论北斗导航在道路运输业的应用

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　　0 引言
　　卫星导航技术是保障一个国家国防安全、促进经济发展的重要信息科学技术，也是彰显国家政治地位和综合国力的重要标志。
　　因此，近年来，各国都在积极探索卫星导航领域的发展。我国自主建立、独立研发的北斗卫星导航系统是新一代卫星导航系统，它与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统并称全球四大卫星导航系统。目前，该系统已应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、气象监测、公共安全等诸多领域，并产生了显著的经济效益和社会效益。交通运输业作为保证社会分工得以顺利进行、促进国民经济发展的重要物质生产部门，是卫星导航应用推广应用的最大领域，它给北斗导航系统提供了广阔的发展前景和巨大的消费市场，同时也为北斗导航在其他领域的进一步发展奠定了基础。
　　1 北斗卫星导航系统简介
　　北斗卫星导航系统（BeiDou（COMPASS）Navigation SatelliteSystem，缩写为CNSS）是“中国第二代卫星导航系统重大专项”研制建设的自主卫星导航系统，它的成功使我国成为世界上继美国的全球定位系统（GPS）和俄罗斯的GLONASS 之后第三个拥有成熟卫星导航系统的国家，打破了美国和俄罗斯在卫星导航系统领域长期以来所形成的垄断格局，填补了我国在卫星导航领域的空白。
　　1.1 北斗导航的发展战略
　　1983 年，中国科学院院士陈芳允先生提出“双星定位”方案，在此方案的基础上，我国拉开了建设北斗卫星导航系统的大帷幕。
　　基于我国社会、科技发展的现状以及我国将长期处于社会主义初级阶段的基本国情，我们提出了北斗卫星导航发展的“三步走”战略：第一步，在2000 年—2003 年间发射三颗“北斗一号”卫星，建成北斗卫星双星定位试验系统，可以全天候、全天时地提供卫星导航信息，形成区域有源定位与导航服务能力；第二步，在2012 年前，完成3 种轨道10 余颗卫星的发射，建成覆盖亚太区域的卫星导航系统，即“北斗二号”区域系统；第三步，在2020 年左右，建成由5 颗地球静止轨道和30 颗地球非静止轨道卫星组成的具有全球覆盖能力的北斗全球卫星导航系统。
　　1.2 北斗导航的组成部分
　　北斗卫星导航系统设计是由空间段、地面控制段和用户接收段三部分组成。第一部分是空间段，主要包括5 颗静止轨道卫星和30 颗非静止轨道卫星，目前已经完成了16 颗卫星的发射；第二部分是地面控制段，主要包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站；第三部分是用户接收段，即通过北斗用户终端以及与其他卫星导航系统（美国的GPS，俄罗斯的GLONASS，欧盟的GALILEO）兼容的终端来满足用户对定位、导航、通信方面的需求。
　　1.3 北斗导航的优势特点
　　我国在卫星导航领域虽然起步晚，但是发展很快，“北斗二号”卫星导航系统已于2012 开始在亚太地区运行。和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS 系统相比，北斗卫星导航系统除了能够全天候、全天时为用户提供高精准度导航和高可靠性定位外，还具有短报文通信功能的优势。简而言之，北斗导航系统的短报文通信功能是指用户与用户、用户与地面控制中心之间可以进行双向数字报文通信，一般用户1 次可传输36 个汉字，经核准的用户可利用连续传送方式最多可传送120 个汉字。这就是说使用北斗卫星导航，我们不仅可以知道自己在哪里，同时也可以让别人知道自己的具体位置，同样，通过双向定位服务，我们也可以知道别人的位置。
　　2 北斗导航在道路运输业的应用
　　随着经济的不断发展，道路运输活动也日益频繁，为了保证车辆的安全运行，车载卫星导航系统就成为道路运输过程中必不可少的设备。因此，国家将道路运输业作为北斗导航未来发展的主要方向和重点市场。那么，北斗卫星导航在道路运输领域又能发挥怎样的作用呢？2.1 构建综合运输信息平台
　　长期以来，我国铁路、公路、水运、航空等交通运输方式分属不同部门管理，在路网规划和投资建设上各自为政、不顾大局，缺乏统一的规划和安排，各部门之间难以实现信息共享。导致各种交通运输方式之间难以形成有效合力，无法共同开发、利用现有的交通运输资源。这既造成了交通设施“公共产品”在某种程度上的过剩和浪费，无法实现帕累托最优效率；又增加了人们出行的换乘时间，降低了交通运输效率。而将北斗卫星导航系统应用于综合运输信息平台建设，可以通过卫星系统采集、处理交通运输设施的空间分布以及各种设施在一定时间范围内的应用情况，同时综合监测、汇总集成铁路、公路、水运、航空等各种运输方式的实时数据，建立一个包含各种交通信息的综合数据库，实现运输信息的有效共享，为各部门决策提供全面的、综合的、及时有效的交通运输信息，方便各种运输方式主管部门之间的合作。此外，构建综合运输信息平台也能够为公众提供综合运输信息服务，方便旅客出行。
