CN115835146A - 基于北斗导航信号的预警信息播发方法和系统 - Google Patents

基于北斗导航信号的预警信息播发方法和系统 Download PDF

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CN115835146A CN202211473020.1A CN202211473020A CN115835146A CN 115835146 A CN115835146 A CN 115835146A CN 202211473020 A CN202211473020 A CN 202211473020A CN 115835146 A CN115835146 A CN 115835146A
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王海丽
蔡沐尧
张颢枬
柳菁
许祥滨
冯志杰
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Abstract

本申请公开了一种基于北斗导航信号的预警信息播发方法和系统，包括确定灾害信息；对灾害信息进行编码，得到播发信息；将所述播发信息发送到北斗运控中心，以使所述北斗运控中心将所述播发信息注入卫星；由处于灾害区域的终端设备接收播发信息，其中，所述终端设备设置有北斗导航模块；所述终端设备对播发信息进行解码和量纲复原，并计算终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角；根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息。

Description

基于北斗导航信号的预警信息播发方法和系统
技术领域
本申请涉及北斗应用技术，特别是一种基于北斗导航信号的预警信息播发方法和系统。
背景技术
根据统计主要灾害有地震、山体滑坡、洪涝、干旱、飓风等自然灾害，以及火灾爆炸、交通与生产安全事故、公共医疗事故、环境污染等人为灾害。
各种灾害的直接破坏性极强、波及范围广泛，造成的人员伤亡及财产损失惨重，其特征总结如下：(1)高损失性。灾害会带来难以想象的灾难性后果，从而酿成社会和环境的重大损害，乃至直接威胁人类的生存。(2)意外暴发性。灾害总是由意外突发事件引起的，如地震、雨洪等灾害发生往往出乎预料，灾害来势凶猛，以致难以及时采取应变救援措施。(3)高度扩张性。灾害常常会诱发或导致次生灾害。(4)高频度与群发性。灾害发生波及范围大都很广，并且它所产生的恶劣后果不易消失，在空间和时间上还会不断地扩展、滞留，从而使人们长期处于危害风险之中。
按照应急突发事件的过程定义，应急通信保障需求如下：
(1)预警信息播发。在突发事件发生前、发生中，以及次生灾害发生前，能够通过手机短信、微博/微信、互联网、广播电视等各类手段进行预警信息发布。尤其在供电、基站等基础设施被破坏的情况下，能够通过一切通信手段进行信息播发。
(2)灾情信息报送。当城镇范围内自然灾害或事故灾难突发事件发生后，能够通过公众通信手段及时进行信息报送。
(3)应急指挥通信。在现场应急决策处置中，能够充分利用各类网络与系统，通过手持、便携、车载、空中通信平台等各类应急装备，确保现场与后方通信畅通，保障现场应急通信指挥调度畅通，保障现场各类应急数据信息传送畅通，最大限度满足现场通讯需要。
其中，预警信息播发关系灾区人民财产安全，对应急救灾意义重大。随着广播电视、移动通信以及北斗卫星导航系统发展，发展了建立了基于电视信号、基于移动通信和5G网络，以及基于北斗短报文的预警信息播发技术。如申请专利号为CN201910630378.2的专利“基于电视机的地震预警信息发布方法、系统及存储介质”；又如申请号为CN202110422512.7的专利“一种基于5G网络大范围快速发布预警信息的方法”，以及申请号为CN201821398200.7的专利“一种基于北斗卫星及移动通信的地质灾害监测预警系统”。
通过电视、移动通信网播发预警信息，最大的缺点是对电力、基站等基础设施高度依赖。在大灾或灾情比较严重时，最需要预警的地区无法有效接收预警信息。利用专用手持机利用短报文接收预警信息则造价相对昂贵，普及率低，并且北斗短报文设备是双向通信设备，一旦大量使用将会形成通路阻断。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于北斗导航信号的预警信息播发方法和系统，以实现在灾害区域的可靠预警。
本申请实施例提供了一种基于北斗导航信号的预警信息播发方法，包括：
确定灾害信息；
对灾害信息进行编码，得到播发信息；
将所述播发信息发送到北斗运控中心，以使所述北斗运控中心将所述播发信息注入卫星；
由处于灾害区域的终端设备接收播发信息，其中，所述终端设备设置有北斗导航模块；
所述终端设备对播发信息进行解码和量纲复原，并计算终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角；
