基于北斗AIS通信系統(tǒng)的海上搜救終端方案

方崇沁

摘要：海上搜救終端示方案，在海上個人應(yīng)急救助類電子設(shè)備領(lǐng)域，有效解決了個人應(yīng)急救助長期依靠人力，自動化程度低，效果差的難題。目前海上遇險報警、通信的方式主要有海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地面無線電通信系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可提供全球范圍的全天候、全時段高精度、高可靠性定位、導(dǎo)航、授時及短報文通信。結(jié)合海上遇險報警定位與北斗衛(wèi)星通信導(dǎo)航、船載AIS的海上應(yīng)急搜救系統(tǒng)，研制出高性能、實效性海上應(yīng)急搜救終端，具備較高戰(zhàn)略和實用價值。

關(guān)鍵詞：北斗通信終端；海上搜救終端；AIS搜救終端

中圖分類號：TN967 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）01-0028-01

1 應(yīng)用背景

由于現(xiàn)代海洋活動的大規(guī)模進行難免會發(fā)生船員落水迷失需要搜救等情況，現(xiàn)在救生衣上裝載的搜救設(shè)備大多是單一基于AIS通信系統(tǒng)的設(shè)備，該設(shè)備有點在于通信協(xié)議普及性強，可直接與附近設(shè)備通訊如果周圍有船舶可以最快速趕到救援，但是缺點也是顯而易見的就是輻射范圍有限，如果附近沒有船舶可能很難得到救援。

本設(shè)計方案是結(jié)合了AIS基礎(chǔ)上增加了北斗系統(tǒng)，在AIS范圍內(nèi)無應(yīng)答的情況下自動切換到北斗網(wǎng)絡(luò)將SOS信號發(fā)送到北斗中心提高救援概率。

遇險定位與報警通信：海上作業(yè)人員在遇險后，攜帶的搜救終端開始工作，并通過北斗定位。報警通信有三種模式：（1）終端北斗短報文、AIS并發(fā)通信終端將包含位置、身份的信息，通過北斗衛(wèi)星向信息資源中心發(fā)送；同時在 AIS頻道向本船、附近船只及救助飛機廣播。（2）終端AIS通信，船只北斗短報文轉(zhuǎn)發(fā)通信終端在AIS頻道廣播，本船或附近船只AIS設(shè)備接收到報警信息后，處理后通過船載北斗短報文終端向信息資源中心發(fā)送，同時，本船和附近船只也可以通過其它衛(wèi)星通信途徑進行求救通信。（3）終端與搜救船只、飛機、附近船只近距AIS通信配置AIS設(shè)備的搜救船只、救助飛機在到達遇險者附近后，通過AIS頻道近距通信，直接得到遇險者實時位置。遇險定位與報警通信。

2 整體方案

設(shè)備采用ST公司生產(chǎn)的M3芯片具有運行速度快功耗低性能穩(wěn)定貨源充足價格低廉等優(yōu)點，北斗模塊采用我司自主研發(fā)的JTM6北斗模塊。AIS射頻管理采用模擬儀器公司生產(chǎn)的AD9859芯片，板載uBlox GPS定位芯片，供電采用集合物鋰電池供電。

2.1 思路架構(gòu)

當船員發(fā)生落水事件后如果需要救援可手動啟動救生衣上的救生設(shè)備，設(shè)備啟動后首先通過AIS發(fā)送救生信號，當經(jīng)過連續(xù)多次發(fā)送之后沒有收到附近的AIS應(yīng)答后，系統(tǒng)自動啟動BD信道將SOS信息發(fā)送至BD中心，當收到BD回復(fù)的確認信息后系統(tǒng)將切換回AIS信道并將降低發(fā)送頻次以保證續(xù)航時間，為營救給出最大的冗余時間。

2.2 硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)核心將采用先進高效的ARM處理器，基于先進控制的Cortex-M3內(nèi)核。外部供電采用質(zhì)能量密度更高的7.2V聚合物鋰電池，為設(shè)備提供高效的續(xù)航能力。

北斗模組采用我司自主研發(fā)的高級程度的板載北斗模塊，該模塊集成有北斗RD系統(tǒng)提供短報文傳輸。模塊采用+5V單軌供電，由于其簡單的供電方案，保證了系統(tǒng)電源布置的簡潔性，這將大大的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

北斗系統(tǒng)用于當需要救援時間發(fā)生時附近無往來船只的情況，當附近有其他船只或是救援中心已經(jīng)接收到求救信號已調(diào)度就近船只過來救援的情況下，為方便搜救以及鎖定救援方向設(shè)備除具搭載北斗系統(tǒng)外仍需要搭載第二信道AIS用于短距離全方位的輻射求救信息，用以保證救援能夠更加的順利進行。

AIS采用AD公司生產(chǎn)的射頻編解碼核心，單片試解決方案結(jié)構(gòu)簡單那集成度高功耗低運行穩(wěn)定。該芯片的工作狀態(tài)完全由ST的MCU控制，這將使設(shè)備運行更加智能高效。

海上搜救終端以 Cortex-M 芯片為作為控制核心：控制電源分別輸出 5V、5V、3.3V 給 TM0520、AIS 通信模塊、TM1612 供電；檢測電池電壓；指示工作狀態(tài)、電池狀態(tài)；管理搜救終端裝置的工作流程；TM0520、AIS 通信模塊、TM1612 的數(shù)據(jù)均通過 Cortex-M 處理后向其他部分發(fā)送；海水開關(guān)作為落水自動開關(guān)，啟動 Cortex-M；鋰電池使用無線充電。

2.3 軟件架構(gòu)

為方便運行穩(wěn)定可靠，升級維護設(shè)備將搭載Ucos-II系統(tǒng)，系統(tǒng)全部代碼開源，運行穩(wěn)定可靠。

任務(wù)構(gòu)思：當需要救援時由求救人員打開設(shè)備開關(guān)，設(shè)備啟動后首先初始化各部分硬件，以及電池電量分析。首先采集地理位置信息，然后通過AIS發(fā)送求救信號，并等待求救應(yīng)答信號，求救信號采用編組方式發(fā)送，每次發(fā)送3到5組求救信號，然后設(shè)備進入待機狀態(tài)等待附近的應(yīng)答信號，當定時時間達到仍未收到求救信號則設(shè)備啟動再次發(fā)送求救信號，當收到應(yīng)答信號設(shè)備將進入單次位置匯報狀態(tài)，即定時匯報位置已保證收救，或進入詢問模式，即設(shè)備不在主動發(fā)送求救信號而是每次由搜救船只讀取位置時回復(fù)答應(yīng)位置即進入被叫模式。若AIS信道始終無應(yīng)答，則設(shè)備自動切換為北斗系統(tǒng)模式，將求救信號發(fā)送至救援中心，并等待救援中心回復(fù)搜救指令，其發(fā)送求救過程類似AIS信道模式，當收到求人搜救模式后設(shè)備自動進入被叫模式，當收到搜救船只抵達附近海域后設(shè)備自動切換為AIS模式，輔助搜救。

3 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，科技的進步，海上搜救終端在今后的海洋航行中會起到更大的作用，減少災(zāi)難的發(fā)生，本文介紹的利用北斗和AIS通信技術(shù)解決方案方便，既能節(jié)省大量的工作時間，也能減少相應(yīng)的工作成本，在安全操作上也便于管理，便于借鑒。