摘要：航空搜救需要国际合作，传统的搜救系统以国外卫星搜救系统为基础。本文研究了北斗卫星导航系统（BDS）相较于国外导航卫星和全球卫星搜救系统的优势。BDS具有独特的短报文功能，能够为航空搜救领域提供有效的服务,中国民航可以从北斗卫星导航作为切入点,推动国际民航使用中国和基于中国标准的设备，并可首先在一带一路国家以及在航空搜救应用方面实现突破。本文通过研究和探讨基于BDS的全球搜救方案,提出了推进北斗卫星系统在航空搜救中的具体使用，通过体系建设、装备和设备建设、教育培训等方面，提出系统提升基于北斗卫星系统的一带一路国家航空搜救能力的方法，从而确立一带一路中国民航强国地位。 

关键词：北斗卫星系统；搜救能力；短报文 

一、引言 

自成立40年以来，为全球的飞机，船舶，车辆和个人提供搜寻和救援信息服务任务基本上都是由全球卫星搜救系统（COSPAS SARSAT）负责^[1]。然而，国际卫星导航系统的控制权掌握在其他人手中，存在“卡脖子”的风险，同时GPS信号也有被阻挡的危险，也曾出现我军正在进行军事演习，战区GPS信号突然全部消失的情形。2019年6月21日当伊朗击落美军无人机后，美国准备发动对伊朗的攻击前夕，我国再次监测到全球GPS信号的显著变化，提前判断出其准备发动战争的意图。 

我国作为一带一路的起点国家,与一带一路国家间航空领域的合作还不充分,特别是由于涉及领空等国家主权问题而导致国家间不易开展深入的合作。但是,搜救无国界,从中国民航切入一带一路国家间合作的角度来讲,民航搜救的合作是难度较小的切入点。随着北斗卫星导航系统的快速发展,为促进一带一路国家的航空合作,在航空搜救领域研发基于北斗导航卫星(BeiDou Navigation Satellite System,缩写BDS)的全球搜救方案是迫在眉睫的。该方案应可以通过BDS的星间链路,将使用者自身的应急位置信息实时送达地面中心站,以此来对搜救提供技术支持。 

我国的北斗系统已经覆盖亚太地区和绝大部分一带一路国家。2019年6月25日，我国在西昌成功发射了第46颗北斗导航卫星，进一步扩大了该系统的覆盖范围和保障性能^[2]。作为我国自主创新的一张响亮名片,中国北斗独树一帜,采用3种轨道卫星组成混合导航星座,为国际卫星导航技术贡献了中国智慧，拿出了中国方案。BDS加入国际搜救卫星组织,可以服务全球并提升全球人民生命和财产的保障能力。同时,中国也在开发“自主可控”的基于BDS的搜救系统^[3]。 

二、北斗导航卫星搜救系统方案 

中国通过对基于BDS的搜救方案的研发，在全球搜救卫星组织的身份从使用者转变为参与者和技术提供者。目前,我国正在建设全球卫星导航系统,2020年前后全球组网时可实现一带一路国家的覆盖^[4]，该系统具有定位能力强，差错率低、救援响应及时的特性将能够提供全天候、覆盖全球的搜索救援服务^[5]。通过建立该系统，我国将成为从卫星到地面设备的整个搜救系统的软硬件提供国,并拥有全部的自主知识产权^[6]。 

(一)北斗卫星搜救系统概述 

北斗搜救系统是在BDS的地球静止轨道卫星和中圆轨道卫星上加装转发器，从而实现覆盖全球的实时搜索救援任务。在系统兼容性上，搜救系统工作频率和模式与全球卫星搜救系统是完全兼容的^[7]。BDS的地球静止轨道卫星具有无线电测定业务(RDSS)功能,可通过RDSS给区域内的飞机发送短报文，促使救援单位在最短时间内提供救援力量；中圆轨道卫星始终有至少4颗覆盖地球上的任意一点，通过4星定位服务提供可靠的位置信息，为搜救提供有效的技术保障。 

