北斗的黑科技——短报文技术

发表时间:2024-07-01 09:00作者:深圳市北天通讯有限公司

最新发布的旗舰手机Mate50系列是业界首款支持北斗卫星消息的大众智能手机,当身处荒漠无人区、出海遇险、地震救援等无地面网络信号覆盖环境下,可通过畅连App将文字和位置信息向外发出,与外界保持联系,并支持多位置生成轨迹地图。北斗短报文是北斗导航定位系统的特色功能,短报文通信是北斗系统区别于其它全球卫星导航系统独有的特色服务之一。

简单的来说,北斗短报文其实就是可以看做是现在人们平时用的“短信息”,单次通信**长度达到1000汉字,能在移动通信、互联网等无法覆盖的地区以不换卡、不换号、不增加外设的方式,实现大众手机星地融合通信。既能够定位,又能显示发布者的位置。北斗的双向通信功能指北斗地面终端和北斗卫星、北斗地面监控总站之间能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递,通信以短报文(类似手机短信)为传输基本单位,是北斗卫星导航系统附带的一项功能特性。GPS是只有单向的,所以说这是北斗的优势。另外,在海洋、沙漠和野外这些没有通信和网络的地方,安装了北斗系统终端的用户,可以定位自己的位置,并能够向外界发布文字信息。

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1、北斗短报文通信功能的产生


北斗一代卫星受限于当时的资金和技术水平,主要是解决中国卫星定位“从无到有”的问题。地面上的用户机需要向北斗一代卫星发送请求,才能接收到定位信息。这种机制我们称为有源定位。这就跟GPS定位机制不一样,GPS是无源定位,地面上的用户机只需要接收,然后解析出坐标,不需要向卫星发送请求。

但是正因为这种有源定位的机制,北斗一代卫星就具备了卫星通信的功能,所以我们才能使用北斗短报文这一物美价廉的卫星通信。而且有源定位机制虽然定位精度只有100米以内,但是定位速度非常快,两三秒就可以定位;而GPS定位则需要30秒以上。

由于北斗一代需要用户机发送请求、定位精度不高、用户容量有限,加上国家加大投入、技术的积累,北斗二代卫星随后列入国家发展规划。项目从2005年开始,2017年完成,主要覆盖中国周边地区,提供高精度的无源定位、测速、授时服务。北斗二代就解决了中国卫星定位“从有到优”的问题。

北斗三代卫星是真正意义上的全球覆盖,中国版的全球GPS。项目从2017年开始,2020年完成,通过发送更多卫星、建成更多的地面基站增强系统,将北斗一代的有源定位和北斗二代的高精度无源定位从中国周边拓展到全球。

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2、北斗短报文通信原理

北斗短报文卫星通信系统跟GPS定位系统类似,也是由天上的卫星、地面的控制站和用户机这三部分组成。

卫星通信的过程是:用户机A将短报文发送给卫星,经过卫星中转后发送给用户机B。卫星通信机制类似于手机通信机制。手机A也是通过基站中转才能将消息发送给手机B。所以一旦基站损坏,所有手机都无法正常使用。

可以这样说,卫星系统都是类似的,通信系统都是类似的,定位系统也都是类似的。当然在细节上会有很多差异,比如频率、编码方式、加密方式、传输距离、传输功耗、链路控制等。

短报文发送方首先将包含接收方ID号和通讯内容的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站;

地面中心站接收到通讯申请信号后,经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中,经卫星广播给用户;

接收方用户机接收出站信号,解调解密出站电文,完成⼀次通讯。与定位功能相似,短报文通讯的传输时延约0.5秒,通讯的最高频度也是1秒1次。

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3、北斗短报文分类

北斗短报文分为区域短报文(RSMC)和全球短报文(GSMC)。


区域短报文(RSMC)

北斗系统利用GEO卫星,向中国及周边地区用户提供区域短报文通信服务。



全球短报文(GSMC)

  北斗系统利用MEO卫星,向位于地表及其以上1000千米空间的特许用户提供全球短报文通信服务。




4、北斗短报文通信优点


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。

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。

设备要求低、设备价格低、性价比高。

组网方便,以指挥型用户机为核心,可以快速组成一对多的通信网络。



5、北斗短报文手机有什么特点和功能


在平时的生活中,我们对北斗短报文装备也许了解的并不是很多,但是在北斗短报文模块与北斗手机结合以后,不仅可以实现利用北斗手机定位,还可以实现北斗短报文的双向通信。


定位功能

设备能够实时提供其所在位置的经度、纬度与高程,定位精度小于20米,并以标准形式显示(经度,度/分/秒)、(纬度,度/分/秒)、(高程,米)、(时间,年月日时分秒)。


通信功能

手持终端发送短报文时,当前位置信息可同时发送给平台或其他终端,平台及终端能解析或显示发送方经纬度。接收到通信信息时,根据设定给出声、光或符号提示,实时显示通信时间、发信地址和通信电文。



