CN102523031A - 基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统 - Google Patents

基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统 Download PDF

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张明亮
翟京生
李科
金际航
夏启兵
汤敏
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Abstract

本发明涉及一种基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，包括岸基支撑子系统和海上保障平台终端，海上保障平台终端以甚高频无线方式与船舶通导设备进行通讯，其主要技术特点是：海上保障平台终端通过北斗卫星与岸基支撑子系统进行远程通讯。本发明设计合理，在岸基支撑子系统和海上保障平台终端之间北斗卫星进行远程通讯，解决了现有的船舶交通管理系统(VTS)水域以外的船舶动态信息的监控盲区的问题，为全中国海域的船舶提供更好的航行保障。

Description

基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统
技术领域
本发明属于海洋通讯领域，尤其是一种基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统。
背景技术
船岸信息交互是实现海上交通管理和航行安全的基石，也是提高航海导航保障能力的基础技术。在船岸信息体系结构中，船舶交管系统(VTS)是航海导航指挥和保障的信息节点，船用通导设备是信息接收、执行和反馈任务的终端设备。船用通导设备中的甚高频(VHF)/中高频(MHF)数选电台(DSC)、船舶自动识别系统(AIS)等设备可与VTS实现船岸信息交互功能：其中数选电台(DSC)用于岸/船和船/船间的语音/数字呼叫和船位报告，VHF电台通讯距离约为25海里，HF电台通讯距离约为100海里；AIS设备工作在VHF频段，主要用于船舶数字信息的自动报告。
由此可见，船舶交管系统(VTS)通过各VHF和HF海岸电台在A1和A2海区范围内可以实现比较完善的航海保障，即保障能力覆盖距岸100海里范围内。AIS设备台站可以接收到在25海里范围内通过船舶的较为详细的识别信息。目前我国共有VHF台站13座、HF台站15座、AIS设备基站96座，覆盖了在北起鸭绿江口南至海南三亚中国海岸线的近岸海区，但在我国广阔的南海海域和200海里经济专属区范围内的船舶识别跟踪和导航保障能力存在较大的空白，而通过海事卫星进行通讯的话，又会带来昂贵的通讯成本问题，因此，亟需新技术手段为上述区域的提供海上交通管控能力、海上安全和主权保障能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，该保障系统能够为海上船舶提供航行综合保障信息、为岸基交通管理系统转发船舶动态信息和现场环境信息，解决了VTS(船舶交通管理系统)水域以外的船舶动态信息的监控盲区问题，为海上船舶提供更好的航行保障。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，包括岸基支撑子系统和海上保障平台终端，海上保障平台终端以甚高频无线方式与船舶通导设备进行通讯，海上保障平台终端通过北斗卫星与岸基支撑子系统进行远程通讯。
而且，所述的岸基支撑子系统由北斗用户机和信息显控处理平台连接构成，北斗用户机一方面通过北斗卫星与海上保障平台终端进行远程通讯，另一方面与信息显控处理平台相连接，信息显控处理平台对海上保障平台终端的信息进行分析处理并将导航保障综合信息通过北斗用户机发送到海上保障平台终端上。
而且，所述的海上保障平台终端由信息综合处理模块、电源模块、北斗模块和传感设备连接构成，电源模块与信息综合处理模块、北斗模块及传感设备相连接为各个模块供电，信息综合处理模块通过串行接口与北斗模块和传感设备相连接进行数据交换，北斗模块通过卫星天线与北斗卫星进行通讯，传感设备通过VHF天线与船舶通导设备进行通讯。
而且，所述的海上保障平台终端安装在海上航标上。
而且，所述的信息综合处理模块采用单片机构成的控制电路。
而且，所述的传感设备由智能航标灯和AIS设备组成。
而且，所述的传感设备还包括气象仪、验潮仪和GPS模块中的一种或一种以上的组合。
本发明的优点和积极效果是：
1、本系统在现有导航保障体系的基础上利用北斗卫星将岸基支撑子系统和海上保障平台终端结合在一起，充分利用了北斗卫星定位系统提供的全中国海域的导航、定位、授时(PNT)保障功能，可有效扩展导航保障范围、提升数字化保障能力，解决了南海海域航海动态保障和近岸海域外的船舶动态监测问题，覆盖了重点空白海区，实现了具有中国特色的LRIT和航行安全信息保障。
2、本系统利用海上保障平台终端以航标为载体，以北斗卫星为远程通讯手段，以AIS设备为船岸交互信道，实现导航保障综合信息的双向传输。该系统克服了基于雷达和VHF覆盖范围不足和海事卫星通讯成本高昂的问题，为重点海区海情监控和保障制成能力。
3、本发明设计合理，在岸基支撑子系统和海上保障平台终端之间北斗卫星进行远程通讯，解决了现有的船舶交通管理系统(VTS)水域以外的船舶动态信息的监控盲区的问题，为全中国海域的船舶提供更好的航行保障。
