北斗卫星系统在气象数据传输中的应用研究

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  摘要:近年来,我国的气象行业快速发展,广泛应用到了北斗卫星系统来进行各项数据的有效传输。文章介绍了北斗导航定位卫星系统中的短信通讯功能,并且就北斗系统在气象领域中的应用情况进行了探究与分析。
  关键词:北斗卫星系统;气象数据传输;应用研究
  近年来,载人航天工程气象水文数据传输由原本的电话传输转变为卫星通信网的传输模式,其数据传输速度以及传输可靠性得到了显著提升,但是在具体的气象数据传输过程中依旧存在实时性不强、机动性较差的问题。而北斗卫星系统的应用,对于现阶段的气象数据传输工作能够起到良好的优化作用,并能够进一步提升数据的实时性以及机动性,值得在现阶段的气象数据传输过程中进行广泛应用与推广。
  1 气象数据传输过程中北斗卫星系统的应用优势
  北斗导航定位系统将卫星导航与无线电导航两者的优点进行充分的结合,能够为多 个 行 业 提 供24h连续导航定位与短信通信服务。就北斗导航定位系统的构成进行分析,其主要是由两颗地球同步卫星、地面控制系统与用户接收机三部分所构成的。用户接收机分为指挥型用户机跟普通用户机两种类型,并能够实现点对点的数据收发工作。通过将北斗卫星系统跟气象采集收集进行有效结合的模式,在进行气象数据的传输过程中有以下几点应用优势。
  ①实时性强:在该信息数据传输模式之中,系统入站可以保障每秒200个用户能够同时发出通信请求,而实时数据则能够在秒~分钟级内到齐。②可以业务化运行:我国具备有北斗卫星系统的自主知识产权,依托于该系统 的 气 象 传 输 业 务 能 够 进 行 长 期 有 效 的 运行。③准确度强:因为该系统本身就具备时间统一系统,在通过北斗卫星系统来进行数据传输的过程中,对于各个采集 单 元 的 时 间 准 确 度 也 能 够 进 行 有 效 的 保障。④覆盖率大:该系统能够在我国的全部国土区域内进行无缝覆盖,其野外远端用户还具有用户终端的集成率高、外形小巧以及安装简便等诸多应用优势,并且能够在无人值守状态下工作,可以良好解决通信覆盖率问题。
  2 北斗卫星在气象数据传输中的具体应用
  借助于建设基于北斗卫星系统的气象数据传输系统,其对于部分边远跟无人值守区域的自动气象站的数据通信工作有积极意义,并能够将观测到的自动气象站报文在1~2分钟内借助于北斗通信系统传输到国家气象信息中心,并进行观测时间的合理调节。
  2.1 系统功能简析
  (1)该系统可以用于边远的台站,有 效 提 升 一 些GPRS跟 CDMA 所不能覆盖的自动气象站进行气象数据传输与处理的手段,并且可以作为普通的站点与区域来进行气象数据搜集。
  (2)借助于北斗卫星无线通信链路跟地面专线进行有机结合的模式,能够通过多种传输路径来进行气象信息的有效传输,这样也就使得各项气象数据信息的传输准确性跟稳定性得到显著的提升。
  (3)在该系统中还可以进行省级收集管理平台的架构工作,并能够借助于气象宽带网来进行各个气象管理平台的有效连接,各级中心跟平台之间也具有一定的气象数据传输与调度功能。因此,借助于北斗卫星系统的应用,还能够实现各气象中心跟平台进行所属区域站点数据的无线搜集处理,并能够对这些站点的状态信息进行查看。
  (4)在该系统的省级平台中,能够就各气象站点所发出的状态报告以及故障预警信息进行有效的监测,而省级分中心则能够对本省内的所有站点进行有效的管理与控制,从而实现对所有管理终端的控制以及调度处理。因此,基于北斗卫星系统下的气象数据传输系统,还能够很好地实现站点常规以及加密观测等模式的切换工作,并能够充分满足不同气候环境下的气象站点智能观测效果。
  (5)该系统还能够全天实时自动运行,并不需要人工干预就能够进行正常的运行。此外该系统具有良好的操作灵活性,并配置有系统可视化配置以及人性化的人机界面,这样也能够减少气象工作人员的工作压力。
  (6)该系统还具备优越的扩展性能,其适合各级平台软件的功能与配置,与各级中心跟平台软件都能够实现远程的升级与操作。此外在该系统中,其系统参数也能够根据用户们的实际需求来进行有效的调整,并能够在北斗卫星系统的容量允许情况下,来进行站点数量的合理增加。
  2.2传输流程
  在应用北斗卫星系统进行气象数据传输的过程中,其通信系统传输流程主要包括气象站观测数据传输流程以及站点控制信息传输流程两部分。
  (1)观测数据传输流程:该系统将自动气象站中采集的数据传输给北斗通信终端,然后根据相应设置来将相关的数据发送到北斗地面总站。在该过程之中首先将自动气象站所检测到数据传输到各省级分中心的北斗指挥机组之中,然后再将这些信息转发到省级数据收集以及监控平台中,从而实现各项气象数据的有效传输。省气象局在接受到这些气象信息之后,需要借助常规的业务数据传输模式,来向国家气象总局进行各种气象数据的有效传输。
  我国国家级的北斗卫星平台跟北斗定位总站多是通过地面光纤来进行直接连接的,这也就使得国家级的北斗卫星平台可以采用定位中心的模式来进行所在省所有站点数据的有效获取,并能够在结合气象宽带网的基础上对各省局进行这些数据的有效传输。各省局在接收到由国家北斗平台所获取的本省站点数据之后,也能够将该数据作为一种冗余的备份模式来进行应用,对于该省气象站点正常气象工作的开展也能够起到良好的促进作用。
  (2)控制信息传输流程:省气象局可以在结合了不同天气情况的基础上,对边缘站点的北斗通信终端进行控制信息的有效传输,并借此来对自动气象站的数据采集与传输频次进行合理的调整与优化,以此保障气象数据的有效传输。
  2.3 太阳能电力系统
  太阳能作为北斗终端的主要电力来源,是北斗终端得以顺利运行的重要基础。为了保障太阳能电力系统能够充分满足北斗终端的正常使用,还需要在其终端进行各项节能技术的积极应用,在相同的工作天数中其功率配置也是越低越好。在对系统终端进行太阳能电力系统配置时,要求两天日照就能够使得电池充满,每充满一次还需要保持20天以上的应用,从而保障该北斗终端能够在较为恶劣的环境中依然正常工作。此外在太阳能系统中多采用直流供电模式,并具有良好的供电稳定性以及抗干扰能力。
  为了保障北斗终端的正常工作,还需要将太阳能供电系统的额定输出电压控制在12V左右,最小输出电流控 制 在5A,而电能的输出功率则需要控制在60 W以上。此外在长期的阴雨天气中,如果太阳能电力系统无法得到有效的太阳光照,还需要进行电源输出情况的自动切断,有效保障蓄电池的安全性。
  3 结束语
  近年来,我国的气象行业得到了迅速发展,但在具体的气象数据传输过程中还存在较多问题,这就要求各气象站能够在信息传输过程中积极应用北斗卫星系统,使得信息传输的安全性与可靠性得到进一步的提升,对我国气象行业的进一步发展也能够起到良好的促進作用。
  参考文献:
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  (作者单位:1中国人民解放军92678部队;
  2海军出版社; 3中国人民解放军92678部队)
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