專利名稱：救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型提供一種救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)。 技術(shù)背景
GPS全球定位系統(tǒng)是目前世界上應(yīng)用范圍最廣、實用性最強(qiáng)的無線導(dǎo)航 系統(tǒng)，具有全球、全天候和定位精度高的特點，其應(yīng)用之一是采用目前最完 善的GMS網(wǎng)絡(luò)傳輸遠(yuǎn)端GPS定位信息對陸上移動物標(biāo)進(jìn)行位置監(jiān)控和管理。 但對于偏遠(yuǎn)山區(qū)和人煙稀少地區(qū)由于受到GMS信號覆蓋范圍制約還不能完 全實現(xiàn)，就是在GMS信號完全覆蓋的地方，如果遇到重大自然災(zāi)難，如汶川 特大地震，GMS網(wǎng)絡(luò)完全癱瘓，遠(yuǎn)端目標(biāo)位置的跟蹤和監(jiān)測就無法實現(xiàn)。
實用新型內(nèi)容
本實用新型提供一種不依靠通信網(wǎng)絡(luò)可獨(dú)立運(yùn)行，在救援條件下能夠方 便、準(zhǔn)確地對特定目標(biāo)進(jìn)行搜索、定位和跟蹤的救援條件下特定目標(biāo)的搜索、 定位和跟蹤系統(tǒng)。
本實用新型所提供的救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)由一 臺主機(jī)和受主機(jī)控制的多臺子機(jī)組成，所述的主機(jī)由計算機(jī)和主機(jī)數(shù)傳模塊、 主機(jī)數(shù)傳模塊天線構(gòu)成，主機(jī)數(shù)傳模塊與計算機(jī)通過串口相連，所述的N臺 子機(jī)中的每一臺子機(jī)由搭載于被跟蹤的特定目標(biāo)上的GPS定位模塊和帶有自 身ID碼的子機(jī)數(shù)傳模塊、子機(jī)數(shù)傳模塊天線構(gòu)成，被跟蹤的特定目標(biāo)上的 GPS定位模塊發(fā)送的特定目標(biāo)定位信息通過子機(jī)數(shù)傳模塊、子機(jī)數(shù)傳模塊天 線發(fā)送。
受主機(jī)控制的每一臺子機(jī)中搭載于被跟蹤特定目標(biāo)上的GPS定位模塊和 子機(jī)數(shù)傳模塊U1由一個與門電路U2連接，GPS定位模塊的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端 TXD接與門電路的一個輸入端2，子機(jī)數(shù)傳模塊Ul的輸出控制端01接與門 電路的另一個輸入端1，與門電路的輸出端3接子機(jī)數(shù)傳模塊串行數(shù)據(jù)接收端 RXDo
本實用新型所提供的救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)工作 原理如下系統(tǒng)由一臺主機(jī)和多臺受主機(jī)控制的子機(jī)組成。主機(jī)通過計算機(jī)、主機(jī)數(shù)傳模塊和主機(jī)數(shù)傳模塊天線向搭載于特定目標(biāo)上的子機(jī)發(fā)布命令，搭
載于被跟蹤特定目標(biāo)上的GPS定位模塊負(fù)責(zé)接收全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo) 航信息和時間信息，解算求出定位模塊的精確位置信息，即所跟蹤特定目標(biāo) 的精確定位信息，并將特定目標(biāo)的精確定位信息通過子機(jī)數(shù)傳模塊及其天線 向主機(jī)發(fā)送，主機(jī)的主機(jī)數(shù)傳模塊及其天線接收這些信息并通過計算機(jī)顯示 出來，這樣從主機(jī)上便可以隨時掌握特定目標(biāo)的行蹤，特別是當(dāng)特定目標(biāo)遇 險(難)時，可及時對特定目標(biāo)進(jìn)行搜索、.跟蹤、定位，為施救贏得寶貴的 時間。
