方雄生，薛國松，陳 凱

（1.中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京 100007；2.南京康派電子有限公司，南京 210032）

基于北斗RDSS的個人示位標(biāo)的設(shè)計

方雄生1，薛國松1，陳 凱2

（1.中交水運規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京 100007；2.南京康派電子有限公司，南京 210032）

本文主要分析了搜救示位標(biāo)的技術(shù)現(xiàn)狀，并給出了一種基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的落水人員主動報警定位技術(shù)方案，詳細(xì)介紹了其工作原理、硬件電路設(shè)計和工作流程。

PLB；北斗導(dǎo)航系統(tǒng)；AIS EPIRB

Kevwords: PLB; compass navigation system; AIS EPIRB

1 引言

AIS應(yīng)急示位標(biāo)用于船舶搜救定位,開啟后自動發(fā)射本船的識別碼和位置信息,周圍船舶及搜救飛機收到該特殊信息后,可以很快確定遇險船舶的位置,縮短搜救時間,對遇險船舶進(jìn)行搜救[1]。無線電應(yīng)急示位標(biāo)（EPIRB）裝置內(nèi)部由電源供電模塊、主控制模塊、GPS接收模塊、信號發(fā)射模塊、信號接收模塊組成。漂浮體采用406MHz衛(wèi)星通信頻段發(fā)射報警信息,內(nèi)部集成與主控模塊相連的信號發(fā)射與接收模塊,接收模塊接收附近船員便攜子信標(biāo)發(fā)射的UHF頻段信號確定附近船員數(shù)量及位置信息,信號發(fā)射模塊采用VHF頻段無線發(fā)射求救信號[2]。

北斗RDSS具備定位、短報文通信服務(wù),其覆蓋我國所有的海區(qū),在海洋漁業(yè)、海上施工等領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用,北斗衛(wèi)星的短報文衛(wèi)星通信可實現(xiàn)信息遠(yuǎn)距離傳送[3]。為此,我們提出了一種基于北斗RDSS的北斗示位標(biāo)設(shè)計方案,落水開機將獲取的落水人員位置信息及時發(fā)往管理中心,使得傳統(tǒng)的海上救生系統(tǒng)能夠與北斗RDSS系統(tǒng)有機結(jié)合起來,實現(xiàn)準(zhǔn)確定位、位置報告功能。

2 總體架構(gòu)

北斗示位標(biāo)硬件架構(gòu)如圖1所示,整個系統(tǒng)包含北斗RDSS導(dǎo)航單元和終端控制單元兩部分,分別實現(xiàn)北斗RDSS系統(tǒng)定位、通信功能和控制整個系統(tǒng)工作狀態(tài)功能。其中,北斗RDSS導(dǎo)航單元包括北斗RDSS射頻芯片、功放芯片和基帶芯片；終端控制單元包括MCU、電源管理、開關(guān)控制部分。

終端控制單元與RDSS單元間通過串口進(jìn)行通信,向RDSS單元發(fā)送衛(wèi)星信號自檢、定位、通信等指令,并接收RDSS單元返回的響應(yīng)信息。在MCU控制下,進(jìn)行循環(huán)定位、通信操作,將求救人員的位置、時間信息實時發(fā)往救援中心。

圖1 示位標(biāo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 啟動、充電復(fù)合電路

為保證示位標(biāo)的防水性能,在觸水開機電路上添加一個干簧管,形成觸水開機電路和充電電路復(fù)用的新型復(fù)合電路,使示位標(biāo)的觸水開機電極同時具備連接充電設(shè)備為示位標(biāo)充電的功能,無需另外設(shè)置充電接口。

圖2 啟動、充電復(fù)合電路原理圖

啟動、充電復(fù)合電路原理如圖2所示,TP1,TP2為觸水銅柱；Q6為三極管；Q5為PMOS管；K1為常開干簧管；R3,R4為分壓電阻。

沒有磁鐵接觸干簧管時,K1斷開；TP1,TP2銅柱接觸到水時,Q5的G,S兩端有壓差,使Q5的D, S之間導(dǎo)通,VCC連到電池端。VCC給MCU供電工作,使GPIO為高電平,三極管導(dǎo)通,這時即使TP1和TP2不接觸水,電路也能正常工作,此電路有鎖定的功能。

有磁鐵接觸干簧管時,K1導(dǎo)通,Q5的G,S兩端沒有壓差,使Q5的D,S之間斷開。VCC上沒有電壓,以致設(shè)備關(guān)機。此時TP1,TP2兩個銅柱一段接地,一段接電池端,就可以對設(shè)備進(jìn)行充電。

4 示位標(biāo)軟件設(shè)計

示位標(biāo)在啟動電路的輔助下啟動后接收北斗衛(wèi)星信息,MCU控制示位標(biāo)與北斗衛(wèi)星進(jìn)行通信,發(fā)送定位申請,判斷出定位成功后（即接收到定位坐標(biāo),標(biāo)準(zhǔn)時間等信息）,即開始通過北斗RDSS向海上救援中心發(fā)送短報文通信信息。若示位標(biāo)判斷定位沒有成功,則經(jīng)過預(yù)設(shè)的一段休眠時間后開始第二次定位申請過程。

當(dāng)示位標(biāo)將短報文（封裝示位標(biāo)識別號、位置信息、UTC時間等相關(guān)信息）發(fā)送出去后,系統(tǒng)判斷經(jīng)北斗衛(wèi)星發(fā)送的通信過程是否成功,若成功則進(jìn)入預(yù)設(shè)時間的休眠狀態(tài)（此時間受北斗衛(wèi)星通信功能的限制,應(yīng)設(shè)置大于1分鐘時間,可根據(jù)實際救援要求設(shè)置,一般為3～5分鐘一次）,然后開始第二次的循環(huán)定位過程。若通信不成功,則經(jīng)過預(yù)設(shè)時間休眠后開始第二次通信過程,直到示位標(biāo)成功將定位信息發(fā)送給救援中心。

圖3 軟件程序流程圖

5 結(jié)束語

本文將北斗RDSS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位、短報文功能應(yīng)用到海上救生領(lǐng)域,實現(xiàn)了落水人員準(zhǔn)確定位,及時施救,有效提高海上救援的準(zhǔn)確率和成功率。同時,啟動、充電復(fù)合的設(shè)計充分考慮防水、電池循環(huán)利用的需要,降低了示位標(biāo)的使用成本。

[1]韓歡歡．AIS應(yīng)急示位標(biāo)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]．大連海事大學(xué),2012

[2]王立波,王永生,李正．船載應(yīng)急無線示位標(biāo)（EPIRB）設(shè)計研究[J]．電子技術(shù)應(yīng)用,2005, 31(4):58-60

[3]何嗣隆,葉方舟,王遠(yuǎn)飛．北斗RDSS在海洋工程數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用[J]．華東師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）,2014(4):173-179

The Design of PLB Based on Compass RDSS

Fang Xiongsheng1, Xue Guosong1, Chen Kai2
(1.CCCC Water Transportation Consultants Co., Ltd., Beijing; 2.Nanjing Compass Electronics Co., Ltd., Nanjing, 210032)

In this paper, according to analysis of the current rescuing technology, a technical scheme of alarm and report location of drowning person proactively is mentioned, based on compass navigation system. The principle, hardware circuit design and work flow are introduced in detail.

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.12.002

TN96 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：B

1672-7274（2016）12-0008-02