[发明专利]一种基于北斗导航通信的海上救援系统及方法

权利要求书

1.一种基于北斗导航通信的海上救援系统，其特征在于：主要由海上用户终端、海洋浮标、地面信息处理中心、救灾调度中心、以及救灾船队和/或飞机组成；

海上用户终端包括用户北斗定位模块、用户北斗通信模块、用户数据处理模块、灾情信息采集模块和用户电子海图模块；用户北斗定位模块的输入端经天线连接北斗导航卫星，用户北斗定位模块的输出端、用户电子海图的输出端与灾情信息采集模块的输出端连接用户数据处理模块的输入端，用户数据处理模块的输出端连接用户北斗通信模块的输入端，用户北斗通信模块的输出端经天线与北斗通信卫星相连；

海洋浮标布设在受监管的一定海域范围，包括浮标北斗定位模块、浮标北斗通信模块、浮标数据处理模块、气象传感器和水文传感器；浮标北斗定位模块的输入端经天线连接北斗导航卫星，浮标北斗定位模块的输出端、气象传感器的输出端和水文传感器的输出端连接浮标数据处理模块的输入端，浮标数据处理模块的输出端连接浮标北斗通信模块的输入端，浮标北斗通信模块的输出端经天线与北斗通信卫星相连；

地面信息处理中心包括中心北斗通信模块、中心数据处理模块和中心电子海图模块；中心北斗通信模块的输入端经天线连接北斗通信卫星；中心北斗通信模块的输出端和中心电子海图模块的输出端连接中心数据处理模块的输入端，中心数据处理模块经专有网络与救灾调度中心相连；

救灾调度中心包括调度数据处理模块、调度电子海图模块和路径分析模块；调度数据处理模块的输入端同时连接地面信息处理中心的输出端和调度电子海图模块；调度数据处理模块的输出端过集群通信网络与救灾船队和/或飞机相连；

救灾船队和/或飞机上配备北斗定位模块和集群通信模块；北斗定位模块与北斗导航卫星相连；集群通信模块与救灾调度中心相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航通信的海上救援系统，其特征在于：还进一步包括灾备中心，该灾备中心经移动通信网络与救灾调度中心相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航通信的海上救援系统，其特征在于：北斗定位模块、用户北斗通信模块、浮标北斗定位模块、浮标北斗通信模块和中心北斗通信模块的结构相同，即均包括电源、以及与电源相连的天线、低噪声放大器、射频模块和基带信号处理模块；天线经低噪声放大器与射频模块相连，射频模块连接基带信号处理模块。

4.基于权利要求1的海上救援系统而实现的一种基于北斗导航通信的海上救援方法，其特征是，包括如下步骤：

海上用户终端：在正常情况下，用户北斗定位模块接收北斗导航卫星发来的信号，并结合电子海图，完成用户的实时定位和导航；当有灾情发生时，用户数据处理模块接收用户北斗定位模块的定位信息和灾情信息采集模块采集的灾情信息，通过数据预处理和编码后发给用户北斗通信模块，用户北斗通信模块经过信息编码、信号调制和上变频上，由天线发射出去，信号经北斗通信卫星转发给地面信息处理中心；

海洋浮标：浮标北斗定位模块接收北斗导航卫星发来的信号，并完成浮标的实时定位；气象传感器测量风速、风向、气压、气温和湿度信息，水文传感器测量波浪、海流、潮位、海温和盐度信息，气象传感器和水文传感器测量的信息都发送到浮标数据处理模块，由浮标数据处理模块对数据进行处理和编码，编码后的数据发给浮标北斗通信模块；浮标北斗通信模块经过信息编码、信号调制、上变频上，由天线发射出去，信号经北斗通信卫星转发给地面信息处理中心；

地面信息处理中心：中心北斗通信模块接收海上用户终端发来的定位数据和灾情信息，以及海洋浮标采集的数据；中心数据处理模块把海洋浮标的位置、气象和水文信息采用云计算和大数据处理方式进行数据处理，先获得灾情信息、海上用户终端的位置及周围的海洋环境信息，再把海洋浮标位置和海上用户终端的位置匹配到电子海图上，以确定搜救方，后将处理结果通过专有网络发到救灾调度中心；

救灾调度中心：调度数据处理模块通过有线专有网络接收地面信息处理中心的用户信息和指令，通过路径分析和电子海图匹配，寻找距离受灾用户最近的救灾船队和飞机，并通过集群通信发给救灾船队和/或飞机；

救灾船队和/或飞机：在救灾调度中心的指挥下，前往受灾用户所在位置进行援救。

5.根据权利要求4所述的一种基于北斗导航通信的海上救援方法，其特征在于：还进一步包括救灾调度中心把信息通过移动通信网传给灾备中心的步骤。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于北斗导航通信的海上救援方法，其特征在于：

用户北斗定位模块或浮标北斗定位模块：从天线接收被动导航卫星发射的导航信号，到完成定位解算，要经过射频模块完成信号下变频、A/D转换为中频数字信号，基带处理模块完成信号的同步及导航信息的电文解码、伪距提取、位置、速度和时间解算处理，最后再将定位信息输出给用户数据处理模块或浮标数据处理模块；

用户北斗通信模块、浮标北斗通信模块或中心北斗通信模块：将用户数据处理模块、浮标用户数据处理模块或中心用户数据处理模块输出的信息进行编码、调制后的数字信号经D/A转换为中频模拟信号，中频信号经上变频模块变到射频信号，射频信号经低噪声放大器放大后由天线发射出去。