COSPAS-SARSAT系统第二代示位标信号的软件无线电设计实现

遇险示位标是全球卫星搜救系统(COSPAS-SARSAT)的一个重要组成部分。目前遇险示位标大多是第一代窄带示位标,采用固定的调制变频架构,存在集成度低、功能单一、升级需要更换硬件电路等问题。针对这些问题,文中设计了一种基于ZYNQ7000+AD9361软件定义无线电集成架构的第二代遇险信标示位标信号产生电路,其优点是信息内容、信号格式、发射参数可软件灵活定义。文中首先根据COSPAS-SARSAT系统第二代遇险示位标信号的格式规范,设计了扩频、滤波、调制等信号处理流程,仿真验证了信号特性;然后,用ZYNQ7000+AD9361软件定义无线电架构完成了PL和PS设计,实现了符合第二代COSPAS-SARSAT示位标规范的发射信号;最后进行了测试,结果表明该设计方法符合设计要求,有效可行。该设计具有分立器件少、集成度很高、高度可编程性、可灵活实现示位标的在线维护升级和信号转换等优点。

基于加窗互模糊函数估计的卫星搜救定位技术

【目的】随着卫星技术的不断发展,将卫星应用于地面信息网络低覆盖区域进行人员搜救已普及,卫星搜救定位技术作为人员和设施位置指示的有效手段,广泛应用于海上、航空和个人遇险救援行动。而全球卫星搜救系统的发展和研究中,搜救源高精度和快速的定位是其主要目标。【方法】针对卫星搜救信号突发特点,采用双星时频差定位作为卫星搜救定位方法,其所需的到达时间差(TDOA)和到达频率差(FDOA)参数估计是提高定位精度的关键。为了提高双星时频差定位技术的参数估计性能和定位精度,文章提出了一种基于时域加窗的互模糊函数(CAF)时频差估计搜救定位技术方案,通过时域加窗CAF来提高时频差估计的精准度,并利用估计值代入双星时频差定位方程组从而解算出搜救信号源位置,即通过高效地提高时频差参数估计精度达到定位精度提高的目的,以准确找到搜救源。【结果】仿真结果表明,加窗下的CAF时频差参数估计方法可用于搜救定位中,能够获得精确时频差估计值,且加入傅里叶变换后可以减少参数估计时间,进而优化定位性能。将时差误差控制在4μs内、频差误差控制在0.2 Hz以内时,定位精度可以达到千米量级。【结论】文章所提方案并入卫星搜救定位技术后定位性能得到改善,能够支持卫星搜救定位技术在搜救系统中的应用,算法结构简单,复杂度低,具有实际可行性。

基于STM32单片机智能灾后搜救车设计

由于地震往往存在着突发、不可预测性、频率较高、破坏力大和搜寻困难等特征,因此其不仅会对社区生活形成重大影响,而且也会给灾后的社会救助工作造成许多困难。对于一些大型坍塌建筑,尽管可以使用机器进行挖掘搜救,但因为建筑内部存在裂隙和狭窄空间等盲区,机械设备体积过大无法灵活移动,救援队伍入内又要冒着二次坍塌的风险。针对这种情况,设计了一款以STM32单片机为主控制器的智能灾后搜救车。该搜救车利用人体感应模块和卫星导航系统的灾后搜救车搜寻伤者并快速定位,使救援人员根据定位快速到达目的地;利用火源探测器,可使救援车远离燃烧物体。智能灾后搜救车的设计能够减轻救援人员的工作量,提高救援人员安全系数,同时通过定位精准查询伤者位置,提高搜救效率。

极地海冰厚度探测方法及其应用研究综述

海冰是全球气候变化的敏感指示器,对全球热平衡、大气环流、海洋水循环和温盐平衡起到至关重要的作用。海冰厚度作为海冰中最重要的参数之一,也是最难探测的地球物理参数。在回顾和分析基于仰视声纳、走航观测、电磁感应、微波遥感等方法进行极地海冰厚度探测和应用研究的基础上,着重阐述近年来利用卫星测高技术估算极地海冰厚度的研究现状与趋势,为我国开展相关科研工作提供参考。

