CN103281099A - 一种基于专用通道的ais航标及通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于专用通道的AIS航标，包括主控模块和AIS无线收发模块，用于AIS报文收发的AIS无线收发模块与主控模块连接，AIS无线收发模块包括用于收发助航信息的第一接收通道、用于收发助航信息的第二接收通道、用于接收AIS航标遥测遥控命令报文的第三接收通道和用于发射AIS报文的发射通道，发射通道由主控模块控制以切换的方式发送第一接收通道、第二接收通道和第三接收通道接收到的信息，本发明结构简单，使用方便；实现了AIS航标的遥测遥控功能；避免了遥控遥测报文与船舶AIS报文的相互干扰；提高了AIS通信信道的利用率。

Description

一种基于专用通道的 AIS 航标及通讯方法

技术领域

本发明涉及船舶通讯领域，具体涉及一种基于专用通道的AIS航标，还涉及一种基于专用通道的AIS航标通讯方法，适用于船舶之间的通讯和识别。

背景技术

AIS（Automatic identification System）船舶自动识别系统的主要用途是将本船GPS位置等信息以广播形式发送给附近其他船舶，让这些船舶共享一定海域内的与船舶相关的重要信息，由此完成船舶的自动识别的监视功能，最终实现船舶在江、海内的安全行驶，避免相撞等交通事故。传统的AIS航标主要是在CH87B或CH88B AIS默认信道上广播AIS21号报文，提供AIS航标助航信息，并且也在这两个AIS默认信道上传输航标遥测遥控数据。由于传统AIS航标的航标遥测遥控数据在AIS助航信息的通道上面传输，所以航标遥测遥控数据势必会占用AIS航标助航信息通道的资源，导致能与之通信的船舶数量减少；而且两种数据在同一个通道进行传输和处理，相互之间也存在干扰；并且AIS 系统作为开放式的广播系统，存在的通信安全隐患也不容忽视，用这种开放式的广播系统传输航标遥测遥控数据安全性低，尤其是对于由保密要求的数据。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于专用通道的AIS航标，还提供了一种基于专用通道的AIS航标通讯方法，具备遥测遥控功能、能够即时了解航标运行状态、可实时进行控制的AIS航标。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种基于专用通道的AIS航标，包括主控模块和AIS无线收发模块，所述的AIS无线收发模块与主控模块连接，AIS无线收发模块包括用于接收AIS航标助航信息的接收通道、用于接收AIS航标遥测遥控数据的第三接收通道和用于发射AIS航标助航信息及AIS航标遥测遥控数据的发射通道，第三接收通道的接收频率与接收通道的接收频率不同。

如上所述的接收通道包括第一接收通道和第二接收通道，所述的AIS无线收发模块还包括调制解调单元，调制解调单元将主控模块产生的AIS航标助航信息及AIS航标遥测遥控数据进行GMSK调制并对第一接收通道、第二接收通道和第三接收通道接收到的信号进行GMSK解调。

如上所述的主控模块包括与调制解调单元连接的数据处理模块，数据处理模块接收调制解调单元发出的信号，数据处理模块产生AIS航标助航信息及AIS航标遥测遥控数据并发送给调制解调单元。

如上所述的第一接收通道的接收频率为161.975MHz，第二接收通道的接收频率为162.025MHz，第三接收通道的接收频率为156.025 MHz ~162.025 MHz之间除161.975MHz和162.025MHz的任一频率。

如上所述的主控模块还包括用于外接水深传感器、水流传感器和能见度传感器的对外通信接口模块。

一种基于专用通道的AIS航标，还包括航标灯、用于采集太阳能的太阳能板和储存由太阳能转换的电能并提供电源的蓄电池，所述的主控模块还包括用于测量太阳能板的电压电流、蓄电池电压电流、航标灯的电压电流的电压电流采集模块，电压电流采集模块与数据处理模块连接；

