基于北斗的船舶应急搜救系统设计

孙强，洪剑，顾海超

（1.上海埃威航空电子有限公司，上海 200233；2.海军902厂，上海 200083）

技术研究

基于北斗的船舶应急搜救系统设计

孙强1，洪剑2，顾海超1

（1.上海埃威航空电子有限公司，上海 200233；2.海军902厂，上海 200083）

随着航海事业的发展，航运的安全性显得越来越重要。基于北斗的船舶应急搜救系统利用北斗卫星导航系统的定位和短消息通信功能实现了遇险船舶的快速定位与搜救。可有效提高搜救效率，降低人员财产损失。系统自主研发、独立运行，具有完全自主知识产权，特别适合安全或涉密单位应用。

北斗卫星导航系统；BD-EPIRB；应急搜救

1 引言

随着航海事业的日益发展，航运的安全性显得越来越重要。搜救的准确性和及时性至关重要，根据NTSB（美国运输安全委员会）研究，遇险8小时内获救，遇难幸存者有60%的生存机会，48小时后，生存机会为10%。

目前，国际上普遍使用的船舶应急搜救系统是全球卫星搜救系统（COSPAS-SARSAT），该系统于1979年由美国、前苏联、法国和加拿大四国联合建立，在全球范围内提供有效的搜索与救援服务。COSPAS-SARSAT由遇险示位标、卫星星座和地面分系统三大部分构成。船舶上配备航海用紧急无线电示位标（EPIRB），工作频率为406MHz。当船舶遇险后，EPIRB可以通过人工或者自动启动，发出遇险报警信号，经卫星转发后，由遍布全球的本地用户终端（LUT）接收并计算出遇险目标的位置，随后经国际通信网络通知遇险地区的相关搜救部门进行搜救。COSPAS-SARSAT自从1982年开始运营以来，已逐渐发展成为一个全球性的搜救组织，在搜救领域发挥着重要作用。截止2007年底，共接警6 766次，营救24 798名遇险人员，在经济社会中发挥重要作用的同时也为相关搜救设备厂家带来了巨大的经济效益。

COSPAS-SARSAT是由西方国家建立和运营，不具备保密能力，在我国军事及其他涉密情况下不便使用。北斗卫星导航系统是我国自主发展、独立运行的卫星导航系统。因其独具的快速定位和短消息通信能力，特别适合搜救应用。建设和运营基于北斗系统的搜救系统可对遇险目标快速定位，提高搜救效率。同时，系统完全自主运营，可解决涉密单位的搜救需要。

2 系统的设计与实现

2.1 系统架构

基于北斗的船舶应急搜救系统由基于北斗的船舶应急示位标（BD-EPIRB）、北斗卫星导航系统及岸基搜救系统（包括搜救任务控制中心、搜救中心等）等组成，系统架构如图1所示。

图1 基于北斗的船舶应急搜救系统

船舶发生险情时，可手动激活或落水后自动激活北斗应急示位标（BD-EPIRB），通过北斗短消息向岸基系统发送遇险求救信息，信息内容包括船舶身份识别号、险情类型、位置信息等。遇险求救信息经北斗卫星地面站接收后通过专用线路发送到搜救任务控制中心，搜救任务控制中心解析遇险求救信息，并转发到距离遇险位置最近的搜救中心，由搜救中心安排搜救船舶或搜救直升机开往遇险地实施搜救。

2.2 基于北斗的船舶应急示位标

基于北斗的船舶应急示位标（BD-EPIRB）由BD-EPIRB主机及浮离式外壳组成，如图2所示。

图2 BD-EPIRB

BD-EPIRB主机安装在外壳内，受外壳保护。浮离式外壳上安装了静水压力开关。当船舶遇险时，BD-EPIRB落水后静水压力开关自动触发打开浮离式外壳，并释放出BD-EPIRB主机，BDEPIRB主机自动启动工作。BD-EPIRB主机也可手动从外壳中取出，并启动工作。

BD-EPIRB主机由天线模块、北斗RDSS收发模块、北斗RNSS/GPS双模定位模块、船舶自动识别系统（AIS）模块、信息处理模块、接口与电源管理模块、电池、触发开关等组成，如图3所示。

图3 BD-EPIRB主机原理框图

其中，天线模块由北斗RDSS收发天线、北斗RNSS B1/GPS L1双模天线以及VHF天线组成。北斗RDSS模块具有短消息通信和有源定位功能，北斗RNSS/GPS双模模块具有双模定位功能，AIS模块具有AIS发射功能。电池采用大容量一次性锂电池，定期更换。

BD-EPIRB启动后，通过北斗RDSS短消息将遇险报警信息（包括：身份识别码、位置信息、险情信息等）定时发送岸基搜救系统，同时启动AIS发射，通过AIS将遇险报警信息向遇险地点周围发射。岸基搜救系统接收到报警信息后，可组织实施搜救，遇险地点周围船舶接收到报警信息后，也可立刻组织搜救。