伤员搜寻任务中人体的视觉检测方法研究

目的 :针对救援任务中的无人化搜寻问题,设计一种基于视觉的多方向人体检测方法。方法 :立足机器视觉领域,采用行人检测中应用最广泛的方向梯度直方图(histogram of oriented gradient,HOG)特征,通过多方向检测实现对具有不同旋转角度人体的响应。模拟救援任务中无人机和无人车视角,构建相应的搜寻现场人体数据集,用于方法的评价与验证。结果:该方法在无人机和无人车视角数据集中均取得一定的检测效果,验证了该方法在无人机和无人车上应用的可行性。结论:该方法对于人体目标在图像中的平面旋转和离面旋转都具有一定的鲁棒性,对于促进国内无人化搜救具有十分重要的意义。

矿井应急救援指挥通信装置卫星传输音视频的实现

针对矿井事故应急救援过程中临时铺设的救援通信系统缺乏天地井的实时通信功能而导致远程指挥中心不能直接了解井下灾情的问题,提出了一种井下有线语音视频通信系统和地面卫星视频通信系统相结合的矿井应急救援指挥通信装置,重点介绍了该装置中卫星传输音视频功能的实现方案。经过联机测试,该装置组网稳定、通信距离长、抗灾能力较强,解决了应急救援指挥中的天地井互联实时通信这一难题。

海上巡逻救助飞机选型及其基地配备

根据海上巡逻救助飞机承担的业务类型及其功能要求,对巡逻救助飞机进行合理分类、级别划分和功能定位;通过对飞机主要性能要求的分析,选定巡逻救助飞机的主要性能指标;根据飞机对其基地的功能要求,划分飞行基地级别,并确定相应配备内容和要求.

考虑随机回放的卫星数传调度问题的一种求解方法

针对考虑随机回放的卫星数传调度问题,从置换空间到调度解空间的映射方法和置换空间的搜索算法两方面进行了研究。提出了一种时间窗优先的置换序列映射算法,并证明该映射算法可以将置换序列映射到调度解空间上的最优解。提出了一种遗传随机搜索算法,基于有记忆功能的随机邻域搜索,在置换空间上搜索产生优化调度的置换序列。仿真计算表明,遗传随机搜索算法可以增强遗传算法的局部搜索能力,在搜索结果上平均获得了2.72%的改进。

卫星通信导航在海上搜救的应用

针对海上搜救存在的定位难、通信难等问题,将北斗卫星导航技术应用于海上搜救以实现遇险主动报位和远距离通信。充分综合运用北斗卫星定位、通信和指挥等功能简化救生信息传递流程,缩减海上搜寻过程,为救援行动实施争取宝贵的时间。通过分别对找人、找物、找平台以及不同平台对象的搜寻应用特点和模式的分析和讨论,形成海上搜救体系建设方案。该体系与现有体制进行有机结合,能够为救援行动提供及时的信息支持。应用结果表明,提出的应用模式达到了预期效果。

基于节点的局部网格生成算法

讨论了基于节点的有限元方法的网格生成算法及其产生的不一致性问题,提出了基于D e launay三角剖分的唯一性来克服网格不一致性现象的思想,并建议使用局部区域分割方法合理地确定探索圆半径,使中心节点的探索圆包含它的所有卫星点,进而确保算法无不一致性。理论分析和算例表明了该方法的可靠性及有效性。

局部网格生成中初始探索圆半径的搜索算法

无网格不一致性的基于节点的局部网格生成(NLMG)算法是基于节点的局部有限元方法(NLFEM)实现无缝连接的核心算法之一,而快速合理的确定中心节点的初始探索圆半径是降低NLMG算法计算量和确保其可靠性的关键一步。本文提出了基于均匀桶的快速局部搜索算法(UBFLSM),并将其成功应用于NLMG算法,解决了初始探索圆半径和探索圆半径优化后候选卫星点集的确定这两个难点,确保NLMG算法无网格不一致性。并/串行数值试验(实现从网格生成到总刚度矩阵生成之间的无缝连接)均表明,该算法是快速及可靠的。

救援机器人自适应模糊控制的研究

研究了腿轮混合结构式救援机器人的自适应运动控制问题;由于腿轮式救援机器人是一多自由度、非线性和强耦合的系统,其动力学模型比较复杂且难以精确建立,提出采用T-S型模糊神经网络进行机器人的运动控制;充分利用T-S模糊模型的特点和优点,以一种简化的T-S型模糊神经网络作为前馈控制器,同时反馈控制器也采用T-S型模糊神经网络实现;该控制器利用人的经验和知识实时调整PID参数,从而改善控制系统的性能,提高控制器的适应能力;实验结果表明该方法具有良好的轨迹跟踪精度和抗干扰能力。

