CN101866157B - 一种船舶航迹记录监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种船舶航迹记录监测方法，涉及船舶航迹的监测，需要提供一种渔政监督检查用的船舶航迹记录监测方法，本发明采用航迹记录仪和数据读取器，航迹记录仪安装于渔船上；数据读取器由无线数传模块天线、无线数传模块和计算机组成，其特征是航迹记录仪装有无线数传模块及天线成为带发射功能的航迹记录仪，无线数传模块连接低功耗单片机和大容量长效电池；无线数传模块平时处于休眠状态，并被低功耗单片机定时唤醒进入监听状态接收数据读取指令，通过无线数传模块发送存储在FLASH存储芯片内的航迹记录数据给数据读取器，数据读取器的无线数传模块连接计算机，数据读取器安装在监督船只或者港口内。本发明用于船舶航迹记录监测。
Description
技术领域
本发明涉及船舶航迹的监测系统，特别涉及用自带电源供电的船舶航迹记录监测方法。
背景技术
在现代渔业管理中渔船的监控是不可或缺的，其中渔船的航迹是渔船的监控的重要内容。现代渔船虽然配有GPS导航系统，多具有记录航迹的功能，但一般依赖于船只自身的电源供电，容易被人为停止工作；航迹的记录数据能被人为修改，难以保证数据的真实性；要获得航迹数据需要登临渔船读取，执法检查不便。为了保证数据的真实客观，防止人为的删除和改动，需要配备一种不依赖于船电且有防篡改功能的航迹记录设备：该设备应独立工作，不会被船上人操控而停止工作；该设备安装后能自动记录渔船的航迹和速度，记录时间可达一年左右，可记录渔船的一个捕捞季节的航迹数据，记录的数据保存在设备内部的FLASH芯片中，需专用设备才可以将数据读出；该设备应具有无线数据传输功能，当监督船只上的航迹读取设备发出读取指令后，能够通过无线传输方式将记录的数据发送到渔监船，以实现渔监船的非登临检查，降低执法的危险性；能配合无线数传模块的频率和调制方式的选择以及读取指令的加密，实现数据读取的加密。该发明所用到的成熟技术如下：
GPS技术是目前广泛使用的全球卫星定位技术。以常见的台湾HOLUX公司生产的普通GPS接收模块为例，该模块采用高灵敏度、低耗电量芯片StarIIIGPS接收芯片，具备快速定位及追踪20颗卫星的能力，价格在200元左右，定位精度在10米左右。
低功耗单片机控制存储技术。低功耗单片机如AVR的低功耗系列，低功耗的TI的MSP430系列，有很多的低功耗单片机型号供选择。
以FLASH为代表非掉电易失的固态存储器具有体积小，功耗低等优点，特别适用于有低功耗要求的地方。
无线数传模块包括利用卫星的传输模块和短波直接传输无线模块，其中利用ISM免执照频段的无线数传模块有很多，大多数传播距离为100～200米左右，也有可传播1千米以上，可以根据需要选用适当的模块。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于渔政监督检查用的船舶航迹记录监测方法，该方法需要配备带发射功能的航迹记录仪和数据读取器。带发射功能的航迹记录仪安装于渔船上，实时记录存储渔船的航迹并具有无线收发功能。其实现无线收发功能的无线数传模块平时处于休眠状态，并被定时唤醒进入监听状态接收指令。配套的数据读取器安装在监督船只或港口内，数据读取器可以对带发射功能的航迹记录仪发出读取数据指令，带发射功能的航迹记录仪在接收到指令后，若判断指令合法，就通过无线数传模块发送其存储的航迹记录数据给数据读取器。监督船只或港口就可以得到过去一段时间内的航迹数据，以判别渔船是否有违章捕捞行为。
本发明的技术方案采用航迹记录仪和数据读取器，航迹记录仪安装于渔船上，由GPS接收天线、GPS接收模块、低功耗单片机、FLASH存储芯片和大容量长效电池组成，利用GPS接收模块实时记录存储渔船的航迹到FLASH存储芯片；数据读取器由无线数传模块天线、无线数传模块和计算机组成，其特征是航迹记录仪装有无线数传模块及天线使航迹记录仪成为带发射功能的航迹记录仪，航迹记录仪的无线数传模块天线与无线数传模块相连，无线数传模块天线为收发共用天线，通过无线数传模块将航迹数据传出，无线数传模块连接低功耗单片机和大容量长效电池；低功耗单片机从无线数传模块读取指令，也可以将数据从无线数传模块发出；该无线数传模块平时处于休眠状态，并被低功耗单片机定时唤醒进入监听状态接收数据读取指令，当收到并判断指令合法，就通过无线数传模块发送存储在FLASH存储芯片内的航迹记录数据给数据读取器，数据读取器的无线数传模块天线与无线数传模块相连，无线数传模块连接计算机，数据读取器接收到航迹数据，存入计算机；数据读取器安装在监督船只或者港口内。
