衛(wèi)星技術(shù)在交通運(yùn)輸行業(yè)的應(yīng)用

1、<p>　　衛(wèi)星技術(shù)在交通運(yùn)輸行業(yè)的應(yīng)用</p><p>　　一、海事衛(wèi)星及其應(yīng)用 </p><p>　　1.海事衛(wèi)星系統(tǒng)概況 </p><p>　　（1）海事衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展過程 </p><p>　　與普通移動通信從1G到4G發(fā)展路徑相類似，海事衛(wèi)星經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字、話音到數(shù)據(jù)、窄帶低速數(shù)據(jù)到寬帶高速數(shù)據(jù)的發(fā)展演進(jìn)過程 </

2、p><p>　?。?）第二至第五代星特征對比 </p><p>　　（3）第五代星系統(tǒng)特點 </p><p><b>　　高頻段 </b></p><p>　　第五代星使用的是Ka波段，相較于前幾代海事衛(wèi)星使用的C波段和L波段，頻率資源更豐富，帶寬更大，更能適應(yīng)高清視頻等應(yīng)用的傳輸需要。 </p><p&

3、gt;<b>　　高帶寬 </b></p><p>　　第五代星帶寬可達(dá)5GHz，采用多點波束和頻率復(fù)用技術(shù)，上下行傳輸速率達(dá)到5Mbps和50Mbps，使得衛(wèi)星容量及速率較第四代星提升百倍。 </p><p><b>　　高穩(wěn)定性 </b></p><p>　　第五代衛(wèi)星的Ka波段網(wǎng)絡(luò)將與現(xiàn)有第四代衛(wèi)星的L波段網(wǎng)絡(luò)組成雙

4、?；旌闲途W(wǎng)絡(luò)，結(jié)合Ka波段高速率和L波段抗雨衰的特性，為用戶提供無縫切換服務(wù)。 </p><p><b>　　高移動性 </b></p><p>　　第五代星的服務(wù)群體主要仍是海上船舶、空中飛機(jī)、陸地邊遠(yuǎn)地區(qū)和通信盲區(qū)用戶，具有很強(qiáng)的移動性。同時，第五代星還增加了6個移動點波束，可靈活的滿足全球突發(fā)事件和熱點地區(qū)通信的需求。 </p><p>

5、<b>　　高性價比 </b></p><p>　　由于第五代星頻率高、增益大，使終端實現(xiàn)了小型化，天線最小僅20cm，降低了終端設(shè)備的成本。 </p><p>　?。?）第五代星的優(yōu)勢 </p><p>　　與前四代星的L頻段系統(tǒng)相比較：第五代星系統(tǒng)利用Ka頻段資源豐富的優(yōu)勢，突破了前四代星系統(tǒng)通信傳輸速率較低的瓶頸，滿足高清視頻、大數(shù)據(jù)等大

6、容量傳輸需要；終端技術(shù)的突破，實現(xiàn)了終端的輕型化，符合海陸空用戶對移動性、高帶寬的要求。 </p><p>　　與國際上其他Ka頻段系統(tǒng)相比較：第五代星系統(tǒng)是國際上唯一提供全球覆蓋的Ka寬帶衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。其他Ka頻段系統(tǒng)只實現(xiàn)部分區(qū)域的覆蓋，不具備覆蓋全球絕大部分陸地、海洋的能力。 </p><p>　　是唯一可在全球范圍提供由寬帶Ka波段向窄帶L波段平滑切換的系統(tǒng)：Ka波段由于頻率高

7、，容易受惡劣天氣的影響，當(dāng)用戶的第五代星終端無法工作時，可以自動切換到第四代星L波段繼續(xù)使用。 </p><p>　　2.海事衛(wèi)星的應(yīng)用 </p><p>　　海事衛(wèi)星是目前唯一作為強(qiáng)制性海上遇險安全通信標(biāo)準(zhǔn)納入國際海上人命安全公約（SOLAS）的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)，是國際民航組織認(rèn)可承載國際航空安全服務(wù)的唯一衛(wèi)星通信系統(tǒng)； </p><p>　　承擔(dān)我國國內(nèi)、國際海

8、上遇險和陸上安全通信任務(wù)； </p><p>　　成為各級交通運(yùn)輸主管部門應(yīng)急通信保障的重要手段； </p><p>　　是國家應(yīng)急指揮系統(tǒng)的重要組成部分，是中辦、國辦、公安部等國家有關(guān)部門長期的應(yīng)急通信保障手段； </p><p>　　為海軍、空軍、二炮等軍事應(yīng)用及其在突發(fā)事件時的軍地融合通信和指揮服務(wù)。 </p><p>　?。?）為履行