根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息。
在一些实施例中，还包括：
由处于灾害区域的基站设备接收播发信息，其中，所述基站设备设置有北斗导航模块；
所述基站设备对播发信息进行解码和量纲复原，并计算基站设备所在地距离灾害中心的距离和方位角；
根据基站设备所在地距离灾害中心的距离和方位角通过短信转发预警信息，，提高室内接收预警信息的可靠度。
在一些实施例中，设备所在地距离灾害中心得到距离和方位角的确定方式是：
Figure BDA0003952923810000031
其中：
L灾害、B灾害、H灾害为输入量，根据预警信息获取
N为地球常数，计算公式如下(a为地球半径，e为地球等效椭球偏心率)
Figure BDA0003952923810000032
X灾害、Y灾害、Z灾害为灾害中心的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量
Figure BDA0003952923810000041
其中，L灾害、B灾害、H灾害为输入量，根据预警信息获取；
N为地球常数，计算公式如下，a为地球半径，e为地球等效椭球偏心率；
Figure BDA0003952923810000042
X灾害、Y灾害、Z灾害为灾害中心的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量；
Figure BDA0003952923810000043
其中：Luser、Buser、Huser为输入量，根据终端定位结果获取；
N为地球常数，计算公式如下；
Figure BDA0003952923810000044
Xuser、Yuser、Zuser为用户的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量；
Figure BDA0003952923810000045
其中，x y z为灾害中心在用户坐标系下的坐标；
Figure BDA0003952923810000046
R为用户距离灾害中心的距离，A为灾害中心相对于用户的方位角。
在一些实施例中，所述灾害信息包括：灾害等级、灾害中心经纬度、灾害类别和灾害发生时间。
在一些实施例中，所述产生报警信息具体是：
将设备所在地距离灾害中心的距离和方位角填入预设模板中生成报警信息。
在一些实施例中，根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息，具体包括：
根据终端设备所在地距离灾害中心的距离，判断终端设备是否处于危险区域，若是，则产生报警信息。
在另一些实施例中，本申请实施例提供了一种基于北斗导航信号的预警信息播发系统，包括：
灾害处理中心端，用于确定灾害信息，对灾害信息进行编码，得到播发信息，将所述播发信息发送到北斗运控中心，以使所述北斗运控中心将所述播发信息注入卫星；
终端设备，用于接收播发信息，其中，所述终端设备设置有北斗导航模块，对播发信息进行解码和量纲复原，并计算终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角，根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息。
在一些实施例中，还包括：
基站设备，用于接收播发信息，其中，所述基站设备设置有北斗导航模块，对播发信息进行解码和量纲复原，并计算基站设备所在地距离灾害中心的距离和方位角，根据基站设备所在地距离灾害中心的距离和方位角通过短信发送预警信息。
在一些实施例中，设备所在地距离灾害中心得到距离和方位角的确定方式是：
Figure BDA0003952923810000051
其中，L灾害、B灾害、H灾害为输入量，根据预警信息获取；
N为地球常数，计算公式如下，a为地球半径，e为地球等效椭球偏心率；
Figure BDA0003952923810000061
X灾害、Y灾害、Z灾害为灾害中心的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量；
Figure BDA0003952923810000062
其中：Luser、Buser、Huser为输入量，根据终端定位结果获取；
N为地球常数，计算公式如下；
Figure BDA0003952923810000063
Xuser、Yuser、Zuser为用户的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量；
Figure BDA0003952923810000064
其中，x y z为灾害中心在用户坐标系下的坐标；
Figure BDA0003952923810000065
R为用户距离灾害中心的距离，A为灾害中心相对于用户的方位角。
