基于“北斗二號(hào)”戶(hù)外通信救援系統(tǒng)設(shè)計(jì)

崔 釗

（深圳市遠(yuǎn)東華強(qiáng)導(dǎo)航定位有限公司，石家莊 050000）

文章介紹了一種基于北斗衛(wèi)星的戶(hù)外通信救援系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)，戶(hù)外探險(xiǎn)人員可以在移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商信號(hào)覆蓋不到的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急通信功能，實(shí)現(xiàn)北斗短報(bào)文跨網(wǎng)通信，保持與外界的聯(lián)系，當(dāng)遇到危險(xiǎn)時(shí)，通過(guò)SOS 呼救可以第一時(shí)間上報(bào)含有位置信息的呼救信號(hào)，減少救援隊(duì)員的搜救時(shí)間、提高救援效率，最大限度保護(hù)戶(hù)外探險(xiǎn)人員的人身安全。

1 概述

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自主研制、獨(dú)立運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)多個(gè)領(lǐng)域。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)定位、導(dǎo)航功能，還具備短報(bào)文通信功能和位置報(bào)告功能，使得終端用戶(hù)可以在衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)進(jìn)行通信和上報(bào)位置，這是我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所獨(dú)有的功能。

文章介紹了基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建立的戶(hù)外通信救援系統(tǒng)，該系統(tǒng)由北斗終端、平臺(tái)控制中心和智能設(shè)備APP 軟件組成。北斗終端可以通過(guò)藍(lán)牙與手持的智能設(shè)備連接，操作手持設(shè)備即可完成北斗短報(bào)文的通信，解決了在沒(méi)有移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商信號(hào)時(shí)如何通信的問(wèn)題。平臺(tái)控制中心可以實(shí)現(xiàn)北斗短報(bào)文與SMS 短信和互聯(lián)網(wǎng)信息的跨網(wǎng)絡(luò)通信，這樣大大提高了北斗短報(bào)文的可用性，使得信息接受者無(wú)需使用專(zhuān)業(yè)的北斗設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)與北斗終端的通信。

2 北斗通信救援系統(tǒng)組成

北斗通信救援系統(tǒng)由北斗終端、平臺(tái)控制中心和手機(jī)APP軟件組成。北斗終端是一款支持北斗二號(hào)RDSS 的S、L 頻點(diǎn)、RNSS B1頻點(diǎn)，集RDSS 定位、短報(bào)文通信、位置報(bào)告、SOS 一鍵呼救功能和RNSS 導(dǎo)航定位于一體的多功能衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端。其最大優(yōu)勢(shì)在沒(méi)有手機(jī)信號(hào)的地方依然可以使用北斗衛(wèi)星短報(bào)文消息與外界保持聯(lián)系，最大限度保障使用者的安全。通過(guò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)控制中心服務(wù)系統(tǒng)，融合移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)通信和北斗通信網(wǎng)絡(luò)，使終端可以實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)通信，同時(shí)平臺(tái)控制中心可以實(shí)時(shí)在地圖上顯示當(dāng)前北斗終端使用者的位置，當(dāng)使用者求救時(shí)，能夠第一時(shí)間通知救援隊(duì)展開(kāi)救援。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 北斗終端設(shè)計(jì)

3.1.1 北斗終端硬件設(shè)計(jì)

北斗終端設(shè)備包括RNSS 模塊、RDSS 模塊、主控模塊、電源管理模塊、天線(xiàn)模塊、藍(lán)牙通信模塊、語(yǔ)音播報(bào)模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊等幾部分。

（1）RDSS 外接SIM 卡和無(wú)源天線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)RDSS 的短報(bào)文通信、定位和位置報(bào)告功能。

（2）RNSS 模塊外接無(wú)源天線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)RNSS 的定位功能。

（3）主控模塊是整個(gè)設(shè)備的核心控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)北斗協(xié)議的處理以及其他模塊的控制。

（4）電源管理模塊實(shí)現(xiàn)電源的穩(wěn)壓和升降壓變換，以及電池的充放電管理。

（5）天線(xiàn)模塊實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星信號(hào)的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星信號(hào)的接收和發(fā)射。

