1、北京信息科技大学毕 业 设 计（论文）附录题 目： 野外求救与无线测向搜救系统 学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名：胡凯班级/学号 电信0801/ 2008010516指导老师/督导老师： 吴韶波 起止时间： 2012 年2月20日至2012 年6月15日 目录目录 .2附件1 开题报告 .3附件2 硬件原理图 .7附件3 计算机程序 .10附录3外文文献译文 .14附件4外文文献原文 .16附件1 开题报告附件1 开题报告野外求救与无线测向搜救系统开题报告班级（学号）：电信0801（2008010516） 姓名：胡凯指导老师 ：吴韶波1、 综述随着时代发展和生活水
2、平的提高，野外自由活动越来越为人们接受。同时，如果在野外中，因为各种原因而导致的迷路，疾病等伤害，需要游客及时得到救助。但是，因为野外面积过大，丛林等覆盖，地理位置难以标识会大大地延缓救援，使旅客的生命财产收到威胁，是一个重大的隐患。随着科技的飞速进步，求救方式也呈现多元化，但是也有各自优缺点。野外遇险求救的方法包括：烟火信号，地对空信号，体示信号，旗语信号，声音信号，反光信号，地面标识信号，GPS求救等。烟火信号可以使施救者在远方发现求救者，但是要求是相对干燥的地区才行，在潮湿地区或是雨天难以生火，在树林茂密的丛林篝火反而容易引发大面积森林火灾使得求救者处境更加恶劣。地对空信号、体示信号、旗
3、语信号、反光信号都需要有人从求救者上空或者周边通过才行，而且对视线要求比较高，如果遇到大雾之类恶劣天气使得能见度变得很低的状况时，这些方法难以成功的让施救者被发现。地面标识信号则是很好的求救方法，让施救者沿着求救者留下的信号搜索，但是如果没有搜索到求救者留下信号的区域，或是留下的信号找到动物或者天气破坏就难得到救助。早期无线电通信中，天线发射的电磁波传向四面八方。而朝通信方向以外辐射的电磁波都“浪费”掉了。为了节省电台功率，保证预定方向通信可靠，人们致力于研究电磁波的定向发射和定向接收。其中关键部分便是定向天线的研制。定向接收天线的研制和应用，为天线电测向奠定了基础，因为知道了电台所在的方向。
4、正像新到一个城市，看过几个电视接收天线的指向后也就大致知道了该市电视台的方向一样。20世纪初，无线电测向的主要设备无线电测向仪投入使用，限于当时设备的体积和重量，还只能用于航海。二次世界大战中，德国研制成功小型测向仪装上飞机，利用伦敦广播电台的广播导航，完成了对伦敦的轰炸。战争中，交战双方竞相研制和改进机载测向设备，大大推进了测向技术的发展。近些年来，较为先进的助航仪器，如罗兰、奥米伽、雷达大量使用，它们同测向仪相比，具有操作简便、定位精度高的优点，逐渐在许多方面替代了测向设备。但是无线电测向仪也具有自己的优点：第一，结构简单，造价较低，工作可靠。第二，对发射电台没有特殊的要求。第三，到目前为
5、止仍然是唯一能测定无线电发射台方向的一种设备。基于上述优点，无线电测向仪在目前仍得到普遍的重视，继续发挥着它无可替代的作用。在航海中，航海规范及有关国际公约中规定1600总吨以上的海船必须安装测向仪。因为在海上遇险救助中，测向仪有重要意义。各个拥有海岸线的国家都要在沿海专设监测台站。这些监测台站在接收到遇难者发出的紧急呼救信号附件1 开题报告“SOS”后，都有义务测定遇难者的位置，派船和飞机援救。除去导航和援救外，无线电测向还有另外的多种用途。反间谍斗争中，利用测向技术可以测出间谍电台的位置予以破获。在军事方面，它还是一种重要侦察工具，可测定敌方的电台位置，了解其配置和移动路线，从而掌握敌方的
6、活动规律。许多国家的军队中都设有专门的无线电测向部队。在第二次世界大战末期，美国曾组织了一个大范围的无线电测向网，专门用于监测德军潜艇的行踪。只要潜艇升出水面进行无线电通信，就可以测出它的具体位置，命令反潜飞机前去轰炸。在无线电通信设备使用的管理中，人们使用无线电测向技术检测非法电台和违犯无线电管理法规的电台讯号来自何方。在生产上，可用于检查高压供电系统中的瓷瓶漏电。在科研工作中，无线电测向技术被用于雷电监测，探测雹云的形成及其运动。此外，无线电测向还可用于监测陆上动物及海上常浮出水面的动物的行踪。例如在四川卧龙自然保护区，中外科学家将微型发射机固定在大熊猫的颈部，通过测向掌握大熊猫活动的范围
7、及“起居”，探索它在大自然中生活的奥秘。以上介绍，难免挂一漏万。但读者一定可以想像到，随着无线电测向知识的普及和无线电测向设备的小型化，无线电测向技术一定会在更多更广泛的领域内开花结果，为丰富人类生活和发展生产做出新的贡献。随着社会的不断发展，无线的优点已经逐步显现。如：无线通信覆盖范围大，几乎不受地理环境限制；无线通信可以随时架设，随时增加链路，安装、扩容方便；无线通信可以迅速（数十分钟内）组建起通信链路，实现临时、应急、抗灾通信的目的；而有线通信则有地理的限制、较长的响应时间。无线通信在可靠性、可用性和抗毁性等方面超出了传统的有线通信方式，尤其在一些特殊的地理环境下，更能体现其优越性。随着
8、无线技术的成熟，工业、医疗等行业也开始越来越多地使用2.4G通信，同时802.15.4、ZigBee以及Wi-Fi也得到更多的应用。无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。无线通信的应用已深入到人们生活和工作的各个方面，包括日常使用的手机、无线电话等，其中3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统、数字电视都是21世纪最热门的无线通信技术的应用。因此，设计一个便携式求救装置是非常必要的。本
