本發(fā)明屬于應(yīng)急通訊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及北斗應(yīng)用、通訊技術(shù)和林業(yè)信息化應(yīng)用中的基于北斗短報(bào)文和cdma1x的森林航空消防飛機(jī)信息指揮系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

“北斗一號(hào)”是利用地球同步衛(wèi)星為用戶提供快速定位、簡短數(shù)字報(bào)文通信和授時(shí)服務(wù)的一種全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。系統(tǒng)由兩顆地球靜止衛(wèi)星（80°e和140°e）、一顆在軌備份衛(wèi)星（110.50°e）、中心控制系統(tǒng)、標(biāo)校系統(tǒng)和各類用戶機(jī)等部分組成。其工作頻率為2491.75mhz，系統(tǒng)能容納的用戶數(shù)為每小時(shí)540000戶。具有衛(wèi)星數(shù)量少、投資小、用戶設(shè)備簡單價(jià)廉、能實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域的導(dǎo)航定位、通訊等多種用途，可滿足當(dāng)前中國陸、海、空運(yùn)輸導(dǎo)航定位、野外作業(yè)、應(yīng)急通信的需求。目前，我國北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)己應(yīng)用于測(cè)繪、電信、水利、漁業(yè)、交通運(yùn)輸、森林防火、減災(zāi)救災(zāi)和公共安全等諸多領(lǐng)域。

1940年，海蒂·拉瑪與安塞爾一同發(fā)明了能夠抵擋電波干擾的軍事通訊系統(tǒng)，它就是“擴(kuò)頻通訊技術(shù)”，也就是cdma的前身。今天，這項(xiàng)技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星定位系統(tǒng)比如gps、移動(dòng)電話、航天飛機(jī)對(duì)地交流以及wifi等領(lǐng)域。目前中國電信所運(yùn)營的cdma1x、cdmaevdo皆屬于cdma的改進(jìn)技術(shù)或增強(qiáng)技術(shù)。cdma主要是采取了頻分雙工、碼分多址、功率控制、軟切換等技術(shù)，在沿海、高山頂部、覆蓋距離可達(dá)數(shù)十公里。信號(hào)經(jīng)過地面和山體的反射，在空中可滿足基本的語音和少量數(shù)據(jù)的傳輸。

林業(yè)部門的森林航空護(hù)林是租用通用航空的直升機(jī)和小型固定翼飛機(jī)進(jìn)行森林火災(zāi)的偵察、巡護(hù)、撲救、運(yùn)兵等作業(yè)的工作。森林航空消防主要業(yè)務(wù)手段有：巡邏報(bào)警、機(jī)降撲火、索降撲火、滑降撲火、吊水灑水滅火、機(jī)腹灑水滅火、火場(chǎng)偵察、空投空運(yùn)、空中指揮、空視防火、地空演練、防火宣傳、應(yīng)急救援、觀察培訓(xùn)等。使用直升機(jī)型主要有：米-26、米-171、米-8、卡-32、小松鼠、ec-135、s-76等；固定翼機(jī)型主要有：運(yùn)-12、塞斯納凱旋、夏延等。

