北斗二代衛星導航系統在公安邊防工作中的應用分析

鄭何靜

【摘 要】目前我國公安邊境警力中采用的導航定位多數是基于美國的GPS，存在安全隱患。我國自主建設北斗二代衛星導航系統可以提供定位、導航、短報文通信及授時服務，能解決特殊環境下通信盲區問題，適合用于邊防工作中安全可靠的指揮工作。本文在分析北斗二代衛星導航技術的基礎上，結合地理信息技術和現代通信網絡技術，對北斗二代衛星導航系統在邊防工作中的應用討論。本文成果能為提高公安邊防工作的安全可靠性和執行效率提供支撐。

【關鍵詞】北斗二代；公安邊防；地理信息系統；通信技術；信息化

【Abstract】At present，the widely used navigation positioning in China's public security border is GPS， which has serious security risks. BeiDouⅡ Navigation Satellite System can provide positioning， navigation，short message communication and timing services. BeiDouⅡ can the communication problems in the special environments，which is suitable for public security border work in China. Under the support of geographic information technology（GIS） and modern communication technology， the application of public security border work using BeiDouⅡ are discussed in this paper.The results of this paper can provide support for improving the safety， reliability and efficiency of public security border work.

【Key words】BeiDouⅡ；Public security border；GIS；Communication technology；Informatization

在當今新形勢下，公安邊境警力的工作異常重要；在信息化技術的支撐下，我國公安邊境警力如何提升的信息化工作能力尤為重要[1]，[2]。隨著公安邊境警力貫徹落實公安部“科技強警”戰略的不斷深入，定位導航技術在公安邊境警力工作中逐步開展應用，是公安邊防加強監控管理和提升社會聯動應急能力的重要手段[3]。目前，公安邊防指揮系統中的定位導航應用基本上是基于美國的全球定位系統（Global Positioning System，GPS），存在很大的安全隱患[4]。為了提高指揮調度的安全性和可靠性，我國公安邊防部門指揮系統在進行定位導航時，有必要使用我國自主研發的北斗衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS），再結合地理信息系統（Geographic Information System，GIS）和現代通信網絡系統，從而建立公安邊防部門指揮信息服務系統。本文對北斗衛星導航系統進行了詳細介紹，并對北斗衛星導航系統在公安邊防部門領域中的應用進行了分析。

1 北斗衛星導航系統

BDS是我國自行研制的定位導航系統，是繼美國GPS系統和俄羅斯格洛納斯衛星導航系統（Global Navigation Satellite System，GLONASS）后世界上第三個實際運行的定位導航系統。目前，BDS服務范圍主要包括中國全境及亞洲部分地區，具有定位精度高、可全天候使用和通信快捷等特點。北斗衛星導航系統主要由空間段、地面段和用戶段三個部分組成。其中，北斗二代衛星導航系統的空間段由14顆衛星組成的衛星網絡，主要包括5顆地球靜止軌道（GEO）衛星、5顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛星和4顆中圓地球軌道（MEO）衛星，5顆GEO衛星定點位置為東經58.75°、80°、110.5°、140°和160°；而北斗三號衛星導航系統的空間段則是由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成的混合星座[5]，[6]。BDS的地面段主要包括主控站、時間同步/注入站和監測站等。BDS的用戶段主要包括北斗兼容其他衛星導航系統的芯片、模塊、天線等基礎產品以及終端產品、應用系統和應用服務等[5]。BDS地面段是北斗系統的控制、管理及導航定位解算的核心，負責整個系統的信息生成、收集、處理及系統狀況的監測，不僅要完成對衛星及用戶的管理，還要完成定位解算及授時等業務。

短報文通信服務是BDS特有功能，也是BDS有別于GPS、GLONASS等其他衛星導航系統的一大特色。BDS采用數據包形式的短報文通信實現點對點雙向報文信息傳輸。BDS的短報文通信流程為：北斗用戶發送終端采用碼分多址直接序列擴頻調制方式，擴頻偽碼采用周期性偽隨機碼序列，發送頻率為L波段，通過北斗衛星轉換為C波段由北斗地面站接收，經北斗地面站處理后發給北斗衛星，再經衛星轉換為S波段發送給北斗用戶接收終端，完成一次點對點的通信，反向發送過程亦然[7]。

北斗二代衛星導航系統公開的服務區為55°S-55°N，70°E-150°E。在公開服務區內，北斗二代衛星導航系統的用戶測距誤差僅次于GPS系統，優于GLONASS系統和Galileo系統；定位精度與GPS系統和GLONASS系統相當[5]。服務區內具備定位精度水平10m、高程10m；測速精度0.2m/s；雙向授時精度10ns；短報文通信能力：40～120個漢字/次（軍、民用戶不同），45萬次/小時[5]，[7]。北斗二代衛星導航系統自2012年正式提供服務以來，在警務調度[4]、海洋漁業[8]、氣象預報、水文監測[9]、交管執法[10]等領域得到廣泛應用。endprint