附图说明
图1是本发明的系统连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，如图1所示，包括岸基支撑子系统和海上保障平台终端，岸基支撑子系统通过北斗卫星与海上保障平台终端进行远程通讯，海上保障平台终端以甚高频(VHF)无线方式与船舶通导设备进行通讯。下面对岸基支撑子系统和海上保障平台终端分别进行说明。
岸基支撑子系统由北斗用户机和信息显控处理平台连接构成，北斗用户机一方面通过卫星天线与北斗卫星进行远程通讯，另一方面与信息显控处理平台相连接进行数据交换，北斗用户机既可以与北斗卫星进行远程通讯接收海上保障平台终端的信息并送入信息显控处理平台，也可以接收信息显控处理平台的导航保障综合信息并通过北斗卫星发送给海上保障平台终端。信息显控处理平台为安装有信息化航标导航保障功能的计算机，一方面接收海上保障平台终端上的监测信息，对航标工况、船舶动态、温压风湿、波浪潮汐等信息的分析、存储和控制，并以电子海图系统为显示平台提供图形化和网络化的信息服务，另一方面可以将导航保障综合信息通过北斗卫星发送到海上保障平台终端上。
海上保障平台终端安装在海上航标上，其以航标为载体，以北斗为远程通讯手段，以AIS设备为船岸交互信道，以嵌入技术为支撑，实现导航保障综合信息的双向传输。海上保障平台终端由信息综合处理模块、电源模块、北斗模块和传感设备连接构成，电源模块与信息综合处理模块、北斗模块及传感设备相连接为各个模块供电，信息综合处理模块采用单片机构成的控制电路，该信息综合处理模块通过串行接口与北斗模块和传感设备相连接进行数据交换，由信息综合处理模块进行供电和工作模式调度，实现平台功能的有序和低功耗运行，北斗模块通过卫星天线实现与北斗卫星的通讯功能，传感设备通过VHF天线实现与船舶通导设备的通讯功能。传感设备可以根据实际需要选择以下设备：智能航标灯、AIS设备、气象仪、验潮仪和GPS模块，其中，智能航标灯、AIS设备作为航海导航安全保障信息的执行部件，实现实物航标的遥测遥控、实物航标和虚拟航标无线电信息和导航差分信息的播发、船舶信息的采集以及潮汐、气象信息等航海导航综合支持信息的采集和播发等功能。
本信息化航标导航保障系统除具有一般的信息化航标导航保障功能外，还具有如下功能：
远海辖区船舶识别跟踪功能：海上保障平台终端通过AIS设备接收船载AIS设备信息，应用北斗短信息功能向岸基支撑子系统转发设定辖区内船舶识别信息，实现在全中国海域(北斗覆盖区)内的船舶识别跟踪功能，弥补了远海VTS系统监控覆盖盲区问题。通过辖区配置、距离敏感配置、船型敏感配置、制定呼号跟踪等功能配置以及数据/带宽敏感压缩算法完成船舶动态识别信息的北斗传输功能，进而保证辖区航行安全和航标自身安全。
航海保障信息广播功能：岸基支撑子系统形成的航海警告、潮汐预报、气象警报、卫星差分信息等信息通过北斗卫星注入海上保障平台终端，海上保障平台终端结合自身监测的实时信息综合处理后，根据辖区情况和配置参数，依据国际组织相关技术标准，通过AIS设备信道向25海里范围内的船舶广播发送，发送的广播信息包括实物航标信息、虚拟航标信息、潮位、航行警告、气象警告以及其它信息，实现航行安全的实地实时和靠前保障。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，包括岸基支撑子系统和海上保障平台终端，海上保障平台终端以甚高频无线方式与船舶通导设备进行通讯，其特征在于：海上保障平台终端通过北斗卫星与岸基支撑子系统进行远程通讯。
2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，其特征在于：所述的岸基支撑子系统由北斗用户机和信息显控处理平台连接构成，北斗用户机一方面通过北斗卫星与海上保障平台终端进行远程通讯，另一方面与信息显控处理平台相连接，信息显控处理平台对海上保障平台终端的信息进行分析处理并将导航保障综合信息通过北斗用户机发送到海上保障平台终端上。
3.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，其特征在于：所述的海上保障平台终端由信息综合处理模块、电源模块、北斗模块和传感设备连接构成，电源模块与信息综合处理模块、北斗模块及传感设备相连接为各个模块供电，信息综合处理模块通过串行接口与北斗模块和传感设备相连接进行数据交换，北斗模块通过卫星天线与北斗卫星进行通讯，传感设备通过VHF天线与船舶通导设备进行通讯。
4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，其特征在于：所述的海上保障平台终端安装在海上航标上。
5.根据权利要求3所述的基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，其特征在于：所述的信息综合处理模块采用单片机构成的控制电路。
6.根据权利要求3所述的基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，其特征在于：所述的传感设备由智能航标灯和AIS设备组成。
7.根据权利要求6所述的基于北斗卫星的信息化航标导航保障系统，其特征在于：所述的传感设备还包括气象仪、验潮仪和GPS模块中的一种或一种以上的组合。
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