CN103929859B - 基于北斗/gps卫星的航标灯无线同步闪烁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于北斗/GPS卫星的航标灯无线同步闪烁方法，用于解决不同地域两个和多个航标灯间的同步闪烁问题。其特征在于：采用全天候全地域可用的北斗/GPS卫星定位系统时间作为统一参照，通过双模融合互备提供精确、安全可靠的参考，并采用专门设计的算法对所有的航标灯闪烁周期进行同步编码，采用该技术可使全球范围内任意地域的两个或多个航标灯实现同步闪烁。该技术在航标灯自身单体内即可解决同步问题，不需要和其他同步闪烁的航标建立关系，摒弃了传统技术通过在航标间建立有线或无线连接实现同步闪烁的方式，相比传统技术有着方案简化、结构简便、不受距离和地域限制、使用灵活、建设成本低等明显的应用优势。

Description

基于北斗/GPS卫星的航标灯无线同步闪烁方法

技术领域

本发明涉及一种应用于河海航运海事领域的航道航标灯系统，用于解决不同地域及应用要求所涉及的多个航标灯间的同步闪烁问题。

背景技术

航标灯是行轮夜间航行的眼睛，它在夜间发出规定的灯光颜色和闪光频率，达到规定的照射角度和能见距离，引导船舶安全航行。桥区航标灯同步闪技术就是同类航标灯的每次亮、暗均严格同步，在国内是最近几年才提出来的新概念，采用先进的同步闪烁技术，使桥区等特殊航段的航标灯按照规定节律同步闪光，能够使航道在夜间更加直观明了，有利于更加清晰地标示航道界限，引导船舶安全通过桥区的特殊航道水域，对提高通行效率、减少安全隐患有着积极意义。

传统的航标灯同步闪烁需要在所有航标灯间建立有线或者无线的链路，以进行同步信号的传递，达到同步闪烁目的，因而系统建设复杂、成本较高，并且可靠性低，以及受到地域，距离等诸多限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种方便易用、不受距离和同步链路限制的、全天候运行的同步闪光航标灯系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于北斗/GPS卫星的航标灯无线同步闪烁方法，其特征在于：

第一步、设计航标灯控制电路板，该航标灯控制电路板至少具备处理器，支持定时器、IO控制功能以及通信功能，具备北斗/GPS双模卫星接收能力，具备控制航标灯闪光的输出电路，该航标灯控制电路板应具备具有本地时间计时能力的计时电路，计时精度应满足并适当高于同步精度的要求，该计时电路还需要具备一个同样精度的可变长度的节拍发生器，规律性产生节拍信号；

第二步、由航标灯控制电路板接收自北斗或GPS卫星下发的精确时间信息，并经过平滑处理和双模的切换，得到一个稳定可靠的时间信号和秒脉冲信号，将时间信号对计时电路的时间进行同步，并用秒脉冲信号的边沿对计时电路的秒沿信号进行精确同步，以此在控制板上建立一个精确的绝对时间参考系，所有接收卫星的其它航标灯的航标灯控制电路均得到同样的绝对时间参考系；

第三步、取一个需要被应用的灯质周期编码，计算灯质总周期T，并除以最小节拍时间tp，得到节拍数ps，并根据灯质总周期T计算得到同步周期Tm，Tm＝N×T，N为大于1的正整数，且3600除以Tm需为整数；

第四步、计算得到定时触发周期Tgt，

第五步、根据第二步得到的绝对时间参考系在每一秒开始时计算当前这一小时内的总秒数，若总秒数可以被当前灯质的同步周期Tm整除，则触发一个航标灯灯质周期，此时航标灯开始以定时触发周期Tgt为周期按节律闪光，通过统一的北斗/GPS卫星统一参考时间，实现所有航标灯的同步闪烁。

本发明公开了一种基于北斗/GPS双模卫星时间同步的航标灯同步闪烁技术，用于解决不同地域及应用要求所涉及的多个航标灯间的同步闪烁问题。采用本发明提供的技术可使全球范围内任意地域的两个或多个航标灯实现同步闪烁。本发明提供的技术在航标灯自身单体内即可解决同步问题，不需要和其他同步闪烁的航标建立关系，摒弃了传统技术通过在航标间建立有线或无线连接实现同步闪烁的方式，相比传统技术有着方案简化、结构简便、不受距离和地域限制、使用灵活、建设成本低等明显的应用优势。

附图说明

图1为采用本发明的航标灯同步闪烁示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供了一种基于北斗/GPS卫星的航标灯无线同步闪烁方法，其步骤为：

