北斗通信在新疆人工影响天气工作应用的集约化发展思路

樊予江 ，王红岩 ，郑博华

（1.新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室，乌鲁木齐830002；2.中国气象局大气探测重点开放实验室，成都610225）

1 引言

目前，新疆已建成覆盖15个地（州、市）83个县市、1297个人工影响天气作业点的人影监测、指挥和作业网络，实现了飞机、火箭、高炮、烟炉立体联合作业[1]。新疆幅员广阔，特别是在山区、边远地区，受通信网络保障能力限制，人影探测、作业能力明显不足。新疆人影办在国内最早尝试用北斗卫星通信系统解决空地通信保障，目前已把北斗技术应用于烟炉作业、探测系统数传、作业车辆监控、应急报警等领域。本文提出以北斗指挥机为核心，在新疆构建空地传输、山区探测系统数传，烟炉控制、流动火箭及高炮监控为一体的集约化信息平台的设计思路。

2 国内外研究概况

北斗卫星导航定位系统是我国独立自主建设的新一代卫星导航定位系统，具有导航、定位、授时和短报文通信功能。该系统已成功应用于测绘、电信、渔业、交通运输、减灾救灾和公共安全等领域，产生了巨大的经济效益和显著的社会效益[2]。

目前，利用各种北斗技术解决人影通信已经进行了不少工作，主要以独立的空地指挥传输、烟炉控制系统为多。国内人影服务厂商和自动站厂商都曾利用北斗通信在气象行业进行过一些实践，但由于短报文字节数和民用通信时效限制，对于人工影响天气业务实际需求来说是远远不够的。加之现有各种应用都有自己平台支撑，且相对独立，不能互联互通，存在一定的局限性。

3 北斗通信技术简介及新疆人影北斗应用现状

3.1 北斗通信技术简介

2012年，我国成功实现了北斗导航系统的亚太区组网工作，使我国继美国、俄罗斯之后，成为世界上第3个拥有自主导航系统并投入使用的国家[3]。与现有其他卫星通信手段相比，北斗通信具有以下优势。

3.1.1覆盖范围广

目前，北斗卫星信号完全覆盖全国范围内的领土和领海，“北斗一号”的覆盖范围是从北纬5°~55°到东经70°~140°的中心地区。北斗系统信号覆盖我国陆地和海洋，没有盲区，已成为常规通信手段的有力补充。

3.1.2 全天24h全天候服务

北斗系统是我国自主建设并运行控制的卫星系统，不受其他国家的控制，能为注册用户提供全天24h的服务，同时北斗卫星上行频率采用L频段（1610~1626.5MHz），下行采用S频段（2483.5~2500MHz），信号不受雨衰影响，可以为用户提供全天候服务。

3.1.3 发送速度快

北斗短报文具有单播和通播通信方式，采用单播方式实现点对点定点传输，采用通播方式实现信息群发传输。其通播方式与手机短信，GPRS群发不同，手机短信，GPRS群发功能是对每个点逐一发送信息，每个点需数秒钟，信息发布时间长。而北斗通播方式，发布1条预警信息，只须向指定通播地址发送1次，所有具有该通播地址的用户终端都可以同时收到此短消息，大大缩短了发布时间，达到及时准确发布预警信息的目的。

3.2 新疆人影北斗应用现状

目前，北斗技术因其技术特点在新疆人影系统大量应用，主要有以下几方面。

3.2.1 空地指挥与信息传输系统

新疆人工影响天气办公室是全国最早应用北斗通信系统于空地飞机通信的单位，2016年，与电子科技集团天奥电子股份有限公司第十研究所合作，开发应用了新一代北斗空地指挥系统，整个系统分飞机端和地面端2部分组成，由北斗机载通信终端、海事卫星机载通信终端、飞机端控制软件、北斗通信指挥机、地面端北斗指挥监控软件及手机APP等组成。

3.2.2 气象探测系统

新疆各地还建有大量区域无人值守自动站，特别是山区无移动网络覆盖地区的自动站的探测数据传输，也适宜采取北斗技术，目前，均采取用点对点通信方式解决数据传输，各厂家系统也不兼容。

3.2.3 车辆监控

移动火箭车的监控一直是全疆人影安全管理的短板，阿克苏地区人影系统曾利用GPS+GSM方式解决移动火箭车的监控，后期由于移动网络服务费的问题，此系统被停用。哈密市气象局2016年曾利用北斗空地传输系统的子系统测试移动火箭车的远程监控，取得了一定经验。

4 新疆人影北斗集约化云平台建设设想

新疆目前人影系统已建应用北斗技术的系统繁多，各自成体系，出现问题，牵涉面广，可维护性不强，需要建设一整套集空地指挥、烟炉控制、探测系统数传、车辆监控、远程紧急报警为一体的解决方案来集约化应用北斗技术。

4.1 集约化北斗云平台建设的设计

集约化北斗云平台主要利用北斗卫星导航定位系统的导航定位实现对人影飞机、车辆、装备进行实时位置跟踪，并利用短报文通信功能实现实时通信和数据、控制信号传输。同时，该平台还需接入地面移动通信网络海事卫星通信终端，可以通过海事卫星实现飞机作业人员与地面端的实时语音通话和视频、图像传输需求。为了满足后续人影办新业务平台的数据融合需求，云平台数据处理中心预留数据接口，实现数据共享和互通。

4.2 集约化北斗云平台建设的关键环节

制定相关北斗应用技术标准，规范空地传输系统、烟炉控制系统、探测系统数传、车辆监控、远程紧急报警等系统的信号标准是集约化北斗云平台实现的关键环节。将控制信号、传输数据、位置信息、标准授时时间戳等信息有机融合，从规范上打通各北斗系统的关键通信环节，将现有系统通信向新标准靠拢，从而形成一整套北斗技术解决方案。

4.3 集约化北斗云平台建设思路

考虑系统的兼容性及后续的可扩展性，升级现有空地传输系统，建设以大容量指挥机为核心，以其他地面通信、卫星通信网络（海事卫星）为补充的集约化北斗应用云平台，可以较好地解决全疆所有人影作业装备（火箭、高炮、烟炉、飞机）、人影车辆的实时监测和控制、人影探测装备的数据传输。

5 结语

北斗卫星通信技术在新疆人影应用中具有较强的现实性和可操作性，通过对现有各人影应用平台的整合，可以利用北斗卫星导航定位系统的导航定位、短报文通信功能、授时功能，实现对人影作业装备实时定位和远程控制、监视，各种装备间并可以实现相连互通及野外环境下的应急报警。