北斗卫星导航系统消防应用分析

来春丽，谢向阳

（环球新时空信息技术研究院，北京 100036）

1 北斗卫星导航系统简介

1.1 北斗卫星导航系统的发展

北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。

1983年，中国航天专家陈芳允提出使用两颗静止轨道卫星实现区域性的导航功能；1989年，中国使用通信卫星进行试验，验证了其可行性，之后的北斗卫星导航试验系统即基于此方案。

中国高度重视北斗系统建设，为北斗卫星导航系统制定了“三步走”发展规划。第一步，建设北斗一代全天候区域性的卫星定位系统，为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务。第二步，到2012年建成覆盖亚太区域的北斗二代区域导航定位卫星。第三步，到2020年建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统，提供全球的卫星导航、定位和授时服务。目前中国正处于第三步战略规划的快速建设过程中。

1.2 北斗卫星导航系统的特点

北斗卫星导航系统是由空间段、地面段和用户段三大部分所组成，未来建成后，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力。为把北斗卫星导航系统建设发展成为世界一流的导航卫星系统，应以应用推广和产业发展为根本目标，不仅要建成系统，更要用好系统。坚持按“自主、开放、兼容、渐进”的建设实践来发展北斗系统，首先实现在区域快速形成服务能力，再逐步扩展为全球服务的发展路径。丰富了世界卫星导航事业的发展模式。北斗卫星导航系统具有以下特点：

（1）北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，与其他卫星导航系统相比高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能特点更为明显。

（2）北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。

（3）北斗系统创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。

1.3 北斗卫星导航系统的优势

（1）具有短报文通信功能。用户在沙漠、海洋、森林等正常通讯无法覆盖的区域也可以实现位置信息的回传，从而达到报警和救援的目的。

（2）安全性能高。在北斗卫星导航以前，中国经常使用美国的GPS卫星导航系统。前几年有媒体曾爆出，美国军方利用GPS监视各国军队获取情报的情况。北斗卫星导航系统是中国自主研发运营的，高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适合关键部门应用。

（3）定位精度准。中国的北斗卫星导航由35颗卫星组成，卫星数目的提高，带来的是定位精准和服务范围的提高。

（4）覆盖范围已经覆盖亚太地区，适合于集团用户大范围监控管理和数据采集用户数据传输应用。

（5）通讯和定位很好地结合。适用户知道“我在哪”，还能让别人知道“我在哪”。

（6）接受终端不需铺设地面基站，用户终端相对便宜。

2 北斗卫星导航系统消防应用分析

2.1 消防部队卫星通信能力存在的问题

消防部队已基本建成一个集有线、无线、卫星通信为一体，符合消防实战需要的全国应急移动通信保障平台，有力支撑了重大勤务活动和突发性事件应急处置的通信保障和技术支持等工作。但是因为装备配备数量少、通信保障体系不完备、互联互通存在瓶颈、没有形成有效合力等原因，仍存在一些问题。一是各地区消防部队实际业务需要增多而资源不足；二是当前消防部队在灾害现场应急通信不畅、通信组织混乱问题仍然突出；三是移动办公、执法、指挥、图像监控等手段应用不足或各自为战，没有实现统一的身份认证、权限、服务和消息管理。

2.2 消防中北斗卫星导航系统的应用分析

北斗卫星导航系统的深度应用应成为消防信息化发展不可或缺的重要战略举措，北斗卫星导航系统一定要与消防一体化业务信息系统互联互通，无缝对接，具备分级共享定位数据，互通短报文等功能。

2.2.1 指挥调度应用分析

第一，北斗卫星导航能在1：500以上大比例尺电子地图上显示消防队站、联动单位和灾害发生地单位的准确地理位置和周边5千米范围内消防水源、救援车辆运动轨迹，及时调度周边联动力量，向多部门同步发送地理坐标信息和卫星地图。

第二，在发生地震、洪灾、风灾等重大灾害或开展沙漠、山区、海洋等地区的搜索救援，利用北斗卫星导航系统的定位与通信功能，配合其他通信系统支持，通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况，调度力量迅速到达救援地点，提高抢险救灾时效。

第三，在大型消防安保活动中，利用消防警用终端与北斗卫星导航定位模块融合功能，精确定位执勤车辆、人员位置，形成海量位置资源联网共享与分析挖掘，优化警力部署和实施预警监控。

2.2.2 灭火救援应用分析

当消防部队开展灭火救援时，需要快速建立通信传输链路，连通各个通信节点和战斗段，消防北斗卫星导航系统在灭火救援通信中需提供地下、超高层等复杂环境下无线延伸覆盖，单兵携行通信模块需具备现场图像传输、北斗卫星导航监控、GPS对讲及位置共享导航、卫星和短波语音等卫星通信功能。

在紧急情况下，消防员进入到火灾现场建筑物内部实施救援时，可携带北斗惯性导航功能的定位终端，现场通信中心在监控端准确监控消防员位置，通过短报文及时下达紧急撤退命令，以保证消防员的安全。同时，在室内环境恶劣、无法看清室内逃生路线时，消防员可依靠手持定位终端进行定位导航，顺利找到逃生路线进行逃生。

2.2.3 执法服务应用分析

通过“消防局—总队—支队”部署北斗消防救援管理平台，将各消防执法单位消防执法车辆、消防移动执法终端、执法记录仪等设备位置资源共享和关联应用。在电子地图上实时定位标注，实时监测与综合管理，及时捕获执法工作中出现的异常情况，进行异常自动处理或报警提示，形成纵向扁平化动态监控，横向跨区域跨警种的综合位置资源服务能力。

在执法现场，消防执法人员可以提供基于位置信息的图片、视频、文字等多媒体执法记录信息的采集上传，及时保留真实、可靠的执法证据；远端可以通过大数据综合统计分析“检查单位数”“发现火灾隐患数”“督改火灾隐患数”“罚款数”四项指标情况，促进执法规范化提升。

3 消防部队现阶段发展北斗卫星导航系统的瓶颈

北斗卫星导航系统迅猛发展，但消防部队对北斗卫星导航系统的应用仍有待加强，说明北斗卫星导航系统在消防部队的发展存在一些障碍。其中包括以下几点原因。

（1）美国GPS系统在我们国家及世界应用非常广，且开发的终端产品多、技术先进、适用性强、运营完善成熟。相对比，中国的北斗卫星导航起步不久，发展时间比较短，市场化运作部不充分，设备应用不广泛。

（2）芯片价格较高。虽然目前得益于芯片技术的提高，北斗卫星导航芯片的价格已经在大大下降，但是相对来说，价格还是比较高。

（3）卫星质量不高，使用寿命短。GPS卫星的寿命一般在8年，北斗卫星的使用寿命在5年左右。

4 结束语

中国发展的北斗卫星导航系统，具有定位准、保密性强等特点，已在测绘、电信、水利、交通运输、勘探和国家安全等诸多领域开始逐步发挥重要作用，在民用、军用领域都产生了显著的社会效益。消防部队应抓住机遇，采用北斗技术，依托于北斗卫星导航系统，消除安全隐患，为各级消防部队的灭火救援指挥和处置突发事件提供技术支撑，更好地为人民服务。