CN101329820A - 一种实现区域报警的船载终端及报警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于北斗卫星系统实现区域报警的船载终端及报警方法。该船载终端可以实现GPS的实时定位或北斗的请求定位，获取船舶当前的位置信息；可以实现与北斗卫星进行通信；所述船载终端在获得当前位置信息后，判断当前位置是否处于自身所保存的报警区域内，若是，则向显示模块发送告警以告知用户，或者将自己的当前位置、航向和航速、以及紧急报警和求救等信息发送至北斗卫星，由北斗卫星转发上报给地面控制中心。进一步地，所述船载终端还可接收地面控制中心经北斗卫星转发来的控制指令、短信和告警等信息，与地面控制中心进行交互通信，实现对渔业船舶的区域报警、监控管理和报警救护等功能。
Description
技术领域
本发明涉及卫星定位、导航、通信技术领域，尤其涉及一种实现区域报警的船载终端及报警方法。
背景技术
对于海洋上的船舶而言，因国家海域、气象灾害、渔政管理、边防管理、军事演习等需要，会在海洋上划定若干禁止进入或限制进入的区域。为了避免海洋上的船舶进入这些特定区域，若能在进入区域之前进行报警，同时船舶自身可以获得其报警，并将这些报警的信息及时发播给地面控制中心或其他相关船舶，则可以为船舶提供良好的安全保障和科学有效的管理。
鉴于目前我国可应用的卫星系统有GPS系统和北斗系统。GPS系统具有实时性好、定位精度高等优点，缺点是只能接收GPS信号，不能进行通信。我国自主研发的北斗系统的用户终端可按一定频度发出定位或通信请求，实现定位和与其他终端进行通信，但实时性受到频度限制。将两种卫星系统进行综合应用，便可以充分发挥各自的优点，扩大推广应用的范围。因此，应用基于现有卫星系统的通信和定位导航技术，获得一种实现区域报警的船载终端及报警方法的需求便成为可能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于北斗卫星系统实现区域报警的船载终端及报警方法，实现船载终端对特定报警区域的进入或离开报警。
本发明提供一种基于北斗卫星系统实现区域报警的船载终端，所述船载终端包括显示控制单元和GPS/北斗双模定位通信单元，其中：
所述GPS/北斗双模定位通信单元，包括用于实现GPS实时定位的GPS模块和用于实现北斗请求定位的北斗模块，分别获取GPS定位信息和/或北斗定位信息；用于通过北斗模块与北斗卫星进行通信，通过北斗卫星与地面控制中心或其它用户进行交互通信；用于根据所存储的报警区域数据判断当前位置是否启动报警，若需启动报警时，则向所述显示控制单元发送报警信息和/或通过北斗模块经北斗卫星向地面控制中心发送报警信息；
所述显示控制单元，用于为船舶用户显示区域告警信息，还用于为船舶用户提供输入界面进行输入控制信息、提供导航界面及通信信息显示界面，在收到所述报警信息后为用户显示报警信息。
进一步地，所述GPS/北斗双模定位通信单元进一步包括有内置存储器；所述报警区域数据是存储于所述GPS/北斗双模定位通信单元的内置存储器中的一个或多个多边形、或矩形、或圆形区域的数据。
进一步地，所述报警区域数据是在GPS/北斗双模定位通信单元的初始化过程中设置，或是接收通过北斗卫星转发地面控制中心的控制指令进行远程增加、修改和删除。
进一步地，所述报警信息包括区域报警提示帧，该区域报警提示帧包括如下的字段：业务类型、业务状态、日期、时间、经度范围、经度、纬度范围、纬度、速度、方位、报警区域各数、区域编号和报警类别。
进一步地，所述GPS/北斗双模定位通信单元是持续获取该船舶的定位信息，在获取位置信息以后，实时或周期性的判断当前所处位置与所存储的报警区域的相对位置关系，判定船舶当前是进入或者是离开报警区域，并根据判断结果发送相应的报警信息及解除报警的信息。
进一步地，所述GPS/北斗双模定位通信单元在船舶进入报警区域并满足报警条件时，构造报警信息并通知显示控制单元以声光电的形式发出告警，同时通过北斗卫星向地面控制中心报警。
进一步地，所述GPS/北斗双模定位通信单元在船舶离开报警区域并满足解除报警条件时，构造解除区域报警信息，向地面控制中心发送所述解除区域报警信息，并通知显示控制单元当接收到解除区域报警信息时，向用户发出一次解除区域报警的声光报告。
本发明还提供一种基于权利要求所述的船载终端实现区域报警的方法，包括如下步骤：
