2 北斗短报文应用于测向交叉定位的可行性
分析
将北斗短报文通信作为协同定位信息传输手段，应用于测向交叉定位的可行性分析如下：
（1） 数据量
北斗短报文通信采用ASCII编码，每次的内容长度不超过200 B。根据前面对各种协同报文内容的分析，北斗信道的通信数据量完全可以满足测向交叉定位协同信息交换的要求。
（2） 数据率
本文提出的基于北斗信道的测向交叉定位是以海上目标作为探测对象，运动速度较慢。北斗短报文通信的服务频度根据用户等级区分为1 s，10 s，30 s，60 s，通信服务响应时间在1 s左右[5]。选用较高等级的用户卡完全能够满足被动传感器对目标快速连续跟踪定位的要求。
（3） 通信距离
在北斗卫星导航系统的覆盖范围内都可以进行北斗短报文通信。目前已建成的北斗二代卫星导航系统的服务区域涵盖了我国及周边地区，且北斗短报文通信不存在盲区，因此其作用距离几乎不受限制。
（4） 可靠性与安全性
北斗短报文通信采用扩频通信传输方式，具有较强的抗干扰、抗噪音、抗多路径衰减能力。由于其频谱密度较低，因此还具有隐蔽性和低的截获概率。北斗终端根据SIM卡生成的惟一扩频码将短报文通信上行数据发送到卫星，北斗地面控制中心则将短报文通信下行数据送到用户终端后通过SIM卡进行解密，从而实现了保密通信[6]。
3 基于北斗短报文的测向交叉定位方案
3.1 系统设计
基于北斗短报文的测向交叉定位方案主要是采用北斗短报文通信替换原有的协同定位信息传输手段。在每个协同定位单元在增设一个北斗用户机的基础上，再加载一台PC机作为协同信息处理设备。北斗用户机负责提供舰艇位置信息和建立北斗短报文通信；被动传感器负责目标辐射源探测和识别；PC机负责对北斗用户机进行通信控制，获取协同定位舰艇相对态势和解算协同定位目标位置。总体设计方案原理如图2所示。
3.2 工作流程
北斗用户机、PC机和被动传感器开机后，PC机自动接收被动传感器探测到的目标辐射特征信息和识别信息，同时控制北斗用户机依次向各协同舰艇发送含有本舰位置信息的短报文，并自动接收其他舰艇发送的位置信息，形成态势图。操作员在PC机的目标辐射源列表中选定目标后，再选择与本舰和目标构成较佳的相对位置关系（等腰三角形）的舰艇进行协同定位。PC机控制北斗用户机与协同舰艇建立通信后，按照图1所示的测向交叉定位工作流程生成协同报文与协同定位舰艇进行信息交换，最终完成目标位置的解算。得到的目标位置可以通过Socket通信传回被动传感器，由被动传感器发送到作战信息网络，为指挥决策和武器使用提供目标指示。
图2 基于北斗短报文的测向交叉定位方案原理图
3.3 通信协议
本文用串口通信将北斗用户机与PC机连接起来， 其通信协议的各种功能是通过指令方式实现的。北斗用户机的指令可以分为定位类、通信类、查询类、授时类和状态类等。通过这些指令，PC机可以自动接收北斗用户机上报的本舰舰位、时间校准信息，及其从协同舰收到的协同报文；也可以实现控制北斗用户机与指定协同舰建立通信，改变北斗用户机工作参数等功能。
PC机向北斗用户机发送的指令信息格式如图3所示。
图3 PC机向北斗用户机发送的指令信息格式
指令信息各个区段意义见表1。
命令码用来标示指令信息类型，具体类型见表2。
3.4 差错控制
北斗短报文通信有时会出现信息丢失或出错的现象[9]，而北斗用户机本身不具有差错控制的能力，因此只能在PC机的串口通信软件设计中引入相应的差错检测和纠正机制。报文丢失可以通过发送响应报文进行检测；报文内容出错可以通过校验码检测。丢失或出错的报文可以通过相应的报文重发控制机制由发送方进行补发。报文重传控制流程如图4所示。
图4 报文重传控制流程
协同定位方在接收到一个协同报文后应立即向报文发送方发送一个响应报文，如果对方在发送报文后的规定时间内未收到响应报文，应当重发报文。这里通过设定重发次数上限[n，]防止报文重发进入死循环。报文重发规定次数不能太多，否则会影响传输效率。通过设置重传等待时间[Tw]控制报文重传。重传等待时间设置太长，会北斗信道空闲时间增大，降低了传输效率；设置太短，可能会导致系统误判发送报文丢失，从而引起很多不必要的报文重传，增大了北斗信道负担。容易看出，重传等待时间[Tw]应略大于最大报文往返时间[Tb。]报文最大往返时间[Tb]与北斗终端的系统响应时间[Tr、]通信服务时间间隔[Tf]有关。
假设协同双方北斗终端的通信服务时间间隔相同，则报文最大往返时间[Tb]可以按下式得到：
[Tb=Tr+Tf×2]
4 结 语
本文针对目前舰载被动传感器进行测向交叉定位时基线长度较短，定位精度不高的问题，在深入分析测向交叉定位工作原理和北斗短报文通信特点的基础上，提出基于北斗短报文通信的测向交叉定位方案，并对方案的可行性和实现方法进行了分析。
目前，北斗卫星导航系统已正式向我国及周边地区提供区域服务，未来其服务区域将覆盖全球。采用北斗短报文通信作为协同信息传输手段，将使被动探测装备的测向交叉定位摆脱通信作用距离和通信服务区域的限制。另外，普通北斗终端只能实现点对点的报文通信，而北斗指挥机具有短报文通播功能，利用北斗指挥机实现两台以上被动传感器同时进行测向交叉定位将是下一步的研究方向。因此，北斗短报文通信在多被动传感器测向交叉定位领域具有广阔的发展前景和巨大的应用价值。
参考文献
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