CN105551309B - 自监督预警海上甚高频通信装置及其监督预警方法 - Google Patents

Abstract

一种自监督预警海上甚高频通信装置及其监督预警方法，电流传感器实时检测海上甚高频通信装置的电源线中的电流变化，如果电流变化幅度超过临界值，则电流传感器输出高电平给控制器，如果高电平信号持续的时间超过预设时间，则控制器通过数据接口发送预警指令给通信控制器，通信控制器驱动VHF‑TDMA发信机发送预警信息。本发明可以监测该甚高频通信设备的使用情况，使得该海上甚高频通信装置的使用得到有效的监督，从而减少频道被长时间占用的现象，提高了船舶航行的效率，有效简化船舶上的电子设备，从而使船舶驾驶人员操作设备更加方便和高效。

Description

自监督预警海上甚高频通信装置及其监督预警方法

技术领域

本发明涉及一种自监督预警海上甚高频通信装置及其监督预警方法。

背景技术

随着航海技术的不断发展与完善，现代的船舶设备和航行方式发生了质的变化，船舶设备日趋电子化、网络化和集成化，因此电子设备普遍应用于船舶上。AIS（船舶自动识别系统）是在甚高频海上移动频段采用时分多址接入技术的设备，是一种能自动广播和接收船舶动静态信息、航次信息和安全信息，实现船舶识别、监视和通信的系统，是以信息技术为主导，集卫星定位技术、数字通信技术、信息处理技术和计算机网络技术等多门类高科技为支柱的数字助航系统。甚高频（VHF）无线通信设备是实现水上近距离无线电通信的主要设备，也是保证船舶航行安全的重要设备。AIS和甚高频通信设备对于现代船舶航行有着至关重要的作用。但是由于船舶上电子设备的繁多，导致驾驶人员操作的繁杂和不便，也给船舶航行带来隐患。

现在海上通信主要方式是通过甚高频通信设备，然而频道资源却很有限。不少船员长时间占用频道聊天，唱歌现象普遍，甚高频通信设备并不能有效识别说话人身份，缺乏有效的监督方式，因此严重影响了船舶间、船岸间的正常通信，大大降低了船舶的航行效率。

发明内容

本发明提供一种自监督预警海上甚高频通信装置及其监督预警方法，可以监测该甚高频通信设备的使用情况，使得该海上甚高频通信装置的使用得到有效的监督，从而减少频道被长时间占用的现象，提高了船舶航行的效率，有效简化船舶上的电子设备，从而使船舶驾驶人员操作设备更加方便和高效。

为了达到上述目的，本发明提供一种自监督预警海上甚高频通信装置，包含：

电流传感器，其连接电源，用于检测电源线中的电流变化；

控制器，其电性连接电流传感器，用于根据电流传感器的信号发出预警指令；

通信控制器，其通过数据接口连接控制器，用于控制信号的收发，根据AIS的网络协议控制VHF数据通信链路上的信息传输和各接口的数据交换；

VHF-TDMA发信机，其电性连接通信控制器，用于发送预警信号。

所述的海上甚高频通信装置还包含：

VHF发信机，其电性连接通信控制器，用于将对话音信号或是DSC信号进行调制、倍频，将频谱搬移到发射频率，再经功率放大由天线将已调高的频波辐射出去；

第一双工器，其电性连接VHF发信机，实现天线的收发转换；

VHF收信机，其电性连接第一双工器和通信控制器，用于将接收到的高频信号进行变频、中频放大解调还原为话音信号；

DSC终端，其电性连接通信控制器，用于进行DSC的编码，解码和DSC的程序处理；

DSC值班接收机，其电性连接通信控制器，用于进行连续值守；

第二双工器，其电性连接VHF-TDMA发信机，用于实现天线的收发转换；

VHF-TDMA接收机，其电性连接第二双工器和通信控制器，用于接收周围船舶发送的航行数据。

所述的海上甚高频通信装置还包含：

送受话器，用于实现话音的发送和接收；

显示模块，用于显示状态；

输入模块，用于输入控制指令；

输入控制模块，其电性连接送受话器、显示模块、输入模块和通信控制器，用于控制信号的输入和输出显示。

所述的海上甚高频通信装置还包含：

卫星定位接收机，其电性连接通信控制器，用于提供链路同步定时和船舶对地运动参数。

所述的海上甚高频通信装置还包含：

若干船舶运动传感器接口，其电性连接通信控制器，用于与船上安装的GPS接收机、陀螺罗经、计程仪和船舶转向计等设备相连，收集它们提供的各种船舶运动信息。

所述的电流传感器采用霍尔传感器，将海上甚高频通信装置的电源线穿过霍尔传感器中的环形圆孔，霍尔传感器就能根据霍尔效应检测电源线中的电流变化。

本发明还提供一种自监督预警海上甚高频通信装置的监督预警方法，该监督预警方法包含以下步骤：

电流传感器实时检测海上甚高频通信装置的电源线中的电流变化，如果电流变化幅度超过临界值，则电流传感器输出高电平给控制器，如果高电平信号持续的时间超过预设时间，则控制器通过数据接口发送预警指令给通信控制器，通信控制器驱动VHF-TDMA发信机发送预警信息。