2.3 岸基搜救系统

岸基搜救系统由北斗卫星地面站、搜救任务控制中心、搜救中心等组成。北斗卫星地面站、搜救任务控制中心、搜救中心通过专网互联，同时通过互联网连接移动通信公网、AIS岸基系统、海事通信电台、水文/气象信息发布单位等。北斗卫星地面站接收遇险报警信息，并通过专网推送到搜救任务控制中心。移动通信公网、海事通信电台为搜救任务的组织实施提供通信手段，AIS岸基系统提供遇险搜救现场的船舶信息。系统架构如图4所示。

（1）搜救任务控制中心

搜救任务控制中心是岸基搜救系统的中心节点，主要完成信息的获取、处理、分发等功能，由船舶数据库服务器、通信服务器、GIS服务器、应用程序服务器、北斗指挥机及值班席位等组成。其中，船舶数据库服务器部署船舶信息数据库，存储注册船舶信息；通信服务器部署通信管理程序，管理与AIS岸基系统、海事通信电台等系统的通信；GIS服务器部署电子海图数据库，存储电子海图数据；应用程序服务器部署搜救应用程序；北斗指挥机一方面作为接收遇险报警信息的备份方案，与北斗卫星地面站推送的数据形成备份，另一方面作为与搜救现场沟通协调的备用通信设备。

（2）搜救中心

搜救中心具体组织实施搜救行动，通过网络与搜救任务控制中心互联，获取遇险报警信息、水文气象信息、AIS船舶信息等信息，综合各类信息，指导搜救任务的实施。

2.4 系统流程图

图4 岸基搜救系统架构

船舶遇险时，BD-EPIRB自动或手动激活，通过北斗短消息发送遇险报警信息，遇险报警信息经北斗卫星地面站接收并推送到搜救任务控制中心。搜救任务控制中心解析信息，通过与船舶数据库信息比对，识别船舶型号、吨位等信息，并将相关信息存储和显示。同时，搜救任务控制中心将从AIS岸基系统获得的AIS船舶信息、水文气象信息与报警信息一起分发给指定搜救中心，由搜救中心实施搜救。搜救中心在完成搜救任务后可将搜救结果反馈给搜救任务控制中心。系统流程图如图5所示。

图5 系统流程图

3 结束语

本文设计了一种基于北斗的船舶应急搜救系统，该系统充分利用了北斗卫星导航系统的定位和短消息通信功能，为船舶应急搜救提供了切实可行的解决方案。基于北斗的船舶应急搜救系统具有我国自主知识产权，随着我国科技和经济的飞速发展，必然在船舶领域中得到更广泛的应用。

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北斗走向国际化

日前，由中国卫星应用产业协会主办的中国卫星应用产业论坛在上海举行，中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其在本次论坛上表示，北斗系统正式取得国际海事应用的合法地位，成为继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后，第三个被国际海事组织认可的全球卫星导航系统。

北斗系统正式取得国际海事应用合法地位

2014年初，国家标准委和北斗系统管理办公室联合成立了北斗卫星导航标准化技术委员会，在国家层面实现了北斗标准化工作的归口管理。相关标准的研究制定工作已经启动。同时，联合中国民航局、中国海事局、工信部，正在积极推进北斗进入国际民航组织、国际海事组织和第三代移动通信标准化项目框架工作。

2014年5月，船载北斗导航接收机设备性能标准通过国际海事组织的审议，以决议形式向各成员国发布。2014年11月，北斗系统服务性能获得国际海事组织批准，以通函的形式向各成员国发布。这标志着北斗系统成为继美国GPS、俄罗斯GLNOASS之后，第三个被国际海事组织认可的全球卫星导航系统，也意味着北斗系统已经正式取得国际海事应用的合法地位，具备了进入海运业应用的条件。

积极推进北斗国际化合作发展

北斗系统国际化工作紧密结合国家外交大局，分层次有步骤务实推动北斗的国际化发展。中俄卫星导航合作已成为两国元首会晤的常设议题。在2014年10月，李克强总理、汪洋副总理出访俄罗斯，促成了中俄卫星导航重大战略项目合作委员会的成立，签署了中俄卫星导航合作谅解备忘录。2014年5月，举行了首次中美卫星导航会谈，建立北斗与GPS常态化的合作机制，签署了两系统的合作声明。同时我们正在积极深化中巴、中泰合作。在巴基斯坦、泰国、韩国举行了北斗亚太行、东盟行的有关活动，中巴合作项目正在顺利实施。北斗国际化工作已经成为国家外交的一个新亮点。

Emergency Rescue System Design based on Beidou Marine

Sun Qiang1, Hong Jian2, Gu Haichao1
（1.ShangHai Advanced Avionic CO. Ltd. , Shanghai, 200233; 2.Naval 902, Shanghai, 200083）

With the development of navigation, the safety of shipping is more and more important. Emergency rescue system based on Beidou Marine uses Beidou satellite navigation system positioning and short message communication function to achieve the rapid positioning and searchrescue ship in distress. The system can effectively improve the efficiency of search and rescue, at the same time it can reduce the losses of property. The system is independent research and development. It has completely independent intellectual property rights, especially suitable for application in security or classifed units.

Beidou satellite navigation system; BD-EPIRB; Emergency rescue

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.12.002

TN96文献标示码：A

1672-7274（2014）12-0012-04