北斗卫星导航系统在抗震救灾中的应用

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1、科技论文北斗卫星导航系统在抗震救灾中的应用【摘要】作为我国自主研发的全球卫星导航系统，北斗卫星导航系统所具有的定位、授时、短报文通讯三大功能使其能够在抗震救灾中提供可靠的定位导航和通信保障。在2008年的“汶川”地震救援中，北斗提供的定位导航与通信服务为取得抗震救灾的伟大胜利奠定了基础。本文在总结了北斗在抗震救灾中的优缺点的基础上，提出了惯性导航与北斗导航相结合的新型导航定位方式，并结合地理信息系统实现了数字地图、遥感影像的显示，数字地图的标绘，灾区信息的采集与发布等一系列功能。本文所提出的对北斗卫

2、星导航系统的进一步开发对地震频发地区的抗震救灾工作具有重要的意义。【关键词】北斗卫星导航系统抗震救灾惯性导航系统地理信息系统1背景地震是对人类危害最严重的自然灾害之一，其发生的不可预测性和巨大的破坏性，往往会导致山体垮塌，道路损毁，造成大量的人员伤亡。我国地域广阔、地形复杂、人口密度大，地震对我国造成的危害尤为严重。据中国地震台网统计，从2012年1月1日到2015年1月1日，全球总计发生7.0级以上地震56次，5.0级以上地震522次，其中我国在2014年发生7.0级以上地震1次，5.0级以上地震

3、30次。如何最大限度的减少灾害造成的损失，在灾害发生时进行最快速、最有效地指挥救助，已成为当今世界各国政府和专业人员面临的一个重大课题。而卫星通信作为一种现代化的通信手段，具有抗毁能力强、机动性能好、开通迅速等优势，迅速被各国应用于抗震救灾中。例如：GPS已经被许多国家和地区应用在地震救援工作中，我国也在5.12特大地震中成功的运用北斗卫星导航系统帮助抗震救灾取得了阶段性的胜利。北斗作为我国自主研发的卫星导航定位系统，具有世界上其余三个导航系统所没有的双向通信功能，它可以在地震造成通讯中断、道路损毁

4、的情况下为抗震救灾提供可靠的导航定位和通信保障。本文在北斗卫星导航系统定位、授时、通信这三个功能基础上提出了新的应用方法，将北斗卫星导航技术和地理信息系统应用到抗震救灾中，实现了北斗为救援队伍提供准确的导航定位和实时的灾情通报，从而为取得抗震救灾的胜利奠定基础。2相关技术基础2.1北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，继美国GPS与俄罗斯GLONASS之后成为了第三个成熟的卫星导航系统，同时，北斗卫星导航系统是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。北斗卫星导航系统有三个主要

5、功能，分别是快速定位，精密授时和短报文通信。其中，短报文双向通信是北斗卫星导航系统最显著的特点，同时这也是北斗领先GPS等其他卫星导航系统的一大优势。GPS等系统仅解决了用户的定位问题，而北斗卫星导航系统不仅解决了定位导航问题，还能使得用户将个人的位置信息发送给其他人，实现了用户与用户、用户与地面指挥中心之间的通信功能。下图是北斗卫星导航系统与其他导航系统的比较：图2-1北斗卫星导航系统与其他导航系统的比较北斗卫星导航系统由空间系统、地面应用系统、工程测控系统和用户系统四部分组成。空间系统由三颗静止

6、轨道卫星组成，地面应用系统主要负责整个系统信息的收发，工程测控系统主要负责卫星长期运行管理，卫星位置保持和修正工作，而用户系统则由用户管理中心和用户终端组成。如下图所示：图2-2北斗卫星导航系统组成发展至今日，北斗卫星导航系统在生活中的应用已遍及多个方面，如个人用户的定位、导航和授时，长途车辆、铁路运输及海洋船舶的监控调度等。值得一提的是，北斗卫星导航系统在灾害监测预警和抗震救灾方面也发挥了重要的作用。2008年“5.12”四川特大地震发生后，震区与外界失去了一切联系，中国电信、中国移动、中国联通等

7、通信网络均被严重破坏，外界无法获知震区的受灾情况，对救灾工作的开展产生了很大的阻力。北斗导航定位系统的有源定位模式所支持的短报文通信功能实现了灾情信息的快速上报、灾情损失的调查和快速统计，为高效抗震救灾以及科学决策提供了强有力的科技保障，在抗震救灾中发挥了独特的优势和不可替代的作用，展现了北斗卫星导航系统在抢险救灾中的应用创新与智慧。总的来说，在此次抗震救灾中，北斗实现了两大功能，一是利用短报文通信功能第一时间实现指挥调度，二是利用快速定位功能为救援直升机导航定位。本文就是在这两大功能的基础上进一步

8、提出更有效的北斗卫星导航系统新应用方式。2.2惯性导航系统惯性导航系统（InertialNavigationSystem）是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。惯性导航属于推算导航方式，即从一已知点的位置根据连续测得的运动体航向角和速度推算出其下一点的位置，因而可连续测出