由于本系統(tǒng)由一臺主機(jī)和受主機(jī)控制的多臺子機(jī)組成，也就是一臺主機(jī) 可以控制多臺子機(jī)對多個特定目標(biāo)迸行定位監(jiān)測。為了便于對系統(tǒng)內(nèi)各子機(jī) 的識別，以子機(jī)數(shù)傳模塊的ID碼為識別標(biāo)志。當(dāng)主機(jī)未向子機(jī)發(fā)出打開命令
時，各子機(jī)均處于"監(jiān)聽"狀態(tài)。當(dāng)主機(jī)需要了解某一臺子機(jī)所監(jiān)測的特定 目標(biāo)的定位信息時，主機(jī)由計算機(jī)通過與其串口相接的主機(jī)數(shù)傳模塊及其天 線向該子機(jī)發(fā)出打開"GPS"的命令，即發(fā)出該子機(jī)數(shù)傳模塊的ID碼，例如 向1號子機(jī)發(fā)出打開命令，此時各子機(jī)均處于"監(jiān)聽"狀態(tài)，各子機(jī)同時接 收到該命令，各子機(jī)上的子機(jī)數(shù)傳模塊對接收到的命令編碼進(jìn)行核對，只有1 號子機(jī)數(shù)傳模塊的ID碼符合命令編碼，于是1號子機(jī)數(shù)傳模塊發(fā)出確認(rèn)信息， 并使1號子機(jī)數(shù)傳模塊的輸出控制01端呈高電平，使連接該子機(jī)搭載于被跟 蹤特定目標(biāo)上的GPS定位模塊和子機(jī)數(shù)傳模塊的與門電路輸入端1處于高電 平，這時1號子機(jī)上的GPS定位模塊將所監(jiān)測特定目標(biāo)的定位信息通過搭建 于其上的子機(jī)數(shù)傳模塊及天線發(fā)送給主機(jī)，而其它子機(jī)由于接收到的命令編 碼與其子機(jī)數(shù)傳模塊的ID碼不符，仍處于"監(jiān)聽"狀態(tài)。此時主機(jī)只能收到 1號子機(jī)發(fā)來的GPS定位信息。當(dāng)主機(jī)需要了解另一臺子機(jī)所監(jiān)測的特定目 標(biāo)的定位信息時，首先關(guān)閉1號子機(jī)，然后再向需要了解的另一臺子機(jī)發(fā)出 打開命令，即發(fā)出另一臺子機(jī)上子機(jī)數(shù)傳模塊的ID碼，……。
本實用新型所提供的救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)通過 數(shù)傳電臺和GPS定位模塊實現(xiàn)對特定目標(biāo)的精確定位和跟蹤。不依靠通信網(wǎng) 絡(luò)可獨(dú)立運(yùn)行，在GMS網(wǎng)絡(luò)信號不能完全覆蓋的地方，或遇到不可抗的災(zāi)害 GMS網(wǎng)絡(luò)完全癱瘓時，仍可實現(xiàn)對特定目標(biāo)的精確定位和跟蹤，在救援條件 下能夠方便、準(zhǔn)確地對特定目標(biāo)進(jìn)行搜索、定位和跟蹤，為搜救工作爭取寶貴的時間。

圖1本實用新型所提供救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)的
構(gòu)成及工作原理示意圖2本實用新型所提供救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)中 子機(jī)的電路原理圖；.