(二)北斗卫星搜救定位方法 

使用者的终端定位有两种方法^[8]。被动定位是终端定位的第一种方式，终端使用者无法实现定位，只能将求救信号发送给卫星，由地面终端计算求救位置，进而实施救援。主动定位是终端定位第二种方式，导航接收机包含在终端内部，使用者把搜救信号发送给卫星的同时，位置信息也被包含在内。之后，通过卫星将搜救信号转发给地面搜救站。相比被动式定位，主动定位方式具有实时性好和定位精度高的特点，地面中心站可以使用卫星转发的用户终端的位置信息来进行搜索和救援服务。除了能实现导航信号、遇险信号的全球覆盖外，BDS通过配置星间链路载荷以实现星间通信和信息传输，实现遇险信号的全球转发^[9]。 

三、北斗卫星系统应用于航空搜救的特点分析 

如果发生地震和洪水等重大灾害，成功救援的关键是及时了解灾难并迅速到达救援现场，人口稀少的地区，如沙漠、山脉和海洋的搜救更需要卫星导航设施的支持^[10]。北斗导航卫星的全球搜救系统可以在重大自然灾害救援、航空和海上搜寻救援获得广泛应用，利用卫星搜救系统实现遇险报警和定位是目前中国西部高原山区最有效的全球搜救方式。 

（1）除导航定位外，BDS还具有类似与手机短信的短报文通信功能。通过短报文发送及时报告受灾位置和灾情，可有效缩短救援搜救时间，提高救援和救灾的及时性，大大减少人员的生命财产损失。短报功能是北斗独特的技术突破。 

（2）BDS具有全天候位置汇报功能，能达到对指定目标的持续监视和跟踪。 

（3）BDS覆盖能力强，能够湿湿的通过两颗以上卫星同时传递救援信号，未来可实现全球搜索。当发送遇险信号时，遇险信号可至少被4个卫星转发，并且搜索和救援信号由多个地面站区分，并对真实性与准确性进行认证，避免因设备异常等原因导致的错误或无效求救信息。 

（4）通过高精度定位提高搜救能力。使用者利用导航接收机确定自己的位置，BDS可以提供米级的定位精度，大大提高现有搜索和救援系统的性能。 

（5）导航卫星的卫星间链路可以实现卫星间通信及遇险信号的全球转发。 

（6）BDS可实现对用户分级与信息加密，从而使搜救任务的安全性得到保障。卫星会对使用者的遇险信息进行不同的优先级和加密需求等处理与转发，提供安全的服务。 

虽然北斗卫星搜救系统在实施搜救过程中具有诸多优势，但也存在缺点，如通信能力有限，用户管理方式有限等。 

四、北斗系统航空搜救体系的构建 

快速搜救失联航空器和遇险人员一直是世界各国民航关注的重点，我国将应急救援列入了《新时代民航强国建设行动纲要》。目前，我国的搜救系统多数是以视觉搜索和无线电定位制导为基础，模式陈旧，搜救效率低。北斗系统建立的具有定位和通信功能的搜救系统可以同时满足这两个要求。北斗航空搜救系统的组成包含了北斗卫星、地面指挥中心和设备和人员终端机。北斗卫星主要提供卫星无线电导航服务（RNSS）和卫星无线电测量服务（RDSS）。图1为工作过程。 

图1北斗系统搜索体系的工作过程示意图 

(一)RNSS服务的应用 

RNSS系统具有导航、定位、授时等功能。该服务可以从用户机器接收卫星无线电导航信号，计算用户位置，速度和导航参数。目前，大部分省，市，自治区都建有北斗地面基站系统，已广泛应用于多个民用领域。如高精度汽车，电子围栏，高精度导航和建筑工程所需的高精度定位。BDS在海事领域也有广泛的应用，中国沿海的数十个无线电指向差分全球定位系统实现了北斗系统和GPS双模工作，为覆盖范围内的终端用户提供高精度的定位和导航服务^[11]。 

(二)RDSS服务的应用 

RDSS服务是响应用户在定位时向外部系统用户报告位置，并实现定位功能和通信功能的集成。这也是北斗系统的一个主要特征，使其与其他卫星导航系统区别开来。北斗服务平台的北斗RDSS服务为用户提供基于位置的信息共享，以及短报转发，数据传输，远程测控等服务。它还提供用户信息管理，查询，访问和信息增值服务，如命令和调度，管理，广播，多播和单播。随着北斗系统的深入开发和应用，车辆（船舶）和手持设备将大规模进入民用领域，接近日常生活，逐步实现地对空互通和手机互操作性。目前，许多领域已实现了基于北斗RDSS服务的多种应用场景，如北斗海上搜救体系、救生信标机、北斗航空器监控服务系统等。 

