基于北斗短报文和CDMA1X的森林航空消防飞机信息指挥系统的制作方法

本发明属于应急通讯技术领域，具体涉及北斗应用、通讯技术和林业信息化应用中的基于北斗短报文和cdma1x的森林航空消防飞机信息指挥系统。

背景技术：

“北斗一号”是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。系统由两颗地球静止卫星（80°e和140°e）、一颗在轨备份卫星（110.50°e）、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。其工作频率为2491.75mhz，系统能容纳的用户数为每小时540000户。具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多种用途，可满足当前中国陆、海、空运输导航定位、野外作业、应急通信的需求。目前，我国北斗导航试验系统己应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域。

1940年，海蒂·拉玛与安塞尔一同发明了能够抵挡电波干扰的军事通讯系统，它就是“扩频通讯技术”，也就是cdma的前身。今天，这项技术还被广泛应用于卫星定位系统比如gps、移动电话、航天飞机对地交流以及wifi等领域。目前中国电信所运营的cdma1x、cdmaevdo皆属于cdma的改进技术或增强技术。cdma主要是采取了频分双工、码分多址、功率控制、软切换等技术，在沿海、高山顶部、覆盖距离可达数十公里。信号经过地面和山体的反射，在空中可满足基本的语音和少量数据的传输。

林业部门的森林航空护林是租用通用航空的直升机和小型固定翼飞机进行森林火灾的侦察、巡护、扑救、运兵等作业的工作。森林航空消防主要业务手段有：巡逻报警、机降扑火、索降扑火、滑降扑火、吊水洒水灭火、机腹洒水灭火、火场侦察、空投空运、空中指挥、空视防火、地空演练、防火宣传、应急救援、观察培训等。使用直升机型主要有：米-26、米-171、米-8、卡-32、小松鼠、ec-135、s-76等；固定翼机型主要有：运-12、塞斯纳凯旋、夏延等。

目前林业巡护人员进行巡护或者森林火灾扑救时，急需解决的是与各级森林防火指挥部的通信问题，只有通讯畅通后方指挥员才能及时获知飞机飞行位置并下达有关工作指令。以往需要通过飞行员利用飞机上的导航设备、通信设备和地面航空管制部门进行通信，航空管制部门再把火情（火场坐标等信息）通报给省一级的森林防火指挥部。由于林业主管部门和航空管制部门无相互隶属关系，往往不能及时把信息进行通报，从而延误森林火灾的扑救。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种基于北斗短报文和cdma1x的森林航空消防飞机信息指挥系统，不用对飞机进行任何改装，不干扰飞机的电子设备，林业巡护人员乘坐飞机时随身携带该设备，即可实时采集飞机的飞行坐标、航向、高程、方位角信息，并可定时将信息通过自建平台或第三方平台传输回护林防火指挥部的pc终端、手机或卫星电话等设备上，可以设置自动传送坐标或者手动编辑火警（灾）信息。地面护林防火指挥部指挥人员也可使用普通手机、pc终端、卫星电话等通过自建平台或第三方平台向飞行巡护人员发送相关的信息和指令。

为实现上述目的，本发明采用技术方案：该基于北斗短报文和cdma1x的森林航空消防飞机信息指挥系统，该系统由三个部分构成，第一部分：机载手持北斗和cdma1x双模机载终端及app软件系统；第二部分：地面第三方平台或者自建北斗指挥机平台和网络服务器、短信网关；第三部分：pc端指挥系统和安卓手机app软件系统；所述机载终端将北斗二代导航、北斗一代短报文模块和cdma1x芯片整合为硬件终端，采用安卓平台，在该硬件终端上为森林航空护林部门定制开发具备行业特色的app应用软件，实现信号的采集与传输，地面架设北斗指挥机和服务器平台或者通过第三方平台进行信息的中转；

所述机载终端与地面服务器之间的信息推送组件基于xmpp协议实现android推送；xmpp为可扩展通讯和表示协议，是基于可扩展标记语言（xml）的协议，它用于即时消息（im）以及在线探测，这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息，android消息推送组件由服务器部分和客户端部分组成，每一部分都由xmpp协议组件和外部接口组件构成；xmpp协议组件负责服务器和android客户端间的连接管理、消息通讯，外部接口组件负责接收应用系统、客户端应用的命令，向应用系统发送接收到的通知消息，android消息组件提供基于tomcat的服务器应用和android开发jar包，其中基于tomcat的服务器应用直接在tomcat上部署即可，android开发jar包引入android项目即可；集成方式：1）服务器部署，android消息组件tomcat的服务器应用直接部署在tomcat中，端口号任意设定；2）客户端jar包引用，在android项目中建立libs目录，然后将提供的android开发jar包复制到该目录即可；3）android项目androidmanifest.xml文件修改；服务器端接口采用基于http协议的访问方式，采用http协议从服务器中获取各种信息，实现通知消息的推送；android客户端接口采用广播机制，消息接收：当xmpp协议组件接收到推送消息时，将按照一定格式广播该消息，通知客户端其他应用接收并处理该消息；消息发送：客户端应用需要向服务器或者其他客户端发送即时消息时，只需按一定格式广播该消息，xmpp组件就会自动接收该消息并发送到指定的其他客户端。