第一步、设计航标灯控制电路板，该航标灯控制电路板至少具备处理器，支持定时器、IO控制功能以及通信功能，具备北斗/GPS双模卫星接收能力，具备控制航标灯闪光的输出电路，该航标灯控制电路板应具备具有本地时间计时能力的计时电路，计时精度应满足并适当高于同步精度的要求，该计时电路还需要具备一个同样精度的可变长度的节拍发生器，规律性产生节拍信号。

航标灯的闪烁方式和周期是有标准的，并且有固定的种类，称为灯质编码，本发明需要对所有航标灯的灯质编码进行分析，分别计算出所有灯质的总周期以及可以整数度量所有灯质周期的公共最小时间节拍，步骤2的节拍发生器需要产生这个最小节拍，目的是可以用这个最小节拍组合产生出所有灯质适用的周期。

第二步、由航标灯控制电路板接收自北斗或GPS卫星下发的精确时间信息，并经过平滑处理和双模的切换，得到一个稳定可靠的时间信号和秒脉冲信号，将时间信号对计时电路的时间进行同步，并用秒脉冲信号的边沿对计时电路的秒沿信号进行精确同步，以此在控制板上建立一个精确的绝对时间参考系，所有接收卫星的其它航标灯的航标灯控制电路均得到同样的绝对时间参考系；

第三步、取一个需要被应用的灯质周期编码，计算灯质总周期T，并除以最小节拍时间tp，得到节拍数ps。由于每种灯质周期均不会超过1个小时，因此这一步的目的是将灯质总周期T镶嵌在1个小时内的整数秒上。由于灯质总周期T可能不为整数秒，因此可以将两个或多个周期合并作为一个周期考虑，例如某个灯质总周期T为2.5秒，则可以取两个周期，即5秒，称这个周期为同步周期Tm。同步周期Tm需要在1小时(3600秒)内可以整除，如3600/5＝120。此时我们认为同步周期Tm可以完整镶嵌于1小时周期内。每种灯质周期都需要事先确定好同步周期Tm。通过灯质总周期T除以同步周期Tm，得到某个灯质周期同步码Sc。并将Sc乘以这个灯质的节拍数Ps，得到定时触发周期Tgt， $\mathrm{Tgt}=\frac{T}{\mathrm{Tm}}\×\mathrm{ps}.$

第五步、根据第二步得到的绝对时间参考系在每一秒开始时计算当前这一小时内的总秒数，若总秒数可以被当前灯质的同步周期Tm整除，则触发一个航标灯灯质周期，此时航标灯开始以定时触发周期Tgt为周期按节律闪光，通过统一的北斗/GPS卫星统一参考时间，实现所有航标灯的同步闪烁。卫星信号偶然中断可以依靠系统自身的计时能力依旧能持续同步触发，图1说明了该同步技术的实现方式。

Claims (1)

1.一种基于北斗/GPS卫星的航标灯无线同步闪烁方法，其特征在于，步骤为：

第一步、设计航标灯控制电路板，该航标灯控制电路板至少具备处理器，支持定时器、IO控制功能以及通信功能，具备北斗/GPS双模卫星接收能力，具备控制航标灯闪光的输出电路，该航标灯控制电路板应具备具有本地时间计时能力的计时电路，计时精度应满足并高于同步精度的要求，该计时电路还需要具备一个与计时精度同样精度的可变长度的节拍发生器，规律性产生节拍信号；

第二步、由航标灯控制电路板接收自北斗或GPS卫星下发的精确时间信息，并经过平滑处理和双模的切换，得到一个稳定可靠的时间信号和秒脉冲信号，将时间信号对计时电路的时间进行同步，并用秒脉冲信号的边沿对计时电路的秒沿信号进行精确同步，以此在控制板上建立一个精确的绝对时间参考系，所有接收卫星的其它航标灯的航标灯控制电路均得到同样的绝对时间参考系；

第三步、取一个需要被应用的灯质周期编码，计算灯质总周期T，并除以最小节拍时间tp，得到节拍数ps，并根据灯质总周期T计算得到同步周期Tm，Tm＝N×T，N为大于1的正整数，且3600除以Tm需为整数；

第四步、计算得到定时触发周期Tgt，

第五步、根据第二步得到的绝对时间参考系在每一秒开始时计算当前这一小时内的总秒数，若总秒数可以被当前灯质的同步周期Tm整除，则触发一个航标灯灯质周期，此时航标灯开始以定时触发周期Tgt为周期按节律闪光，通过统一的北斗/GPS卫星统一参考时间，实现所有航标灯的同步闪烁。