进行GPS实时定位和北斗请求定位，分别获取GPS定位信息和/或北斗定位信息，确定船舶的当前位置；
根据所存储的报警区域数据判断当前位置是否需启动报警，若需启动报警时，则向用户的所述显示控制单元发送报警信息和/或通过北斗模块经北斗卫星向地面控制中心发送报警信息。
进一步地，所述方法进一步包括：
进一步通过所述显示控制单元在收到所述报警信息后为船舶用户显示区域告警信息，为船舶用户提供输入界面进行输入控制信息、提供导航界面及通信信息显示界面。
进一步地，所述报警/预警区域数据是存储于所述GPS/北斗双模定位通信单元的内置存储器中的一个或多个多边形、或矩形、或圆形区域的数据。
进一步地，所述报警区域数据是在GPS/北斗双模定位通信单元的初始化过程中设置，或是接收通过北斗卫星转发地面控制中心的控制指令进行远程增加、修改和删除。
进一步地，所述报警信息包括区域报警提示帧，该区域报警提示帧包括如下的字段：业务类型、业务状态、日期、时间、经度范围、经度、纬度范围、纬度、速度、方位、报警区域各数、区域编号和报警类别。
进一步地，所述GPS/北斗双模定位通信单元是持续获取该船舶的定位信息，在获取位置信息以后，实时或周期性的判断当前所处位置与所存储的报警区域的相对位置关系，判定船舶当前是进入或者是离开报警区域，并根据判断结果发送相应的报警信息及解除报警的信息：
在船舶进入报警区域并满足报警条件时，构造报警信息并通知显示控制单元以声光电的形式发出告警，同时通过北斗卫星向地面控制中心报警；
在船舶离开报警区域并满足解除报警条件时，构造解除区域报警信息，向地面控制中心发送所述解除区域报警信息，并通知显示控制单元当接收到解除区域报警信息时，向用户发出一次解除区域报警的声光报告。
进一步地，所述方法进一步包括：
如果一个船载终端的报警处于停止状态，又触发了另外一个报警，那么前者恢复报警；
如果从船载终端的定位通信单元获取的该船载终端工作状态的信息中为停止服务状态，则不执行区域报警。
本发明中船载终端包括GPS/北斗双模定位通信单元和显示控制单元，GPS/北斗双模定位通信单元实现GPS的实时定位或北斗的请求定位，并对其定位数据进行分析、过滤、验证、打包等处理；同时还可以实现与北斗卫星进行通信，将自己的当前位置，航向和航速，以及紧急报警和求救等信息发送至北斗卫星，由北斗卫星转发上报给地面控制中心；双模船载终端也可以接收地面控制中心经北斗卫星转发来的控制指令、短信和告警等信息，与地面控制中心进行交互通信，实现对渔业船舶的区域报警、监控管理和报警救护等功能。
GPS/北斗双模定位通信单元中能够存储100个多边形、矩形及圆形报警区域的数据，这些数据是GPS/北斗双模定位通信单元的初始化设置，也可以接收通过北斗卫星转发地面控制中心的控制指令进行远程增加、修改和删除。
实现区域报警的船载终端可以不断获取该船舶的位置信息，并及时更新报警区域数据。在获取定位信息以后，可以实时或周期性的根据当前的定位信息，判断当前所处的位置与所存储的报警区域的相对位置关系，若船舶当前定位信息所确定的位置点进入报警区域时，则发送相应的报警信息。
应用本发明可以采用两种定位方式获取船舶的当前位置信息，根据预先存储的报警区域数据可以判断当前船舶是进入或离开报警区域，并及时发出报警信息，供用户及地面控制中心查看监控。
附图说明
图1是具有区域报警功能的船载终端的原理图；
图2是实现区域报警的区域报警提示帧的具体结构图。
具体实施方式的技术方案
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
为解决海洋上各类船舶的定位和通信问题，以及实现基于定位通信的导航、紧急报警、监控管理等功能，本发明提供一种基于北斗卫星系统实现区域报警的船载终端及报警方法。一种可以实现区域报警的船载终端如图1所示，该船载终端包括显示控制单元和GPS/北斗双模定位通信单元。
所述显示控制单元，用于为船舶用户显示区域告警信息，还用于为船舶用户提供输入界面进行输入控制信息、提供导航界面及通信信息显示界面，以便为用户显示卫星捕获和定位信息、电子地图、导航信息，以及潮汐信息和控制中心的文字通信信息等。
所述GPS/北斗双模定位通信单元，用于实现GPS实时定位或北斗请求定位，并对定位数据进行分析、过滤、验证、打包等处理；还可以与北斗卫星进行通信，将位置数据打包发送至北斗卫星，再转发给地面控制中心；还可以接收地面控制中心经北斗卫星转发而来的控制指令、文字通信等信息。