目前林業(yè)巡護(hù)人員進(jìn)行巡護(hù)或者森林火災(zāi)撲救時(shí)，急需解決的是與各級(jí)森林防火指揮部的通信問題，只有通訊暢通后方指揮員才能及時(shí)獲知飛機(jī)飛行位置并下達(dá)有關(guān)工作指令。以往需要通過飛行員利用飛機(jī)上的導(dǎo)航設(shè)備、通信設(shè)備和地面航空管制部門進(jìn)行通信，航空管制部門再把火情（火場(chǎng)坐標(biāo)等信息）通報(bào)給省一級(jí)的森林防火指揮部。由于林業(yè)主管部門和航空管制部門無相互隸屬關(guān)系，往往不能及時(shí)把信息進(jìn)行通報(bào)，從而延誤森林火災(zāi)的撲救。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于北斗短報(bào)文和cdma1x的森林航空消防飛機(jī)信息指揮系統(tǒng)，不用對(duì)飛機(jī)進(jìn)行任何改裝，不干擾飛機(jī)的電子設(shè)備，林業(yè)巡護(hù)人員乘坐飛機(jī)時(shí)隨身攜帶該設(shè)備，即可實(shí)時(shí)采集飛機(jī)的飛行坐標(biāo)、航向、高程、方位角信息，并可定時(shí)將信息通過自建平臺(tái)或第三方平臺(tái)傳輸回護(hù)林防火指揮部的pc終端、手機(jī)或衛(wèi)星電話等設(shè)備上，可以設(shè)置自動(dòng)傳送坐標(biāo)或者手動(dòng)編輯火警（災(zāi)）信息。地面護(hù)林防火指揮部指揮人員也可使用普通手機(jī)、pc終端、衛(wèi)星電話等通過自建平臺(tái)或第三方平臺(tái)向飛行巡護(hù)人員發(fā)送相關(guān)的信息和指令。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案：該基于北斗短報(bào)文和cdma1x的森林航空消防飛機(jī)信息指揮系統(tǒng)，該系統(tǒng)由三個(gè)部分構(gòu)成，第一部分：機(jī)載手持北斗和cdma1x雙模機(jī)載終端及app軟件系統(tǒng)；第二部分：地面第三方平臺(tái)或者自建北斗指揮機(jī)平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、短信網(wǎng)關(guān)；第三部分：pc端指揮系統(tǒng)和安卓手機(jī)app軟件系統(tǒng)；所述機(jī)載終端將北斗二代導(dǎo)航、北斗一代短報(bào)文模塊和cdma1x芯片整合為硬件終端，采用安卓平臺(tái)，在該硬件終端上為森林航空護(hù)林部門定制開發(fā)具備行業(yè)特色的app應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集與傳輸，地面架設(shè)北斗指揮機(jī)和服務(wù)器平臺(tái)或者通過第三方平臺(tái)進(jìn)行信息的中轉(zhuǎn)；

所述機(jī)載終端與地面服務(wù)器之間的信息推送組件基于xmpp協(xié)議實(shí)現(xiàn)android推送；xmpp為可擴(kuò)展通訊和表示協(xié)議，是基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言（xml）的協(xié)議，它用于即時(shí)消息（im）以及在線探測(cè)，這個(gè)協(xié)議可能最終允許因特網(wǎng)用戶向因特網(wǎng)上的其他任何人發(fā)送即時(shí)消息，android消息推送組件由服務(wù)器部分和客戶端部分組成，每一部分都由xmpp協(xié)議組件和外部接口組件構(gòu)成；xmpp協(xié)議組件負(fù)責(zé)服務(wù)器和android客戶端間的連接管理、消息通訊，外部接口組件負(fù)責(zé)接收應(yīng)用系統(tǒng)、客戶端應(yīng)用的命令，向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)送接收到的通知消息，android消息組件提供基于tomcat的服務(wù)器應(yīng)用和android開發(fā)jar包，其中基于tomcat的服務(wù)器應(yīng)用直接在tomcat上部署即可，android開發(fā)jar包引入android項(xiàng)目即可；集成方式：1）服務(wù)器部署，android消息組件tomcat的服務(wù)器應(yīng)用直接部署在tomcat中，端口號(hào)任意設(shè)定；2）客戶端jar包引用，在android項(xiàng)目中建立libs目錄，然后將提供的android開發(fā)jar包復(fù)制到該目錄即可；3）android項(xiàng)目androidmanifest.xml文件修改；服務(wù)器端接口采用基于http協(xié)議的訪問方式，采用http協(xié)議從服務(wù)器中獲取各種信息，實(shí)現(xiàn)通知消息的推送；android客戶端接口采用廣播機(jī)制，消息接收：當(dāng)xmpp協(xié)議組件接收到推送消息時(shí)，將按照一定格式廣播該消息，通知客戶端其他應(yīng)用接收并處理該消息；消息發(fā)送：客戶端應(yīng)用需要向服務(wù)器或者其他客戶端發(fā)送即時(shí)消息時(shí)，只需按一定格式廣播該消息，xmpp組件就會(huì)自動(dòng)接收該消息并發(fā)送到指定的其他客戶端。

