CN107241695A - 海事卫星终端位置服务系统和遇险船舶协同救助方法 - Google Patents

海事卫星终端位置服务系统和遇险船舶协同救助方法 Download PDF

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CN107241695A CN201710477332.2A CN201710477332A CN107241695A CN 107241695 A CN107241695 A CN 107241695A CN 201710477332 A CN201710477332 A CN 201710477332A CN 107241695 A CN107241695 A CN 107241695A
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
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    • H04B7/18545—Arrangements for managing station mobility, i.e. for station registration or localisation

Abstract

本发明涉及一种基于海事卫星通信网络的终端位置服务系统和遇险船舶协同救助方法。在海事卫星地面站建设终端位置服务系统，获取并存储海事卫星终端的位置数据；结合地理信息系统(GIS)地图应用，实现对船舶、飞机的动态监控，根据位置数据及采集时间，粗略计算出船舶或飞机的行驶方向、速度等；并基于GIS地图界面便捷地查询终端位置信息和终端历史轨迹。本发明提出的遇险船舶救助方法，利用所述终端位置服务系统，在海事遇险救援、抗震救灾、失事飞机搜救中提供准确的终端位置信息服务，从而能够准确地调动遇险船舶附近的非专业救助的社会船舶，通知遇险船舶所属的船队或公司进行协同救援。

Description

海事卫星终端位置服务系统和遇险船舶协同救助方法
技术领域
本发明属于卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于海事卫星通信网络的终端位置服务系统和遇险船舶协同救助方法。
背景技术
海事卫星是用于海上和陆地间无线电联络的通信卫星，是集全球海上常规通讯、遇险与安全通讯、特殊与战备通讯于一体的实用性高科技产物。
国际海事卫星组织(Inmarsat，International Maritime Satellite)成立于1979年，该组织构建了世界上第一个具有全球覆盖能力的移动卫星通信系统，早期旨在为海上船舶提供卫星通信服务，现已发展成为提供全球卫星移动公众通信和遇险安全通信的卫星通信系统。2008年8月Inmarsat成功发射第三颗第四代国际海事卫星，支持宽带业务的第四代国际海事卫星框架体系基本形成。为满足我国应急安全及遇险搜救通信保障建设的需要，经国家主管部门批准，在中国设置第四代国际海事卫星北京关口站(简称北京关口站)。
图1示出了第四代海事卫星网络系统架构图。第四代国际海事卫星网络由空间段、关口站(SAS，Satellite Access Stations)和地面接续网络三部分组成，其中空间段包括3颗地球同步卫星——中东星、亚太星和美洲星。关口站是卫星和陆地侧网络通信的关键节点，负责处理用户终端的业务申请交换和分配用户资源容量，为用户提供电路交换和分组交换业务，目前在全球共设有4个第四代国际海事卫星关口站——北京关口站与亚太星接续，荷兰关口站负责欧非和中东星的业务接续，夏威夷关口站负责亚太星和美洲星的业务接续，意大利关口站为第四代海事卫星业务实验站和荷兰关口站的备份站。各关口站分别连接各自的地面接续网络，在荷兰的阿姆斯特丹、美国的纽约、中国的香港设有三个汇接中心(MMP，Meet-Me Point)。北京关口站以香港汇接中心为主用连接点、荷兰汇接中心为备用连接点接入到全球第四代国际海事卫星网络体系。
海事卫星通信作为遇险救援的主要通信手段，如何快速、准确的确定遇险船舶、飞机的位置信息是提高救援效率的关键因素。
