海上个人自救系统及自救方法与流程

1.本发明涉及通信技术领域，特别是一种海上个人自救系统及自救方法。


背景技术：

2.海上个人救生系统是ais(船舶自动识别系统)系统的一个子系统，可以利用高频电磁波，向周围发送求救信号，能够帮助救援队伍获取遇难人员的位置信息，是海上安全保障系统中一个非常重要的系统。由于传统ais只能够向四周发射简单的求救信号，在救援队伍到达之前，遇难人员只能独立求生，无法协同自救，极大的降低了生存几率。此外，由于传统ais信号频率低、带宽窄、求救信号简单，导致在复杂环境中救援队伍无法实时精确的获取遇难人员的状态信息。
3.毫米波信号工作频率高、带宽大、信息传播速率快，使得毫米波能够快速精确的传递信息，非常适用于高质量的近程通信。
4.因此，结合传统ais、多径路由、毫米波三种技术，构建多径路由的海上个人自救复合系统，既能够保证远距离的求救通信，又能够建立近距离单人或多人的自救通信网络，还能利用毫米波探测周边环境信息，提高遇难人员的生存几率。
5.当前海上个人自救系统只是利用ais设备，向救生船只或救援直升机发送求救信息，但当遇难船只周边的救援船只或直升机较远时，需要等待很长时间救援才会到达，很多遇难人员在救援到达之前已经遇难，遇难人员生存几率低。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明提供一种海上个人自救系统及自救方法，以解决上述技术问题。
7.本发明公开了一种海上个人自救系统，其包括：
8.ais分系统，用于获取遇难者的位置信息；所述遇难者携带所述海上个人自救系统；
9.毫米波分系统，用于发射全向求救毫米波信号，还用于毫米波传输范围内的多个所述遇难者通过毫米波建立多径通信网络，并通过多径通信网络发送和接收各所述遇难者发现的救生关键信息；其中，所述救生关键信息包括可依附物、医疗物资、食物物资、危险区域；
10.中心控制单元，其分别与所述ais分系统和所述毫米波分系统连接，用于根据遇难者的需求控制所述ais分系统发送求救信息和控制所述毫米波分系统发送和接收所述救生关键信息。
11.进一步地，所述ais分系统包括北斗定位与ais控制单元、与所述北斗定位与ais控制单元连接的l波段射频天线；
12.所述北斗定位与ais控制单元控制所述l波段射频天线发送及接收北斗定位信号和发送ais求救信号；
13.所述毫米波分系统包括毫米波控制单元和与所述毫米波控制单元连接的毫米波
阵列天线；
14.所述毫米波控制单元用于控制所述毫米波阵列天线发射全向求救毫米波信号，还用于当发现其他毫米波通信目标时,通过所述毫米波控制单元控制所述毫米波阵列天线，自动构建单向毫米波信号；并将接收到的其他毫米波信息通过显示模块显示；其中，所述其他毫米波信息包括周边地形信息、周边人员方位信息、周边人员距离信息、救生关键信息；所述显示模块与所述毫米波控制单元连接。
15.进一步地，所述海上个人自救系统还包括控制板，所述控制板上设置有标识信息按钮，用于遇难者改变通过毫米波发射的标识信息；其中，所述标识信息为所述救生关键信息。
16.进一步地，当毫米波天线接收到所述标识信息时，所述海上个人自救系统用于优先处理所述标识信息，并实时在显示模块中显示，同时将其加载到当前所述海上个人自救系统的毫米波发送信号中，通过毫米波阵列天线向外发送。
17.进一步地，在探测模式下，所述毫米波分系统用于控制毫米波阵列天线产生毫米波探测信号；同时所述毫米波分系统还用于通过毫米波阵列天线接收并处理探测信号的散射信号，提取周围环境的特征信息，通过显示模块显示周边环境信息。
18.进一步地，所述海上个人自救系统还包括落水触发器、电源和太阳能充电板；
19.当携带所述海上个人自救系统的人员落水后，所述落水触发器触发开关，同时，所述电源给所述海上个人自救系统供电以使其开始工作；所述太阳能充电板能够为所述电源充电。
20.进一步地，所述海上个人自救系统还包括求救灯；
21.所述求救灯能够通过控制板手动关闭或开启，或者通过遇难者落水后触发器触发；或者通过其他ais通信信号中带有的求救灯触发信号触发。
22.本发明还公开了一种利用海上个人自救系统的自救方法，其包括：
23.携带所述海上个人自救系统的人员落水之后，承载所述人员的船只上的ais分系统会自动鸣笛报警；同时所述海上个人自救系统通过落水触发器开始运行，ais分系统、毫米波通信、高亮求救灯同时启动；
24.所述ais分系统通过l波段射频天线向外发送求救信息；同时，所述毫米波分系统接收和发射毫米波信息，构建毫米波多人通信网络，实现局部区域多个遇难者之间的救生关键信息共享。
