CN112526552A - 北斗海上救生定位集成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于卫星定位领域，尤其是涉及北斗海上救生定位集成系统，包括地面信号端和卫星信号端，所述地面信号端由信号发生端和信号接收端组成，所述信号发生端包括报警器，所述报警器的内部由定位模块和报警模块组成，所述信号接收端包括接收器，所述接收器的内部由报警模块和显示模块组成，所述卫星信号端包括北斗卫星。通过落水者在落入海水中会直接与海水进行接触的特点，利用海水与铝合金接片反应产生氢氧离子和氢气，以及氢氧离子与铝合金部件反应产生电子持续作用在电路上，实现持续的对信号发生端的电力进行补给，其电力强度为普通电池的十倍，且铝水电池产生的副产物均为无害物质。

Description

北斗海上救生定位集成系统
技术领域
本发明属于卫星定位领域，尤其是涉及北斗海上救生定位集成系统。
背景技术
随着国民经济的发展和科学技术的进步，以及对海洋资源上升性的需求，越来越多的人员力量投入到海洋事业中。海上救援机制正逐步完善，海上救生装备及技术不断更新和提高，各种救援力量日益加强，但是受海上各种因素的制约，海上突发状况带来的损失仍为严重。各国政府及相关组织针对海上突发事故采取了有力的预防措施和应急救援，并颁布了一系列的公约和法规，2014年实载近500人的韩国“世月(SEWOL)号”客轮在海上行船过程中发生浸水事故，随后轮船沉没，事故导致281人遇难，多人下落不明。2015年6月1日，“东方之星”客轮遭遇突发情况后发生沉船事故，近500人遇难。基于海上突发事故给海上人员生命和财产安全带来的巨大影响，在现有的技术基础上，研究并设计了海上人员落水自动检测报警系统，该系统在有人落水的情况下可迅速向船载终端或岸上基地发送求救信息。系统反应越快，遇险检测功能越强大，误报警率越低，对遇险人员的搜救工作帮助越大，可有效地加强了搜救力度，从某种程度上来说保障了海上人员的安全。
现有的针对海上遇险人员的定位搜救主要是通过基于船舶中心点和个人定位系统，根据救生船航行寻找和飞机上搜救人员的肉眼定位、经典的半径圆定位或者人员漂移预测模型等，对落水者进行搜索，其搜救的效率相对较低，且搜救耗用的时间相对较长，不能及时有效的定位落水人员，造成海上遇险人员的救援成功率较低。
为此，我们提出北斗海上救生定位集成系统来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供北斗海上救生定位集成系统。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：北斗海上救生定位集成系统，包括地面信号端和卫星信号端，所述地面信号端由信号发生端和信号接收端组成，所述信号发生端包括报警器，所述报警器的内部由定位模块和报警模块组成，所述信号接收端包括接收器，所述接收器的内部由报警模块和显示模块组成，所述卫星信号端包括北斗卫星。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，所述报警器包括报警器外壳，所述报警器外壳的左右两侧的壁面上固定连接有连接环，所述连接环的内部均固定连接有绳索，所述报警器外壳的内壁上端固定连接有连接板，所述报警器外壳的内壁下端固定连接有底部封板，所述报警器外壳的上端表面上固定连接有信号发射天线。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，所述连接板的上端表面上的左侧固定连接有定位模块，所述连接板的上端表面上的右侧固定连接有信号发生器，所述定位模块和信号发生器的外侧均电性连接有电线，所述电线的下端均穿孔连接在连接板的左右两侧内。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，所述底部封板的上端表面上固定连接有下铝合金接片，所述连接板的下端底面上固定连接有上铝合金接片，所述连接板与底部封板之间组成电池腔。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，所述电池腔的内部固定连接有电池，所述电池的上端固定连接在上铝合金接片的下端，所述电池的下端固定连接在下铝合金接片的上端，所述电池腔的左右两侧开设有排气腔。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，所述底部封板的中部穿孔连接有进水管道，所述报警器外壳的下端左右两侧的壁面上开设有进水口。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，所述北斗海上救生定位集成系统使用的步骤如下：