9、题目主要目的是为了使野外游客遇险可以得到快速、高效、准确的救援而设计。此项题目基于各种考虑，通过运用无线收发功能的语音求救装置，在游客在遇到困难时，遇到危险的第一时间将自己的求救信号发出，救援中心可以通过无线测向原理快速准确的找到遇险游客，解救游客于危难之中。同时，该系统可以通过危险发生频率的统计出危险事故的高发区，为救援人员提供有效的参考数据资料，防患于未然。本课题设计是基于语音芯片存储语音信息，然后利用2.4GHZ国际通用免费频段的无线发射装置在一定范围内发射数据信息，再用无线测向原理定位接收求救信号。2、 研究内容野外求救与无线测向搜救系统包括发射和接收两个部分。发送部分要求利用语音芯片
10、及单片机实现语音信号的采集，实现求救信息的录音以及实时语音采集，利用无线电发射模块在一定范围内发射。接收部分要求学习无线测向原附件1 开题报告理，将无线数据进行接收，并转换为语音输出，利用测向原理判断遇险者方位。研究内容：利用包含语音芯片的微控制单元（即单片机，MCU）实现语音信号的采集，实现求救信息的录音和实时语音的采集，利用无线发射装置发射出去，搜救中心使用无线接收器接收信号，其中采用了无线测向技术，方便定位求救者的位置，利用节省搜救时间，减少财力、人力消耗，最短时间内保障求救者的生命安全。系统功能：语音模块实现对求救内容录音，无线发射和接收模块采用2.4GHZ频段传送的是数字信号，利用无
11、线测向原理将无线数据接收来测定求救信号的位置，并转换为语音输出。3、 实现方法及预期目标实施的初步方案：因为语音录制在20秒以上，频段2.4GHZ，节电等要求，初步选择语音芯片ISD1760，无线收发器芯片nRF24Le1。系统整体结构介绍：系统包括发射和接收两部分。如图1.1所示，野外无线求救装置有两图1.1 系统整体模型个语音模块，无线发射模块和无线接收模块组成。首先把语音信号通过语音模块录制并存储处理，再通过无线发射模块发射，当无线接收模块接收到语音信号后就会见语音信号发送给语音模块，经过语音模块处理后，转化为语音输出播放出来，接收部分要求无线测向原理，将无线数据进行接收，利用测向原理判
12、断遇险者方位。实施的重点：利用语音芯片及单片机实现对语音信号的采集；无线测向定位所接收信号的位置；需要匹配电路把数据传输模块和语音芯片模块输出电压电流进行匹配。实施的难点及环境：设计的系统装置是野外使用，不能使用固定电源，须制作便携供电系统；设计的系统还必须体积小和省电。表1 2.4G系统通常的发送范围名称 Wi-Fi 蓝牙 Zigbee传输速度 11-54Mbps 1Mbps 100Kbps通信距离（直径）20-200米 20-200米 2-20米频段 2.4GHZ 2.4GHZ 2.4GHZ安全性 低 高 中等国际标准 IEEE.802.11bIEEE.802.11gIEEE 802.15
13、.1x IEEE 802.15.4功耗 10-50mA 20mA 5mA附件1 开题报告成本 $25 $2-5 $5主要应用 无线上网、PC、PDA通信、汽车、IT多媒体、工业、医疗、教育等，应用广泛无线传感器（汽车轮胎）、医疗等4、 对进度的具体安排2012.2-2012.3 资料收集，开题，学习无线收发，测向原理，了解本设计应用背景2012.4-2012.5 野外求救与无线测向系统设计和实现，使用结果评价分析2012.6 论文撰写，论文修改，答辩附件1 开题报告5、 参考文献1熊开封，扶健华，孙利敏等.无线电测向理论与实践M .成都:西南交通大学出版社 , 2011:2-215.2CS模式
14、的公园求救管理系统EB/OL.(2012-1-29)2011-12/29. http:/ html/qt/lw/20110519/6128.html.3童诗白，华成英.清华大学电子学教研组.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2001.4黄智伟.单片机无线收发集成电路原理与应用M.北京：人民邮电出版社,2005.5Andrea Goldsmith. Wireless communicationsM.北京： 人民邮电出版社，2007.指导老师：(签署意见并签字) 年 月 日督导老师：(签署意见并签字) 年 月 日领导小组审查意见： 审查人签字： 年 月 日附件1 开题报告附件2 硬件原理
15、图野外求救与无线测向搜救系统的系统模型如图2.1所示：图2.1 系统整体模型系统发射部分的框图见图2.2：图2.3是系统接收部分的框图：图3.2 接收部分模块框图附件1 开题报告ISD1760语音芯片模块的电路图如图2.3所示：图2.3 ISD1760语音芯片模块的电路图UTC4432无线透传模块的集成电路如下图2.4所示：图2.4 UTC4432无线透传模块的集成电路附件1 开题报告发送端中从单片机的5V转无线模块的3.3V的电路图如图2.5所示：图2.5 发送端的5v转3.3v降压的设计电路接收端中从无线模块的3.3v转单片机的5v的电路图如图2.6所示：图2.6 接收端的3.3v转5v的设计电路
