1、北斗衛星森林防火系統方案二0二年八月二十八日一、北斗衛星系統介紹北斗衛星系統是基于我國自主知識產權的北斗導航系統而建立起來的衛星通信導航系統，能夠全天候、全天時 提供衛星導航和通信服務。系統主要由空間衛星、地面中心 站和用戶終端等部分組成。空間衛星：空間衛星部分由23顆地球同步衛星組成， 負責執行地面中心站與用戶終端之間的雙向無線電信號中 繼任務。每顆衛星的主要載荷是變頻轉發器，以及覆蓋定位 通信區域點的全球波束或區域波束天線。地面中心站：地面中心站連續地產生和發射無線電測距 信號，接收并快速捕獲用戶終端轉發來的響應信號，完成全 部用戶定位數據的處理工作和通信數據的交換工作，把計算 機得到的用

2、戶位置和經過交換的通信內容，通過空間衛星分 別送給有關用戶。所以，一切計算和處理集中在地面中心站。用戶終端：完成用戶端與衛星之間上、 下行數據的處理; 發送用戶業務請求，接收用戶數據；提供必要的顯示及數據 接口。根據使用終端的客戶類型，用戶終端分為車載型用戶 終端、船載型用戶終端、遇險報警型用戶終端、手持型用戶 終端、通信型用戶終端、 授時型用戶終端、管理型用戶終端、 雙模型用戶終端和增強型用戶終端。北斗衛星系統具有三大功能：快速定位、短報文通信、精密授時。快速定位：地面中心站發出的測距信號（具體為格式化 的幀結構及其偽碼）含有時間信息，經過衛星-用戶終端站-衛星，再回到中心站，由出入站信號的

3、時間差可計算出距離， 可在秒級之內完成。短報文通信：北斗衛星系統是雙向閉合環路系統，每個 用戶終端都有專用識別碼，用戶終端通過該專用識別碼發送 和接收信息。通過網管中心，用戶終端與固定用戶之間也可 以進行信息的發送和接收。精密授時：精密授時與通信、定位都是在同一信道中完 成的。地面中心站產生標準時間和標準頻率，通過詢問信號 將時標的時間碼送給終端。北斗衛星系統可以根據不同行業的不同應用需要，提供 包括定位信息、導航服務、信息通信、精密授時和GPS差分信息廣播在內的基本服務業務，以及群、組呼、遇險安全告 警、同陸地用戶雙向信息通信、同其他移動終端（CDMA/GSM等終端）的雙向信息通信等增強服務

4、業務在內的多種應用服 務。例如：針對需要大區域、大量自動數據采集系統的應用 要求，基于北斗衛星系統的通信服務功能，可以建立與水文 自動測報系統應用模式相似的自動數據采集系統；根據現代 物流應用需求，結合北斗系統所提供的強大的定位導航和通 信服務功能，可以實現車輛調度監控指揮系統、集裝箱調度 監控系統以及船舶調度監控系統等多種應用系統；針對森林 防火部門對林火撲救指揮以及日常管理的應用要求，利用北 斗系統所提供的定位和通信功能，可以實現基于北斗衛星系 統的森林防火調度指揮應用。二、應用可行性分析在森林防火撲救指揮中，不僅需要有精確的定位設備對 火源、火場進行精確定位，還要為參加林火撲救的隊伍進行

5、 精確的定位導航，以保證在林火發生時能使得撲救隊伍能夠 選擇最佳路徑在最短時間內抵達火場并實施撲救；此外，還 要為撲救隊員與森林防火指揮中心之間提供有效的通信手 段，已保證指揮中心下達的各種指揮調度信息能夠及時準確 的傳達到各級撲救指戰員，同時也要使得撲救一線的火場火 勢以及其他信息能夠及時有效地上報到指揮中心，為指揮人 員進行科學合理的決策提供準確的信息。此外，在森林防火 的日常巡護巡查過程中，也需要行之有效的定位工具和通信 手段，保持流動巡護人員及時準確到位，并與指揮中心保持流暢的通信聯絡以及時傳遞巡查過程中發現的各種有效信簡而言之，無論是林火發生時的撲救指揮還是日常管理 中的巡查，都需要

