专利名称：无线广域呼救系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线广域呼救系统，尤其涉及一种使用短波频段的无线电广 域呼救系统。
背景技术：
人们在遭遇自然灾害或意外险情，仅凭自身的力量无法脱险时，最有效 的途径就是向他人求救并告之自己的准确地理位置，如亲人、朋友、或者特 定的救援组织等。而首当其冲的问题，则是如何与外界取得联系、发出求救 信号。随着通讯技术的飞速发展，GSM、 CDMA、 PHS、全球星等公众通信网 相继出现，在这些网络覆盖区域内，当人们遇险时，可以直接使用随身携带 的通信终端通过上述网络向特定的对象发出呼救信号，等待救援。但是，若 发生地震、水灾、火灾、恐怖袭击等突发灾害使通信网络遭到破坏，或者在 上述常规通信网络覆盖不到的偏远地区，如进入陌生环境、驾车出行、野外 勘察探险、旅游、儿童老人外出等遇险概率比较高的情况，其活动区域往往 就是上述常规通信网络覆盖不到的偏远地区，因此，当人们遇险时，往往因 为无法发出求救信号与外界取得联系或无法使外界知道自己的准确地理位置 而延误救援时机，从而导致人身或财产安全等方面的重大损失。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本、便捷的无线广域呼救 系统。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案 一种无线广域呼救系统，包括用户终端，用于发送携带有呼救者信息、委托人信息及该用户终端地理 位置信息的短波连续波呼救信号；分布于各地的守听台，用于接收所述用户终端的呼救信号，并将所述呼 救信号通知到呼救信号中指定的委托人。相应地，本发明还提供了一种收音机式呼救终端，包括用于接收短波广 播电台发射的信号的短波收音机，还包括有地理位置信息获得装置，用于从全球定位系统获得该呼救终端所在地的 地理位置信息；呼救信号发射装置，用于发射采用莫尔斯码格式的短波连续波呼救信号， 所述呼救信号包括呼救者信息、委托人信息和地理位置信息。相应地，本发明还提供了一种呼救信号接收装置，用于接收短波连续波 信号，该装置包括依次设置于电路中的多级滤波器和多级本振，所述多级频 滤波器为窄带滤波器或超窄带滤波器、所述一本振为压控晶振、且在其输出 端还设置有一窄带滤波器。本发明的有益效果是本发明的实施例通过利用短波频段中的业余无线电频点发送和接收呼救 信号，建设了一种低成本、易于构造、便捷的无线广域呼救系统。 下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
图1是本发明提供的无线广域呼救系统一个实施例的组织结构图。 图2是本发明提供的无线广域呼救系统中收音机式收发终端一个实施例 的电路原理图。图3是本发明提供的无线广域呼救系统中呼救信号接收装置第一实施例 的电路原理图。图4是本发明提供的无线广域呼救系统中守听台扫描覆盖法的原理图。 图5是本发明提供的无线广域呼救系统中呼救信号接收装置第二实施例 的电路原理图。图6是本发明提供的无线广域呼救系统中呼救信号接收装置第二实施例 的调校原理图。
具体实施方式
本发明的实施例是利用短波中的业余无线电发射频点发送和接收连续 波(Continuous Wave, CW)求救信号的网络系统。业余短波频段粗略划分 及传播规律如下40m波段(7.000 —7.100MHz):白天可传数百公里夜间可传长距，但拥 挤杂音大天线长。20m波段(14.000—14.350MHz):受太阳活动与季节影响较小，适宜长 距传输，天线较短。15m波段(21.000 —21.450MHz):受昼夜与四季影响较大，适宜中、长 距传输，天线短。具体实现时，考虑到有利于长距离传播、尽量保证四季昼夜皆可通讯、 频段噪杂音小、发射天线便于简化等因素，可以从20m波段和15m波段中各 选出一个频点F1、 F2作为本实施例的专用发射频率。参考图1，该图是本发明提供的无线广域呼救系统一个实施例的组织结 构图；如图所示，该系统包括用户终端1，其主要功能是发送携带有呼救者信息、委托人信息及该用 户终端地理位置信息的连续波短波呼救信号；分布于各地的守听台2，其主要功能是接收所述用户终端的呼救信号， 并将所述呼救信号通知到呼救信号中指定的委托人3。