圖3本實用新型所提供救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)中 主機(jī)接收界面示意圖4本實用新型所提供救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)主 機(jī)中計算機(jī)使用的程序流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明本實用新型的實施。本實用新型所提供救援條件下特 定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)組成如圖1所示。該系統(tǒng)由一臺主機(jī)和受主 機(jī)控制的四臺子機(jī)組成，主機(jī)由計算機(jī)和主機(jī)數(shù)傳模塊、主機(jī)數(shù)傳模塊天線 構(gòu)成，主機(jī)數(shù)傳模塊與計算機(jī)通過串口相連，四臺子機(jī)中的每一子機(jī)由搭載 于被跟蹤的特定目標(biāo)上的GPS定位模塊和帶有自身ID碼的子機(jī)數(shù)傳模塊、子 機(jī)數(shù)傳模塊天線構(gòu)成。子機(jī)上的GPS定位模塊負(fù)責(zé)接收GPS衛(wèi)星的定位信息， 并進(jìn)行解算得到特定目標(biāo)準(zhǔn)確的位置信息，這些位置信息通過子機(jī)數(shù)傳模塊 及其天線發(fā)送出去，主機(jī)通過主機(jī)數(shù)傳模塊及其天線接收這些信息，并通過 計算機(jī)顯示出特定目標(biāo)的精確經(jīng)、緯度，從而實現(xiàn)對特定目標(biāo)的搜索、跟蹤 與監(jiān)測，為實施救助提供可靠的依據(jù)。圖2為本實用新型所提供救援條件下 特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)中子機(jī)的電路原理圖。參見圖2，受主機(jī)控 制的子機(jī)中搭載于被跟蹤的特定目標(biāo)上的GPS定位模塊和子機(jī)數(shù)傳模塊Ul 由一個與門電路U2連接，GPS定位模塊的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD接與門電路 的一個輸入端2，子機(jī)數(shù)傳模塊Ul的輸出控制端01接與門電路的另一個輸 入端1，與門電路的輸出端3接子機(jī)數(shù)傳模塊的串行數(shù)據(jù)接收端RXD。由于 跟蹤系統(tǒng)中主機(jī)與各子機(jī)之間的通信采用相同的載頻，因此主機(jī)與各子機(jī)之 間只能進(jìn)行點對點的通信。主機(jī)與子機(jī)通信以子機(jī)數(shù)傳模塊的ID碼為識別標(biāo) 志，當(dāng)主機(jī)未發(fā)出命令時，各子機(jī)均處于"監(jiān)聽"狀態(tài)，當(dāng)主機(jī)向發(fā)某個子機(jī)發(fā)出打開GPS的命令，如4號子機(jī)打開命令時，系統(tǒng)中各子機(jī)同時收到該 命令，各子機(jī)對命令進(jìn)行核對，只有4號子機(jī)數(shù)傳模塊的ID碼符合命令編碼， 于是4號子機(jī)發(fā)出確認(rèn)信息，并使數(shù)傳模塊的輸出控制01端呈高電平，使連 接該子機(jī)搭載于被跟蹤特定目標(biāo)上的GPS定位模塊和子機(jī)數(shù)傳模塊Ul的與 門電路U2輸入端1處于高電平，這時4號子機(jī)上的GPS定位模塊所監(jiān)測特 定目標(biāo)的定位信息通過其上的子機(jī)數(shù)傳模塊及其天線發(fā)送給主機(jī)，而其它子 機(jī)由于接收到的命令編碼不符，仍處于"監(jiān)聽"狀態(tài)。此時主機(jī)只能收到4 號子機(jī)發(fā)來的監(jiān)測信息。當(dāng)主機(jī)需要打開其它子機(jī)時，要先發(fā)出命令關(guān)閉4 號子機(jī)。因為，只有將剛打開的子機(jī)關(guān)閉后才有可能打開其它子機(jī)，這就從 邏輯上保證了在同一時間主機(jī)只能與一臺子機(jī)通信，避免發(fā)生系統(tǒng)紊亂。
