北斗卫星导航系统在铁路应急通信中的方向探讨

　1北斗卫星导航系统
　　北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务，并兼具短报文通信能力。我国此前已成功发射了十六颗北斗导航，已具备向我国大部分地区提供初始服务的条件，2013年可为亚太地区用户提供服务，到2020年北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。
　　1.1 定位原理
　　北斗卫星导航系统是主动式双向测距二维导航，中心控制系统解算，供用户三维定位数据。其原理是采用三球交汇测星原理进行定位，以两颗卫星为球心，两球心至用户的距离为半径，可画出两个球面。另一个球面是以地心为球心，画出以用户所在位置点至地心的距离为半径的球面，三个球面的交会点即为用户的位置。
　　1.2 主要功能
　　（1）快速定位。系统能够覆盖我国全部国土，无通信盲区，为服务区域内的用户提供全天候、实时定位服务，定位精度接近GPS。
　　（2）短报文通信。一次可传送多达120个汉字的信息；可提供群组呼通信及广播，数据存储备份，数据实时查询下载，数据多点分发等北斗增值服务功能。
　　（3）精密授时。精度最高达10—20纳秒(双向)。
　　2 铁路应急通信系统现状
　　随着我国高速铁路运行规模迅速发展，高速铁路运营范围已逐渐由经济发达地区迅速在全国范围内铺开。伴随着列车时速的提高，对铁路运输安全的关注程度也不断加强，对可能的险情发生后的快速处置也提出了更高的要求。铁路应急通信系统已同数调系统一样成为高速铁路的基础通信设施。
　　2.1系统结构及设备配置
　　铁路应急通信按铁道部、铁路局两级应急指挥中心组成系统，系统由应急指挥中心设备、传输网络、接入设备三部分构成。
　　应急通信中心设备应包括应急中心通信主设备、卫星接入设备、应急指挥台、应急操作台、应急值班台、应急中心音/视频终端和网管终端。
　　应急通信现场设备应包括事故现场应急接入设备、传输通道设备、终端设备等。原则上每200km配置1套应急通信现场接入设备。
　　2.2 系统功能
　　应急通信系统应能提供事故现场至应急中心之间多路语音通信、静止图像和动态图像实时传送、显示以及数据通信等功能。话音通信包括应急中心之间、中心与现场之间、现场内部的单呼与组呼。图像功能应能同时支持H.264和MPEG-4编码的视频，能实现视频的转发、分发功能；系统应提供现场无线摄像功能；支持实现现场应急抢险会议的功能。
　　2.3 使用现状
　　铁路应急通信系统在多次应急抢险中，为迅速恢复行车秩序，减小经济损失起到了重要作用。但从目前已经上线运行的各个厂家的应急通信设备来说都存在一个盲点：在其他领域的应急通信系统中已广泛采用的GPS定位、导航设施和GIS并没有在铁路应急通信系统中得到应用，在铁路行业的应急通信技术体制中也没有相关内容的体现。
　　如果在应急通信人员和抢险救灾人员在奔赴应急抢险现场的过程中就能够把行进方位、路线实时发回到应急指挥中心的显示大屏上，而且能够实时把路上人员组织情况、救援物资、车辆分布情况等相关的信息在不依靠其它公共网络的情况下发送到指挥中心，同时指挥中心也能够把欲下达的指令、气象信息、正在酝酿的抢险措施等随时掌握的信息在队伍行进的过程中实时发送到应急通信和抢险人员，无疑对应急通信和抢险过程有很好的促进作用。
　　3 北斗系统在铁路应急通信领域的应用前景
　　近十年来我国经济的飞速发展、流动人数的猛增和各种物资资源不平衡的分布对我国铁路运输提出了严峻的考验，铁路的安全运行也显得至关重要。“北斗”导航系统是我国自主研发的卫星导航系统，不受其他国家的控制，是可靠性较高的导航系统。这就更增大了北斗卫星导航系统在铁路应急通信中应用的可能性。
　　可考虑在原有铁路应急通信系统中增加对北斗导航模块独特功能的应用，完善原有应急通信功能，实现事故现场与应急指挥中心、调度中心间基于北斗短报文的应急信息的实时传递，并据此制订基于北斗卫星导航系统的铁路应急通信技术规范。
　　4 北斗卫星导航定位系统应用于铁路应急通信的设想
　　4.1 整体解决方案
　　铁路应急通信指挥系统增加基于北斗卫星导航定位系统的定位、导航、短报文通信功能，由北斗系统、应急中心的指挥型用户机以及短报文指挥调度和GIS系统软件、应急现场的北斗手持式用户机、车载式用户机和内置于现场应急接入设备的双模导航模块三大部分组成。
　　在铁路应急通信现场，为相关应急通信人员配备成熟的单兵设备、车载设备，为参与现场抢险的救援车配备车载机，完成对现场单兵人员和应急抢险车辆的定位、导航和短信应急通信功能的增强。在现场应急接入设备中内置北斗导航模块，完成现场设备对定位功能和短信收发功能的增加。
　　在应急中心通信设备上，通过配置基于北斗导航的指挥型用户机设备，并在应急指挥台上开发基于北斗导航系统的具有定位、导航功能的GIS软件和SMS短报文指挥调度等软件模块，也可以结合原有的应急通信有线、无线、3G、卫星等传输网络来完成应急现场与应急中心一体的应急定位、导航功能，以及北斗导航系统所独有的短信息实时调度功能。
　　4.2 系统功能
　　（1）短报文指挥调度功能
　　基于北斗通信功能的短报文指挥调度界面，显示所属各用户终端上传的短报文信息，并对单个用户或用户群下发指挥调度信息及其他通播信息。可实现点对点通信、组播通信、实时短信接收、通信查询功能、预置电文等功能。
　　（2）应急GIS信息平台功能
　　应急中心在原有通信平台之外建立基于北斗定位导航系统的应急GIS信息平台，通信平台和GIS信息平台可以起到相辅相成的作用，共同为现场抢险救援工作保驾护航。GIS平台可显示应急救援现场详细地图、救援人员、救援车辆等分布信息；根可据应急现场需要生成导航路径；可根据北斗终端的定位信息显示不同报警状态；可实现对地图进行放大、缩小、查看等功能；可具有距离量算功能等。
　　结语
　　随着铁路应急通信技术的迅速发展和系列技术规范要求的出台，以及铁路安全保障的需要，在全国范围内建立一个完整统一的铁路应急通信网络是必然的趋势。针对铁路应急通信的特点，开发基于北斗卫星导航系统的铁路应急通信网络，可极大的提高应急指挥的灵活性，提升应急现场的处理能力。
　　参考文献
　　[1] 中华人民共和国铁道部.铁路运输通信设计规范.中国铁道出版社.2005.