专利名称：海上个人应急示位跟踪设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及个人使用的海上呼救设备。
技术背景
按照国际海事组织及我国海事局有关规定，海船上大多安装有VHF电 台、海事无线电话、GPS定位系统以及卫星船站等通信救援设备。事故发 生时，船只可以通过这些设备向搜救部门求救。但船员落水后，在水流的 作用下，将漂离失事地点。由于落水船员基本无个人用通讯或示位设备， 因此当救援人员赶到失事地点能很快发现失事船只，却很难确定落水船员 的具体方位。目前，搜救人员的技术手段只能分析失事区域的水流情况， 推断船只上落水人员可能漂流到的位置；通过摄像系统、照明系统和红外 夜视系统搜寻海面，进行拉网式査找。在沿海岛礁较多区域，岛礁环流复 杂多变，更难以推测落水者的方位，搜救更为困难。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对目前对实施人员救援手段落后 问题，提供一种海上个人应急示位跟踪设备，便于救援人员发现落水者， 以提高救援的成功概率。
为解决上述技术问题，本实用新型是提出以下技术方案实现的 海上个人应急示位跟踪设备，其特征在于所述海上个人应急示位跟 踪设备主要由个人便携式信标机和船/飞机载搜索机两部分组成；搜索机安装在搜救直升机和搜救船上，信标机由船员随身携带； 所述信标机主要包括电源供电控制电路、微处理器模块、声光系统、
通信模块；所述信标机还包括GPS接收机；所述GPS接收机与微处理器模 块中的数据处理/编码模块相连用于输入GPS定位数据，该GPS定位数据经 微处理器模块编码后经无线电信号发射机模块调制放大后通过天线传送给 搜索机。所述电源供电控制电路包含有手动开关和湿度传感器，用于手动 或自动开启工作；所述电源供电控制电路分别与微处理器模块、声光系统、 通信模块相连进行供电；所述微处理器模块与声光系统相连用于将声光驱 动信号输入声光系统；所述微处理器模块与通信模块相连用于接收搜索机 的询问信号并将信标信号传输到搜索机；所述搜索机主要由微处理器模块、 人机交互单元、通信模块、无线电测向模块以及GPS接收机组成；所述GPS 接收机与微处理器模块相连，用于发射询问信号并接收信标记机的信标信 号；所述微处理器模块与无线电测向模块相连，用于接收信标记机的信标 信号，进行角度测量；所述微处理器模块与人机交互单元相连，用于接收 指令、发出警报并显示收索目标的位置。
以下对信标机的各个组成单元进行说明
所述声光系统主要包括发光装置和声响装置；
所述微处理器模块主要包括数据处理/编码模块、与声光系统连接用 于驱动发光装置的光源驱动模块、与声响装置连接的声音编码模块；
所述通信模块主要包括接收机模块、发射机模块、收发开关以及天线； 所述收发开关用于接受微处理器模块的控制信号对天线进行收发切换；所 述接收机模块将天线接收到的询问信号解调后输入微处理器模块的数据处 理/编码模块进行解码；所述发射机模块将从微处理器模块的数据处理/编码模块接收到的编码信号进行调制放大后通过天线向外发射。 以下对搜索机的各个组成单元进行说明-
所述人机交互单元主要包括键盘、显示器、声光报警器、控制器； 所述通信模块主要包括接收机模块、发射机模块、收发开关、收发天 线；所述收发开关用于接受微处理器模块的控制信号对收发天线进行收发
切换；
所述无线电测向模块主要包括三单元天线阵列及后端处理单元； 所述测向天线系统接收到的三路测向信号输入后端处理单元进行低噪 放大、带通滤波、限幅放大后，同时进行A/D采样，数据输入微处理器模 块进行测向运算；所述另一路的收发天线接收到的信标机发送的信标信号， 输入接收机模块进行低噪放、下变频、带通滤波处理，进行解调，解调信 号送入微处理器模块解码，得到信标信息；微处理器模块将信标信息、测 向结果数据、接收机模块送来的信号强度指示数据及GPS接收机送来的GPS 位置信息一同打包输出至人机交互单元的控制器进行显示；同时，微处理 器模块依据信标信号及控制器送来的指令信息，切换收发开关，将已编码 的下一次询问数据输入发射机模块，通过收发天线发送询问信号。 本实用新型带来以下有益效果
搜索机发出询问信号，落水者携带的信标机收到询问信号后，发出无 线电信标信号，为海上救助队伍提供落水者的方位和距离信息。救援人员 通过搜索机测量信标信号的方位和距离，快速确定落水人员的位置，大大 提高救援成功率；加快救助进程，改变依靠肉眼观测搜救，搜救时间长、 效果差的现状。