所述的主控模块还包括用于采集日光指数且与数据处理模块连接的日光值采集模块；

所述的主控模块还包括用于测量航标船三轴实时加速度且与数据处理模块连接的加速度模块；

所述的主控模块还包括用于太阳能充电管理和用于强行关闭航标灯且与数据处理模块连接的航标灯开关控制模块；

所述的主控模块还包括用于获得航标位置以及UTC时间信息且与数据处理模块连接的GPS模块。

如上所述的GPS模块包括GPS有源天线和射频输入模块，GPS有源天线通过GPS天线短路保护模块与射频输入模块连接。

第三接收通道电路工作流程如下：

步骤A、将从天线端接收到的AIS航标遥测遥控数据通过与本振信号混频得到21.7MHz一次中频信号；

步骤B、将21.7MHz一次中频信号通过21.7MHz晶体滤波器进行带通滤波，然后通过一级驱动放大；

步骤C、将滤波和放大之后的信号通过与21.25MHz的本振信号进行第二次混频得到450KHz二次中频信号；

步骤D、将450KHz二次中频信号通过陶瓷滤波器LTM450CW进行滤波；

步骤E、将滤波后的450KHz二次中频信号通过一级中频放大；

步骤F、将放大后的中频信号通过一个检波回路和检波器，最终得到3KHz的音频信号；

步骤G、最后将3KHz音频信号进行滤波处理后送入调制解调单元。

常用一次变频方案中频选择存在“灵敏度”和“选择性” 矛盾，即高的中频使镜像频率远离有用信号，利于抑制镜像干扰，利于提高输出中频的信噪比，也就有利于提高接收机的灵敏度；但是高中频使具有相同Q值的中频滤波器带宽变大，必然降低了其对邻道的抑制能力，因此降低了接收机的选择性。而本步骤采用二次变频方案，一次中频采用高中频值来抑制镜像干扰，二次中频采用低中频值来提高接收机选择性，本步骤完全可以解决一次变频方案中频选择存在“灵敏度”和“选择性” 矛盾。

一种基于专用通道的AIS航标的通讯方法，包括以下步骤：

定时处理步骤，以预先设定时间为周期循环执行：

步骤1、判断GPS数据缓存中是否有数据，若是，读取GPS数据并进行UTC时间同步后进入下一步骤；否则，进入下一步骤；

步骤2、判断UTC时间的秒数是否到达0秒，若是，时隙清0后进入下一步骤；否则，进入下一步骤；

步骤3、判断是否到达时隙增加周期，若是，时隙增加1后进入下一步骤；否则，进入下一步骤；

步骤4、采集航标灯电流值并保存；

步骤5、判断是否达到分析灯质所需的航标电流采集次数，若是，则进行灯质分析后进入下一步骤；否则进入下一步骤；

步骤6、判断是否达到航标电压、电池电压、太阳能电压和电流、日光值的预先设定的采集周期，若是，则采集上述各值后进入步骤7；否则进入步骤8，

步骤7、判断是否达到航标电压、电池电压、太阳能电压和电流、日光值预先设定的采集次数，若是，则进行电压和日光值的均值处理；否则进入步骤8；

步骤8、采集航标灯电流和蓄电池电流，并计算电量；

步骤9、判断是否达到航标灯电流和蓄电池电流预先设定的采集次数，若是，则分析工作电流和静态电流后进入下一步骤；否则进入下一步骤；

步骤10、判断是否达到加速度预先设定的读取周期，若是，则进行加速度采集；否则进入下一步骤；

步骤11、判断当前GPS数据时间是否达到0点，若是，则清空当天电量消息后进入下一步骤；否则进入下一步骤；

步骤12、判断是否达到预先设定的检测参数异常周期，若是，进入步骤13；否则进入步骤14；

步骤13、判断蓄电池电压、GPS漂移、加速度是否异常，

若蓄电池电压小于预先设定的蓄电池欠压电压，则为欠压异常，若蓄电池电压大于预先设定的蓄电池过压电压，则为过压异常；

设定基准位置，若当前GPS位置与基准位置的距离超过预先设定的漂移差，则为漂移异常；

若加速度超过预先设定的加速度范围，则为加速度异常；

若出现以上异常，则在第三接收通道的频点上发送AIS航标遥测遥控数据后进入步骤14；否则直接进入步骤14；

步骤14、判断是否达到预先设定的AIS航标助航信息上报周期，若是，进入步骤15；否则，进入步骤16。

步骤15、判断是否达到AIS航标预先设定几个固定的时隙，若是，则在第一、二接收通道的频点上发送AIS航标助航信息。

步骤16、判断是否达到预先设定的AIS航标遥测遥控数据上报周期，若是，进入步骤17；否则结束。

步骤17、判断是否达到在休眠时隙中AIS航标预先设定几个固定的时隙，若是，则在第三接收通道的频点上发送AIS航标遥测遥控数据。

如上所述发射通道在休眠时隙中的几个预先设定时隙发送AIS航标遥测遥控数据，所述的第三接收通道在接收时隙进行接收AIS航标遥测遥控数据。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、利用一个专用信道来实现AIS遥测遥控数据传输，避免了AIS航标遥控遥测数据与船舶AIS航标助航信息的相互干扰，使得船舶AIS航标助航信息与AIS航标遥控遥测数据的到包率分别都有提高；