6、北斗短报文的作用和应用领域


对于北斗短报文通信功能,在一般的生活中可能人们感觉不到它的好处,但是在没有移动通信信号的恶劣环境中,北斗短报文通信功能就显得尤为重要。北斗短报文通信服务覆盖中国及周边国家和地区,具备低成本、广覆盖、高可靠和随时接入等特点,可对地面移动通信网络进行有效补充,以满足我国经济社会在无地面网络覆盖地区应急通信、搜索救援等服务需要。作为国家应急体系的重要组成部分,近年来短报文通信服务已经在民生保障、救灾减灾、野外搜救等方面发挥了积极作用。


在普通移动通讯信号不能覆盖的情况下(地震灾害过后通讯基站遭到破坏或者野外无人区,海洋等没有移动信号覆盖的地区使用短消息进行通信,定位信息和遥感信息等),装有北斗短报文模块的北斗终端就可以通过短报文进行紧急通讯。在2008年汶川地震时,进入重灾区的救援部队就利用120字的短报文功能突破了通信盲点,与外界取得联系,通报了灾情,供指挥部及时作出决策。我国坚持要研发自己的北斗导航定位系统,不仅可以在救灾中利用北斗短报文,同时也可以通过卫星导航监测到灾情的发生位置,及时展开营救。


除此之外北斗短报文还可以运用到地质监测中,在各个监测点布局好之后通过短报文直接向中心系统传递变化资料,经过计算后及时应对突发自然灾害。


另外,具有北斗短报文模块的终端设备,还可以在远程语音指挥调度,海上和空中接触,边境巡逻,单兵对讲,反恐安全,抗险救灾,保密通信,野外作业,野外探险等中使用,可以也可应用于有线和无线保密呼叫。


通达北斗监测解决方案是基于“北斗+物联网+云计算”技术,根据监测业务的需求将卫星天线和其他的环境传感器安装在监测物上,实时采集监测数据,采集的数据进行本地缓存和打包,通过4G通信网传到云服务器。由于形变监测数据采集频次高,数据量累计快,所以普通“服务器+数据库”模式无法满足系统要求,只能采用云方式对采集的数据进行存储、管理、统计分析。客户可直接通过PC的网页、手机APP、微信等进行访问,并可根据业务需求建立多级、多渠道的预警方式,如下图:

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北斗卫星短报文是基于北斗卫星导航系统工作的。北斗卫星导航系统是中国自主研发的卫星导航系统。

 北斗卫星短报文是根据什么原理工作的


北斗卫星短报文的工作原理可以简单描述如下:

1.卫星定位:北斗卫星系统由一组卫星组成,这些卫星围绕地球轨道运行。这些卫星发射无线信号,接收设备(如北斗短报文终端)可以接收并解析这些信号,从而确定自己的位置。

2.短报文传输:北斗卫星系统允许通过卫星进行短报文传输。短报文是指短小的信息片段,可以包含文字、位置信息等。北斗短报文终端可以将短报文发送到指定的接收终端,或接收来自其他终端发送的短报文。

3.数据传输和接收:北斗卫星系统通过卫星与地面的基站进行通信。当北斗短报文终端发送短报文时,它将数据传输给接收基站,基站再将数据转发给目标接收终端。同样,当其他终端发送短报文时,基站将数据传输给卫星,然后通过卫星将数据发送到指定的接收终端。

4.数据处理和显示:接收终端可以接收短报文,并进行数据处理和显示。这些终端通常具有显示屏和相应的软件应用程序,用于接收和显示短报文内容。

需要注意的是,北斗卫星短报文的工作原理是基于卫星导航系统和无线通信技术。它依赖于卫星的定位和通信能力,以实现短报文的传输和接收。北斗卫星短报文系统在许多领域中都有广泛的应用,如灾害预警、物联网、渔业等。

应用北斗卫星短报文具有多个优势,以下是其中一些:

1.宽广覆盖范围:北斗卫星系统覆盖范围广泛,不仅覆盖中国国境内,还包括全球范围。这使得北斗卫星短报文可以在边远地区、海洋等通信条件较差的地方提供可靠的通信服务。

2.高可靠性和稳定性:北斗卫星系统经过长时间的运行和改进,具备稳定和可靠的性能。短报文传输在卫星系统的支持下进行,通常具有较高的传输成功率和抗干扰能力,可以在复杂的通信环境中保持连接。


3.低成本:与其他通信手段相比,北斗卫星短报文通常具有相对较低的成本。北斗卫星系统是中国自主研发的,因此相关设备和服务的成本相对较低,使得北斗卫星短报文成为一种经济实惠的通信解决方案。

4.快速部署和易于使用:北斗卫星短报文终端的部署和使用相对简单。终端设备通常易于操作,用户可以快速上手并开始使用短报文通信功能。这使得北斗卫星短报文适用于紧急情况下的快速部署和应急通信需


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