星導航系統的工作過程是：首先由中心控制系統向衛星I和衛星II同時發送詢問信號，經衛星轉發器向服務區內的用戶廣播。用戶響應其中一顆衛星的詢問信號，并同時向兩顆衛星發送響應信號，經衛星轉發回中心控制系統。中心控制系統接收并解調用戶發來的信號，然后根據用戶的申請服務內容進行相應的數據處理。

北斗衛星具有全天候、全天時快速定位、短報時通信、精密授時服務三大功能，為物聯網提供了導航信息和測繪信息等核心信息。導航信息包括位置、速度、時間，它們是物聯網核心信息；測繪和地理信息包括周圍環境（影像信息）、地理空間信息、虛擬空間信息等，是物聯網的參照信息。

1.2 物聯網

物聯網是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議把任何物品與互聯網聯接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。兩院院士李德仁巧妙形象地把它描述為，把感應器嵌入和裝備到電網、交通設施、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成物聯網，也就是物理設施首先被感知（ 感知層），然后通過有線、無線網絡、云平臺等信息 技術使物理設施向外延伸并相互連接（ 傳輸層），最終達到為用戶提供豐富的特點服務的目的（應用層）。

1.3 云計算

云計算是一種基于網絡的支持異構設施和資源流轉的服務供給模型，側重于信息的處理和存儲，通過平臺進行數據整合，實現協同工作。智慧城市多個應用系統之間需要信息共享交互，各不同的應用系統需要共同選取數據綜合計算、分析，最終得出綜合結果，這就需要一個強大的信息處理中心。

1.4 移動互聯網

創建智慧城市的根本目的是服務城市居民，使其生活更加便捷。正如我們所見，移動互聯網正在滲透進人們生活的各個領域，因此移動互聯網便成為智慧城市的智能終端。

2 智慧城市網絡平臺建立

所謂網絡平臺是指用戶獲取所需信息的手機客戶端或者網站。這就需要開發相應的軟件產品或者建立相關服務網站，用戶可以根據所需服務自主選擇軟件。這些軟件不是分散的，而是集中在一個應用軟件庫里，方便用戶選擇?？蛻舳丝梢栽谑謾C或者電腦等設備運行，利用先進的互聯網技術，便捷地得到城市生活信息。對于城市管理者或者城市建設人員，同樣可以利用網絡平臺獲取信息，從而完成協調城市資源分配、保護居民生活安全、治理城市環境等工作。

3 北斗衛星在智慧城市中的應用項目舉例

將物聯網、互聯網、云計算技術與北斗衛星導航系統相聯系，建立一個覆蓋整個城市的巨大網絡，市民的出行、購物、醫療等等一切信息都可以查詢；面對突發事件，可以快速求助、高效救援；對城市環境、道路、公共設施實行實時監控，方便監督管理。可以設想，這樣的城市生活將會更加高效便捷。

3.1 智慧交通

無論是上班族還是學生對于等公交車都是頗有怨言，等車耗費了大量時間，對于快節奏的城市生活，節省時間便可以獲得收益，正所謂時間就是金錢。而有車一族同樣免不了交通問題，隨著家庭用車的增加，堵車、交通事故等頻頻發生。智慧交通可以解決上述問題，方便城市居民出行。

通過有線、無線網絡把公共汽車、出租車、私家車等車輛、監控疏導系統、交通基礎設施系統以及收費、紅綠燈等系統進行物聯，利用北斗衛星提供高可靠、高精度的定位、測速以及跟蹤與監管，來提供綜合的實時信息互動服務，智能采集車流量、道路噪音、路面狀況、交通事故情況、氣象狀況以及其他交通設施信息等。城市居民可以獲取公交車位置、出租車情況和道路情況，適時地出門等候公交車、搭乘出租車或者選擇交通順暢的路線行駛。此外，交通監管部門可以了解實時交通狀況，及時協調交通、處理交通事故。

