楊航 李洪烈 王倩 方芳

搜救海上遇險(xiǎn)人員是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)工程，受遇險(xiǎn)人員自救困難、目標(biāo)搜尋定位困難和遠(yuǎn)距通信聯(lián)絡(luò)困難等因素制約，定位、通信、搜救載具、搜救對(duì)象的機(jī)敏度和態(tài)勢(shì)優(yōu)勢(shì)是順利完成搜救任務(wù)的主要環(huán)節(jié)，其中定位與通信聯(lián)絡(luò)尤為重要。

我國(guó)已建設(shè)了以超短波手段為主的搜救信息系統(tǒng)裝備，采用超短波通信鏈路，通過搜救直升機(jī)或固定翼搜索引導(dǎo)飛機(jī)在海上大范圍搜索探尋超短波救生電臺(tái)信號(hào)和示位信標(biāo)信號(hào)開展救援行動(dòng)，正在提升以北斗導(dǎo)航為手段的監(jiān)控、定位、搜救處理功能，但是受限于海上搜救通信困難、定位困難、生存困難等因素，航空搜救仍處于搜救力量、技術(shù)手段、體制機(jī)制建設(shè)的初級(jí)階段。為此，本文基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)、天通衛(wèi)星系統(tǒng)及超短波通信系統(tǒng)等綜合手段，突出準(zhǔn)確可靠定位報(bào)位、遠(yuǎn)程通信、綜合態(tài)勢(shì)共享、組織職能清晰等能力，改進(jìn)海上搜救應(yīng)用模式，可以用于指導(dǎo)建設(shè)具有響應(yīng)快速、覆蓋廣域、手段多樣、信息實(shí)時(shí)的新型航空搜救信息系統(tǒng)。

圖1 當(dāng)前海上搜救流程示意圖

1. 搜救流程分析

海上搜救包括自救和施救兩個(gè)方面。自救就是搜救對(duì)象積極待救、保持樂觀、維持生命，延長(zhǎng)存活時(shí)間。施救就是搜救力量得到搜救對(duì)象報(bào)知定位后，迅速抵達(dá)搜救區(qū)域?qū)嵤┧丫?，使搜救?duì)象脫離險(xiǎn)境。根據(jù)定位報(bào)位方式和通信聯(lián)絡(luò)能力，施救過程可分為主動(dòng)搜救和被動(dòng)搜救模式。主動(dòng)搜救模式是指被救對(duì)象具備主動(dòng)定位報(bào)位和遠(yuǎn)程通信能力，搜救流程簡(jiǎn)單如圖1中主流程；被動(dòng)搜救模式是被救對(duì)象僅有無線電位置標(biāo)識(shí)和近距通信能力，搜救流程復(fù)雜如圖1中的輔流程。現(xiàn)階段主要工作在輔流程搜救方式。

圖2 操作概念圖

圖3 信息流轉(zhuǎn)過程

圖4 活動(dòng)組織關(guān)系圖

2. 上層模型構(gòu)建

為了實(shí)現(xiàn)海上搜救流程優(yōu)化進(jìn)入主流程，海上航空搜救過程應(yīng)優(yōu)化為：當(dāng)發(fā)生險(xiǎn)情的時(shí)候，遇險(xiǎn)人員通過北斗救生報(bào)位終端、新型手持電臺(tái)等呼救設(shè)備發(fā)送RNSS、RDSS信號(hào)，天通衛(wèi)星信號(hào)，超短波信號(hào)等通信定位信號(hào)。RNSS，RDSS信號(hào)被北斗衛(wèi)星接收，然后通過北斗定位總站，發(fā)送到搜救指揮部門；天通衛(wèi)星信號(hào)被天通衛(wèi)星接收，發(fā)送到搜救指揮部門。搜救指揮部門接收到通信定位信號(hào)以后，根據(jù)應(yīng)急反應(yīng)預(yù)案，通知救援中心并由救援中心進(jìn)行搜救（圖2）。

2.1 基于SA的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)綜合模型

系統(tǒng)主要由求救信息生成、求救信息傳輸、搜救指揮調(diào)度和開展救援工作四個(gè)子系統(tǒng)組成。圖3是基于System Architect工具對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的綜合性描述，描述子系統(tǒng)間的信息流程。輸入信息指通信定位信號(hào)，主要包括RNSS信號(hào)、RDSS信號(hào)、AIS信號(hào)、救生電臺(tái)超短波信號(hào)。輸出信息則是搜救結(jié)果，包括成功和失敗兩種可能性?？刂菩畔⒅笀?bào)警控制，主要包括觸發(fā)系統(tǒng)，描述了搜救設(shè)備的觸發(fā)控制。設(shè)備信息指系統(tǒng)所需設(shè)備和服務(wù)，包括北斗衛(wèi)星、地面接收站、機(jī)載臺(tái)、救援中心和指揮控制中心。其中地面接收站由北斗衛(wèi)星地面站、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、岸基超短波系統(tǒng)、Internet連接和AIS岸基系統(tǒng)組成。指揮控制中心則由人員數(shù)據(jù)服務(wù)器、船舶數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通信服務(wù)器、GIS服務(wù)器、應(yīng)用程式服務(wù)器以及公安系統(tǒng)組成。機(jī)載臺(tái)則是由北斗船舶應(yīng)急信標(biāo)、北斗落水人員示標(biāo)位、北斗一體機(jī)、AIS搜救應(yīng)答器、AIS落水人員示位標(biāo)和電子海圖組成。搜救中心由指揮調(diào)度系統(tǒng)、搜救船舶和搜救飛機(jī)組成。其中搜救船舶裝載電子海圖顯示系統(tǒng)、AIS船臺(tái)、船載通信系統(tǒng)和北斗船臺(tái)；搜救飛機(jī)則裝載了機(jī)載北斗、機(jī)載AIS接收機(jī)、機(jī)載通信電臺(tái)和座艙顯示器。

