北斗港口管理应用

北斗港口管理应用（共8篇）

1.北斗港口管理应用 篇一

浅谈PROJECT软件在港口工程施工项目管理中的应用

Project软件是定义得非常完美的`工程项目管理软件,它的功能涉及到管理的每一个层面,本文主要介绍Project软件在港口工程施工项目管理中的应用.

作 者：潘立文  作者单位：中科院研究生院工程教育学院;中交一航局第五工程有限公司 刊 名：广东科技 英文刊名：GUANGDONG SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(4) 分类号：U6 关键词：Project软件   项目管理   步骤   应用  

2.北斗港口管理应用 篇二

一、码头控制管理系统的总线设计

1、PLC (编程序控制器) 络的拓扑结构及通信方法

国际标准化组织对企业综合自动化系统提出了一个分级模型, 美国国家标准局也对工厂计算机控制系统提出金字塔模型NBS, IS0模型和NBS模型在本质上是一致的, PCL网络一般采用多层复合结构, 即PLC网络通信是由各级子网的通信协议复合而成, 一般包括3一4层子网, 在中间层各PLC生产厂商有自己的专用协议, 底层采用周期I/O方式通信。

传统的PLC网络分为PLC控制网络和PLC通信网络, PLC网络是一种简易的工业控制网络, 因此必须通过其它网络与Internet互连, 而如今过程控制、MSI和Internet正在迅猛发展, 使企业综合自动化发展的水平有所提高。由于工控系统的相对独立性, 随着网络应用的普及和深入, 它所具有的先进功能对照企业综合自动化的要求, 与现代企业的要求通过网络技术的出现相符合, 拓展了工控系统的功能, 为了有效地交换和共享产品信息, 把工控系统连入微机网络, 使得异构网络环境中数据共享, 从而达到能在分布于全厂的微机局域网的工作站上进行生产监控。随着计算机软硬件技术的不断发展, 将PLC通过网络适配器直接和局域网相连接, 并通过局域网和外界信息互通。大大简化了原先复杂的层次结构, 使得互联网对企业内部生产的控制成为可能。

2、码头控制管理系统总线结构与设计

货物由船舶输入, 进入堆场, 装火车出运。由于生产量大, 大型设备多, 输送距离远, 控制管理要求高, 为满足生产和管理需要, 提高装卸效率, 增强码头吞吐能力, 本工程需要通过PLC对整个装卸作业过程进行控制, 配置计算机监控与管理系统, 并能通过计算机监控系统进行流程选择。

码头散货卸装工艺流程分为堆场到火车, 船到堆场, 助堆场作业流程。本工程设备比较分散, 范围很大, 需要采用DCS系统来实现控制和管理的目标。为了减少电缆管线数量, 降低成本, 对应于DCS系统结构, 自动化系统采用分散控制、集中监控和集中管理结构, 实现现场控制单元、操作站、过程接口单元功能, 为了保证系统的可靠性, 管理计算机是由安装组态软件的中控室作业管理电脑, 通信介质选用多模6芯直埋式光纤, 中控室的监控及信息管理系统能通过10M0网络线接入港口物流信息平台网络, 通信总线由光缆接口及PorfiBuS来实现。使中控室的作业管理电脑可与港口有关部门进行通信, 。

3、码头控制管理系统功能的实现

自动检测功能的实现包括流程设备流程设备故障及保护信号检测、流程设备现场控制信号检测及其它数据量的检测功能的实现。

控制功能的实现包括流程的设定与优化、多流程控制和流程设备连锁控制。具体地说, 操作员只需选择流程的起点和终点, 可同时选择多个流程, 在启动流程时, 末端设备首先启动, 控制系统就可显示可供选择的流程及最佳流程。卸船、装车等流程可以同时进行, 其它设备按从尾到头的顺序依次启动, 若选定的流程中地设备存在故障, 则其后面的设备都不能启动, 在条件允许的情况下, 可自动修正流程。当流程所有设备都正常启动后, 才开始装卸作业。流程停止时, 头部设备首先停止, 在流程运行过程中, 若某台设备发生轻度故障, 发出信息提示和声光报警, 经操作员确认后, 可按正常的停机顺序依次停机, 自动停止所有已启动的设备。皮带称通过PorfiBus总线与PLC通信, 通过读取皮带称计量数据, 由PLC向皮带称发出准备、开始、停止、清零等控制命令, 可以记录、显示各堆场的进场量、存货、货种等信息, 并将这些数据通过电脑网络送到码头作业管理系统, 计量信号、料位信号、温度信号的采集、设定、超限报警、紧急停车。

控制管理系统将PLC节点通信区分为三块, winCC通对这三个通信区的读写, 实现自动检测功能和控制功能。

二、系统组态软件设计

1、WINcC组态软件介绍

WinCC支持所有普通IBM/AT兼容的PC平台, 其组态软件的功能和特点适用于所有工业和技术领域的解决方案, WinCC集生产自动化和过程自动化于一体, 最引人注目之处还是其广泛的应用范围, 实现了相互之间的整合, 独立于工艺技术和行业的基本系统设计;WinCC内置所有SCADA功能, 可以分配和控制组态和运行时的访问权限, 可用它打印来自WiCnC或其它应用程序的数据;WinCC组态简便、高效, 提供方便组态的用户界面、工具提示, 有简单和高效的组态工具;winCc采用开放性标准, 集成更简便, 高性能的实时数据库。

组态软件的系统结构:其中控制中心组合了单用户或多用户系统操作所需要的全部数据, 系统控制器管理各站之间的系统通讯, 在WinCC项目中用于处理中央任务的启动, 先进的GUI设计环境, 全局脚本 (‘C’函数及动作功能) , 报警存档 (信息系统) , 变量存档 (存档及曲线) 允许用户设计客户报表, 提供许多标准的报表。

WINCC组态软件的工作方式:启动WinCC, 建立一个新的WinCC项目, 第二步在组态完的57一400下设置标签, 用在STEP7中配置的变量表, 第三步在图形编辑器用基本元件或图形库中对象制作生产工艺流程监控画面, wiCnC还具有打印报表、历史趋势、报警、系统安全等功能。

2、码头控制管理系统组态设计

铁矿码头装卸流程一般包括:由散货船装运至堆场、由堆场装运至火车及由主堆场至辅助堆场。由散货船装运至堆场其主要设备有卸船机、皮带机、斗轮机、皮带秤以及相应检测装置。由堆场装运至火车其主要设备有斗轮机、皮带机、皮带秤以及相应检测装置。这几个过程是互相连续、相互配合的, 可以从系统级别上降低故障地率, 必须具有一定的起停顺序, 以防止散货堆料, 皮带机的流程也是双进程且是交叉的。

在运输作业的过程中需要的监控的参数和信号很多, 这些参数信号的集中反映是运行状态和工作情况。目的是为管理者提供足够的检测手段, 以设备为单位来进行软件界面设计, 根据这些信息做出切合实际的生产决定来指导生产。