主機(jī)上的主機(jī)數(shù)傳模塊及天線接收子機(jī)傳來的特定目標(biāo)定位信息，并通 過串口送入計算機(jī)，由于GPS發(fā)送的定位信息是用NMEA0183格式輸出的， 這是一串由二進(jìn)制編碼組成的數(shù)據(jù)信息流，計算機(jī)無法直接顯示，因而，必 須按照信息格式進(jìn)行解讀，本系統(tǒng)采用VB語言編寫了接收和解讀程序，系統(tǒng) 中主機(jī)接收界面如圖3所示。界面左邊為串口設(shè)置信息，右邊為搜索、定位 信息；搜索信息每秒更新一次，它表明了特定目標(biāo)所在位置的經(jīng)度和緯度， 如果目標(biāo)是運(yùn)動的，還可以顯示特定目標(biāo)的運(yùn)動方向和速度，有效性表明定 位信息的可用性。"打開GPS"鍵為雙功能鍵，具有自鎖功能，第一次單擊 該鍵為"打開GPS"命令，打開成功后，該鍵變?yōu)?關(guān)閉GPS"命令鍵。
本實用新型的實施例中子機(jī)中搭載于被跟蹤特定目標(biāo)上的GPS定位模塊 采用臺灣HOLUX公司生產(chǎn)的GR-89 GPS接收模塊。該模塊為二十通道單頻 接收機(jī)，接受L1波段衛(wèi)星信號，接收衛(wèi)星信號的最小強(qiáng)度為-159dBm，定位 精度為7m，速度精度為0.1mps，冷啟動時間為42s，熱啟動ls。該模塊具 有兩個全雙工串行口，接口電平為3V，可在4800bps 38400 bps之間選擇波 特率，采用NMEA0183 Version 2.2協(xié)議輸出5種NMEA信息。數(shù)據(jù)輸出周 期最小為ls， GPS模塊串口缺省設(shè)置為波特率4800bps，校驗位0，數(shù)據(jù)位8， 停止位l。實施例中主機(jī)數(shù)傳模塊與子機(jī)數(shù)傳模塊采用JZ875數(shù)傳模塊，視距 可靠傳輸距離可達(dá)2km 10km，采用GFSK的調(diào)制方式，其載頻為433MHz， 也可訂制315MHz 、 868MHz和915MHz等其他載頻，使用ISM頻段，無需 申請頻道。該模塊可提供16個信道，如果用戶需要，可擴(kuò)展到32信道，串口速率可在1200 bps之間38400bps中任選。為了保證信息正確、可靠地傳輸， 該系統(tǒng)中每個子機(jī)上的子機(jī)數(shù)傳模塊都設(shè)有唯一的ID碼數(shù)傳模塊的ID碼是 子機(jī)在系統(tǒng)中的身份編碼，模塊的ID碼可通過模塊的生產(chǎn)廠家的軟件來設(shè)置, 該實施例中系統(tǒng)中主機(jī)設(shè)為00，各子機(jī)的子機(jī)數(shù)傳模塊分別設(shè)為Ol、 02、… 等。各個模塊的打開或關(guān)閉通過通信協(xié)議來完成。通信協(xié)議字共由13個字節(jié) 構(gòu)成，分別是打開命令字和打開確認(rèn)命令字、關(guān)閉命令字和確認(rèn)關(guān)閉命令字。 打開命令字是主機(jī)發(fā)給子機(jī)的打開命令，其中包含有子機(jī)的ID碼，當(dāng)子機(jī)收 到與自已ID碼相同的打開命令時，主動向主機(jī)回復(fù)其打開確認(rèn)命令字。同理， 當(dāng)主機(jī)發(fā)出關(guān)閉命令字時，相應(yīng)的子機(jī)回應(yīng)關(guān)閉確認(rèn)命令字。其格式如下
幀頭方向碼地址碼長度功能碼數(shù)據(jù)域校驗結(jié)束符
40402600010780120101420D0A
在請求通信時先發(fā)送打開命令字，若主機(jī)隨后收到打開確認(rèn)命令字說明
子機(jī)打開成功。同理；在請求關(guān)閉時先發(fā)送關(guān)閉命令字，隨后若收到關(guān)閉命
令字說明子機(jī)關(guān)閉成功。
本實用新型所提供救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)在VB6.0
