一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)，主要由海上用戶終端、海洋浮標(biāo)、地面信息處理中心、救災(zāi)調(diào)度中心、以及救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)組成；其能夠在海上用戶終端遇到災(zāi)情時候，北斗導(dǎo)航和通信模塊把災(zāi)情信息和定位結(jié)果發(fā)到地面信息處理中心，同時，海上布設(shè)的海洋浮標(biāo)采集氣象和水文等信息，該信息也經(jīng)北斗導(dǎo)航和通信模塊發(fā)給地面信息處理中心，地面信息處理中對收到的信息進(jìn)行處理后，發(fā)給救災(zāi)調(diào)度中心，由調(diào)度中心指揮相應(yīng)的救災(zāi)船隊和飛機(jī)前去海洋救災(zāi)。本實用新型實現(xiàn)簡單，救災(zāi)效率高，而且硬件成本較低。
【專利說明】一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為我國自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，2012年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)有16顆衛(wèi)星，正式形成了亞太地區(qū)區(qū)域覆蓋的能力。北斗將導(dǎo)航與通信的緊密結(jié)合優(yōu)于其他導(dǎo)航系統(tǒng)，可以在定位的同時發(fā)送短報文信息。海上是自然災(zāi)害最為頻繁的地方，而且災(zāi)害種類多、分布范圍廣、發(fā)生頻率高、災(zāi)害損失重，各種海洋災(zāi)害長期嚴(yán)重威脅著區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾的生命財產(chǎn)安全。而且，在海上一旦出現(xiàn)災(zāi)害，一般很多系統(tǒng)的通訊方式、電力和水資源都會中斷了，因此當(dāng)局無法聯(lián)系到災(zāi)區(qū)的居民，使得救援難度加大。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)，其具有實現(xiàn)方法實現(xiàn)簡單，救災(zāi)效率高，且硬件成本較低的特點(diǎn)。
[0004]為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)，其主要由海上用戶終端、海洋浮標(biāo)、地面信息處理中心、救災(zāi)調(diào)度中心、以及救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)組成；
[0006]海上用戶終端包括用戶北斗定位模塊、用戶北斗通信模塊、用戶數(shù)據(jù)處理模塊、災(zāi)情信息采集模塊和用戶電子海圖模塊；用戶北斗定位模塊的輸入端經(jīng)天線連接北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，用戶北斗定位模塊的輸出端、用戶電子海圖的輸出端與災(zāi)情信息采集模塊的輸出端連接用戶數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，用戶數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接用戶北斗通信模塊的輸入端，用戶北斗通信模塊的輸出端經(jīng)天線與北斗通信衛(wèi)星相連；
[0007]海洋浮標(biāo)布設(shè)在受監(jiān)管的一定海域范圍，包括浮標(biāo)北斗定位模塊、浮標(biāo)北斗通信模塊、浮標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊、氣象傳感器和水文傳感器；浮標(biāo)北斗定位模塊的輸入端經(jīng)天線連接北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，浮標(biāo)北斗定位模塊的輸出端、氣象傳感器的輸出端和水文傳感器的輸出端連接浮標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，浮標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接浮標(biāo)北斗通信模塊的輸入端，浮標(biāo)北斗通信模塊的輸出端經(jīng)天線與北斗通信衛(wèi)星相連；
[0008]地面信息處理中心包括中心北斗通信模塊、中心數(shù)據(jù)處理模塊和中心電子海圖模塊；中心北斗通信模塊的輸入端經(jīng)天線連接北斗通信衛(wèi)星；中心北斗通信模塊的輸出端和中心電子海圖模塊的輸出端連接中心數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，中心數(shù)據(jù)處理模塊經(jīng)專有網(wǎng)絡(luò)與救災(zāi)調(diào)度中心相連；