当按照系统需安装WiCnC完成之后, 将允许用户生成或打开一个项目, winCC将生成一个项目文件夹, 通过在指定的空行中输入项目名, 件和样板数据库用于项目的内部需要。更新周期是按标准递增的, 热键是捷径, 使用户单击某键或组合键未完成某项任务。本系统的登录的快捷键为Ctrl十X。本系统的登录的快捷键为Ctrl+P。为了与外部设备进行通讯, 必须组态用于该设备的通道。WinCC通道的文件后缀为.chn, 一旦驱动器加入成功, 用户可发现在这套协议中有多种协议与57PLC连接, 连接属性可通过右击协议并选择新驱动器连接进行访问, 在连接中加入变量标签组和变量标签, 变量标签是对应于存在PLC或外部应用的存储器地址中数据的变量。在运行时检查连接的状态, 生成结构变量。

图形界面制作包括对这些窗口进行基本属性设置, 系统动态对象的设计主要指用图形设计器生成动态对象。要实现动态功能, 需要使用直接连接动态连接和用C语言脚本实现三种方式。为了能用全局动作功能, 用户必须首先在控制中计算机属性中, 使能、局脚本运行。全局脚本编辑器是WiCnC中C函数和动作功能的中心, 编辑器中有4种类型的函数:都可从函数浏览器中访问, 用户必须用关键字将该函数声明为外部的, 要想生成一个新的项目函数, 用户可以用工具条上的按键, 或右击函数浏览器中生成所需要的函数项。在全局脚本编辑器中, 成功的生成一个新函数:选择想要生成的函数类型, 在工作区生成一个新的函数, 用编辑键或右击工作区选择编辑来编译函数, 在线运行测试函数。

用户管理与项目安全设计。安全体系必须允许每位操作人员完成他或她的任务, 同时确保过程监视的完整性。运行中的应用本身也许含有许多区域, WniCC用户管理和安全设计的具体实现为:定义哪些区域需要安全性保护以及用户的主要分类, 为典型应用的基本操作分析一般的安全保护区和权限级。用用户管理员编辑器来确定或生成权限级, 在用户管理员编辑器中生成组和用户, 加入用户组, 在组里和用户中连接权限级, 一定时间不活动的用户自动退出。.权限级与应用元素相连, 在图形设计器中的对象连接一个权限级, 组态运行环境以确保操作系统和wiCnC组态模式的安全性, 确保操作员和没有权限的人不能访问WiCnC编辑器的组态模式, 在控制中心服务器属性对话框的图形运行标号页, 使用适当的权限级保护、防止项目限出。

三、基于实时数据库的信息发布系统

WnCC采用了标准及功能强大的实时数据库, 我们授权用WinCC内部集成的关系数据库SQLServer2003, 并加上以ASP的形式实现生产过程信息的实时发布。

实时数据库是数据库系统发展的一个分支, 过程控制系统是实时数据库系统最重要的应用领域, 实时数据库中的数据分为实时数据和非实时数据。实时数据库必须有保证数据库中数据完整性的功能, 在实时数据库中, 实时数据库上的数据不是独立的, 依靠与外部物理世界的频繁交互作用来获取准确、及时的数据, 一些数据常常是相关的。实时数据库中的数据要反映外部世界的真实情况。一般将过时的实时数据用历史数据的形式保存下来。

实时数据库中的数据表示外部系统的当前状态, 各种活动一般都是由相应的事件触发的, 反映了实体在某一特定时刻的状态, 实时数据库有时态一致性等约束。具有定时限制的数据库任务, 以保证数据库中数据库的一致性和完整性。实时事务特性包括功能替代性、结果补偿性、语义相关性。

SOL2003关系数据库的特征:遵循标准SQL, 数据子语言, 物理独立性, 逻辑独立性, 完整性, 分布性。与Internet的紧密结合, 具有可扩展性和可用性, 提供类似于集群服务器所能提供的强大性能, 企业级数据库, 简单、友好的操作方式, 数据仓库支持, 具有不同的系统结构分类。

实时性是控制管理系统的一个重要特性, 在本数据库的实时显示中, 在客户端运行的浏览器程序起着主动查询的作用, eb客户机使用TCP/IP和HTTP协议连接到Web服务器。ASP中通过ADO对象访问SQLServer。

另外, 本系统还利用专家系统, 把领域问题求解有关的知识有机的结合到一起, 在控制管理系统中起到故障检测的作用。知识采用产生式表示法和框架表示法, 实现港口企业减员增效, 提高企业的自动化水平。

摘要：我国对外贸易的快速发展, 计算机技术的提高, 进港散货品的快速增长根据实际情况, 对散货码头的控制管理系统提出了很高要求。通过利用组态软件WiCnC这一优秀的开发工具, 分析常用工业现场控制总线的技术特征和软件基础, 合理地进行硬件选择和系统配置, 并结合码头的实际情况, 结合散货码头装卸生产线工艺, 最后专家系统在控制管理系统中故障检测的应用, 对于提高散货码头的生产管理水平具有重要意义。

关键词：Wincc,港口,集散管理,应用

参考文献

[1]任建芳、孙涛:《WinCC Global Script在数据存储中的应用》, 《控制工程》, 2003, 9:45一48。

[2]邱洪泽、朱大铬:《大型实时数据库管理系统RTDBMS实现》, 《计算机工程与应用》, 1993, 12:29一34。

[3]阳威特、熊传胜:《数据库与Wbe的集成及发布技术研究和应用》, 《微机发展》, 2000.5:12一14。

[4]赵林亮、王光兴:《关系知识表达模式及在专家系统中的应用》, 《小型微型计算机系统》, 1998, 10:19一24。

[5]褚健、孙优贤:《流程工业企业综合自动化技术发展的思考》, 2002, 5:23一25。

[6]MSDN SQLServer2000programmer’5Guide Microsoft Pub.2003

3.北斗应用进入北斗+时代 篇三

2015年是北斗系统（BDS）具有里程碑意义的一年。中国科学院院士、中国位置网服务联盟理事长孙家栋指出，北斗自2000年发射第一颗卫星以来，今天已经走过了整整15个年头，发射了19颗卫星，正在步入全球覆盖的新进程。北斗应用和北斗产业化在面临着新挑战的同时也迎来了最佳历史机遇期。

北斗系统自2012年12月27日正式提供区域服务以来，稳定服务亚太，成功发射新一代北斗导航卫星进行新技术验证，系统建设稳步推进。中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在会上介绍说，北斗应用已完成初期市场培育，从行业典型应用进军大众应用市场，产业呈现快速发展局面。北斗系统与全球卫星导航系统（GNSS）间合作深入推进，国际交流不断加强，北斗正在成为中国品牌。

中国卫星导航定位协会（简称“中位协”）最新发布的《2014年度中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》显示，2014年我国卫星导航与位置服务产业高速发展，总体产值达到1343亿元，较2013年增长29.1%。北斗应用占比进一步提高，国内卫星导航市场新增销售产品及系统超过80%已采用北斗兼容技术。