在传统的全球海上遇险与安全系统(GMDSS，Global Maritime Distress andSafety System)中，遇险船舶救助的场景是，遇险船舶用海事卫星终端发出遇险呼叫信号，海事卫星地面站网络收到信息及GPS位置后，转送给搜救中心，由专业的搜救和救助力量进行救助为主。
专业救助力量固然可以提升救援的成功率，但在实际情况下，远洋遇险船舶的第一时间，人身、财产的抢救具有更高的救援价值，即便不是专业救助力量，在第一时间由就近的社会船舶快速救援，在时效性上具有救援的先天优势。本发明就是利用海事卫星网络，调动遇险船舶附近的非专业救助的社会船舶，进行应急协同第一时间救援。
发明内容
本发明提出，在北京地面站建设终端位置服务系统，获取并存储第四代海事卫星陆用、海用、航空终端的位置数据；结合地理信息系统(GIS)地图应用，实现对船舶、飞机的动态监控，根据位置数据及采集时间，粗略计算出船舶或飞机的行驶方向、速度等；并基于GIS地图界面便捷地查询终端位置信息和终端历史轨迹。另外，利用所述终端位置服务系统，在海事遇险救援、抗震救灾、失事飞机搜救中提供准确的终端位置信息服务，以便准确地调动遇险船舶附近的非专业救助的社会船舶，通知遇险船舶所属的船队或公司进行协同救援。
为了实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种终端位置服务系统，用于国际海事卫星关口站，该该系统包括：
终端位置数据采集子系统，用于采集海事卫星网络终端的位置数据；
终端位置数据存储子系统，用于存储由终端位置数据采集子系统采集到的终端位置数据；
终端位置数据查询子系统，用于根据第三方用户输入的查询条件，获取符合查询要求的指定用户的终端位置信息；以及
终端位置数据展示子系统，用于将终端位置数据叠加到GIS地图上展示。
优选地，所述终端位置数据查询子系统进一步包括用户历史轨迹查询模块和周围用户查询模块。
优选地，用户位置数据包括用户的最新GPS信息，GPS更新时间、SAC信息、点波束信息中的至少一种。
一种遇险船舶协同救援方法，包括如下步骤：
步骤101、接收遇险船舶发出的呼救信号，获得该遇险船舶所载终端当前的终端位置数据；
步骤102、以当前的终端位置数据为圆心，根据设置的查找半径确定查找范围，查找位于该查找范围内的其他在线终端；
步骤103、在查找范围内查找到其他在线终端之后，在遇险船舶所载终端与其他在线终端之间进行组网，发送群组呼叫，告知遇险船舶位置和相关信息。
优选地，所述方法还包括，在海事卫星网络中开辟该救援船舶的终端子网资源池，用于各终端之间互相通信。
优选地，在步骤102中多次设置查找半径，逐步增大查找半径，以逐步扩大查找范围。
一种遇险船舶协同救援方法，包括如下步骤：
步骤201、接收遇险船舶所载终端发起的呼叫，获得该终端的IMSI号码；
步骤202、判断该终端的用户是否是在当前服务区入网的用户；
步骤203、如果判断该终端的用户是在当前服务区入网的用户，则通过关口站查询客户资料数据，确定所述遇险船舶的岸端联系方；
步骤204、如果判断该终端的用户不是在当前服务区入网的用户，则依据所述遇险船舶的历史行为数据关联匹配的岸端联系方；
步骤205、将所述遇险船舶的信息通知给对应的岸端联系方。
优选地，所述遇险船舶的历史行为数据是该遇险船舶的话单通信记录，包括通话次数和/或时长。
优选地，在步骤204之后还包括：
步骤206、将收集的相关联的海上其他船舶信息、该船舶的岸端联系方信息提供给营救管理部门。
通过本发明所提出的终端位置服务系统和遇险船舶协同救助方法，从而基于准确的终端位置数据完成协同救援的调度工作。
附图说明
图1为第四代海事卫星网络系统架构图。
图2为本发明所述终端位置服务系统的结构图。
图3为本发明所述终端位置数据查询子系统的结构图。
图4展示了查询历史轨迹时的用户界面。
图5展示了查询周围用户时的用户界面。
图6为本发明所述一个遇险船舶协同救助方法的流程图。
图7为本发明所述另一个遇险船舶协同救助方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图并以具体实施方式为例，对本发明进行详细说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。