25.进一步地，当毫米波通信范围内的遇难者发射的求救信号遇到遮挡物而无法与救援船只正常通信，或者遇难者与救生船只的距离超过毫米波的传输范围时，能够通过其中一个遇难者携带的海上个人救援设备与救援船只通信；
26.当遇难者发现救生关键信息时，通过按动控制板上的标识信息按钮，通过毫米波分系统将所述救生关键信息通过毫米波信号发送；
27.若遇难者携带的海上个人自救系统接收到带有所述救生关键信息的毫米波信号后，能够根据其他遇难者携带的所述海上个人自救系统的相关信息评估是否向其他遇难者靠拢；所述相关信息包括方向、距离、环境；
28.若多名遇难者聚集时，只保留其中一位遇难者携带的所述海上个人自救系统与救援船只或直升机进行求救通信；
29.若多名遇难者聚集或周边没有收到其他毫米波信息时，能够通过所述海上个人自救系统的毫米波探测模式，探测较大范围的环境信息，帮助遇难者尽快寻找到附近的临时避难场所。
30.进一步地，当救援船只或直升机通过ais信息到达遇难者附近，并接收到毫米波信号后，救援船只或直升机能够接入遇难者之间的临时毫米波通信网络，以控制临时毫米波通信网络中的海上个人自救系统主动开启高亮求救灯，提示遇难者周围有救援船只或直升机，同时辅助救援船只或直升机定位遇难者的位置。
31.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：本发明的海上个人自救系统及自救方法，利用毫米波技术，能够探测周边环境，寻找周围的有利于遇难人员的求生环境信息，从而寻找合适临时避难点；采用毫米波技术，可节省设备能源，提高小范围内信息的通信质量，能够在多径路由网络中快速精确的传递信息；救生船只或者救援直升机在到达救援目标附近后，通过毫米波信号可以更快的定位遇难人员，提高救援速度；遇难人员可以通过毫米波精确定位周围的遇难人员，帮助遇难人员与相近的遇难人员相聚，多人协同救援，互相提供物质和精神帮助，提高生存几率；通过信息交互，传递周围大型可依附物、医疗物资、食物物资等信息，帮助遇难人员更快找到临时避难地，提高生存几率；通过多径路由，可以改善低功耗小天线信号覆盖范围小的缺点，增加通信范围，提高通信质量，节省设备能源；在收到救援船只或救援直升机型号后，手动或自动开启高亮救援灯，节省电量，提高设备续航能力；ais与毫米波双通信分系统在单一通信方式出现故障时，保证设备还具有一定的求救能力；太阳能电池板充电，提高设备续航能力。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明实施例的一种海上个人自救系统的结构示意图；
34.图2为本发明实施例的基于遇难者与船只的多径路由通信示意图。
35.附图说明：
36.毫米波天线-1、高亮求救灯-2、信息处理板-3、l波段射频天线-4、电源-5、太阳能充电板-6、落水触发器-7、控制板-8、显示模块-9、北斗定位与ais控制单元-10、中心控制单元-11、毫米波控制单元-12。
具体实施方式
37.结合附图和实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。
38.本发明是一种包含传统ais功能与毫米波多径路由功能的海上个人自救系统。遇难人员之间，可以通过毫米波建立的临时多径路由通信网络进行信息交互。当佩戴个人救生设备的人员落水时；首先，ais分系统会连续向外发送ais求救信号；同时，毫米波分系统也会在一定的区域内建立临时多径通信网络；然后，遇难人员通过多径通信网络可以发送
和接收对救生有用的关键信息；另外，还可以利用毫米波作为临时的环境探测器，探测遇难人员周围的环境信息，帮助遇难人员更快的寻找到临时避难处或求生物资。
39.船只在遇难之初，遇难人员位置相对集中，通过毫米波信息交互系统，能在救援到来之前，分析遇难人员周围的可附物、救生物资等信息，并帮助遇难人员之间更快的聚集进行协同自救，提高遇难人员的生存几率。通过多径路由，提高了设备在复杂环境下的通信范围和通信质量。
40.参见图1，本发明提供了一种海上个人自救系统的实施例，其具体包括：
41.毫米波天线1：接收毫米波(电磁波)信号。
42.高亮求救灯2：产生高亮度求救灯光信号。
43.信息处理板3：包含北斗定位与ais控制单元10；中心控制单元11；毫米波控制单元12。
44.l波段射频天线4：接收ais信息。
45.电源5：为海上个人自救系统提供电能。
46.太阳能充电板6：太阳能充电。
47.落水触发器7：落水后自动触发求救分系统。
48.控制板8：提供人机交互按键。
49.显示模块9：显示人机交互信息。
50.海上个人自救系统可通过固定挂钩安装在救生衣上。