图l:信标机原理方框图 图2:搜索机原理方框图 图3:天线及角度关系 图4:落水者携带信标机的效果显示图 图5:在搜索机的显示屏上信标机的位置显示图具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步的描述 本实用新型主要由个人便携式信标机和船(飞机)载搜索机两部分组 成。搜索机安装在搜救直升机和搜救船上，信标机由船员随身携带。船员 落水后，信标机可以发出无线电信标信号，机载或船载的搜索机根据此信 号，确定呼救人员的位置，实施快速救助。为加强搜救效果，信标机还能 发光、发声，在近距离情况下和黑夜中，吸引救助者的注意。信标机应有 良好的便携性、密封性、美观性和较长的续航能力，利于船员随身携带， 浸入水中时，也能长时间的正常工作。其基本工作原理是利用信标机发 出的信标信号进行方位和距离的测量，或根据信标机发出信号中带有的位 置和距离信息，判断落水者距离搜救人员的距离和方位，便于及时施救。
如图l所示本实施例中信标机主要包括电源供电控制电路、GPS接 收机、微处理器模块、声光系统、通信模块；电源供电控制电路包含有手
动开关和湿度传感器，用于手动或自动开启工作；GPS接收机将GPS位置 数据输入到微处理器模块；接收机模块将天线接收到的无线电询问信号解 调后输入微处理器模块的数据处理/编码模块进行解码；所述发射机模块将 从微处理器模块的数据处理/编码模块接收到的编码信号进行调制放大后通过天线向外发射；信标机和搜索机之间进行双向通信，完成状态控制、 测距测向的功能。
信标机可分成两部分主机和附件。附件包含发光项圈、声响装置和 天线。携带时，将软项圈套在脖子上或手腕上，利于搜救人员发现闪光和 声音，同时也利于发送信标信号。主机包含信标机中的其余部分。主机通 过机身的挂钩或扣带，固定在携带者救生衣或腰带上，主机尺寸尽量小。 主机和附件通过数据线连接。主机面板上手动开关和湿度传感器，可以手 动或自动开启工作。参见图3，使用时可将信标机佩戴在船员身上或救生 衣上，天线挂在人的颈部，落水时信标机自动或手动打开。落水后，发射
机模块将编码信号调制到VHF频率121.5MHz上，并放大，通过天线，将信 号向外广播。当接收机模块接收搜索机的询问信号，进行解调；微处理器 模块将接收机的解调信号进行解码，依据解码结果，决定何时驱动声响装 置和发光装置工作发送呼救声音和闪光信号，何时进行信标信息编码并送 入发射极，并切换收发开关。在恶劣天气和携带者失去知觉时，声音和闪 光可以吸引附近搜救人员的注意，提高搜救成功率。
搜索机的主要功能是根据无线电信标机发出的信标信号，测量落水者 距离搜索机的方位和距离，以确定落水人员的位置。搜索机的天线可安装 在搜救船的桅杆上，尽量支高，保证一定的搜索距离。安装时尽量保证天 线的测量中线与船轴线保持一致，以保证搜索机能准确测量出信标机与船 只航向的方位角度，引导搜救船只始终向落水者方向航行。
搜索机的原理框图见图2。搜索机主要由微处理器模块、人机交互单 元、通信模块、无线电测向模块以及GPS接收机组成；GPS接收机将GPS 位置数据输入微处理器模块；通信模块主要包括接收机模块、发射机模块、收发开关，收发天线；无线电测向模块包含使用三单元天线阵列组成的专 用测向天线系统及后端处理系统；收发开关用于接受微处理器模块的控制 信号对收发天线进行收发切换；微处理器模块输出编码数据经发射机模块 调制放大后经收发天线将询问信号发送出去。
无线电测向采用的是相位干涉仪原理，测向依靠安装在搜救船/飞机上 的三单元天线阵实现。
无线电测距采用两种方法进行 一种方法是通过测量无线电信号应答 的传输延时，确定距离；另一种方法是通过测量接收到信标信号的强度， 进行距离估算。实施中可采用两种测距方法相融合，给出搜索机和信标机 之间的距离远近信息。
测向天线系统将接收到的三路测向信号输入后端处理单元进行低噪放 大、带通滤波、限幅放大后，同时进行A/D采样，数据输入微处理器模块 进行测向运算；同时，收发天线接收到的信标机发送的信标信号，输入接 收机模块进行低噪放、下变频、带通滤波处理，进行解调，解调信号送入 微处理器模块解码，得到信标信息；微处理器模块将信标信息、测向结果 数据、接收机模块送来的信号强度指示数据及GPS接收机送来的GPS位置 信息一同打包输出至人机交互单元的控制器进行显示；落水者距离搜索船 的位置即可在搜索机的显示屏幕上显示，如图4所示，其中圆心即为搜索 船的位置，五星即是落水者相对搜索船的位置。同时，微处理器模块依据 信标信号及控制器送来的指令信息，对下一次询问数据编码，切换收发开 关，发送询问信号。