如图2所示，在北京地面站建设海事卫星终端位置服务系统。其中包括：终端位置数据采集子系统、终端位置数据存储子系统、终端位置数据展现子系统和终端位置数据查询子系统。其中，终端位置数据采集子系统，用于对第四代海事卫星陆用、海用、航空终端进行准确GPS定位，并可辅助波束、信令等手段进行区域定位。终端位置数据存储子系统，用于存储由终端位置数据采集子系统采集到的终端位置数据。终端位置数据展现子系统，用于将终端位置数据叠加到GIS地图上展示，实现对船舶、飞机的动态监控。根据位置数据及采集时间，粗略计算出船舶或飞机的行驶方向、速度等。通过历史数据记录实现船舶、飞机的轨迹回放，为管理或监控部门提供数据保证。终端位置数据查询子系统，用于基于GIS地图界面便捷地查询终端位置信息和终端历史轨迹。为海事遇险救援、抗震救灾、失事飞机搜救提供准确的位置信息服务。
海事卫星终端具有GPS位置记录功能。终端位置数据是应急通信和安全保障的重要数据，因此需要实时而准确的采集各终端位置。当发生险情时，海事卫星终端通过卫星系统AIA2的空中接口与无线网络子系统(RNS)建立RRC连接，同时表明建立原因为遇险呼叫，网络服务(NS，Network Service)与核心网(CN，Core Network)的MSC-S之间建立SCCP连接，并通过交互的消息前转该连接管理服务请求；此时该消息中包含GPS位置和服务区域码(SAC)等信息，用于标记用户发起紧急呼叫的位置信息。当GPS位置未发生上报时，可以结合MSC网元输出的话单信息，基于关口站终端业务发起和结束的点波束定位跟踪方法，对终端位置轨迹进行不同层次的跟踪与追溯。
海事卫星终端接入卫星网络需先附着在卫星无线侧。北京关口站利用终端位置数据采集子系统根据设定的周期定期从RNS上采集在北京关口站服务区域内的在网用户的终端位置数据及其它数据。由于无线侧不包含数据库服务，因此需要在北京关口站主动地通过网络爬虫技术采用多线程的HTTP协议实时抓取终端的位置数据。所述终端位置数据主要包括终端的最新GPS信息、GPS更新时间、SAC信息、点波束信息等。
数据采集完成后需要通过有效的数据规则校验，即数据清洗过程，将一些无效或过期的数据删去，保留有效数据最终形成有效的终端位置数据，保存在终端位置数据存储子系统。在终端位置数据存储子系统中以终端位置数据表(SAF_BJSAS_UE)的形式维护获取的终端位置数据。终端位置数据表可以根据需要保存如下字段中的全部或者一部分：
终端位置数据服务包括终端位置数据查询服务和终端位置数据展示服务两部分，终端位置查询服务提供基于RESTful的数据查询服务，终端位置数据展示服务对使用者提供基于WEB电子海图的数据展示。
终端位置数据查询子系统，用于提供终端位置数据的图形化查询功能，在可视化用户界面上接收查询条件，把当前符合查询条件的海事卫星终端的位置及其它相关信息发送到终端位置上数据展现子模块进行展示。例如，对于给定航线(海/陆/空)，可以查询该区域以天、周、月为单位时间范围内的经纬度和更新时间等位置更新信息，从而在终端位置数据展现子系统中利用电子地图展现区域通信聚类轨迹情况。
终端位置数据查询子系统的结构图参见图3，包括用户历史轨迹查询模块和周围用户查询模块。
终端位置数据展现子系统，用于将终端位置数据叠加在地理信息系统(GIS)地图上展示，使用户更直观的感受终端使用者当前所在的位置及环境状况，配合基于历史数据的相关算法可模拟出船只、飞机的运行航向、航速和轨迹，为监管部门提供可视化的数据效果。
终端位置数据展示功能包括终端位置/轨迹展示、区域通信轨迹展示、航线(海/陆/空)聚类轨迹展示、特征用户通信轨迹展示等，并支持WEB展示和手机适配展示等展示方式。
图4示出了第三方用户查询指定用户的历史轨迹的用户界面。
在「电话号码」处输入要查询的号码，通过「查看范围」选择用户历史轨迹显示的时间范围，例如「最近三天」、「最近一周」、「最近两周」、「最近一个月」、「最近两个月」，点击「查询历史轨迹」进行历史轨迹查询。在右侧地图中显示该时间范围内用户的历史轨迹信息，在左侧显示用户在这时间范围内的经纬度信息和更新时间。
具体地，第三方用户可以通过HTTP协议访问指定的接口地址，并按指定格式输入参数，查询用户在给定时间范围内的历史轨迹。
用户访问接口地址指定格式如下：
http://
[SERVICE_ADDRESS]/ss-app/app/safety/ws/consumer/locations/[BCNID]/[DAYS]