所述機(jī)載終端可采用內(nèi)置天線和置于飛機(jī)舷窗的吸盤天線。

采用上述技術(shù)方案的有益效果：該基于北斗短報(bào)文和cdma1x的森林航空消防飛機(jī)信息指揮系統(tǒng)，不用對(duì)飛機(jī)進(jìn)行任何改裝，不干擾飛機(jī)的電子設(shè)備，林業(yè)巡護(hù)人員乘坐飛機(jī)時(shí)隨身攜帶該設(shè)備，即可實(shí)時(shí)采集飛機(jī)的飛行坐標(biāo)、航向、高程、方位角等信息，并可定時(shí)將信息通過自建平臺(tái)或第三方平臺(tái)傳輸回護(hù)林防火指揮部的pc終端、手機(jī)或衛(wèi)星電話等設(shè)備上，可以設(shè)置自動(dòng)傳送坐標(biāo)或者手動(dòng)編輯火警（災(zāi)）信息。反之，地面護(hù)林防火指揮部指揮人員也可使用普通手機(jī)、pc終端、衛(wèi)星電話等通過自建平臺(tái)或第三方平臺(tái)向飛行巡護(hù)人員發(fā)送相關(guān)的信息和指令。與現(xiàn)有技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)一種不改變飛機(jī)外觀、不用飛機(jī)外掛、不需要飛機(jī)改裝，低成本、便攜、可靠的機(jī)載護(hù)林防火信息指揮系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為北斗終端原理示意圖。

圖2為本發(fā)明基于北斗短報(bào)文和cdma1x的森林航空消防飛機(jī)信息指揮系統(tǒng)組成示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，通過北斗二代（北斗和gps多模芯片）導(dǎo)航芯片獲知當(dāng)前的飛行坐標(biāo)、航向、高程、方位角等信息，利用北斗短報(bào)文或者cdma1x將信息傳輸回地面。

將北斗二代導(dǎo)航、北斗一代短報(bào)文模塊和cdma1x芯片整合為硬件終端，采用安卓平臺(tái)，在該硬件終端上為森林航空護(hù)林部門定制開發(fā)具備行業(yè)特色的app應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集與傳輸，地面架設(shè)北斗指揮機(jī)和服務(wù)器平臺(tái)或者通過第三方平臺(tái)進(jìn)行信息的中轉(zhuǎn)。

地面pc終端定制軟件與電子地圖結(jié)合，可通過第三方平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)載終端、地面終端、普通手機(jī)發(fā)回信息，也可通過網(wǎng)絡(luò)或者平臺(tái)向機(jī)載終端、地面終端、普通手機(jī)發(fā)送。

如圖2所示，機(jī)載終端可采用內(nèi)置天線和置于飛機(jī)舷窗的吸盤天線，可設(shè)置發(fā)送模式、發(fā)送頻率、自動(dòng)或手動(dòng)發(fā)射等功能。向地面指揮部發(fā)送相關(guān)的信息，可通過北斗短報(bào)文、也可通過cdma1x公共網(wǎng)絡(luò)如中國電信運(yùn)營的短信和網(wǎng)絡(luò)功能發(fā)送，經(jīng)過北斗指揮機(jī)或者公共網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)至pc端、北斗手持終端、普通智能手機(jī)或者衛(wèi)星電話，并且在pc端、北斗手持終端以及普通智能手機(jī)上配合電子地圖顯示出航護(hù)飛機(jī)的準(zhǔn)確信息。

