落水人员报警装置的设计与实现

摘要

国际电信联盟WP5B第五次会议的阶段性讨论中提出指定一个专用于MOB(Man Overboard,落水人员报警设备)通信信道的建议。本文从该建议出发,结合IMO(International Maritime Organization,国际海事组织)提出的该设备的基本要求,对现有方式和国内外已有产品进行调查研究,结合实际,进行创新,最终目的是设计出功能更完善的落水人员报警装置。
　　 落水人员报警装置是一种可以方便的佩戴在人身上,能够监测和传递佩戴者的安全和位置信息的便携式设备。落水人员报警系统主要包括一个基站,若干个中继和多个用户终端,并采用时分复用方式实现短距离内的点对多点无线通信。基站每隔5 s按序轮询每个用户终端,寻呼结束后,每个用户终端发出唯一的识别号,以告知基站佩戴者的安全状态和位置信息,基站按识别号区分显示所有佩戴者信息。如有成员不慎落入水中,终端报警装置立即将落水报警信息发送给基站,基站根据报警信息类型控制报警器进行报警,以告知其他人员。终端报警装置主要包括以下几个模块:(1)控制模块,选择STC12C5A16S2为主控芯片,实现状态提示、开关报警、信息编码以及射频模式控制。(2)无线射频模块,采用第三代无线收发芯片nRF401,在国际上通用的ISM(Institute,scientific,medical,工业,科学,医用)频段上实现数据传输。(3)低压检测模块,采用主控芯片的第二复位引脚作外部电压检测,电池低压时发送报警信号。(4)GPS(Global PositioningSystem,全球定位系统)模块,接收来自GPS卫星发送的射频信号,并将获取的位置、时间信息通过标准串口输出到控制模块。
　　 经测试,该装置的研究实现了对海上作业人员的安全状态监控和显示,当发生人员落水时可以进行及时报警,在一定程度上保障了海上作业人员的生命安全。此外,该装置还可以扩展应用到近岸的娱乐船舶或旅游船舶、出海的游艇或渔船、勘探、科考以及其它作业平台。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究的意义

1.2 国内外发展现状

1.3 研究内容与安排

第2章 无线寻呼报警系统理论基础

2.1 无线通信的基本概念

2.1.1 无线通信概述

2.1.2 无线通信系统的主要性能指标和频段

2.1.3 无线通信系统基本原理

2.1.4 无线通信系统组成

2.1.5 无线通信方式

2.2 无线寻呼报警系统

2.2.1 短距离无线通信技术

2.2.2 无线寻呼报警系统组成

2.2.3 无线寻呼报警系统的应用及前景

2.3 本章小结

第3章 系统硬件设计

3.1 系统需求分析

3.2 系统整体设计思路

3.3 硬件设计应考虑和注意的问题

3.4 用户终端硬件设计

3.4.1 控制模块

3.4.2 射频模块

3.4.3 低压检测模块

3.5 基站硬件设计

3.5.1 报警控制模块

3.5.2 射频模块

3.5.3 显示模块

3.6 硬件抗干扰措施

3.7 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1 用户终端软件设计

4.1.1 开关去抖

4.1.2 低压检测

4.1.3 用户终端工作流程

4.1.4 终端软件设计流程图

4.2 基站软件设计

4.2.1 基站工作流程

4.2.2 基站软件设计流程图

4.3 系统通信协议

4.3.1 nRF401无线通信协议

4.3.2 点对多点通信协议

4.3.3 通信数据帧格式

4.4 系统功能实现

4.4.1 串行通信

4.4.2 nRF401软件设置

4.4.3 功能实现

4.5 本章小结

第5章 落水人员报警装置实现结果

5.1 单终端实现结果

5.2 多终端模拟实现结果

结论

参考文献

致谢

研究生履历