一、北斗短报文概述
北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System)是中国自主研发和建设的全球卫星导航系统。该系统由一系列卫星、地面监控站和用户终端组成,旨在提供高精度、高可靠性的定位、导航和授时服务。北斗卫星导航系统的发展始于20世纪90年代,经过多年的努力,目前已经成为全球四大卫星导航系统之一,与美国的GPS、俄罗斯的GLONASS和欧盟的伽利略并列。北斗系统在全球范围内部署了一系列卫星,可以实现全天候、全天时的定位和导航服务。
然而,作为北斗三号系统的重要应用之一,北斗三号短报文系统在提供紧急救援、物联网通信等功能方面发挥着重要的作用。用户只需在手机或者其他终端设备上输入短信内容,就可以通过北斗三号卫星实现全球范围内的短信发送和接收。相比于传统的移动通信方式,北斗三号短报文系统具有高可靠性、广覆盖、低成本等优势,尤其是在偏远地区或灾难情况下,更能够保证通信的安全和稳定性。
北斗三号短报文系统不仅可以用于日常通信和紧急救援,还可以应用于交通运输、渔业、林业、气象和地质勘探等领域,实现对物品、车辆、动植物等的定位、跟踪和监测。此外,北斗三号短报文系统还可以支持多种数据类型的传输,包括语音、图像等,为用户提供更加丰富的通信服务。
目前,北斗三号的短报文通信进行了升级扩展,相比于北斗二号通信能力大大提升。北斗三号的区域短报文通信服务单次短报文最大长度为14000比特大约相当于1000汉字,全球短报文通信服务利用14颗MEO卫星实现覆盖全球的报文通信服务,单次短报文最大长度为560比特,大约相当于40个汉字。终端发射功率可降低到3W以下。短报文通信成功率也很高,根据评估,区域短报文通信成功率优于99.6%,全球短报文通信成功率优于96.46%
二、北斗三号民用卡服务频度和通信等级
服务频度:是指北斗终端入站申请定位、通信、位置报告等服务的最短间隔时间,划分等级详见下表:
附表1+/区域与全球短报文服务可申请频度划分表
通信等级(汉字长度):是指北斗终端入站短报文信息长度的上限划分等级,详见下表:
附表1+0区域短报文通信等级及电文长度说明
二、丰富拓展技术体制
1、广义RDSS体制
图3 广义RDSS体制示意图
①基本原理。用户机接收一颗GEO卫星播发的RDSS信号和RNSS1信号,同时接收至少一颗MEO或IGSO卫星的RNSS2信号。用户机测量RNSS2相对RNSS1信号的时间差,然后将该参数通过GEO卫星发送给主控站。主控站利用这些参数可进行用户机位置计算和双向定时。用户机可通过GEO卫星可与主控站进行双向报文通信。
②主要优点。广义RDSS体制相对于RDSS体制,功能上完全相同。主要优点有两个方面,一是只需要一颗GEO卫星进行覆盖,在GEO卫星数量相同的情况下,可提升覆盖范围,并提升系统容量。二是利用了非静止轨道卫星的相对测量值进行位置解算,卫星空间几何构型相对更好,定位精度较高。
2、RNSS+报文通信体制
图4 RNSS+报文通信体制示意图
①基本原理。利用北斗导航星座的RNSS信号进行用户位置解算以及单向授时。仅利用一颗GEO卫星的双向数据传输能力,进行双向报文通信。
②主要优点。由于采用较多的导航星座卫星的RNSS信号进行位置解算和授时,精度更高,可适应高动态用户使用。由于不需要用户机与主控站之间双向交互进行用户位置计算,一定程度上释放了系统容量。
三、优化运行服务设计
1、总体优化设计
提升系统性能设计。通过信号体制的优化设计和卫星载荷能力提升设计,可支持单次报文最长1000汉字,终端发射功率可降低到3W以下,系统入站容量优于1000万次/小时,为大规模应用提供条件。
精化服务类型设计。根据短报文服务特点,设计了位置报告、应急搜救和报文通信三种基本服务,其他服务在此基础上扩展延伸,为短报文规模化国际化应用提供基础条件。
公开服务分离设计。针对民用服务对系统大容量、终端小型化等需求,设计了相对独立的民用信号。同时为便于民用推广应用,采用相对独立的民用服务平台为用户提供服务。
2、用户服务流程
借鉴地面移动通信成熟的做法,实现终端设备和用户卡相分离的模式。用户选购具有入网许可标识的终端设备,并通过短报文服务商的运营平台进行实名注册登记,选择用户号码和业务产品,服务商为用户提供SIM卡并开通服务。
