北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航林業(yè)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)國家林業(yè)局中國林業(yè)科學(xué)研究院二〇一三年五月林業(yè)生態(tài)建設(shè)與保護(hù)北斗示范應(yīng)用目錄林業(yè)應(yīng)用面臨的主要問題平臺服務(wù)技術(shù)終端技術(shù)四一二三北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介√系統(tǒng)應(yīng)用模式五主要成果六北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介一北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展歷程第一步，1994年啟動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)建設(shè)，2000年形成區(qū)域有源服務(wù)能力；第二步，2004年啟動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，2012年形成區(qū)域無源服務(wù)能力；第三步，2020年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)形成全球無源服務(wù)能力。二北斗的組成（1）空間端

空間端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星（2）地面端

主控站、注入站和監(jiān)測站等30個地面站（3）用戶終端由北斗用戶終端以及與其它GNSS兼容的終端組成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介三時間系統(tǒng)與坐標(biāo)系統(tǒng)時間系統(tǒng)北斗時（BDT）溯源到協(xié)調(diào)世界時UTC（NTSC），與UTC的時間偏差小于100納秒。BDT與GPS時和Galileo時可互操作，BDT與GPS時和Galileo時的時差將會被監(jiān)測和發(fā)播。坐標(biāo)系統(tǒng)北斗系統(tǒng)采用中國2000大地坐標(biāo)系統(tǒng)（CGS2000）。CGS2000與國際地球參考框架ITRF的一致性約為5個厘米。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介四服務(wù)和性能兩種全球服務(wù)開放服務(wù)：免費、開放定位精度:10m授時精度:20ns測速精度:0.2m/s授權(quán)服務(wù)兩種區(qū)域服務(wù)廣域差分服務(wù)定位精度1m短報文通信服務(wù)五當(dāng)前進(jìn)展2012年12月27日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航正式提供區(qū)域服務(wù)，公布了北斗空間信號接口控制文件正式版。目前終端衛(wèi)星為14顆，包括5顆GEO((地球靜止軌道))衛(wèi)星，5顆IGSO(傾斜地球同步軌道

)衛(wèi)星，4顆MEO(中圓軌道

)衛(wèi)星，構(gòu)成了5+5+4的混合星座結(jié)構(gòu).基本服務(wù)性能:服務(wù)區(qū)南緯55度到北緯55度，東經(jīng)55度到東經(jīng)180度，位置精度平面10米，高程10米，測速精度每秒0.2米，可授時精度單向50ns，提供短報文通信服務(wù)，通過廣域差分與增加地基等手段，性能還可進(jìn)一步提高

.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介五當(dāng)前進(jìn)展籌建了北斗技術(shù)導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)委員會，對我國衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化工作，進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)，規(guī)劃、制訂和貫徹。北斗地基增強網(wǎng)已完成總體技術(shù)方案論證和關(guān)鍵技術(shù)演示驗證，并提出建設(shè)覆蓋全國的北斗地基增強網(wǎng)骨干網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)；中國位置網(wǎng)總體技術(shù)方案已進(jìn)入演示驗證階段，基于下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打造面向北斗的位置服務(wù)基礎(chǔ)共性平臺，將為位置服務(wù)提供信息更安全、數(shù)據(jù)更共享、應(yīng)用更開放、服務(wù)更高效的國家位置資源基礎(chǔ)設(shè)施。進(jìn)一步加強衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管，完成全國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會籌建，深化論證北斗知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，加速建設(shè)北斗地基增強網(wǎng)、中國位置網(wǎng)，促進(jìn)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算、大數(shù)據(jù)融合，打造北斗產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。大規(guī)模開展北斗示范應(yīng)用，挖掘大眾需求，創(chuàng)新應(yīng)用服務(wù)模式，直面經(jīng)濟社會熱點難點問題，推進(jìn)北斗產(chǎn)業(yè)規(guī)模經(jīng)濟型成長。

目錄林業(yè)應(yīng)用面臨的主要問題平臺服務(wù)技術(shù)終端技術(shù)四一二三北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介√系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)五主要成果六二林業(yè)應(yīng)用面臨的主要問題缺乏衛(wèi)星導(dǎo)航林業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范數(shù)據(jù)精度：30米---10米---1米---厘米坐標(biāo)系統(tǒng)：WGS84/北京54/西安80/中國2000通信格式：NMEA0183/RTCM1.0--3.0/Sirf3…軟件接口：shape文件/生產(chǎn)企業(yè)專用格式數(shù)據(jù)格式多樣、精度無標(biāo)準(zhǔn)、軟件接口不一、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換困難……缺乏適合林業(yè)應(yīng)用的衛(wèi)星導(dǎo)航終端通信與信號問題:林區(qū)、山區(qū)、移動通訊、超短波:其它：能耗、靈敏度無自主知識產(chǎn)權(quán)，終端類型多，環(huán)境適應(yīng)性低、與通信結(jié)合困難……二林業(yè)應(yīng)用面臨的主要問題缺乏公共服務(wù)平臺支撐位置服務(wù)：坐標(biāo)轉(zhuǎn)換地基增強：:WAAS僅限北美洲;EGNOS僅限歐洲；MSAS限于日本及沿海；部分城市差分增強：CORS和網(wǎng)絡(luò)RTK

