北斗卫星通信遥控系统探索(全文).pdf

北斗卫星通信遥控系统探究(全文)

1.北斗卫星导航系统简介

北斗卫星导航系统是我国具有自主知识产权、独立运行不受

其他GJ限制的的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统除了可

以提供定位、测速和授时服务等免费开放服务，还可以向授权用

户提供通信服务等授权服务。北斗卫星导航系统是我国最早在上

世纪八十年代开始起步研制的，当时主要是为了GJ安全战略需

要，因为之前主要依赖于美国的GPS定位系统。我国的卫星导

航研制主要按照三步走的计划实施，即第一步先开展卫星导航试

验，第二步开始为我国及周边地区导航服务，其覆盖范围基本包

括了我国管辖的包括钓鱼岛、黄岩岛、西南沙等我国领海的全部

海域，最后一步是达到全球覆盖全天候服务的目标。北斗卫星通

信的优势在于覆盖范围比GPRS/CDMA更广，比如在南海广阔

海域GPRS/CDMA等信号无法覆盖区域的区域可以无缝覆盖，

另外还具有产权自主性。目前北斗卫星导航系统已实现覆盖我国

及周边亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。

按照规划，到2021年左右，可以实现全球服务。

2.北斗卫星通信原理

每个北斗用户终端设备都有一个类似居民身份证号码的可

识别唯一标识ID号，录入ID号的IC卡除了可以实现入XX信

息治理外，也可以实现北斗用户身份认证。通信的方式是用户起

始终端将对方地址和电文发送到北斗卫星，北斗卫星再将目标地

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址和电文转发到地面操纵中心，地面操纵中心将译出的地址和通

讯编码又通过北斗卫星发送到目的用户终端(图1)。北斗卫星的

通讯容量最多可以一次传输628个二进制位，传输时间在一秒

内完成。北斗卫星通信具有信号覆盖区域广，不受气候和环境因

素影响，信息传输实时高效，性能稳定、通信信道保密性强，通

信资费及后期维护费用低廉，提供统一时间基准和位置服务信息，

组XX方便，不依赖任何基础XX络设施的优点，目前已经全部

覆盖我国南海海域，非常适合在南海海域等GSM信号无法覆盖

的区域使用。基于北斗卫星通信的航标遥测遥控系统，是将遥测

遥控终端安装于浮标、固定标上（灯塔、灯桩、导标等），航标

的位置信息、灯器设备的工作电流、电压数据，灯器的开关状态，

太阳能板的充电电流等信息数据都会被数据采集模块采集，并推

断工作是否正常，到一定的时间间隔后、接收到中心查询指令或

出现报警时终端自动将数据按照通信协议打包通过串口发送到

通信模块。遥测遥控终端通信模块通过北斗卫星的短报文功能以

无线方式将数据发出，数据通过通信基站和交换中心全部集中发

送到航标治理机构的通信服务器上，再经过通信服务器将遥测遥

控信息发送到航标巡检系统上的遥测遥控系统监控平台。

3.基于北斗卫星通信的航标遥测遥控监控工作原理

航标灯器遥测遥控监控模块包括北斗卫星接收天线、北斗卫

星收发处理模块、北斗卫星发射天线、电源模块和监测操纵模块。

北斗接收天线主要负责收集北斗卫星的导航信号；北斗收发处理

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模块功能是接收处理捕获跟踪经过变频、解调译码的北斗卫星导

航信号，收取监控站给模块传递来的远程监控命令，并把收取到

的远程治理命令通过串口发到监测操纵模块。然后监测操纵模块

再通过串口将远程治理命令转发到航标灯器，达到操纵航标灯器

的工作状态的目的。监测操纵模块则定时采集航标灯器的实时数

据，把采集到的航标灯器数据通过串口传到北斗卫星收发处理模

块，同时把信号的编码调制、变频并放大，最后利用北斗发射天

线将射频信号再传输给北斗卫星。根据海上的复杂天气环境，需

要模块安装于水密仓中，达到保护设备防水性、防腐蚀性、防盐

雾侵害、防老化等功能。

3.1北斗通信协议

信息监测站将采集到的航标位置，工作电流、电压，灯器开

启状态等数据通过信息编码编译成北斗终端能够接收的短报文

格式，然后北斗发送终端发送此信息到北斗接收终端。北斗报文

的短报文信息编码的基本形式一般是：传输通信的指令，传输指

令的总长，北斗发射终端的ID，北斗接收终端的ID