GPS/北斗双模定位通信单元与显示控制单元双向通信，GPS/北斗双模定位通信单元将所接收的定位信息、地面控制中心的文字短信、告警等信息发送给显示控制单元进行显示；显示控制单元向GPS/北斗双模定位通信单元发送用户指令信息和获得所需要的导航信息，GPS/北斗双模定位通信单元并将用户的报警、通信、开关机报告等信息发送给北斗卫星，再转播上报给地面控制中心。
GPS/北斗双模定位通信单元进一步还包括存储单元，用于存储若干预定为报警/告警区域的区域数据，所述存储单元可存储100个多边形、矩形及圆形区域的数据，这些数据可由GPS/北斗双模定位通信单元的初始化设置，也可以接收通过北斗卫星转发地面控制中心的控制指令进行远程增加、修改和删除。
所述GPS/北斗双模定位通信单元进一步包括GPS模块和北斗模块，GPS模块用于接收GPS定位数据，北斗模块用于与北斗卫星交互接收定位数据及进行通信。
实现区域报警的船载终端可以采用GPS实时定位或北斗请求定位，不断获取该船舶的位置信息；在获取定位信息以后，可以实时或周期性的根据当前的定位信息以及预先存储的预警区域或报警区域的信息，判断当前所处的位置与GPS/北斗双模定位通信单元中的存储单元所存储的预警区域或报警区域的相对位置关系，若船舶当前定位信息所确定的位置点进入报警区域时，则发送与该报警区域相应的报警信息。
当船舶进入报警区域并满足报警条件时，船载终端的显示控制单元以声光电的形式发出告警，同时GPS/北斗双模定位通信单元通过北斗卫星向地面控制中心报警。向地面控制中心报警是以10分钟的频度自动进行报告，以便使地面控制中心进行监视该船舶的动态；船载终端的显示控制单元发出的声光电报警以每分钟一次的频度连续发出10次后结束；当接收到解除区域报警信息时，发出一次解除区域报警的声光报告。当船舶离开报警区域且满足解除条件时，GPS/北斗双模定位通信单元向地面控制中心发送区域报警解除信息。
如一个船载终端的报警处于停止状态，又触发了另外一个报警，那么前者恢复报警。地面控制中心也可以人工恢复区域报警。为了确保设置区域的正确性和方便核实，船载终端可以按照请求，单个返回指定要求查看区域的详细位置信息。
下面具体说明计算区域报警的方法。首先船载终端获取当前的位置信息，根据所保存的报警区域信息，计算当前位置与指定报警区域的关系：如果处于报警区域内且符合触发条件，那么船载终端分别向地面控制中心和船载终端的显示控制单元按各自的报警信息格式发送报警报告，在已触发报警的情况下，执行定时报警处理逻辑。
报警区域分配有唯一的区域编号。地面控制中心可以依据区域编号停止或恢复该区域的报警；在其他区域触发报警情况下，形成区域报警信息，已设置为停止的区域报警取消停止设置。
在船舶在指定区域作业或离开区域时，地面控制中心可以自动发出提示；船舶用户可以利用船载终端的显示控制单元根据区域报警信息，保证船舶在指定区域内进行作业。
由于船载终端中存储若干报警区域，当获得一个定位信息需要进行报警判断时，可以对逐个区域进行检查，判断是否进入或离开报警区域。当船载终端获取到新的定位数据时，获取一个报警区域并根据设置条件判断区域报警，如果满足报警条件且该区域如果没有报警历史，放入报警信息发送队列，默认为发送状态并向地面控制中心报告2次区域报警信息，如果不满足报警条件则开始遍历其它报警区域。
判断当前位置信息报警区域的相对位置时，生成区域报警有两种位置分布情况：
其一，当前位置点在区域边界点所围多边形之外；
其二，当前位置点在区域边界点所围多边形边线上或其中。
区域报警由当前位置点以及前两个采样位置点与区域的相对位置来判断。根据相对位置关系所确定的报警可以指示为如下的管理状态：
“禁出”条件：前一个采样位置点在区域内、当前位置点在区域外；
“禁入”条件：前一个采样位置点在区域外、当前位置点在区域内；
“禁作业”条件：当前位置点在区域内、速度值小于“航行速度门限值”。
例如设定的报警条件，依时间先后采样有四个位置点P1(区域外)、P2(区域内)、P3(区域内)和P4(区域内)，其中“禁入”报警点为P2和P3。其它点不报警。又如：有四个采样点A(区域内)、B(区域外)、C(区域外)和D(区域外)，则确定“禁出”报警点为B和C，其它点不报警。