卫星搜救与北斗短报文通信搜救对比研究

全球搜索与救援系统(COSPAS-SARSAT)在海事救援等领域已经发挥了巨大的作用,随着社会对搜救需求的不断增加,搜救系统将扮演越来越重要的角色。文章对国际卫星搜救系统和北斗导航卫星系统的RDSS搜救功能进行了对比、分析研究。研究结果表明,尽管RDSS可以完成卫星搜救系统的功能、任务,但不能完全替代卫星搜救系统。

中国在南海岛礁建设搜救基地问题研究

为保障南海中远端的航行安全和保护生态环境以及维护国家的海洋权益,中国需要在南海有关岛礁建设搜救基地,这不仅具有法理依据和认知共识,而且还具有物质基础和监管实践。但搜救基地建设会受到南海复杂敏感地缘政治因素的影响和一定客观条件的限制。因此,中国应统一规划,科学布局,在西沙和南沙基础设施与地理区位较好的部分岛礁上合理选择搜救基地建设的类型,同时还要完善相关配套设施,多方化解外部风险,为搜救基地建设和运营创造良好的条件。

基于北斗卫星导航系统的海上应急搜救系统

阐述了海上搜救系统与装备的现状、存在问题以及海上搜救的难点,结合北斗卫星导航系统发展现状,提出了基于北斗卫星导航系统的海上应急搜救系统,实现了海上船只、人员在遇险时自动报警、精确定位以及实时跟踪,并给出了搜救指挥中心和海上遇险求救终端的技术实现,突破了终端防水和低功耗等关键技术,为准确、及时、可靠的实现海上搜救提供了可能。

基于物联网的无线矿井灾害人员搜救系统的设计

基于RFID技术、ZigBee技术,设计了基于物联网的无线矿井灾害人员搜救系统。在发生矿难时,搜救人员通过手持搜救器,可以搜索有效检测范围内被困矿工的位置信息,监测矿工体温,心率等参数信息,利用ZigBee无线传输到数据管理中心。该监测系统设计简单直观,使用方便,简化了系统硬件结构,并且易于修改,具有很好的可扩展性。

海上搜救案例库系统的研究

随着航运业的发展,海难事故也频繁发生。收到遇险报告后,搜救中心应迅速、有序、高效地进行搜救决策、组织海上突发事件的应急反应行动。搜救决策中,参考历史相似案例的决策经验应对当前发生的突发事件,是一种快速而有效的方法。目前,搜救案例多以文本或图表的形式分散存储在各部门,难以为计算机理解。针对上述情况,研发了海上搜救案例库系统,解决了案例存储、案例维护、案例统计、案例推理等问题。

北斗卫星导航系统船舶应急搜救应用及标准化

围绕北斗卫星导航系统船舶应急搜救应用,对比分析了北斗卫星导航系统和全球卫星搜救系统的船舶应急搜救应用的工作原理和发展趋势及其标准化,指出基于北斗短报文通信的船舶应急搜救系统更具信息传输完整、可靠、安全等优势,未来两种搜救系统可以相互补充、完善。

一种基于空间映射的多星成像调度方法

针对NP难解的多星成像过度调度问题,从置换空间到问题空间的映射方法和置换空间搜索算法两方面进行了研究。基于资源优先卫星分配算法,建立了置换空间到问题空间的映射关系,以在置换空间优化多星成像调度。提出了一种分散式随机搜索算法,基于有记忆随机邻域搜索,在置换空间上搜索产生优化调度的置换序列。实验表明,所提算法相对模拟退火算法平均获得3.12%的改进。

基站定位技术在海上搜救系统中的应用

随着全球导航卫星系统(GNSS)的发展,搜救船舶通过GNSS实时确定自身位置,并作为已知的参考坐标并利用基站定位技术确定遇险船舶位置,从而提高海上搜救效能。通过分析成熟的基站定位算法,并在实验室环境和实际GSM网络下进行测试,选择1/NTA技术进行单船定位,选择U-TDOA技术进行多船组合定位,在很大程度上提高了船舶的定位精度。这种利用廉价而且普及的手机进行定位的方案,解决了难以确定遇险船舶位置的问题,为海上搜救定位提供了新的思路。