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人有生老病死，城有興衰存亡。一座城市從奠基、繁盛、衰落再到復(fù)興，備嘗人世艱辛，歷盡萬般磨難，自然災(zāi)害帶給人類無數(shù)的悲劇。在自然災(zāi)害中，氣象災(zāi)害諸如暴雨、高溫、干旱、冰雹、雷電等，有時給一座城市帶來巨大災(zāi)難。中國  70%以上的城市、50%以上的人口分布在氣象、地震、地質(zhì)和海洋等自然災(zāi)害嚴重的地區(qū)，城市安全形勢尤其不容樂觀。2004 年 7 月 10  日下午 4 時開始，一場大雨突襲北京，降雨僅 10min，北京二環(huán)、三環(huán)幾乎全線癱瘓；2007 年 3 月 5  日，一場罕見的暴雪頃刻間使東北各城市陷于癱瘓狀態(tài)，鞍山出現(xiàn)了百萬人步行上班的現(xiàn)象；2007 年 7 月 18  日，山東省濟南市遭遇了黑色的一天。從下午 17 時到晚上 20 時 3 個小時內(nèi)，濟南市最大降水量達到 180mm，造成 34  人死亡，引起全國震動。上述事例給我們提出了一個嚴肅的命題：提高氣象預(yù)報能力，應(yīng)對日益嚴重的氣象災(zāi)害，造福人類。2009 年 12 月 30  日，中國氣象局局長辦公會議審議通過了《綜合氣象觀測系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃（2010~2015）?！钒l(fā)展規(guī)劃明確了“科學(xué)調(diào)整站網(wǎng)布局、提升觀測自動化水平、增強觀測能力、確保觀測系統(tǒng)穩(wěn)定運營、發(fā)揮觀測系統(tǒng)效益”等方面的發(fā)展任務(wù)、實施進度和保障措施。以《發(fā)展規(guī)劃》為指引，我國的氣象事業(yè)將面臨新的發(fā)展契機。

應(yīng)用需求

為了進一步提升氣象觀測的自動化水平，研制各種型號的無人值守自動氣象站，并將自動氣象站進行廣域聯(lián)網(wǎng)布局，是做到早預(yù)報的有效的手段之一。而采用高效的數(shù)據(jù)傳輸手段，將采集到的氣象數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析中心，則是要解決的主要問題。

目前常用的實現(xiàn)上述氣象數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ攀侄沃饕腥N：

1、基于聯(lián)通和移動的 CDMA、GPRS、3G 模式

該模式的主要優(yōu)點是設(shè)備簡單，費用低、功耗低；但主要缺點是受制于移動基站分布的限制，在移動基站不能覆蓋的區(qū)域，尤其是邊遠地區(qū)，根本沒有移動基站，因此該種方式無法完成任務(wù)。

2、基于衛(wèi)星通信的 VSAT 衛(wèi)星通信站

該模式由于采用了衛(wèi)星通信，因此通信不受時域和地域的限制；但主要缺點是設(shè)備復(fù)雜、設(shè)備價格昂貴（十幾萬元一套）、需要的供電功耗很大，不利于野外快速架設(shè)；另外由于需要租用通信衛(wèi)星的帶寬，因此需要向衛(wèi)星公司交納昂貴的衛(wèi)星通信帶寬占用費用。

3、短波（超短波）電臺

該模式簡單，但由于受電臺功率的限制，傳輸作用距離有限，而且受地形遮擋影響大。不能做到全天時、全地域傳輸。

隨著我國自主知識產(chǎn)權(quán)的北斗一號衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)及穩(wěn)定運營，利用北斗通信型終端可以較好地實現(xiàn)上述數(shù)據(jù)通信，且設(shè)備簡單、安裝簡單、設(shè)備費用低。

北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)介紹

北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研制的全天候、全天時、區(qū)域性衛(wèi)星定位導(dǎo)航通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有定位、數(shù)字報文通信、精確授時三大功能。北斗系統(tǒng)由三顆地球同步衛(wèi)星、一個地面中心站、若干地面標(biāo)校站和用戶終端四部分組成。系統(tǒng)的基本組成如圖 1 所示：

圖1：北斗系統(tǒng)組成示意圖

上述四個組成部分當(dāng)中，衛(wèi)星地面站用于大系統(tǒng)維護、計算用戶位置數(shù)據(jù)；地面標(biāo)校站用于修正系統(tǒng)信號，提高定位精度；與用戶關(guān)系最為密切的是各種用戶終端，包括指揮型、車載型、手持型、通信型等。其中除指揮型終端外的其他用戶機又統(tǒng)稱為普通型終端。各種用戶終端通過向衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)送定位請求申請，獲得自身的位置信息；同時通過北斗衛(wèi)星完成短報文數(shù)據(jù)的傳輸。

該系統(tǒng)的衛(wèi)星通信覆蓋中國全部地域及周邊地區(qū)。如圖 2 示：

圖2：北斗衛(wèi)星信號覆蓋區(qū)域

基于北斗一號系統(tǒng)的氣象觀測數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計

正是基于北斗一號系統(tǒng)特有的數(shù)據(jù)報文通信功能，利用北斗一號通信型用戶終端，可以很便捷的實現(xiàn)氣象觀測數(shù)據(jù)的傳輸。

具體方案設(shè)計如下：

無人氣象站，數(shù)據(jù)采集器輸出的各觀測量經(jīng)過拼包處理后，發(fā)送給北斗通信型用戶終端。北斗通信型用戶終端利用北斗衛(wèi)星信道，將數(shù)據(jù)發(fā)送到氣象數(shù)據(jù)分析中心。在氣象數(shù)據(jù)分析中心，北斗中心管理型用戶機將接收到各個氣象站點傳送來的數(shù)據(jù)，解析后送給計算

機終端進行分析處理及顯示。具體設(shè)計方案示意圖如圖 3 所示。

圖3：氣象數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計圖

通過對北斗系統(tǒng)在短信息數(shù)據(jù)傳輸功能方面的分析，提出了利用北斗一號用戶終端實現(xiàn)氣象觀測數(shù)據(jù)的傳輸方法。通過已經(jīng)實現(xiàn)的實際案例表明，該方式是有效可行的。