9、國際公約建設(shè)我國海事衛(wèi)星地面站 </p><p>　　我國自1991年在北京建成了第一代海事衛(wèi)星地面站以來，先后完成了四代海事衛(wèi)星地面站的建設(shè)；目前，正在開展第五代星建設(shè)前期工作。 </p><p>　?。?）有力地保障了海上航行安全 </p><p>　　通過北京國際海事衛(wèi)星地面站，可以向全球提供不受時間、地點、氣象環(huán)境約束并優(yōu)先保障海上遇險安全的移動衛(wèi)星通信服務(wù)

10、。 </p><p>　　目前，我國海事衛(wèi)星系統(tǒng)已成為我國船舶在海上航行發(fā)送遇險報警、獲得救助服務(wù)信息的重要支撐。2013年，我國海事衛(wèi)星系統(tǒng)共提供了近600次遇險報警服務(wù)，有力地保障我國水上遇險安全和應(yīng)急救助工作。 </p><p>　　海事衛(wèi)星滿足海區(qū)（A1、A2、A3）的全球海上遇險安全需求； </p><p>　　提供海上安全信息：航行和氣象警報、氣象預(yù)報和

11、與安全有關(guān)的其他緊急信息； </p><p>　　遇險船舶位置標(biāo)識； </p><p><b>　　搜救協(xié)調(diào)通信。 </b></p><p>　?。?）不斷增強(qiáng)的海事衛(wèi)星國際話語權(quán) </p><p>　　航運(yùn)大國，負(fù)責(zé)任大國：《國際海上人命安全公約》（SO？ LAS公約）締約國、國際海事組織第七搜救責(zé)任區(qū)責(zé)任國以及國際海

12、事衛(wèi)星組織成員國。 </p><p>　　逐步增強(qiáng)的海事衛(wèi)星話語權(quán)：第四代星建設(shè)中，北京站成為全球四個地面站之一；正在謀劃第五代星自有星體資源建設(shè)。未來，中國將擁有自己的海事衛(wèi)星星體資源。 </p><p>　　（4）為國家重大事項和重大活動提供應(yīng)急通信保障 </p><p>　　圓滿完成天宮一號和神舟十號載人飛行任務(wù)所承擔(dān)的航天員和飛船搜索救援及保障任務(wù)，為載人飛

13、行任務(wù)的順利實施作出突出的貢獻(xiàn)。持續(xù)參與了所有其他神舟系列飛行任務(wù)的保障工作。 </p><p>　?。?）在馬航失聯(lián)事件發(fā)揮作用 </p><p>　　2014年3月8日發(fā)生的“馬航失聯(lián)事件”，從機(jī)載海事衛(wèi)星設(shè)備上獲取的七個時間點的握手信息及其多普勒頻移數(shù)據(jù)，成為鎖定最終“失聯(lián)”時間、判斷客機(jī)“終結(jié)”于南印度洋的唯一線索。 </p><p>　　在此次事件中，海事

14、衛(wèi)星發(fā)揮了重要作用。交通運(yùn)輸部利用在海事衛(wèi)星體系內(nèi)的優(yōu)勢，2014年3月16日開始組成由總參三部、民航局構(gòu)成的聯(lián)合專家組，從海事衛(wèi)星總部獲取相關(guān)信息，對“失聯(lián)”客機(jī)海事衛(wèi)星通信記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行了解碼、分析、評估和深入研判。通過自行的研判，對海事衛(wèi)星總部的信息研判也有了進(jìn)一步的了解。 </p><p>　　解碼并分析了403條海事衛(wèi)星機(jī)載終端的地空數(shù)據(jù)鏈ACARS（飛機(jī)通信尋址與報告系統(tǒng)）原始數(shù)據(jù)及7198條通信信令；

15、獲取了飛機(jī)起飛后30分鐘的高度、總?cè)加土?、速度、溫度、位置等重要飛行數(shù)據(jù)信息；掌握了最后一條ACARS信息于2014年3月8日2時5分發(fā)出，是地面運(yùn)行調(diào)度中心發(fā)出的緊急請求，要求機(jī)組與胡志明市聯(lián)系；掌握了駕駛艙最后一階段語音呼叫記錄。 　　通過對信令的分析，確認(rèn)機(jī)載終端與地面網(wǎng)絡(luò)每小時自動交互信號，基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中最后一階段連續(xù)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)、飛機(jī)均勻的飛行速度以及馬方軍用雷達(dá)最后一次探測到飛機(jī)的位置信息，推斷出飛機(jī)可能的南線、北線飛行軌跡