6、有精確的定位工具和有效的通信手段，保 證森林防火中心與森林防護人員保持密切的聯系，并隨時掌 握一線人員的動態位置。眾所周知，GPS手持設備可以為森林防火隊員和巡護人 員提供高精度的定位導航信息，衛星電話、甚高頻對講機或 超短波電臺可以為防火人員提供移動通信手段，但由于甚高 頻以及超短波通信的通信距離及受地形限制的因素，極大的 制約了其使用范圍，無法保證防火人員能夠與指揮中心之間 保持暢通無阻的通信，而衛星電話設備造價高，通信費用高 昂，也極大的限制了其在森林防火中的廣泛應用。由于通信 手段的限制，盡管一線防火人員配備了高精度的定位導航設 備，也無法使得指揮部門實時動態地掌握前方人員的位置， 進

7、而不能有效的實施指揮調度控制，不能實現科學高效的林 火撲救。北斗運營系統是同時提供定位和通信功能的衛星系統， 將其應用于森林防火中，它不僅可以解決甚高頻或超短波通 信中的通信有效距離受限制的問題，還可以為防火隊員提供高精度的位置信息，實現定位導航；在使用北斗系統衛星終 端進行定位的過程中，終端在獲得本地位置信息的同時，防 火指揮中心通過北斗指揮型終端也可以監收到該終端的位 置信息，或者通過登錄到網管中心獲得該終端同樣的位置信 息。北斗系統衛星終端的最大特點是其可以同時提供數據通 信與定位功能，這不同于以往的任何設備，僅提供定位功能 或僅提供通信功能，定位和通信功能被集成在一個設備當 中；北斗系

8、統衛星終端設備小型化、集成度咼、設備緊湊簡 單、低功耗和操作簡單等特點，并且可采用電池供電，與其 他衛星電話設備相比，設備和通信費用相對都比較便宜，因 此可以在森林防火部門進行廣泛應用；北斗系統衛星終端有 車載、機載以及手持等各型終端，可非常簡便可靠地安裝在 撲救車輛、航空護林飛機上，并提供給防火隊員個人使用， 從而使得森林防火部門能夠全面動態的掌握所有相關車輛、 飛機以及人員的狀態信息，更加及時有效地實現科學合理的 調度指揮和控制。由此可見，北培系統可以為森林防火部門 提供有效的定位和通信手段，非常適合在森林防火中應用。 依托北斗系統，結合森林防火部門用戶需求，可以為森林防 火指揮部門實現并

9、提供及時、高效、可視化的人員、車輛調 度監控系統。此系統不僅可以在森林火災發生時，能夠實現 森林火災的快速定位，及時了解詳實的火場及其周圍的地理和資源環境，在輔助決策系統的支持下，制定合理的撲火方 案，實現撲火力量的最優配置，縮短撲火出動時間，提高撲 火效率，把森林火災造成的損失盡可能地減少到最低限度， 還可以為森林防火的日常管理提供服務。 r C北斗手持型終端指揮型終端通信組網方案3.1點到點通信組網方案對于中小規模用戶，所管理的人員車輛有限，數據量較 小，可采用點到點傳輸結構模式，即指揮中心通過指揮型終 端采用無線衛星通信方式交換信息，完成對車輛的調度監 控。指揮型用戶終端與手持/車載終端

10、構成一點對多點的傳 輸模式，其中：手持/車載終端采用普通型用戶終端，由防 火隊員隨身攜帶或安裝在車輛上；指揮中心與指揮型用戶終 端相連接。所有手持/車載終端車輛的狀態和數據信息以及 通信電文發送到移動目標調度指揮中心由指揮型用戶終端 接收所有數據和信息；指揮型用戶終端所發出的指令或信息 以廣播方式播發至所有手持/車載終端或單獨發送到某一指 定手持/車載終端。消站車逖山員消防甌3.2專線通信組網方案對于中大規模用戶，其所管轄的人員、車輛較多，人員、 車輛調度、監控的數據量大，因此用專線如（DDN幀中繼、VPN PSTN等）連接傳輸模式，即設立森林防火指揮部的指 揮中心與北斗民用運營商的運營平臺通