区域报警信息发送到地面控制中心和船载终端的显示控制单元。区域报警发送完成后，按10分钟一次的频度循环发送报警信息到地面控制中心，直到区域报警解除。在解除区域报警时，当前位置与区域的相对位置有两种情况：
其一，当前位置点在区域边界点所围的多边形之外；
其二，当前位置点在区域边界点所围的多边形边线上或其中。
在解除区域报警时，由当前位置点以及前两个采样位置点与区域的相对位置进行判断，同时解除报警的区域最多为九个。其中：
“出区域”条件：前一个采样位置点在区域内、当前位置点在区域外。
“入区域”条件：前一个采样位置点在区域外、当前位置点在区域内。
“离开区域”条件：当前位置点在区域外、速度大于“航行速度门限值”。
例如在确定是否解除报警时，依时间先后有四个采样点P1(区域内)、P2(区域外)、P3(区域外)，P4(区域外)，则“入区域”解除报警点为P2和P3，其它点不报。又如：有四个采样点A(区域外)、B(区域内)、C(区域内)，D(区域内)，则“出区域”解除报警点为B和C，其它点不报。确定区域报警解除后，将区域报警解除信息发送到地面控制中心和船载终端的显示控制单元。接收到区域报警解除信息，地面控制中心停止监控，船载终端的显示控制单元停止声光报警。
一种船载终端报警方法中实现区域报警所采用的区域报警提示帧的具体结构图如图2所示。其区域报警提示帧包括如下字段：
a)业务类型，为一字节，用于区域报警提示；
b)业务状态，为一字节，由定位状态、供电类别、电池剩余电量字段组成；
c)日期和时间，分别为三字节，是从2000年起开始计量的定位位置的采样时间；日期采取YYMMDD表示；时间采用HHMMSS表示；
d)经度范围和纬度范围，分别为一字节；经度范围用E表示东经，用W表示西经；纬度范围用N表示北纬，用S表示南纬；
e)经度和纬度，分别为四字节；一个字节表示度，一个字节表示整数分，一个字节表示整数秒，一个字节表示小数秒；
f)速度，为一字节，采用无符号数表示，单位为0.1米/秒；
g)方位，为一字节，采用无符号数表示，表示范围为：0～360°，0°表示正北方向，以此为准顺时针方向增大，单位为2度；
h)报警区域个数，为一字节，表示触发的报警区域个数(≤9)；
i)区域编号，为一字节，表示报警区域编号；
j)报警类别，为一字节，0表示出区域，1表示入区域，2表示区域内作业，5表示解除出区域报警，6表示解除入区域报警，7表示解除区域内作业报警。
在地面控制中心和船载终端的显示控制单元均可以采用屏幕显示和声音提示方式的船位区域报警信息；如果从船载终端的定位通信单元获取的有关该船载终端工作状态的信息中为停止服务状态，则不执行区域报警。
基于北斗卫星系统实现区域报警的船载终端在接收到北斗卫星转发的区域报警提示帧信息后，根据提示帧中的标识，确定是报警还是解除区域报警。如果为区域报警，则船载终端显示控制单元的显示背景闪烁3秒，并发出声音，同时按每分钟报警一次循环10次后结束。如在10次报警的循环过程中收到解除报警信息，那么终止报警。报警及解除报警的信息存储在“已接收短信”的列表中。
本文所述仅为本发明的优选实施示例，并不用于限制本发明，对于该领域的技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。因此，凡涉及在本发明的创新和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进以及更新等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1、一种基于北斗卫星系统实现区域报警的船载终端，其特征在于，所述船载终端包括显示控制单元和GPS/北斗双模定位通信单元，其中：
所述GPS/北斗双模定位通信单元，包括用于实现GPS实时定位的GPS模块和用于实现北斗请求定位的北斗模块，分别获取GPS定位信息和/或北斗定位信息；用于通过北斗模块与北斗卫星进行通信，通过北斗卫星与地面控制中心或其它用户进行交互通信；用于根据所存储的报警区域数据判断当前位置是否启动报警，若需启动报警时，则向所述显示控制单元发送报警信息和/或通过北斗模块经北斗卫星向地面控制中心发送报警信息；
所述显示控制单元，用于为船舶用户显示区域告警信息，还用于为船舶用户提供输入界面进行输入控制信息、提供导航界面及通信信息显示界面，在收到所述报警信息后为用户显示报警信息。
