TWI419086B - An exchangeable radio transmitting device and its working method - Google Patents

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Description

一種交換式無線電發射裝置及其運作方法
本發明係有關於一種交換式無線電發射裝置及其運作方法，特別是關於一種包含GPS資訊的交換式無線電發射裝置。
現今之空難或海難的搜救技術，完全依據雷達上所偵測到的飛機或船艦的最後位置，或者是船上發出求救訊號之位置來加以推敲這些載具遇難的可能地點，然後再派搜救人員前往搜救。但是當大型災難發生時，受困於災難現場的人員，必須在72小時內搶救出來，否則生還機會極為渺茫。此時若加上落海的乘客因為天氣或海水冰冷造成失溫，更加重人員生機搶救的黃金時間重要性。為了能夠及時搶救這些落難人員，因此最重要的就是必須要能夠知道人員的正確位置。然而，尤其在空難時，飛機解體的瞬間，飛機上的乘客即使倖存，但因為四處飄散使得人員的真正座落位置是雷達所偵測不到的，所以造成受難乘客的位置極難加以查出。
目前市面上海上救難可攜式產品為『個人緊急定位系統(PersonalLocation Beacon，PLB)』，此產品具備有121.5MHz系統及406MHz發射載上GPS信號，因需使用到兩個頻率做發射，並且要透過衛星傳送資訊，電路複雜度高，在121.5MHz系統是以方位搜尋器(Direction Finder)搜尋聲音指引的訊號，406MHz以相位調變 (PhaseModulation，PM)的方式作GPS資料傳送，並且把GPS資訊儲存至同步衛星(GEOSAR)，然後透過同步衛星(GEOSAR)衛星轉送至地面接收站(Local User Terminal，LUT)，雖然在搜救距離上有很大的優勢，但同步衛星(GEOSAR)也必需等到下一個地面接收站，才能把資訊提供給附近的地面接收站，而且透過衛星傳送GPS資訊就必定會提高接收站的維護成本，例如：須架設衛星接收站及加入衛星全球報警系統規範(COSPAS-SARSAT)組織；搜救往往需要把握搶救的黃金時刻，但到同步衛星(GEOSAR)等待地面接收站的時間可長可短，無法確實掌握，同時接收站維護的複雜度造成所付出的成本相對提高。
另一傳送定位資訊的方式為無線通訊，例如在傳送全球衛星定位系統(GPS)數位資訊時使用GSM或GPRS來完成資訊傳遞，但無線通訊最大的缺點是必須架設非常多的基地台，通訊品質及費用都由系統業者所控制，且許多地方非基地台所能涵蓋，因而面臨通訊的死角，例如海邊及離岸大於10公里以上的海面上，往往這些地方出現緊急救難時，在海上無法用手機無法發射訊號向外求救，而無法達到即時救難的目的。
有鑑於此，須提供一種傳輸救援方向及定位資訊的傳輸方法，並兼具成本與時效，方能符合緊急救難的需求。
鑒於上述習知技術之缺點，本發明之主要目的在於提供交換式無線電發射裝置，整合一處理器、一調變器、一 鎖相迴路單元、一無線發射單元等，以解決GPS衛星救難系統對救難時間的不確定性，高設備維護成本以及GPS無線通訊系統死角等問題。
為了達到上述目的，根據本發明所提出之一方案，提供一種交換式無線電發射裝置，其包括：一處理器、一GPS接收器、一調變器、一鎖相迴路單元、一無線發射單元。該處理器係為具運算功能之電子元件，例如一IC晶片，其中，該處理器係用以產生一數位訊號；一GPS接收器，其中，該GPS接收器接收一GPS資料並將該GPS資料傳輸至該處理器；一調變器，其係用以調變該數位訊號，其中，該數位訊號經調變形成至少兩種模式之調變訊號，例如，該數位訊號經調變後形成AM(Amplitude modulation)模式之調變訊號或是FSK(Frequency Shift Keying)模式之調變訊號，其中，該FSK(Frequency Shift Keying)模式之調變訊號係包含該GPS資料；一鎖相迴路單元，其係用以混頻該至少兩種模式之調變訊號形成一輸出訊號，例如，將經調變後形成AM(Amplitude modulation)模式之調變訊號或是FSK(Frequency Shift Keying)模式之調變訊號依時間比混成一新訊號形成一輸出訊號，也就是說，該輸出訊號在某一段時間中其輸出為AM(Amplitude modulation)模式之調變訊號，另一段時間中，其輸出為FSK(Frequency Shift Keying)模式之調變訊號，這兩種不同模式之調變訊號所佔的時間成一比例；一無線發射單元，其係用以發射出該輸出訊號。 