本發(fā)明屬于應急救援通信領域，具體地講涉及一種基于北斗的船舶應急定位與通信系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

應急定位與通信系統(tǒng)作為水上人員生命安全的最后一道保障，具有不可替代的作用。目前我國航行船舶使用的示位裝置定位主要使用美國的gps(globalpositioningsystem，全球定位系統(tǒng))，通信使用cospas-sarsat(全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng))，信息安全存在隱患；同時現(xiàn)有的船舶應急定位和通信系統(tǒng)功能單一，應急和救援平臺系統(tǒng)化程度低，緊急情況下，發(fā)揮的定位和求援作用非常有限，導致應急處理和救援效率低下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于北斗的船舶應急定位與通信系統(tǒng)，具有信息安全、通信穩(wěn)定、性能可靠等特點，應急和救援平臺系統(tǒng)化程度高，提高了應急處理和救援效率，有效提升船舶水上安全航行能力、遇險報警能力和應急處置能力。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于北斗的船舶應急定位與通信系統(tǒng)，其特征在于，包括如下組成部分：

定位系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)之間雙向通信連接，用于通過北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)獲取船舶的位置信息；

控制系統(tǒng)，與通信系統(tǒng)之間雙向通信連接，用于傳輸通信數(shù)據(jù)和發(fā)送控制指令；

示位系統(tǒng)，受控制系統(tǒng)指令控制，用于顯示led燈光和發(fā)送尋位信號；

通信系統(tǒng)，通過北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)之間雙向通信，用于發(fā)送求救信息和位置信息；

救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)，用于接收通信系統(tǒng)發(fā)送的求救信息和位置信息，實時更新位置信息，同時通過通信系統(tǒng)下發(fā)控制指令，監(jiān)測各系統(tǒng)工作狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述定位系統(tǒng)包括gps/bds雙模天線模塊，所述gps/bds雙模天線模塊通過低噪聲放大器模塊和rnss基帶模塊與所述控制系統(tǒng)連接；所述gps/bds雙模天線模塊用于接收北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)射的定位信號；所述低噪聲放大器模塊用于放大定位信號，提升定位精度；所述rnss基帶模塊用于定位信號數(shù)據(jù)的協(xié)議解析，輸出標準格式的位置數(shù)據(jù)信息至控制系統(tǒng)。

進一步優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括如下組成部分：

處理器模塊，用于控制定位系統(tǒng)、示位系統(tǒng)和通信系統(tǒng)工作，并進行北斗定位、通信信息的協(xié)議解析和數(shù)據(jù)分發(fā)；

數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲由處理器模塊接收的位置信息數(shù)據(jù)和發(fā)送的求救信息數(shù)據(jù)；

電源管理模塊ⅰ，用于為處理器模塊、存儲器模塊、定位系統(tǒng)和示位系統(tǒng)供電，可手動開啟或者遇水開啟。

進一步優(yōu)選的，所述示位系統(tǒng)包括如下組成部分：

led環(huán)照燈，受控制系統(tǒng)中的處理器模塊指令控制，用于遇險應急狀態(tài)下燈光告警指示，產(chǎn)生的燈光顏色為白光，有效光強不小于0.5cd；

狀態(tài)指示燈，受控制系統(tǒng)中的處理器模塊指令控制，對接收信號、發(fā)射信號、自檢信息狀態(tài)進行指示，包括121.5mhz信號指示燈、通信指示燈、衛(wèi)星狀態(tài)指示燈；

尋位信號發(fā)射模塊，包括121.5mhz晶振、混頻器和放大器,121.5mhz晶振提供的基準頻率與受控制系統(tǒng)指令控制生成的尋位信息經(jīng)混頻器變換后產(chǎn)生尋位信號，尋位信號經(jīng)放大器放大后生成121.5mhz頻率的尋位信號；

尋位信號發(fā)射天線，用于發(fā)射由尋位信號發(fā)射模塊產(chǎn)生的121.5mhz頻率的尋位信號。

進一步優(yōu)選的，所述通信系統(tǒng)包括如下組成部分：

接收天線，用于接收2491.75mhz頻率的北斗一代數(shù)據(jù)信號；

北斗一代接收電路，用于將北斗接收天線接收到的北斗一代數(shù)據(jù)信號放大后傳送至北斗射頻通道，采用低噪放三級放大電路，接收靈敏度為-127.6dbm；

射頻通道，用于接收北斗一代接收電路傳送的北斗一代數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過頻率轉(zhuǎn)換和協(xié)議解析，直接輸出北斗標注格式的數(shù)據(jù)信息到控制系統(tǒng)中的處理器模塊；同時用于產(chǎn)生需發(fā)射的北斗短報文數(shù)據(jù)信號，發(fā)送至北斗10w功率放大電路；

