基于“北斗二號”戶外通信救援系統(tǒng)設(shè)計

崔 釗

（深圳市遠東華強導(dǎo)航定位有限公司，石家莊 050000）

文章介紹了一種基于北斗衛(wèi)星的戶外通信救援系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，戶外探險人員可以在移動運營商信號覆蓋不到的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急通信功能，實現(xiàn)北斗短報文跨網(wǎng)通信，保持與外界的聯(lián)系，當(dāng)遇到危險時，通過SOS 呼救可以第一時間上報含有位置信息的呼救信號，減少救援隊員的搜救時間、提高救援效率，最大限度保護戶外探險人員的人身安全。

1 概述

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主研制、獨立運行的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在國內(nèi)多個領(lǐng)域。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)定位、導(dǎo)航功能，還具備短報文通信功能和位置報告功能，使得終端用戶可以在衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)進行通信和上報位置，這是我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)所獨有的功能。

文章介紹了基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建立的戶外通信救援系統(tǒng)，該系統(tǒng)由北斗終端、平臺控制中心和智能設(shè)備APP 軟件組成。北斗終端可以通過藍牙與手持的智能設(shè)備連接，操作手持設(shè)備即可完成北斗短報文的通信，解決了在沒有移動運營商信號時如何通信的問題。平臺控制中心可以實現(xiàn)北斗短報文與SMS 短信和互聯(lián)網(wǎng)信息的跨網(wǎng)絡(luò)通信，這樣大大提高了北斗短報文的可用性，使得信息接受者無需使用專業(yè)的北斗設(shè)備即可實現(xiàn)與北斗終端的通信。

2 北斗通信救援系統(tǒng)組成

北斗通信救援系統(tǒng)由北斗終端、平臺控制中心和手機APP軟件組成。北斗終端是一款支持北斗二號RDSS 的S、L 頻點、RNSS B1頻點，集RDSS 定位、短報文通信、位置報告、SOS 一鍵呼救功能和RNSS 導(dǎo)航定位于一體的多功能衛(wèi)星導(dǎo)航定位終端。其最大優(yōu)勢在沒有手機信號的地方依然可以使用北斗衛(wèi)星短報文消息與外界保持聯(lián)系，最大限度保障使用者的安全。通過開發(fā)平臺控制中心服務(wù)系統(tǒng)，融合移動通信、互聯(lián)網(wǎng)通信和北斗通信網(wǎng)絡(luò)，使終端可以實現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)通信，同時平臺控制中心可以實時在地圖上顯示當(dāng)前北斗終端使用者的位置，當(dāng)使用者求救時，能夠第一時間通知救援隊展開救援。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 北斗終端設(shè)計

3.1.1 北斗終端硬件設(shè)計

北斗終端設(shè)備包括RNSS 模塊、RDSS 模塊、主控模塊、電源管理模塊、天線模塊、藍牙通信模塊、語音播報模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊等幾部分。

（1）RDSS 外接SIM 卡和無源天線即可實現(xiàn)RDSS 的短報文通信、定位和位置報告功能。

（2）RNSS 模塊外接無源天線即可實現(xiàn)RNSS 的定位功能。

（3）主控模塊是整個設(shè)備的核心控制單元，實現(xiàn)對北斗協(xié)議的處理以及其他模塊的控制。

（4）電源管理模塊實現(xiàn)電源的穩(wěn)壓和升降壓變換，以及電池的充放電管理。

（5）天線模塊實現(xiàn)與衛(wèi)星信號的對接，實現(xiàn)衛(wèi)星信號的接收和發(fā)射。

（6）藍牙通信模塊采用貼片式藍牙模塊，實現(xiàn)北斗終端設(shè)備與手持智能設(shè)備的數(shù)據(jù)收發(fā)。

（7）采用語音合成芯片，可實現(xiàn)中文、英文文本合成，支持中英文混讀。

（8）數(shù)據(jù)存儲模塊實現(xiàn)對通信信息的存儲，MCU 通過SPI接口將需存儲的短信數(shù)據(jù)寫入到FLASH 中。

3.1.2 北斗終端嵌入式設(shè)計

北斗終端的主控模塊使用的是Cortex3 內(nèi)核ARM 處理器，運行RT-Thread 嵌入式操作系統(tǒng)，軟件首先對各個硬件模塊進行初始化配置，在軟件運行的主循環(huán)入口前需要有一個初始化模塊，對所有的硬件進行配置。完成初始化配置后進入主循環(huán)結(jié)構(gòu)。在主循環(huán)結(jié)構(gòu)中各個主要功能模塊以不同的任務(wù)模塊運行，在操作系統(tǒng)的調(diào)度下實現(xiàn)設(shè)備的整體功能。

3.2 平臺控制中心

3.2.1 平臺控制中心硬件設(shè)計

平臺控制中心由服務(wù)器、短信機和北斗多卡終端組成。

（1）服務(wù)器實現(xiàn)北斗短報文跨網(wǎng)通信、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)存儲、地圖顯示、北斗終端的實時位置顯示、求救信息顯示和聯(lián)系救援隊的功能。

（2）短信機實現(xiàn)SMS 短信的發(fā)送和接收。

（3）北斗多卡終端實現(xiàn)北斗短報文的收發(fā)。

3.2.2 平臺控制中心軟件設(shè)計

軟件總體采用分層分布式架構(gòu)，分別包括接入層、鏈路層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層，以及在地域上分布的終端軟件。在層次及模塊切分上，關(guān)注減少各層次之間的耦合度，同時努力消除同層次模塊之間的耦合度，增強系統(tǒng)的擴展性和魯棒性，終端軟件作為獨立的軟件，通過標準的協(xié)議和平臺之間進行通信，減少客戶端/服務(wù)端之間的耦合性。

（1）接入層包含多種類型設(shè)備，滿足多樣性的終端接入。

（2）鏈路層包含主要的數(shù)據(jù)鏈路，如北斗RDSS 數(shù)據(jù)鏈路、移動互聯(lián)網(wǎng)及傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)鏈路。

（3）數(shù)據(jù)層負責(zé)維護用戶環(huán)境數(shù)據(jù)，用戶歷史數(shù)據(jù)，系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)等重要數(shù)據(jù)資源。

（4）應(yīng)用層滿足多樣性的業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)緊急搜救、即時通信、位置共享等功能。

3.3 移動 APP 軟件

APP 軟件能夠通過藍牙鏈路連接至北斗終端，并設(shè)置北斗終端的參數(shù)和工作狀態(tài)；能夠接收北斗終端發(fā)送的反饋信息以及狀態(tài)、通信、位置、時間信息，并進行顯示。能夠完成必要信息的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)訪問。能夠操作北斗終端完成RDSS 的通信、定位、位置報告等操作。

4 結(jié)束語

本文介紹了一種救援通信系統(tǒng)，利用“北斗二號”短報文通信、位置報告技術(shù)，開發(fā)了一款北斗用戶終端，該北斗用戶機具有小型化、便攜化特點。通過開發(fā)平臺控制中心和移動端APP，配合北斗終端建立了一套野外救援通信系統(tǒng)，豐富了“北斗二號”用戶機在野外救援的應(yīng)用范圍。該系統(tǒng)的建立大大降低了戶外無網(wǎng)絡(luò)信號時的通信成本，并且大大提高了戶外救援效率。