近年来我国一批北斗关键技术获得突破，如研发成功国产高水平北斗导航芯片、国产全球首款北斗米级定位精度手机等，引领我国卫星导航与位置服务产业进入创新和高速成长的快车道。尤其是随着2015年7月两颗新一代北斗导航卫星发射升空，我国北斗卫星导航系统向全球覆盖的步伐进一步加快。北斗已广泛应用于测绘、交通运输、海洋渔业、电力、能源、精细农业等专业领域，以及智能手机、车载导航等大众消费领域。

中位协首席专家曹冲表示，2013-2015年是北斗产业发展的关键机遇期，预计三年可以在终端规模上实现从百万、千万到近亿连升三级的目标。

2015年是北斗产业发展的关键攻坚年，“北斗+”的概念也随之出现，并成为本届年会的热词。在物联网、大数据技术应用发展背景下，“北斗+”逐渐显现出其改造传统产业模式，推动形成产业发展新业态，服务大众生产生活的巨大能量。

综合来看，“北斗+”是智能信息技术发展的必然，也是我国卫星导航与位置服务产业融合发展的核心趋势。围绕我国北斗系统，推动卫星导航定位与移动通信和互联网技术的融合创新，进而全面引领全球时空信息技术的发展进步。这是我国面向未来智能信息产业大发展大变革，领先国际实现跨越发展的优选路径。

中位协秘书长苗前军在接受记者采访时表示，北斗产业在经历过“产品为王”“应用为王”的暴发式增长阶段后，2015年开始转向“平台为王”阶段。“大平台解决产品为王、应用为王发展的集约问题。”

苗前军解释说，以往北斗应用主要以GPS为主，到2014年，随着北斗技术的完善、标准规范建成，北斗系统的国家话语权不断提升，目前已转变为以自主可控的北斗系统为主，让其它GNSS兼容的路线。

“从北斗应用来说，无论是行业还是大众应用，‘北斗+不仅仅是使用引入北斗设备。比如推广燃气管网中的应用，以前都是‘+北斗，只是提供北斗定位、精准位置服务。现在‘北斗+则是实现信息化智慧管网中，北斗作为基础设施支撑。也就是说，所有的设备都在北斗的引领下重新设计整合、集约制造，把北斗作为核心的引领驱动力。”

由中位协发起的北斗“百城百联百用”行动计划中，北斗精准服务网率先推进，已经在全国9个省10多个城市建立了北斗精准服务站，并在中国城市燃气管网管理中展开广泛应用，为燃气管网的建设、日常管理、维护、应急抢修等提供了更精准的位置信息，极大程度地提升了燃气行业的信息化管理水平，为城市燃气的安全管理奠定了更坚实的基础。

苗前军说，北斗在智能终端中，可能只是一个芯片，与整个产业链相比微乎其微，但有了北斗，可以激活潜在的需求，对于相关产业起到引领和带动作用。以电动车防盗为例，加装北斗“车卫士”电动车智能防盗系统后，车辆一旦被盗，警方能迅速根据“车卫士”相关功能，及时追缴失盗车辆。更为关键的是，“车卫士”与保险公司、公安部门联动，实现平台对接，这就是“北斗+”的运营模式。

在企业层面，许多北斗领军企业也开始积极践行“北斗+”。成立于2000年9月25日的北斗星通公司恰好迎来15周年庆。“北斗星通因北斗而生，伴北斗成长。”北斗星通董事长周儒欣说，“北斗+”的提出是基于对产业发展趋势的基本判断。

“无论是‘北斗+技术、‘北斗+行业，还是‘北斗+规模，主要的发展方式应该是‘内生+外长。”周儒欣说。

业界普遍认为，“北斗+”也是大众创业万众创新的良好切入点。“北斗+”就是“时空信息+”，就是“位置服务+”，成熟的技术模式和丰富多样的产品形态，以及“只受想象力限制”的巨大应用需求都非常有利于激发和调动社会创新、创业热情，形成与资本力量相结合的创新驱动发展“乘法”效应。

相关链接

“北斗+”的三个方向

北斗星通董事长周儒欣指出，“北斗+”包括三个方向：

向上，加的是技术。

向下，加的是行业。

横向，加的是规模。

在周儒欣看来：

“北斗+技术”，这里所说的技术，主要是指大数据、云计算和物联网等技术和资源。

当今产业技术条件发生了巨大的变化，这种变化和用户需求的变化，迫使我们必须加大“北斗+技术”的推进力度。

“北斗+行业”，北斗产业具有渗透性、融合性、寄生性等特点，这就决定了其应用无处不在，可以极其广泛地应用到很多领域。

“北斗+行业”将会逐步进入地下管网、地下停车场、智慧交通、智慧城市等众多领域。当然，“北斗+行业”也会得到“北斗+技术”战略的强力支持，反之“北斗+行业”的拓展会对“北斗+技术”提出新的需求，推动产业的技术进步和规模提升。

4.北斗港口管理应用 篇四

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目录

1.北斗卫星系统简介........................................................3 2.水利行业应用需求........................................................4

2.1.水利工程测量.......................................................4 2.2.水情监测...........................................................5 2.3.水利设备监控.......................................................6 3.短报文通信在水情监测数据传输中的应用....................................6

3.1.短报文通信介绍.....................................................7 3.1.1.3.1.2.3.1.3.通信方式.......................................................7 通信优点.......................................................8 通信缺点.......................................................8

3.2.应用方案...........................................................9 3.2.1.3.2.2.3.2.3.3.2.4.硬件配置.......................................................9 服务提供.......................................................9 通信保障.......................................................9 系统整体结构..................................................10

3.3.实际应用项目介绍..................................................10

第 2 页/共 11 页 1.北斗卫星系统简介

北斗卫星是一个提供全中国范围内的卫星定位系统。它是中国自主开发的用于地面定位的卫星系统，现在已发展成为可供民用定位和数据通信的系统。系统包括“北斗一代”和“北斗二代”，北斗一代空间部分由两颗静止轨道卫星和一颗备份星组成；北斗二代空间部分由5 颗静止轨道卫星、27 颗中地球轨道卫星和3 颗倾斜同步轨道卫星组成。

北斗卫星系统由三个主要部分组成：空间卫星，地面站(LES)及分理平台（河南北斗卫星导航平台）和用户终端。

图1 北斗卫星系统结构

（1）空间卫星：空间卫星部分由2～3颗地球同步卫星组成，负责执行地面中心站与用户终端之间的双向无线电信号中继任务。每颗卫星的主要载荷是变频转发器，以及覆盖定位通信区域点的全球波束或区域波束天线。每颗卫星都有2个波束，定位在太平洋、印度洋二个区域。两颗工作卫星的波束分别为1、2、3、4。一颗备用星的波束为5、6。两颗卫星都可以覆盖中国全境。覆盖范围：北纬5～55度，东经70～145度。系统组成如图1所示。