服务商将开通用户服务热线,提供服务和技术支持。短报文服务商的运营平台也支持分理商为用户提供服务。北斗短报文用户可与地面移动通信用户互通短信。
四、北斗三号双向卡和单向卡的区别说明
北斗民用智能卡,分为双向卡和单向卡两种。北斗双向卡和之前一样,都必须是国家机关单位才可以申请,且需要提交终端采购合同、终端序列号(入网报告)、实名制信息表等多份材料,需要较长时间才能成功办理。而北斗单向卡就相对简单一些,只要符合要求的国内企业都可以申请,流程也较简易,关于资费,可以咨询磐钴智能客服获取。
五、短报文的优势及应用
短报文通信作为一种天基通信方式,它具备了卫星通信的所有优点,如全天候、全域广覆盖、可靠性高等。
1、快速响应能力,短消息通信时延约为0.5s,点对点通信时延为1~5s;
2、通信抗干扰强,同时采用S/L波段卫星传输,可穿透平流层和对流层,可保证极端天气条件下的通信;
3、设备要求低、设备价格低、性价比高。
之前海上航行一旦出事故主要靠卫星电话,但卫星电话服务费高,很多小渔船不舍得用,如今也可以用北斗短报文了,不仅可以通信,还有导航定位服务;再就是勘测团队,如果需要去大漠戈壁、深山老林工作,带一个能发短报文的北斗终端,时刻保证通信想必是非常安心的。
还有一个典型应用场景就是抢险救援,其实早在汶川地震时,北斗短报文就已经展露锋芒了。当时还只是北斗一号,但在震后支离破碎的灾区,所有通信设施遭到毁坏,正是解放军官兵携带北斗终端进入灾区,不仅能导航定位,更利用短报文将灾区的信息传递出来,为后续指挥提供了重要支撑。
六、典型北斗短报文终端
1、野外便携追踪产品:适用于徒步、探险、巡护场景
①产品简介
北斗三号短报文便携终端(北斗盒子)PD17是一款同时支持北斗三号区域短报文功能、北斗全球定位功能、语音播报等功能的蓝牙终端产品。北斗盒子与智能手机通过蓝牙连接,用户可以通过手机端app实现定位,北斗RDSS区域短报文通信、北斗RNSS定位、自动位置上报、SOS报警等功能。
②应用场景:
应急救援、林业巡护、沙漠工作、户外探险
③亮点功能:
–支持北斗三号区域短报文;
–北斗RNSS定位;
–落水自动触发报警;
–具备短报文语音播报功能;
–支持终端状态查询功能;
2、行业应急通信产品:适用于边海防、应急救援、地质调查场景
①产品简介
通用北斗三号短报文三防手持终端PD20(以下简称北斗手持机)是一款专门为户外北斗短报文数据通信和定位的便携式手持终端,采用天线主机一体化设计,集成了RDSS通信模块、4G移动手机通信模块、北斗定位模块等,集成度高、功耗低,并配备6寸超清显示屏,以及大容量电池。为适应野外、沙漠、高纬度、高海拔、海洋渔业等恶劣环境,北斗手机的设计充分考虑了防水、防腐蚀等要求。
②应用场景:
国家边防海防、海洋渔业、应急救援、地质勘探、电力施工巡检、无人区工地施工,信息回传、移动应急通信保障
③亮点功能:
–支持北斗三号区域短报文;
–支持北斗短报文语音&图片收发;
–可插2张公网卡,1张北斗卡;
–防护等级IP67;
–提供SDK,支持二次开发;
–支持天地卫通app和后台;
3、越野自驾追踪:适用越野车穿越、应急救援、车队管理场景
①产品简介
北斗三号短报文车载终端(北斗车载终端)PD22是我司自主开发,专门为车载数据传输而研制的机型,采用天线主机一体化设计,集成了RDSS天线、射频收发电路、功放电路、基带电路等,集成度高、功耗低,配有专用的车载吸盘,安装使用极为方便。
为适应野外、沙漠等恶劣环境,车载终端的设计充分考虑了防水、防腐蚀等要求。目前已经在公安、特种车辆等数据采集及传输,救援系统中得到广泛应用。
②应用场景:
车辆导航监控、车队管理、车类越野竞技赛事、户外卫星通信、应急救援
③亮点功能:
–支持北斗三号区域短报文;
–支持点烟器取电;
–支持蓝牙连接;
–可选配RS232或RS485接口;
–提供SDK快速开发;
北斗三号短报文系统是中国卫星导航技术的重要组成部分,也是中国向全球提供高质量卫星导航服务的重要窗口。随着北斗三号系统的不断完善和发展,相信它将在更多的领域展现出其强大的应用价值和广阔的发展前景。
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