平臺上，應(yīng)用通信MSComm控件完成對GPS定位模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的接收和處 理，其程序包括串口初始化、請求打開與確認(rèn)，數(shù)據(jù)接收、處理及顯示和請 求關(guān)閉與確認(rèn)等，其程序如圖4所示。
本實用新型所提供救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)綜合應(yīng) 用了 GPS定位技術(shù)、數(shù)據(jù)無線傳輸技術(shù)及VB6. 0語言，實現(xiàn)對定位信息的提 取、解析和顯示。本系統(tǒng)的顯著特點是不依賴任何網(wǎng)絡(luò)、可獨(dú)立運(yùn)行、耗電 省、待機(jī)時間長，具有較高的可靠性、穩(wěn)定性和實用性。從該系統(tǒng)實際運(yùn)行 的情況來看，能很好地完成所賦予的使命。本系統(tǒng)可應(yīng)用于海上、陸地移動 物標(biāo)的跟蹤和監(jiān)測，如失事飛機(jī)的救援等。
權(quán)利要求1、一種救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)，其特征是由一臺主機(jī)和受主機(jī)控制的N臺子機(jī)組成，其中N≥1，所述的主機(jī)由計算機(jī)和主機(jī)數(shù)傳模塊、主機(jī)數(shù)傳模塊天線構(gòu)成，主機(jī)數(shù)傳模塊與計算機(jī)通過串口相連，所述受主機(jī)控制的N臺子機(jī)中的每一臺子機(jī)由搭載于被跟蹤特定目標(biāo)上的GPS定位模塊和帶有自身ID碼的子機(jī)數(shù)傳模塊、子機(jī)數(shù)傳模塊天線構(gòu)成，被跟蹤的特定目標(biāo)上的GPS定位模塊發(fā)送的特定目標(biāo)定位信息通過子機(jī)數(shù)傳模塊、子機(jī)數(shù)傳模塊天線發(fā)送。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)， 其特征是所述受主機(jī)控制的每一臺子機(jī)中搭載于被跟蹤特定目標(biāo)上的GPS定 位模塊(GPS)和子機(jī)數(shù)傳模塊(Ul)由一個與門電路(U2)連接，GPS定位 模塊的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端(TXD)接與門電路的一個輸入端(2),子機(jī)數(shù)傳模塊(Ul)的輸出控制端(01)接與門電路的另一個輸入端(1)，與門電路的輸 出端(3)接子機(jī)數(shù)傳模塊串行數(shù)據(jù)接收端(RXD)。
專利摘要本實用新型提供一種救援條件下特定目標(biāo)的搜索、定位和跟蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)由一臺主機(jī)和受主機(jī)控制的多臺子機(jī)組成，主機(jī)由計算機(jī)和主機(jī)數(shù)傳模塊、主機(jī)數(shù)傳模塊天線構(gòu)成，每一臺子機(jī)由搭載于被跟蹤特定目標(biāo)上的GPS定位模塊和帶有自身ID碼的子機(jī)數(shù)傳模塊、子機(jī)數(shù)傳模塊天線構(gòu)成，被跟蹤的特定目標(biāo)上的GPS定位模塊發(fā)送的特定目標(biāo)定位信息通過子機(jī)數(shù)傳模塊、子機(jī)數(shù)傳模塊天線發(fā)送給主機(jī)。系統(tǒng)通過數(shù)傳電臺和GPS定位模塊實現(xiàn)對特定目標(biāo)的精確定位和跟蹤。不依靠通信網(wǎng)絡(luò)可獨(dú)立運(yùn)行，在GMS網(wǎng)絡(luò)信號不能完全覆蓋的地方，或GMS網(wǎng)絡(luò)完全癱瘓時，仍可實現(xiàn)對特定目標(biāo)的精確定位和跟蹤，為搜救工作爭取寶貴的時間。
文檔編號G01S5/14GK201425623SQ20092017237
公開日2010年3月17日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者張元帥克 申請人:張元帥克