另外，该系统还可以包括短波广播电台4，其主要功能是将委托人的救 援信息以广播的形式发送到呼救人的用户终端。具体实现时，所述用户终端l可以是一个收音机式收发终端，参考图2， 该图是本实施例提供的收音机式收发终端的组成结构图；如图所示，它包括 了用于接收短波广播电台发射的信号的短波收音机11;还包括有地理位置信 息获得装置12，其主要功能是从全球定位系统(Globe Positioning System, GPS)获得该呼救终端所在地的地理位置信息；以及呼救信号发射装置13， 用于发射采用莫尔斯码格式的连续波呼救信号，所述呼救信号包括呼救者信 息、委托人信息和地理位置信息。该用户终端还带有一段可以通过开关控制的长度约10m的斜拉天线(齐 伯天线End-Fed Dipole)，在一般情况下，它可以作为一个小巧便携的收音 机式终端使用，在遇险时，通过牵拉或通过触发开关弹出所述天线后，通过 该天线以小功率在业余无线电频点Fl或F2自动发射CW莫尔斯报。该报 文以2-3W的QRP (无线电Q简语，指小功率发射，即CW小于5W、 SSB 峰值功率小于10W之发射)功率和20wpm的速度连发3次，每次占时约50多秒，每两次间隔3秒，3次后人工干预可以重复再发。 所述报文格式为SOS SOS SOS DE HBS XI X2 X3 X4 SOS E X5/X6/X7 N X8/X9/Xa SOS 其中，除莫尔斯报固定格式外，各代码所代表的信息内容如下-XI:设备使用者姓名汉语拼音；X2:设备使用者所在国长途直拨区号，如中国为86; X3:设备使用者国内直拨区号，如深圳为0755;X4:委托人电话号码，即被困者希望守听台收到该求救信号后，立刻 打电话通知这个"委托人"并由"委托人"全权联络发起救援行动； X5、 X6、 X7:被困点GPS经度信息，即东经X5度X6分X7秒； X8、 X9、 Xa:被困点GPS纬度信息，即北纬X8度X9分Xa秒。 其中，X5-Xa由所述地理位置信息获得装置12实时测得，Xl-X4皆为 设备拥有者预设，为更保险起见，还可以设置多个委托人。例如李益民先生居深圳，家庭电话是0755 — 00000000，购入HB-TRX 后,李将LIYIMIN、 86、 0755、 00000000四组信息输入设备。某年某日，李 到新疆自驾游遇险被困，李触发随身携带的HB-TRX，终端于频点F1发出 一组CW莫尔斯报，则报文如下SOS SOS SOS DE HBS LIYIMIN 86 0755 00000000 SOS E 86/18/58.7 N 42/44/13.4 SOS。为了避免冲突的考虑，收音机式呼救终端在发送呼救信号前，应先在将 发射频点上监听空间是否正有强信号发射，这些信号有可能成待发射信号的 干扰信号，并根据监听结果或强发、或规避、或排队等待发射信号，以避免 邻近多个终端同时发射造成空中碰撞。另外，该终端还可以在预定的广播电台短波频率上收听救援进展情况。下面详细描述本实施例中守听台2的几种实现方案。理论上，所有的业余短波接收机，不管其指标高低、无论是自制品或商 业品都可充当守听台。同时，呼救信号涵盖了天波、地波、直射波可达的各 个距离，因此本实施例不排斥任何意义上与任何方位上的守听台。由于本实施例中的用户终端1釆用CW莫尔斯报文发射求救信号，因此 守听台2针对CW莫尔斯报的"超窄带"特性，设计了几种低成本且高效利用频谱资源的接收方案，并采用增加接收冗余度的方法提高系统通信成功率， 大大改善接收灵敏度。具体实现时，所述守听台2可以采用本发明提供的专门针对本系统设计 的呼救信号接收装置，也可以是业余无线电爱好者(Radio Amateur,俗称 HAM)使用的短波接收机，所述短波接收机采用的是单边带(Single Side Band, SSB)接收机。守听台2接收到求救信号后，记录接收时间及数据内 容、简要分析地理位置信息后，根据数据中的委托人联系方式电话通知委托 人，还可以在网站上发布求救信息，以便让更多的人看到。下面以"第一跳"距离内的传输情况为例，具体阐述使用SSB接收机时 的路径损耗及接收灵敏度。