北斗导航卫星系统的应用

北斗导航卫星系统的应用

北斗卫星导航系统投入使用，结束了长期单一依赖国外系统的历史，确立了我国在卫星导航领域的国际地位。长期以来，我国卫星导航应用基本被国外技术垄断，交通运输、电力调度、通信网络、金融系统等重要基础设施过分依赖GPS，风险巨大，后果严重。北斗卫星导航系统的建成，中国成为继美、俄之后，第三个拥有自主卫星导航系统的国家，打破了国外的封锁与垄断，结束了长期单一依赖国外系统的历史。通过五年的开拓实践，北斗导航已经在国防和经济社会建设中发挥显著效益，卫星导航受制于人的被动局面得到根本扭转。2007年，联合国有关机构正式确认北斗为全球卫星导航四大核心系统之一，“中国北斗”成为一块让世界关注、让中国骄傲的民族品牌。

北斗卫星导航系统开放民用，在国民经济重点领域成功推广，有力保障了经济社会建设发展。国家对北斗应用推广非常重视，国家发改委、科技部、国防科工局、农业部等有关部委给予热情指导，并支持安排了一批应用示范项目。目前，北斗导航已成功应用于水利水电、海洋渔业、交通运输、气象测报、国土测绘、减灾救灾和公共安全等领域，牵引促进了电子、通信、机械制造、地理信息等相关产业和信息服务业的发展，产生了显著的经济效益和社会效益。

北斗导航全面亮相抗震救灾，发挥了独特优势和不可替代作用，有效提高国家减灾救灾应急能力。在多种重大自然灾害和重大活动中，北斗卫星导航定位保障能力经历了全面检验。

1、监测交通的安全性

随着我国公路建设的飞速发展，高速公路边坡综合防护系统研究日益引起公路部门重视。有效的边坡综合防护系统，对于加固路基，提高使用寿命、降低维护费用都是十分有效的。对于大跨度桥梁，特别是跨海的桥梁，传统变形测量方法受到极大的限制，需要新的测试方法。

北斗卫星导航系统技术用于公路边坡(滑坡、崩塌)、桥梁变形监测，由于不受通视条件的限制，因而选点灵活，可以根据监测需要，将监测点布设在对变形体的形变比较敏感的特征点上，而且卫星导航定位系统静态相对定位具有很高的定位精度和较强的作业自动化程度，这些特点和优点使得卫星导航定位系统在公路边坡等地质灾害及桥梁变形监测中有着广阔的应用前景。

基于北斗卫星导航系统的大型桥梁安全监测系统可以监测桥梁锚锭处沉降、桥塔处变位偏移、桥身相对变形；监测桥梁在异常状况下（地震、台风、船只撞击等）的动力响应，并且可以通过实时观测，得出桥梁的固有动态特性的发展状况；通过北斗卫星导航系统测试得到的桥梁变形与动态数据，对桥梁的安全状况进行评估，并实施预报警。

2、中国时间保障电力畅通

电网是一个巨大的系统工程，要确保电厂、变电站的设备运转同步进行，必须首先要确保设备内部时钟的一致性。为了统一内部时钟，此前我国电力系统不得不把美国的GPS（全球定位系统）作为主要的授时手段，通过GPS 的民用频道向电力系统的电力自动化设备、微机监控系统、安全自动保护设备、故障及事件记录等智能设备提供授时信号，以实现电力系统的“同步”运行。

但是，这一做法也存在着巨大的隐患。电力工业的安全生产关系国家能源安全和国民经济命脉，一旦发生紧急事态，GPS信号关闭或调整，将引发我国电网系统的重大安全事故。目前，我国电网每年都有因GPS卫星授时不准而发生的事故，给国家带来了巨大的经济损失。

基于我国北斗导航系统研制成功并投入使用的“北斗电力全网时间同步管理系统”，结束了我国电力运行时间完

全倚赖美国GPS全球定位系统的历史，解决了电力系统时间同步应用中的三个难题：可靠的时钟源，全网时间同步管理，远程集中实时监测维护。有效保障了我国电力安全和国家安全。

这套系统的单向授时精度100纳秒，双向授时达到20纳秒，指标均优于国外同类系统。目前，华东电网公司所辖的富春江水电站、新安江水电站、南京东善桥变电站、上海南汇变电站已经安装了北斗授时监控装置，挂网运行一年多时间，运行稳定、安全可靠。

3、灾害救援显身手

“北斗”卫星导航定位系统在近年来多次成功运用于灾害监测与救援行动。如在2008年的汶川地震救灾中发挥了突出作用。

汶川大地震发生后，国家有关部门迅速将“北斗一号”终端机配备给一线救援部队。该终端不但可接收北斗卫星的导航信号，还可以用短报文的形式与指挥中心取得联系。指挥人员在监控中心可随时通过监控屏幕关注每个救援小组的位置信息，必要时也可以短报文形式发出监控指令。

救援队伍在赶往灾区的过程中，通过卫星定位可得知自己所处的位置，并判断离救援目的地的距离，选择最佳路线，保证以最快的速度到达灾区开展救援工作。在行进过程中，如果发现沿途道路塌方堵塞，可以迅速进行定位，把位置信息及时通知后续部队，让其绕行，并报告指挥部，使指挥部能在第一时间内派出工程部队对损毁道路进行抢修。到达灾区获得位置信息后，及时通知指挥部、后援部队、其他合作部门，让他们明确目的地的精确位置。

此外，通过对大量相关地物的定位普查并进行统计分析，也可以为开展救灾与灾后重建的指挥、调度、管理、统筹和各项决策提供依据，有利于对灾情信息快速上报和共享。在灾后重建的交通、农业、卫生、房屋重建、灾害预防等各方面的野外工作中，利用“北斗”、GPS的定位功能进行数据采集、计算（如长度、面积计算）和统计，可应用于整体或局部区域的决策、施工、综合治理。

4、水文数据自动报

自2002年底将北斗卫星通信系统在偏远水文站点投入应用以来，因具有体积小、没有雨衰、通信速率高等特点，其性能全面优于通信卫星、海事卫星等通信方式，我国水利、水电领域引入到水文自动测报系统中，使用效果十分理想，基本解决了我国众多高山峡谷、荒漠边陲及国际河流水文信息的采集与传输的需要。该系统目前广泛地应用于国家防汛指挥系统工程124个水情分中心项目以及各流域200余个水电站水情自动测报系统中，全国已完成建设的系统中共使用有超过3000台套北斗卫星终端设备，长江委水文推广应用了近500套。

广西西江中下游洪水预警报系统、四川紫坪铺等水电站、广东三防指挥系统、新疆塔河及国际河流水文自动测报系统等均有北斗系统的应用。

基于北斗卫星的水情自动测报系统

基于北斗卫星的水情自动测报系统能够实现.水文数据自动采集与传输，主动数据查询，远端测站遥控/状态查询等功能。通过特定设置，数据控制中心站可以发出相关指令，关闭或激活远端测站的某些功能，例如激活或关闭水位测量等；数据控制中心也可发出指令，要求远端测站将当前本地工作状态信息回传，以达到监控目的。

5、农田监测保墒情

我国多数地区，尤其是西北地区普遍存在干旱缺水、耕作技术落后的现象。农业是新疆生产建设兵团的主要产业，水资源尤为宝贵。实施精准灌溉、精准施肥等六项精准农业技术，对数据采集和卫星定位技术有迫切的需求。

土壤墒情是分析判断旱情最直接的指标，因此，土壤墒情信息采集系统成为旱情信息采集系统的关键组成部分。