本发明的突出优点是渔监船或港口可以得到过去一段时间内渔船的航迹数据，以判别渔船是否有违章捕捞行为。利用该设备可以实现监督船只的非登临检查，可以大大提高渔政船的执法效率和执法的安全性。
附图说明
图1为带发射功能的航迹记录仪的组成示意图。
图2为数据读取器组成示意图。
图3为主程序流程图。
具体实施方式
船舶航迹记录监测方法采用带发射功能的航迹记录仪(图1)和数据读取器(图2)。其中，带发射功能的航迹记录仪由GPS接收天线101、无线数传模块天线102、GPS接收模块103、无线数传模块104、低功耗单片机105、FLASH存储芯片106、备用的数据接口107和大容量长效电池108组成。带发射功能的航迹记录仪的GPS接收天线101连接到GPS接收模块103的天线输入端，无线数传模块天线102连接到无线数传模块104的天线输入输出端，GPS接收模块103、无线数传模块104、FLASH存储芯片106和备用的数据接口107均连接到低功耗单片机105的I/O端口，大容量长效电池108连接到GPS接收模块103、无线数传模块104、FLASH存储芯片106和低功耗单片机105的电源输入端。数据读取器由无线数传模块天线201、无线数传模块202和计算机203组成。数据读取器的无线数传模块天线201连接到无线数传模块202的天线输入输出端，无线数传模块202连接计算机203的数据传输端口。
GPS接收天线101输出的GPS信号输入到GPS接收模块103，经GPS接收模块103处理后得到的经纬度、速度和时间数据输入低功耗单片机105，低功耗单片机105将上述数据处理后写入FLASH存储芯片106。无线数传模块天线102为收发共用天线，低功耗单片机105可以从无线数传模块104读取指令，也可以将数据从无线数传模块104发出。备用的数据接口107与低功耗单片机105的IO口相连，数据可以双向传输，为将来系统功能扩展时提供数据接口。
为降低系统功耗，各个部件平时都处于休眠状态。低功耗单片机105可以采用MSP430系列，该单片机可以在平时处于休眠状态，并被内部的定时器自动唤醒，定时时间可调。GPS接收模块103也选用具有休眠功能的模块，只在需要时被低功耗单片机105唤醒进入工作状态，输出经纬度、速度和时间等数据。数据输出完毕，GPS接收模块103进入低功耗的休眠状态，直到下一次被唤醒。无线数传模块104平时也处于休眠状态，并被低功耗单片机105定时唤醒进入监听状态，在监听状态下工作一定时间后，如果没有收到发给本机的数据读取指令，就再次进入休眠状态；如果收到发给本机的数据读取指令，则将该指令输入低功耗单片机105，低功耗单片机105判断指令是否合法，若不合法则不读取，若合法，则根据指令内容，从FLASH存储芯片106中读取需要的航迹数据，送入无线数传模块104的输入端，经无线数传模块104和无线数传模块天线102发射输出。对于渔船监督来说，由于渔船速度不快，一般每10分钟到30分钟记录一次位置信息即可，而为确保对数据读取指令的及时响应，系统要经常进入监听状态以确定是否有数据读取指令，一般在1～5秒就要进行一次监听。因此，本系统设定每进行n3次监听进行一次GPS位置记录，程序中设置了唤醒次数计数器count，每唤醒一次，计数器count加1，直到count＝n3，启动GPS模块103记录位置、速度、时间等信息数据到FLASH存储芯片106，并将计数器count清零，进入下一次循环。
监督船在需要读取渔船航迹时，由计算机203向无线数传模块202发出数据读取指令，该指令可以设置为只读取一定时间范围内的航迹，也可以为读取全部航迹数据。为保证数据的安全性，避免航迹数据被非法读取，可通过一定方式对数据读取指令加密，带发射功能的航迹记录仪上则有对应的解密方式，可用于判断接收到的指令是否合法。该指令经无线数传模块202和无线数传模块天线201发射到空中，被带发射功能的航迹记录仪接收到该指令后，经判断指令合法，即响应该指令，并按要求发回航迹数据，数据读取器接收到航迹数据，存入计算机，该航迹数据可以通过软件读取，查询。
带发射功能的航迹记录仪工作的具体流程如下：