短波根据传播方式可分为天波、地波和直射波，而本实施例以天波长距 传播为主，以地波、直射波近距传播为辅。根据短波的传播经验值，短波电 离层反射第一跳距离可达1000-3750 Km，路径损失约100-120dB，以后每续 跳一次损失约7dB。目前HAM所使用的普通短波收音机的SSB接收机灵敏 度普遍可达0.16uV，即-123dBm (固B S/N，带宽2.4KHz/-6dB)。根据经 验值，CW可在低于SSB方式3dB极限情况下工作，因此CW灵敏度(7dB S/N)可达-123dBm-3dB=-126dBm;本实施例中，SSB接收机应尽可能地使 用"窄带"接收，为了使接收机更适合接收定频窄带信号的考虑，可将SSB 接收机的第二中频带宽换成500Hz (500Hz/-6dB)，则其灵敏度将提高约 101og(2400/500)=7dB，达-133dBm;假设用户终端1的发射功率为 33dBm(2W)，收发终端使用半波长约10m的快速斜拉天线，SSB接收机可 使用常规半波偶极子天线(Diople)或高增益的八木天线，收发天线增益合 计取最低值3dB、第一跳路径损失取120dB，则到达SSB接收机端口的信号 强度为33dBm+3dB-120dB=-84dBm，比-133dBm高49dB，即该系统有49dB 的接收冗余度。下面详细说明采用该系统专用的呼救信号接收装置时的传播路径损耗。 参考图3，该图是本发明提供的呼救信号接收装置第一实施例的电路原 理图；如图所示，为增加对干扰信号的抑制并降低各个环节的噪声，预选器 F0及一中频滤波器IF1都釆用窄带，二中频滤波器IF2A采用25Hz或50Hz 超窄带， 一本振Fu采用相噪很低的压控晶振VCXO (VCXO土750Hz)，为抑制高增益二中放输出的宽带噪声，在其输出端追加一级窄带滤波器IF2B。 设所述呼救信号接收装置的接收带宽为25Hz，整机噪声系数NF为8dB， 可算得满足7dB S/N时最大灵敏度为101og (KT。 BF) +7dB =101ogKT。 +101ogB+NF+7dB =-174dBm+14dB+8dB+7dB=-145dBm。此时3W的CW功 率相当于普通SSB发射475W，因此，呼救信号接收装置有61dB的接收冗 余度。若收发都用土10ppm普通晶振作频率基准，设F(^14MHz，则最恶劣的 收发频率错差会达10*14 (发端频差)+10*24.7 (flLl频差)+10*10.245 (fL2 频差)+10*0.455 (滤波器频差)"土495Hz，远远超出25Hz接收带宽范围， 实用中极可能"罩不住"信号。因此，本实施例设计了一种"扫描覆盖法"。参考图4，该图为本实施 例中扫描覆盖法的原理图；如图所示，正常守听时，以本机标称频率为中心、 25Hz为步进，进行士20step循环扫描，发现信号后停止扫描并于该点接收 所述信号。这种扫描覆盖法的缺陷是有可能因扫描而漏掉部分报文。然而， 用户终端1每轮以20wpm重复发射三次报文，每次占时约50秒，假设每扫 描±20 step耗时4秒，因此，最坏的情况是丢掉首次发射的报文中头两个 "SOS SOS"而核心报文内容依然是非常完整的，再加上下两次重复发射， 则可确保接收装置完整地接收到全部报文。参考图5，该图是本发明提供的呼救信号接收装置第二实施例的电路原 理图；为提高镜像抑制等指标的考虑，本实施例中的呼救信号接收装置采用 高中频接收信号，但若依然采用士10ppm频稳，收发端频率误差将达不能容 忍程度。因此，在上述第一实施例的基础上，本实施例增加了一个授时型 GPS模块，即图中所示的GPSMCU和GPS1PPS控制，该模块的主要功能 是稳频，GPS lPPS精度为土lus， 一本振Fu中PLL参考频率晶振和二本振 Fl2皆采用VCXO，用1PPS信号对这两个VCXO进行调校，可使接收机获 得极高频率精度。参考图6，该图是本实施例呼叫信号接收装置的调校原理 图；如图所示，设PLL基准为10MHz压控晶振，lus记数误差是10个，对 其进行连续10秒记数并反馈压控，则可将VCXO的精度控制在士 10/10*10M=±0.1ppm;同理，二本振fl2精度也可控制在土0.1ppm。