缺乏基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)精度低，無標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換服務(wù)、……缺乏與林業(yè)業(yè)務(wù)深度融合終端軟件：通用導(dǎo)航，數(shù)據(jù)上傳下載，資源調(diào)查，測量，檢查驗收；多種應(yīng)用，多種平臺，互不兼容應(yīng)用系統(tǒng)：多套系統(tǒng)，各自開發(fā)，數(shù)據(jù)傳輸、處理、匯集混亂；終端與應(yīng)用軟件種類多，數(shù)據(jù)處理各異，兼容性低；難于共享交換，軟硬件重復(fù)購買目錄林業(yè)應(yīng)用面臨的主要問題平臺服務(wù)技術(shù)終端技術(shù)四一二三北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介√系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)五項目主要成果六三平臺服務(wù)技術(shù)---整體架構(gòu)三平臺服務(wù)技術(shù)---應(yīng)用平臺林業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施與服務(wù)信息發(fā)布系統(tǒng)網(wǎng)站運維管理二次開發(fā)接口庫衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終端信息管理服務(wù)位置信息服務(wù)GIS展示服務(wù)支撐服務(wù)面向位置信息服務(wù)終端信息管理服務(wù)位置信息服務(wù)GIS展示服務(wù)支撐服務(wù)面向位置信息服務(wù)衛(wèi)星導(dǎo)航林業(yè)應(yīng)用包括以下6個部分1林業(yè)終端信息管理服務(wù)2林業(yè)位置服務(wù)3林業(yè)GIS展示服務(wù)4北斗林業(yè)增值服務(wù)5北斗林業(yè)終端業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件工具三平臺服務(wù)技術(shù)1林業(yè)終端信息管理服務(wù)(1)基于北斗的信息采集服務(wù)(2)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字通訊服務(wù)(3)北斗坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與地基增強服務(wù)(4)數(shù)據(jù)傳輸與匯集服務(wù)(5)多專題北斗林業(yè)終端采集配置服務(wù)

三平臺服務(wù)技術(shù)1林業(yè)終端信息管理服務(wù)(1)基于北斗的信息采集服務(wù)(2)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字通訊服務(wù)(3)數(shù)據(jù)傳輸與匯集服務(wù)(4)北斗空間信息坐標(biāo)轉(zhuǎn)換服務(wù)(5)多專題北斗林業(yè)終端采集配置服務(wù)

三平臺服務(wù)技術(shù)2林業(yè)位置服務(wù)利用國家位置服務(wù)網(wǎng)，提供與位置相關(guān)的林業(yè)信息服務(wù)，提高導(dǎo)航精度，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)林業(yè)的位置信息服務(wù)。（1）數(shù)據(jù)通信功能（2）信息處理功能（3）用戶管理功能（4）監(jiān)控指揮功能國家位置服務(wù)網(wǎng)林業(yè)應(yīng)用信息北斗導(dǎo)航信息氣象信息通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋信息其它行業(yè)信息企業(yè)信息人口信息交通信息三平臺服務(wù)技術(shù)3北斗林業(yè)增值服務(wù)（1）移動信號盲區(qū)的通信服務(wù)北斗林業(yè)終端與手機通信鏈路

（2）林產(chǎn)品信息咨詢服務(wù)林木病蟲害診斷與咨詢林木測土配方信息服務(wù)…….三平臺服務(wù)技術(shù)3北斗林業(yè)增值服務(wù)（1）移動信號盲區(qū)的通信服務(wù)北斗林業(yè)終端與手機通信鏈路

（2）林產(chǎn)品信息咨詢服務(wù)林木病蟲害診斷與咨詢林木測土配方信息服務(wù)……專家會診病蟲害診斷與防治專家系統(tǒng)病蟲害防治野外巡護(hù)病蟲害防治中心目錄林業(yè)應(yīng)用面臨的主要問題平臺服務(wù)技術(shù)終端技術(shù)四一二三北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介√系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)五主要成果六四終端技術(shù)1.林業(yè)終端分類林業(yè)應(yīng)急指揮型林業(yè)手持型林業(yè)車載型林業(yè)勘界測量型林業(yè)微型林業(yè)手持型林業(yè)車載型林業(yè)微型林業(yè)勘界測量型林業(yè)應(yīng)急指揮型四終端技術(shù)1.林業(yè)終端類型林業(yè)終端類型功能表終端型譜主要功能特點用途與需求分析的對應(yīng)關(guān)系林業(yè)應(yīng)急指揮型具有管理普通型終端能力、北斗RDSS通信、移動通信、GIS功能林業(yè)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)，包括森林防火撲救指揮、沙塵暴等災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)與指揮涵蓋了需求分析中對應(yīng)急指揮任務(wù)對于終端的需求林業(yè)