藉此，透過本發明得以達到發送出不同模式之訊號，例如，AM(Amplitude modulation)模式之調變訊號或是FSK(Frequency Shift Keying)模式之調變訊號，其中，該AM(Amplitude modulation)模式之調變訊號傳送距離較長，在救難緊急狀況時可藉由接收該AM(Amplitude modulation)模式之調變訊號而確認救援方向，而該FSK(Frequency Shift Keying)模式之調變訊號雖傳送距離較短，但由於包含GPS資訊，因此可給予救難人員確實定位資訊，因而找到落難者。
為了達到上述目的，根據本發明所提出之另一方案，提供一種交換式無線電發射裝置的運作方法，其步驟包括：首先提供一GPS接收器來接收一GPS資料並將該GPS資料傳輸至一處理器，其中，該GPS資料包含一定位資訊，例如落難者的位置；該處理器產生一數位訊號，其中，該數位訊號包含該GPS資料；該數位訊號傳輸至一調變器，該調變器調變該數位訊號以形成一調變訊號，其中，該調變訊號至少包含兩種模式之調變訊號；該調變訊號傳輸至一鎖相迴路單元，該鎖相迴路單元混頻該至少兩種模式之調變訊號以形成一輸出訊號；一無線發射單元發射出該輸出訊號。藉此，透過本發明之交換式無線電發射裝置的運作方法得以達到符合緊急救難的需求並兼具成本與時效，提供一種傳輸救援方向及定位資訊的傳輸方法。
為了達到上述目的，根據本發明所提出之另一方案，提供一種搜救機制運作方法，其步驟包括：利用上述一種交 換式無線電發射裝置發送一求救訊號，其中，該求救訊號包含一AM(Amplitude modulation)模式之求救訊號與一FSK(Frequency Shift Keying)模式之求救訊號；利用一AM(Amplitude modulation)訊號接收器接收該AM(Amplitude modulation)模式之求救訊號以確認搜救方向；利用一FSK(Frequency Shift Keying)訊號接收器接收該FSK(Frequency Shift Keying)模式之求救訊號以確認救難位置，其中，該FSK(Frequency Shift Keying)模式之求救訊號係包含一GPS定位資訊。藉此，搜救人員先利用AM(Amplitude modulation)模式求救訊號以確認落難者方位，再逐步向落難者方向前進，最後藉由FSK模式之求救訊號中的GPS定位資訊，快速找到落難者並完成救援。
以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明為達預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖示中加以闡述。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。
請參考第一圖，為本發明一種交換式無線電發射裝置系統架構圖。如圖所示，本發明提供一GPS接收器100，其係用以接收衛星所傳遞之GPS資料101，其中，該GPS資料101可顯示出一定位資訊，例如，用於一發生海難之落難 者，該GPS資料101則顯示出該落難者的確實位置；一處理器110，例如一IC晶片，其係用以控管其他元件及產生一數位訊號111，該數位訊號111包含上述GPS資料101，同時該GPS接收器100可為一單獨接收器，也可整合於該處理器110內；一調變器120，其係用以調變該數位訊號111。