下面对10台传统的AIS航标，传统的AIS航标主要是在CH87B或CH88B AIS默认信道上广播AIS21号报文，提供AIS航标助航信息，并且也在这两个AIS默认信道上传输航标遥测遥控数据；我们申报的方案是利用一个专用信道来传输AIS遥测遥控数据。和10台用专用通道传输航标遥测遥控数据的AIS航标进行数据到包率对比测试，测试结果如下：

表1 传统的AIS航标数据到包率

AIS航标编号	AIS航标助航信息	AIS航标遥测遥控数据
			1	85%	87%
2	84%	83%
			3	88%	89%
4	86%	83%
			5	90%	91%
6	89%	88%
			7	85%	88%
8	86%	83%
			9	91%	90%
10	83%	81%

表2基于专用通道AIS航标数据到包率

AIS航标编号	AIS航标助航信息	AIS航标遥测遥控数据
			1	90%	91%
2	94%	93%
			3	92%	93%
4	90%	91%
			5	93%	91%
6	98%	96%
			7	89%	90%
8	96%	95%
			9	95%	94%
10	93%	91%

表1和表2对比表明，采用了专用通道传输AIS航标遥测遥控数据后，船舶AIS航标助航信息和AIS航标遥控遥测数据与的到包率，到包率=接收机接收到的包数量/发射机发射包的总数量×100%，到包率是衡量接收机质量好坏的一个重要指标，到包率越高接收机质量越好。分别有明显提高2、传统AIS航标的航标遥测遥控数据在AIS助航信息的通道上面传输，所以航标遥测遥控数据势必会占用AIS航标助航信息通道的资源，导致在一定范围内能与之通信的船舶数量减少了，采用专用通道来传输AIS航标遥测遥控数据，可以大大改善传统航标容量不足的问题，能在一定范围内与更多的船舶进行通信。提高了AIS通信信道的利用率。

AIS采用时分多址（TDMA）技术进行站台间的通信。通信时以1min为一帧，每帧分2250个时隙，每个时隙占时1/2250min。AIS站台通过特定的时隙选择算法选择一帧中某些时隙进行信息传输。下面以10 km范围为参考，统计1 min内传统AIS航标与基于专用通道AIS航标分别能与船舶通信最大数量。

（一）传统AIS航标：

（1）具备时隙数：2250时隙⁄通道×2通道=4500时隙

（2）航标遥测遥控数据占用时隙数

10km范围内航标数量：2航标⁄km×30km=60航标

航标的发射范围大概为10km，所以在计算10km范围内航标数量时要将范围向两边都扩展10km

航标遥测遥控数据包括6号遥测遥控报文和7号应答报文，6号报文占用2个时隙，7号报文占用1个时隙；1min内，一个航标发送1条6号报文和1条7号报文，并且接收1条6号报文和1条7号报文，

因此航标遥测遥控数据占用时隙数为：((2+1) ×2)时隙/航标×60航标=360时隙

（3）AIS航标助航信息占用时隙数

AIS航标助航信息为21号报文，21号报文占用2个时隙，1min内，一个航标发送1条21号报文，因此AIS航标助航信息占用时隙数为：2时隙/航标×60航标=120时隙

（4）可与船舶通信最大数量

除掉AIS航标占用的时隙，还剩余4500-360-120=4020时隙可给船舶通信用，1min内，一台AIS船台发6条报文，每条报文占2个时隙，所以一台AIS船台需要12时隙，因此可与船舶通信最大数量为4020/12=335台