16、；組織了對海事衛(wèi)星多普勒效應(yīng)理論分析方法的準(zhǔn)確性的分析驗證工作；研判結(jié)果與馬方發(fā)布的信息進(jìn)行吻合對比，對我部的搜救決策提供了有力支持。 </p><p>　　經(jīng)驗啟示：沒有自己的海事衛(wèi)星星體資源，無法第一時間掌握研判用衛(wèi)星信息。我國海事衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)過去從未涉及衛(wèi)星星體部分，此次“失聯(lián)”事件分析研判，除了利用通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，還利用衛(wèi)星仰角數(shù)據(jù)、頻移數(shù)據(jù)等，這些是擁有衛(wèi)星資源控制權(quán)才可能掌握的。 </p>

17、<p>　　二、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星及其應(yīng)用 </p><p>　　1.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航情況 </p><p>　　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研制、建設(shè)、掌控的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，是繼美國GPS系統(tǒng)和俄羅斯GLONASS系統(tǒng)之后，全世界第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。到目前為止，北斗系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)射19顆衛(wèi)星，形成了覆蓋亞太地區(qū)的區(qū)域組網(wǎng)。2020年實現(xiàn)全球組網(wǎng)。 </p><

18、;p>　　2.北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用 </p><p>　?。?）公路基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測系統(tǒng) </p><p>　　運(yùn)用北斗高精度定位技術(shù)實現(xiàn)邊坡、橋梁、涵洞的形變監(jiān)測和感知。 </p><p>　?。?）港口高精度實時定位調(diào)度控制系統(tǒng) </p><p>　　采用北斗局域增強(qiáng)技術(shù)，實現(xiàn)港口集裝箱的遠(yuǎn)程調(diào)度管理 </p>

19、;<p>　?。?）船舶示范系統(tǒng) </p><p>　　利用北斗系統(tǒng)全天候?qū)Ш胶投虉笪耐ㄐ偶夹g(shù)，建立應(yīng)用于行業(yè)監(jiān)管、信息服務(wù)和業(yè)務(wù)管理的船舶監(jiān)控系統(tǒng)，在30艘海事和30艘社會營運(yùn)船舶上安裝北斗船載終端，為整個航運(yùn)產(chǎn)業(yè)的信息化建設(shè)提供探索平臺，為水運(yùn)導(dǎo)航的發(fā)展提供借鑒。 </p><p>　　（4）重點運(yùn)輸過程監(jiān)控管理服務(wù)示范系統(tǒng) </p><p>　　

20、中國第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)重大專項的第一個應(yīng)用示范工程：“重點運(yùn)輸過程監(jiān)控管理服務(wù)示范系統(tǒng)工程”，通過建設(shè)部省兩級應(yīng)用系統(tǒng)及在九個示范省份的營運(yùn)車輛上安裝北斗兼容車載衛(wèi)星定位終端，進(jìn)行北斗系統(tǒng)在道路運(yùn)輸領(lǐng)的推廣應(yīng)用。 </p><p>　　聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控系統(tǒng)完成了31個省級監(jiān)管平臺的接入，其中17個為新建，14個為改擴(kuò)建，共接入1000多家衛(wèi)星定位運(yùn)營服務(wù)商及企業(yè)監(jiān)控平臺。 </p><p>　　目

21、前，全國入網(wǎng)車輛總數(shù)超過400萬輛，兩客一危車輛入網(wǎng)70萬輛，日均上線車輛100萬輛。海量的衛(wèi)星導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)為應(yīng)用前景廣泛。 </p><p>　　（5）基于北斗的中國海上搜救信息系統(tǒng) </p><p>　　“基于北斗的中國海上搜救信息系統(tǒng)示范工程”以提高海上搜救效率為根本目的，利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為遇險定位、報警通信、搜救指揮的技術(shù)手段，推動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在海上搜救領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，加

22、快北斗產(chǎn)業(yè)化、國際化進(jìn)程。 </p><p>　　（6）智能物流綜合服務(wù)應(yīng)用 </p><p>　　利用北斗定位功能，搭建從裝貨、運(yùn)輸?shù)叫敦浀闹悄芪锪骶C合服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，聯(lián)接監(jiān)管平臺、運(yùn)輸企業(yè)和車廠。 </p><p>　　三、高分遙感衛(wèi)星及其應(yīng)用 </p><p>　　1.高分遙感觀測衛(wèi)星概況 </p><p>　　我

23、國高分遙感起步晚、發(fā)展快，與部分發(fā)達(dá)國家相比還有差距。 </p><p>　　差距表現(xiàn)在：衛(wèi)星數(shù)量相對較少（2顆）、精度較低（1米，國外較好的均在0.5米）。 </p><p>　?。?）國內(nèi)外主要高分遙感衛(wèi)星總體情況 </p><p>　　（2）我國高分遙感衛(wèi)星系統(tǒng)情況 </p><p>　　2014年8月19日11時15分，“高分二號”衛(wèi)