（2）地面站：终端与终端之间相互通信的中转站。其功能是完成与卫星之间上、下行数据的处理；对各类用户发送的业务请求进行响应处理，完成全部用户定位数据的处理工

第 3 页/共 11 页 作和通信数据的交换工作，并把计算所得到的用户位置和经过交换的通信内容，分别送给有关用户；同时可对发送方用户进行通信回执确认。

（3）用户终端：卫星终端分为普通型和指挥型终端两种。民用终端由北斗卫星收发主机、北斗卫星全向收发天线、用户操作控制单元、民用通信协议等软硬件组成，能够完成用户终端与空间卫星之间上、下行数据的处理；发送用户业务请求，接收用户数据；具有通用的RS232C数据接口。

北斗卫星系统可以全天候时提供卫星导航信息，标志着我国成为继美国全球卫星定位系统(GPS)和前苏联的全球导航卫星系统(GLONASS)后，在世界上第三个建立了完善的卫星导航系统的国家，该系统的建立对我国国民国防和经济建设将起到积极作用。2.水利行业应用需求 2.1.水利工程测量

在水利工程勘测和设计中，经常会遇到山岭、江河、峡谷等自然环境的阻隔，传统测量仪器很难找到合适的测量点，工作量也比较大，影响测量的精确度和工程进度。

北斗是完全由我国自行研制的定位系统，目前已经广泛运用到各项我国基础工程各项测量和定位中，基于北斗定位的RTK（实时动态差分）测量相比较传统观的水利工程测量而言，具有适用性强、操作简易、测量精度高等优点。在实际的运用上具有非常高的普及和推广价值。

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图2 北斗定位RTK测量图示

2.2.水情监测

根据我国中小河流域山洪地质灾害防治项目的需要建设了很多水文自动测报系统，采用现代数字化科技手段实现对中小河流域、湖泊、水库等自然江河湖泊和水利工程的水文信息进行实时采集、传输、处理和水情预报等工作。

自动水文观测站选址一般为偏远山区，常规通信（包括：移动通信、电信和卫星通信）难以实现信号全覆盖，通信专线的建设又存在成本高、维护费用贵等缺点。

自动水文站数据传输系统一般由一个水文监控中心和若干个野外无人值守观测站组成，数据传输方向为多个观测站的气象数据向一个监控中心传输的“多点对一点”的通信模式，其传输方式有主动自报式和交互查询式。主动自报式是指观测站按照一定的协议机制主动将采集到的气象数据上报至监控中心，而交互查询式则是以监控中心为主动方，观测站解析监控中心的指令，并做出响应。主动上报式应用的场合要求一次通信成功率高，而交互查询式则要求系统的通信资源相当丰富，并且通信费用低廉。

根据水文监测对象的特点，正点上报、10分钟雨量加报、水位加报等测报数据随着观测站的数量的增长和天气情况的变化，成不规则增长方式，1分钟内可能会上报几百条数据。对接收端的数据处理能力和通信链路有很高的要求。

目前，通信成功率和通信费用是水文测报数据传输面临的两个主要问题。北斗卫星能够解决这两个问题。

北斗卫星通信信号覆盖范围广、可靠性高。水文测站终端是在其后端设备的控制指令下发送数据报告的，它在收到后端设备的发送数据报告指令后，直接向卫星发送信息，其信道编码与调制方式为码分多址即CDMA方式，利用冗余编码方法使得入站数量达到200站/每秒，按照水利水文信息传输整点报的需求，以10分钟收集全部站点数据计算此类用户理论上可容纳12万测站用户，所以其信道容量极大，可以不考虑信道拥挤问题。

目前支持北斗卫星通信的水文遥测设备RTU体积小功耗低、设备维护简单和易于组网布设站点，硬件费用比较低。

河南北斗卫星分理服务平台提供民用北斗卫星通信服务，用户只需要注册通信卡号，支付服务年费等方式实现卫星通信，服务费用较低。

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图3 北斗卫星水情监测

2.3.水利设备监控

水利行业的发展越来越多的利用到信息技术，信息化设备投入日益增多。从雨量计到全要素气象仪，到自动水文观测站等等。由于水利工程自身的特点，这些信息化设备一般都安装在野外，分布范围广，无人值守。人工巡检工作量大、耗时，甚至有些地方很危险。

水利设备监控需要一种远程自动化的方式，不受地形、通信限制，可实时操作。北斗卫星的“多点对一点”方式可以满足这种需求。3.北斗卫星通信在水情监测数据传输中的应用

从2002年起，我国就已经开始进行利用北斗卫星传输水情信息的试验研究，并陆续建设了多个北斗卫星水文遥测系统，2006年已有800多个水文测站使用北斗卫星系统。经过十多年的发展，北斗卫星短报文通信可以大规模的应用于水文测报数据传输中。

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图4 基于北斗卫星短报文通信的水文测报数据传输

3.1.短报文通信介绍

北斗卫星导航是我国自主研发的卫星导航系统，是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。系统的主要功能是：

（1）定位，快速确定用户所在地的地理位置，向用户及主管部门提供导航信息（2）通讯，用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信（3）授时，中心控制系统定时播发授时信息，为定时用户提供时延修正值 水情监测数据传输主要是运用了北斗卫星系统的短报文通信功能，北斗一代卫星以及北斗二代卫星中的静止轨道卫星均提供通信服务。3.1.1.通信方式

（1）点对点双向通信

北斗卫星系统具有点对点双向数据传输方式。它是以数据包的形式传输，一次发送共有210个字节，一般用户一次最多可发送110bytes信息。测站终端发送采用码分多址直接扩频序列调制，扩频伪码采用周期伪随机序列，发送频率为L波段，通过卫星转换为C波

第 7 页/共 11 页 段由地面站接收。测站型终端和指挥型终端的最大区别在于前者只能锁定在一个波束上，而后者可以同时锁定所有波束，发送信息时也是如此，前者每次只能在单波束上发送，后者则可以同时在所有波束上发送。

在北斗卫星通信点对点方式中，还有一种通播的方式。即在一个用户群（用户系统）中，将一个作为主站（中心站）的终端设备号码写入本群中其它测站的终端设备的映像地址中，当此中心站作通播方式发送时，则群中的所有使用同一波束的测站都能同时收到此信息。此功能可以用作系统的广播回执，即在系统的一次定时报后一定时间内，将收到系统中的测站和未收到的测站的信息广播出去，未收到自报信息的测站则再次发送信息，从而提高了系统的畅通率，同时也减少了系统中心站的发送次数。如果用户系统的主站采用指挥型终端则回执可一次在全部波束上发送，用户系统的所有测站可以同时收到主站的回执。

（2）多点对一点通信

与上面的通播方式有些类似，该通信方式主要采用了指挥机的通信特点。在指挥机上面安装指挥卡，每个指挥卡一般可以管辖200张子卡；其他终端上安装子卡，并设定接收卡为指挥卡。这样，这些终端都可以向该指挥机发送短报文信息。实现多点对一点的通信。在水文遥测站数据上报中就采用这种方式。3.1.2.通信优点

北斗卫星通信系统覆盖范围广、没有通信盲区、信息加密传输安全。用户终端机分为指挥型用户机和通信型用户机，指挥型用户机可以监收其所有下属用户机的通信数据，并可以向其任一下属用户机发送命令或与其进行数据通信。3.1.3.通信缺点

