基于北斗AIS通信系統的海上搜救終端方案

方崇沁

摘要：海上搜救終端示方案，在海上個人應急救助類電子設備領域，有效解決了個人應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星通信系統和地面無線電通信系統。北斗衛星導航系統可提供全球范圍的全天候、全時段高精度、高可靠性定位、導航、授時及短報文通信。結合海上遇險報警定位與北斗衛星通信導航、船載AIS的海上應急搜救系統，研制出高性能、實效性海上應急搜救終端，具備較高戰略和實用價值。

關鍵詞：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 應用背景

由于現代海洋活動的大規模進行難免會發生船員落水迷失需要搜救等情況，現在救生衣上裝載的搜救設備大多是單一基于AIS通信系統的設備，該設備有點在于通信協議普及性強，可直接與附近設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。

本設計方案是結合了AIS基礎上增加了北斗系統，在AIS范圍內無應答的情況下自動切換到北斗網絡將SOS信號發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并發通信終端將包含位置、身份的信息，通過北斗衛星向信息資源中心發送；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，船只北斗短報文轉發通信終端在AIS頻道廣播，本船或附近船只AIS設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送，同時，本船和附近船只也可以通過其它衛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

設備采用ST公司生產的M3芯片具有運行速度快功耗低性能穩定貨源充足價格低廉等優點，北斗模塊采用我司自主研發的JTM6北斗模塊。AIS射頻管理采用模擬儀器公司生產的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

當船員發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備，設備啟動后首先通過AIS發送救生信號，當經過連續多次發送之后沒有收到附近的AIS應答后，系統自動啟動BD信道將SOS信息發送至BD中心，當收到BD回復的確認信息后系統將切換回AIS信道并將降低發送頻次以保證續航時間，為營救給出最大的冗余時間。

2.2 硬件結構

系統核心將采用先進高效的ARM處理器，基于先進控制的Cortex-M3內核。外部供電采用質能量密度更高的7.2V聚合物鋰電池，為設備提供高效的續航能力。

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

北斗系統用于當需要救援時間發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接收到求救信號已調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備除具搭載北斗系統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公司生產的射頻編解碼核心，單片試解決方案結構簡單那集成度高功耗低運行穩定。該芯片的工作狀態完全由ST的MCU控制，這將使設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、電池狀態；管理搜救終端裝置的工作流程；TM0520、AIS 通信模塊、TM1612 的數據均通過 Cortex-M 處理后向其他部分發送；海水開關作為落水自動開關，啟動 Cortex-M；鋰電池使用無線充電。

2.3 軟件架構

為方便運行穩定可靠，升級維護設備將搭載Ucos-II系統，系統全部代碼開源，運行穩定可靠。

任務構思：當需要救援時由求救人員打開設備開關，設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發送求救信號，并等待求救應答信號，求救信號采用編組方式發送，每次發送3到5組求救信號，然后設備進入待機狀態等待附近的應答信號，當定時時間達到仍未收到求救信號則設備啟動再次發送求救信號，當收到應答信號設備將進入單次位置匯報狀態，即定時匯報位置已保證收救，或進入詢問模式，即設備不在主動發送求救信號而是每次由搜救船只讀取位置時回復答應位置即進入被叫模式。若AIS信道始終無應答，則設備自動切換為北斗系統模式，將求救信號發送至救援中心，并等待救援中心回復搜救指令，其發送求救過程類似AIS信道模式，當收到求人搜救模式后設備自動進入被叫模式，當收到搜救船只抵達附近海域后設備自動切換為AIS模式，輔助搜救。

3 結語

隨著社會的發展，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，減少災難的發生，本文介紹的利用北斗和AIS通信技術解決方案方便，既能節省大量的工作時間，也能減少相應的工作成本，在安全操作上也便于管理，便于借鑒。