CN102109595A - 利用个人定位终端的搜救系统及搜救方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种搜救系统及其搜救方法，其中利用了可进行双向通信的个人定位终端，其特征是，包括：第一、第n个人定位终端(10、20)，由海上航行的船舶乘客(包括乘务员)个人携带；小型船舶搜救终端(30)，设置于派往海上救援现场的船舶；大型船舶搜救终端(40)，设置于大型船舶，控制上述个别小型船舶搜救终端(30)并与其交换信息；及飞机搜救终端(50)，设置于在领海上空飞行的飞机，综合管理信息并与上述大型船舶搜救终端40进行通信，接收遇难者的位置信息和个人信息。

Description

利用个人定位终端的搜救系统及搜救方法
技术领域
本发明涉及一种可进行双向通信的个人定位终端及利用上述终端的搜救系统及搜救方法，尤其是一种利用可在海上进行双向通信的船舶自动识别装置的个人搜救定位终端及利用上述终端的搜救方法。
背景技术
在海上工作的船舶或客船中，有很多被归类为小型的船舶。尤其是，为了生计而从事捕鱼业或运送乘客所用的船舶呈逐渐增多之势。
但是，在这些小型船舶及客船上，可应对海难或紧急状况的装置或系统相对不足。
这主要是因为购买多种应急装置的费用过高，或因运用系统陈旧，不能增设必要的应急装置。
最近，随着海上休闲人员及大型客船的增加，海上事故频发，而为应对海上发生的海难和定位，搜救所用的定位系统逐渐得到普及。
但是，还有许多遭海难的人员因未能得到及时救援，从而因体温下降而亡或受到其他灾害的威胁。
另外，因缺乏可进行双向信息交流的救援系统，因此虽然迅速的措施是拯救生命的必要条件，但不具备可迅速进行信息交流及救援的系统。
另外，在海上发生海难时，因无法获知落入海中的乘客(个人)的位置，从而无法施救，而且因救援队无法立即收到救援请求信号而耽误其迅速出动。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种可进行双向通信的个人便携式定位终端，可在海上迅速救出遇难者，从而避免体温下降所导致的死亡并对其他海上事故或灾害进行迅速的救援。
本发明的另一目的在于提供一种可进行双向通信的个人定位终端，在气候恶劣或夜间等能见度低的情况下，也可准确判断遇难者的位置并进行救援。
本发明的又一目的在于提供一种利用可进行双向通信的个人定位终端的搜救方法，提供船舶终端装置及个人位置信息发送装置，以在小型船舶或客船的乘船人员遇到非常情况时，使搜救队立即接收求救信号出动，从而可迅速应对海上休闲垂钓、海上工作、航行时所发生的海上事故。
本发明一种利用可进行双向通信的个人定位终端的搜救系统，包括：第一、第n个人定位终端，由海上航行的船舶乘客(包括乘务员)个人携带；小型船舶搜救终端，设置于派往海上救援现场的船舶；大型船舶搜救终端，设置于大型船舶，控制上述个别小型船舶搜救终端并与其交换信息；及飞机搜救终端，设置于在领海上空飞行的飞机，综合管理信息并与上述大型船舶搜救终端40进行通信，接收遇难者的位置信息和个人信息。
此时，上述个人定位终端，以一体型地包括：求救模块，乘客个人携带并具备求救所用的按钮和控制器；小型VHF接收天线；低功率发送模块，低功率运行并为Class-B型AIS发送装置；求救信号发生器，以无线或声音向其它船舶或途经附近的船舶发送求救信号；测试信号发生器，遇难乘客自己通过确认遇难信号测试正常运行与否；内置型GPS，为发送遇难乘客的准确位置信息而内置；电源通信控制模块，控制电源以使用最少电力并控制通信；嵌入式装置控制固件，安装有控制个人定位终端所需程序；电源部，具有电池或充电功能。
另外，上述小型船舶搜救终端，包括：天线31，发收VHF信号；GPS发送装置，发送GPS信号；显示模块33，为显示发收信息由LCD制作而成；嵌入式CPU板，基于ARM并提高稳定性；Class-A型AIS通信模块，完成AIS通信中Class-A通信的装置；键钮输入部39，发收信号或输入信息。
