“人机一体”的北斗导航

来源:爱博平台   更新时间:2024-10-22 01:41:43点击次数:589次
震后第二天,5月13日中午12时,北京的“北斗一号”卫星导航定位指控中心里,移动目标监控平台的软

  震后第二天,5月13日中午12时,北京的“北斗一号”卫星导航定位指控中心里,移动目标监控平台的软件界面上显示:有目标正朝汶川县的方向挪动。此时距离汶川发生8.0级地震还不到24小时,一支部别和人数不明的部队正徒步挺进汶川这个信息孤岛。

  先遣队队员贴身携带的“北斗一号”卫星导航手持终端机发出声响。这个终端机形似手机,声响意味着接收到了系统发来的短报文。在确定了这是于当日午间来自指控中心的询问信息后,队员开始编辑短报文回复,发送完毕立即自动储存。几分钟之后,指控中心接到了先遣队员发自入汶川途中的短报文:一支200多人隶属四川武警总队的森警先遣队正奔赴震中。经过测量电波在指控中心、卫星和用户之间往返的传播时间,指控中心计算出这支部队每小时行进6公里,截止13日12时距离汶川还有40公里。这组数字——6、40——的精确度直接影响整个救援计划的制定,指控中心会根据它们决定救援队是加速前进还是改道甚至撤离。

  这是整个救援过程中通过“北斗一号”卫星导航系统的终端机发出的第一条短报文,至此一场导航与监测的智能战揭开序幕。救援队员在灾区24小时不停歇地接收和回复位于北京指控中心的救援策略和询问;指控中心通过“北斗一号”系统的界面能够正常的看到部队的行进路线,并随时和部队保持通讯状态。北斗卫星导航系统的双向通讯功能在此大显神通,挽救生命难以计数。

  登录信息孤岛的功臣开始在灾区大面积撒网,救援部门立即给在绵阳、汶川和映秀等地的救援队员增发了1000多套北斗手持终端机。这些携带终端机的救援人员散布在偏僻的地区甚至救援死角,北斗终端机成了他们和外地联系的唯一工具。那些需要地面中转基站传递号的通讯工具,如手机、对讲机、互联网和电话,在基站破坏之后已无用武之地。这种“人机一体”的双向通讯使“北斗一号”在这次救灾过程中取代GPS,首先执行了“连线”幸存生命的任务。

  用北斗手持终端编发短报文这项功能同我们平日使用电子设备编发短信并无差异,可以说手持终端是一个不用基站的发射信号的“手机”。但是,北斗利用人工将遇到的紧急状况编辑成短报文通过卫星发送给指控中心,并等待中心回复,这种双向通讯的方式多数时候是在被动待命。就如5月17日一位救援人员将茶坪县海子水位上涨的信息发送给指控中心之后,遭到质疑,经水利专家考证才被确定信息准确无误。酷似“人肉搜索引擎”的操作原理自然应付不了高精度的定位和迅捷的应答。

  另外,“北斗一号”导航定位系统还需要一个地面站,即指控中心,它的建设增加了这套系统的成本,使它在几万和十几万元的高价位之间浮动。这成了美国GPS导航系统取代北斗走进寻常百姓家的根本原因。生活在上海,身为公司首席财务官的陈战民在2005年就花3000元购置了GPS系统“易上路”。目前国内个人车载用户多是GPS的忠实拥护者。

  尽管在抗震救灾中打了一场胜仗,但目前要以北斗双星来对抗GPS导航系统的24颗卫星加上3颗备用卫星,技术上仍有待发展。北斗系统一次导航任务的完成需要经

  过三方通信:地面控制站把定位信息通过卫星返传给定位终端。而GPS采用的是无源通信,仅仅在终端即可确定目标位置。而相对美国的GPS、俄罗斯的GLONASS和伽利略卫星的全球追踪,北斗系统目前仅实现了北半球约120°经度范围内的区域导航。

  不过北斗系统取长补短,依然有施展空间。北京北斗星通导航技术股份有限公司在硬件使用自主研发的烽火轮天线技术,软件使用GPS卫星信号的方式极大地提高了定位精度。目前,与GPS接收机兼容之后的北斗定位系统精度可达厘米级别,普遍的使用在水文监测中。在全国建立的水情自动测报系统中,使用了2800多套北斗监测系统,其中长江三峡水情自动测报系统使用了430余套。在这次地震灾害的水文监测中也起到重要作用。

  众所周知,卫星导航系统的定位精度直接受到纬度的影响,纬度越高,定位精度越高。此次“北斗一号”执行任务的区域是四川境内,精度为15~20米。在救援时期,堰塞湖泄流的水文监测过程中,每一厘米的误差都维系着数千万人的生命,以北斗目前的精度是无法胜任救援工作的。而一个蘑菇状的仪器“烽火轮天线”让一切困难迎刃而解。

  聚集在唐家山堰塞湖排险水情测报指挥中心的水利专家们手中的终端机再次发出鸣叫声,外形酷似大哥大、掌心大小的屏幕上显示了一项新的数据——740.09米。现在是6月7日,1点45分,这一个数字距离15分钟之前没有变化,但指挥中心的十几位专家没有一点表示,依然静静守候,直到15分钟后再次接收新的数据。

  绵阳市某宾馆3层30平米的房间被当作办公室。从零时开始,北斗卫星水情自动测报系统每隔15分钟就从唐家山堰塞湖的坝前传送当前水位,6个小时过去了,最后一次显示在指挥中心终端机屏幕上的数字是740.31米。水利专家根据这几十组数据推断堰塞湖坝前水位变化的高度和速度做出最后决定——推迟原定泄流计划。

  战斗结束,彻夜未眠的一位水文局专家探出宾馆的窗户透气,他身旁墙上悬挂着的白色蘑菇状的仪器就是这套水情监测系统的天线。通过这一个“鹰眼”,坝上与坝下的水文数据即使只有1毫米的波动也难逃北斗测报系统的双眼。

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