结论：10 km范围内传统AIS航标能与船舶通信最大数量为335台。

（二）基于专用通道AIS航标：

（1）具备时隙数：2250时隙⁄通道×2通道=4500时隙

（2）AIS航标助航信息占用时隙数

AIS航标助航信息为21号报文，21号报文占用2个时隙，1min内，一个航标发送1条21号报文，因此AIS航标助航信息占用时隙数为：2时隙/航标×60航标=120时隙

（3）可与船舶通信最大数量

除掉AIS航标占用的时隙，还剩余4500-120=4380时隙可给船舶通信用，1min内，一台AIS船台发6条报文，每条报文占2个时隙，所以一台AIS船台需要12时隙，因此可与船舶通信最大数量为4380/12=365台

结论：10 km范围内基于专用通道AIS航标能与船舶通信最大数量为365台。

（三）以上分析可以得出，在10km范围内，基于专用通道AIS航标能与船舶通信最大数比传统AIS航标的数量多30台，多了约9%。

5、通过 AIS 航标助航信息通道来传输遥测遥控数据进行远程控制，可能会对航标的正常工作造成一定的风险；并且AIS 系统作为开放式的广播系统，存在的通信安全隐患也不容忽视，遭受非法入侵或干扰的AIS遥测遥控通信网络必然会给航标管理带来巨大风险，轻则降低 AIS 航标的可用性，航标不能正常工作，重则误导AIS 用户引发重大的海上交通事故。而采用专门的AIS航标遥控遥测数据通道来传输航标遥测遥控数据，可以避免以上问题，并且可以对遥控指令建立起合法的访问机制：如6号报文作为 AIS 遥测遥控指令进行加密。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为第三接收通道的工作流程图；

图3为第一混频器的电路结构图；

图4为检波回路的电路结构图。

图中：1-数据处理模块（可以是STM32F105RBT6）；2-第一接收通道 (161.975MHz)；3-第二接收通道 (162.025MHz)；4-第三接收通道（156.025 MHz ~162.025 MHz之间除161.975MHz和162.025MHz的任一频率）；5-发射通道（第一、二、三接收通道的频点之间切换）；6-调制解调单元 (实现GMSK调制及解调功能芯片)；7-对外通信接口模块（可以是MAX3485）；8-电源模块 (可以是LM2576)；9-电压电流采集模块 (可以是ZXCT1010)；10-日光值采集模块 (光敏二极管)；11-加速度模块（可以是MMA7455）；12-航标灯开关控制模块 (可以是IRF7416)；13-GPS模块 (可以是ET-662)；401-第一混频器；402-放大级（放大20dB）；403-第二混频器（可以是LT5560）；404-中频放大（放大15 dB）；405-检波回路；406-检波器（正交解调）；407-滤波（300Hz-3KHz带通滤波）。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，一种基于专用通道的AIS航标，包括主控模块和AIS无线收发模块，所述的AIS无线收发模块与主控模块连接，AIS无线收发模块包括用于接收AIS航标助航信息的接收通道、用于接收AIS航标遥测遥控数据的第三接收通道4和用于发射AIS航标助航信息及AIS航标遥测遥控数据的发射通道5，第三接收通道4的接收频率与接收通道的接收频率不同。

接收通道包括第一接收通道2和第二接收通道3，所述的AIS无线收发模块还包括调制解调单元6，调制解调单元6将主控模块产生的AIS航标助航信息及AIS航标遥测遥控数据进行GMSK调制并对第一接收通道2、第二接收通道3和第三接收通道4接收到的信号进行GMSK解调。

主控模块包括与调制解调单元6连接的数据处理模块1，数据处理模块1接收调制解调单元6发出的信号，数据处理模块1产生AIS航标助航信息及AIS航标遥测遥控数据并发送给调制解调单元6。

第一接收通道2的接收频率为161.975MHz，第二接收通道3的接收频率为162.025MHz，第三接收通道4的接收频率为156.025 MHz ~162.025 MHz之间除161.975MHz和162.025MHz的任一频率。

主控模块还包括用于外接水深传感器、水流传感器和能见度传感器的对外通信接口模块7。

一种基于专用通道的AIS航标，还包括航标灯、用于采集太阳能的太阳能板和储存由太阳能转换的电能并提供电源的蓄电池，所述的主控模块还包括用于测量太阳能板的电压电流、蓄电池电压电流、航标灯的电压电流的电压电流采集模块9，电压电流采集模块9与数据处理模块1连接；