所謂調變是將訊號轉換成一種適合通道的波形，轉換的方法可依據振幅、相位、頻率的特性來調變，例如，可將該數位訊號111調變成一AM(Amplitude modulation)模式之調變訊號121及一FSK(Frequency Shift Keying)模式之調變訊號122，其中，該AM模式之調變訊號是將該處理器產生的數位訊號111，做一振幅(Amplitude modulation：AM)調變轉換成一聲音資訊的訊號，由於該AM模式之調變訊號121此時已被轉換成一中波訊號，因其傳播距離較遠，可將救難資訊傳至遠方。另外該FSK模式之調變訊號122是將該處理器產生的數位訊號111，做一頻率移鍵(Frequency Shift Keying：FSK)調變轉換成一包含GPS資料101的資訊號，所謂FSK是指以接近載波頻率的兩個不同頻率分別表示二進制數值，也就是說其中一種頻率可當0，另一種頻率可當1，因此可載入GPS衛星定位的數位資料111於FSK調變成一包含GPS資料的FSK模式之調變訊號122；一鎖相迴路單元130，其係用以混頻至少兩種模式之調變訊號以形成一輸出訊號131，例如，上述AM模式之調變訊號121及一FSK模式之調變訊號131；及一無線發射單元，包括一功率放大器140、一濾波器150、及一天線，其中，該無線發射單元係 用以發射出該輸出訊號131。
本發明通訊頻率採用現有開放VHF/UHF的一個頻率，使用兩種不同調變模式AM及FSK。首先由處理器產生數位訊號111，頻率範圍為300~1100Hz(為人類可辨別之聲音頻率)，該數位訊號111傳送至調變器調變後形成兩種不同調變模式AM及FSK的訊號，其中該AM模式訊號再傳送至鎖相迴路單元130混頻後，再以AM方式傳送類比信號至天線發射，此行為可提供方位搜尋器來分辨信號強度的方位；而FSK模式訊號傳送方式由鎖相迴路單元混頻後調整偏移頻率F1(頻率1)及F2(頻率2)，其中F1代表數位訊號0，F2代表數位訊號1，因此可載入GPS衛星定位的數位資訊於FSK調變，傳送類比信號至天線發射，此行為可提供一GPS資料101給搜救人員以確認落難者位置。
請參考第二圖，為本發明一種輸出訊號的組成圖。如圖所示，本發明中該輸出訊號係由AM模式之調變訊號121及FSK模式之調變訊號131經混頻而組合而成，本發明中該鎖相迴路單元130負責混頻的工作，將AM模式之調變訊號121及FSK模式之調變訊號131依時間比2：1的方式來進行依序排列，最後將AM模式之調變訊號121及FSK模式之調變訊號131組合成一新的訊號，其中，AM模式之調變訊號121所佔的時間長度為FSK模式之調變訊號131的兩倍。如此一來，發送出的求救訊號包含兩種模式(同一頻率)，其中，AM傳送聲音訊號的接收準確度的要求會比FSK方式來的低，故接收距離會比FSK傳送數位資料較遠，因此在搜救方面可先以 AM指引信號搜救為主，再以搜尋FSK訊號接收GPS資料為輔。
請參考第三圖，為本發明一種交換式無線電發射裝置運作方法流程圖。如圖所示，本發明提供一種交換式無線電發射裝置的運作方法，其步驟包括：首先提供一GPS接收器100接收一GPS資料101並將該GPS資料101傳輸至一處理器110(步驟S301)，其中，該GPS資料101包含一GPS定位資料，例如，用於一發生海難之落難者，該GPS資料101則顯示出該落難者的確實位置；該處理器110產生一數位訊號111，其中，該數位訊號111包含該GPS資料101，該數位訊號111並傳輸至一調變器120，該調變器120調變該數位訊號111以形成一調變訊號，其中，該調變訊號至少包含兩種模式之調變訊號(步驟S302)；該調變訊號傳輸至一鎖相迴路單元130，該鎖相迴路單元混頻該至少兩種模式之調變訊號以形成一輸出訊號131(步驟S303)；一無線發射單元發射出該輸出訊號131(步驟S304)。
請參考第四圖，為本發明一種搜救機制流程圖。如圖所示，本發明提供一種搜救機制運作方法，其步驟包括：利用上述之一種交換式無線電發射裝置發送一求救訊號，其中，該求救訊號包含一AM模式之求救訊號與一FSK模式之求救訊號S401；利用一AM訊號接收器接收該AM模式之求救訊號以確認搜救方向S402；利用一FSK訊號接收器接收該FSK模式之求救訊號以確認救難位置，其中，該FSK模式之求救訊號係包含一GPS定位資訊S403。