51.当人员落水后，落水触发器7触发海上个人自救系统开关，电源5给海上个人自救系统供电，海上个人自救系统开始运行。
52.信息处理板3中的北斗定位与ais控制单元10控制l波段射频天线4发送北斗定位信号和ais求救信号。
53.信息处理板3中的毫米波控制单元12控制毫米波天线1产生并发射全向求救毫米波信号；当发现其他毫米波通信目标时,通过毫米波控制单元12控制毫米波天线1，自动构建高增益的单向毫米波信号；并将接收到的其他毫米波信息(包括但不限于周边地形信息、周边人员方位信息、周边人员距离信息等)通过显示模块9显示。
54.可通过控制板8中是标识信息按钮(如可依附物、医疗物资、食物物资、危险区域等)改变当前海上个人自救系统的毫米波信息中携带的标识信息。
55.当海上个人自救系统通过毫米波天线1收到带有标识的信息时，优先处理标识信息，并实时在显示模块9中显示，同时加载到当前海上个人自救系统的毫米波发送信号中，通过毫米波天线1向外发送最新信息。
56.可通过控制板8控制高亮求救灯开关，控制ais分系统，控制毫米波分系统(包括通信功能与探测功能)。ais分系统包括北斗定位与ais控制单元10和l波段射频天线4；
57.毫米波分系统包括毫米波控制单元12和毫米波天线1；
58.在探测模式下，毫米波设备控制毫米波天线1产生毫米波探测信号；同时分系统能够通过毫米波天线1接收并处理探测信号的散射信号，提取周围环境的特征信息，通过显示模块9显示周边环境信息。
59.高亮求救灯2可通过控制板8手动关闭或开启；或可通过落水后落水触发器7触发；或可通过其他ais通信信号中带有的高亮求救灯触发信号触发。
60.太阳能充电板6在白天有阳光的时候为电源5充电。
61.本发明还提供了一种利用海上个人自救系统的自救方法的实施例，其包括：
62.人员落水之后，船只上的ais设备会自动鸣笛报警。同时救生设备通过落水触发器开始运行，ais、毫米波通信、高亮求救灯同时运行。
63.ais分系统通过ais天线向外发送ais求救信息；毫米波分系统接收和发射毫米波信息，构建成毫米波多人通信网络，实现局部区域信息分享。
64.若周围没有接受到其他毫米波信息，可手动关闭高亮灯，提高设备续航能力。
65.当有遇难人员发现礁石、大型漂浮物、医疗物资、生存物资等救生关键信息时，可通过控制板上的相应按钮改变当前设备毫米波分系统中的标识信息。
66.若收到带有救生关键信息的毫米波信号后，可根据目标设备的方向、距离、个人体能、环境等因素评估是否向其靠拢。
67.若多名遇难人员聚集，可只留一个设备进行求救通信，其他设备关闭，节省电量。
68.参见图2，毫米波通信范围内的遇难者发射的求救信号遇到遮挡物而无法与救援船只正常通信时，或者遇难者与救生船只的距离超过毫米波的传输范围时，均可以通过在礁石上的遇难者携带的海上个人救援设备与救援船只通信。
69.若多名遇难人员聚集或周边没有收到其他毫米波信息时，可通过设备的毫米波探测模式，探测较大范围的环境信息，帮助遇难人员更快的寻找到附近岛屿、大型漂浮物等临时避难场所。
70.当救援船只或直升机通过ais信息到达遇难者附近，并收到毫米波信号后，救援船只或直升机能够并入遇难人员的临时毫米波通信网络，控制全网设备主动开启高亮求救灯，提示遇难人员周围有救援船只或直升机，同时辅助救援船只或直升机更快定位遇难人员的精确位置。
71.利用毫米波技术。能够探测周边环境，寻找周围的有利于遇难人员的求生环境信息，从而寻找合适临时避难点。
72.采用毫米波技术，可节省设备能源，提高小范围内信息的通信质量。
73.通过毫米波技术，能够在多径路由网络中快速精确的传递信息。
74.救生船只或者救援直升机在到达救援目标附近后，通过毫米波信号可以更快的定位遇难人员，提高救援速度。
75.遇难人员可以通过毫米波精确定位周围的遇难人员，帮助遇难人员与相近的遇难人员相聚，多人协同救援，互相提供物质和精神帮助，提高生存几率。
76.通过信息交互，传递周围大型可依附物、医疗物资、食物物资等信息，帮助遇难人员更快找到临时避难地，提高生存几率。
77.通过多径路由，可以改善低功耗小天线信号覆盖范围小的缺点，增加通信范围，提高通信质量，节省设备能源。
78.在收到救援船只或救援直升机型号后，手动或自动开启高亮救援灯，节省电量，提高设备续航能力。
79.ais与毫米波双通信分系统在单一通信方式出现故障时，保证设备还具有一定的求救能力。
80.太阳能电池板充电，提高设备续航能力。
81.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。