10w功率放大電路，用于將北斗射頻通道產(chǎn)生的北斗短報文數(shù)據(jù)信號功率放大至10w后發(fā)送至北斗發(fā)射天線；

發(fā)射天線，用于發(fā)射1615.68mhz頻率的北斗一代數(shù)據(jù)信號；

電源管理模塊ⅱ，用于為北斗一代接收電路、北斗射頻通道、北斗10w功率放大電路供電，可手動開啟或者遇水開啟。

進一步優(yōu)選的，所述定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、示位系統(tǒng)、通信系統(tǒng)可集成于基于北斗衛(wèi)星的船載無線電示位終端上。

進一步優(yōu)選的，所述處理器模塊采用stm32f103arm芯片；所述北斗射頻通道采用bg7812芯片。

相應地，本發(fā)明還提供了一種采用前述基于北斗衛(wèi)星的船舶應急定位與通信系統(tǒng)的監(jiān)測方法,包括如下步驟：

s1，船舶處于正常航行狀態(tài)時，該系統(tǒng)處于靜默狀態(tài)，不開啟工作；

s2，當船舶遇險，判斷是否沉沒；

s3，未沉沒，船員可手動開啟該系統(tǒng)，置于水中，系統(tǒng)供電開始工作；沉沒時，該系統(tǒng)電源遇水自動開啟，系統(tǒng)供電開始工作；

s4，控制系統(tǒng)受電源管理模塊ⅰ供電開啟工作，發(fā)送指令控制定位系統(tǒng)、示位系統(tǒng)和通信系統(tǒng)工作；

s5，定位系統(tǒng)開啟工作，通過北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)獲取遇險船舶位置信息，通過控制系統(tǒng)傳送至通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)通過北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)將求救信息和船舶位置信息發(fā)送至救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)；

s6，與步驟s5同時，示位系統(tǒng)開啟工作，led環(huán)照燈閃爍、狀態(tài)指示燈指示工作狀態(tài)、尋位信號發(fā)射模塊產(chǎn)生121.5mhz尋位信號并經(jīng)發(fā)射天線發(fā)射；

s7，救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)收到求救信號和位置信息，警報響起，通知相關(guān)的救援機構(gòu)組織救援，實時更新遇險船舶位置信息，同時接收救援隊伍反饋的救援進度信息；

s8，與步驟s7同時，救援人員根據(jù)led環(huán)照燈閃爍的燈光、尋位信號和位置信息，尋找遇險船舶，同時反饋救援進度至救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)；

s9，救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)判斷救援工作是否結(jié)束；

s10，救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)若收到救援仍未結(jié)束的指令，則重復步驟s7與s8；若收到救援結(jié)束指令，則消除警報，該系統(tǒng)應急定位與通信工作結(jié)束。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于：

1)本發(fā)明的應急定位與通信系統(tǒng)通過定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、示位系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)的組合配合，可以在船舶遇險沉沒時，自動工作并發(fā)送求救信息和船舶位置信息，同時發(fā)送121.5mhz尋位信號和閃爍led燈光引導救援組織，有效減少救援時間，提高救援效率，保障船上人員生命安全，提升了船舶水上安全航行能力、遇險報警能力和應急處置能力。

2)本發(fā)明的應急定位與通信系統(tǒng)可手動開啟也可自動開啟，緊急情況下能夠提前手動開啟系統(tǒng)，為救援工作贏得時間；同時也能被動的自啟系統(tǒng)，引導救援工作。

3)本發(fā)明的應急定位與通信系統(tǒng)基于北斗衛(wèi)星，通過北斗短報文雙向通信發(fā)送船舶求救信息和位置信息，確保信息可以成功發(fā)送和接收，具有即時性強、通信成功率高、工作穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。

4)本發(fā)明的應急定位與通信系統(tǒng)的處理器模塊采用stm32f103arm芯片，射頻通道采用bg7812芯片；上述多個特定型號的器件配合，實現(xiàn)本發(fā)明裝置的最佳效果。

5)本發(fā)明提供的采用基于北斗衛(wèi)星的船舶應急定位與通信系統(tǒng)進行示位的方法，對船舶遇險時發(fā)出的求救信息和位置信息到現(xiàn)場救援情況的全過程進行跟蹤，完成了事故預警、現(xiàn)場救援、救援進展、處置結(jié)果的一系列動作，提升了船舶水上安全航行能力、遇險報警能力和應急處置能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的應急定位與通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的示位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明示位系統(tǒng)中的尋位信號發(fā)射模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的示位方法的工作流程圖。