北斗卫星短报文通信也有其局限的地方：

（1）单次通信容量有限，民用通信容量仅有100 字节左右（2）通信频度受控，民用通信频度在1min 左右（3）没有通信回执，可靠通信需要采取相关辅助措施

第 8 页/共 11 页 3.2.应用方案

结合北斗卫星通信的特点，水文测报数据传输采用短报文主动上报的方式，即“多点对一点”，各个水文测报站向统一的接收终端发送报文。北斗卫星分理服务平台接收到报文后再转发到用户指定的存储位置，用户通过监控软件，查询显示报文的接收、解析情况。3.2.1.硬件配置

各个水文观测站均配备一台北斗通信型用户机和一台编码器，由各观测站的风光互补供电系统供电。

工作时，设置为主动自报模式，前端编码器负责将观测站定时采集到的数字水情数据进行编码和加密，并转换为北斗协议格式的通信申请信号，再传至北斗通信型用户机，通过北斗卫星系统发送到北斗分理服务平台的指挥机。再由指挥机解密后转发到用户指定的数据库或其他存储设备中。

（1）北斗通信型用户机（2）编码器

（3）应用/数据库服务器等 3.2.2.服务提供

根据国家北斗卫星导航服务规定，河南北斗卫星分理服务平台可以提供民用卫星导航服务。协助用户注册北斗通信卡号，提供指挥机接收/转发通信，按照用户需求定制开发一些北斗通信相关软件（通信数据入库软件、监控软件）。

（1）用户注册（2）通信转发（3）软件定制 3.2.3.通信保障

北斗卫星短报文通信有优点也有缺点。实际应用过程中，需要增加通信保障，确保水文测报数据传输正常。

（1）报文协议

水情数据上报过程中，按照约定的报文协议，使用ASCII码格式输出，减少字节数及乱码情况。

（2）通信频率

第 9 页/共 11 页 使用指挥型用户机，1分钟内，1张指挥卡可以接收200个终端的报文上报。（3）监控日志

开发报文接收日志、报文解析日志、软件运行过程的文件日志，通过监控平台及后台日志，能够看到整个通信过程的运行情况。另外，提供观测站设备运行情况监控，能够远程查看到设备的正常、异常情况。3.2.4.系统整体结构

北斗卫星水文观测站水文观测设备编码器北斗用户机河南北斗分理服务平台用户设备注册北斗指挥机用户监控软件入库软件水文数据库应用/数据库服务器图5 北斗卫星水文测报数据传输系统

3.3.实际应用项目介绍

2015年10月，在河南省水利厅北斗卫星数据传输系统中，通过水文遥测终端和北斗指挥机，采用短报文通信方式，实现1台指挥机接收转发100多个遥测终端的水文测报数据传输功能。

在河南北斗卫星分理服务平台中，遥测设备卡号与北斗指挥机卡号绑定，通过北斗卫星，实现遥测设备向北斗指挥机发送雨水情报文。北斗指挥机接收到所辖的遥测设备发送的报文后，通过水利厅IP+端口公网传输方式，将接收到的原始报文推送到水利厅北斗卫星数据库中。

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北斗卫星遥测终端发送报文北斗分理平台接收报文北斗分理平台遥测终端指挥机程序将报文推送到北斗卫星库IP+端口通信水利厅卫星数据监控平台水利水文数据库水利工作站

本系统主要由五部分构成：  遥测终端RTU报文发送软件  北斗卫星报文接收/转发软件  北斗分理平台报文接收/转发软件  数据入库软件  数据监控软件

该系统解决了目前水利厅水文测报数据传输中的两个主要问题：

 数据丢失，很多水文测站都在山区等偏远地方，通信条件差，数据发送过程中容易丢失。使用北斗卫星短报文通信，不受地形等通信限制。

 数据并发，水文测报数据上报中有集中并发特点，如早8:00平安报，通常是100多个终端同时发送上报，要求接收端能够处理存储。使用北斗指挥机，一张指挥卡1分钟内可以同时接收200个终端的报文发送。

5.北斗港口管理应用 篇五

为解决无源北斗量测方程的.非线性问题,提出将Unscented卡尔曼滤波(UKF)用于惯性导航系统(INS)/无源北斗组合导航系统,避免了利用传统的泰勒展开式逼近法对量测方程进行线性化处理所带来的截断误差.仿真结果表明,UKF方法有效地解决了卡尔曼滤波中系统量测方程的非线性问题,并使INS/无源北斗组合导航系统的导航精度得到大幅提高.

作 者：胡攀 高社生 倪龙强 杨凯  作者单位：胡攀,高社生(西北工业大学自动化学院,西安,710072)

倪龙强(西北工业大学自动化学院,西安,710072;中国兵器工业第202研究所,陕西咸阳,712099)

杨凯(中国兵器工业第202研究所,陕西咸阳,712099)

刊 名：弹箭与制导学报  PKU英文刊名：JOURNAL OF PROJECTILES, ROCKETS, MISSILES AND GUIDANCE 年，卷(期)：2009 29(5) 分类号：V249.3 关键词：Unscented卡尔曼滤波(UKF)   组合导航   惯性导航系统(INS)   无源北斗导航定位系统  

★ GPS/DR组合导航在中国公路网测绘工程中的应用研究

★ 强跟踪滤波在捷联惯导动基座初始对准中的应用

★ 概念图在高中生物教学中的应用研究

★ 人工智能技术在航天器数据监视中的应用研究

★ 地图在初中地理教学中的应用研究

★ 计算机技术在财务管理应用研究论文

★ EPON技术在高速公路通信系统中的应用研究

★ 斜板沉淀池在高炉煤气洗涤中的应用研究

★ CPLD与16C554在航空发动机参数采集器中的应用研究

6.北斗港口管理应用 篇六

健康咨询室管理安全责任内容：

一、健康咨询室应配齐主要用于急诊的紧急处理、外伤清洗、上药以及常见病的一般处理的合格药品。

二、健康咨询室应按照学校有关规定合理使用药品，非紧急情况下不提供非处方口服药。必须用药的情况下保健医师于每次发药前认真查对药品，用药剂量不得超过一天。

三、做好全校教职工常见病的一般处理、全校学生的外伤处理、急诊紧急处理及协助转诊转院工作，并对患病师生提出治疗或休养建议。

四、每学年都发放学生健康状况调查表，对学生的常见特殊疾病（心脏病、癫痫、精神病、等）进行统计和建档工作，并将有关病史及注意事项及时告诉班主任和体育老师，并上报学校学生处。