所述的VHF-TDMA发信机发送的预警信息包含：船舶信息、海上移动识别码、二进制广播信息、带有特定标志位报文和超时报警信息。

采用AIS动态报文发送预警信息，利用AIS动态报文中的保留位标示超时占用甚高频通信设备的船舶信息。

本发明可以监测该甚高频通信设备的使用情况，使得该海上甚高频通信装置的使用得到有效的监督，从而减少频道被长时间占用的现象，提高了船舶航行的效率，有效简化船舶上的电子设备，从而使船舶驾驶人员操作设备更加方便和高效。

附图说明

图1是本发明提供的自监督预警海上甚高频通信装置的电路框图。

图2是电流传感器的工作示意图。

图3是本发明提供的自监督预警海上甚高频通信装置的监督预警方法的流程图。

具体实施方式

以下根据图1～图3，具体说明本发明的较佳实施例。

如图1所示，本发明提供一种自监督预警海上甚高频通信装置，包含：

电流传感器2，其连接电源109，用于检测电源线中的电流变化；

控制器3，其电性连接电流传感器2，用于根据电流传感器2的信号发出预警指令；

通信控制器6，其通过数据接口4连接控制器3，用于控制信号的收发，根据AIS的网络协议控制VHF数据通信链路上的信息传输和各接口的数据交换；

送受话器106，用于实现话音的发送和接收；

显示模块107，用于显示状态；

输入模块110，用于输入控制指令；

输入控制模块108，其电性连接送受话器106、显示模块107、输入模块110和通信控制器6，用于控制信号的输入和输出显示；

VHF发信机102，其电性连接通信控制器6，用于将对话音信号或是DSC信号进行调制、倍频，将频谱搬移到发射频率，再经功率放大由天线将已调高的频波辐射出去；

第一双工器104，其电性连接VHF发信机102，实现天线的收发转换；

VHF收信机101，其电性连接第一双工器104和通信控制器6，用于将接收到的高频信号进行变频、中频放大解调还原为话音信号；

DSC（动态稳定控制系统，Dynamic Stability Control）终端103，其电性连接通信控制器6，用于进行DSC的编码，解码和DSC的程序处理；

DSC值班接收机105，其电性连接通信控制器6，用于进行连续值守，根据SOLAS公约要求，船舶在海上航行要保持在VHF CH16信道上连续值守，为此要求VHF无线电设备要具有双值守功能，使接收机能同时守听两个信道；

VHF-TDMA发信机502，其电性连接通信控制器6，用于发送包含船舶信息和二进制广播信息或带有特定标志位报文以及超时信息的预警信号；

第二双工器504，其电性连接VHF-TDMA发信机502，用于实现天线的收发转换；

VHF-TDMA接收机503，其电性连接第二双工器504和通信控制器6，用于接收周围船舶上AIS发出的标志信息，位置信息，运动参数和航行状态等与船舶航行安全有关的重要数据（按国际标准要求，海上通信装置应当能够在两个VHF工作信道上发射信息，并能同时在这两个信道上接收信息，所以会有两个接收机）；

卫星定位接收机501，其电性连接通信控制器6，用于提供链路同步定时和船舶对地运动参数；

若干船舶运动传感器接口7，其电性连接通信控制器6，用于与船上安装的GPS接收机、陀螺罗经、计程仪和船舶转向计等设备相连，收集它们提供的各种船舶运动信息。

如图2所示，所述的电流传感器2采用霍尔传感器，将甚高频通信设备的电源线穿过霍尔传感器中的环形圆孔，霍尔传感器就能根据霍尔效应检测电源线中的电流变化。

所述的控制器3采用单片机。

所述的通信控制器6采用嵌入式微处理器系统。

所述的显示模块107采用液晶屏。

所述的输入模块110包含键盘和鼠标。

所述的DSC终端103包含电性连接的CPU电路和调制解调电路。

当有人使用本发明提供的自监督预警海上甚高频通信设备长时间聊天讲话时，此时的发送功率远大于接收功率，因此流过电源线的电流也明显变大，霍尔传感器检测电路根据霍尔效应便能时时检测出电流的变化，也就能反应出该甚高频通信设备的使用情况，因此本发明还提供一种自监督预警海上甚高频通信装置的监督预警方法，如图3所示，该监督预警方法包含以下步骤：

