船載應急無線示位標EPIRB(emergency position indicating radio beacon)是一個獨立的小型專用發(fā)信機。它安裝在船只上，在船只發(fā)生危險時，能夠發(fā)送船只的注冊信息，加裝了GPS接收機的可以直接發(fā)送船只的當前位置信息給全球衛(wèi)星搜救系統，再由全球衛(wèi)星搜救系統統一安排營救排險。
　　全球衛(wèi)星搜救系統是國際低極軌道搜救衛(wèi)星系統(COSPAS/SARSAT)的簡稱。它是由美國、前蘇聯、法國和加拿大四國在1981年聯合開發(fā)的全球范圍內利用衛(wèi)星進行搜索救援信息的系統。國際搜救衛(wèi)星組織成立的宗旨是：為在全球范圍內的用戶提供快速而準確的遇險報警信息。最初的COSPAS-SARSAT為低極軌道搜救衛(wèi)星系統，后來又使用了同步靜止軌道衛(wèi)星。這些衛(wèi)星系統與相應的地面處理設備相配合，能夠為全球海上、空中和陸地，包括極區(qū)在內的用戶提供遇險定位報警和用戶身份登記信息查詢服務，使遇險者得到及時有效的救助。
　　全球衛(wèi)星搜救系統由遇險示位標、衛(wèi)星空間段和地面處理分系統三部分組成。其中遇險示位標根據其使用載體的不同分為三種" title="三種">三種類型：第一類是航空機載示位標(ELT)，工作頻率為121.5MHz和243MHz；第二類是船載應急無線示位標(EPIRB)，頻率為406MHz；第三類是個人用示位標(PLB)，頻率也是406MHz。現有的EPIRB產品可以分為含有GPS接收機和不含GPS接收機兩種。不含GPS接收機的只能使用低極軌道衛(wèi)星定位，而含有GPS接收機的EPIRB還可以使用同步靜止軌道衛(wèi)星定位。低極軌道搜救衛(wèi)星組(LEOSAR)能確保衛(wèi)星掃描且覆蓋地球上的任何地方，平均任何一點最多大約需45min就有一顆衛(wèi)星經過。當406.028MHz處于發(fā)射時，信號經存儲轉發(fā)到一個本地用戶終端之前可能還有一平均45min的延遲。由于這些衛(wèi)星相對于地球是移動的，所接收到的信號頻率會產生多普勒頻移，衛(wèi)星使用該頻移數據計算出信號所發(fā)出的具體位置。因此從一個不含GPS的EPIRB所發(fā)射出的求救信號能在90min內被搜救系統檢測到，并且定位精確度達5km。同步靜止軌道衛(wèi)星主要是為含有GPS接收機的EPIRB服務，利用同步靜止軌道衛(wèi)星，EPIRB的定位精度可以高達幾十米，這兩者的比較見表1。本文所要研究的EPIRB帶有GPS接收機，能夠利用低極軌道衛(wèi)星和同步靜止軌道衛(wèi)星進行自身的定位。下面詳細研究EPIRB的設計問題。
1 EPRIB設計
　　根據國際搜救衛(wèi)星組織召開的第十四屆聯合委員會和2000年系統發(fā)展研討大會上做出決定：全球所有信標生產廠家，在2003年2月1日以后，不得再生產含有121.5MHz和243MHz頻率的示位標。因此，所研究的EPIRB是指能夠同時利用極地軌道衛(wèi)星和靜止軌道衛(wèi)星，并且發(fā)射信號頻率為406.028MHz的信標。
　　根據現存的各種EPIRB、ELT和PLB的功能特點，首先確定將要設計研發(fā)的EPIRB應該具有以下電氣性能指標：
　　·在頻率406.028MHz向極地軌道衛(wèi)星和靜止軌道衛(wèi)星發(fā)射報警信號；
　　·信號特性和電文格式符合ITU-RM.633號建議案；
　　·具有自動啟動、手動啟動和遙控啟動三種啟動方式，并且能人為關閉；
　　·測試示位標電子設備工作是否正常時，可不用衛(wèi)星系統。
　　根據以上性能指標，對EPIRB進行如下的設計分析：從總體上看，EPIRB應由電池供電單元、主控制單元和信號收發(fā)" title="信號收發(fā)">信號收發(fā)單元三部分組成，其功能框圖如圖1。

　　EPRIB通過鍵盤和顯示設備與外界通信，并能實時地根據當前的環(huán)境參數自動做出相應的控制。在EPRIB啟動(分為自動啟動、人工啟動和遙控啟動)后，它能將存儲器中的船只識別和注冊信息與GPS的定位信息相結合，利用406.028MHz的頻率發(fā)射出去，以供衛(wèi)星接收。
1.1 電池供電單元
　　EPIRB的電池要求能夠在5年內有效，在發(fā)射信號過程中要能夠持續(xù)工作48小時。因此，選用高性能的鋰電池，電路的其他各個部分都要選用低功耗的元器件，以減少非工作狀態(tài)下的電能消耗。如果EPIRB不要求作遙控啟動，應將收發(fā)轉換單元和天線單元的供電在非緊急應用時切斷，以減少電量消耗。
1.2 主控制器單元
　　主控制器單元由微控制器" title="微控制器">微控制器、鍵盤、顯示屏和傳感器組成。其中，微控制器是EPIRB的控制中心，負責所有信息的處理以及控制命令的發(fā)出。鍵盤采用簡單的組合按鍵設計，盡可能用較少的按鍵輸入一些命令，控制EPIRB的啟動和關閉。顯示屏能夠顯示一些工作狀態(tài)信息，如自動檢測結果信息、電池容量信息等以供操作人員查看。在微控制器內部的flash中，需要寫入船只的識別碼和注冊信息，而船只的識別碼和注冊信息應該能夠在產品完成生產之后寫入。壓力傳感器實時測量環(huán)境參數，并傳遞給微控制器，由微控制器根據環(huán)境參數做出相應的判斷，以實現自動啟動的功能。
1.3 信號收發(fā)單元
　　信號發(fā)射和接收單元包括一個406.028MHz的信號發(fā)射機和一個GPS的信號接收機，另外還有天線及收發(fā)轉換單元組成。其整體框圖如圖2所示。