五、教育学生知悉各种卫生保健常识，每学期组织学生进行体检，并建立健康档案。

六、随时检查药品急救箱药品存量，避免因药物短少而有意外情况发生，并确实盘点记录于卫生工作日志中。

七、配合学校管理，主导各种卫生规章及体育卫生制度之推行，随时注意学生之健康状况，针对情况加强宣传工作，特别是做好学生常见病、传染病的预防宣传工作。

八、管制留室休息学生，避免无病藉故不上课。

九、学生只能在就诊室就诊，校医负责管理学生，未经同意不得擅自进入留观室。

十、为保障及时而迅速地照顾身体不适同学，应避免闲杂人等在健康咨询室内逗留或聊天。

十一、健康咨询室所有设施与资源限用于维护师生健康，不作为非医疗外用途

十二、学生一旦发生意外伤害事故时，在现有条件下实施简易治疗、急救，并立刻协同责任人及班主任将学生送往医院，同时通知家长及学校有关领导。责任人要在医院陪同，不得随意离开。学生发生意外后，更不允许责任人GD707 健康咨询室管理安全责任书(2007-2008学年 把学生交给校医和通知家长后，就无事大吉。

十三、协助学生处、行政办做好学校环境卫生及食堂卫生的监督工作，定期抽样并保留记录。

十四、对教室的灯光、桌椅的配置是否符合标准进行监督。

十五、教学期间，校医室应按时开放，校医因特殊原因离开学校，需经校长室批准。

下达责任方：深圳菁华中英文实验中学安全工作组

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承担责任方： 校 医

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监控检查方：学生事务处

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7.北斗导航卫星应用前瞻 篇七

1 北斗-1系统应用发展回顾

1.1 系统概况

1994-2002年是我国北斗-1系统的攻关研制时期, 2000年发射了两颗试验卫星, 整个系统于2002年进入试运行阶段, 2003年正式开通运行, 之后又发射了两颗备份星, 目前在轨卫星总数为4颗。

北斗-1系统具有三个主要特点: (1) 区域覆盖。采用静止轨道卫星, 覆盖区域包括我国领土及周边地区。 (2) 采用有源定位导航体制, 即用户终端需要发射入站 (返程) 信号。系统具有定位、授时功能, 但不具备测速功能。 (3) 具有短信报文通信功能。这些特点对北斗-1系统的应用和产业化产生了重要的影响。

1.2 应用情况

2003年, 北斗-1系统对民用领域开放, 打破了美国、俄罗斯在卫星导航领域的垄断地位, 使我国成为世界上第3个拥有独立自主卫星导航系统的国家, 开辟了我国卫星导航应用的新篇章。北斗-1系统在我国国防建设和经济社会发展中发挥了积极作用。特别是在2008年汶川抗震救灾中, 北斗-1系统成为抗震救灾和指挥保障的重要手段。救灾部队利用该系统成功为灾区一线和指挥部建立了实时信息通道, 为抗震救灾提供了实时的监控定位、导航、远程监测、灾害预警及公共应急信息服务, 在指挥决策、搜救、医疗等方面发挥了独特的优势和不可替代的作用。

总体来说, 北斗-1系统的应用具有如下特点:

(1) 由于北斗-1系统具有GPS等系统不能比拟的短信报文通信功能优势, 因此, 目前的典型民事应用主要集中于数据采集、监测类应用和监控、指挥调度类应用, 充分发挥了“北斗”系统的通信优势。 (2) 由于北斗-1系统在2008年汶川抗震救灾中发挥了显著的作用, 1年多来该系统在灾害应急救援方面的应用获得了各方重视, 预计应用装备将会大幅增加。 (3) 目前, 北斗-1系统的主要用户是涉及国家安全和经济安全的政府部门、军方和行业用户, 由于终端价格的竞争劣势等原因, 尚未能进入大众化的民用商业领域。 (4) 北斗-1系统在民用领域的定位导航应用较少, 其主要原因是系统采用有源定位体制, 导致终端价格较高, 定位精度与GPS相比处于劣势。 (5) 北斗-1系统具有比GPS更强的授时功能, 但目前在通信、银行、电力等国家关键行业并未得到普及应用。国家基础网络的时频系统与经济安全息息相关, 授时领域应该是“北斗”系统急需普及的大市场。 (6) 从应用技术方面来说, 北斗-1系统的各种应用大多是集成了“地理信息系统” (GIS) 、北斗“GPS、遥感 (RS) 、通信 (Communication) , 即“3S+C”的综合应用系统, 这也正体现了导航应用技术的发展趋势。

1.3 应用产业特点分析

近几年, 我国的卫星导航应用得到了飞速发展。特别是在近5年间, 卫星导航技术的应用已渗透到国民经济的诸多领域, 已融入到我国现代信息社会建设的进程之中, 具备了一定的产业化基础。我国卫星导航市场由2000年的不足10亿元人民币发展到2005年的约120亿元人民币, 目前年产值达到22714亿元人民币, 产业年增长率约为25%;终端年销量超过230万套, 其中“北斗”系统注册用户超过316万台套。但是, 目前我国导航的主用系统仍然是GPS, 且我国导航年产值仅占全球的5%, 终端保有量仅占全球的1%, 终端产品98%以上是进口产品, 自主知识产权比率不到1%, “北斗”系统的国内导航市场份额不到1%;然而, 我国导航从业企业数量却超过1000家, 比国外卫星导航产品生产企业总数还高数倍, 呈现出低水平重复建设和无序竞争的状态。

综上所述, 目前我国卫星导航产业的特点是:

(1) 行业用户正在从应用GPS向应用“北斗”系统转化。 (2) GPS产品依靠其市场先发优势和成熟技术、低价位产品, 仍然是大众化的民用商业导航市场的主导。 (3) 我国导航产业虽然发展迅速, 但目前整体导航市场尚不成熟, 尚未形成协调有序的应用产业链和规模化市场环境, 也未形成国家级的导航骨干企业。

2 北斗-2导航系统发展现状

2.1 系统概况

北斗-2系统分两个阶段建设:区域导航系统建设阶段, 该系统将在2010年完成, 目前已发射两颗卫星, 最终由约12颗卫星组成, 覆盖亚太地区;全球导航系统建设阶段, 该系统将在2015—2020年建成, 最终由约35颗卫星组成。整个系统的特点如下:

(1) 由区域覆盖 (亚太地区) 逐渐转向全球覆盖。 (2) 采用类似于G P S、“伽利略” (Galileo) 系统的无源定位导航体制, 将发射4个频点的导航信号。 (3) 系统地球静止轨道 (GEO) 卫星发射北斗-2、GPS、“伽利略”广域差分信息和完好性信息, 差分定位精度可达1 m。 (4) 继承北斗-1系统的短信报文通信功能, 并将扩充通信容量。

2.2 应用技术研究情况

目前, 北斗-2系统地面基础设施建设已经初步完成。地面运控系统研制完成, 并已通过了模拟测试系统的测试, 在两颗在轨卫星的发射和运行中得到了验证;地面广域差分和完好性监测站网已初步建成, 可通过在轨运行的地球静止轨道卫星发播广域差分信息和完好性信息。国家有关主管部门组织开展了北斗-2系统各类用户机技术攻关和设备研制, 现已转入正样阶段, 其中包括北斗-2基本型用户机、定位导航“通信双模型用户机、北斗-2”GPS兼容型用户机、北斗-2高动态用户机、抗干扰用户机、监测型用户机、北斗-2便携式自主导航设备 (PND) 等。

