基于北斗AIS通信系统的海上搜救终端方案

摘要：海上搜救终端示方案，在海上个人应急救助类电子设备领域，有效解决了个人应急救助长期依靠人力，自动化程度低，效果差的难题。目前海上遇险报警、通信的方式主要有海事卫星通信系统和地面无线电通信系统。北斗卫星导航系统可提供全球范围的全天候、全时段高精度、高可靠性定位、导航、授时及短报文通信。结合海上遇险报警定位与北斗卫星通信导航、船载AIS的海上应急搜救系统，研制出高性能、实效性海上应急搜救终端，具备较高战略和实用价值。

关键词：北斗通信终端；海上搜救终端；AIS搜救终端

中图分类号：TN967 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）01-0028-01

1 应用背景

由于现代海洋活动的大规模进行难免会发生船员落水迷失需要搜救等情况，现在救生衣上装载的搜救设备大多是单一基于AIS通信系统的设备，该设备有点在于通信协议普及性强，可直接与附近设备通讯如果周围有船舶可以最快速赶到救援，但是缺点也是显而易见的就是辐射范围有限，如果附近没有船舶可能很难得到救援。

本设计方案是结合了AIS基础上增加了北斗系统，在AIS范围内无应答的情况下自动切换到北斗网络将SOS信号发送到北斗中心提高救援概率。

遇险定位与报警通信：海上作业人员在遇险后，携带的搜救终端开始工作，并通过北斗定位。报警通信有三种模式：（1）终端北斗短报文、AIS并发通信终端将包含位置、身份的信息，通过北斗卫星向信息资源中心发送；同时在 AIS频道向本船、附近船只及救助飞机广播。（2）终端AIS通信，船只北斗短报文转发通信终端在AIS频道广播，本船或附近船只AIS设备接收到报警信息后，理后通过船载北斗短报文终端向信息资源中心发送，同时，本船和附近船只也可以通过其它卫星通信途径进行求救通信。（3）终端与搜救船只、飞机、附近船只近距AIS通信配置AIS设备的搜救船只、救助飞机在到达遇险者附近后，通过AIS频道近距通信，直接得到遇险者实时位置。遇险定位与报警通信。

2 整体方案

设备采用ST公司生产的M3芯片具有运行速度快功耗低性能稳定货源充足价格低廉等优点，北斗模块采用我司自主研发的JTM6北斗模块。AIS射频管理采用模拟仪器公司生产的AD9859芯片，板载uBlox GPS定位芯片，供电采用集合物锂电池供电。

2.1 思路架构

当船员发生落水事件后如果需要救援可手动启动救生衣上的救生设备，设备启动后首先通过AIS发送救生信号，当经过连续多次发送之后没有收到附近的AIS应答后，系统自动启动BD信道将SOS信息发送至BD中心，当收到BD回复的确认信息后系统将切换回AIS信道并将降低发送频次以保证续航时间，为营救给出最大的冗余时间。

2.2 硬件结构

系统核心将采用先进高效的ARM处理器，基于先进控制的Cortex-M3内核。外部供电采用质能量密度更高的7.2V聚合物锂电池，为设备提供高效的续航能力。

北斗模组采用我司自主研发的高级程度的板载北斗模块，该模块集成有北斗RD系统提供短报文传输。模块采用+5V单轨供电，由于其简单的供电方案，保证了系统电源布置的简洁性，这将大大的提高系统的稳定性。

北斗系统用于当需要救援时间发生时附近无往来船只的情况，当附近有其他船只或是救援中心已经接收到求救信号已调度就近船只过来救援的情况下，为方便搜救以及锁定救援方向设备除具搭载北斗系统外仍需要搭载第二信道AIS用于短距离全方位的辐射求救信息，用以保证救援能够更加的顺利进行。

AIS采用AD公司生产的射频编解码核心，单片试解决方案结构简单那集成度高功耗低运行稳定。该芯片的工作状态完全由ST的MCU控制，这将使设备运行更加智能高效。

海上搜救终端以 Cortex-M 芯片为作为控制核心：控制电源分别输出 5V、5V、3.3V 给 TM0520、AIS 通信模块、TM1612 供电；检测电池电压；指示工作状态、电池状态；管理搜救终端装置的工作流程；TM0520、AIS 通信模块、TM1612 的数据均通过 Cortex-M 处理后向其他部分发送；海水开关作为落水自动开关，启动 Cortex-M；锂电池使用无线充电。

2.3 软件架构

为方便运行稳定可靠，升级维护设备将搭载Ucos-II系统，系统全部代码开源，运行稳定可靠。

任务构思：当需要救援时由求救人员打开设备开关，设备启动后首先初始化各部分硬件，以及电池电量分析。首先采集地理位置信息，然后通过AIS发送求救信号，并等待求救应答信号，求救信号采用编组方式发送，每次发送3到5组求救信号，然后设备进入待机状态等待附近的应答信号，当定时时间达到仍未收到求救信号则设备启动再次发送求救信号，当收到应答信号设备将进入单次位置汇报状态，即定时汇报位置已保证收救，或进入询问模式，即设备不在主动发送求救信号而是每次由搜救船只读取位置时回复答应位置即进入被叫模式。若AIS信道始终无应答，则设备自动切换为北斗系统模式，将求救信号发送至救援中心，并等待救援中心回复搜救指令，其发送求救过程类似AIS信道模式，当收到求人搜救模式后设备自动进入被叫模式，当收到搜救船只抵达附近海域后设备自动切换为AIS模式，辅助搜救。

3 结语

随着社会的发展，科技的进步，海上搜救终端在今后的海洋航行中会起到更大的作用，减少灾难的发生，本文介绍的利用北斗和AIS通信技术解决方案方便，既能节省大量的工作时间，也能减少相应的工作成本，在安全操作上也便于管理，便于借鉴。