2.2 操作節(jié)點(diǎn)和組織關(guān)系模型

系統(tǒng)的操作節(jié)點(diǎn)及組織關(guān)系表示與圖3相對(duì)應(yīng)的操作節(jié)點(diǎn)分別為指揮控制中心、地面接收站、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、天通衛(wèi)星、搜救直升機(jī)、搜救艦艇、搜索引導(dǎo)機(jī)、遇險(xiǎn)飛行員與飛機(jī)，圖中連線表示系統(tǒng)操作活動(dòng)、節(jié)點(diǎn)和角色之間的關(guān)系；系統(tǒng)組織單元及各成員角色的從屬關(guān)系見圖4。組織單元包括指揮控制中心、地面接收站、衛(wèi)星和搜救力量。指揮控制中心的成員角色是指揮員；搜救力量的角色是搜救艦艇救生員，搜索引導(dǎo)飛機(jī)、搜救直升機(jī)救生員、領(lǐng)航員，遇險(xiǎn)飛機(jī)與遇險(xiǎn)飛行員；衛(wèi)星角色為北斗衛(wèi)星與天通衛(wèi)星。

圖5 求救信息生成子系統(tǒng)

圖6 傳送信號(hào)的子功能和結(jié)構(gòu)

3. 子系統(tǒng)模型構(gòu)建

3.1 求救信息生成

求救信息生成子系統(tǒng)如圖5所示。當(dāng)發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，例如顯示北斗落水人員示位標(biāo)、AIS 落水人員示位標(biāo)，發(fā)送帶有人員身份識(shí)別號(hào)和位置信息等的AIS求救信號(hào)和RDSS短報(bào)文消息應(yīng)自動(dòng)觸發(fā)工作。若觸發(fā)系統(tǒng)未能工作，則遇險(xiǎn)人員通過北斗救生報(bào)位終端、新型手持電臺(tái)等設(shè)備人工完成RNSS、RDSS、天通衛(wèi)星信號(hào)和超短波等求救等通信定位信號(hào)的生成。

3.2 求救信息傳輸

求救信息傳輸子系統(tǒng)如6所示。當(dāng)北斗衛(wèi)星或天通衛(wèi)星地面站接收到含有位置信息的求救信號(hào)后，會(huì)對(duì)這些求救信號(hào)進(jìn)行處理，讀取求救信號(hào)中的遇險(xiǎn)人員位置信息，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，測(cè)定遇險(xiǎn)人員的地理位置，讀取信號(hào)中的通信信息發(fā)送到指揮控制中心。

3.3 搜救指揮調(diào)度

搜救指揮調(diào)度子系統(tǒng)如圖7所示。指揮控制中心對(duì)收到的各種信息進(jìn)行處理，對(duì)遇險(xiǎn)人員與遇險(xiǎn)飛機(jī)進(jìn)行定位、通信；可能的情況下，進(jìn)一步獲取具體的遇險(xiǎn)情況，安撫和指揮遇險(xiǎn)人員配合搜救；在綜合分析遇險(xiǎn)信息以及氣象水文信息的基礎(chǔ)上，指揮控制中心制定救援計(jì)劃，指揮展開海陸空立體搜救；當(dāng)指揮控制中心接到搜救結(jié)果后，指揮搜救收尾總結(jié)工作。

3.4 實(shí)施救援

實(shí)施救援子系統(tǒng)如圖8所示。當(dāng)救援中心接收到從指揮控制中心傳來的報(bào)警和任務(wù)指示后，指揮調(diào)度系統(tǒng)開始準(zhǔn)備進(jìn)行搜救；救援中心對(duì)搜索引導(dǎo)飛機(jī)、搜救直升機(jī)和搜救艦艇進(jìn)行指揮和調(diào)度；搜救力量確定遇險(xiǎn)區(qū)域后開始實(shí)施援救，并在搜救完成后向救援中心反饋搜救結(jié)果。

圖7 指揮調(diào)度

圖8 開展救援工作

4. 結(jié)論

上述以天通和北斗為主，超短波為輔的海上航空搜救模型將使遇險(xiǎn)報(bào)位流程更加簡(jiǎn)潔、高效、可靠，使海上遇險(xiǎn)飛行人員的典型搜救活動(dòng)逼近主流程?？梢姡环矫姹倍范虉?bào)文用于遇險(xiǎn)救生時(shí)，能夠“想發(fā)就發(fā)”，及時(shí)實(shí)現(xiàn)救援信息共享，對(duì)提高救生效率和安撫待救飛行人員情緒十分有利；另一方面，衛(wèi)星通信的加入使得救生指揮關(guān)系更加簡(jiǎn)潔高效，不用增加地面值守站并建立逐級(jí)嵌套的指揮關(guān)系，減少了信息流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。因此系統(tǒng)的建立將進(jìn)一步提高我國(guó)海上航空救生的能力和效率。

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