在航標遙測遙控系統(tǒng)中北斗衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用

葉君平

交通運輸部東海航海保障中心廈門航標處 福建廈門 361013

我國經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，為航運行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新提供了良好機遇，同時也對航海保障工作提出嚴格要求，不僅要體現(xiàn)出航運安全性，也要保證行業(yè)穩(wěn)定性。在實際創(chuàng)新航標管理維護這項工作模式過程中，主要將航標遙測遙控系統(tǒng)應(yīng)用其中；在高效管理航標過程中，主要將多種先進技術(shù)作為技術(shù)保障，在精準獲取航標定位同時，做好信息傳輸工作。為了突出開展的航海保障工作具有現(xiàn)代化特征，需要積極構(gòu)建具有較強綜合性和服務(wù)性的航海保障體系，不僅要滿足船舶航行安全和經(jīng)濟社會發(fā)展方面的戰(zhàn)略要求，也要提高航標管理維護工作有效性，為了保證后續(xù)建立的立體助航網(wǎng)絡(luò)符合要求，需要不斷擴大衛(wèi)星導(dǎo)航使用范圍，這樣不僅可以滿足基本要求，也能促進我國航海事業(yè)發(fā)展。為了有效解決航標遙測遙控系統(tǒng)GPRS信號覆蓋范圍小的問題，充分應(yīng)用北斗衛(wèi)星通信技術(shù)，在做好遠距離航標遙測和遙控工作之后，保證航標遙測遙控系統(tǒng)始終處于高效運行狀態(tài)。本文從航標遙測遙控系統(tǒng)概述入手，結(jié)合我國北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)研發(fā)狀況及優(yōu)勢進行全面分析，并以此為依據(jù)提出高效應(yīng)用北斗衛(wèi)星通信技術(shù)的方法，為后續(xù)保證航標遙測遙控系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供參考依據(jù)。

1 航標遙測遙控系統(tǒng)概述

航標遙測遙控技術(shù)具有一定的創(chuàng)新性。在實際開展數(shù)字航標建設(shè)工作時，航標遙測遙控技術(shù)發(fā)揮了重要作用，不僅能夠改變建設(shè)方向，也能打破傳統(tǒng)形勢下航標管理方法的束縛，對于提高航標管理水平，提供了更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)[1]。通過細致分析“航標遙測遙控系統(tǒng)”，了解到具有適用范圍廣大的特征，如一般會應(yīng)用在航標燈器的監(jiān)控、供電設(shè)備的自動控制、航標工作狀態(tài)報警等多項工作中，并且實際應(yīng)用的監(jiān)測和控制設(shè)備種類較多，如遙控終端、可編程控制器等設(shè)備，在充分發(fā)揮應(yīng)用價值之后能夠達到數(shù)據(jù)通信的目的，如進行數(shù)傳電臺、蜂窩電話、衛(wèi)星通信、無信通信等。

結(jié)合世界整體的航運發(fā)展狀況進行研究，不難發(fā)現(xiàn)歐美的一些航運大國，在20世紀90年代初就已經(jīng)利用電子和通信技術(shù)，開展航標遙測遙控系統(tǒng)構(gòu)建工作，并為整體航運業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供有力服務(wù)[2]。將我國航標遙測遙控系統(tǒng)構(gòu)建工作與其他國家進行對比，具有起步時間晚和研究時間短等特征，存在一些技術(shù)問題需要處理，特別是在推廣遙測遙控系統(tǒng)過程中，一些離岸比較遠的航標遙測遙控數(shù)據(jù)通信問題非常顯著，存在遙測遙控終端無法依靠傳統(tǒng)移動通信技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。這就要結(jié)合航標遙測遙控系統(tǒng)運行要求進行分析，充分利用多種類型的先進技術(shù)，在打破傳統(tǒng)移動通信技術(shù)的限制之后，高效傳輸信息。

2 我國北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)研發(fā)狀況

我國近年來在科學(xué)技術(shù)提升方面投入了更多時間和精力，充分應(yīng)用多種先進技術(shù)，為研發(fā)北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供技術(shù)保障。現(xiàn)階段我國自主研發(fā)的這一系統(tǒng)，不僅具有較強的定位功能和服務(wù)導(dǎo)航功能，也能實現(xiàn)雙向通信。在系統(tǒng)運行期間，主要將短報文作為主要的通行模式，同時信號具有覆蓋范圍廣的特征，有利于處理“GPRS信號無覆蓋領(lǐng)域通信”問題。