上述之搜救機制利用AM搜尋器搜尋AM求救訊號方向，待接收信號強度指示(Receive Signal Strength Indicator，RSSI)方向確定時，再往標的物方向進行近距離搜索，此時可用FSK接收器接收含有GPS資訊的FSK訊號，待有正確GPS資訊時，FSK接收器會顯示GPS訊號在顯示幕上，以便搜救人員辨別確認之位置。
此發明未來可應用於無線救難之用途，如海上從業人員攜帶此裝置當有急難發生時即可發射此無線訊號，而救難單位即可接收到此求救訊號，可於非常短時間內找到發報位置，即可立即派搜救人員前往救難，可於最短時間內達到救難目的，更可擴大應用於消防救災、海水浴場監控及救難、油井探勘監控及救難、山區導遊監控及救難、及各式海邊之遊樂場所或危險場所之監控及救難。
上述之實施例僅為例示性說明本發明之特點及其功效，而非用於限制本發明之實質技術內容的範圍。任何熟習此技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
100‧‧‧GPS接收器
101‧‧‧GPS資料
110‧‧‧處理器
111、121、122、131‧‧‧訊號
120‧‧‧調變器
130‧‧‧鎖相迴路單元
140‧‧‧功率放大器
150‧‧‧濾波器
160‧‧‧天線
S301-S304‧‧‧步驟
S401-S403‧‧‧步驟
第1圖係為本發明一種交換式無線電發射裝置系統架構圖；第2圖係為本發明一種輸出訊號的組成圖；第3圖係為本發明一種交換式無線電發射裝置運作方法流程 圖；第4圖係為本發明一種搜救機制流程圖；
100‧‧‧GPS接收器
101‧‧‧GPS資料
110‧‧‧處理器
111、121、122、131‧‧‧訊號
120‧‧‧調變器
130‧‧‧鎖相迴路單元
140‧‧‧功率放大器
150‧‧‧濾波器
160‧‧‧天線

Claims (8)

  1. 一種交換式無線電發射裝置，包括：一處理器，其係用以產生一數位訊號；一調變器，其係用以調變該數位訊號，其中，該數位訊號經調變形成至少包含一AM模式與一FSK模式兩種模式之調變訊號；一鎖相迴路單元，其係用以混頻該至少包含該AM模式與該FSK模式兩種模式之調變訊號形成一輸出訊號；及一無線發射單元，其係用以發射出該輸出訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項之交換式無線電發射裝置，更包含一GPS接收器，其中，該GPS接收器接收一GPS資料並將該GPS資料傳輸至該處理器。
  3. 如申請專利範圍第1項之交換式無線電發射裝置，其中，該輸出訊號中該AM模式之調變訊號與該FSK模式之調變訊號的輸出時間比為2比1。
  4. 如申請專利範圍第1項之交換式無線電發射裝置，其中，該FSK模式之調變訊號係包含該GPS資訊。
  5. 一種交換式無線電發射裝置之運作方法，其步驟包括：提供一GPS接收器接收一GPS資料並將該GPS資料傳輸至一處理器；該處理器產生一數位訊號，其中，該數位訊號包含該GPS資料；該數位訊號傳輸至一調變器，該調變器調變該數位訊號以形成一調變訊號，其中，該調變訊號至少包含一AM模式與一FSK模式兩種模式之調變訊號；該調變訊號傳輸至一鎖相迴路單元，該鎖相迴路單元混 頻該至少包含該AM模式與該FSK模式兩種模式之調變訊號以形成一輸出訊號；一無線發射單元發射出該輸出訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項之交換式無線電發射裝置運作方法，其中，該輸出訊中該AM模式之調變訊號與該FSK模式之調變訊號的輸出時間比為2比1。
  7. 如申請專利範圍第5項之交換式無線電發射裝置方法，其中，該FSK模式之調變訊號係包含該GPS資訊。
  8. 一種搜救機制運作方法，其步驟包括：將依申請專利範圍第1項交換式無線電發射裝置發送一求救訊號，其中，該求救訊號包含一AM模式之求救訊號與一FSK模式之求救訊號；利用一AM訊號接收器接收該AM模式之求救訊號以確認搜救方向；利用一FSK訊號接收器接收該FSK模式之求救訊號以確認救難位置，其中，該FSK模式之求救訊號係包含一GPS定位資訊。
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