基于北斗RDSS的个人示位标的设计

方雄生，薛国松，陈 凯

（1.中交水运规划设计院有限公司，北京 100007；2.南京康派电子有限公司，南京 210032）

基于北斗RDSS的个人示位标的设计

方雄生1，薛国松1，陈 凯2

（1.中交水运规划设计院有限公司，北京 100007；2.南京康派电子有限公司，南京 210032）

本文主要分析了搜救示位标的技术现状，并给出了一种基于北斗导航系统的落水人员主动报警定位技术方案，详细介绍了其工作原理、硬件电路设计和工作流程。

PLB；北斗导航系统；AIS EPIRB

Kevwords: PLB; compass navigation system; AIS EPIRB

1 引言

AIS应急示位标用于船舶搜救定位,开启后自动发射本船的识别码和位置信息,周围船舶及搜救飞机收到该特殊信息后,可以很快确定遇险船舶的位置,缩短搜救时间,对遇险船舶进行搜救[1]。无线电应急示位标（EPIRB）装置内部由电源供电模块、主控制模块、GPS接收模块、信号发射模块、信号接收模块组成。漂浮体采用406MHz卫星通信频段发射报警信息,内部集成与主控模块相连的信号发射与接收模块,接收模块接收附近船员便携子信标发射的UHF频段信号确定附近船员数量及位置信息,信号发射模块采用VHF频段无线发射求救信号[2]。

北斗RDSS具备定位、短报文通信服务,其覆盖我国所有的海区,在海洋渔业、海上施工等领域中发挥了重要作用,北斗卫星的短报文卫星通信可实现信息远距离传送[3]。为此,我们提出了一种基于北斗RDSS的北斗示位标设计方案,落水开机将获取的落水人员位置信息及时发往管理中心,使得传统的海上救生系统能够与北斗RDSS系统有机结合起来,实现准确定位、位置报告功能。

2 总体架构

北斗示位标硬件架构如图1所示,整个系统包含北斗RDSS导航单元和终端控制单元两部分,分别实现北斗RDSS系统定位、通信功能和控制整个系统工作状态功能。其中,北斗RDSS导航单元包括北斗RDSS射频芯片、功放芯片和基带芯片；终端控制单元包括MCU、电源管理、开关控制部分。

终端控制单元与RDSS单元间通过串口进行通信,向RDSS单元发送卫星信号自检、定位、通信等指令,并接收RDSS单元返回的响应信息。在MCU控制下,进行循环定位、通信操作,将求救人员的位置、时间信息实时发往救援中心。

图1 示位标系统结构图

3 启动、充电复合电路

为保证示位标的防水性能,在触水开机电路上添加一个干簧管,形成触水开机电路和充电电路复用的新型复合电路,使示位标的触水开机电极同时具备连接充电设备为示位标充电的功能,无需另外设置充电接口。

图2 启动、充电复合电路原理图

启动、充电复合电路原理如图2所示,TP1,TP2为触水铜柱；Q6为三极管；Q5为PMOS管；K1为常开干簧管；R3,R4为分压电阻。

没有磁铁接触干簧管时,K1断开；TP1,TP2铜柱接触到水时,Q5的G,S两端有压差,使Q5的D, S之间导通,VCC连到电池端。VCC给MCU供电工作,使GPIO为高电平,三极管导通,这时即使TP1和TP2不接触水,电路也能正常工作,此电路有锁定的功能。

有磁铁接触干簧管时,K1导通,Q5的G,S两端没有压差,使Q5的D,S之间断开。VCC上没有电压,以致设备关机。此时TP1,TP2两个铜柱一段接地,一段接电池端,就可以对设备进行充电。

4 示位标软件设计

示位标在启动电路的辅助下启动后接收北斗卫星信息,MCU控制示位标与北斗卫星进行通信,发送定位申请,判断出定位成功后（即接收到定位坐标,标准时间等信息）,即开始通过北斗RDSS向海上救援中心发送短报文通信信息。若示位标判断定位没有成功,则经过预设的一段休眠时间后开始第二次定位申请过程。

当示位标将短报文（封装示位标识别号、位置信息、UTC时间等相关信息）发送出去后,系统判断经北斗卫星发送的通信过程是否成功,若成功则进入预设时间的休眠状态（此时间受北斗卫星通信功能的限制,应设置大于1分钟时间,可根据实际救援要求设置,一般为3～5分钟一次）,然后开始第二次的循环定位过程。若通信不成功,则经过预设时间休眠后开始第二次通信过程,直到示位标成功将定位信息发送给救援中心。

图3 软件程序流程图

5 结束语

本文将北斗RDSS卫星导航系统的定位、短报文功能应用到海上救生领域,实现了落水人员准确定位,及时施救,有效提高海上救援的准确率和成功率。同时,启动、充电复合的设计充分考虑防水、电池循环利用的需要,降低了示位标的使用成本。

[1]韩欢欢．AIS应急示位标的设计与实现[D]．大连海事大学,2012

[2]王立波,王永生,李正．船载应急无线示位标（EPIRB）设计研究[J]．电子技术应用,2005, 31(4):58-60

[3]何嗣隆,叶方舟,王远飞．北斗RDSS在海洋工程数据传输中的应用[J]．华东师范大学学报（自然科学版）,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 文献标示码：B

1672-7274（2016）12-0008-02