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北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在鐵路應急通信中的方向探討論文
1北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)
北斗衛(wèi)星導航系統(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)，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導航、授時服務，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(qū)提供初始服務的條件，2013年可為亞太地區(qū)用戶提供服務，到2020年北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力。
1.1 定位原理
北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是主動式雙向測距二維導航，中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數據。其原理是采用三球交匯測星原理進行定位，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至地心的距離為半徑的球面，三個球面的交會點即為用戶的位置。
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)，為服務區(qū)域內的用戶提供全天候、實時定位服務，定位精度接近GPS。
（2）短報文通信。一次可傳送多達120個漢字的信息；可提供群組呼通信及廣播，數據存儲備份，數據實時查詢下載，數據多點分發(fā)等北斗增值服務功能。
（3）精密授時。精度最高達10—20納秒(雙向)。
2 鐵路應急通信系統(tǒng)現狀
隨著我國高速鐵路運行規(guī)模迅速發(fā)展，高速鐵路運營范圍已逐漸由經濟發(fā)達地區(qū)迅速在全國范圍內鋪開。伴隨著列車時速的提高，對鐵路運輸安全的關注程度也不斷加強，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(tǒng)已同數調系統(tǒng)一樣成為高速鐵路的基礎通信設施。
2.1系統(tǒng)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(tǒng)，系統(tǒng)由應急指揮中心設備、傳輸網絡、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(wèi)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/視頻終端和網管終端。
應急通信現場設備應包括事故現場應急接入設備、傳輸通道設備、終端設備等。原則上每200km配置1套應急通信現場接入設備。
2.2 系統(tǒng)功能
應急通信系統(tǒng)應能提供事故現場至應急中心之間多路語音通信、靜止圖像和動態(tài)圖像實時傳送、顯示以及數據通信等功能。話音通信包括應急中心之間、中心與現場之間、現場內部的單呼與組呼。圖像功能應能同時支持H.264和MPEG-4編碼的視頻，能實現視頻的轉發(fā)、分發(fā)功能；系統(tǒng)應提供現場無線攝像功能；支持實現現場應急搶險會議的功能。
2.3 使用現狀
鐵路應急通信系統(tǒng)在多次應急搶險中，為迅速恢復行車秩序，減小經濟損失起到了重要作用。但從目前已經上線運行的各個廠家的應急通信設備來說都存在一個盲點：在其他領域的應急通信系統(tǒng)中已廣泛采用的GPS定位、導航設施和GIS并沒有在鐵路應急通信系統(tǒng)中得到應用，在鐵路行業(yè)的應急通信技術體制中也沒有相關內容的體現。
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的過程中就能夠把行進方位、路線實時發(fā)回到應急指揮中心的顯示大屏上，而且能夠實時把路上人員組織情況、救援物資、車輛分布情況等相關的信息在不依靠其它公共網絡的情況下發(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伍行進的過程中實時發(fā)送到應急通信和搶險人員，無疑對應急通信和搶險過程有很好的促進作用。
3 北斗系統(tǒng)在鐵路應急通信領域的應用前景
近十年來我國經濟的飛速發(fā)展、流動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重要。“北斗”導航系統(tǒng)是我國自主研發(fā)的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，不受其他國家的控制，是可靠性較高的導航系統(tǒng)。這就更增大了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)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(tǒng)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，實現事故現場與應急指揮中心、調度中心間基于北斗短報文的應急信息的實時傳遞，并據此制訂基于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的鐵路應急通信技術規(guī)范。
4 北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)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(tǒng)增加基于北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的定位、導航、短報文通信功能，由北斗系統(tǒng)、應急中心的指揮型用戶機以及短報文指揮調度和GIS系統(tǒng)軟件、應急現場的北斗手持式用戶機、車載式用戶機和內置于現場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，為相關應急通信人員配備成熟的單兵設備、車載設備，為參與現場搶險的救援車配備車載機，完成對現場單兵人員和應急搶險車輛的定位、導航和短信應急通信功能的增強。在現場應急接入設備中內置北斗導航模塊，完成現場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，通過配置基于北斗導航的指揮型用戶機設備，并在應急指揮臺上開發(fā)基于北斗導航系統(tǒng)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、無線、3G、衛(wèi)星等傳輸網絡來完成應急現場與應急中心一體的應急定位、導航功能，以及北斗導航系統(tǒng)所獨有的短信息實時調度功能。
4.2 系統(tǒng)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)指揮調度信息及其他通播信息。可實現點對點通信、組播通信、實時短信接收、通信查詢功能、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(tǒng)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，共同為現場搶險救援工作保駕護航。GIS平臺可顯示應急救援現場詳細地圖、救援人員、救援車輛等分布信息；根可據應急現場需要生成導航路徑；可根據北斗終端的定位信息顯示不同報警狀態(tài)；可實現對地圖進行放大、縮小、查看等功能；可具有距離量算功能等。
結語
隨著鐵路應急通信技術的迅速發(fā)展和系列技術規(guī)范要求的出臺，以及鐵路安全保障的需要，在全國范圍內建立一個完整統(tǒng)一的鐵路應急通信網絡是必然的趨勢。針對鐵路應急通信的特點，開發(fā)基于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的鐵路應急通信網絡，可極大的提高應急指揮的靈活性，提升應急現場的處理能力。
參考文獻
[1] 中華人民共和國鐵道部.鐵路運輸通信設計規(guī)范.中國鐵道出版社.2005.
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