[0009]救災(zāi)調(diào)度中心包括調(diào)度數(shù)據(jù)處理模塊、調(diào)度電子海圖模塊和路徑分析模塊；調(diào)度數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端同時連接地面信息處理中心的輸出端和調(diào)度電子海圖模塊；調(diào)度數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端過集群通信網(wǎng)絡(luò)與救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)相連；
[0010]救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)上配備北斗定位模塊和集群通信模塊；北斗定位模塊與北斗導(dǎo)航衛(wèi)星相連；集群通信模塊與救災(zāi)調(diào)度中心相連。
[0011]上述海上救援系統(tǒng)還進(jìn)一步包括災(zāi)備中心，該災(zāi)備中心經(jīng)移動通信網(wǎng)絡(luò)與救災(zāi)調(diào)度中心相連。
[0012]北斗定位模塊、用戶北斗通信模塊、浮標(biāo)北斗定位模塊、浮標(biāo)北斗通信模塊和中心北斗通信模塊的結(jié)構(gòu)相同，即均包括電源、以及與電源相連的天線、低噪聲放大器、射頻模塊和基帶信號處理模塊；天線經(jīng)低噪聲放大器與射頻模塊相連，射頻模塊連接基帶信號處理模塊。
[0013]本實用新型利用北斗衛(wèi)星的定位和通信功能，全新地設(shè)計了一個由海上用戶終端(如漁船、客船和貨船等)、海洋浮標(biāo)、地面信息處理中心、救災(zāi)調(diào)度中心、以及救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)組成一個全天候、全范圍的應(yīng)急救援服務(wù)和指揮調(diào)度管理系統(tǒng)。上述各個模塊內(nèi)部所實現(xiàn)的數(shù)據(jù)處理過程即北斗定位、北斗通信、位置坐標(biāo)與海圖匹配、水位和氣象信息編碼到導(dǎo)航電文和GPRS定位和路徑規(guī)劃等均為現(xiàn)有技術(shù)。本實用新型只是對上述現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行整合，使得系統(tǒng)能夠在海上用戶終端遇到災(zāi)情時候，北斗導(dǎo)航和通信模塊把災(zāi)情信息和定位結(jié)果發(fā)到地面信息處理中心，同時，海上布設(shè)的海洋浮標(biāo)采集氣象和水文等信息，該信息也經(jīng)北斗導(dǎo)航和通信模塊發(fā)給地面信息處理中心，地面信息處理中對收到的信息進(jìn)行處理后，發(fā)給救災(zāi)調(diào)度中心，由調(diào)度中心指揮相應(yīng)的救災(zāi)船隊和飛機(jī)前去海洋救災(zāi)。本系統(tǒng)實現(xiàn)方法實現(xiàn)簡單，救災(zāi)效率高，而且硬件成本較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)總體架構(gòu)圖。
[0015]圖2為海上用戶終端組成結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖3為海洋浮標(biāo)組成結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖4為地面信息處理中心組成結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖5為救災(zāi)調(diào)度中心組成結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖6為浮標(biāo)北斗通信模塊和中心北斗通信模塊原理框圖。
【具體實施方式】
[0020]一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)，如圖1所示，其主要由海上用戶終端(如漁船、客船和貨船等)、海洋浮標(biāo)、地面信息處理中心、救災(zāi)調(diào)度中心、以及救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)組成一個全天候、全范圍的應(yīng)急救援服務(wù)和指揮調(diào)度管理系統(tǒng)。海上用戶終端配備有北斗定位和通信模塊，沒有災(zāi)情時，用戶用北斗定位模塊和電子海圖進(jìn)行定位和導(dǎo)航，當(dāng)有災(zāi)情發(fā)生時，用戶把用戶的位置和災(zāi)情信息通過數(shù)據(jù)處理后，由北斗通信模塊傳送給地面信息處理中心；海洋浮標(biāo)配備有北斗定位模塊、北斗通信模塊、氣溫和水文等傳感器，數(shù)據(jù)處理模塊采集浮標(biāo)的定位、氣象、水文等信息，并通過北斗通信模塊定時發(fā)送給地面信息處理中心；地面信息處理中心接收海上用戶和浮標(biāo)發(fā)來的信息，進(jìn)行處理后把信息發(fā)給救災(zāi)調(diào)度中心，并同時上報給國家級或地方級的災(zāi)備中心；救災(zāi)調(diào)度中心根據(jù)地面信息處理中心發(fā)來的災(zāi)情信息，分析救災(zāi)船隊和救災(zāi)飛機(jī)的狀態(tài)，并調(diào)度合適的救災(zāi)船隊/救災(zāi)飛機(jī)前去海上救援。
