北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在鐵路應(yīng)急通信中的方向探討論文
1北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研制開發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航、授時服務(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(dǎo)航，已具備向我國大部分地區(qū)提供初始服務(wù)的條件，2013年可為亞太地區(qū)用戶提供服務(wù)，到2020年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力。
1.1 定位原理
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是主動式雙向測距二維導(dǎo)航，中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數(shù)據(jù)。其原理是采用三球交匯測星原理進(jìn)行定位，以兩顆衛(wèi)星為球心，兩球心至用戶的距離為半徑，可畫出兩個球面。另一個球面是以地心為球心，畫出以用戶所在位置點(diǎn)至地心的距離為半徑的球面，三個球面的交會點(diǎn)即為用戶的位置。
1.2 主要功能
（1）快速定位。系統(tǒng)能夠覆蓋我國全部國土，無通信盲區(qū)，為服務(wù)區(qū)域內(nèi)的用戶提供全天候、實(shí)時定位服務(wù)，定位精度接近GPS。
�。�2）短報文通信。一次可傳送多達(dá)120個漢字的信息；可提供群組呼通信及廣播，數(shù)據(jù)存儲備份，數(shù)據(jù)實(shí)時查詢下載，數(shù)據(jù)多點(diǎn)分發(fā)等北斗增值服務(wù)功能。
（3）精密授時。精度最高達(dá)10—20納秒(雙向)。
2 鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)現(xiàn)狀
隨著我國高速鐵路運(yùn)行規(guī)模迅速發(fā)展，高速鐵路運(yùn)營范圍已逐漸由經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)迅速在全國范圍內(nèi)鋪開。伴隨著列車時速的提高，對鐵路運(yùn)輸安全的關(guān)注程度也不斷加強(qiáng)，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(yīng)急通信系統(tǒng)已同數(shù)調(diào)系統(tǒng)一樣成為高速鐵路的基礎(chǔ)通信設(shè)施。
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備配置
鐵路應(yīng)急通信按鐵道部、鐵路局兩級應(yīng)急指揮中心組成系統(tǒng)，系統(tǒng)由應(yīng)急指揮中心設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、接入設(shè)備三部分構(gòu)成。
應(yīng)急通信中心設(shè)備應(yīng)包括應(yīng)急中心通信主設(shè)備、衛(wèi)星接入設(shè)備、應(yīng)急指揮臺、應(yīng)急操作臺、應(yīng)急值班臺、應(yīng)急中心音/視頻終端和網(wǎng)管終端。
應(yīng)急通信現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)包括事故現(xiàn)場應(yīng)急接入設(shè)備、傳輸通道設(shè)備、終端設(shè)備等。原則上每200km配置1套應(yīng)急通信現(xiàn)場接入設(shè)備。
2.2 系統(tǒng)功能
應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)能提供事故現(xiàn)場至應(yīng)急中心之間多路語音通信、靜止圖像和動態(tài)圖像實(shí)時傳送、顯示以及數(shù)據(jù)通信等功能。話音通信包括應(yīng)急中心之間、中心與現(xiàn)場之間、現(xiàn)場內(nèi)部的單呼與組呼。圖像功能應(yīng)能同時支持H.264和MPEG-4編碼的視頻，能實(shí)現(xiàn)視頻的轉(zhuǎn)發(fā)、分發(fā)功能；系統(tǒng)應(yīng)提供現(xiàn)場無線攝像功能；支持實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場應(yīng)急搶險會議的功能。
2.3 使用現(xiàn)狀
鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)在多次應(yīng)急搶險中，為迅速恢復(fù)行車秩序，減小經(jīng)濟(jì)損失起到了重要作用。但從目前已經(jīng)上線運(yùn)行的各個廠家的應(yīng)急通信設(shè)備來說都存在一個盲點(diǎn)：在其他領(lǐng)域的應(yīng)急通信系統(tǒng)中已廣泛采用的'GPS定位、導(dǎo)航設(shè)施和GIS并沒有在鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用，在鐵路行業(yè)的應(yīng)急通信技術(shù)體制中也沒有相關(guān)內(nèi)容的體現(xiàn)。
如果在應(yīng)急通信人員和搶險救災(zāi)人員在奔赴應(yīng)急搶險現(xiàn)場的過程中就能夠把行進(jìn)方位、路線實(shí)時發(fā)回到應(yīng)急指揮中心的顯示大屏上，而且能夠?qū)崟r把路上人員組織情況、救援物資、車輛分布情況等相關(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，同時指揮中心也能夠把欲下達(dá)的指令、氣象信息、正在醞釀的搶險措施等隨時掌握的信息在隊(duì)伍行進(jìn)的過程中實(shí)時發(fā)送到應(yīng)急通信和搶險人員，無疑對應(yīng)急通信和搶險過程有很好的促進(jìn)作用。