S1，携带有报警器的海上作业人员落水，报警器遇海水触发定位模块和报警模块，并将信号连通至北斗卫星；
S2，由北斗卫星将落水人员的位置信息打包发送至距离最新落水人员位置的救生船舶或者时海上救援中心；
S3，海上救生船舶或者是海上救援中心接受落水人员信息，并将定位信息处理显示，救援人员根据定位图示快速准确的开展救援工作。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，所述S1中，海水通过进水口进入报警器外壳，并通过进水管道进入电池腔，在电池腔的内部，海水接触到上铝合金接片或下铝合金接片，被分离成氢氧离子和氢气，其中，氢氧离子与铝阳极互动并形成氢氧化铝和释放电子，而电子重返铝合金部件上时，即能够将能量传送至电路中，从而维持电池提供的电力。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，所述S2中，北斗卫星的定位原理为：假设落水者的三维空间坐标为(Xu,Yu,Zu)，静止卫星的三维空间坐标分别为(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，落水者定位所用的总应答时间为T1、T2，静止卫星与地面中心站之间的距离分别为L1、L2，两颗卫星与落水者之间的距离分别别为l1、l2，光速用C表示，则通过方程：
C×T1＝2×(L1+l1)
C×T2＝2×(L2+l2)
且
Figure BDA0002797041010000041
Figure BDA0002797041010000042
由于Zu是已知的，根据Zu可解算出落水者的具体坐标(Xu,Yu,Zu)。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，所述S3中，根据北斗卫星的定位原理求出落水者的具体坐标(Xu,Yu,Zu)后，由北斗卫星将落水者的信息传递至海上救生船舶或者是海上救援中心。
与现有的技术相比，本北斗海上救生定位集成系统的优点在于：
本发明的突出特点在于：通过落水者在落入海水中会直接与海水进行接触的特点，利用海水与铝合金接片反应产生氢氧离子和氢气，以及氢氧离子与铝合金部件反应产生电子持续作用在电路上，实现持续的对信号发生端的电力进行补给，其电力强度为普通电池的十倍，且铝水电池产生的副产物均为无害物质。
附图说明
图1是本发明提供的北斗海上救生定位集成系统的结构示意图；
图2是本发明提供的北斗海上救生定位集成系统的报警器的结构示意图；
图3是本发明提供的北斗海上救生定位集成系统的定位原理的结构示意图。
图中，1报警器外壳、11连接环、12绳索、13电池腔、14排气腔、15进水口、16底部封板、2信号发射天线、3连接板、31定位模块、32信号发生器、33电线、4电池、41上铝合金接片41、42下铝合金接片42、5进水管道。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
如图1-3所示，北斗海上救生定位集成系统，包括地面信号端和卫星信号端，地面信号端由信号发生端和信号接收端组成，信号发生端即海上作业人员单独配置的小型报警设施，而信号接受端即安装在海上指挥中心或者是单独的救生船舶上的接收器，信号发生端包括报警器，报警器的内部由定位模块和报警模块组成，定位模块的内部设有北斗芯片，北斗芯片的型号为UC221，UC221芯片采用我国自主研发的定位技术，允许在任何时间点共同接收北斗和GPS系统中两个频带的信号，服务GPS/BDS/SBAS单一芯片的接收机，各类定位芯片集成时有利于控制外围电路的元器件数量，便于成本的降低。报警模块由加速度传感器和压力传感器组成，加速度传感器的型号为TC-ICP，在落水检测报警模块中，加入压力传感器，设定电压阈值，可在一定程度上保证落水报警的准确性，压力传感器的型号为SY-3051，信号接收端包括接收器，接收器的型号为TDX-328X，接收器的内部由报警模块和显示模块组成，卫星信号端包括北斗卫星。