所述的主控模块还包括用于采集日光指数且与数据处理模块1连接的日光值采集模块10；

所述的主控模块还包括用于测量航标船三轴实时加速度且与数据处理模块1连接的加速度模块11；

所述的主控模块还包括用于太阳能充电管理和用于强行关闭航标灯且与数据处理模块1连接的航标灯开关控制模块12；

所述的主控模块还包括用于获得航标位置以及UTC时间信息且与数据处理模块1连接的GPS模块13。

GPS模块13包括GPS有源天线和射频输入模块，GPS有源天线通过GPS天线短路保护模块与射频输入模块连接。

主控模块包括与AIS无线收发模块连接的数据处理模块1，数据处理模块1接收AIS无线收发模块发出的信号并解调为AIS报文，数据处理模块1产生AIS报文并发送给AIS无线收发模块。AIS报文包括AIS航标助航信息及AIS航标遥测遥控数据。

调制解调单元6采用CML7042芯片作为主芯片，其将数据处理模块1产生的AIS报文进行GMSK调制以及将接收机接收到的信号进行GMSK解调。调制解调单元6与数据处理模块1相连，相互之间可双向传输AIS报文。

第一、二、三接收通道将接收到的信号进行放大、滤波、混频等一系列处理之后，通过调制解调单元6将处理之后的信号进行解调得到AIS报文，然后将AIS报文传送给数据处理模块1进行进一步的处理；而数据处理模块1产生AIS报文，通过调制解调单元6将AIS报文进行GMSK（高斯滤波最小频移键控）调制，将得到的调制信号通过发射通道5发射出去。

主控模块还包括用于获得航标位置以及UTC（世界标准时间）时间信息的GPS模块13。在GPS模块13的GPS有源天线和射频输入端之间有一个GPS天线短路保护电路，用于保护GPS天线的信号输入端与地短接时整个板子的性能不受到影响。GPS天线在实际安装或使用过程中，由于使用不当或者降雨天气的影响，GPS天线的信号输入端与地之间很容易短接，在没有GPS天线短路保护电路的情况下，GPS天线短路就意味着GPS天线的供电端直接与地短路，这样可能导致所有与GPS天线共用电源的有源器件被烧坏，严重时板子线路都有可能烧毁，增大了维修的难度和成本。在GPS模块13的GPS天线和射频输入端之间有一个GPS天线短路保护电路时，即使GPS天线的信号输入端与地短接，GPS天线的供电端会自动断开，避免了GPS天线的供电端直接与地短路，从而对电路进行了保护。

如图1所示，第一接收通道2为CH87B通道（161.975MHz），第二接收通道3为CH88B通道（162.025MHz），第三接收通道4专门用于AIS航标遥测遥控数据的传送，主控模块主要完成航标工作信息采集和对整个航标系统的控制。对外通信接口模块7、电压电流采集模块9、日光值采集模块10、加速度模块11和GPS模块13将采集到的数据传给数据处理模块1，数据处理模块1将接收到的采集数据进行处理；然后发指令对电源模块8和太阳能充电和航标灯开关控制模块12进行控制；同时数据处理模块1采用发送指令的方式对AIS无线收发模块发送和接收AIS报文的情况进行控制。

为降低功耗、实现休眠功能，AIS航标的控制模式如下：

首先， AIS航标启动后采用GPS进行UTC时间同步，同时获得航标位置信息；

UTC时间同步成功后，将每分钟分为2250个时隙。时隙零（0）定义为帧开始。0~188、563~751、1125~1313、1688~1876为接收时隙，189~562、752~1124、1314~1687、1877~2249为休眠时隙。AIS航标只在接收时隙里打开第三接收通道并接收AIS航标遥测遥控数据；AIS航标在休眠时隙的几个固定时隙中，在第三接收通道的频点上发送AIS航标遥测遥控数据。AIS航标在几个固定的时隙中，在第一、二接收通道的频点上发送AIS航标助航信息。