2 北斗衛星導航系統在公安邊防工作中的應用分析

衛星定位導航是公安部門日常工作中的不可或缺的技術，在公安工作中發揮了重要作用。據不完全統計，全國公安機關各類警用設備中具有衛星定位功能的比例超過50%[11]。目前公安部門中的定位導航大多數基于美國的GPS技術，由于反恐、維穩、警衛等大量公安業務的敏感性和保密性，依賴國外衛星導航技術存在巨大安全隱患[11]，[12]。因此，在公安業務領域逐步推廣使用我國的北斗二代衛星導航系統成為一種必然趨勢和內在要求[11]。本文部分重點分析北斗二代衛星定位導航在公安邊防工作中的應用。

北斗衛星導航系統在公安邊防工作中的應用是主要利用北斗短報文通信和現代移動網絡通信技術來傳遞信息的，不需要建立新的專用網絡。利用北斗終端短報文功能，將公安邊防人員位置和現場信息通過北斗回傳指揮中心，解決特殊環境下通信盲區問題，尤其適合在地域遼闊的新疆、西藏等常規通信手段無法到達的地區使用。

2.1 邊防信息雙向交互

在有通信網絡覆蓋的地區，通過北斗終端首先獲取位置信息，并將位置信息與邊防的圖像、音頻和視頻等信息進行融合，最后通過通信網絡將帶有位置信息的邊防綜合信息傳輸給指揮中心。指揮中心將來自不同北斗移動終端信息進行綜合研判分析，并通過通信網絡將相關信息傳遞邊防的相關處理人員，從而實現邊防信息雙向交互。在有通信網絡的區域，可構建綜合利用北斗的短報文通信和現代通信網絡雙兼容的邊防信息雙向交互模式。

在沒有通信網絡的區域，通過主要是通過利用北斗的短報文通信，將帶有位置信息的綜合邊防信息，通過北斗衛星傳輸給指揮中心；指揮中心也通過短報文通信將邊防信息傳達給相關處置人員。構建邊防信息雙向交互鏈路，從而解決沒有通信網絡區域的邊防信息雙方交互的難題。

2.2 公安邊防人員綜合管控

公安邊防人員通過手持移動北斗終端，將包括人員、位置和邊防等綜合信息通過通信網絡或北斗通信等傳輸給指揮中心；指揮中心也可通過上述通信方式將人員調度信息下達給邊防工作人員，從而可確保公安邊防人員快速執行上級的調動任務，并對現有的狀態進行準確匯報。結合電子地圖，指揮中心根據人員綜合信息，對邊防工作人員的方向、速度、狀態、工作路線以及位置等進行準實時綜合管控。邊防工作人員之間也可通過手持移動北斗終端進行通訊，確保邊防工作人員之間的信息同步。

2.3 公安邊防車輛的綜合調度管理

車載北斗移動用戶終端可為公安邊防人員執勤車輛實時提供高精度、高可靠的北斗衛星導航定位信息（速度、位置以及方向等），具備與指揮中心的通信功能，可確保公安邊防人員快速執行上級的調動任務，并對現有的狀態進行準確匯報。結合電子地圖，指揮中心能準備掌握邊防車輛的實時位置、行駛路線等；同時根據實際情況對車輛進行最優調度，并將相關指令傳輸給對應的車輛。

2.4 基于北斗的公安邊防處置綜合指揮

公安邊防指揮控制平臺以北斗、通信網絡、GIS技術、大數據分析等技術為核心，滿足邊境警力警車、警員等位置監控、指揮調度等要求。通過空間信息技術增強公安邊防信息化管理手段，為公安邊防工作提供全天候、安全可靠的定位支撐服務。北斗公安指揮控制系統通過邊防專網、公安專網等能夠實現實時位置查詢、定位跟蹤、歷史軌跡回放、電子圍欄等，集成北斗短報文收發功能，可以完成短報文終端間的定位、通信，滿足特殊環境或重要事件時指揮中心應急通信的需求。北斗短報文通信基本不受區域限制，有效地解決了公共網絡無法覆蓋的盲區通信。通過建設北斗公安邊防指揮控制系統，能夠優化警力指揮調度，提高出警效率。

基于北斗的公安邊防指揮控制平臺的運行過程：北斗用戶終端中的北斗接收機接收到衛星發送的定位等數據信號處理后，獲得車輛、人員的位置、速度、運動方向及時間等各種數據信息以及緊急事件告警信息，經現代通信網絡上傳到指揮控制終端；再與GIS系統信息進行數據處理后存儲，并送到大屏幕與電子地圖疊加標定顯示，上述信息也可通過移動通信網絡在車載北斗應用終端上顯示[6]。指揮控制終端發布的信息和調度指令，下傳到有關的車載終端并加以顯示。

3 結束語

北斗二代衛星導航系統在公安邊防工作中的應用，為各級公安邊防機關現場指揮調度和輔助決策實現“統一指揮、快速反應、協同作戰”提供技術平臺，移動作戰、靠前指揮的優勢將逐步顯現。隨著北斗衛星導航系統功能地不斷擴展和完善，必將成為公安邊防機關新型指揮調度手段，從而提高公安邊防機關的縱向指揮能力和橫向聯動能力以及處置突發事件的能力，為邊防巡邏效能的實現提供了重要保障。強化了現有移動警務系統主體功效，是公安邊防系統工作方式的一種創新，是“科技強警”的最好體現。

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