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北斗卫星通信在水利行业中的应用 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. 通信方式 7 3.1.2. 通信优点 8 3.1.3. 通信缺点 8 3.2. 应用方案 9 3.2.1. 硬件配置 9 3.2.2. 服务提供 9 3.2.3. 通信保障 9 3.2.4. 系统整体结构 10 3.3. 实际应用项目介绍 10 北斗卫星系统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 图1 北斗卫星系统结构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。行业应用需求 工程测量 水利工程和设计中，会遇到、江河、峡谷等环境的阻隔，测量仪器找到合适的测量点，量也大，影响测量精确度进度。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动态分）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 图2 北斗定位RTK测量图示根据我国中小河流域山洪地质灾害防治项目的需要建设水文自动测报系统，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。 监测特点，上报、雨量加、水位加报数据随着站的数量增长和天气情况变化，成不规则增长方式，内可能会上报数据。接收端的数据处理能力和通信链路有很高的要求。成功率和通信费用是水文测报数据传输的主要问题。卫星这两个问题。卫星通信信号覆盖范围广、可靠性高 目前支持北斗卫星通信的遥测设备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。北斗卫星分理服务民用北斗卫星通信服务，只需要注册通信卡号服务年费等方式通信费用较。 图3 北斗卫星水情监测设备监控 行业的发展越来越多的利用到信息技术，信息化设备投入增多。从计到气象仪，到自动水文观测站。由于工程自身的特点，这些信息化设备一般都安装，范围广，无人值守。巡检量大、耗时，甚至有些地方很危险。 设备监控需要一种自动化的方式，不受地形、通信，可实时操作。北斗的“对一点”可以满足这种需求通信在监测数据传输中的应用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，北斗卫星报文通信大规模的应用水文数据传输中。 图4 基于北斗卫星短报文通信的水文测报数据传输 短报文通信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： 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 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 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 方式 对通信