实施例2：

一种基于专用通道的AIS航标的通讯方法，包括以下步骤：

定时处理步骤，以预先设定时间为周期循环执行：

步骤1、判断GPS数据缓存中是否有数据，若是，读取GPS数据并进行UTC时间同步后进入下一步骤；否则，进入下一步骤；

步骤2、判断UTC时间的秒数是否到达0秒，若是，时隙清0后进入下一步骤；否则，进入下一步骤；

步骤3、判断是否到达时隙增加周期，若是，时隙增加1后进入下一步骤；否则，进入下一步骤；

步骤4、采集航标灯电流值并保存；

步骤5、判断是否达到分析灯质所需的航标电流采集次数，若是，则进行灯质分析后进入下一步骤；否则进入下一步骤；

步骤6、判断是否达到航标电压、电池电压、太阳能电压和电流、日光值的预先设定的采集周期，若是，则采集上述各值后进入步骤7；否则进入步骤8，

步骤7、判断是否达到航标电压、电池电压、太阳能电压和电流、日光值预先设定的采集次数，若是，则进行电压和日光值的均值处理；否则进入步骤8；

步骤8、采集航标灯电流和蓄电池电流，并计算电量；

步骤9、判断是否达到航标灯电流和蓄电池电流预先设定的采集次数，若是，则分析工作电流和静态电流后进入下一步骤；否则进入下一步骤；

步骤10、判断是否达到加速度预先设定的读取周期，若是，则进行加速度采集；否则进入下一步骤；

步骤11、判断当前GPS数据时间是否达到0点，若是，则清空当天电量消息后进入下一步骤；否则进入下一步骤；

步骤12、判断是否达到预先设定的检测参数异常周期，若是，进入步骤13；否则进入步骤14；

步骤13、判断蓄电池电压、GPS漂移、加速度是否异常，

若蓄电池电压小于预先设定的蓄电池欠压电压，则为欠压异常，若蓄电池电压大于预先设定的蓄电池过压电压，则为过压异常；

设定基准位置，若当前GPS位置与基准位置的距离超过预先设定的漂移差，则为漂移异常；

若加速度超过预先设定的加速度范围，则为加速度异常；

若出现以上异常，则在第三接收通道的频点上发送AIS航标遥测遥控数据后进入步骤14；否则直接进入步骤14；

步骤14、判断是否达到预先设定的AIS航标助航信息上报周期，若是，进入步骤15；否则，进入步骤16。

步骤15、判断是否达到AIS航标预先设定几个固定的时隙，若是，则在第一、二接收通道的频点上发送AIS航标助航信息。

步骤16、判断是否达到预先设定的AIS航标遥测遥控数据上报周期，若是，进入步骤17；否则结束。

步骤17、判断是否达到在休眠时隙中AIS航标预先设定几个固定的时隙，若是，则在第三接收通道的频点上发送AIS航标遥测遥控数据。

在处理过程中，数据处理模块1中的定时器进行周期定时中断，步骤3、6、10、12、14、16中的周期为预先设定值，且与定时器的定时中断次数对应。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种基于专用通道的AIS航标，包括主控模块和AIS无线收发模块，其特征在于：所述的AIS无线收发模块与主控模块连接，AIS无线收发模块包括用于接收AIS航标助航信息的接收通道、用于接收AIS航标遥测遥控数据的第三接收通道（4）和用于发射AIS航标助航信息及AIS航标遥测遥控数据的发射通道（5），第三接收通道（4）的接收频率与接收通道的接收频率不同。

2.根据权利要求1所述的一种基于专用通道的AIS航标，其特征在于：所述的接收通道包括第一接收通道（2）和第二接收通道（3），所述的AIS无线收发模块还包括调制解调单元（6），调制解调单元（6）将主控模块产生的AIS航标助航信息及AIS航标遥测遥控数据进行GMSK调制并对第一接收通道（2）、第二接收通道（3）和第三接收通道（4）接收到的信号进行GMSK解调。

3.根据权利要求2所述的一种基于专用通道的AIS航标，其特征在于：所述的主控模块包括与调制解调单元（6）连接的数据处理模块（1），数据处理模块（1）接收调制解调单元（6）发出的信号，数据处理模块（1）产生AIS航标助航信息及AIS航标遥测遥控数据并发送给调制解调单元（6）。

4.根据权利要求2所述的一种基于专用通道的AIS航标，其特征在于：所述的第一接收通道（2）的接收频率为161.975MHz，第二接收通道（3）的接收频率为162.025MHz，第三接收通道（4）的接收频率为156.025 MHz ~162.025 MHz之间除161.975MHz和162.025MHz的任一频率。