[0021]海上用戶終端，如圖2所示，包括用戶北斗定位模塊、用戶北斗通信模塊、用戶數(shù)據(jù)處理模塊、災(zāi)情信息采集模塊和用戶電子海圖模塊；用戶北斗定位模塊的輸入端經(jīng)天線連接北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，用戶北斗定位模塊的輸出端、用戶電子海圖的輸出端與災(zāi)情信息采集模塊的輸出端連接用戶數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，用戶數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接用戶北斗通信模塊的輸入端，用戶北斗通信模塊的輸出端經(jīng)天線與北斗通信衛(wèi)星相連。
[0022]海洋浮標(biāo)布設(shè)在受監(jiān)管的一定海域范圍，如圖3所示，包括浮標(biāo)北斗定位模塊、浮標(biāo)北斗通信模塊、浮標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊、氣象傳感器和水文傳感器；浮標(biāo)北斗定位模塊的輸入端經(jīng)天線連接北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，浮標(biāo)北斗定位模塊的輸出端、氣象傳感器的輸出端和水文傳感器的輸出端連接浮標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，浮標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接浮標(biāo)北斗通信模塊的輸入端，浮標(biāo)北斗通信模塊的輸出端經(jīng)天線與北斗通信衛(wèi)星相連。
[0023]地面信息處理中心，如圖4所示，包括中心北斗通信模塊、中心數(shù)據(jù)處理模塊和中心電子海圖模塊；中心北斗通信模塊的輸入端經(jīng)天線連接北斗通信衛(wèi)星；中心北斗通信模塊的輸出端和中心電子海圖模塊的輸出端連接中心數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，中心數(shù)據(jù)處理模塊經(jīng)專有網(wǎng)絡(luò)與救災(zāi)調(diào)度中心相連。
[0024]救災(zāi)調(diào)度中心，如圖5所示，包括調(diào)度數(shù)據(jù)處理模塊、調(diào)度電子海圖模塊和路徑分析模塊；調(diào)度數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端同時連接地面信息處理中心的輸出端和調(diào)度電子海圖模塊；調(diào)度數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端過集群通信網(wǎng)絡(luò)(如GPRS)與救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)相連，并通過移動通信網(wǎng)絡(luò)與災(zāi)備中心相連。
[0025]救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)上配備北斗定位模塊和集群通信模塊(如GPRS模塊)；北斗定位模塊與北斗導(dǎo)航衛(wèi)星相連；集群通信模塊與救災(zāi)調(diào)度中心相連。
[0026]上述北斗定位模塊、用戶北斗通信模塊、浮標(biāo)北斗定位模塊、浮標(biāo)北斗通信模塊和中心北斗通信模塊的結(jié)構(gòu)相同，如圖6所示，即均包括電源、以及與電源相連的天線、低噪聲放大器、射頻模塊和基帶信號處理模塊；天線經(jīng)低噪聲放大器與射頻模塊相連，射頻模塊連接基帶信號處理模塊。在工作中，北斗定位模塊從天線接收GNSS衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號，到完成定位解算，要經(jīng)過射頻模塊完成信號下變頻、A/D轉(zhuǎn)換為中頻數(shù)字信號，基帶處理模塊完成信號的同步及導(dǎo)航信息的電文解碼、偽距提取、PVT計算等處理，最后再將定位信息串口輸出給船只或浮標(biāo)控制系統(tǒng)。同時，船只或浮標(biāo)的數(shù)據(jù)或指令由串口輸入到終端的基帶信號處理模塊，通過編碼、調(diào)制后的數(shù)字信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為中頻模擬信號，中頻信號經(jīng)上變頻模塊變到射頻信號，射頻信號經(jīng)功率放大器放大后由天線發(fā)射出去。
[0027]在本系統(tǒng)中受災(zāi)用戶采用的定位和通信設(shè)備為海上北斗定位和通信模塊，因為本終端將用在船只和海洋浮標(biāo)上，其搖擺的角度較大(搖擺角< ±35° )，這對終端天線波束將有很高的要求，采用天線的波束賦形技術(shù)，使之根據(jù)衛(wèi)星的分布合理分配天線增益，在船只或浮標(biāo)運(yùn)動搖擺狀態(tài)下，確保接收信號強(qiáng)度變化不大，克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)”;采用展寬天線阻抗帶寬、方向圖帶寬、極化帶寬的理論和技術(shù)，以實現(xiàn)天線的小型化和寬頻帶；天線采用耐腐蝕和耐壓材料，以滿足海上復(fù)雜環(huán)境下的要求。