附圖標記：

10-定位系統(tǒng)，11-gps/bds雙模天線模塊，12-低噪聲放大器模塊，13-rnss基帶模塊，20-控制系統(tǒng)，21-處理器模塊，22-數(shù)據(jù)存儲模塊，23-電源管理模塊ⅰ，30-示位系統(tǒng)，31-led環(huán)照燈，32-狀態(tài)指示燈，33-尋位信號發(fā)射模塊，34-尋位信號發(fā)射天線，40-通信系統(tǒng)，41-接收天線，42-北斗一代接收電路，43-射頻通道，44-10w功率放大電路，45-發(fā)射天線，46-電源管理模塊ⅱ，50-救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，一種基于北斗的船舶應急定位與通信系統(tǒng)，包括如下組成部分：定位系統(tǒng)10，與控制系統(tǒng)20之間雙向通信連接，兼容bds(北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng))和gps(全球定位系統(tǒng))，支持bds/gps雙模定位，可以實時獲取船舶的位置信息，在船舶遇險時，將船舶的位置信息通過控制系統(tǒng)20、通信系統(tǒng)40傳送至救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)50；

控制系統(tǒng)20，與通信系統(tǒng)40之間雙向通信連接，用于傳輸通信數(shù)據(jù)和發(fā)送控制指令；

示位系統(tǒng)30，受控制系統(tǒng)20指令控制，用于顯示led燈光和發(fā)送尋位信號；

通信系統(tǒng)40，使用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)作為通信鏈路，通過北斗一代短報文通信與救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)50之間雙向通信，用于發(fā)送求救信息和位置信息；

救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)50，用于接收通信系統(tǒng)40發(fā)送的求救信息和位置信息，通知救援組織前往船舶遇險地點進行救援，實時更新位置信息，同時通過通信系統(tǒng)40下發(fā)控制指令，監(jiān)測各系統(tǒng)工作狀態(tài)。

如圖2所示，所述定位系統(tǒng)10包括gps/bds雙模天線模塊11，所述gps/bds雙模天線模塊11通過低噪聲放大器模塊12和rnss基帶模塊13與所述控制系統(tǒng)20連接；所述gps/bds雙模天線模塊11用于接收北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)射的定位信號；所述低噪聲放大器模塊12采用兩級放大的形式，可以有效放大定位信號，提升定位精度；所述rnss基帶模塊13用于定位信號數(shù)據(jù)的協(xié)議解析，輸出標準格式的位置數(shù)據(jù)信息至控制系統(tǒng)20。

如圖3所示，所述控制系統(tǒng)20包括如下組成部分：處理器模塊21，采用stm32f103低功耗arm芯片，用于控制定位系統(tǒng)10、示位系統(tǒng)30和通信系統(tǒng)40工作，并進行北斗定位、通信信息的協(xié)議解析和數(shù)據(jù)分發(fā)；

數(shù)據(jù)存儲模塊22，用于存儲控制系統(tǒng)20接收的北斗定位信息和發(fā)送的求救信息和遇險船舶位置信息；

電源管理模塊ⅰ23，用于為處理器模塊21、存儲器模塊22、低噪聲放大器模塊12、rnss基帶模塊13、led環(huán)照燈31、狀態(tài)指示燈32、121.5mhz尋位信號發(fā)射模塊33供電，可手動開啟或者遇水開啟。

如圖4所示，所述示位系統(tǒng)30包括如下組成部分：led環(huán)照燈31，受控制系統(tǒng)20指令控制，用于遇險應急狀態(tài)下燈光告警指示，產(chǎn)生的燈光顏色為白光，有效光強不小于0.5cd；

狀態(tài)指示燈32，受控制系統(tǒng)20指令控制，對接收信號、發(fā)射信號、自檢信息等狀態(tài)進行指示，包括121.5mhz信號指示燈、通信指示燈、衛(wèi)星狀態(tài)指示燈；

如圖5所示，尋位信號發(fā)射模塊33，包括121.5mhz晶振、混頻器和放大器,121.5mhz晶振提供的基準頻率與受控制系統(tǒng)20指令控制生成的尋位信息經(jīng)混頻器變換后產(chǎn)生尋位信號，尋位信號經(jīng)放大器放大后生成121.5mhz頻率的尋位信號；