权利要求1、海上个人应急示位跟踪设备，其特征在于所述海上个人应急示位跟踪设备主要由个人便携式信标机和船/飞机载搜索机两部分组成；搜索机安装在搜救直升机和搜救船上，信标机由船员随身携带；所述信标机主要包括电源供电控制电路、微处理器模块、声光系统、通信模块；所述电源供电控制电路包含有手动开关和自动开关，用于手动或自动开启工作；所述电源供电控制电路分别与微处理器模块、声光系统、通信模块相连进行供电；所述微处理器模块与声光系统相连用于将声光驱动信号输入声光系统；所述微处理器模块与通信模块相连用于接收搜索机的询问信号并将信标信号传输到搜索机；所述搜索机主要由微处理器模块、人机交互单元、通信模块、无线电测向模块以及GPS接收机组成；所述GPS接收机与微处理器模块相连，用于GPS定位；所述微处理器模块与通信模块相连，用于发射询问信号并接收信标机的信标信号；所述微处理器模块与人机交互单元相连，用于接收指令、发出报警并显示搜索目标的位置。
2、 按照权利要求1所述的海上个人应急示位跟踪设备，其特征 在于所述信标机还包括GPS接收机；所述GPS接收机与微处理器模 块中的数据处理/编码模块相连用于输入GPS定位数据，该GPS定位 数据经微处理器模块编码后经无线电信号发射机模块调制放大后通 过天线传送给搜索机。
3、 按照权利要求1或2所述的海上个人应急示位跟踪设备，其特征在于所述信标机的各个单元组成如下所述声光系统主要包括发光装置和声响装置；所述微处理器模块主要包括数据处理/编码模块、与声光系统连 接用于驱动发光装置的光源驱动模块、与声响装置连接的声音编码模 块；所述通信模块主要包括接收机模块、发射机模块、收发开关以 及天线；所述收发开关用于接受微处理器模块的控制信号对天线进行 收发切换；所述接收机模块将天线接收到的询问信号解调后输入微处 理器模块的数据处理/编码模块进行解码；所述发射机模块将从微处 理器模块的数据处理/编码模块接收到的编码信号进行调制放大后通 过天线向外发射。
4、按照权利要求3所述的海上个人应急示位跟踪设备，其特征 在于所述搜索机的各个单元组成如下所述人机交互单元主要包括键盘、显示器、声光报警器、控制器；所述通信模块主要包括接收机模块、发射机模块、收发开关、 收发天线；所述收发开关用于接受微处理器模块的控制信号对收发天 线进行收发切换；所述无线电测向模块主要包括三单元天线阵列及后端处理单元；所述测向天线系统接收到的三路测向信号输入后端处理单元进 行低噪放大、带通滤波、限幅放大后，同时进行A/D采样，数据输入 微处理器模块进行测向运算；所述另一路的收发天线接收到的信标机发送的信标信号，输入接收机模块进行低噪放、下变频、带通滤波处 理，进行解调，解调信号送入微处理器模块解码，得到信标信息；微 处理器模块将信标信息、测向结果数据、接收机模块送来的信号强度 指示数据及GPS接收机送来的GPS位置信息一同打包输出至人机交互 单元的控制器进行显示；同时，微处理器模块依据信标信号及控制器 送来的指令信息，切换收发开关，将已编码的下一次询问数据输入发 射机模块，通过收发天线发送询问信号。
专利摘要本实用新型涉及个人使用的海上呼救设备。所要解决的技术问题是针对目前对实施人员救援手段落后问题，提供一种海上个人应急示位跟踪设备，便于救援人员发现落水者，以提高救援的成功概率。其特征在于其主要由个人便携式信标机和船/飞机载搜索机两部分组成；搜索机安装在搜救直升机和搜救船上，信标机由船员随身携带；搜索机发出询问信号，落水者携带的信标机收到询问信号后，发出无线电信标信号，为海上救助队伍提供落水者的方位和距离信息。救援人员通过搜索机测量信标信号的方位和距离，快速确定落水人员的位置，大大提高救援成功率；加快救助进程，改变依靠肉眼观测搜救，搜救时间长、效果差的现状。
文档编号G01S3/14GK201302609SQ20082015248
公开日2009年9月2日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者严小商, 欧阳慧, 冰 赵 申请人:上海无线电设备研究所