[0028]本系統(tǒng)針對海上船只進(jìn)行全區(qū)域、全天候環(huán)境下救災(zāi)，遇險救生系統(tǒng)能實現(xiàn)全海域覆蓋、立體監(jiān)控，有效應(yīng)對突發(fā)遇險事件，保障用戶在海上作業(yè)時，在“無電力、無準(zhǔn)備、無依托”惡劣條件下的應(yīng)急通信和應(yīng)急救援。
【權(quán)利要求】
1.一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)，其特征在于:主要由海上用戶終端、海洋浮標(biāo)、地面信息處理中心、救災(zāi)調(diào)度中心、以及救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)組成； 海上用戶終端包括用戶北斗定位模塊、用戶北斗通信模塊、用戶數(shù)據(jù)處理模塊、災(zāi)情信息采集模塊和用戶電子海圖模塊；用戶北斗定位模塊的輸入端經(jīng)天線連接北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，用戶北斗定位模塊的輸出端、用戶電子海圖的輸出端與災(zāi)情信息采集模塊的輸出端連接用戶數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，用戶數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接用戶北斗通信模塊的輸入端，用戶北斗通信模塊的輸出端經(jīng)天線與北斗通信衛(wèi)星相連； 海洋浮標(biāo)布設(shè)在受監(jiān)管的一定海域范圍，包括浮標(biāo)北斗定位模塊、浮標(biāo)北斗通信模塊、浮標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊、氣象傳感器和水文傳感器；浮標(biāo)北斗定位模塊的輸入端經(jīng)天線連接北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，浮標(biāo)北斗定位模塊的輸出端、氣象傳感器的輸出端和水文傳感器的輸出端連接浮標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，浮標(biāo)數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接浮標(biāo)北斗通信模塊的輸入端，浮標(biāo)北斗通信模塊的輸出端經(jīng)天線與北斗通信衛(wèi)星相連； 地面信息處理中心包括中心北斗通信模塊、中心數(shù)據(jù)處理模塊和中心電子海圖模塊；中心北斗通信模塊的輸入端經(jīng)天線連接北斗通信衛(wèi)星；中心北斗通信模塊的輸出端和中心電子海圖模塊的輸出端連接中心數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，中心數(shù)據(jù)處理模塊經(jīng)專有網(wǎng)絡(luò)與救災(zāi)調(diào)度中心相連； 救災(zāi)調(diào)度中心包括調(diào)度數(shù)據(jù)處理模塊、調(diào)度電子海圖模塊和路徑分析模塊；調(diào)度數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端同時連接地面信息處理中心的輸出端和調(diào)度電子海圖模塊；調(diào)度數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端過集群通信網(wǎng)絡(luò)與救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)相連； 救災(zāi)船隊和/或飛機(jī)上配備北斗定位模塊和集群通信模塊；北斗定位模塊與北斗導(dǎo)航衛(wèi)星相連；集群通信模塊與救災(zāi)調(diào)度中心相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)，其特征在于:還進(jìn)一步包括災(zāi)備中心，該災(zāi)備中心經(jīng)移動通信網(wǎng)絡(luò)與救災(zāi)調(diào)度中心相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗導(dǎo)航通信的海上救援系統(tǒng)，其特征在于:北斗定位模塊、用戶北斗通信模塊、浮標(biāo)北斗定位模塊、浮標(biāo)北斗通信模塊和中心北斗通信模塊的結(jié)構(gòu)相同，即均包括電源、以及與電源相連的天線、低噪聲放大器、射頻模塊和基帶信號處理模塊；天線經(jīng)低噪聲放大器與射頻模塊相連，射頻模塊連接基帶信號處理模塊。
【文檔編號】G01S19/17GK203941290SQ201420348339
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】紀(jì)元法, 孫希延, 符強(qiáng), 孫希剛, 嚴(yán)素清, 吳孫勇, 肖建明, 王守華, 廖桂生, 鄧洪高 申請人:桂林電子科技大學(xué)