11、過專線連接完成與 手持/車載終端的數據信息傳輸，完成對人員、車輛的調度 監控。指揮中心與北斗民用運營商的運營平臺通過專線連接完成與手持/車載終端的數據信息傳輸，其中：手持 /車載終 端采用普通型用戶終端，與車輛機的傳感器相連接，由防火 隊員隨身攜帶或分別安裝于車輛上；指揮中心與北斗民用運 營商的運營平臺通過專線直接連接。所有手持/車載終端將車輛機狀態和數據信息以及通信電文發送到北斗民用運營商的運營平臺，再由運營平臺將所有數據信息通過專線發送 到指揮中心；指揮中心所發出的指令或信息將通過專線發送 到北斗民用運營商的運營平臺，然后再以廣播方式播發至所 有手持/車載/機載終端或單獨發送到某一指定手持

12、 /車載/ 機載終端。北斗運營平臺四、系統功能4.1移動目標的定位、地圖軌跡顯示實現人員、車輛的實時定位功能，可設定為自動間隔定 位、被動定位等；通過與地理信息系統功能相結合，可以將 人員、車輛的位置信息直觀反映在電子地圖上。同時，可以 根據用戶的需求，將人員、車輛的動態軌跡展現在電子地圖 上。4.2火源、火場快速定位通過使用終端的定位功能，可以對火源、火場進行快速 定位。在林火撲救指揮中通過使用終端設備，可以實現火源、火場的快速定位，進而將火源、火場的定位信息與專用GIS系統相結合，可以為指揮部門提供直觀的電子地圖顯示，同 時通過輔助決策及專家系統，及時準確模擬火災行為，預測 火勢發展，從而

13、形成科學合理的撲火兵力部署及撲火調度決 策。4.3移動目標行進方向、速度使用系統終端，與專用 GIS系統相結合，方便指揮部實 時動態了解撲火力量的兵力部署和行進方向、速度。4.4移動目標的智能監控通過短信息功能，指揮監控中心發出控制指令，通播所 有車載/手持終端或指定某一手持/車載終端的位置、狀態等 信息傳送到指揮中心；通過系統的通信功能，可以實現某些 自動監測設備工作狀態數據的自動回傳。4.5移動目標調度控制指揮中心可以根據人員、車輛當前所處的位置，根據需 要發出相關調度控制指令給所轄手持/車載終端，實現人員、車輛的調度指揮。指揮中心可以通過終端雙向數據通信功 能，完成指揮調度任務的下達，同

14、時，前線隊伍也可將指令 執行情況通過終端返回。在撲救任務完成時，順利指引撲火 隊員的返回，以避免出現不必要的損失。4.6移動目標信息通信指揮中心與人員/車輛之間可以進行雙向信息通信，相 互傳遞有價值的信息報文，以滿足森林防火的要求。通過系 統終端，可以借助其雙向通信功能實現指揮部與前線隊伍的 雙向數據通信。4.7導航、選擇最佳路徑通過電子地圖可實現對各撲火力量的動態監控，指揮中 心還可以實現對撲火隊伍的導航和最佳路徑選擇，指引撲火 隊伍以最快速度抵達火場周圍。同時，根據前期到達火場的 撲火隊伍的行進軌跡，指揮中心可以指引后續隊伍沿同一路 徑抵達火場。指揮中心可以預先設置人員、車輛行進路線， 當

15、人員、車輛偏離預定線路時，控制中心將觸發偏航告警， 同時將告警信息顯示出來。4.8移動目標緊急告警手持/車載終端設置緊急告警按鈕，當人員、車輛發生 緊急情況，需要救助時，可通過簡單按鈕操作發送緊急告警 信息，及時通知指揮中心或安全、救援單位當前人員/車輛所處位置以及遇險性質，并顯示在電子地圖（GIS）上，以方便有關部門高效實施救援和搶險工作。4.9火源地抵達告警當人員、車輛即將抵達火源地后，由防火隊員、車輛駕 駛員在本地終端上觸發報警按鈕，火源地抵達告警信息將自 動回傳到指揮中心，并在電子地圖上顯示人員、車輛位置軌 跡信息并彈出告警信息。4.10強大的數據管理具有用戶歷史定位、通信數據庫，軌跡

