基于Google Earth/GPS技术的海上安全救助系统综合应用

潘洪军，陈洪涛，管林挺

(浙江海洋学院数理与信息学院，浙江舟山 316004)

随着海洋经济的快速发展，海洋运输业得到了空前发展。尤其是进入21世纪以来，越来越多的沿海国家都将战略目光投向海洋，加强海上安全救助保障体系建设已成为海洋经济发展的关键。海上安全救助系统是集卫星通讯技术、地理信息系统、Internet技术、数据库技术及信息处理技术于一体的综合管理信息系统，在水运物流管理、国防安全、远洋救助等众多领域具有非常重要的应用。

为降低海上安全救助系统建设运营费用，有效地推广海上船舶救助系统的应用，我们基于低轨Orbcomm数据卫星通讯链路开发了双向卫星数据通讯机，很好地解决了远程数据信息双向通讯问题，极大地降低了产品成本，在船舶监控调度系统中已经得到了广泛应用和推广。本文就基于Google Earth/GPS技术的海上安全救助系统进行详细论述，对关键技术进行了系统阐述，这对开发基于卫星通讯的管理信息系统具有重要参考价值。

1 海上救助系统总体结构

基于Google Earth/GPS技术的海上安全救助系统主要由船载双向数据通讯终端、卫星通讯链路、卫星地面站、Internet网络、地面网关监控中心、Web服务器、数据库服务器、短消息服务器、邮件服务器、监控中心管理系统等部分组成。系统结构如图1所示。

船载低功耗卫星救助终端负责与低轨Orbcomm数据卫星进行双向数据通讯，而Orbcomm数据卫星与数据卫星地面接收站进行双向数据交换，卫星地面接收站经地面站数据网关控制中心通过Internet与监控管理中心服务器进行双向数据通讯，最终通过先进的监控管理软件和Google Earth实现监控中心对海上船舶的动态监控、管理和应急救助等任务。

图1 海上救助系统总体结构Fig.1 Architecture of marine salvage assistant management information system

2 船载低功耗卫星救助终端

船载低功耗卫星救助终端是由舟山海视野通电子科技有限公司研发，主要利用无线通讯原理和手机无线通讯功能实现卫星与手机集成通讯，解决了利用低轨数据卫星网络实现全球范围内价廉的卫星数据、短信双向通讯功能。其内部结构如图2所示，主要由卫星通讯模块、GPS模块、数据采集模块、电源模块、蓝牙传输模块、报警按钮、外部无线设备(PDA、电脑等)等模块组成。其主要功能是实现数据信息双向传输，具体传输过程如下：

(1)船上用户需要向陆地发送数据时，可以直接利用手

机或电脑将数据打包，并利用蓝牙技术以无线方式发送给收发模块，收发模块将数据传送给卫星模块，并通过卫星天线发送出去，卫星接收后将数据信息转发到地面网关数据控制中心，并由数据网关控制中心通过互联网发送到用户数据处理中心，最终由数据处理中心通过地面信息网络发给指定的客户。

(2)当地面用户需要向船上人员或船上电脑发送数据时，只需用手机或电脑将数据信息发送给数据处理中心，数据处理中心收到后将数据或短信发给卫星地面网关，并通过地面网关直接发给卫星，由卫星将数据信息转发给船上数据终端，最后数据终端通过蓝牙将数据信息发送到用户手机或船上的电脑设备。

图2 低功耗卫星通讯终端Fig.2 Low power loss satellite communication terminal

3 海上安全救助监控信息平台设计

我们利用该双向数据通讯终端，采用.NET技术以及Google Earth开发了海上安全救助监控信息平台，实现了卫星数据通信技术、GPS定位技术、嵌入式系统技术和互联网技术的综合应用,有效地实施了对远洋船舶指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报和共享数据服务等功能。

3.1 海上安全救助监控信息平台逻辑结构

海上安全救助监控信息平台主要由监控中心数据库和客户端软件构成，采用B/S(Browse/Server)结构和Web Service技术[1]，逻辑结构划分四层，主要包括显示层、显示控制层、业务逻辑层、数据处理层，如图3所示。运用MVC(Model-View-Controller)设计思想，使用SQL Server和.NET开发工具集成Google Earth二次开发技术进行设计开发。

(1)显示层：该层功能主要由Google Earth和.NET开发的客户端应用软件实现，负责显示/输入业务逻辑数据或业务控制信息；

(2)显示控制层：该层功能由Web Service实现，负责调用业务逻辑，获取业务数据进行数据解析，将业务数据组织成KML文件送Google Earth浏览器显示，同时也负责将用户的输入及控制操作送给业务逻辑处理，回送处理结果；

(3)业务逻辑层：该层实现所有业务逻辑处理，接受显示控制层的调用请求，向数据操作层发送数据操作请求；

(4)业务操作层：该层实现数据操作功能，接受业务逻辑层调用请求，完成对业务数据的实际操作任务。

3.2 海上安全救助监控信息平台实现功能

海上安全救助监控信息平台实现了卫星数据通信技术、GPS定位技术、嵌入式系统技术和互联网技术在海上安全救助系统中的综合应用，主要实现以下几方面功能。

(1)船舶定位、监控跟踪和Google Earth功能相结合，将船舶航迹和位置信息直接显示在Google Earth上，实现对船舶的监控跟踪；

(2)船舶双向数据信息通信：安全救助监控中心能够通过船舶位置信息实现船舶定位跟踪，并能够与所有安装卫星救助终端的船舶之间进行双向数据信息通信，相互传递有价值的信息报文，以满足安全救助需要；

(3)船舶应急救助报警：当船舶发生紧急情况需要救助时，船员只需按下卫星救助终端报警按钮，安全救助监控中心就会收到报警信息，并将当前船舶所处位置、遇险性质以及与这一海域有关的所有船舶信息同时显示在Google Earth上，以方便有关部门高效实施救援和抢险工作。

图3 于Web Service系统结构Fig.3 System Architecture based on Web Service

4 结语

海上安全救助监控信息平台实现了多种技术的综合应用，所提出的软件结构能够很好地将传统的C/S、B/S无缝衔接，解决了复杂软件系统开发周期长、功能开发重复、修改维护困难等问题，具有一定的通用性，这对复杂综合应用系统的研发具有重要的参考价值。

[1]亓常松,潘洪军,孙吉贵.基于Web Services的MIS结构研究与应用[J].吉林大学学报,2006,24(3)：316-321.