CN101360287B - 全数字近海渔业安全救助通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全数字近海渔业安全救助通信系统，其特征在于包括：中心控制器、模拟/双速数字调制器、高频功率放大器、模拟/双速数字解调器；其中中心控制器将麦克传回的语音信号和/或键盘、GPS模块及智能渔船信息卡SIC传回的信息经过处理后送给模拟/双速数字调制器调制和高频功率放大器放大后，再由天线发送到接收方；另外，所述天线将接收到的信令信号和/或语音信号经过双信道高放放大和模拟/双速数字解调器解调后，传送到中心控制器进行处理，所述中心控制器将处理后的语音信号传送到扬声器中，或将信令信号处理后传送到扬声器和/或显示器中。该安全救助通信系统具使用方便、性能可靠等特点，适于在近海渔船上广泛使用。

Description

全数字近海渔业安全救助通信系统

技术领域

本发明涉及一种渔业安全救助通信系统，尤其涉及一种全数字近海渔业安全救助通信系统。

背景技术

近海渔业安全救助通讯网是近海船只安全重要保证，专利号为ZL200520017916.4的《一种近海渔业安全遥控基站》专利支持的全国近海渔业安全救助通讯网，这些近海渔业安全救助基站可在现场无人管理的情况下运行，而工作人员可远程接收、发送控制信息及语音信息。基站管理实现了：①遥控基(岸)站电源开/关；面板、手柄各功能遥控操作，例如：语音实时发射、接收；渔政、海况、气象信息的实时播出；群呼、选呼；信道扫描搜索；改变信道值；静噪、音量遥控调整等。②基(岸)站主备用设备之间的遥控切换。③有线无线通讯之间的自动转接。④基(岸)站收到的各类信息，如遇险求救、群呼、选呼等对应的船号、区号、经纬度等，实时传送到指挥中心，指挥中心可对其存储等处理。⑤指挥中心可记录对遥控的基(岸)站的所有操作。

然而，目前在该网内运行的船台，虽然历经多年更新换代，但仍然存在如下缺点：①语音信号采用传统的模拟调频体制，与GSM系统的第一代模拟产品相似，存在诸如语音易被非法窃听，保密性差，频谱利用率低，不易采取先进的编码技术，语音不够清晰，无法开展各类数字业务等。②信令射频信号仍然采用传统的模拟调频体制，且信令速率仍然偏低，编码效率较低，信令编码纠错能力较弱，没有汉字、短信及图片传送等功能。③尽管采用了单片机控制，但不具备渔船信息管理功能，没有电话号码本及留言功能，有无线转接需要另加设备，等等。在数字GSM、CDMA、小灵通等通信设备广泛普及的现代，不具有汉字功能，保密性能差，不能开展数字业务，不具备渔船信息管理等高级功能的普通船台，显然是落后的、需要更新换代为全数字的。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种采用全数字调制解调、双信道值守，除了兼容原来模拟FM语音之外，采用全数字调制话及一路独立兼容原信令的双速数字信令接收信道，确保通话不间断以及信令的实时准确接收的近海渔业安全救助通信系统。本发明采用的技术手段如下：

一种全数字近海渔业安全救助通信系统，其特征在于包括：麦克、扬声器、天线、天线开关、中心控制器，用于完成信令信号和/或语音信号的调制的模拟/双速数字调制器，用于将上述模拟/双速数字调制器传送过来信号进行功率放大的高频功率放大器，用于对天线接收的信令信号和/或语音信号进行放大的双信道高放，用于完成信令信号和/或语音信号的解调的模拟/双速数字解调器，用于进行船体定位信息获取的GPS模块，用于保存船体信息的智能渔船信息卡SIC，以及用于信息输入的键盘和对上述各种信息进行显示的显示器；

所述中心控制器将麦克传回的语音信号和/或键盘、GPS模块及智能渔船信息卡SIC传回的信息经过处理后送给模拟/双速数字调制器调制和高频功率放大器放大后，再由天线发送到接收方；另外，所述天线将接收到的信令信号和/或语音信号经过双信道高放放大和模拟/双速数字解调器解调后，传送到中心控制器进行处理，所述中心控制器将处理后的语音信号传送到扬声器中，或将信令信号处理后传送到扬声器和/或显示器中。