步骤S1、电流传感器判断检测到的电流变化幅度是否超过临界值，如果是，进行步骤S2；

所述的临界值为2A～3A，由可调电阻进行设定；

步骤S2、电流传感器输出高电平给控制器；

步骤S3、控制器判断接收到的高电平信号持续的时间是否超过预设时间，如果是，进行步骤S4；

所述的预设时间根据实际情况设定，可设定为30S～60S；

步骤S4、控制器通过数据接口发送预警指令给通信控制器；

步骤S5、通信控制器驱动VHF-TDMA发信机发送预警信息。

所述的步骤S5中，VHF-TDMA发信机发送的预警信息包含：船舶信息、MMSI（海上移动识别码，Maritime Mobile Service Indentify）、二进制广播信息、带有特定标志位报文和超时报警信息。采用AIS动态报文发送预警信息，利用AIS动态报文中的保留位标示超时占用甚高频通信设备的船舶信息，以便周围的船舶和陆地基站能识别出超时占用甚高频通信设备的船舶，从而达到有效监督和遏制作用。

本发明不但集成了传统AIS设备和甚高频通信设备的全部功能，而且还可以监测该甚高频通信设备的使用情况，使得该海上甚高频通信装置的使用得到有效的监督，从而减少频道被长时间占用的现象，提高了船舶航行的效率，有效简化船舶上的电子设备，从而使船舶驾驶人员操作设备更加方便和高效。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种自监督预警海上甚高频通信装置，其特征在于，包含：

电流传感器（2），其连接电源（109），用于检测电源线中的电流变化；

控制器（3），其电性连接电流传感器（2），用于根据电流传感器（2）的信号发出预警指令；

通信控制器（6），其通过数据接口（4）连接控制器（3），用于控制信号的收发，根据AIS的网络协议控制VHF数据通信链路上的信息传输和各接口的数据交换；

VHF-TDMA发信机（502），其电性连接通信控制器（6），用于发送预警信号；

VHF发信机（102），其电性连接通信控制器（6），用于将对话音信号或是DSC信号进行调制、倍频，将频谱搬移到发射频率，再经功率放大由天线将已调高的频波辐射出去；

第一双工器（104），其电性连接VHF发信机（102），实现天线的收发转换；

VHF收信机（101），其电性连接第一双工器（104）和通信控制器（6），用于将接收到的高频信号进行变频、中频放大解调还原为话音信号；

VHF DSC终端（103），其电性连接通信控制器（6），用于进行DSC的编码，解码和DSC的程序处理；

DSC值班接收机（105），其电性连接通信控制器（6），用于进行连续值守；

第二双工器（504），其电性连接VHF-TDMA发信机（502），用于实现天线的收发转换；

VHF-TDMA接收机（503），其电性连接第二双工器（504）和通信控制器（6），用于接收周围船舶发送的航行数据。

2.如权利要求1所述的自监督预警海上甚高频通信装置，其特征在于，所述的海上甚高频通信装置还包含：

送受话器（106），用于实现话音的发送和接收；

显示模块（107），用于显示状态；

输入模块（110），用于输入控制指令；

输入控制模块（108），其电性连接送受话器（106）、显示模块（107）、输入模块（110）和通信控制器（6），用于控制信号的输入和输出显示。

3.如权利要求1所述的自监督预警海上甚高频通信装置，其特征在于，所述的海上甚高频通信装置还包含：

卫星定位接收机（501），其电性连接通信控制器（6），用于提供链路同步定时和船舶对地运动参数。

4.如权利要求1所述的自监督预警海上甚高频通信装置，其特征在于，所述的海上甚高频通信装置还包含：

若干船舶运动传感器接口（7），其电性连接通信控制器（6），用于与船上安装的GPS接收机、陀螺罗经、计程仪和船舶转向计相连，收集它们提供的各种船舶运动信息。

5.如权利要求1-4中任意一个所述的自监督预警海上甚高频通信装置，其特征在于，所述的电流传感器（2）采用霍尔传感器，将海上甚高频通信装置的电源线穿过霍尔传感器中的环形圆孔，霍尔传感器就能根据霍尔效应检测电源线中的电流变化。

6.如权利要求5所述的自监督预警海上甚高频通信装置的监督预警方法，其特征在于，该监督预警方法包含以下步骤：

电流传感器实时检测海上甚高频通信装置的电源线中的电流变化，如果电流变化幅度超过临界值，则电流传感器输出高电平给控制器，如果高电平信号持续的时间超过预设时间，则控制器通过数据接口发送预警指令给通信控制器，通信控制器驱动VHF-TDMA发信机发送预警信息。

7.如权利要求6所述的自监督预警海上甚高频通信装置的监督预警方法，其特征在于，所述的VHF-TDMA发信机发送的预警信息包含：船舶信息、海上移动识别码、二进制广播信息、带有特定标志位报文和超时报警信息。

8.如权利要求6所述的自监督预警海上甚高频通信装置的监督预警方法，其特征在于，采用AIS动态报文发送预警信息，利用AIS动态报文中的保留位标示超时占用甚高频通信设备的船舶信息。