其中，SERVICE_ADDRESS为系统提供查询服务的主机地址。BCNID和DAYS为请求中使用参数。参数含义如下：
字段名 名称 类型 说明
1 BCNID 用户电话号码 char 需要查询的用户电话号码
2 DAYS 查询天数 char 需要查询的天数
查询成功时，系统以XML的形式返回用户的历史位置信息数据，结果示例如下：
<？xml version＝"1.0"encoding＝"UTF-8"？>
<Locations>
<Location>
<dilution>08</dilution>
<fixQuality>GPSFix</fixQuality>
<LAC>8433</LAC>
<latitude>29.42</latitude>
<loaTime/>
<longitude>122.15</longitude>
<SAC>103</SAC>
<satellites>9</satellites>
<updateTime>2014-04-0204:06:24</updateTime>
<bCnId>2868170</bCnId>
</Location>
<Location>
<dilution>08</dilution>
<fixQuality>GPSFix</fixQuality>
<LAC>8433</LAC>
<latitude>33.18</latitude>
<loaTime/>
<longitude>103.03</longitude>
<SAC>103</SAC>
<satellites>9</satellites>
<updateTime>2014-04-0203:16:33</updateTime>
<bCnId>2868170</bCnId>
</Location>
….…
</Locations>
</Location>中每个元素中的数据的含义如下：
字段名 名称 类型 说明
1 latitude 维度 char(10) 用户位置信息--维度
2 longitude 经度 char(10) 用户位置信息—经度
3 updateTime 更新时间 char(25) 用户位置信息的更新时间
4 bCnId 电话号码 char(25) 用户的电话号码
5 fixQuality 卫星质量 char(10) 描述卫星的质量情况
7 satellites 卫星 char(10) 所看到的卫星情况
8 dilution 精度因子 char(10) 定位精度的一个重要参数
9 loaTime 时间 char(10) 通信时间
10 LAC 位置区码 char(10) 一般用于CS call
11 SAC 服务区码 char(10) 一般是几个LAC集合
查询失败时，系统以XML的形式返回错误原因，结果示例如下：
<？xml version＝"1.0"encoding＝"UTF-8"？>
<Locations>
<Location>
<errCode>1</errCode>
<errReason>查询的时间不正确</errReason>
</Location>
</Locations>
</Location>中每个元素中的数据的含义如下：
字段名 名称 类型 说明
1 errCode 错误代码 char(10) 查询结果错误代码
2 errReason 错误说明 char(100) 查询结果错误说明
图5示出了第三方用户查询指定用户的周围用户的用户界面。
在「电话号码」处输入要查询的号码，通过「查看范围」选择显示周边用户的范围半径，例如「10海里」、「20海里」、「50海里」、「100海里」、「200海里」，点击「查询周边用户」进行周边用户查询。在右侧地图中显示该海里半径范围内被查询用户的周边用户的信息，在左侧显示在这海里半径范围内周边用户的经纬度信息和更新时间。
具体地，第三方用户通过HTTP协议访问指定的接口地址，并按指定格式输入参数，查询指定用户在当前位置给定海里范围内周边的用户。
用户访问接口地址指定格式如下：
http://[SERVICE_ADDRESS]/ss-app/app/safety/ws/consumer/locations/[BCNID]/[RADIUS]
其中，SERVICE_ADDRESS为系统提供查询服务的主机地址。BCNID和RADIUS为请求中使用参数。参数含义如下：
字段名 名称 类型 说明