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，报警器包括报警器外壳1，报警器外壳1的左右两侧的壁面上固定连接有连接环11，连接环11的内部均固定连接有绳索12，绳索12外接在海上作业人员的救生衣上，报警器外壳1的内壁上端固定连接有连接板3，连接板3的内部设有电路板，报警器外壳1的内壁下端固定连接有底部封板16，报警器外壳1的上端表面上固定连接有信号发射天线2。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，连接板3的上端表面上的左侧固定连接有定位模块31，定位模块31的型号为EM253，连接板3的上端表面上的右侧固定连接有信号发生器32，信号发生器型号为ZT-02C，定位模块31和信号发生器32的外侧均电性连接有电线33，电线33的下端均穿孔连接在连接板3的左右两侧内，电线33的下端固定连接在电路板上。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，底部封板16的上端表面上固定连接有下铝合金接片42，连接板3的下端底面上固定连接有上铝合金接片41，连接板3与底部封板16之间组成电池腔13。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，电池腔13的内部固定连接有电池4，电池4的上端固定连接在上铝合金接片41的下端，电池4的下端固定连接在下铝合金接片42的上端，下铝合金接片42的上端固定有弹簧，弹簧42上端固定在电池4的下端底面，电池腔13的左右两侧开设有排气腔14，排气腔14用于将氢气排出。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，底部封板16的中部穿孔连接有进水管道5，报警器外壳1的下端左右两侧的壁面上开设有进水口15。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，北斗海上救生定位集成系统使用的步骤如下：
S1，携带有报警器的海上作业人员落水，报警器遇海水触发定位模块和报警模块，并将信号连通至北斗卫星；
S2，由北斗卫星将落水人员的位置信息打包发送至距离最新落水人员位置的救生船舶或者时海上救援中心；
S3，海上救生船舶或者是海上救援中心接受落水人员信息，并将定位信息处理显示，救援人员根据定位图示快速准确的开展救援工作。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，S1中，海水通过进水口15进入报警器外壳1，海水在报警器外壳1的内部通过进水管道5进入电池腔13，在电池腔13的内部，海水分别通过进水管道5的上端和下端的开口进入电池腔13的内部，并于上铝合金接片41和下铝合金接片反应，海水接触到上铝合金接片41或下铝合金接片42，被分离成氢氧离子和氢气，其中，氢氧离子与铝阳极发生反应并形成氢氧化铝，反应的同时释放电子，而电子重返铝合金部件上时，即能够将能量传送至电路中，从而维持电池提供的电力，铝水电池提供的电力强度是普通电池的10倍，且能够覆盖1000里范围，而且铝合金部件的成本较低，便于更换，铝水电池产生的氢氧化铝和氢气都无害，不会污染环境。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，S2中，北斗卫星的定位原理为：假设落水者的三维空间坐标为(Xu,Yu,Zu)，静止卫星的三维空间坐标分别为(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，落水者定位所用的总应答时间为T1、T2，静止卫星与地面中心站之间的距离分别为L1、L2，两颗卫星与落水者之间的距离分别别为l1、l2，光速用C表示，则通过方程：
C×T1＝2×(L1+l1)
C×T2＝2×(L2+l2)
且
Figure BDA0002797041010000081
Figure BDA0002797041010000082
由于Zu是已知的，根据Zu可解算出落水者的具体坐标(Xu,Yu,Zu)，Zu的数值是地球半径与落水者海拔高度的和，落水者海拔高度数值的获取可以通过在信号发生端安装气压计测得。
在上述的北斗海上救生定位集成系统中，S3中，根据北斗卫星的定位原理求出落水者的具体坐标(Xu,Yu,Zu)后，由北斗卫星将落水者的信息传递至海上救生船舶或者是海上救援中心。
