北斗卫星导航系统在智慧城市中的应用

北斗卫星导航系统在智慧城市中的应用

学院空间科学与技术学院

专业航天工程

学生姓名赵琨

学号1513122970

老师张华副教授

伴随着城市扩大化，“城市病”成为困扰各个城市的建设与管理

的首要难题，资源短缺、环境污染、交通拥堵、安全隐患等问题日益突出。联合全球卫星定位系统、物联网技术、云计算技术和新一代通讯技术等信息技术，建立智慧城市，将成为解决城市问题的可行方案。北斗卫星导航系统是中国自主研制的全球卫星导航系统，具有全天候、全天时快速定位、短报时通信、精密授时服务三大功能，为物联网提供了导航信息和测绘信息等核心信息。智慧交通、智慧社区、智慧环保、智慧快递等北斗卫星民用项目的建立，可以促进北斗卫星深入人们的生活，逐步获得人们的认可。对北斗卫星进一步投入到我国全方位应用领域具有重要意义，进而更好地服务于城市建设和管理，促进社会和谐发展。

一、智慧城市的技术应用

智慧城市可理解为：把传感器装备到城市生活的各种物体上，通过超级计算机和云计算实现物联网整合，智慧城市是数字城市与物联网相结合的产物，包含智慧传感网、智慧控制网和智慧安全网。

1、北斗卫星

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。北斗卫星导航系统的工作过程是：首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器

向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时

向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。北斗卫星具有全天候、全天时快速定位、短报时通信、精密授时服务三大功能，为物联网提供了导航信息和测绘信息等核心信息。导航信息包括位置、速度、时间，它们是物联网核心信息；测绘和地理信息包括周围环境（影像信息）、地理空间信息、虚拟空间信息等，是物联网的参照信息。

2、物联网

物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议把任何物品与互联网联接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。两院院士李德仁巧妙形象地把它描述为，把感应器嵌入和装备到电网、交通设施、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成物联网，也就是物理设施首先被感知（感知层），然后通过有线、无线网络、云平台等信息技术使物理设施向外延伸并相互连接（传输层），最终达到为用户提供丰富的特点服务的目的（应用层）。

3、云计算

云计算是一种基于网络的支持异构设施和资源流转的服务供给模型，侧重于信息的处理和存储，通过平台进行数据整合，实现协同工作。智慧城市多个应用系统之间需要信息共享交互，各不同的应用系统需要共同选取数据综合计算、分析，最终得出综合结果，这就需

要一个强大的信息处理中心。

4、移动互联网

创建智慧城市的根本目的是服务城市居民，使其生活更加便捷。正如我们所见，移动互联网正在渗透进人们生活的各个领域，因此移动互联网便成为智慧城市的智能终端。

二、智慧城市网络平台建立

所谓网络平台是指用户获取所需信息的手机客户端或者网站。这就需要开发相应的软件产品或者建立相关服务网站，用户可以根据所需服务自主选择软件。这些软件不是分散的，而是集中在一个应用软件库里，方便用户选择。客户端可以在手机或者电脑等设备运行，利用先进的互联网技术，便捷地得到城市生活信息。对于城市管理者或者城市建设人员，同样可以利用网络平台获取信息，从而完成协调城市资源分配、保护居民生活安全、治理城市环境等工作。

三、北斗卫星在智慧城市中的应用项目举例

将物联网、互联网、云计算技术与北斗卫星导航系统相联系，建立一个覆盖整个城市的巨大网络，市民的出行、购物、医疗等等一切信息都可以查询；面对突发事件，可以快速求助、高效救援；对城市环境、道路、公共设施实行实时监控，方便监督管理。可以设想，这样的城市生活将会更加高效便捷。

1、智慧交通

无论是上班族还是学生对于等公交车都是颇有怨言，等车耗费了大量时间，对于快节奏的城市生活，节省时间便可以获得收益，正所

谓时间就是金钱。而有车一族同样免不了交通问题，随着家庭用车的增加，堵车、交通事故等频频发生。智慧交通可以解决上述问题，方便城市居民出行。通过有线、无线网络把公共汽车、出租车、私家车等车辆、监控疏导系统、交通基础设施系统以及收费、红绿灯等系统进行物联，利用北斗卫星提供高可靠、高精度的定位、测速以及跟踪与监管，来提供综合的实时信息互动服务，智能采集车流量、道路噪音、路面状况、交通事故情况、气象状况以及其他交通设施信息等。城市居民可以获取公交车位置、出租车情况和道路情况，适时地出门等候公交车、搭乘出租车或者选择交通顺畅的路线行驶。此外，交通监管部门可以了解实时交通状况，及时协调交通、处理交通事故。例如：在城市公交车、出租车上装配车载定位系统，利用北斗卫星的定位功能确定其位置，将位置信息上传云空间，整理出车辆适时位置地图，用户可以通过相关软件访问车辆位置信息。将交通状况传感器装配在车流量较大的地方，测量车辆行驶情况，利用云计算处理信息、得到该路段的路况，利用北斗卫星传输路况信息，确保信息准确快速地传递到用户，以便用户选择合适路线出行。

2、智慧医疗

在用户移动智能终端和医院安装智能定位系统，各医院的位置信息预先储存在城市医疗中心系统中，当用户拨打救助电话时，医疗中心系统可以获得用户位置，并与城市医院位置比较，为用户选择出最近的医院，由其派出救护车及时救助伤者。除此之外，还可以在医院安装实时监测系统，获取医院就诊人数，上传至云空间，方便用户查

询、恰当避开就诊人数高峰期。

3、智慧快递

近几年，城市中掀起了一阵网购热，与此同时，快递业务也越来越火爆。但是，随之而来的快递安全问题受到人们的普遍关注。如何保证快递在运输途中不丢失，并且保障其质量，是我们需要考虑的问题。将北斗卫星的定位系统应用在快递上，无疑将解决这一问题。可以设想在快递上安装芯片，实时监测快递的地理位置，对一些生鲜食品，同时检测其温度、湿度等信息，将这些信息处理后，用户可以在移动终端上查阅。

4、智慧环保

利用空气质量传感器、卫星定位以及卫星图片处理技术，可以实时感知城市环境变化，对环境进行分析预测，及时发现问题，并将环境信息及时发布。对可能存在排污的企业安装空气质量传感器、地表水质量传感器等，实时监测有关企业的排污情况，及时发现排污企业、及时治理污染。

5、智慧减灾

北斗卫星一个突出的特点是短报文通信功能，在灾难预警及救灾指挥中发挥重要作用。构筑灾害预警指挥系统，对城市实行监控，及时发现可能灾难，发布预警信息。另外，一旦灾难发生，很多时候城市原有通讯会受到破坏，这时启动北斗卫星的短报文通信功能，对灾害现场进行指挥，获取灾区情况，确保救灾人员与指挥部的通讯和救灾物资的送达。除此之外，可以通过卫星系统获取灾区的卫星图片，