(三)搜寻力量全天候工作 

近年来，中国的卫星产业发展迅速。该系统不仅可以提供高精度的定时导航、定位，还具有短报通信功能，可以应用于航空搜救如图2所示。与国外COSPAS-SARPAS系统相比，中国的BDS具有以下优势：自主可控、安全稳定和时效性髙，已经覆盖亚太地区，即将覆盖全部一带一路国家，如图2所示。在遇险的情况下，遇险可以自动或手动发送遇险信号，并且遇险信号通过卫星传递，可以通过卫星获取遇险人员的位置信息，并通过地面通信网络将信息发送到搜救中心。民航搜救中心综合各方信息，指挥和派遣搜救航空器开展搜救行动。 

图2 BDS组成示意图 

五、北斗应用于航空搜救发展的建议 

(一)建立与北斗匹配的搜救体系 

搜救系统是一个复杂而全面的系统，需要相关机构密切合作才能达到最大效益。欧洲多年研究表明，当前全球搜救系统强调促进搜救机构之间的协调与合作，发达国家的搜救系统是专业救援力量搜救中心的直接指挥，可以极大地保证和提高搜救行动的效率，从而达到提高救援效果的目的。而目前我国的搜救指挥系统由专业救援组织，应急管理部门，军警和志愿者团体等组成，各部门相对独立，制约了搜救行动的协调性和统一性，影响了我国搜救效率的提高^[12]。如各方都统一使用基于北斗的搜救体系，将可以加快建立基于北斗的统一髙效的全国甚至全球搜救体系，提升搜救能力。 

(二)研究和装备具有北斗导航功能的搜救设备,提升总体搜救能力 

需要动用航空器进行救援时，往往遇险地点在偏远山区或远离陆地、环境恶劣的地区，从我国海上搜救的案例来看，我国搜救力量的装备还需要进一步提髙，因此规划好搜救装备改良的计划是未来航空搜救建设的核心问题之一。参与救援的飞机是否有专业的探测搜索设备，是否定期对其进行保养、升级；飞行器的续航能力是否能够满足搜救需要等等，都是目前制约我国整体搜救能力重要因素。 

(三)针对北斗导航技术的搜救教育培训是保证搜救效率的关键 

搜救人员的职业素养和搜救能力与救援队的救援能力成正比。在外界环境，包括设备、救援环境完全相同的条件下，搜救人员的专业素养直接决定救援结果。因此需要专业培训机构来培养专业搜救人员，如通过在髙校与地方合作设立搜救相关课程等方式，接受航空遇险搜救中心的专业指导，通过校企合作对最新的搜救现场经验案例的学习和探讨，在实践中提升搜救人员的专业能力。 

基于北斗导航卫星的全球搜救系统能够在人类遇到重大自然灾害、野外矿产勘探事故、海难、空难中得到充分的使用。基于卫星的搜救系统也是现有技术阶段下的最高效解决方案。 

结论 

航空搜救需要国际合作，而传统的搜救体系是基于国外的卫星搜救系统，基于我国北斗导航卫星建设全球搜救系统建设，初步解决了我国搜救领域"卡脖子"问题，将使我国拥有完全自主的全球搜救系统。现阶段北斗卫星已经实现国内，亚太地区和绝大部分一带一路国家的覆盖，将有利于促进搜救产业在国内，亚太地区和一带一路国家的发展。北斗卫星系统除了可以独立使用外，其还具有独有的短报文服务功能，优于国外导航卫星和全球卫星搜救系统，利用短报文功能可推动北斗卫星导航深入融入全球卫星导航搜救体系，具有互补和增强意义。 

按照《新时代民航强国建设行动纲要》提升航空应急能力，包括提升搜救能力未来一段时间的重要工作。中国民航可以从北斗卫星导航作为切入点，"补短板"，推动国际民航使用中国和基于中国标准的设备，并可首先在一带一路国家以及在航空搜救应用方面实现突破。随着一带一路沿线国家搜救能力的提升，北斗卫星将为亚太地区人们的生命财产提供更有力的安全保障，提高我国民航在一带一路国家的影响力，从而确立一带一路中国民航强国地位。 

参考文献 

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