所述机载终端可采用内置天线和置于飞机舷窗的吸盘天线。

采用上述技术方案的有益效果：该基于北斗短报文和cdma1x的森林航空消防飞机信息指挥系统，不用对飞机进行任何改装，不干扰飞机的电子设备，林业巡护人员乘坐飞机时随身携带该设备，即可实时采集飞机的飞行坐标、航向、高程、方位角等信息，并可定时将信息通过自建平台或第三方平台传输回护林防火指挥部的pc终端、手机或卫星电话等设备上，可以设置自动传送坐标或者手动编辑火警（灾）信息。反之，地面护林防火指挥部指挥人员也可使用普通手机、pc终端、卫星电话等通过自建平台或第三方平台向飞行巡护人员发送相关的信息和指令。与现有技术相比，实现一种不改变飞机外观、不用飞机外挂、不需要飞机改装，低成本、便携、可靠的机载护林防火信息指挥系统。

附图说明

图1为北斗终端原理示意图。

图2为本发明基于北斗短报文和cdma1x的森林航空消防飞机信息指挥系统组成示意图。

具体实施方式

如图1所示，通过北斗二代（北斗和gps多模芯片）导航芯片获知当前的飞行坐标、航向、高程、方位角等信息，利用北斗短报文或者cdma1x将信息传输回地面。

将北斗二代导航、北斗一代短报文模块和cdma1x芯片整合为硬件终端，采用安卓平台，在该硬件终端上为森林航空护林部门定制开发具备行业特色的app应用软件，实现信号的采集与传输，地面架设北斗指挥机和服务器平台或者通过第三方平台进行信息的中转。

地面pc终端定制软件与电子地图结合，可通过第三方平台和网络接收机载终端、地面终端、普通手机发回信息，也可通过网络或者平台向机载终端、地面终端、普通手机发送。

如图2所示，机载终端可采用内置天线和置于飞机舷窗的吸盘天线，可设置发送模式、发送频率、自动或手动发射等功能。向地面指挥部发送相关的信息，可通过北斗短报文、也可通过cdma1x公共网络如中国电信运营的短信和网络功能发送，经过北斗指挥机或者公共网络转发至pc端、北斗手持终端、普通智能手机或者卫星电话，并且在pc端、北斗手持终端以及普通智能手机上配合电子地图显示出航护飞机的准确信息。

机载安卓终端与地面服务器之间的信息推送组件基于xmpp协议实现android推送。

1、推送原理。

xmpp（可扩展通讯和表示协议）是基于可扩展标记语言（xml）的协议，它用于即时消息（im）以及在线探测。这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息。android消息推送组件由服务器部分和客户端部分组成。每一部分都由xmpp协议组件和外部接口组件构成。xmpp协议组件负责服务器和android客户端间的连接管理、消息通讯，外部接口组件负责接收应用系统、客户端应用的命令，向应用系统发送接收到的通知消息。android消息组件提供基于tomcat的服务器应用和android开发jar包。其中基于tomcat的服务器应用直接在tomcat上部署即可，android开发jar包引入android项目即可。

2、集成方式。

1）服务器部署

android消息组件tomcat的服务器应用直接部署在tomcat中，端口号任意设定。

2）客户端jar包引用

在android项目中建立libs目录，然后将提供的android开发jar包复制到该目录即可。

3）android项目androidmanifest.xml文件修改

在该文件中增加以下权限：

1.首先获得安卓的用户使用权限

2.获得安卓系统网络相关信息

4.允许安卓系统访问互联网

5.允许安卓系统使用wifi联网

6.允许安卓系统使用蓝牙和北斗系统联机。

在该文件中注册服务：

1.启用notificationservice"

2.标记notificationservice

3.执行notificationservice

4.服务启动。

c、接口方式

1）服务器端接口采用基于http协议的访问方式，采用http协议从服务器中获取各种信息，实现通知消息的推送。

2）android客户端接口采用广播机制。

消息接收：当xmpp协议组件接收到推送消息时，将按照一定格式广播该消息，通知客户端其他应用接收并处理该消息。

消息发送：客户端应用需要向服务器或者其他客户端发送即时消息时，只需按一定格式广播该消息，xmpp组件就会自动接收该消息并发送到指定的其他客户端。

采集数据处理格式。

当gps/北斗双定位模块与定位卫星通信正常时，我们可以得到如下格式的定位数据：

$gpgga,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,，，，〈11〉，<12>,<cr><lf>

各字段代表的意义如下:

gpgga，消息id,gga协议头

<1>时间，hhmmss.sss格式

<2>纬度，ddmm.mmmm格式

<3>n/s指示，n=北，s=南

<4>经度，dddmm.mmmm格式

<5>e/w指示，w=西，e=东

<6>定位指示，0；没有定位；1:sps模式，定位有效；2:差分，sps模式，定位有效；3:pps模式，定位有效

<7>卫星数目，范围0到12

<8>水平精度因子

<9>天线高度

<10>大地椭球面高程

<11>差分id。

本发明系统已成功在某省级森林航空消防部门应用试验，实现了不改变飞机外观、不用飞机外挂、不需要飞机改装，低成本、便携、可靠的机载护林防火信息指挥系统。