2、如权利要求1所述的船载终端，其特征在于，所述GPS/北斗双模定位通信单元进一步包括有内置存储器；所述报警区域数据是存储于所述GPS/北斗双模定位通信单元的内置存储器中的一个或多个多边形、或矩形、或圆形区域的数据。
3、如权利要求1或2所述的船载终端，其特征在于，所述报警区域数据是在GPS/北斗双模定位通信单元的初始化过程中设置，或是接收通过北斗卫星转发地面控制中心的控制指令进行远程增加、修改和删除。
4、如权利要求1所述的船载终端，其特征在于，所述报警信息包括区域报警提示帧，该区域报警提示帧包括如下的字段：业务类型、业务状态、日期、时间、经度范围、经度、纬度范围、纬度、速度、方位、报警区域各数、区域编号和报警类别。
5、如权利要求1所述的船载终端，其特征在于，所述GPS/北斗双模定位通信单元是持续获取该船舶的定位信息，在获取位置信息以后，实时或周期性的判断当前所处位置与所存储的报警区域的相对位置关系，判定船舶当前是进入或者是离开报警区域，并根据判断结果发送相应的报警信息及解除报警的信息。
6、如权利要求5所述的船载终端，其特征在于，所述GPS/北斗双模定位通信单元在船舶进入报警区域并满足报警条件时，构造报警信息并通知显示控制单元以声光电的形式发出告警，同时通过北斗卫星向地面控制中心报警。
7、如权利要求5所述的船载终端，其特征在于，
所述GPS/北斗双模定位通信单元在船舶离开报警区域并满足解除报警条件时，构造解除区域报警信息，向地面控制中心发送所述解除区域报警信息，并通知显示控制单元当接收到解除区域报警信息时，向用户发出一次解除区域报警的声光报告。
8、一种基于权利要求所述的船载终端实现区域报警的方法，其特征在于，包括如下步骤：
进行GPS实时定位和北斗请求定位，分别获取GPS定位信息和/或北斗定位信息，确定船舶的当前位置；
根据所存储的报警区域数据判断当前位置是否需启动报警，若需启动报警时，则向用户的所述显示控制单元发送报警信息和/或通过北斗模块经北斗卫星向地面控制中心发送报警信息。
9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
进一步通过所述显示控制单元在收到所述报警信息后为船舶用户显示区域告警信息，为船舶用户提供输入界面进行输入控制信息、提供导航界面及通信信息显示界面。
10、如权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述报警/预警区域数据是存储于所述GPS/北斗双模定位通信单元的内置存储器中的一个或多个多边形、或矩形、或圆形区域的数据。
11、如权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述报警区域数据是在GPS/北斗双模定位通信单元的初始化过程中设置，或是接收通过北斗卫星转发地面控制中心的控制指令进行远程增加、修改和删除。
12、如权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述报警信息包括区域报警提示帧，该区域报警提示帧包括如下的字段：业务类型、业务状态、日期、时间、经度范围、经度、纬度范围、纬度、速度、方位、报警区域各数、区域编号和报警类别。
13、如权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述GPS/北斗双模定位通信单元是持续获取该船舶的定位信息，在获取位置信息以后，实时或周期性的判断当前所处位置与所存储的报警区域的相对位置关系，判定船舶当前是进入或者是离开报警区域，并根据判断结果发送相应的报警信息及解除报警的信息：
在船舶进入报警区域并满足报警条件时，构造报警信息并通知显示控制单元以声光电的形式发出告警，同时通过北斗卫星向地面控制中心报警；
在船舶离开报警区域并满足解除报警条件时，构造解除区域报警信息，向地面控制中心发送所述解除区域报警信息，并通知显示控制单元当接收到解除区域报警信息时，向用户发出一次解除区域报警的声光报告。
14、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
如果一个船载终端的报警处于停止状态，又触发了另外一个报警，那么前者恢复报警；
如果从船载终端的定位通信单元获取的该船载终端工作状态的信息中为停止服务状态，则不执行区域报警。
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