北斗二代卫星导航系统在公安边防工作中的应用分析

郑何静

【摘 要】目前我国公安边境警力中采用的导航定位多数是基于美国的GPS，存在安全隐患。我国自主建设北斗二代卫星导航系统可以提供定位、导航、短报文通信及授时服务，能解决特殊环境下通信盲区问题，适合用于边防工作中安全可靠的指挥工作。本文在分析北斗二代卫星导航技术的基础上，結合地理信息技术和现代通信网络技术，对北斗二代卫星导航系统在边防工作中的应用讨论。本文成果能为提高公安边防工作的安全可靠性和执行效率提供支撑。

【关键词】北斗二代；公安边防；地理信息系统；通信技术；信息化

【Abstract】At present，the widely used navigation positioning in China's public security border is GPS， which has serious security risks. BeiDouⅡ Navigation Satellite System can provide positioning， navigation，short message communication and timing services. BeiDouⅡ can the communication problems in the special environments，which is suitable for public security border work in China. Under the support of geographic information technology（GIS） and modern communication technology， the application of public security border work using BeiDouⅡ are discussed in this paper.The results of this paper can provide support for improving the safety， reliability and efficiency of public security border work.

【Key words】BeiDouⅡ；Public security border；GIS；Communication technology；Informatization

在当今新形势下，公安边境警力的工作异常重要；在信息化技术的支撑下，我国公安边境警力如何提升的信息化工作能力尤为重要[1]，[2]。随着公安边境警力贯彻落实公安部“科技强警”战略的不断深入，定位导航技术在公安边境警力工作中逐步开展应用，是公安边防加强监控管理和提升社会联动应急能力的重要手段[3]。目前，公安边防指挥系统中的定位导航应用基本上是基于美国的全球定位系统（Global Positioning System，GPS），存在很大的安全隐患[4]。为了提高指挥调度的安全性和可靠性，我国公安边防部门指挥系统在进行定位导航时，有必要使用我国自主研发的北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS），再结合地理信息系统（Geographic Information System，GIS）和现代通信网络系统，从而建立公安边防部门指挥信息服务系统。本文对北斗卫星导航系统进行了详细介绍，并对北斗卫星导航系统在公安边防部门领域中的应用进行了分析。

1 北斗卫星导航系统

BDS是我国自行研制的定位导航系统，是继美国GPS系统和俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GLONASS）后世界上第三个实际运行的定位导航系统。目前，BDS服务范围主要包括中国全境及亚洲部分地区，具有定位精度高、可全天候使用和通信快捷等特点。北斗卫星导航系统主要由空间段、地面段和用户段三个部分组成。其中，北斗二代卫星导航系统的空间段由14颗卫星组成的卫星网络，主要包括5颗地球静止轨道（GEO）卫星、5颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和4颗中圆地球轨道（MEO）卫星，5颗GEO卫星定点位置为东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°；而北斗三号卫星导航系统的空间段则是由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的混合星座[5]，[6]。BDS的地面段主要包括主控站、时间同步/注入站和监测站等。BDS的用户段主要包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品以及终端产品、应用系统和应用服务等[5]。BDS地面段是北斗系统的控制、管理及导航定位解算的核心，负责整个系统的信息生成、收集、处理及系统状况的监测，不仅要完成对卫星及用户的管理，还要完成定位解算及授时等业务。

短报文通信服务是BDS特有功能，也是BDS有别于GPS、GLONASS等其他卫星导航系统的一大特色。BDS采用数据包形式的短报文通信实现点对点双向报文信息传输。BDS的短报文通信流程为：北斗用户发送终端采用码分多址直接序列扩频调制方式，扩频伪码采用周期性伪随机码序列，发送频率为L波段，通过北斗卫星转换为C波段由北斗地面站接收，经北斗地面站处理后发给北斗卫星，再经卫星转换为S波段发送给北斗用户接收终端，完成一次点对点的通信，反向发送过程亦然[7]。

北斗二代卫星导航系统公开的服务区为55°S-55°N，70°E-150°E。在公开服务区内，北斗二代卫星导航系统的用户测距误差仅次于GPS系统，优于GLONASS系统和Galileo系统；定位精度与GPS系统和GLONASS系统相当[5]。服务区内具备定位精度水平10m、高程10m；测速精度0.2m/s；双向授时精度10ns；短报文通信能力：40～120个汉字/次（军、民用户不同），45万次/小时[5]，[7]。北斗二代卫星导航系统自2012年正式提供服务以来，在警务调度[4]、海洋渔业[8]、气象预报、水文监测[9]、交管执法[10]等领域得到广泛应用。endprint