下一阶段工作将转向北斗-2系统应用演示示范工程建设, 目前正在开展行业应用演示示范系统方案的论证工作。在国际合作和对外宣传推广方面, 已建立国际合作协调机制, 并正在建设“北斗”系统对外宣传机制和平台。北斗-2系统的国家主管部门每年派人参加全球导航卫星系统 (GNSS) 国际委员会 (ICG) 会议, 参与协商全球导航卫星系统合作问题;从2006年开始已与美国、欧盟、俄罗斯开展多轮会谈, 洽谈解决“北斗”、GPS、“伽利略”、GLONASS系统的兼容互操作问题;正在开展“北斗”系统官方网站建设, 作为对外公布相关政策、系统进展情况, 以及宣传推广“北斗”系统应用和开展国际合作的窗口。

3“北斗”系统应用发展前瞻

我国政府充分认识到了导航产业的巨大潜力, 2002年以来, 国家发改委、国防科工委相继实施导航产业化专项, 2007年又联合发布了5关于促进卫星应用产业发展的若干意见6, 这些措施极大地推进了我国导航产业的发展。随着北斗-2系统正式启动建设, 以及卫星导航国家重大科技专项开始实施, 我国卫星导航应用和产业必将快速增长, 并呈现新的特点。

3.1 应用及产品发展前瞻

在未来5~10年, 我国卫星导航产业将逐渐从成长走向成熟, 并且必然从以GPS独大向“北斗”及多系统兼容型综合应用的方向发展, 国防建设和信息安全等特殊行业必将以北斗-2系统应用为主, 具有自主知识产权的核心技术将对产业发展起到至关重要的作用。

(1) 导航芯片与模块。目前以GPS产品为主;“北斗”系统芯片与模块处于研发阶段, 包括国家扶持和企业自主研发两种模式, 未来必然向北斗-2兼容型方向发展。 (2) 导航终端设备目前国家部门和特殊行业应用以北斗-1产品为主, GPS产品为辅;大众化民用以GPS产品为主。国家部门和行业应用将向北斗-2及兼容型产品、数字化综合 (3S+C) 终端方向发展。 (3) 导航终端配套测试设备目前以引进GPS“GLONASS国外测试设备为主;国内少数厂家自主研发了北斗-1测试设备, 北斗-2测试设备正在定点研发。未来将向北斗-2”GPS“GLONASS”“伽利略”多系统测试设备方向发展。 (4) 导航运营服务目前以车辆监控等单一的运营服务形态出现, 未来将向多网融合、多种技术综合应用的方向发展。

3.2 产业发展前瞻

未来5~10年, 我国卫星导航市场需求的主要推动力将来自国家卫星导航科技专项, 具有国家政策强制推动的特点。其产业发展趋势如下:

(1) 2010年, 初步形成国家卫星导航应用产业支撑、推广、推进和保障体系。在重大专项主导下, 我国卫星导航应用产业年产值超过500亿元人民币, 终端年产销量达到350万台, 核心技术国产化率达到4%, “北斗”系统终端年产销量达到2万台, 应用产值占国内份额的3%。 (2) 2015年, 基本形成国家卫星导航应用产业支撑、推广、推进和保障体系。在重大专项引导下, “北斗”系统在国防和涉及国家、社会和经济安全的领域替代国外系统或与其兼容使用。我国卫星导航应用产业年产值超过1500亿元人民币, 终端年产销量达到2500万台 (20%出口) , 核心产品国产化率达到80%, “北斗”系统终端年产销量超过100万台, 应用产值占国内市场份额的10%。 (3) 2020年, 形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广、推进和保障体系。随着我国北斗-2系统正式启动建设, 以及卫星导航国家重大科技专项开始实施, 未来5~10年必将是我国卫星导航产业呈现爆发式增长并形成完整产业链、规模化市场和国家级导航骨干企业的关键时期。

4 结语

随着北斗-2系统的建设, 我国将拥有自主运行管理并足可媲美GPS的导航卫星资源;同时, 在国家卫星导航科技专项和相关政策推动下, 我国卫星导航产业面临广阔的市场前景, 未来5~10年将是我国卫星导航应用向国产化转变的关键时期, 对我国卫星导航产业和从业企业来说将是重大的发展机遇期。

摘要：本文基于笔者多年从事北斗导航卫星应用的相关工作经验, 以北斗导航卫星应用前瞻为研究对象, 论文首先分析了北斗-1和北斗-2系统的发展和应用现状, 进而推演了未来的发展趋势, 相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：北斗,导航,卫星,应用

参考文献

[1]廖世淼.北斗导航卫星产业发展综述[J].科技资讯, 2012, 10.

8.浅谈北斗导航系统的发展和应用 篇八

北斗导航系统的发展和应用。文中对北斗导航系统的建设目标、发展阶段、定位原理、功能及应用进行了描述，对“北斗一号”和“北斗二号”两个发展阶段从体制上进行了对比，对北斗导航系统的发展、功能和应用进行了分析和展望。

【关键词】卫星导航；北斗；GPS；GLONASS；北斗一号；北斗二号

【中图分类号】TN967.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0099-02

1.引言

将运载体从起始点引导到目的地的技术或方法称为导航。导航由导航系统完成，导航系统测量并解算出运载体的瞬时运动状态和位置，提供给驾驶员或自动驾驶仪实现对运载体的正确操纵或控制。导航系统分为无线电导航系统和自主式导航系统两类（以无线电导航系统为主），无线电导航系统分为陆基导航系统和卫星导航系统。

众所周知，近些年来卫星定位导航技术发展比较快。目前已经在轨运行、投入使用并成功应用的卫星导航定位系统主要有美国的全球定位系统GPS，俄罗斯的全球导航卫星系统GLONASS，中国自主研制生产的北斗卫星导航系统。

北斗导航系统是我国自主研发、独立运行的卫星导航系统，是继美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统之后世界上第三个成熟的投入应用的卫星导航系统。北斗导航系统的建设目标是建成独立自主、技术先进、开发兼容、稳定可靠覆盖全球的导航系统。以北斗导航试验系统为基础，我国开始逐步实施北斗卫星导航系统的建设，首先满足中国以及周边地区的导航定位需求，并进行系统的组网和测试，逐步扩展为全球卫星导航定位系统。北斗导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，遵循开放性、自主性、兼容性和渐进性的建设准则，正在积极稳妥地向前推进。

2.北斗导航系统的发展和应用

中国的卫星导航应用近年来发展迅速，但是绝大多数应用是建立在美国的GPS之上的。“北斗一号”是我国自主建立的卫星导航试验系统，成功地解决了我国自主卫星导航定位系统的有无问题，可全天候、全天时地提供卫星导航信息。作为中国这样的大国，必须要合理有效地利用我国自主建立的北斗卫星导航系统，来实现我们的军事、民事应用。

目前，中国已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十三颗北斗导航卫星。北斗导航系统以RDSS模式为起步点，虽然在连续、自主导航方面存在弱点，但它孕育着一个先进的因子——导航与通信的集成。北斗导航系统在区域导航系统内，用户可选择定位模式、导航信息交换模式和位置报告模式，实现对用户的识别与跟踪监视。