在部分实施例中，根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息，具体包括：
根据终端设备所在地距离灾害中心的距离，判断终端设备是否处于危险区域，若是，则产生报警信息；
将设备所在地距离灾害中心的距离和方位角填入预设模板中生成报警信息。
通过本申请实施例通过确定灾害信息，对灾害信息进行编码，得到播发信息，将所述播发信息发送到北斗运控中心，以使所述北斗运控中心将所述播发信息注入卫星；而北斗卫星一般不容易受到地面上自然灾害的影响，因此，选择恰当的卫星可以对地面的北斗导航模块发送信息，利用这一特点，设置用于接收播发信息的终端设备，其中，所述终端设备设置有北斗导航模块，对播发信息进行解码和量纲复原，并计算终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角，根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息；通过上述实施例，本申请可以提高预警信息的可靠性，避免通过地面基站传播时因灾害原因基站无法正常运作而无法预警。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种基于北斗导航信号的预警信息播发方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的一种基于北斗导航信号的预警信息播发方法的系统图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本申请实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本申请的技术方案，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参照图1和图2，本申请实施例提供了一种基于北斗导航信号的预警信息播发方法，该方法利用如图2所示的系统进行实施，包括：
S1、确定灾害信息。本步骤油灾害信息处理中心汇集观测数据，并对观测信息进行自动处理，确定灾害类别，灾害中心经度、灾害中心纬度，灾害等级，灾害发生时刻等播发信息。
S2、对灾害信息进行编码，得到播发信息。在本步骤中，灾害信息处理中心根据预定的信息编码规则，将灾害类别，灾害中心经度，灾害中心纬度，灾害等级，灾害发生时刻，灾害影响范围，信息播发范围等播发信息进行编码。因此，可以理解的是，所述灾害信息包括：灾害等级、灾害中心经纬度、灾害类别和灾害发生时间。
S3、将所述播发信息发送到北斗运控中心，以使所述北斗运控中心将所述播发信息注入卫星。播发信息进行编码后，通过专线发送给北斗运控中心。北斗运控中心将播发信息编排加入北斗导航电文，根据灾害发生时间、灾中经度、灾中纬度、信息播发范围，选择确定合适的卫星，经运控站注入北斗卫星，必要时可通过星间链路进行信息注入。
S4、由处于灾害区域的终端设备接收播发信息，其中，所述终端设备为可识别集成了北斗导航模块的sim卡的大众手机。播发信息随同北斗导航电文发送到的北斗导航模块(通过sim卡嵌入)具有接收播发信息能力的大众手机(下称北斗公众预警信息接收端)。处于室外的、内嵌的信息接收模块的手机接收、解调、解码北斗导航电文，并提取出待播发信息。为提高播发信息接收可靠性，通信基站同时放置一部北斗公众预警信息接收端，该设备接收北斗预警信息利用短信息转发预警信息。
S5、所述终端设备对播发信息进行解码和量纲复原，并计算终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角。北斗公众预警信息接收端上的手机APP对直接接收到的播发信息或手机短信息转发的播发信息进行处理，完成信息解码和量纲复原，并计算手机所在地距离灾害中心的距离，以及灾害中心相对于手机所在地的方位角。计算方式如下：
Figure BDA0003952923810000091
其中：
L灾害、B灾害、H灾害为输入量，根据预警信息获取
N为地球常数，计算公式如下(a为地球半径，e为地球等效椭球偏心率)
Figure BDA0003952923810000092
X灾害、Y灾害、Z灾害为灾害中心的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量
Figure BDA0003952923810000093
其中：
Luser、Buser、Huser为输入量，根据终端定位结果获取
N为地球常数，计算公式如下(a为地球半径，e为地球等效椭球偏心率)
Figure BDA0003952923810000094
Xuser、Yuser、Zuser为用户的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量；
Figure BDA0003952923810000095