2 北斗卫星导航系统在公安边防工作中的应用分析

卫星定位导航是公安部门日常工作中的不可或缺的技术，在公安工作中发挥了重要作用。据不完全统计，全国公安机关各类警用设备中具有卫星定位功能的比例超过50%[11]。目前公安部门中的定位导航大多数基于美国的GPS技术，由于反恐、维稳、警卫等大量公安业务的敏感性和保密性，依赖国外卫星导航技术存在巨大安全隐患[11]，[12]。因此，在公安业务领域逐步推广使用我国的北斗二代卫星导航系统成为一种必然趋势和内在要求[11]。本文部分重点分析北斗二代卫星定位导航在公安边防工作中的应用。

北斗卫星导航系统在公安边防工作中的应用是主要利用北斗短报文通信和现代移动网络通信技术来传递信息的，不需要建立新的专用网络。利用北斗终端短报文功能，将公安边防人员位置和现场信息通过北斗回传指挥中心，解决特殊环境下通信盲区问题，尤其适合在地域辽阔的新疆、西藏等常规通信手段无法到达的地区使用。

2.1 边防信息双向交互

在有通信网络覆盖的地区，通过北斗终端首先获取位置信息，并将位置信息与边防的图像、音频和视频等信息进行融合，最后通过通信网络将带有位置信息的边防综合信息传输给指挥中心。指挥中心将来自不同北斗移动终端信息进行综合研判分析，并通过通信网络将相关信息传递边防的相关处理人员，从而实现边防信息双向交互。在有通信网络的区域，可构建综合利用北斗的短报文通信和现代通信网络双兼容的边防信息双向交互模式。

在没有通信网络的区域，通过主要是通过利用北斗的短报文通信，将带有位置信息的综合边防信息，通过北斗卫星传输给指挥中心；指挥中心也通过短报文通信将边防信息传达给相关处置人员。构建边防信息双向交互链路，从而解决没有通信网络区域的边防信息双方交互的难题。

2.2 公安边防人员综合管控

公安边防人员通过手持移动北斗终端，将包括人员、位置和边防等综合信息通过通信网络或北斗通信等传输给指挥中心；指挥中心也可通过上述通信方式将人员调度信息下达给边防工作人员，从而可确保公安边防人员快速执行上级的调动任务，并对现有的状态进行准确汇报。结合电子地图，指挥中心根据人员综合信息，对边防工作人员的方向、速度、状态、工作路线以及位置等进行准实时综合管控。边防工作人员之间也可通过手持移动北斗终端进行通讯，确保边防工作人员之间的信息同步。

2.3 公安边防车辆的综合调度管理

车载北斗移动用户终端可为公安边防人员执勤车辆实时提供高精度、高可靠的北斗卫星导航定位信息（速度、位置以及方向等），具备与指挥中心的通信功能，可确保公安边防人员快速执行上级的调动任務，并对现有的状态进行准确汇报。结合电子地图，指挥中心能准备掌握边防车辆的实时位置、行驶路线等；同时根据实际情况对车辆进行最优调度，并将相关指令传输给对应的车辆。

2.4 基于北斗的公安边防处置综合指挥

公安边防指挥控制平台以北斗、通信网络、GIS技术、大数据分析等技术为核心，满足边境警力警车、警员等位置监控、指挥调度等要求。通过空间信息技术增强公安边防信息化管理手段，为公安边防工作提供全天候、安全可靠的定位支撑服务。北斗公安指挥控制系统通过边防专网、公安专网等能够实现实时位置查询、定位跟踪、历史轨迹回放、电子围栏等，集成北斗短报文收发功能，可以完成短报文终端间的定位、通信，满足特殊环境或重要事件时指挥中心应急通信的需求。北斗短报文通信基本不受区域限制，有效地解决了公共网络无法覆盖的盲区通信。通过建设北斗公安边防指挥控制系统，能够优化警力指挥调度，提高出警效率。

基于北斗的公安边防指挥控制平台的运行过程：北斗用户终端中的北斗接收机接收到卫星发送的定位等数据信号处理后，获得车辆、人员的位置、速度、运动方向及时间等各种数据信息以及紧急事件告警信息，经现代通信网络上传到指挥控制终端；再与GIS系统信息进行数据处理后存储，并送到大屏幕与电子地图叠加标定显示，上述信息也可通过移动通信网络在车载北斗应用终端上显示[6]。指挥控制终端发布的信息和调度指令，下传到有关的车载终端并加以显示。

3 结束语

北斗二代卫星导航系统在公安边防工作中的应用，为各级公安边防机关现场指挥调度和辅助决策实现“统一指挥、快速反应、协同作战”提供技术平台，移动作战、靠前指挥的优势将逐步显现。随着北斗卫星导航系统功能地不断扩展和完善，必将成为公安边防机关新型指挥调度手段，从而提高公安边防机关的纵向指挥能力和横向联动能力以及处置突发事件的能力，为边防巡逻效能的实现提供了重要保障。强化了现有移动警务系统主体功效，是公安边防系统工作方式的一种创新，是“科技强警”的最好体现。

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[12]张鑫，谢红文.北斗技术在公安勤务指挥系统中的应用[J].警察技术，2012，5：27-29.endprint