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北斗衛星導航系統在鐵路應急通信中的方向探討論文
1北斗衛星導航系統
北斗衛星導航系統是我國自行研制開(kāi)發(fā)的區域性有源三維衛星定位與通信系統，可在全球范圍內全天候、全天時(shí)為各類(lèi)用戶(hù)提供高精度、高可靠的定位、導航、授時(shí)服務(wù)，并兼具短報文通信能力。我國此前已成功發(fā)射了十六顆北斗導航，已具備向我國大部分地區提供初始服務(wù)的條件，2013年可為亞太地區用戶(hù)提供服務(wù)，到2020年北斗衛星導航系統將形成全球覆蓋能力。
1.1 定位原理
北斗衛星導航系統是主動(dòng)式雙向測距二維導航，中心控制系統解算，供用戶(hù)三維定位數據。其原理是采用三球交匯測星原理進(jìn)行定位，以?xún)深w衛星為球心，兩球心至用戶(hù)的距離為半徑，可畫(huà)出兩個(gè)球面。另一個(gè)球面是以地心為球心，畫(huà)出以用戶(hù)所在位置點(diǎn)至地心的距離為半徑的球面，三個(gè)球面的交會(huì )點(diǎn)即為用戶(hù)的位置。
1.2 主要功能
�。�1）快速定位。系統能夠覆蓋我國全部國土，無(wú)通信盲區，為服務(wù)區域內的用戶(hù)提供全天候、實(shí)時(shí)定位服務(wù)，定位精度接近GPS。
�。�2）短報文通信。一次可傳送多達120個(gè)漢字的信息；可提供群組呼通信及廣播，數據存儲備份，數據實(shí)時(shí)查詢(xún)下載，數據多點(diǎn)分發(fā)等北斗增值服務(wù)功能。
�。�3）精密授時(shí)。精度最高達10—20納秒(雙向)。
2 鐵路應急通信系統現狀
隨著(zhù)我國高速鐵路運行規模迅速發(fā)展，高速鐵路運營(yíng)范圍已逐漸由經(jīng)濟發(fā)達地區迅速在全國范圍內鋪開(kāi)。伴隨著(zhù)列車(chē)時(shí)速的提高，對鐵路運輸安全的關(guān)注程度也不斷加強，對可能的險情發(fā)生后的快速處置也提出了更高的要求。鐵路應急通信系統已同數調系統一樣成為高速鐵路的基礎通信設施。
2.1系統結構及設備配置
鐵路應急通信按鐵道部、鐵路局兩級應急指揮中心組成系統，系統由應急指揮中心設備、傳輸網(wǎng)絡(luò )、接入設備三部分構成。
應急通信中心設備應包括應急中心通信主設備、衛星接入設備、應急指揮臺、應急操作臺、應急值班臺、應急中心音/視頻終端和網(wǎng)管終端。
應急通信現場(chǎng)設備應包括事故現場(chǎng)應急接入設備、傳輸通道設備、終端設備等。原則上每200km配置1套應急通信現場(chǎng)接入設備。
2.2 系統功能
應急通信系統應能提供事故現場(chǎng)至應急中心之間多路語(yǔ)音通信、靜止圖像和動(dòng)態(tài)圖像實(shí)時(shí)傳送、顯示以及數據通信等功能。話(huà)音通信包括應急中心之間、中心與現場(chǎng)之間、現場(chǎng)內部的單呼與組呼。圖像功能應能同時(shí)支持H.264和MPEG-4編碼的視頻，能實(shí)現視頻的轉發(fā)、分發(fā)功能；系統應提供現場(chǎng)無(wú)線(xiàn)攝像功能；支持實(shí)現現場(chǎng)應急搶險會(huì )議的功能。
2.3 使用現狀
鐵路應急通信系統在多次應急搶險中，為迅速恢復行車(chē)秩序，減小經(jīng)濟損失起到了重要作用。但從目前已經(jīng)上線(xiàn)運行的各個(gè)廠(chǎng)家的應急通信設備來(lái)說(shuō)都存在一個(gè)盲點(diǎn)：在其他領(lǐng)域的應急通信系統中已廣泛采用的GPS定位、導航設施和GIS并沒(méi)有在鐵路應急通信系統中得到應用，在鐵路行業(yè)的應急通信技術(shù)體制中也沒(méi)有相關(guān)內容的體現。
如果在應急通信人員和搶險救災人員在奔赴應急搶險現場(chǎng)的過(guò)程中就能夠把行進(jìn)方位、路線(xiàn)實(shí)時(shí)發(fā)回到應急指揮中心的顯示大屏上，而且能夠實(shí)時(shí)把路上人員組織情況、救援物資、車(chē)輛分布情況等相關(guān)的信息在不依靠其它公共網(wǎng)絡(luò )的情況下發(fā)送到指揮中心，同時(shí)指揮中心也能夠把欲下達的指令、氣象信息、正在醞釀的搶險措施等隨時(shí)掌握的信息在隊伍行進(jìn)的過(guò)程中實(shí)時(shí)發(fā)送到應急通信和搶險人員，無(wú)疑對應急通信和搶險過(guò)程有很好的促進(jìn)作用。