a.上电，系统初始化：设置唤醒次数计数器count为0；设置单片机105为定时器A唤醒的休眠状态；设置定时器A、定时器B的工作方式为自动重装初值；设置定时器A、定时器B的初值n1、n2，n1决定了定时器A的定时时间，该时间是低功耗单片机105的休眠时间；n2决定了定时器B的定时时间，该时间是无线数传模块104的监听时间。
b.启动定时器A开始计数，同时单片机105进入休眠状态。
c.定时器A计满停止，唤醒单片机，唤醒次数计数器count+1，启动无线数传模块104进入监听，启动定时器B开始计数。在定时器B计满终止之前，无线数传模块104一直处于监听状态，若无线数传模块104收到指令则判断指令的合法性，若不合法则不读取，若合法，则停止定时器B的计数，判断指令需要读取航迹的时间范围，从FLASH芯片中读取相应的数据，并通过无线数传模块104及其天线102发出，待数据发送结束后，让无线数传模块104回到休眠状态，并恢复定时器B的计数。
d.定时器B计满结束后，程序检查唤醒次数计数count是否达到n3，如果没有，则转到步骤b；如果达到n3，则启动GPS模块103，并等待GPS模块103稳定输出数据时，读取GPS的位置、速度、时间等数据并送入FLASH芯片无线数传模块106存储。
e.命令GPS模块103进入休眠，唤醒次数计数count清零，程序转到步骤b。
Claims (1)
1.一种船舶航迹记录监测方法，采用航迹记录仪和数据读取器，航迹记录仪由GPS接收天线、GPS接收模块、低功耗单片机、FLASH存储芯片和大容量长效电池组成，安装于渔船上；数据读取器由无线数传模块天线、无线数传模块和计算机组成，其特征是航迹记录仪装有无线数传模块及天线成为带发射功能的航迹记录仪，航迹记录仪的GPS接收天线(101)连接到GPS接收模块(103)的天线输入端，航迹记录仪的无线数传模块天线(102)连接到无线数传模块(104)的天线输入输出端，GPS接收模块(103)、无线数传模块(104)和FLASH存储芯片(106)均连接到低功耗单片机(105)的I/O端口，大容量长效电池(108)连接到GPS接收模块(103)、无线数传模块(104)、FLASH存储芯片(106)和低功耗单片机(105)的电源输入端；数据读取器安装在监督船只或者港口内，数据读取器的无线数传模块天线(201)连接到无线数传模块(202)的天线输入输出端，无线数传模块(202)连接计算机(203)的数据传输端口；航迹记录仪的无线数传模块天线(102)和数据读取器的无线数传模块天线(201)均为收发共用天线；
在需要读取渔船航迹时，由计算机(203)向无线数传模块(202)发出数据读取指令，该指令经无线数传模块(202)和无线数传模块天线(201)发射到空中，被带发射功能的航迹记录仪接收到该指令后，经判断该指令合法，即响应该指令，并按要求发回航迹数据，数据读取器接收到航迹数据，存入计算机，该航迹数据可以通过软件读取，查询；
航迹记录监测方法按以下a～e流程工作：
a.上电，系统初始化：设置唤醒次数计数count为0；设置低功耗单片机(105)为定时器A唤醒的体眠状态；设置定时器A、定时器B的工作方式为自动重装初值；设置定时器A、定时器B的初值n1、n2；
b.启动定时器A开始计数，同时低功耗单片机(105)进入休眠状态；
c.定时器A计满中止，低功耗单片机(105)被唤醒，唤醒次数计数器count+1，启动无线数传模块(104)进入监听，启动定时器B开始计数；在定时器B计数终止之前，无线数传模块(104)一直处于监听状态，若无线数传模块(104)收到指令则低功耗单片机(105)判断指令是否合法，若不合法则不予读取，若合法，则停止定时器B的计数，判断指令需要读取航迹的时间范围，从FLASH存储芯片(106)中读取相应的数据，并通过无线数传模块(104)及其天线(102)发出，待数据发送结束后，让无线数传模块(104)回到休眠状态，并恢复定时器B的计数；
d.定时器B计满结束后，程序检查唤醒次数计数count是否达到n3，如果没有，则转到步骤b；如果达到n3，则启动GPS接收模块(103)，并等待GPS接收模块(103)稳定输出数据时，读取GPS的位置、速度、时间等数据并送入FLASH存储芯片(106)存储；
e.命令GPS接收模块(103)进入休眠，唤醒次数计数count清零，程序转到步骤b。
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