16、文件等，以便存 檔備查。通過軌跡回放，再現歷史情況，為各種分析提供科 學依據。4.11自動漫游對車輛進行同屏多窗口監控時，每個窗口可對一個運動 目標實施動態監控，實現自動漫游功能。4.12面積測量在火場周圍適當部署北斗系統終端，通過其快速定位可 以對火場面積進行及時測算。通過軌跡生成可完成對過火場 地的圈定，在火災過后對過火面積進行精確的測量計算。4.13防火設施的規劃、驗收在林火預防中通過使用北斗系統的快速定位功能，并與 森林防火部門專用的地理信息系統相結合，可以促進防火通 道的科學規劃和建設。在防火通道建設驗收過程中，也可以 利用系統的精確定位功能，結合其軌跡生成能力，以較高效 率和準確度

17、完成防火通道的驗收工作，節省大量的人力和物 力。通過對防火設備進行定位并在電子地圖上顯示，可以準 確的對防火設備布局進行分析，為防火設備的規劃提供科學 依據。為了望塔的建設提供精確的規劃圖與建設中的精確定 位。4.14日常巡查管理、車輛管理通過使用終端的定位功能，可以完成對了望哨以及護林 巡查人員的流動定位，監督巡查人員是否巡查到位；可以完 成對車輛的管理和調度，為日常管理工作中提供方便。五、系統應用特點5.1自主知識產權、國內政策主導北斗系統是基于我國自主的第一代衛星導航定位系統 而建立的，我國擁有該系統的自主知識產權。因此，相比于 國外GPS/Inmarsat-C/OmniTracs 等系

18、統，北斗森林防火信 息管理應用系統將保證國內用戶的利益不受國外政策和形 勢的變化而影響。北斗系統是受我國政策的主導。國家發展改革委與國防 科工委2007年11月16日頒布關于促進衛星應用產業發 展的若干意見，要求：加快形成建立以北斗衛星導航系統 為核心的民用導航產業體制；建立統籌協調機制，研究制定 北斗衛星導航系統民用應用政策，促進北斗衛星導航系統的 產業化應用；對于涉及國家經濟、公共安全的重要行業領域 須逐步過渡到采用北斗衛星導航兼容其它衛星導航系統的 服務體制，鼓勵其他行業和領域采用北斗衛星導航兼容其它 衛星導航系統的服務體制。2009年11月，國家有關部門對“第二代衛星導航專項應用與產業

19、化推廣計劃”進行了正式 的批復，這標志著北斗大規模民用產業化推進工作，已經拉 開了序幕。5.2高并發處理能力、覆蓋區域范圍大系統具有高并發處理能力；系統覆蓋范圍為北緯5度至55度、東經70度至145度，覆蓋中國大陸所有地區和海 區，與電信蜂窩網絡或集群網絡相比為真正意義上的無縫隙 覆蓋。5.3系統穩定、可靠性高“ 512”汶川地震中來自汶川縣城的第一條災區信息就 是通過北斗衛星傳輸出來的。地震后，汶川縣城內所有的手 機、網絡通信癱瘓，災情無法掌握。中國衛星導航應用管理 中心為救援部隊緊急配備了一千多臺終端機，這種終端機不 但能接收北斗衛星的導航信號，還可以用短報文的形式與指 揮中心取得聯系。指

20、揮人員在監控中心隨時通過監控屏幕關 注每個救援小組的位置信息，必要時以短報文形式發出指 令。救援隊伍在趕往災區的過程中，通過衛星定位可得知自 己所處的位置，并判斷離救援目的地的距離，從而選擇最佳 路線，保證以最快的速度到達災區開展救援工作。在玉樹地 震救援中，北斗衛星系統同樣發揮了非常大的作用。從2003年12月15日、北斗衛星導航試驗系統建成并 正式開通運行以來， 已成功應用于測繪、 電信、水利、漁業、 交通運輸、森林防火、減災救災和公共安全等諸多領域，產生顯著的經濟效益和社會效益。系統現有用戶數量約十萬，累計提供定位服務 2.5億次，通信服務1.2億次，授時服務 2500萬次，系統運行可靠性達到 99.98%。5