所述的信令信号包括本发明专门研发的高速信令信号和兼容原农业部颁发的《渔业船用调频无线电话机(27.5—39.5MHz)通用技术规范(试行)》系列船台的低速信令信号；只有采用本发明专门研发的高速信令才有可能实现短信、图片、检验、留言、有无线转接等新功能；语音信号包括模拟语音信号和数字语音信号。

中心控制器由DSP、FPGA和单片机组成；所述单片机与键盘、显示器连接完成键盘信息采集，与EEPROM/FLASH1/SIC信息接口连接以存储本船全部信息，与电压监视接口连接以监视本机供电电压；FPGA与模拟/双速数字解调器连接以完成语音信号和/或信令信号调制解调过程中的控制与数据传递，与EEPROM/FLASH1/非SIC信息接口连接以保存相关信息，FPGA还与A/D转换器、D/A转换器相连以完成语音信号的数字化，与GPS模块相连以实时读取本船船位信息，与VCO相连以实现信道切换及收发转换控制，此外FPGA还用于数字语音信号和高速信令的编解码、组帧、交织/解交织及校验和接收信令信号的检测；所述DSP与FLASH相连以确保本机启动正常，与接收指示相连以指示本机接收状态，所述DSP还用于兼容低速信令的编解码、信令识别。

模拟/双数字调制器由模拟语音调制器和双速数字调制器组成，其中模拟语音调制器用于模拟频率调制，双速数字调制器完成信令信号的调制；

双信道高放由信令信道高放和语音信道高放组成，其中，信令信道高放信道用于接收信令信号，语音信道高放信道用于接收语音信号；

模拟/双速数字解调器由双速数字信令解调器、数字语音解调器和模拟语音解调器组成，其中，双速数字信令解调器将信令信道高放送来的已调信令信号解调恢复出发端的信令信号送中心控制器处理；数字语音解调器将语音信道高放送来的已调数字调制语音信号恢复出发端的数字语音信号送中心控制器处理；模拟语音解调器将语音信道高放送来的已调模拟语音信号解调并恢复出原发端的模拟语音信号送音频功放放大后输入扬声器上。

该安全救助通信系统工作于27.5-39.5MHz渔用专用频段，数字调制解调使之具备传统模拟电台不具备的优点：语音清晰明亮，操作汉化简单，功能齐全完备。不仅可以双向通话，还可以实现各类呼叫，包括求救呼、气象呼、海呼、全呼、定位呼、群呼、电话呼、选呼、短信呼、图片呼、留言呼、检验呼等，为方便使用，还具备电话本，来/去电号码存储，来电暂时无人接听留言，快捷键拨叫等功能。采用全数字调制解调、双信道值守，除了兼容原来模拟FM语音之外，采用全数字调制话及一路独立兼容原信令的双速数字信令接收信道，确保通话不间断以及信令的实时准确接收。对于传送的数字信号采用交织/卷积编码技术，以提高抗干扰性能。兼容原农业部颁发的《渔业船用调频无线电话机(27.5—39.5MHz)通用技术规范(试行)》系列船台信令并新增高速信令信息及短信息，各功能的汉字提示及输入输出，配合海洋渔业管理，具备智能渔船信息卡(SIC)管理功能。另外，信道数由原来480加倍到960个，语音信道带宽由原来的25KHz减小为12.5KHz，提高了频谱利用率，有无线转接无需再另加设备，增设的智能渔船信息卡使渔政等管理部门对渔船管理更加方便、可靠。

