北斗卫星通信在水文测报数据传输中的应用.docx

北斗卫星通信在水文测报数据传输中的应用刘尧成华小军韩友平摘要：从2002年起我国就已经开始进行利用北斗卫星传输水情信息的试验研究并陆续建设了多个北斗卫星水文遥测系统到2006年已有800多个水文测站使用北斗卫星系统。介绍了北斗卫星系统、通信工作方式、通信技术指标、北斗卫星通信水情自动测报系统的组成以及目前国内北斗卫星在水文遥测系统中的应用情况。金沙江梯级水电站水文自动测报系统进行了简要介绍。关键词：北斗卫星CDMA水文自动测报回执北斗卫星系统简介北斗卫星是一个提供全中国范围内的卫星定位系统。它是中国自主开发的用于地面定位的第一代卫星系统现在已发展成为可供民用定位和数据通信的系统。北斗卫星系统由三个主要部分组成：空间卫星地面站(LES)及民用控制中心（神州天鸿控制中心）和用户终端。（1）空间卫星：空间卫星部分由2～3颗地球同步卫星组成负责执行地面中心站与用户终端之间的双向无线电信号中继任务。每颗卫星的主要载荷是变频转发器以及覆盖定位通信区域点的全球波束或区域波束天线。每颗卫星都有2个波束定位在太平洋、印度洋二个区域。两颗工作卫星的波束分别为1、2、3、4。一颗备用星的波束为5、6。两颗卫星都可以覆盖中国全境。覆盖范围：北纬5～55度东经70～145度。系统组成如图1所示。（2）地面站：终端与终端之间相互通信的中转站。地面站设在北京通过神州天鸿中心站系统为民用定位与通信提供服务。其功能是完成与卫星之间上、下行数据的处理；对各类用户发送的业务请求进行响应处理完成全部用户定位数据的处理工作和通信数据的交换工作并把计算所得到的用户位置和经过交换的通信内容分别送给有关用户；同时可对发送方用户进行通信回执确认；此外神州天鸿网管中心还负责用户的注册、管理和业务开通。（3）定点（移动）终端：卫星终端分为普通型和指挥型终端两种。民用客户终端由北斗卫星收发主机、北斗卫星全向收发天线、用户操作控制单元、民用通信协议等软硬件组成能够完成用户终端与空间卫星之间上、下行数据的处理；发送用户业务请求接收用户数据；具有通用的RS232C数据接口。按照北斗卫星系统制订的技术标准生产移动终端的厂商已有多家这些厂商生产的设备经过入网认可后便可把产品销售给用户目前一般用户都是在系统的服务商神州天鸿公司直接购置卫星终端设备并在该系统管理中心办理用户入网手续获得用户使用卡后投入使用。2.北斗卫星通信的工作方式北斗卫星系统具有点对点双向数据传输方式。它是数据报告方式以数据包的形式传输一次发送共有210个字节一般用户一次最多可发送110bytes信息。测站终端发送采用码分多址直接扩频序列调制扩频伪码采用周期伪随机序列发送频率为L波段通过卫星转换为C波段由地面站接收由神州天鸿民用中心站处理后发到卫星再经卫星转换为S波段由测站终端或指挥型终端接收完成一次点对点的通信。反向发送过程亦然。测站型终端和指挥型终端的最大区别在于前者只能锁定在一个波束上而后者可以同时锁定所有波束发送信息时也是如此前者每次只能在单波束上发送后者则可以同时在所有波束上发送。在北斗卫星通信点对点方式中还有一种通播的方式。即在一个用户群（用户系统）中将一个作为主站（中心站）的终端设备号码写入本群中其它测站的终端设备的映像地址中当此中心站作通播方式发送时则群中的所有使用同一波束的测站都能同时收到此信息。此功能可以用作系统的广播回执即在系统的一次定时报后一定时间内将收到系统中的测站和未收到的测站的信息广播出去未收到自报信息的测站则再次发送信息从而提高了系统的畅通率同时也减少了系统中心站的发送次数。如果用户系统的主站采用指挥型终端则回执可一次在全部波束上发送用户系统的所有测站可以同时收到主站的回执。3.北斗卫星系统的信道容量北斗卫星测站终端是在其后端设备的控制指令下发送数据报告的它在收到后端设备的发送数据报告指令后直接向卫星发送信息其信道编码与调制方式为码分多址即CDMA方式利用冗余编码方法使得入站数量达到200站/每秒按照水利水文信息传输整点报的需求以10分钟收集全部站点数据计算此类用户理论上可容纳12万测站用户所以其信道容量极大。目前此类用户数量仅为800个左右可以不考虑信道拥挤问题。4.北斗卫星系统的信息传输速度北斗卫星的通信技术指标出站信道：信道速率为31.25kbps入站信道：信道速率为15.625kpbs系统误码率：1×10－7定位精度：10~100米通信能力：一次最大可发送200个字节授时精度：单向100ns双向30ns响应时间：高<1秒；中<5秒；低<10秒接续方式：卫星终端至终端、DDN、PSTN、GSM、Internet目前通过北斗卫星的地面中心和神州天鸿民用服务中心站的服务系统用户从测站发送数据到用户中心站接收到数据一般只需3到5秒