基于北斗RDSS的個人示位標的設計

方雄生，薛國松，陳 凱

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

基于北斗RDSS的個人示位標的設計

方雄生1，薛國松1，陳 凱2

（1.中交水運規劃設計院有限公司，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的技術現狀，并給出了一種基于北斗導航系統的落水人員主動報警定位技術方案，詳細介紹了其工作原理、硬件電路設計和工作流程。

PLB；北斗導航系統；AIS EPIRB

Kevwords: PLB; compass navigation system; AIS EPIRB

1 引言

AIS應急示位標用于船舶搜救定位,開啟后自動發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,對遇險船舶進行搜救[1]。無線電應急示位標（EPIRB）裝置內部由電源供電模塊、主控制模塊、GPS接收模塊、信號發射模塊、信號接收模塊組成。漂浮體采用406MHz衛星通信頻段發射報警信息,內部集成與主控模塊相連的信號發射與接收模塊,接收模塊接收附近船員便攜子信標發射的UHF頻段信號確定附近船員數量及位置信息,信號發射模塊采用VHF頻段無線發射求救信號[2]。

北斗RDSS具備定位、短報文通信服務,其覆蓋我國所有的海區,在海洋漁業、海上施工等領域中發揮了重要作用,北斗衛星的短報文衛星通信可實現信息遠距離傳送[3]。為此,我們提出了一種基于北斗RDSS的北斗示位標設計方案,落水開機將獲取的落水人員位置信息及時發往管理中心,使得傳統的海上救生系統能夠與北斗RDSS系統有機結合起來,實現準確定位、位置報告功能。

2 總體架構

北斗示位標硬件架構如圖1所示,整個系統包含北斗RDSS導航單元和終端控制單元兩部分,分別實現北斗RDSS系統定位、通信功能和控制整個系統工作狀態功能。其中,北斗RDSS導航單元包括北斗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、開關控制部分。

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

圖1 示位標系統結構圖

3 啟動、充電復合電路

為保證示位標的防水性能,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用的新型復合電路,使示位標的觸水開機電極同時具備連接充電設備為示位標充電的功能,無需另外設置充電接口。

圖2 啟動、充電復合電路原理圖

啟動、充電復合電路原理如圖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之間導通,VCC連到電池端。VCC給MCU供電工作,使GPIO為高電平,三極管導通,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,以致設備關機。此時TP1,TP2兩個銅柱一段接地,一段接電池端,就可以對設備進行充電。

4 示位標軟件設計

示位標在啟動電路的輔助下啟動后接收北斗衛星信息,MCU控制示位標與北斗衛星進行通信,發送定位申請,判斷出定位成功后（即接收到定位坐標,標準時間等信息）,即開始通過北斗RDSS向海上救援中心發送短報文通信信息。若示位標判斷定位沒有成功,則經過預設的一段休眠時間后開始第二次定位申請過程。

當示位標將短報文（封裝示位標識別號、位置信息、UTC時間等相關信息）發送出去后,系統判斷經北斗衛星發送的通信過程是否成功,若成功則進入預設時間的休眠狀態（此時間受北斗衛星通信功能的限制,應設置大于1分鐘時間,可根據實際救援要求設置,一般為3～5分鐘一次）,然后開始第二次的循環定位過程。若通信不成功,則經過預設時間休眠后開始第二次通信過程,直到示位標成功將定位信息發送給救援中心。

圖3 軟件程序流程圖

5 結束語

本文將北斗RDSS衛星導航系統的定位、短報文功能應用到海上救生領域,實現了落水人員準確定位,及時施救,有效提高海上救援的準確率和成功率。同時,啟動、充電復合的設計充分考慮防水、電池循環利用的需要,降低了示位標的使用成本。

[1]韓歡歡．AIS應急示位標的設計與實現[D]．大連海事大學,2012

[2]王立波,王永生,李正．船載應急無線示位標（EPIRB）設計研究[J]．電子技術應用,2005, 31(4):58-60

[3]何嗣隆,葉方舟,王遠飛．北斗RDSS在海洋工程數據傳輸中的應用[J]．華東師范大學學報（自然科學版）,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 文獻標示碼：B

1672-7274（2016）12-0008-02