機(jī)載安卓終端與地面服務(wù)器之間的信息推送組件基于xmpp協(xié)議實(shí)現(xiàn)android推送。

1、推送原理。

xmpp（可擴(kuò)展通訊和表示協(xié)議）是基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言（xml）的協(xié)議，它用于即時(shí)消息（im）以及在線探測(cè)。這個(gè)協(xié)議可能最終允許因特網(wǎng)用戶向因特網(wǎng)上的其他任何人發(fā)送即時(shí)消息。android消息推送組件由服務(wù)器部分和客戶端部分組成。每一部分都由xmpp協(xié)議組件和外部接口組件構(gòu)成。xmpp協(xié)議組件負(fù)責(zé)服務(wù)器和android客戶端間的連接管理、消息通訊，外部接口組件負(fù)責(zé)接收應(yīng)用系統(tǒng)、客戶端應(yīng)用的命令，向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)送接收到的通知消息。android消息組件提供基于tomcat的服務(wù)器應(yīng)用和android開發(fā)jar包。其中基于tomcat的服務(wù)器應(yīng)用直接在tomcat上部署即可，android開發(fā)jar包引入android項(xiàng)目即可。

2、集成方式。

1）服務(wù)器部署

android消息組件tomcat的服務(wù)器應(yīng)用直接部署在tomcat中，端口號(hào)任意設(shè)定。

2）客戶端jar包引用

在android項(xiàng)目中建立libs目錄，然后將提供的android開發(fā)jar包復(fù)制到該目錄即可。

3）android項(xiàng)目androidmanifest.xml文件修改

在該文件中增加以下權(quán)限：

1.首先獲得安卓的用戶使用權(quán)限

2.獲得安卓系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)信息

4.允許安卓系統(tǒng)訪問互聯(lián)網(wǎng)

5.允許安卓系統(tǒng)使用wifi聯(lián)網(wǎng)

6.允許安卓系統(tǒng)使用藍(lán)牙和北斗系統(tǒng)聯(lián)機(jī)。

在該文件中注冊(cè)服務(wù)：

1.啟用notificationservice"

2.標(biāo)記notificationservice

3.執(zhí)行notificationservice

4.服務(wù)啟動(dòng)。

c、接口方式

1）服務(wù)器端接口采用基于http協(xié)議的訪問方式，采用http協(xié)議從服務(wù)器中獲取各種信息，實(shí)現(xiàn)通知消息的推送。

2）android客戶端接口采用廣播機(jī)制。

消息接收：當(dāng)xmpp協(xié)議組件接收到推送消息時(shí)，將按照一定格式廣播該消息，通知客戶端其他應(yīng)用接收并處理該消息。

消息發(fā)送：客戶端應(yīng)用需要向服務(wù)器或者其他客戶端發(fā)送即時(shí)消息時(shí)，只需按一定格式廣播該消息，xmpp組件就會(huì)自動(dòng)接收該消息并發(fā)送到指定的其他客戶端。

采集數(shù)據(jù)處理格式。

當(dāng)gps/北斗雙定位模塊與定位衛(wèi)星通信正常時(shí)，我們可以得到如下格式的定位數(shù)據(jù)：

$gpgga,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,，，，〈11〉，<12>,<cr><lf>

各字段代表的意義如下:

gpgga，消息id,gga協(xié)議頭

<1>時(shí)間，hhmmss.sss格式

<2>緯度，ddmm.mmmm格式

<3>n/s指示，n=北，s=南

<4>經(jīng)度，dddmm.mmmm格式

<5>e/w指示，w=西，e=東

<6>定位指示，0；沒有定位；1:sps模式，定位有效；2:差分，sps模式，定位有效；3:pps模式，定位有效

<7>衛(wèi)星數(shù)目，范圍0到12

<8>水平精度因子

<9>天線高度

<10>大地橢球面高程

<11>差分id。

本發(fā)明系統(tǒng)已成功在某省級(jí)森林航空消防部門應(yīng)用試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了不改變飛機(jī)外觀、不用飛機(jī)外掛、不需要飛機(jī)改裝，低成本、便攜、可靠的機(jī)載護(hù)林防火信息指揮系統(tǒng)。