尋位信號發(fā)射天線34，用于發(fā)射尋位信號發(fā)射模塊33產(chǎn)生的121.5mhz頻率的尋位信號。

如圖6所示，所述通信系統(tǒng)40包括如下組成部分：接收天線41，用于接收2491.75mhz頻率的北斗一代數(shù)據(jù)信號；

北斗一代接收電路42，使用bg7812芯片作為射頻通道芯片，用于將接收天線41接收到的北斗一代數(shù)據(jù)信號放大后傳送至北斗射頻通道43，采用低噪放三級放大電路，接收靈敏度為-127.6dbm；

射頻通道43，用于接收北斗一代接收電路42傳送的北斗一代數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過頻率轉(zhuǎn)換和協(xié)議解析，直接輸出北斗標注格式的數(shù)據(jù)信息到控制系統(tǒng)20；同時用于產(chǎn)生需發(fā)射的北斗短報文數(shù)據(jù)信號，發(fā)送至10w功率放大電路44；

10w功率放大電路44，用于將射頻通道43產(chǎn)生的北斗短報文數(shù)據(jù)信號功率放大至10w后發(fā)送至發(fā)射天線45；

發(fā)射天線45，用于發(fā)射1615.68mhz頻率的北斗一代數(shù)據(jù)信號；

電源管理模塊ⅱ46，用于為北斗一代接收電路42、射頻通道43、10w功率放大電路44供電，可手動開啟或者遇水開啟。

本發(fā)明實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本發(fā)明的應急定位與通信系統(tǒng)可手動開啟也可自動開啟，緊急情況下能夠提前手動開啟系統(tǒng)，同時也能被動的自啟系統(tǒng)，引導救援工作；同時本發(fā)明的示位方法，對船舶遇險時發(fā)出的求救信息和位置信息到現(xiàn)場救援情況的全過程進行跟蹤，完成了事故預警、現(xiàn)場救援、救援進展、處置結(jié)果的一系列動作。如圖7所示，下面結(jié)合具體工作過程和附圖，對本發(fā)明的系統(tǒng)和監(jiān)測方法的步驟進行詳細說明：

s1，船舶處于正常航行狀態(tài)時，該系統(tǒng)處于靜默狀態(tài)，不開啟工作；

s2，當船舶遇險，判斷是否沉沒；

s3，未沉沒，船員可手動開啟該系統(tǒng)，置于水中，系統(tǒng)供電開始工作；沉沒時，該系統(tǒng)電源遇水自動開啟，系統(tǒng)供電開始工作；

s4，控制系統(tǒng)20受電源管理模塊ⅰ23供電開啟工作，發(fā)送指令控制定位系統(tǒng)10、示位系統(tǒng)30和通信系統(tǒng)40工作；

s5，定位系統(tǒng)10開啟工作，通過北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)獲取遇險船舶位置信息，通過控制系統(tǒng)20傳送至通信系統(tǒng)40，通信系統(tǒng)40通過北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)將求救信息和船舶位置信息發(fā)送至救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)50；

s6，與步驟s5同時，示位系統(tǒng)30開啟工作，led環(huán)照燈31閃爍、狀態(tài)指示燈32指示工作狀態(tài)、尋位信號發(fā)射模塊33產(chǎn)生121.5mhz尋位信號并經(jīng)尋位信號發(fā)射天線34發(fā)射；

s7，救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)50收到求救信號和位置信息，警報響起，通知相關(guān)的救援機構(gòu)組織救援，實時更新遇險船舶位置信息，同時接收救援隊伍反饋的救援進度信息；

s8，與步驟s7同時，救援人員根據(jù)led環(huán)照燈31閃爍的燈光、尋位信號和位置信息，尋找遇險船舶，同時反饋救援進度至救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)50；

s9，救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)50判斷救援工作是否結(jié)束；

s10，救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)50若收到救援仍未結(jié)束的指令，則重復步驟s7與s8；若收到救援結(jié)束指令，則消除警報，該系統(tǒng)應急定位與通信工作結(jié)束。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種基于北斗的船舶應急定位與通信系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，通過定位系統(tǒng)10、控制系統(tǒng)20、示位系統(tǒng)30、通信系統(tǒng)40以及救援監(jiān)控平臺系統(tǒng)50的組合配合，可以在船舶遇險沉沒時，自動工作并發(fā)送求救信息和船舶位置信息，發(fā)送121.5mhz尋位信號和閃爍led燈光引導救援組織，同時對船舶遇險時發(fā)出的求救信息和位置信息到現(xiàn)場救援情況的全過程進行跟蹤，完成了事故預警、現(xiàn)場救援、救援進展、處置結(jié)果的一系列動作。有效減少救援時間，提高救援效率，保障船上人員生命安全，提升了船舶水上安全航行能力、遇險報警能力和應急處置能力。