現(xiàn)階段航海保障體系不斷完善，具有功能多、技術(shù)先進、協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)、及時響應(yīng)等多項功能，既能保證航海安全，也能提供全時域的綜合保障服務(wù)，這是現(xiàn)階段提高航標管理和維護效果的一項重要舉措。為了實現(xiàn)發(fā)展目標，一定要結(jié)合具體狀況正確應(yīng)用衛(wèi)星導(dǎo)航、通信系統(tǒng)，否則難以保證完成“層次遞進立體式助航網(wǎng)絡(luò)”構(gòu)建工作。我國完成建設(shè)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，以分階段演進衛(wèi)星系統(tǒng)為主，不僅可以精準定位，也能保證授時服務(wù)具有科學(xué)合理性，在不斷擴大通信覆蓋范圍的基礎(chǔ)上，滿足在航標遙測遙控方面提出的合理要求，為后續(xù)進一步提高我國航標遙測遙控系統(tǒng)技術(shù)水平創(chuàng)造條件。

3 北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

無線通信技術(shù)形式多種多樣，衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)揮關(guān)鍵作用，并且也是目前應(yīng)用率非常高的一種新型技術(shù)，在實際應(yīng)用過程中比較依賴地面微波中繼通信技術(shù)、空間電子技術(shù)等，在擴大信號覆蓋范圍、遠距離通信、提高通信穩(wěn)定性等方面發(fā)揮重要作用，同時也具有通信容量大等多種優(yōu)勢。現(xiàn)階段航空和導(dǎo)航等多個領(lǐng)域非常注重衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用，如即便是偏遠地區(qū)或是山區(qū)探險地區(qū)，在完善通信基礎(chǔ)設(shè)施時也能應(yīng)用該項技術(shù)。衛(wèi)星通信廣播特征備受關(guān)注，并且可以非常方便地組網(wǎng)和接入[3]。在充分利用這些應(yīng)用優(yōu)勢之后，地面網(wǎng)管中心在實際處理數(shù)據(jù)期間，只要將用戶應(yīng)用的服務(wù)需求作為核心依據(jù)即可。在實際開展定位工作時應(yīng)用衛(wèi)星通信技術(shù)，能夠更加精準地分析用戶機的高度信息、中央控制系統(tǒng)中實際存儲的高度圖等，這就要依據(jù)“幾何定位原理”，精準地計算出用戶所在點的三維坐標。在全面分析這些內(nèi)容之后，可以將北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用功能和應(yīng)用優(yōu)勢總結(jié)為以下幾個方面。

一是短消息通信。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)用戶終端的功能比較強大，具體表現(xiàn)為雙向短文通信能力非常強，一次性具體傳輸?shù)臐h字可以達到44個。

二是覆蓋范圍非常廣泛，不存在通信盲區(qū)，并且北斗能夠覆蓋中國和周邊的國家。除此之外，在服務(wù)區(qū)的任務(wù)地方都可以確定用戶的地理緯度、經(jīng)度、海拔高度等，甚至也能進行雙向短消息通信。

三是能夠高效監(jiān)控集團用戶管理和數(shù)據(jù)采集工作。

四是自治系統(tǒng)，具體表現(xiàn)為安全性高、穩(wěn)定性強、保密度高，可以應(yīng)用在重點部門中，但是一般監(jiān)測的區(qū)域具有環(huán)境惡劣的特征。如果在電力和通信環(huán)境不達標的區(qū)域通信，無法保證GSM和CDMA無線公網(wǎng)發(fā)揮作用。在開展地下電纜設(shè)置和進行通信鏈路，極易受到災(zāi)害和野外各項因素的干擾，就會對數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽啃栽斐芍苯佑绊懀@就要保證滑坡區(qū)通信始終處于良好狀態(tài)，同時也要突出設(shè)備安裝這項工作的靈活性。