另外，本发明搜救方法，为告知航海时所发生的海难遇难者信息并要求救援的方法，包括如下步骤：(1)若个人定位终端发送求救信号，则小型船舶搜救终端分析所接收的信号并向周围发生警报音，而且在显示模块上显示所接收的信息；(2)小型船舶搜救终端将上述个人定位终端所发送的位置信息、遇难者个人信息及附近气象信息，转发给设置于周边的海洋警察搜救船舶及飞机上的大型船舶搜救终端及飞机搜救终端；(3)上述小型船舶搜救终端，持续向途经附近的一般船舶发送搜救支援邀请消息；(4)直至海难救援结束为止，上述个人定位终端持续发送求救信息；而为了确保信号的准确性并防止恶意入侵，需对消息进行加密。
本发明可进行双向通信的个人定位终端，可在海上迅速救出遇难者，从而避免体温下降所导致的死亡并对其他海上事故或灾害进行迅速的救援。
另外，本发明较佳实施例可提供一种可进行双向通信的个人定位终端，在气候恶劣或夜间等能见度低的情况下，也可准确判断遇难者的位置并进行救援，而且可通过被IMO要求必需设置于船舶的自动识别装置AIS接收救援信息，从而可迅速应对海难，且可进行展开海上及高空的立体救援所需的信号收发。
另外，本发明一种利用可进行双向通信的个人定位终端的搜救方法，提供船舶终端装置及个人位置信息发送装置，以在小型船舶或客船的乘船人员遇到非常情况时，使搜救队立即接收求救信号出动，从而可迅速应对海上休闲垂钓、海上工作、航行时所发生的海上事故。
附图说明
图1为具备本发明一实施例可进行双向通信的个人定位终端的搜救系统概要图；
图2为本发明一实施例可进行双向通信的个人定位终端的结构框图；
图3为本发明一实施例可进行双向通信的个人定位终端的硬件结构框图；
图4为说明图3所示结构的搜救终端内部运行及功能的软件结构图；
图5为利用本发明一实施例可进行双向通信的个人定位终端的搜救方法结构图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明较佳实施例进行详细说明。
(实施例)
图1为具备本发明一实施例可进行双向通信的个人定位终端的搜救系统概要图；图2为本发明一实施例可进行双向通信的个人定位终端的结构框图；图3为本发明一实施例可进行双向通信的个人定位终端的硬件结构框图；图4为说明图3所示结构的搜救终端内部运行及功能的软件结构图；图5为利用本发明一实施例可进行双向通信的个人定位终端的搜救方法结构图。
首先，在图1中，符号10、20为海上航行的船舶的乘客(包括乘务员)个人携带的第一、第n个人定位终端；符号30为设置于派往救援现场的船舶上的小型船舶搜救终端(H/W)；符号40为设置于大型船舶，控制个别小型船舶搜救终端30并交换信息的大型船舶搜救终端；符号50为设置于在领海上空飞行的飞机，综合管理信息并进行通信的飞机搜救终端；符号100为利用由上述第一、第n个人定位终端10、20、小型船舶搜救终端30、大型船舶搜救终端40及飞机搜救终端构成的个人定位终端的搜救方法系统。
此时，乘客(乘船人员)个别携带第一、第n个人定位终端(Personal Location Transponder，PLT)10、20之后，若发生因海难或其他原因落入海中的事故，则按下告知自身位置信息的按钮通知给就近航行的小型船舶搜救终端30，而上述小型船舶搜救终端30向设置于大型船舶或陆地的大型船舶搜救终端40，邀请必要的措施或通知现状。接着，大型船舶搜救终端40，可为更迅速准确地进行定位邀请利用飞机的搜索，而为了实现上述功能，飞机上可设置飞机搜救终端50。
通过上述结构构成一个系统，当人落入海中或船舶受损之后，也可通过个人携带的发送器准确迅速地通知自己的位置，从而得到救援。
此时，第一、第n个人定位终端10、20可利用Class-B型AIS通信实现。
上述双向通信AIS(Automatic Identification System，船舶自动识别装置)为防止客船相撞并有效进行海上交通管理，通过国际规定的超短波(VHF)电路周期性地发收客船名称、种类、位置信息、航速、航向及与航海相关的信息，并与陆地及其他客船自动交换信息及相关数据的装置。