附图说明

图1为本发明所述通信系统的组成框图；

图2为本发明所述通信系统的原理框图；

图3为本发明所述通信系统的中心控制器主要接口框图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明公开了用于保障渔业安全的全数字近海渔业安全救助通信系统，包括中心控制器1、模拟/双速数字调制器2、高频功率放大器3、天线开关4、双信道高放5、模拟/双速数字解调器6、GPS模块7、智能渔船信息卡SIC8，键盘、显示器9，及麦克10、扬声器11。其中，模拟/双数字调制器2由模拟语音调制器15及双速数字调制器16组成，主要完成模拟FM调制、低速数字调制和高速数字调制功能；模拟语音调制器15完成普通模拟频率调制，以兼容传统模拟频率调制电台；双速数字调制器16为MSK/MFSK调制，其中，低速数字信令兼容原农业部颁发的《渔业船用调频无线电话机(27.5—39.5MHz)通用技术规范(试行)》系列船台兼容的低速信令，高速数字信令采用本发明专门研制的信令集。高频功放3将前级送来的小功率高频已调信号放大到足够大的功率，经天线开关4后送到天线发射到接收方。天线开关4在半双工电台内部，实现收发转换的过程是：用继电器将天线在接收和发射天线之间切换，同时，收发电路电源也作相同切换。这可由单片机很方便的控制。双信道高放5由信令信道高放18和语音信道高放19组成；其中，信令信道高放18信道固定，用于接收低速、高速信令；语音信道高放19信道可变，用于接收模拟语音和数字调制语音。模拟/双速数字解调器6由双速数字信令解调17、数字语音解调20和模拟语音解调21组成。其中，双速数字信令解调17将信令信道高放18送来的已调信令信号解调，恢复出发端的低速/高速信令信号，送中心控制器1处理；数字语音解调20将语音信道高放19送来的已调数字调制语音信号恢复出发端的数字语音信号，送中心控制器1处理；模拟语音解调21将语音信道高放19送来的已调模拟语音信号解调并恢复出原发端的模拟语音信号，经收开关23，送音频功放24放大，推动扬声器11工作；GPS模块7用于接收定位信息，并将本船经纬度、航向、航速等信息送中心控制器1处理；智能渔船信息卡SIC8存有渔政对渔船管理的该船全部信息，用于保存本船注册信息，包括船号、渔船自然属性、隶属关系、历史违章状况、缴费信息等等。

如图3所示中心控制器1主要由DSP26、FPGA27和单片机28组成。其中，单片机28除了与DSP26、FPGA27通讯之外，主要负责与键盘、显示器9接口，完成键盘信息采集、汉字输入输出；与EEPROM/FLASH1/SIC信息8接口，存储本船全部信息以供相关部门检查；与电压监视30接口，监视本机供电电压。FPGA27除了与单片机28、DSP26通讯之外，主要负责与双模双速调制解调器33接口，完成语音/信令调制解调过程中的控制与数据传递；与EEPROM/FLASH1/非SIC信息29接口，保存电话本、图片、留言、本机历史船位、汉字库等相关信息；FPGA27还与A/D14、D/A22相连，完成语音的数字化；与GPS模块7相连，实时读取本船船位信息；与VC031(电压控制振荡器)相连，实现信道切换及收发转换控制；FPGA27内还实现接收信道信号检测、数字语音和高速信令的编解码、组帧、交织/解交织、校验等功能；DSP26除了与FPGA27、单片机28通讯之外，与FLASH32相连确保本机启动正常；与接收指示25相连，指示本机接收状态；DSP26还实现兼容低速信令的编解码、信令识别等功能。

以上各组成单元配合本发明专门研发的高速信令及电话本协议、留言协议、有无线转接(含与GSM、CDMA、小灵通等手机)协议、中心控制器通讯等协议，再加上对传输的数字信息采用特定加密、交织、卷积算法，确保该全数字近海渔业安全救助通信系统的可靠性和安全性。

结合图1、图2下面对船台工作原理进行介绍如下：

①模拟语音信号发射

在中心控制器1控制下，语音信号经过麦克10、语音放大器12和发开关13送到模拟语音调制器15完成模拟话调制，再经过高频功率放大器3，通过天线开关4后送到天线上发射到接收方。

②低速信令发射

中心控制器1将从手柄，键盘、显示器9，GPS模块7收集到的各类信令信息处理后送到双速数字调制器16中，完成低速信令调制后再经过高频功率放大器3，通过天线开关4后送到天线上发射到接收方。

③高速数字信令发射

中心控制器1对从手柄、键盘9、GPS模块7、智能船用信息卡SIC8等处收集到的各类信令信息作交织、卷积编码及加密等处理之后，送到双速数字调制器16，完成高速信令数字调制，再经过高频功率放大器3，通过天线开关4后送到天线上发射到接收方。