除此之外，北斗衛(wèi)星通信技術(shù)還具備多項應(yīng)用優(yōu)勢，如維護步驟非常簡單，實際消耗的電量比較少；不使用高速通道；施工比較簡單，不會產(chǎn)生較多運行成本[4]。在這些優(yōu)勢的綜合作用下，對北斗衛(wèi)星通信技術(shù)進行充分利用，便于完成遠程通信數(shù)據(jù)鏈路建立工作，甚至還可以有效結(jié)合滑坡遠程監(jiān)控系統(tǒng)，對于處理傳統(tǒng)形勢下系統(tǒng)傳輸問題具有重要意義。

4 北斗衛(wèi)星通信技術(shù)在航標遙測遙控系統(tǒng)中的應(yīng)用策略

4.1 細致分析北斗衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用原理

應(yīng)用北斗衛(wèi)星通信技術(shù)最終目的，是解決遙測遙控系統(tǒng)運行過程中具體存在的遠程通信問題。實際上，應(yīng)用北斗衛(wèi)星通信技術(shù)設(shè)計的航標遙測遙控系統(tǒng)原理，與普通形式下的系統(tǒng)設(shè)計原理具有一致性，如主要由信息監(jiān)控平臺、遙測遙控終端設(shè)備等共同組建而成。通常狀況下，會將數(shù)據(jù)采集裝置應(yīng)用在航標遙測遙控終端設(shè)備中，在保證自動獲取的與航標相關(guān)的信息之后，能夠?qū)Ω黜棓?shù)據(jù)進行封裝處理。不僅如此，主要就是對北斗衛(wèi)星通信模塊進行利用，及時精準地發(fā)送經(jīng)過封裝的各項信息數(shù)據(jù)；在衛(wèi)星傳輸網(wǎng)絡(luò)的輔助下，可以將這些信息直接發(fā)送到服務(wù)器中；對于服務(wù)器而言，在完成解碼工作之后，可以將信息發(fā)送到代理服務(wù)器中；在完成過濾工作的基礎(chǔ)上，能夠在系統(tǒng)數(shù)據(jù)中保存航標信息。服務(wù)器在日常運行期間，可以對具體接收到的航標遙測遙控終端設(shè)備返回信息進行定期檢測，同時還會著重開展數(shù)據(jù)處理工作，在將最終結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫之后，可以為后續(xù)用戶調(diào)用提供諸多便利。

在全面掌握北斗衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用原理之后，充分利用最新設(shè)計的航標遙測遙控系統(tǒng)，用戶可以登錄Web界面，這樣不僅可以結(jié)合需求查詢遙測遙控信息，也能發(fā)送正確的指令。代理服務(wù)器發(fā)揮應(yīng)用價值，可以不受時間和地點等多項因素的限制，監(jiān)測等待發(fā)送的各項指令，并且也能重新封裝信息，并在指定端口的作用下完成發(fā)送工作[5]。北斗衛(wèi)星服務(wù)一旦接收到指令數(shù)據(jù)，就會充分利用通信網(wǎng)絡(luò)將指令數(shù)據(jù)直接發(fā)送到目標終端設(shè)備中，在完成解碼這項操作之后高效執(zhí)行。

4.2 明確系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計內(nèi)容

因為航標遙測遙控系統(tǒng)自身的功能結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，所以在設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)期間，一定要將北斗衛(wèi)星通信模塊的嵌入方法處理工作放在重要位置，否則就會對系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理性造成影響。科學(xué)合理地航標遙測遙控系統(tǒng)自身具有諸多功能，并且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有完整性，具體包括網(wǎng)絡(luò)平臺、高寬帶接入軟件平臺、多種類型的硬件系等，為了滿足使用要求，一定要保證具備網(wǎng)絡(luò)管理功能、服務(wù)功能、服務(wù)器系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)存儲管理等。因此，為了可以高效應(yīng)用該項技術(shù)，利用SAN架構(gòu)模式建立系統(tǒng)，既要保證每一個系統(tǒng)中的功能模塊處于“互聯(lián)互通”狀態(tài)，也要避免在實際應(yīng)用期間產(chǎn)生問題。此外，對“傳輸向”進行研究，不難發(fā)現(xiàn)具體程序符合標準要求，如依次經(jīng)過北斗衛(wèi)星服務(wù)管理器、報文組織模塊、虛通道Buf等，最后一個步驟是到達通信網(wǎng)。在按照標準程序進行操作期間，可以保證北斗衛(wèi)星通信網(wǎng)向RAID存儲模塊的信息發(fā)送，其被稱為“逆過程”，并且在實際操作過程中報文整合模塊會替代組織模塊。在保證此種類型的空間設(shè)計模式充分發(fā)揮作用之后，完善通信服務(wù)體系。