　　2.2 实现车辆实时跟踪
　　2011 年10 月，由交通运输部与解放军总装备部联合组织实施 “重点运输过程监控管理服务示范系统工程”项目，该项目是北斗卫星导航系统专项启动的第一个北斗系统民用示范工程，计划用2 年时间，在江苏、安徽、河北、陕西、山东、湖南、宁夏、贵州、天津共9 个示范省份建设7 个应用系统和一套支撑平台，安装8 万台北斗导航终端。同时，交通运输部副部长冯正霖明确要求各示范省份，确保在2013 年3 月底前完成本省80% 以上北斗车载终端安装任务。另外，交通运输部也出台了强制安装北斗卫星导航系统的政策，即自2013 年6 月1 日起，所有新进入示范省份运输市场的“两客一危”车辆及重型载货汽车和半挂牵引车，在车辆出厂前应安装北斗兼容车载终端。凡未按规定安装或加装北斗兼容车载终端的车辆，不予核发或审验道路运输证。由此，我们可以看出国家在道路运输领域推广北斗卫星导航系统的决心和力度。下面，笔者将分别针对道路旅客运输车辆和道路货物运输车辆安装北斗卫星导航的作用进行说明。
　　1）道路旅客运输车辆
　　首先，将北斗卫星导航系统和电子地图结合，可以为运营车辆及其运输公司提供车辆所在的精确位置，实现车辆实时跟踪，便于公司随时监控车辆的运行状态，了解车辆是否按照公司计划和规定行驶，保障乘客安全。
　　其次，通过对道路旅客运输车辆（特别是城市公交）安装北斗卫星导航系统，交通管理中心就可以清楚地知道每辆车所处的位置，也可以了解每一路段的交通流量，并将各路段的实时交通现状和车辆的预计到达时间通过公共电子显示屏告知公众，一方面能够方便需要坐车的公众及时了解出行信息，另一方面有助于有车一族理性选择出行路线，缓解交通拥堵。
　　2）道路货物运输车辆
　　在道路货物运输车辆上安装北斗卫星导航系统，可以通过卫星定位显示出车辆所在位置，货主或者货运单位能够对车辆和货物进行追踪。特别是对于危险货物运输，加大对其运输过程的监测可以有效防止意外事故的发生，减少社会损失和人员伤亡。
　　2.3 实现车辆智能导航
　　智能导航作为车载卫星导航系统的主要功能之一，是在美国GPS 系统的基础上发展起来的新技术。北斗卫星导航系统的智能导航功能和GPS 导航功能大致相同，即驾驶员利用车载导航客户端对车辆所在位置进行定位，将车辆所在位置与预先贮存的电子地图进行匹配，再根据驾驶员设定的目的地为用户提供“最佳”路线（即行驶里程最短、时间最少或费用最低的路线），并且在车辆偏航后能够及时对当前行驶道路重新进行路径规划。不同的是，北斗卫星导航系统采用卫星无线电测定(RDSS) 与卫星无线电导航(RNSS) 集成体制，它除了能像GPS 系统一样为用户提供卫星无线电导航服务，还具有位置报告及短报文通信功能。
　　2.4 信息查询
　　将北斗卫星导航系统应用于车辆，还可以为用户提供旅游景点、酒店、医院、停车场等公共信息。用户可以在电子地图上根据需要进行查询，导航系统将会在电子地图上显示出用户所查地点的具体位置，极大地方便了在异地出行人员的生活和工作。
　　2.5 有助于提高交通应急管理水平
　　近年来，我国公路行业快速发展，据《2012 年公路水路交通运输行业发展统计公报》统计，截止2012 年年底，我国公路总里程达423.75 万公里，其中高速公路里程达9.62 万公里。高速公路的路网的不断完善给道路运输行业节省了大量的时间和路程。但是，我们也必须看到，高速度往往伴随着高风险，不论是导论旅客运输车辆，还是道路货物运输车辆，一旦发生事故，其结果将会是灾难性的，伤亡损失大；特别是在道路危险货物运输过程中，意外事故极易引发社会混乱和其他连锁反映，对社会秩序带来严重影响。因此，面对交通安全问题日益突出的现状，为了减少人力、财力损失，将社会影响降到最低，运用卫星导航技术的定位与测速服务，对行驶车辆进行实时监测，减少交通事故发生率就显得尤为必要。
　　另外，交通事故一旦发生，救援队伍越快到达事故现场，就我们就能够抢救更多的生命，减少社会损失。北斗卫星导航系统的短报文通信功能可以通过卫星导航终端设备及时向交通管理中心和120 中心报告事故发生的具体位置，便于救援部门及时准确地确定事故发生地点，选择最佳救援方案，缩短营救时间，确保伤者可以第一时间得到救治。
　　3 结语
　　发展卫星导航技术是现代国家走向智能化、提升综合国力的重要手段之一。从当前来看，我国自主研发的北斗卫星导航系统发展已经趋于成熟，并在交通运输领域也有了一定的推广应用基础。
　　但是，由于我国在卫星导航领域的研究起步比较晚，北斗卫星导航系统还有很多亟待完善的地方。为了向社会提供更完善、更安全、更全面的服务，促进相关行业的进一步发展，北斗卫星导航系统一直在不断地自我完善。笔者相信，在我国科研人员的努力下，北斗必将成为国际卫星导航领域的佼佼者，在推动道路运输也发展方面，也定能发挥出更重要的作用。