④数字调制话发射

在中心控制器1控制下，经过A/D转换14的数字语音信号作交织、卷积编码及加密等处理之后，送到双速数字调制器16，完成高速语音数字调制，再经过高频功率放大器3，通过天线开关4后送到天线上发射到接收方。

⑤模拟话接收

在正常接收状况下，发射方发来的模拟语音信号，经过天线开关4和语音信道高放19放大，送模拟语音解调器21解调出音频信号，再经过收开关23，送音频功放24放大之后，经过扬声器11发出语音。

⑥低速信令接收

在正常接收状况下，发射方发来的低速信令信号，经过天线开关4和信令信道高放18放大，送双速数字信令解调器17解调并恢复发送的信令信号，送中心控制器1作相应处理，例如，呼叫类型判决、呼叫对象区分、发出相应告警、显示等。

⑦高速数字信令接收

在正常接收状况下，发射方发来的高速数字信令信号，经过天线开关4和信令信道高放18放大，送双速数字信令解调器17解调并恢复发送的高速数字信令信号，送中心控制器1作相应作解密、译码及解交织等处理之后，作呼叫类型判决、呼叫对象区分、发出相应告警、显示等处理。

⑧数字调制话接收

在正常接收状况下，发射方发来的数字调制话信号，经过天线开关4和语音信道高放19放大，送数字语音解调器20解调并恢复发送的高速数字语音信号，送中心控制器1作相应作解密、译码及解交织等处理之后，送D/A转换器22恢复出发射的音频信号，再经过收开关23，送音频功放24放大之后，经过扬声器11送出语音。

⑨智能渔船信息卡8可由渔业管理部门通过相应程序读写。指挥中心及渔政管理船可以随时调用覆盖范围内渔船装备的全数字近海渔业安全救助船台内智能渔船信息卡内部的信息，以完成对该渔船的相关信息合法性检查。

⑩内嵌GPS模块7可以定时中断中心控制器1将本船位信息实时更新存储于机内EEPROM/FLASH中，并显示在本机显示器上。各相关信令带有本船当前的船位信息。各种操作、电台状态等信息要以汉字显示在显示器9上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种全数字近海渔业安全救助通信系统，其特征在于包括：麦克、扬声器、天线、天线开关、中心控制器，用于完成信令信号和/或语音信号的调制的模拟/双速数字调制器，用于将上述模拟/双速数字调制器传送过来信号进行功率放大的高频功率放大器，用于对天线接收的信令信号和/或语音信号进行放大的双信道高放，用于完成信令信号和/或语音信号的解调的模拟/双速数字解调器，用于进行船体定位信息获取的GPS模块，用于保存船体信息的智能渔船信息卡SIC，以及用于信息输入的键盘和对上述各种信息进行显示的显示器；

所述中心控制器将麦克传回的语音信号和/或键盘、GPS模块及智能渔船信息卡SIC传回的信息经过处理后送给模拟/双速数字调制器调制和高频功率放大器放大后，再由天线发送到接收方；另外，所述天线将接收到的信令信号和/或语音信号经过双信道高放放大和模拟/双速数字解调器解调后，传送到中心控制器进行处理，所述中心控制器将处理后的语音信号传送到扬声器中，或将信令信号处理后传送到扬声器和/或显示器中；

模拟/双速数字调制器由模拟语音调制器和双速数字调制器组成，其中模拟语音调制器用于模拟频率调制，双速数字调制器完成信令信号的调制；

双信道高放由信令信道高放和语音信道高放组成，其中，信令信道高放信道用于接收信令信号，语音信道高放信道用于接收语音信号；

模拟/双速数字解调器由双速数字信令解调器、数字语音解调器和模拟语音解调器组成，其中，双速数字信令解调器将信令信道高放送来的已调信令信号解调恢复出发端的信令信号送中心控制器处理；数字语音解调器将语音信道高放送来的已调数字调制语音信号恢复出发端的数字语音信号送中心控制器处理；模拟语音解调器将语音信道高放送来的已调模拟语音信号解调并恢复出原发端的模拟语音信号送音频功放放大后输入扬声器上。

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