3 北斗系統(tǒng)在鐵路應(yīng)急通信領(lǐng)域的應(yīng)用前景
近十年來我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、流動人數(shù)的猛增和各種物資資源不平衡的分布對我國鐵路運(yùn)輸提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，鐵路的安全運(yùn)行也顯得至關(guān)重要�！氨倍贰睂�(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，不受其他國家的控制，是可靠性較高的導(dǎo)航系統(tǒng)。這就更增大了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在鐵路應(yīng)急通信中應(yīng)用的可能性。
可考慮在原有鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)中增加對北斗導(dǎo)航模塊獨(dú)特功能的應(yīng)用，完善原有應(yīng)急通信功能，實(shí)現(xiàn)事故現(xiàn)場與應(yīng)急指揮中心、調(diào)度中心間基于北斗短報文的應(yīng)急信息的實(shí)時傳遞，并據(jù)此制訂基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的鐵路應(yīng)急通信技術(shù)規(guī)范。
4 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用于鐵路應(yīng)急通信的設(shè)想
4.1 整體解決方案
鐵路應(yīng)急通信指揮系統(tǒng)增加基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位、導(dǎo)航、短報文通信功能，由北斗系統(tǒng)、應(yīng)急中心的指揮型用戶機(jī)以及短報文指揮調(diào)度和GIS系統(tǒng)軟件、應(yīng)急現(xiàn)場的北斗手持式用戶機(jī)、車載式用戶機(jī)和內(nèi)置于現(xiàn)場應(yīng)急接入設(shè)備的雙模導(dǎo)航模塊三大部分組成。
在鐵路應(yīng)急通信現(xiàn)場，為相關(guān)應(yīng)急通信人員配備成熟的單兵設(shè)備、車載設(shè)備，為參與現(xiàn)場搶險的救援車配備車載機(jī)，完成對現(xiàn)場單兵人員和應(yīng)急搶險車輛的定位、導(dǎo)航和短信應(yīng)急通信功能的增強(qiáng)。在現(xiàn)場應(yīng)急接入設(shè)備中內(nèi)置北斗導(dǎo)航模塊，完成現(xiàn)場設(shè)備對定位功能和短信收發(fā)功能的增加。
在應(yīng)急中心通信設(shè)備上，通過配置基于北斗導(dǎo)航的指揮型用戶機(jī)設(shè)備，并在應(yīng)急指揮臺上開發(fā)基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的具有定位、導(dǎo)航功能的GIS軟件和SMS短報文指揮調(diào)度等軟件模塊，也可以結(jié)合原有的應(yīng)急通信有線、無線、3G、衛(wèi)星等傳輸網(wǎng)絡(luò)來完成應(yīng)急現(xiàn)場與應(yīng)急中心一體的應(yīng)急定位、導(dǎo)航功能，以及北斗導(dǎo)航系統(tǒng)所獨(dú)有的短信息實(shí)時調(diào)度功能。
4.2 系統(tǒng)功能
�。�1）短報文指揮調(diào)度功能
基于北斗通信功能的短報文指揮調(diào)度界面，顯示所屬各用戶終端上傳的短報文信息，并對單個用戶或用戶群下發(fā)指揮調(diào)度信息及其他通播信息�？蓪�(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通信、組播通信、實(shí)時短信接收、通信查詢功能、預(yù)置電文等功能。
�。�2）應(yīng)急GIS信息平臺功能
應(yīng)急中心在原有通信平臺之外建立基于北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)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(xiàn)場搶險救援工作保駕護(hù)航。GIS平臺可顯示應(yīng)急救援現(xiàn)場詳細(xì)地圖、救援人員、救援車輛等分布信息；根可據(jù)應(yīng)急現(xiàn)場需要生成導(dǎo)航路徑；可根據(jù)北斗終端的定位信息顯示不同報警狀態(tài)；可實(shí)現(xiàn)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(jié)語
隨著鐵路應(yīng)急通信技術(shù)的迅速發(fā)展和系列技術(shù)規(guī)范要求的出臺，以及鐵路安全保障的需要，在全國范圍內(nèi)建立一個完整統(tǒng)一的鐵路應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)是必然的趨勢。針對鐵路應(yīng)急通信的特點(diǎn)，開發(fā)基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的鐵路應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，可極大的提高應(yīng)急指揮的靈活性，提升應(yīng)急現(xiàn)場的處理能力。
參考文獻(xiàn)
[1] 中華人民共和國鐵道部.鐵路運(yùn)輸通信設(shè)計(jì)規(guī)范.中國鐵道出版社.2005.
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