这些AIS设备分为Class A及Class B两种等级，Class A的客船搭载移动业务用设备，定义为满足国际海事机构(IMO)的AIS搭载相关的条件；而Class B的客船搭载移动业务用设备，定义为无需满足国际海事机构的AIS搭载相关的所有条件，而只提供部分功能。
此时，Class A为利用SO-TDMA(Self-Organized TDMA)，最大限度地减少客船相互之间数据冲突，以最快的周期发送信息的系统；而这里要使用的结构终端利用Class B的C S-TDMA(Carrier-Sense TDMA)，只在不给利用SO-TDMA的现有网络增加负担的范围内发送信息(在AIS网络负荷大时不接收信息)的系统，输出为2.5W一下，只对有限的客船显示自己的信息的系统。因此，一般的渔船或小型船舶，大多使用不满足国际规定，而只满足国内规定的小功率的Class B类型AIS。
上述AIS通信默认使用TDMA技术实现各终端之间的通信，而根据不同的国家，为将消息应用于实用功能而具备二进制消息通信功能。
用于双向通信的AIS无线通信技术为海上的VHF频带通信技术，是利用国际海事机构(IMO)所采用国际规格的通信，将客船的位置信息自动从一个船舶传送至另一个船舶，或从一个船舶传送至陆地中心(VTS)的双向无线数据通信技术。其主要功能有：短信息发送，按不同管理区域的信道管理、一对一或一对多消息发送、为特定应用程序的二进制消息处理及在分配模式中的报告书报告周期调整等。
用于海上的搜救终端，利用作为GIS技术的电子航海图信息，并遵循国际标准的S-57数据模型及S-52表达方式。
用于海上的搜救终端采用AIS通信模块，及可整合各种海上探测器的基于嵌入式CPU的平台结构技术。
本发明利用这样的二进制消息通信，开发出可在搜救终端和终端之间相互交换信息的双向通信规则及算法。另外，利用可整合AIS通信装置和各种海上探测器的嵌入式平台技术开发出搜救终端。
接着，结合图2详细说明个人定位终端10的结构及工作。
如图2所示，个人定位终端10，以一体型包括：求救模块11，乘客个人携带并具备求救所用的按钮和控制器；小型VHF接收天线12；低功率发送模块13，低功率运行并为Class-B型AIS发送装置；求救信号发生器14，以无线或声音向其它船舶或途经附近的船舶发送求救信号；测试信号发生器15，遇难乘客自己通过确认遇难信号测试正常运行与否；内置型GPS16，为发送遇难乘客的准确位置信息而内置；电源通信控制模块17，控制电源以使用最少电力并控制通信；嵌入式装置控制固件18，安装有控制个人定位终端所需程序；电源部19，具有电池或充电功能。
具备上述结构的本发明个人定位终端10的工作过程如下：
(1)若乘客在海上遇难，则按下具备于求救模块11上的求救信号按钮启动装置的同时，求救信号发生器14为发送遇难信号做准备。
(2)直至按下停止上述求救信号发生器14动作的按钮为止，每个约30秒，将遇难者的位置信息、SOS信息及遇难者个人信息转换为AIS交换短消息格式并发送。
(3)若遇难者启动测试信号发生器15，则在发送的信息中包括“TEST”消息，从而告知非实际发生的情况，帮助遇难者确认装置是否工作正常。
(4)上述个人定位终端10制作成小型，以附着于遇难者将要穿上的海上救生服上。
(5)另外，上述个人定位终端10制作成防水结构，以避免装置遇浸水或水分停止工作。
本发明利用可进行双向通信的个人定位终端的搜救系统及其搜救方法，基本上使用可进行双向通信的AIS通信网。另外，救援队所使用的搜救终端将可进行AIS收发通信的装置制作成内置式以用于小型船舶，而为与周边大型搜救船舶的合作，利用搜救专用加密双向通信协议。
海上遇难的个人所使用的位置发送装置，利用可被搜救队接收的AIS通信，且制作成小型Class B AIS类型，以设置于个人救生服。另外，具备内置电源和电源管理功能，以使其持续发送信号，直至搜救队赶到。
下面，结合图3及图4对小型船舶搜救终端30的硬件结构及工作过程进行说明，并详细说明运行上述结构所需的软件构成。