3 北斗系統在鐵路應急通信領(lǐng)域的應用前景
近十年來(lái)我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展、流動(dòng)人數的猛增和各種物資資源不平衡的分布對我國鐵路運輸提出了嚴峻的考驗，鐵路的安全運行也顯得至關(guān)重要�！氨倍贰睂Ш较到y是我國自主研發(fā)的衛星導航系統，不受其他國家的控制，是可靠性較高的導航系統。這就更增大了北斗衛星導航系統在鐵路應急通信中應用的可能性。
可考慮在原有鐵路應急通信系統中增加對北斗導航模塊獨特功能的應用，完善原有應急通信功能，實(shí)現事故現場(chǎng)與應急指揮中心、調度中心間基于北斗短報文的應急信息的實(shí)時(shí)傳遞，并據此制訂基于北斗衛星導航系統的鐵路應急通信技術(shù)規范。
4 北斗衛星導航定位系統應用于鐵路應急通信的設想
4.1 整體解決方案
鐵路應急通信指揮系統增加基于北斗衛星導航定位系統的定位、導航、短報文通信功能，由北斗系統、應急中心的指揮型用戶(hù)機以及短報文指揮調度和GIS系統軟件、應急現場(chǎng)的北斗手持式用戶(hù)機、車(chē)載式用戶(hù)機和內置于現場(chǎng)應急接入設備的雙模導航模塊三大部分組成。
在鐵路應急通信現場(chǎng)，為相關(guān)應急通信人員配備成熟的單兵設備、車(chē)載設備，為參與現場(chǎng)搶險的救援車(chē)配備車(chē)載機，完成對現場(chǎng)單兵人員和應急搶險車(chē)輛的定位、導航和短信應急通信功能的增強。在現場(chǎng)應急接入設備中內置北斗導航模塊，完成現場(chǎng)設備對定位功能和短信收發(fā)功能的增加。
在應急中心通信設備上，通過(guò)配置基于北斗導航的指揮型用戶(hù)機設備，并在應急指揮臺上開(kāi)發(fā)基于北斗導航系統的具有定位、導航功能的GIS軟件和SMS短報文指揮調度等軟件模塊，也可以結合原有的應急通信有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)、3G、衛星等傳輸網(wǎng)絡(luò )來(lái)完成應急現場(chǎng)與應急中心一體的應急定位、導航功能，以及北斗導航系統所獨有的短信息實(shí)時(shí)調度功能。
4.2 系統功能
�。�1）短報文指揮調度功能
基于北斗通信功能的短報文指揮調度界面，顯示所屬各用戶(hù)終端上傳的短報文信息，并對單個(gè)用戶(hù)或用戶(hù)群下發(fā)指揮調度信息及其他通播信息�？蓪�(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)通信、組播通信、實(shí)時(shí)短信接收、通信查詢(xún)功能、預置電文等功能。
�。�2）應急GIS信息平臺功能
應急中心在原有通信平臺之外建立基于北斗定位導航系統的應急GIS信息平臺，通信平臺和GIS信息平臺可以起到相輔相成的作用，共同為現場(chǎng)搶險救援工作保駕護航。GIS平臺可顯示應急救援現場(chǎng)詳細地圖、救援人員、救援車(chē)輛等分布信息；根可據應急現場(chǎng)需要生成導航路徑；可根據北斗終端的定位信息顯示不同報警狀態(tài)；可實(shí)現對地圖進(jìn)行放大、縮小、查看等功能；可具有距離量算功能等。
結語(yǔ)
隨著(zhù)鐵路應急通信技術(shù)的迅速發(fā)展和系列技術(shù)規范要求的出臺，以及鐵路安全保障的需要，在全國范圍內建立一個(gè)完整統一的鐵路應急通信網(wǎng)絡(luò )是必然的趨勢。針對鐵路應急通信的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)基于北斗衛星導航系統的鐵路應急通信網(wǎng)絡(luò )，可極大的提高應急指揮的靈活性，提升應急現場(chǎng)的處理能力。
參考文獻
[1] 中華人民共和國鐵道部.鐵路運輸通信設計規范.中國鐵道出版社.2005.
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