其中x y z为灾害中心在用户坐标系下的坐标；
Figure BDA0003952923810000096
上式中，R为用户距离灾害中心的距离，A为灾害中心相对于用户的方位角。
S6、根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息。当手机处于预警区内时，手机终端界面显示“若干km处发生某某灾害，请您立即避灾！”，同时发出报警声。
可见，步骤S6具体包括：
根据终端设备所在地距离灾害中心的距离，判断终端设备是否处于危险区域，若是，则产生报警信息。可见，卫星播发的范围和灾害区域(比较危险的区域)不是明确的对应关系，有可能身处相对安全位置的人也会收到信息。此时，如果判断当前终端设备的位置比较危险时，会产生报警信息。
将设备所在地距离灾害中心的距离和方位角填入预设模板中生成报警信息。而生成消息的时候可以根据上述计算结果，填入到特定文字模板中生成报警信息。
在一些实施例中，可以理解的是，接收北斗播发信息的设备还可以是基站，虽然在自然灾害发生的时候，基站可能会产生，还包括：
由处于灾害区域的基站设备接收播发信息，其中，所述基站设备设置有北斗导航模块；
所述基站设备对播发信息进行解码和量纲复原，并计算基站设备所在地距离灾害中心的距离和方位角；
根据基站设备所在地距离灾害中心的距离和方位角通过短信发送预警信息。
在本实施例中，基站设备所安装的北斗导航模块实际上与手机的可以是相同的，与之不同的双方通过北斗导航模块接收到信息之后的处理方式不同，对于手机而言，主要是产生报警信息，而基站收到信息后，则是通过短信等基站网络通信方式发送报警信息的广播，使得基站附近的手机等移动设备即便没有安装北斗导航模块也可以得到上述信息。
综上所述：本发明具有如下优点：
(1)不依赖地面基础设施。
本发明利用北斗卫星导航信号进行信息播发，不依赖地面电站电网、通信基站、广播电视发射塔等基础设施。
(2)播发信号全球覆盖。
本发明利用北斗卫星导航信号进行信息播发，由于北斗卫星导航信号对南纬55°至北纬55°的所有区域全面覆盖，因此播发信号基本覆盖全球有人区域，实现广域内信息群发。
(3)接收设备低成本普及。
本发明利用大众手机内嵌即插即用卫星导航接收模块，具备低成本普及的优点，避免了北斗短报文接收终端、卫星电话等专用设备难以广泛普及的困难。
(4)播发信息高可靠接收。
采用卫星信号直接播发与手机短信息转发相结合完成信息播发，保证处于室外人员和处于室内人员同样高可靠接收播发信息。
如图2所示，本申请实施例提供了一种基于北斗导航信号的预警信息播发系统，包括：
灾害处理中心端，用于确定灾害信息，对灾害信息进行编码，得到播发信息，将所述播发信息发送到北斗运控中心，以使所述北斗运控中心将所述播发信息注入卫星。需要理解的是，灾害处理中心端是指安装在灾害处理中心的设备或者客户端等。
图2中虽然示出了北斗卫星，但是其仅作为消息发送的设备，不作为本系统所包括的部分。
终端设备，用于接收播发信息，其中，所述终端设备设置有北斗导航模块，对播发信息进行解码和量纲复原，并计算终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角，根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息。
在部分实施例中，根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息，具体包括：
根据终端设备所在地距离灾害中心的距离，判断终端设备是否处于危险区域，若是，则产生报警信息；
将设备所在地距离灾害中心的距离和方位角填入预设模板中生成报警信息。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基于北斗导航信号的预警信息播发方法，其特征在于,包括：
确定灾害信息；
对灾害信息进行编码，得到播发信息；
将所述播发信息发送到北斗运控中心，以使所述北斗运控中心将所述播发信息注入卫星；
由处于灾害区域的终端设备接收播发信息，其中，所述终端设备设置有北斗导航模块；
所述终端设备对播发信息进行解码和量纲复原，并计算终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角；
根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息。
2.根据权利要求1所述的基于北斗导航信号的预警信息播发方法，其特征在于，还包括：
由处于灾害区域的基站设备接收播发信息，其中，所述基站设备设置有北斗导航模块；
所述基站设备对播发信息进行解码和量纲复原，并计算基站设备所在地距离灾害中心的距离和方位角；
根据基站设备所在地距离灾害中心的距离和方位角通过短信转发预警信息。
3.根据权利要求1所述的基于北斗导航信号的预警信息播发方法，其特征在于，设备所在地距离灾害中心得到距离和方位角的确定方式是：