本北斗海上救生定位集成系统的特点在于：通过落水者在落入海水中会直接与海水进行接触的特点，利用海水与铝合金接片反应产生氢氧离子和氢气，以及氢氧离子与铝合金部件反应产生电子持续作用在电路上，实现持续的对信号发生端的电力进行补给，其电力强度为普通电池的十倍，且铝水电池产生的副产物均为无害物质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.北斗海上救生定位集成系统，包括地面信号端和卫星信号端，其特征在于，所述地面信号端由信号发生端和信号接收端组成，所述信号发生端包括报警器，所述报警器的内部由定位模块和报警模块组成，所述信号接收端包括接收器，所述接收器的内部由报警模块和显示模块组成，所述卫星信号端包括北斗卫星。
2.根据权利要求1所述的北斗海上救生定位集成系统，其特征在于，所述报警器包括报警器外壳(1)，所述报警器外壳(1)的左右两侧的壁面上固定连接有连接环(11)，所述连接环(11)的内部均固定连接有绳索(12)，所述报警器外壳(1)的内壁上端固定连接有连接板(3)，所述报警器外壳(1)的内壁下端固定连接有底部封板(16)，所述报警器外壳(1)的上端表面上固定连接有信号发射天线(2)。
3.根据权利要求2所述的北斗海上救生定位集成系统，其特征在于，所述连接板(3)的上端表面上的左侧固定连接有定位模块(31)，所述连接板(3)的上端表面上的右侧固定连接有信号发生器(32)，所述定位模块(31)和信号发生器(32)的外侧均电性连接有电线(33)，所述电线(33)的下端均穿孔连接在连接板(3)的左右两侧内。
4.根据权利要求2所述的北斗海上救生定位集成系统，其特征在于，所述底部封板(16)的上端表面上固定连接有下铝合金接片(42)，所述连接板(3)的下端底面上固定连接有上铝合金接片(41)，所述连接板(3)与底部封板(16)之间组成电池腔(13)。
5.根据权利要求4所述的北斗海上救生定位集成系统，其特征在于，所述电池腔(13)的内部固定连接有电池(4)，所述电池(4)的上端固定连接在上铝合金接片(41)的下端，所述电池(4)的下端固定连接在下铝合金接片(42)的上端，所述电池腔(13)的左右两侧开设有排气腔(14)。
6.根据权利要求2所述的北斗海上救生定位集成系统，其特征在于，所述底部封板(16)的中部穿孔连接有进水管道(5)，所述报警器外壳(1)的下端左右两侧的壁面上开设有进水口(15)。
7.根据权利要求1所述的北斗海上救生定位集成系统，其特征在于，所述北斗海上救生定位集成系统使用的步骤如下：
S1，携带有报警器的海上作业人员落水，报警器遇海水触发定位模块和报警模块，并将信号连通至北斗卫星；
S2，由北斗卫星将落水人员的位置信息打包发送至距离最新落水人员位置的救生船舶或者时海上救援中心；
S3，海上救生船舶或者是海上救援中心接受落水人员信息，并将定位信息处理显示，救援人员根据定位图示快速准确的开展救援工作。
8.根据权利要求7所述的北斗海上救生定位集成系统，其特征在于，所述S1中，海水通过进水口(15)进入报警器外壳(1)，并通过进水管道(5)进入电池腔(13)，在电池腔(13)的内部，海水接触到上铝合金接片(41)或下铝合金接片(42)，被分离成氢氧离子和氢气，其中，氢氧离子与铝阳极互动并形成氢氧化铝和释放电子，而电子重返铝合金部件上时，即能够将能量传送至电路中，从而维持电池提供的电力。
9.根据权利要求7所述的北斗海上救生定位集成系统，其特征在于，所述S2中，北斗卫星的定位原理为：假设落水者的三维空间坐标为(Xu,Yu,Zu)，静止卫星的三维空间坐标分别为(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)，落水者定位所用的总应答时间为T1、T2，静止卫星与地面中心站之间的距离分别为L1、L2，两颗卫星与落水者之间的距离分别别为l1、l2，光速用C表示，则通过方程：
C×T1＝2×(L1+l1)
C×T2＝2×(L2+l2)
且
Figure FDA0002797041000000031
Figure FDA0002797041000000032
由于Zu是已知的，根据Zu可解算出落水者的具体坐标(Xu,Yu,Zu)。
10.根据权利要求7所述的北斗海上救生定位集成系统，其特征在于，所述S3中，根据北斗卫星的定位原理求出落水者的具体坐标(Xu,Yu,Zu)后，由北斗卫星将落水者的信息传递至海上救生船舶或者是海上救援中心。
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