1 BCNID 用户电话号码 char 需要查询的用户电话号码
2 RADIUS 查询半径 char 周边用户在多少海里范围内
查询成功时，系统以XML的形式返回用户的历史位置信息数据，结果示例如下：
<？xml version＝"1.0"encoding＝"UTF-8"？>
<Locations>
<Location>
<dilution>09</dilution>
<fixQuality>GPSFix</fixQuality>
<LAC>8433</LAC>
<latitude>29.38071</latitude>
<loaTime/>
<longitude>121.50081</longitude>
<SAC>103</SAC>
<satellites>8</satellites>
<updateTime>2014-04-02 04:05:30</updateTime>
<bCnId>2843138</bCnId>
</Location>
<Location>
<dilution>09</dilution>
<fixQuality>GPSFix</fixQuality>
<LAC>8433</LAC>
<latitude>33.23421</latitude>
<loaTime/>
<longitude>101.12334</longitude>
<SAC>103</SAC>
<satellites>8</satellites>
<updateTime>2014-04-0202:22:34</updateTime>
<bCnId>2823267</bCnId>
</Location>
….…
</Locations>
</Location>中每个元素中的数据的含义如下：
查询失败时，系统以XML的形式返回错误原因，结果示例如下：
<？xml version＝"1.0"encoding＝"UTF-8"？>
<Locations>
<Location>
<errCode>2</errCode>
<errReason>查询的海里不正确</errReason>
</Location>
</Locations>
</Location>中每个元素中的数据的含义如下：
o. 字段名 名称 类型 说明
1 errCode 错误代码 char(10) 查询结果错误代码
2 errReason 错误说明 char(100) 查询结果错误说明
如图6所示，本发明还公开了利用前述海事卫星终端位置服务系统，调动遇险船舶附近的船舶，进行海上应急协同现场救援的方法。
一种遇险船舶协同救援方法，用于就近寻找船舶，组网发起协同救助。具体包括如下步骤：
步骤101、接收遇险船舶发出的呼救信号，获得所述遇险船舶所载终端当前的终端位置数据。
步骤102、以当前的终端位置数据为圆心，根据设置的查找半径确定查找范围，查找位于该查找范围内的其他在线终端。查找半径先设置为较小的数值，以便就近寻找救援船舶。如果在小范围内没有查找到合适的救援船舶，则逐步增大查找半径，以逐步增大绘制半径，逐步扩大查找范围寻找附近合适的救援船舶。
步骤103、在所述查找范围内查找到其他在线终端之后，在遇险船舶所载终端与其他在线终端之间进行组网，发送群组呼叫，告知遇险船舶位置和相关信息。
步骤104、在海事卫星网络中开辟该救援船舶的终端子网资源池，以便各终端之间互相通信，开展协助救援。
如图7所示，本发明还公开了利用前述海事卫星网络终端位置服务系统，调动遇险船舶的岸端社会资源进行应急协同救援的方法。
另一种遇险船舶协同救援方法，用于寻找遇险船舶的岸端社会资源，辅助远洋救助。在遇险救助过程中，遇险船舶的所属基本信息和社会资源也是非常重要的，如：可以通过其岸端联系方的社会资源调动其所属船队、公司通联部门配合救助。为此，在岸端设置客户资料数据库，存储中国区入网的用户提供的客户资料数据。所述客户资料数据包括客户名称、船舶名称、船舶MMSI码、所属机构、入网联系人和账户类型等信息。在地面站可以根据需要查询所述客户资料数据库。
步骤201、接收遇险船舶所载终端发起的呼叫，获得该终端的IMSI号码。
步骤202、判断该终端的用户是否是在中国区入网的用户。
步骤203、如果判断该终端的用户是在中国区入网的用户，则从客户资料数据库中查询该用户的客户资料数据以确定其岸端联系方。