Figure FDA0003952923800000011
其中，L灾害、B灾害、H灾害为输入量，根据预警信息获取；
N为地球常数，计算公式如下，a为地球半径，e为地球等效椭球偏心率；
Figure FDA0003952923800000021
X灾害、Y灾害、Z灾害为灾害中心的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量；
Figure FDA0003952923800000022
其中：Luser、Buser、Huser为输入量，根据终端定位结果获取；
N为地球常数，计算公式如下；
Figure FDA0003952923800000023
Xuser、Yuser、Zuser为用户的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量；
Figure FDA0003952923800000024
其中，x、y、z为灾害中心在用户坐标系下的坐标,a为地球半径，e为地球等效椭球偏心率；
Figure FDA0003952923800000025
R为用户距离灾害中心的距离，A为灾害中心相对于用户的方位角。
4.根据权利要求1所述的基于北斗导航信号的预警信息播发方法，其特征在于，所述灾害信息包括：灾害等级、灾害中心经纬度、灾害类别和灾害发生时间。
5.根据权利要求1所述的基于北斗导航信号的预警信息播发方法，其特征在于，所述产生报警信息具体是：
将设备所在地距离灾害中心的距离和方位角填入预设模板中生成报警信息。
6.根据权利要求1所述的基于北斗导航信号的预警信息播发方法，其特征在于，根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息，具体包括：
根据终端设备所在地距离灾害中心的距离，判断终端设备是否处于危险区域，若是，则产生报警信息。
7.一种基于北斗导航信号的预警信息播发系统，其特征在于，包括：
灾害处理中心端，用于确定灾害信息，对灾害信息进行编码，得到播发信息，将所述播发信息发送到北斗运控中心，以使所述北斗运控中心将所述播发信息注入卫星；
终端设备，用于接收播发信息，其中，所述终端设备设置有北斗导航模块，对播发信息进行解码和量纲复原，并计算终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角，根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息。
8.根据权利要求7所述的一种基于北斗导航信号的预警信息播发系统，其特征在于，还包括：
基站设备，用于接收播发信息，其中，所述基站设备设置有北斗导航模块，对播发信息进行解码和量纲复原，并计算基站设备所在地距离灾害中心的距离和方位角，根据基站设备所在地距离灾害中心的距离和方位角通过短信发送预警信息。
9.根据权利要求7所述的一种基于北斗导航信号的预警信息播发系统，其特征在于，设备所在地距离灾害中心得到距离和方位角的确定方式是：
Figure FDA0003952923800000031
其中，L灾害、B灾害、H灾害为输入量，根据预警信息获取；
N为地球常数，计算公式如下，a为地球半径，e为地球等效椭球偏心率；
Figure FDA0003952923800000032
X灾害、Y灾害、Z灾害为灾害中心的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量；
Figure FDA0003952923800000041
其中：Luser、Buser、Huser为输入量，根据终端定位结果获取；
N为地球常数，计算公式如下,a为地球半径，e为地球等效椭球偏心率；
Figure FDA0003952923800000042
Xuser、Yuser、Zuser为用户的大地直角坐标系位置分量，为计算输出量；
Figure FDA0003952923800000043
其中，x、y、z为灾害中心在用户坐标系下的坐标；
Figure FDA0003952923800000044
R为用户距离灾害中心的距离，A为灾害中心相对于用户的方位角。
10.根据权利要求7所述的一种基于北斗导航信号的预警信息播发系统，其特征在于，根据终端设备所在地距离灾害中心的距离和方位角产生报警信息，具体包括：
根据终端设备所在地距离灾害中心的距离，判断终端设备是否处于危险区域，若是，则产生报警信息；
将设备所在地距离灾害中心的距离和方位角填入预设模板中生成报警信息。
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CN117576876A (zh) * 2023-11-17 2024-02-20 中国水利水电科学研究院 一种面向潜在涉险人员的城市洪涝灾害预警方法

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