24、星成功發(fā)射，順利進(jìn)入預(yù)定軌道，標(biāo)志中國遙感衛(wèi)星進(jìn)入亞米級“高分時代”。 </p><p>　　9月29日，國防科工局發(fā)布高分二號衛(wèi)星首批影像圖，圖像紋理清晰、層次分明、信息豐富。 </p><p>　　高分二號衛(wèi)星研制在諸多方面實現(xiàn)了技術(shù)突破，對于推動我國衛(wèi)星工程水平提升，提高我國高分辨率對地觀測數(shù)據(jù)自給率具有重要意義。 </p><p>　　高分二號衛(wèi)星主要用戶為

25、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、林業(yè)局，同時還將為其他用戶部門和有關(guān)區(qū)域提供示范應(yīng)用服務(wù)。 </p><p>　　在土地利用動態(tài)監(jiān)測、礦產(chǎn)資源調(diào)查、城市精細(xì)化管理、交通路網(wǎng)規(guī)劃、林業(yè)資源調(diào)查、防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)境保護(hù)與監(jiān)測、農(nóng)作物估產(chǎn)等眾多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 </p><p>　　2.高分遙感觀測衛(wèi)星的應(yīng)用 </p><p>　　（1）海岸線監(jiān)管與保護(hù) <

26、/p><p>　　利用遙感技術(shù)，對海岸線的開發(fā)、使用、環(huán)境污染情況進(jìn)行定期監(jiān)測，可及時發(fā)現(xiàn)海洋違法行為，有助于海上執(zhí)法部門整頓和規(guī)范用海秩序，保護(hù)海岸經(jīng)濟(jì)帶，促進(jìn)灘涂、海域資源的合理開發(fā)利用。 　?。?）主權(quán)海域的監(jiān)視與保護(hù) </p><p>　　利用航空攝影測量和高分辨率衛(wèi)星遙感對地觀測技術(shù)，對釣魚島海域、南海黃巖島海域等地區(qū)進(jìn)行遙感制圖，開展國家海域動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測，加強(qiáng)對遠(yuǎn)洋海域領(lǐng)土的監(jiān)測

27、。為維護(hù)國家主權(quán)、實施海洋開發(fā)提供精確的海島（礁）基礎(chǔ)地理信息技術(shù)手段。 </p><p>　?。?）地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測 </p><p>　　在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測工作中，分析地質(zhì)災(zāi)害形成和發(fā)育的環(huán)境地質(zhì)背景條件，編制1：5萬地質(zhì)災(zāi)害類型、規(guī)模、分布遙感解譯圖，為災(zāi)害治理、防治提供災(zāi)害空間分布特征信息，目前已在云南東川、湖南資興等典型滑坡多發(fā)區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測業(yè)務(wù)中得到應(yīng)用。 <

28、;/p><p>　　（4）重大自然災(zāi)害交通應(yīng)急監(jiān)測 </p><p>　　如四川汶川地震、雅安地震、甘肅定西地震。針對重大自然災(zāi)害，在災(zāi)后2小時內(nèi)迅速啟動交通安全應(yīng)急響應(yīng)，快速協(xié)調(diào)獲取第一手災(zāi)區(qū)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，開展災(zāi)區(qū)交通受損狀況調(diào)查與分析，輔助災(zāi)后救援搶險，及時打通交通生命線。 </p><p>　?。?）交通設(shè)施沉降監(jiān)測 </p><p>

29、　　利用遙感和北斗技術(shù)可對重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，如公路、橋梁、軌道交通開展宏觀與微觀相結(jié)合，面與點相結(jié)合，周期與實時相結(jié)合的有效安全監(jiān)測。 </p><p>　?。?）農(nóng)村公路核查 </p><p>　　利用高分遙感技術(shù)對農(nóng)村公路進(jìn)行高分辨率的觀測和統(tǒng)計，有效解決了目前難以快速準(zhǔn)確獲取農(nóng)村公路規(guī)模數(shù)據(jù)和實際聯(lián)通現(xiàn)狀的難題。 </p><p>　　高分遙感的使用不僅為我國

30、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)、民生安全保障和推進(jìn)國家治理能力現(xiàn)代化起到信息支撐作用，同時對于信息應(yīng)用企業(yè)開展商業(yè)化信息增值服務(wù)、開拓國際市場、推動空間信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面也具有重要意義。 </p><p>　　本文節(jié)選自第六期《交通安全講堂（Transport Safety Fo？ rum）》作者演講內(nèi)容。 </p><p>　　鏈接：《交通安全講堂（Transport Safety Forum）