（6）藍(lán)牙通信模塊采用貼片式藍(lán)牙模塊，實(shí)現(xiàn)北斗終端設(shè)備與手持智能設(shè)備的數(shù)據(jù)收發(fā)。

（7）采用語(yǔ)音合成芯片，可實(shí)現(xiàn)中文、英文文本合成，支持中英文混讀。

（8）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)通信信息的存儲(chǔ)，MCU 通過(guò)SPI接口將需存儲(chǔ)的短信數(shù)據(jù)寫(xiě)入到FLASH 中。

3.1.2 北斗終端嵌入式設(shè)計(jì)

北斗終端的主控模塊使用的是Cortex3 內(nèi)核ARM 處理器，運(yùn)行RT-Thread 嵌入式操作系統(tǒng)，軟件首先對(duì)各個(gè)硬件模塊進(jìn)行初始化配置，在軟件運(yùn)行的主循環(huán)入口前需要有一個(gè)初始化模塊，對(duì)所有的硬件進(jìn)行配置。完成初始化配置后進(jìn)入主循環(huán)結(jié)構(gòu)。在主循環(huán)結(jié)構(gòu)中各個(gè)主要功能模塊以不同的任務(wù)模塊運(yùn)行，在操作系統(tǒng)的調(diào)度下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的整體功能。

3.2 平臺(tái)控制中心

3.2.1 平臺(tái)控制中心硬件設(shè)計(jì)

平臺(tái)控制中心由服務(wù)器、短信機(jī)和北斗多卡終端組成。

（1）服務(wù)器實(shí)現(xiàn)北斗短報(bào)文跨網(wǎng)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、地圖顯示、北斗終端的實(shí)時(shí)位置顯示、求救信息顯示和聯(lián)系救援隊(duì)的功能。

（2）短信機(jī)實(shí)現(xiàn)SMS 短信的發(fā)送和接收。

（3）北斗多卡終端實(shí)現(xiàn)北斗短報(bào)文的收發(fā)。

3.2.2 平臺(tái)控制中心軟件設(shè)計(jì)

軟件總體采用分層分布式架構(gòu)，分別包括接入層、鏈路層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層，以及在地域上分布的終端軟件。在層次及模塊切分上，關(guān)注減少各層次之間的耦合度，同時(shí)努力消除同層次模塊之間的耦合度，增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性和魯棒性，終端軟件作為獨(dú)立的軟件，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和平臺(tái)之間進(jìn)行通信，減少客戶(hù)端/服務(wù)端之間的耦合性。

（1）接入層包含多種類(lèi)型設(shè)備，滿(mǎn)足多樣性的終端接入。

（2）鏈路層包含主要的數(shù)據(jù)鏈路，如北斗RDSS 數(shù)據(jù)鏈路、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)鏈路。

（3）數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)維護(hù)用戶(hù)環(huán)境數(shù)據(jù)，用戶(hù)歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)等重要數(shù)據(jù)資源。

（4）應(yīng)用層滿(mǎn)足多樣性的業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)緊急搜救、即時(shí)通信、位置共享等功能。

3.3 移動(dòng) APP 軟件

APP 軟件能夠通過(guò)藍(lán)牙鏈路連接至北斗終端，并設(shè)置北斗終端的參數(shù)和工作狀態(tài)；能夠接收北斗終端發(fā)送的反饋信息以及狀態(tài)、通信、位置、時(shí)間信息，并進(jìn)行顯示。能夠完成必要信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。能夠操作北斗終端完成RDSS 的通信、定位、位置報(bào)告等操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種救援通信系統(tǒng)，利用“北斗二號(hào)”短報(bào)文通信、位置報(bào)告技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一款北斗用戶(hù)終端，該北斗用戶(hù)機(jī)具有小型化、便攜化特點(diǎn)。通過(guò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)控制中心和移動(dòng)端APP，配合北斗終端建立了一套野外救援通信系統(tǒng)，豐富了“北斗二號(hào)”用戶(hù)機(jī)在野外救援的應(yīng)用范圍。該系統(tǒng)的建立大大降低了戶(hù)外無(wú)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)的通信成本，并且大大提高了戶(hù)外救援效率。