5. 根据权利要求3所述的一种基于专用通道的AIS航标，其特征在于：所述的主控模块还包括用于外接水深传感器、水流传感器和能见度传感器的对外通信接口模块（7）。

6.根据权利要求3所述的一种基于专用通道的AIS航标，其特征在于：还包括航标灯、用于采集太阳能的太阳能板和储存由太阳能转换的电能并提供电源的蓄电池，所述的主控模块还包括用于测量太阳能板的电压电流、蓄电池电压电流、航标灯的电压电流的电压电流采集模块（9），电压电流采集模块（9）与数据处理模块（1）连接；

所述的主控模块还包括用于采集日光指数且与数据处理模块（1）连接的日光值采集模块（10）；

所述的主控模块还包括用于测量航标船三轴实时加速度且与数据处理模块（1）连接的加速度模块（11）；

所述的主控模块还包括用于太阳能充电管理和用于强行关闭航标灯且与数据处理模块（1）连接的航标灯开关控制模块（12）；

所述的主控模块还包括用于获得航标位置以及UTC时间信息且与数据处理模块（1）连接的GPS模块（13）。

7.根据权利要求6所述的一种基于专用通道的AIS航标，其特征在于：所述的GPS模块（13）包括GPS有源天线和射频输入模块，GPS有源天线通过GPS天线短路保护模块与射频输入模块连接。

8.一种基于专用通道的AIS航标的通讯方法，其特征在于，包括以下步骤：

定时处理步骤，以预先设定时间为周期循环执行：

步骤1、判断GPS数据缓存中是否有数据，若是，读取GPS数据并进行UTC时间同步后进入下一步骤；否则，进入下一步骤；

步骤2、判断UTC时间的秒数是否到达0秒，若是，时隙清0后进入下一步骤；否则，进入下一步骤；

步骤3、判断是否到达时隙增加周期，若是，时隙增加1后进入下一步骤；否则，进入下一步骤；

步骤4、采集航标灯电流值并保存；

步骤5、判断是否达到分析灯质所需的航标电流采集次数，若是，则进行灯质分析后进入下一步骤；否则进入下一步骤；

步骤6、判断是否达到航标电压、电池电压、太阳能电压和电流、日光值的预先设定的采集周期，若是，则采集上述各值后进入步骤7；否则进入步骤8，

步骤7、判断是否达到航标电压、电池电压、太阳能电压和电流、日光值预先设定的采集次数，若是，则进行电压和日光值的均值处理；否则进入步骤8；

步骤8、采集航标灯电流和蓄电池电流，并计算电量；

步骤9、判断是否达到航标灯电流和蓄电池电流预先设定的采集次数，若是，则分析工作电流和静态电流后进入下一步骤；否则进入下一步骤；

步骤10、判断是否达到加速度预先设定的读取周期，若是，则进行加速度采集；否则进入下一步骤；

步骤11、判断当前GPS数据时间是否达到0点，若是，则清空当天电量消息后进入下一步骤；否则进入下一步骤；

步骤12、判断是否达到预先设定的检测参数异常周期，若是，进入步骤13；否则进入步骤14；

步骤13、判断蓄电池电压、GPS漂移、加速度是否异常，

若蓄电池电压小于预先设定的蓄电池欠压电压，则为欠压异常，若蓄电池电压大于预先设定的蓄电池过压电压，则为过压异常；

设定基准位置，若当前GPS位置与基准位置的距离超过预先设定的漂移差，则为漂移异常；

若加速度超过预先设定的加速度范围，则为加速度异常；

若出现以上异常，则在第三接收通道的频点上发送AIS航标遥测遥控数据后进入步骤14；否则直接进入步骤14；

步骤14、判断是否达到预先设定的AIS航标助航信息上报周期，若是，进入步骤15；否则，进入步骤16；

步骤15、判断是否达到AIS航标预先设定几个固定的时隙，若是，则在第一、二接收通道的频点上发送AIS航标助航信息；

步骤16、判断是否达到预先设定的AIS航标遥测遥控数据上报周期，若是，进入步骤17；否则结束；

步骤17、判断是否达到在休眠时隙中AIS航标预先设定几个固定的时隙，若是，则在第三接收通道的频点上发送AIS航标遥测遥控数据。

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