北斗导航定位系统在人防信息体系中的应用

第七次全国人民防空会议中，习近平指出，人民防空事关人民群众生命安危、事关改革开放和现代化建设成果。当前，基于信息系统的体系防护能力已成为信息化条件下人民防空建设的重要内容。北斗卫星导航系统是我国自主研发的集快速定位、精密授时、短报文通信一体的全球卫星定位与通信系统，它使我国的定位导航和精密授时不再依赖、受制于美国的GPS，其特有的短报文通信功能更是为战争或严重自然灾害发生时通信基础设施遭受损毁的情况下提供了一种稳定可靠、机动迅捷的广域指挥通信手段。北斗卫星导航系统已经成为各级民防指挥通信系统的重要组成部分。

一、 北斗卫星导航系统的发展历史与现状

北斗卫星导航系统是重要的空间信息基础设施。中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2012年底, 建成北斗二号系统, 为广大用户提供服务，已具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。2017年11月5日，中国第三代导航卫星——北斗三号的首批组网卫星（2颗）以“一箭双星”的发射方式顺利升空，它标志着中国正式开始建造“北斗”全球卫星导航系统。计划，2020年左右，将建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。

二、北斗卫星导航系统的优势

1.安全、可靠、稳定, 保密性强。在北斗导航以前，我们经常运用的是美国的GPS卫星导航系统。运用GPS不只每年都要向美国支付高额的效劳费，而且定位导航的平安系数也不高。在前几年，媒体就曾经曝出，美国军方应用GPS监视各国军队获取情报的状况， 北斗卫星导航系统是中国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，平安系数将大大进步，适合在关键部门应用。

2.定位精度准。中国的北斗卫星导航由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球卫星、3颗倾斜同步轨道卫星组成。卫星数目的进步，带来的将是定位精度和效劳范围的进步。

3.三频信号。中国的北斗导航系统采用的是最新的三频信号计划，而美国的GPS采用的二频信号。三频信号能更好的消弭高阶电离层延迟的影响，加强数据预处置才能，提高含糊度的固定效率，从而加强定位的牢靠性。

4.有源定位和无源定位。有源定位是需求用户的接纳机本人发射信号来与卫星通讯，无源定位则不需求，北斗定位二代采用的是无源定位。当用户的上空卫星数量很少时，依然能够定位。目前，北斗卫星导航系统同时具有定位和通信功能,不需要其他的通信系统支持, 而GPS则没有通信功能。这一特有功能, 是各种导航系统在实践中用得最多最好、最受欢迎的创新优势。

三、基于北斗的机动指挥车卫星导航定位系统需求 

为了满足人民防空对卫星导航与通信功能的特殊需求，着眼于平站结合、资源共享，充分发挥北斗导航通信系统在战时/重大自然灾害发生时不可替代的作用，江苏省已经在全省范围内构建了一个集定位导航、授时统控、指挥通信于一体的民防北斗卫星导航通信系统。目前，苏州市机动指挥所已配置了车载北斗/GPS一体机。利用北斗手持式用户机和机动指挥通信车已有的网络交换机、计算机终端、LED显示屏等硬件设备，新增北斗二代/GPS车载型用户机（含天线、车载手柄）、串口服务器、地理信息平台、北斗导航/授时/短报文通信软件，以及另行购置的电子地图，通过改造建设，实现自身位置定位导航与上报、友邻位置显示、授时、短报文通信及管理功能（图1）。

图1 苏州机动指挥车北斗导航系统框图

根据我市民防信息系统建设现状和应用需求，对北斗卫星导航系统功能需求如下：

1.定位和导航功能

民防指挥通信车安装车载版人防指挥信息系统软件自主导航和指令的功能。机动要素在确定目的点后，可自主进行路径规划并按规划路径导航，通过选择最短路径、最优路径等路径规划方式，规划出到指定地点的线路，路径规划时可设置必经点、规避点等信息，通过北斗RNSS定位信息进行路径导航，以引导机动要素到达要求地点。

2.指挥协同功能

在没有其他宽带通信的情况下，通过北斗导航系统短报文服务，实现指挥关系网内统一的指挥调度和简单协同。

3.导航定位数据管理功能

包括采集（或接收）、存储来自各级民防所属北斗用户设备的位置及通信数据，并通过主动推送或者提取方式，将用户数据进行分发管理的功能。

4.时统功能

能够接收北斗二代终端等远方授时信息、本地铯原子钟等本地校时信息，并向各类人防指挥、通信、警报控制、数据维护、服务器，以及和时间相关设备发送统一时间。 

5.与其他通信体系、已建系统互联互通

统一数据标准和接口协议，保证与其他人防通信体系（如人防卫星通信网等通信体系）、已建信息系统间的互联互通。

四、北斗卫星导航定位系统在人防信息系统中的应用     

1.系统指挥调度可靠性高：人防部门接受军地双重领导，战时承担着人口疏散等职能，基于GPS和移动公网（GSM/GPRS/3G）等方式一方面在战时是不可用的，另一方面在信息系统安全防护上也得不到保障。北斗系统是我国完全自主并受到大力支持发展的卫星定位通信系统，完全掌握在我国政府和军方手中，利用北斗卫星的保密通信功能，编制适合人防应用的代码指挥指令集，可建立起平时、战时均可使用的简便卫星数据链，实现对所属用户的指挥、监控和调度。目前北斗二号用户机设计技术先进、功能完备、可靠性高、环境适应性强，各项指标均达到国标或相关军标的要求，能够满足人防系统应用，使依托北斗系统建立的指挥调度体系更加稳定、可靠。

2.提供精确的位置、授时服务：安装北斗导航定位系统后，可利用北斗卫星导航系统提供的授时功能为其进行统一授时，将人防所涉及到的空情接收系统、警报发放系统、指挥信息系统等不同类型的系统时间统一到军用时间，减少系统之间的时间误差，实现系统的无缝链接，协调人防各类行动。同时结合北斗卫星导航系统提供的无源定位和自主导航服务，利用用户终端提供的用户位置、路线轨迹等信息，提供规划功能估算，准确实施在复杂气象环境下的作战动机。

3.应急指挥信息获取全方位：北斗卫星定位通信系统服务的区域包括了整个中国国土及周边区域和海域，不受气候、环境、时间等条件限制，指挥调度无盲区，为用户提供真正的无缝指挥监控。同时，北斗导航系统具备的短报文通信功能可根据车辆、专业分队及重要人员的位置、速度、轨迹等信息，结合部分我方实时侦察手段，获取地方作战平台的位置及运动参数，快速、及时、准确地收集现场信息，以帮助指挥机构掌握准确的战场综合态势信息，实现科学决策和正确高效指挥，满足应急情况下信息发送需求。 

北斗导航定位系统具备的优越功能使我国在卫星应用方面摆脱了对国外卫星导航系统的依赖, 适应人防特殊性的需求，充分服务于人民防空作战、人防演练和应急救援等实践活动。未来，北斗卫星导航系统必将进一步推动和提高人防信息化建设水平。