步骤204、如果判断该终端的用户不是在中国区入网的用户，则无法在客户资料数据库中查询到该用户的客户资料数据。此时，需要从关口站调用该用户的通信话单，依次根据通话次数、时长等参数来确定关系最密切的岸端联系方。还可以通过查询该用户的上网行为记录辅助寻找该用户的岸端联系方，从而知道与该船舶在远洋作业中有联系的其他船舶信息。
步骤205、与遇险船舶的岸端联系方取得联系，通告遇险情况，提供相关救助线索，调动岸端营救资源
步骤206、将收集的相关联的海上其他船舶信息、该船舶的岸端联系方信息提供给营救管理部门。
本发明通过在北京地面站建设海事卫星终端位置服务系统，获取并存储海事卫星终端的位置数据；结合GIS地图应用向第三方用户提供查询指定用户历史轨迹和指定用户的周围用户的查询功能，从而在海事遇险救援、抗震救灾、失事飞机搜救中提供准确的终端位置信息服务，以便在第一时间组织协同救援，提高了救援效率，保护民众的利益。
应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离附后的权利要求书的范围。

Claims (9)

1.一种终端位置服务系统，用于国际海事卫星关口站，其特征在于，该系统包括：
终端位置数据采集子系统，用于采集海事卫星网络终端的位置数据；
终端位置数据存储子系统，用于存储由终端位置数据采集子系统采集到的终端位置数据；
终端位置数据查询子系统，用于根据第三方用户输入的查询条件，获取符合查询要求的指定用户的终端位置信息；以及
终端位置数据展示子系统，用于将终端位置数据叠加到GIS地图上展示。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：
终端位置数据查询子系统进一步包括用户历史轨迹查询模块和周围用户查询模块。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：
用户位置数据包括用户的最新GPS信息，GPS更新时间、SAC信息、点波束信息中的至少一种。
4.一种遇险船舶协同救援方法，使用如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤101、接收遇险船舶发出的呼救信号，获得该遇险船舶所载终端当前的终端位置数据；
步骤102、以当前的终端位置数据为圆心，根据设置的查找半径确定查找范围，查找位于该查找范围内的其他在线终端；
步骤103、在查找范围内查找到其他在线终端之后，在遇险船舶所载终端与其他在线终端之间进行组网，发送群组呼叫，告知遇险船舶位置和相关信息。
5.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤103之后还执行：
步骤104、在海事卫星网络中开辟该救援船舶的终端子网资源池，用于各终端之间互相通信。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：在步骤102中多次设置查找半径，逐步增大查找半径，以逐步扩大查找范围。
7.一种遇险船舶协同救援方法，使用如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤201、接收遇险船舶所载终端发起的呼叫，获得该终端的IMSI号码；
步骤202、判断该终端的用户是否是在当前服务区入网的用户；
步骤203、如果判断该终端的用户是在当前服务区入网的用户，则通过关口站查询客户资料数据，确定所述遇险船舶的岸端联系方；
步骤204、如果判断该终端的用户不是在当前服务区入网的用户，则依据所述遇险船舶的历史行为数据关联匹配的岸端联系方；
步骤205、将所述遇险船舶的信息通知给对应的岸端联系方。
8.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述遇险船舶的历史行为数据是该遇险船舶的话单通信记录，包括通话次数和/或时长。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤204之后还包括：
步骤206、将收集的相关联的海上其他船舶信息、该船舶的岸端联系方信息提供给营救管理部门。
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