如图3所示，本发明小型船舶搜救终端30，包括：天线(VHF)31，发收VHF信号；GPS发送装置32，发送GPS信号；显示模块(display)33，为显示发收信息具备液晶显示装置(LCD)；嵌入式CPU板35，基于ARM并提高稳定性；AIS通信模块(Class-A)37，完成AIS通信中Class-A通信的装置；键钮(Key-Button)输入部39，发收信号或输入信息。
具备上述结构的本发明设置于小型船舶的搜救终端30的工作过程如下：
(1)若接收从上述个人定位终端10发送的救援信息，则首先分析是测试信息还是实际求救信息。
(2)若上述接收的信号为实际求救信息，则按一定时间(例如，5分钟)间隔向周边的船舶以AIS通信的14号消息形式发送求救广播。
(3)另外，向设置于周边海洋警察搜救船舶和飞机上的大型船舶搜救终端40及飞机搜救终端50发送第一个收到的搜救船舶的位置，并按一定时间(例如，1分钟)间隔定期转发个人用户(遇难者)携带的上述个人定位终端10发送的搜救位置。
(4)设置于小型船舶搜救终端30的显示模块33，将在电子海图上求救地点并将其自动设定为航行目的地。
通过上述结构，将来自个人定位终端10的，包括准确位置信息的求救信号迅速通知给临近的船舶，并向设置于周边海洋警察搜救船舶和飞机上的大型船舶搜救终端40及飞机搜救终端50发送第一个收到的搜救船舶的位置，从而构建可迅速展开救援的救援系统。
另外，结合图4对本发明小型船舶搜救终端30所具备的主要功能(Software)进行简要说明。
小型船舶搜救终端30，包括：求救自动广播功能处理部32a，若向周边船舶发出求救，则自动对其进行广播；飞机-船舶间双向信息转发通信功能处理部34a，在飞机和大型船舶之间进行双向通信；加密功能部36a，为提供准确的遇难信息并防止干扰而进行加密及解密；航海信息及搜救信息显示功能部37a，在电子海图上表示航海信息及搜救信息；及PLT救援信号分析功能部38a。
通过上述软件功能的搜救终端，可对海难采取迅速准确的措施。
接着，结合图5对本发明利用可进行双向通信的个人定位终端的搜救系统及其搜救方法进行详细说明。
(1)若个人定位终端10发送求救信号，则小型船舶搜救终端30分析所接收的信号，向周围发送警报音并在显示模块上显示所接收的信息。
(2)小型船舶搜救终端30将来自个人定位终端10的位置信息、遇难者个人信息及附近气象信息，发送给设置于周边海洋警察搜救船舶和飞机上的大型船舶搜救终端40及飞机搜救终端50。此时，为了确保信号的准确性并防止恶意入侵，需对消息进行加密。
(3)上述小型船舶搜救终端30，持续向途经附近的一般船舶60发送搜救支援邀请消息。
(4)直至海难救援结束为止，上述个人定位终端10持续发送求救信息。
通过上述方法，携带本发明可进行双向通信的个人定位终端的个人(遇难者、乘客、乘务员等)，可得到迅速安全的救援，保护可贵的生命和财产。
上述实施例仅用以说明本发明而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改、变形或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
附图符号
10、20：第一、第n个人定位终端
11：求救模块
12：天线(VHF)
13：低功率发送模块
14：求救信号发生器
15：测试信号发生器
16：内置型GPS
17：电源通信控制模块
18：嵌入式装置控制固件
19：电源部
30：小型船舶搜救终端(H/W)
30A：小型船舶搜救终端(S/W)
32a：求救自动广播功能处理部
34a：飞机-船舶间双向信息转发通信功能处理部
36a：加密功能部
37a：航海信息及搜救信息显示功能部
38a：PLT救援信号分析功能部
31：天线(VHF)
32：GPS发送装置
33：显示模块(display)
35：嵌入式CPU板
37：AIS通信模块(Class-A)
39：键钮输入部
40：大型船舶搜救终端
50：飞机搜救终端
60：一般船舶
100：利用个人定位终端的搜救方法系统

Claims (7)

1.一种利用个人定位终端的搜救系统，其特征在于，包括：
第一、第n个人定位终端(10、20)，由海上航行的船舶乘客个人携带；
小型船舶搜救终端(30)，设置于派往海上救援现场的船舶；
