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基于北斗卫星导航系统在远程设备监控的通讯可靠性研究

文章来源:中国电力科学研究院 作者:【未知】 点击:次 时间:2013/10/17 10:50:01 转载:

摘要:作为中国自主知识产权的北斗卫星系统,不仅在军事应用领域具有重要意义,在民用领域也应用前景广阔。北斗卫星系统可广泛应用于车船定位、监控、调度、报警以及水文测报、管道监测、森林草原防火、气象监测、环保监测等各种行业。然而目前北斗系统在实际应用中也暴露出一些问题,最突出就是北斗系统用于远程设备监控的安全可靠性。本文以北斗卫星系统为基础,在现有北斗民用网管硬件平台的基础上,对北斗系统民用(特别是用于远程设备监控)时通讯可靠性进行理论分析,验证北斗卫星双向数据通讯的完整性、唯一性、实时性、经济性和方便性。

1.北斗卫星导航系统的结构

北斗卫星导航是我国自主研发的卫星导航系统,是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。系统的主要功能是:

(1)定位,快速确定用户所在地的地理位置,向用户及主管部门提供导航信息。

(2)通讯,用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信。

(3)授时,中心控制系统定时播发授时信息,为定时用户提供时延修正值。

北斗卫星系统可以全天候时提供卫星导航信息,标志着我国成为继美国全球卫星定位系统(GPS)和前苏联的全球导航卫星系统(GLONASS)后,在世界上第三个建立了完善的卫星导航系统的国家,该系统的建立对我国国民国防和经济建设将起到积极作用。

北斗卫星卫星导航系统结构如图1所示,在定位时,由用户终端向北斗卫星发出定位请求,北斗卫星地面中心站接收到定位请求后,解算出用户的坐标,通过北斗卫星发向用户终端。当用户终端需要向另一个用户终端发送消息时,首先用户终端将消息发向北斗卫星,北斗卫星地面中心站接收到消息后,再通过北斗卫星发向另一个用户终端。因此北斗卫星作为中继使用,北斗卫星地面中心站完成消息的转发和坐标解算以及其他处理功能。

图1 北斗卫星导航系统结构

2.北斗远程设备监控的通讯特点

目前阶段北斗卫星导航系统民用的大量应用是基于RDSS(Radio Determination Satellite Service,即无线测定卫星业务)的应用,是针对各种远程设备(如各种车辆、火车、油气井、水文监测设备、管线监控设备等)进行远程监控,这就要求北斗卫星导航系统的通信具有完整性、唯一性、实时性、可靠性、经济性。远程设备监控的通信特点和要求如下:

1)绝大多数数据是从远程设备发向监控中心对于远程设备监控系统,大量的数据是从远程设备发向监控中心,也就是说,大量数据是入站数据。北斗卫星的入站通讯的能力大于出站能力,因此远程设备监控适合北斗卫星通讯。少量数据是出站数据,由监控中心发向远程设备。

2)通讯量

根据远程设备的不同,其数据通讯量也不同,一般来讲,监控数据的通讯频度不高。例如大量的监控设备,平时只需要每天通讯几次,当发生故障报警时才要求立即通讯报警。按照北斗卫星系统的技术要求,每次通讯的字节数应小于220字节,北斗通讯的一次传输可以满足要求。

3)数据通讯主要是二进制数据

远程设备监控要传输的主要是二进制数据,一般不传输字符串数据。北斗通讯可以传输字符或二进制数据。

4)远程监控设备类型

远程监控设备与北斗终端相连,远程监控设备属于工业监控,主要设备是各种可编程控制器(PLC)、单片机系统等,较少采用PDA或PC个人计算机,本地通讯要求满足工业监控的通讯协议。

5)误码检查和确认重发机制

监控数据的通讯要求具有误码检查和确认重发机制。发送方能够确认通讯是否正确到达接收方,如果发生通讯丢失和误码,要进行重发。现有的北斗卫星通讯只有CRC误码检查机制,没有确认和重发机制。

6)整个通讯过程要可靠

监控数据的整个通讯都要保证可靠性。目前的北斗卫星导航系统RDSS通讯不能完全满足可靠性需要。

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