本实施 例的好处是大大降低了最恶劣的收发双端频率错差，为10*14 (发端频差)+0.1*78,455 (fLi频差)+0.1*64 (&2频差)+10*0.455 (2中滤波器IF2频差)"土158Hz，达到更快速扫描锁定接收的效果。具体实现时，由特定组织设置的非营利性守听台，可采用如上所述的呼救信号接收装置，该装置的优点是专用于接收所述用户终端1发射频点上的求救信号，灵敏度非常高，所述特定组织可以是用户终端生产厂家或社会公益团体、也可以是有条件的普通爱好者。具体实现时，为了优化接收信号的考虑，应将天馈架设在最佳位置。 为了更优化的考虑，还可以在SSB接收机或呼救信号接收装置前端加入窄带低损带通滤波器BPF与低噪放LNA，进一步提高其信噪比与抗阻塞等性能。下面详细描述本实施例中的委托人。委托人3可以是被困者的亲属、挚友、监护人或者特定的救援组织。 其电话号码由用户事先输入。当委托人3接到守听台2的电话通知并确认情 况属实后，即发起救援行动，、如与被困者所在区域110联系请求援救等。同 时，为了使被困者安心及及"了解救援进展，委托人3可拨打短波广播电台 4设置的热线电话，请求所述短波广播电台4广播其救援进展情况，所述短 波广播电台4收到该请求之后，在特定的频点广播，收音机式收发终端1 可利用收音机模块11在该频点上收听。所述短波广播电台4可以是全国性 的短波汉语广播电台，如中国国际广播CRI等。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。10
权利要求
1、一种无线广域呼救系统，其特征在于，包括用户终端，用于发送携带有呼救者信息、委托人信息及该用户终端地理位置信息的短波连续波呼救信号；分布于各地的守听台，用于接收所述用户终端的呼救信号，并将所述呼救信号通知到呼救信号中指定的委托人。
2、 如权利要求1所述的无线广域呼救系统，其特征在于，所述呼救信号以莫尔斯码格式传输。
3、 如权利要求1或2所述的无线广域呼救系统，其特征在于，该系统还 包括短波广播电台，用于将委托人的救援信息以广播的形式发送到呼救人的 用户终端。
4、 一种收音机式呼救终端，包括用于接收短波广播电台发射的信号的短 波收音机，其特征在于，还包括有地理位置信息获得装置，用于从全球定位系统获得该呼救终端所在地的 地理位置信息；呼救信号发射装置，用于发射采用莫尔斯码格式的短波连续波呼救信号， 所述呼救信号包括呼救者信息、委托人信息和地理位置信息。
5、 如权利要求4所述的收音机式呼救终端，其特征在于，所述呼救信号 发射装置的信号发射频率为短波业余无线电发射频点。
6、 如权利要求5所述的收音机式呼救终端，其特征在于，所述呼救信号 发射装置对每个呼救信号的发射次数至少为两次。
7、 如权利要求6所述的收音机式呼救终端，其特征在于，所述呼救信号 发射装置的发射功率为小功率。
8、 如权利要求5 — 7中任一项所述的收音机式呼救终端，其特征在于， 呼救信号发射装置发送呼救信号前，在所述发射频点上监听是否存在干扰信 号，并根据监听结果发射所述求救信号。
9、 一种呼救信号接收装置，用于接收短波连续波信号，包括依次设置于 电路中的多级滤波器和多级本振，其特征在于，所述多级频滤波器为窄带滤 波器或超窄带滤波器、所述一本振为压控晶振、且在其输出端还设置有一窄带滤波器。
10、 如权利要求9所述的呼救信号接收装置，其特征在于，该装置采用循环扫描方式侦听锁定信号。
11、 如权利要求9或IO所述的呼救信号接收装置，其特征在于，在本振 源上还连接有授时型GPS模块。
全文摘要
本发明公开一种无线广域呼救系统，包括用户终端，用于发送携带有呼救者信息、委托人信息及该用户终端地理位置信息的短波连续波呼救信号；分布于各地的守听台，用于接收所述用户终端的呼救信号，并将所述呼救信号通知到呼救信号中指定的委托人。本发明是一种低成本、易于构造、便捷的无线广域呼救系统。
文档编号G08B25/10GK101226675SQ20081006520
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月28日 优先权日2008年1月28日
发明者李益民 申请人:李益民