4.3 高效開展通信子系統(tǒng)設(shè)計工作

此項工作非常關(guān)鍵，不能忽視通信子系統(tǒng)設(shè)計工作的重要性，如主要利用北斗衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、航標終端的交互作用，上傳信息和下達指令[6]。通信網(wǎng)絡(luò)正常運行接收終端信息，離不開系統(tǒng)定義傳輸通道協(xié)議的輔助，在對信息有效性進行驗證同時，還要做好信息拆包和組包等多項工作，從而最大程度上保證具體應(yīng)用的程序發(fā)揮作用，這樣能夠接收到更加完整的數(shù)據(jù)。

監(jiān)控終端在發(fā)揮作用下達指令數(shù)據(jù)期間，既要提高驗證工作有效性，也要第一時間將指令數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶綐私K端設(shè)備。在與應(yīng)用系統(tǒng)處于通信狀態(tài)之后，系統(tǒng)能夠發(fā)揮作用將接收到的信息存儲在服務(wù)器的“收發(fā)緩存隊列”中，并且系統(tǒng)也能提供各項條件符合要求的程序通信接口。在此之后，通過接口可以保證數(shù)據(jù)信息上傳完整性，同時也能被后臺應(yīng)用程序接收。按照這些程序做好各個環(huán)節(jié)的細節(jié)處理工作，既能科學(xué)合理地傳輸遙控數(shù)據(jù)，也能保障北斗衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)最大限度上發(fā)揮作用，從而達到向航標終端發(fā)送信息的目的。對于用戶而言，在實際定位時系統(tǒng)能夠提供諸多幫助，如以提供Web交互界面接口為主，這樣可以保證終端信息數(shù)據(jù)下發(fā)和信息反饋等多項操作順利開展。

4.4 構(gòu)建完善的系統(tǒng)運行機制

在航標遙測遙控系統(tǒng)中充分應(yīng)用北斗衛(wèi)星通信技術(shù)，充分發(fā)揮應(yīng)用價值之后，航標遙測遙控系統(tǒng)中的北斗通信模塊，主要負責的內(nèi)容是與北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)信息，將北斗通信系統(tǒng)作為核心依據(jù)，開展航標終端信息數(shù)據(jù)提取工作，及時開展Web接口發(fā)送指令傳送工作，從而不斷完善系統(tǒng)等待列隊中的各項信息[7]。以整體的通信過程為依據(jù)進行分析，可知如果北斗通信模塊、衛(wèi)星通信系統(tǒng)二者之間能夠進行有效交互，那么可以更加高效地傳遞航標信息、制定信息等多項操作，甚至也能彌補信號覆蓋不全面、信息孤島等方面的缺陷。因此，用戶在此種條件下正確操作，地面對Web操作界面、做好數(shù)據(jù)上傳和下載工作，就能夠保證航標遙測遙控系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

現(xiàn)階段在我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的背景下，更加注重北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用，既要逐步完善通信功能體系，也要打破原有技術(shù)的束縛，提高信息數(shù)據(jù)精準可靠性。總之，在北斗衛(wèi)星通信技術(shù)充分發(fā)揮作用的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)智能化管理目標，甚至也能進一步提高航標管理的工作效率和質(zhì)量。

結(jié)語

綜上所述，在實際開展航標遙測遙控系統(tǒng)設(shè)計工作期間，如果單純地使用傳統(tǒng)形式下的通信技術(shù)，無法滿足現(xiàn)階段系統(tǒng)設(shè)計要求，這就要將北斗衛(wèi)星通信技術(shù)作為技術(shù)保障，處理傳統(tǒng)模式的各項不足，保證通信服務(wù)質(zhì)量符合用戶要求。北斗衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢比較多，為了保證遙測遙控系統(tǒng)處于安全穩(wěn)定運行狀態(tài)，需要精準掌握應(yīng)用原理、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計要點、通信子系統(tǒng)的設(shè)計策略、系統(tǒng)運行機制等多個方面的內(nèi)容。在精準獲取安全監(jiān)控信息同時，高效開展遠離海岸航行標識的智能化和信息化管理工作。