手持型3S+C調(diào)查巡護(hù)型具有3S+C功能(衛(wèi)星導(dǎo)航、遙感、GIS、移動通信功能)

，北斗RDSS通信(可選)、對講機通信(可選)森林資源調(diào)查、動植物調(diào)查、林區(qū)野外巡護(hù)等業(yè)務(wù)涵蓋了需求分析中對野外調(diào)查、林火巡護(hù)、動植物調(diào)查等任務(wù)對于手持終端的需求手機巡護(hù)型與手機集成，具有移動通信功能自然保護(hù)區(qū)與重點公益林巡護(hù)、森林旅游、野外人員監(jiān)控等業(yè)務(wù)林業(yè)車載型北斗RDSS通信(可選)

、移動通信、GIS功能車輛導(dǎo)航、林區(qū)巡護(hù)、通信盲區(qū)的林火撲救車輛調(diào)度、車輛監(jiān)控涵蓋了需求分析中對林火巡護(hù)等任務(wù)對于車載終端的需求林業(yè)勘界測量型定位精度達(dá)亞米級、具有接入北斗地基增強網(wǎng)功能、GIS功能森林資源勘測、林地征占用調(diào)查涵蓋了需求分析中對于高精度勘界測量終端的需求林業(yè)微型高靈敏度北斗RNSS定位(兼容GPS定位功能)、低功耗(鋰電池供電)、移動通信功能野生動物資源調(diào)查、珍惜物種專項調(diào)查涵蓋了需求分析中對于珍貴野生動物保護(hù)調(diào)查對終端的需求四終端技術(shù)2.北斗林業(yè)終端軟、硬件配置終端型譜RNSS定位

模塊/芯片RDSS通信模塊/芯片超短波通信模塊移動通信模塊GIS模塊林業(yè)應(yīng)急指揮型林業(yè)手持型3S+C調(diào)查巡護(hù)型(選配)(選配)手機巡護(hù)型林業(yè)車載型

(選配)林業(yè)勘界測量型林業(yè)微型四終端技術(shù)2.北斗林業(yè)終端軟、硬件配置終端型譜地圖顯示及處理路徑

規(guī)劃地形

分析數(shù)據(jù)編輯更新地圖

量算地圖

標(biāo)繪信息

上報緊急

報警高精度測量信息

管理基礎(chǔ)矢量數(shù)據(jù)遙感

數(shù)據(jù)林業(yè)專題數(shù)據(jù)林業(yè)應(yīng)急指揮型林業(yè)

手持型3S+C調(diào)查巡護(hù)型手機巡護(hù)型林業(yè)車載型林業(yè)勘界測量型林業(yè)微型目錄林業(yè)應(yīng)用面臨的主要問題平臺服務(wù)技術(shù)終端技術(shù)四一二三北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡介√系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)五主要成果六五系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)

1.林業(yè)終端應(yīng)用模式涉及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、北斗林業(yè)終端、地基增強系統(tǒng)、林業(yè)業(yè)務(wù)網(wǎng)以及移動通信網(wǎng)絡(luò)等。林業(yè)北斗綜合服務(wù)平臺林業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用北斗林業(yè)位置服務(wù)基站位置信息北斗終端衛(wèi)星通信網(wǎng)關(guān)當(dāng)前經(jīng)緯度信息位置信息業(yè)務(wù)和控制信息業(yè)務(wù)和控制信息五系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)3.北斗終端多模網(wǎng)絡(luò)通訊與融合短報文超短波移動通訊衛(wèi)星通訊WIFI……利用北斗地基增強系統(tǒng)，提高北斗林業(yè)專用終端的性能五系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)2.模塊化終端軟硬件配置林業(yè)資源調(diào)查---調(diào)查型、測量型森林防火應(yīng)急指揮---車載型、手持型、指揮型野外巡護(hù)---手機巡護(hù)、車載巡護(hù)、對講巡護(hù)軟件---地圖顯示、地圖導(dǎo)航、地圖量算、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯、地圖標(biāo)繪、信息上報、高精度測量、緊急報警……五系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)4.標(biāo)準(zhǔn)化北斗應(yīng)用二次開發(fā)接口平臺服務(wù)接口位置服務(wù)、數(shù)據(jù)采集配置、數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、GIS空間信息…….通訊軟件接口北斗短報文、移動通信、WIFI。