大型船舶搜救终端(40)，设置于大型船舶，控制上述个别小型船舶搜救终端(30)并与其交换信息；及
飞机搜救终端(50)，设置于在领海上空飞行的飞机，综合管理信息并与上述大型船舶搜救终端(40)进行通信，接收遇难者的位置信息和个人信息。
2.根据权利要求1所述的利用个人定位终端的搜救系统，其特征在于：上述第一、第n个人定位终端(10、20)、小型船舶搜救终端(30)、大型船舶搜救终端(40)及飞机搜救终端(50)之间为可同时或选择性地进行直接通信的系统。
3.根据权利要求1所述的利用个人定位终端的搜救系统，其特征在于：
上述个人定位终端(10)，以一体型地包括：
求救模块(11)，乘客个人携带并具备求救所用的按钮和控制器；
小型VHF接收天线(12)；
低功率发送模块(13)，低功率运行并为Class-B型AIS发送装置；
求救信号发生器(14)，以无线或声音向其它船舶或途经附近的船舶发送求救信号；
测试信号发生器(15)，遇难乘客自己通过确认遇难信号测试正常运行与否；
内置型GPS(16)，为发送遇难乘客的准确位置信息而内置；电源通信控制模块(17)，控制电源以使用最少电力并控制通信；
嵌入式装置控制固件(18)，安装有控制个人定位终端所需程序；及
电源部(19)，具有电池或充电功能。
4.根据权利要求1所述的利用个人定位终端的搜救系统，其特征在于：
上述小型船舶搜救终端(30)，包括：
天线(31)，发收VHF信号；
GPS发送装置(32)，发送GPS信号；
显示模块(33)，为显示发收信息由LCD制作而成；
嵌入式CPU板(35)，基于ARM并提高稳定性；
Class-A型AIS通信模块(37)，完成AIS通信中Class-A通信的装置；及
键钮输入部(39)，发收信号或输入信息。
5.一种利用可进行双向通信的个人定位终端的搜救方法，为告知航海时所发生的海难遇难者信息并要求救援的方法，包括如下步骤：
若个人定位终端(10)发送求救信号，则小型船舶搜救终端(30)分析所接收的信号并向周围发生警报音，而且在显示模块上显示所接收的信息；
小型船舶搜救终端(30)将上述个人定位终端(10)所发送的位置信息、遇难者个人信息及附近气象信息，转发给设置于周边的海洋警察搜救船舶及飞机上的大型船舶搜救终端(40)及飞机搜救终端(50)；
上述小型船舶搜救终端(30)，持续向途经附近的一般船舶(60)发送搜救支援邀请消息；
直至海难救援结束为止，上述个人定位终端(10)持续发送求救信息；
而为了确保信号的准确性并防止恶意入侵，需对消息进行加密。
6.根据权利要求5所述的利用可进行双向通信的个人定位终端的搜救方法，其特征在于：
上述个人定位终端(10)的工作过程包括如下步骤：
若乘客在海上遇难，则按下具备于求救模块(11)上的求救信号按钮启动装置的同时，求救信号发生器(14)为发送遇难信号做准备；
直至按下停止上述求救信号发生器(14)动作的按钮为止，每个约30秒，将遇难者的位置信息、SOS信息及遇难者个人信息转换为AIS交换短消息格式并发送；
若遇难者启动测试信号发生器(15)，则在发送的信息中包括“TEST”消息，从而告知非实际发生的情况，帮助遇难者确认装置是否工作正常。
7.根据权利要求5所述的利用可进行双向通信的个人定位终端的搜救方法，其特征在于：
上述小型船舶搜救终端(30)的工作过程包括如下步骤：
若接收从上述个人定位终端(10)发送的救援信息，则首先分析是测试信息还是实际求救信息；
若上述接收的信号为实际求救信息，则按一定时间间隔向周边的船舶以AIS通信的14号消息形式发送求救广播；
另外，向设置于周边海洋警察搜救船舶和飞机上的大型船舶搜救终端(40)及飞机搜救终端(50)发送第一个收到的搜救船舶的位置，并按一定时间间隔定期转发个人用户携带的上述个人定位终端(10)发送的搜救位置；
设置于小型船舶搜救终端(30)的显示模块(33)，将在电子海图上求救地点并将其自动设定为航行目的地。
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