例如：在城市公交車、出租車上裝配車載定位系統，利用北斗衛星的定位功能確定其位置，將位置信息上傳云空間，整理出車輛適時位置地圖，用戶可以通過相關軟件訪問車輛位置信息。將交通狀況傳感器裝配在車流量較大的地方，測量車輛行駛情況，利用云計算處理信息、得到該路段的路況，利用北斗衛星傳輸路況信息，確保信息準確快速地傳遞到用戶，以便用戶選擇合適路線出行。

3.2 智慧醫療

在用戶移動智能終端和醫院安裝智能定位系統，各醫院的位置信息預先儲存在城市醫療中心系統中，當用戶撥打救助電話時，醫療中心系統可以獲得用戶位置，并與城市醫院位置比較，為用戶選擇出最近的醫院，由其派出救護車及時救助傷者。

除此之外，還可以在醫院安裝實時監測系統，獲取醫院就診人數，上傳至云空間，方便用戶查詢、恰當避開就診人數高峰期。

3.3 智慧快遞

近幾年，城市中掀起了一陣網購熱，與此同時，快遞業務也越來越火爆。但是，隨之而來的快遞安全問題受到人們的普遍關注。如何保證快遞在運輸途中不丟失，并且保障其質量，是我們需要考慮的問題。

將北斗衛星的定位系統應用在快遞上，無疑將解決這一問題?？梢栽O想在快遞上安裝芯片，實時監測快遞的地理位置，對一些生鮮食品，同時檢測其溫度、濕度等信息，將這些信息處理后，用戶可以在移動終端上查閱。

3.4 智慧環保

利用空氣質量傳感器、衛星定位以及衛星圖片處理技術，可以實時感知城市環境變化，對環境進行分析預測，及時發現問題，并將環境信息及時發布。

對可能存在排污的企業安裝空氣質量傳感器、地表水質量傳感器等，實時監測有關企業的排污情況，及時發現排污企業、及時治理污染。

3.5 智慧減災

北斗衛星一個突出的特點是短報文通信功能，在災難預警及救災指揮中發揮重要作用。構筑災害預警指揮系統，對城市實行監控，及時發現可能災難，發布預警信息。另外，一旦災難發生，很多時候城市原有通訊會受到破壞，這時啟動北斗衛星的短報文通信功能，對災害現場進行指揮，獲取災區情況，確保救災人員與指揮部的通訊和救災物資的送達。除此之外，可以通過衛星系統獲取災區的衛星圖片，進行分析，助力救災。

3.6 智慧社區

“智慧社區 ”充分借助互聯網、物聯網和衛星技術將人、地、物進行互聯互通，涉及智能樓宇、智能家居、智慧教育、智慧養老與助殘、個人健康與數字生活等諸多領域，形成集成化、時空化和智慧化的全新社區形態。足不出戶便可以接收遠程教育視頻，上班期間可以監控住宅是否安全等等已經成為現實，但是智慧社區并不止于此。

例如：對于獨居的老人，他們可以安裝緊急事件求助設備，一旦發生緊急事件，只需一鍵求助，就可以把家中發生的事情甚至圖片傳送到社區物業處，物業工作人員便可以為老人提供幫助。同時可以為老人實施定位，即使迷路，家人也可以方便尋找。

結語

智慧城市作為一個新興的概念，它以方便居民生活、服務大眾為宗旨，充分體現了以人為本的理念，而導航系統是智慧城市中必不可少的環節。北斗衛星導航系統作為中國正在實施的自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統，將其應用于智慧城市的建立上，必將獲得百姓的認可；北斗衛星導航系統也會更加深入人心，發展的更快更好。

北斗衛星導航系統融入智慧城市的建設，將提高城市交通監管力度，方便城市居民出行，為居民提供精確的導航；物聯網和互聯網與北斗衛星聯合應用，建立物物相聯、物人相聯的巨大網絡，極大地方便居民生活；應用北斗衛星導航系統，在災害防治方面也將取得巨大發展，確保居民生命財產安全。北斗衛星將深入人們的生活，獲得廣闊的民用前景；北斗之星，才會成為真正的未來之星！

參考文獻

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[3]楊元喜，湯靜.智慧城市與北斗衛星導航系統[J].衛星應用，2014，4（02）：7-10.

中圖分類號：P228.4

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