北斗导航系统将在系统组网和试验基础上，将逐步扩展为全球卫星导航系统。中国正在大力打造我国自主研制的全球卫星导航定位系统——“北斗二号”，“北斗二号”无论是导航方式，还是覆盖范围上都和GPS系统非常相似，而且有着GPS和GLONASS系统无法比拟的独特优势，具有安全、可靠、稳定，保密等特点。

2.1 北斗双星导航试验系统

北斗双星导航试验系统是中国自行开发研制的、利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的、一种全天候、全天时提供卫星导航信息的区域性卫星定位系统。该系统由两颗地球静止卫星、一颗在轨备份卫星、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。“北斗一号”目前系统状态良好、运行稳定、功能完善，可提供定位、授时、通信和GPS差分和授时等综合服务，在定位性能等方面还有所创新。“北斗一号”的研制成功标志着我国打破了美国、俄罗斯在此领域的垄断地位，解决了中国自主卫星导航系统的有无问题，是一个成功的、实用的、投资很少的初步起步系统。

2.1.1 定位原理

“北斗一号”的设计初衷是主动式双向测距的询问-应答式进行二维导航，用户向卫星发送定位请求信号，由地面中心控制系统解算出三维定位数据。该系统定位的基本原理是空间球面交会测量原理，地面中心站通过两颗北斗卫星向北斗用户广播询问信号，根据北斗用户响应的应答信号，测量并计算出北斗用户到两颗北斗卫星的距离；然后根据地面中心站的数字地图，由中心站算出北斗用户到地心的距离，根据卫星1、卫星2和地面中心站的已知地心坐标以及已知北斗用户目标在赤道平面北侧，地面中心站计算出用户的三维位置，用户的高程则由数字地面高程求出。用户的三维位置由地面中心站计算出后经卫星广播信号发给用户。

2.1.2 功能及应用

我国自主研发的北斗导航试验系统是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，可覆盖我国全境及东南亚大部分国家，主要为公路交通、铁路运输、海上作业等领域提供导航定位服务。

“北斗一号”是有源定位系统，同时，还具有用户与用户、用户与地面控制中心之间双向数字简讯通信能力。一般用户1次可传输36个汉字，经核准的用户可利用连续传送方式最多可传送120个汉字。这种简讯通信服务，GPS无法提供。“北斗一号”具有单向和双向2种授时功能，根据不同的精度要求，定时传送最新授时信息给客户端，供用户完成与“北斗一号”间时间差的修正，其精密授时精度可达10纳秒。在该系统基础上建立的中国GPS广域差分系统，可使受SA干扰的GPS民用码接收机的定位精度由百米量级修正至数米级，定位精度约在12米左右。

“北斗一号”具有将通信与导航结合在一起的能力，采用两颗位于80°E和140°E地球静止轨道卫星双向测距加数字化高程地图定位，可双向数据报文通信，系统自含差分定位功能以提高导航定位精度。北斗导航系统比GPS、GLONASS系统多了一个数据通信的功能，所以北斗导航系统的用途要宽广很多。因运作方式不同，北斗系统还有一些GPS没有的军事功能，其中最重要的就是部队的指挥管制。

“北斗一号”具有卫星數量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位和通讯等用途，可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的基本需求。随着北斗一代导航试验系统应用领域的日益扩大，中国卫星导航定位的市场规模不断扩大。北斗卫星导航试验系统的成功应用，不仅产生了显著的经济效益和社会效益，也为我国即将建立的北斗全球卫星导航系统打下了坚实的基础。

2.2 北斗卫星导航系统

“北斗二号”卫星导航系统于2011年12月27日宣布试运行，预计2020年左右将建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。届时，将形成全球无源服务能力，实现全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，并兼具短报文通信能力。根据系统建设总体规划及组网部署，目前北斗卫星导航系统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。

2.2.1 体制差异

“北斗二号”与“北斗一号”在体制上的差别主要是第二代用户机可免发上行信号，不再依靠中心站电子高程图处理或由用户提供高程信息，而是直接接收卫星单程测距信号自己定位，系统的用户容量不受限制，并可提高用户位置隐蔽性。其代价是测距精度要由星载高稳定度的原子钟来保证，所有用户机使用稳定度较低的石英钟，其时钟误差作为未知数和用户的三维未知位置参数一起由四个以上的卫星测距方程来求解。这就要求用户在每一时刻至少可见四颗以上几何位置合适的卫星进行测距，从而使得星座所需卫星数量大大增多，系统投资将显著增加。建立高精度卫星轨道基准和卫星时间基准是新卫星导航系统技术的核心，需要开展深入的研究工作。为了获取对中国未来的导航频率的国际保护，需要加快向国际电联申请和协调。

2.2.2 功能及应用

北斗卫星导航系统提供开放服务和授权服务两种服务方式。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10米，授时精度为10纳秒，测速精度0.2米/秒。授权服务将向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。北斗系统比GPS、GLONASS多了一个数据通信的功能，所以它的用途要宽广很多。因运作方式不同，北斗系统还有一些GPS没有的军事功能，其中最重要的就是部队的指挥管制，可为中国军队的高精尖武器提供精确的卫星制导，为战场的士兵提供准确的战场环境资料。

正在实施建设的北斗卫星导航系统，将主要用于国家经济建设、国家安全，为我国的交通运输、气象、石油、海洋、森林防火、灾害预报、通信、公安以及其它特殊行业提供高效的导航定位服务。而该系统与美国GPS系统和俄罗斯GLONASS系统最大的不同，在于它不仅能使用户知道自己的所在位置，还可以告诉别人自己的位置在什么地方，特别适用于需要导航与移动数据通信场所，如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等。

3.总结

北斗二代系列卫星逐渐进入组网和试验高峰期，将逐步扩展为全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统的建成，将使我国在卫星应用方面摆脱对国外卫星导航系统的依赖，可提供快速定位、实时导航、简短通信和精密授时四大功能。北斗导航系统近年来得到大力发展和推广应用，能为我国的军事、经济建设提供重要的使用价值。

目前，北斗导航系统在我国民航、新航行系统、无人机、精密授时、导航定位、精确制导等工程领域中均已有实际应用。在北斗卫星导航系统的实际工程应用中，可以采用衛星导航接收芯片、卫星导航接收机、卫星组合导航系统、北斗卫星应用终端和北斗通信产品等应用方式。北斗导航系统应用的工作原理为北斗卫星导航接收机接收卫星导航天线所接收的北斗卫星信号，在信道中经过信号放大、变频，经过A/D采样后，采用软件无线电或其它技术实现数字基带下变频、码相关、码跟踪、载频跟踪、扩频信号的解调解扩，提取卫星电文信息并拼接，测量伪距观测量，解算定位位置，输出定位的位置信息和卫星的电文信息，通过最小二乘法或卡尔曼滤波等各种功能所需的方式进行相关数据的处理，以完成授时、定位、测速、导航等各种功能任务。

参考文献

[1]秦永元，张洪钺，汪叔华编著.卡尔曼滤波与组合导航原理.西北工业大学出版社：3—4