CN105931170B - 一种基于雷达和rfid的近港渔船自动签证方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法及系统，采用多目标雷达扫描获得渔船的俯仰角、水平角和距离，计算出渔船相对云台的坐标点，获得港口所有渔船的地理位置，同时与RFID阅读器获取到渔船的地理位置信息对比，远程发现港口非法渔船；系统包括：多目标雷达监控系统，用于获得港口所有渔船的地理位置；计算机，用于将获取的地理位置与RFID阅读器获取到渔船的地理位置进行对比、非法渔船报警和上传；RFID阅读器，用于通过无线获取渔船的GPS信息；渔船签证终端，安装于渔船上，用于上传渔船的签证信息。本发明通过对雷达图像的实时监测，可以发现非法渔船的进出港行为，为港口执法提供重要参考。

Description

一种基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法及系统
技术领域
本发明属于渔船签证系统技术领域，尤其涉及一种基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法及系统。
背景技术
我国是海洋渔业大国，拥有世界最多的渔业船舶和渔业人口。海洋渔业经济在海洋经济中占有很大比重。为了维护国家主权，加强对渔业船舶及船员的技术监督管理，保障生命财产的安全，维护渔业港口秩序，促进渔业生产发展，我国渔港监督规则明确规定：进出港口签证的船舶，必须保证适航状态，具备合格的船舶、船员、捕鱼许可证等有关证书并连同签证簿与报告单，向渔监申请签证。船舶实行出港一次签证(签证有效期为一周，过期需重新签证)，未经签证的船舶不得出港。可见渔船进出港签证是海洋渔业安全、生产、管理的重要环节。是海洋渔业有序发展的必要保障。改革开发以来，各级政府及民营企业在沿海建设了许多渔港，但即便如此，也无法全部容纳为数众多的渔船，仍有大量渔船只能停泊在沿海近岸或自然港湾。各级渔港监督人员本来人数不多，应付渔港的正常管理及渔船签证已人力不足。更无法顾及渔港以外的沿海港湾停泊渔船的出海或返航签证了。也就是说有大批的渔船，将在较长的时期内仍处在渔船签证管理法规制度之外，这对于渔民安全、渔船管理及维护海防边境安全稳定的确是一个很大的弊端。针对这一难题，我国沿海各省均在着力研究并实施渔船电子签证系统。目前比较健全的是“上海市渔港渔船安全救助信息服务系统”，该系统采用有源RFID技术实现了远程签证。渔船签证系统是渔业部门对渔船进出港进行管理的重要系统，渔船进出港签证是海洋渔业安全、生产、管理的重要环节，是海洋渔业有序发展的必要保障。目前的渔船签证系统主要分为两类，一类是传统的靠人工登记的方式实现的渔船签证系统，另一类是近几年出现的采用RFID技术实现的近港(500米以内)电子签证系统。前一类签证系统效率低，我国很多省份均在研究和试行电子签证系统，用以代替传统人工登记系统。渔船签证终端上集成了有源RFID，可与渔港执法点的港口RFID阅读器进行无线连接，在渔船靠近码头时，将本船的GPS信息、AIS信息、渔船注册等信息传送给渔港执法点，并通过人工的方式，识别渔船的进出港行为，完成渔船的进出港签证功能。
但由于是采用电池供电的电子系统，一旦系统失效或遭到人为破坏，监管部门便难以远程发现非法渔船以及渔船的非法行动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法及系统，旨在解决在电子签证系统遭破坏后，非法渔船或渔船的非法行为的自动识别问题。
本发明是这样实现的，一种基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法，所述基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法采用多目标雷达，每5s对监控区域扫描一遍，获得监控区域内所有渔船的俯仰角、水平角和距离，根据下文的方法，计算出渔船相对云台的坐标点，获得港口监控区域所有渔船的地理位置。只要海面存在渔船，雷达扫描就能获取该渔船的地理位置信息，无论该渔船是否安装渔船签证终端或渔船签证终端是否工作正常；本系统同时通过港口RFID阅读器，与监控区域内的所有渔船签证终端进行通信，获得这些渔船的GPS信息，通过计算机将雷达获得的地理位置信息与RFID获得的渔船的地理位置信息进行对比，可以远程发现港口的非法渔船。
采用雷达扫描获取渔船地理位置信息的方法是：所述雷达系统以云台为坐标原点，横轴Y与赤道平行，纵轴X与中央经线平行，建立直角坐标系，与高斯－克吕格平面直角坐标系平行，在高斯－克吕格坐标系中，横轴Y为赤道，纵轴X为中央经线，坐标原点0为中央经线与赤道的交点；多目标雷达扫描获得的某渔船的俯仰角和水平角分别为θr和φr，距离为L，且此时云台的俯仰角和水平角分别为θp和φp，则计算出渔船相对云台的坐标点(X,Y)：
Figure BDA0001004945690000031
进一步，所述云台安装北斗导航模块或GPS设备，获取云台的GPS坐标点，云台的GPS坐标对应的高斯－克吕格平面直角坐标点为(Xp，Yp)，得到所有近港渔船的雷达扫描高斯－克吕格平面直角坐标GPS点：
Figure BDA0001004945690000032
本发明的另一目的在于提供一种所述基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法的近港渔船自动签证系统，所述近港渔船自动签证系统包括：
多目标雷达监控系统，用于获得港口所有渔船的地理位置；
港口RFID阅读器，通过有源射频电子标签、移动公网或WLAN与渔船签证终端通信，获取渔船的GPS信息和渔船注册信息、完成电子签证的功能；
计算机，通过通信接口1与多目标雷达监控系统相连，获取多目标雷达监控系统得到的渔船地理位置信息；该模块同时通过通信口2与港口RFID阅读器相连，获取RFID阅读器获取到的渔船GPS信息；该模块通过通信接口3与上级预感监督、监控中心相连，用于渔船注册信息和非法渔船报警信息等的上传；该模块内置软件，以多目标雷达监控系统获取的地理位置为参考，对比RFID阅读器获取到渔船的地理位置，若发现在相同的区域±5m内，前者有而后者无，则判定为非法渔船，同时通过通信接口3向上级渔港监督、监控中心报警；
渔船签证终端，该模块是一个嵌入式系统，安装于渔船上，通过有源射频电子标签、移动公网或WLAN与港口RFID阅读器通信，完成本船GPS信息及注册信息的上传和电子签证过程；通过串口与北斗导航模块或GPS模块相连，获得本船的GPS信息；所述通信接口1、2可以是网口、1394口、USB口、485接口、RS232接口等；所述通信接口3可以是移动公网(CDMA等)、WLAN和以太网等。
进一步，所述多目标雷达监控系统安装在云台上。
本发明提供的基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法及系统，在原有的RFID电子签证系统的基础上，引入了多目标雷达监控系统，通过将多目标雷达识别到的港口渔船和电子海图相结合，获得港口所有渔船的地理位置，同时与RFID电子签证系统获取到的所有渔船的地理位置进行对比，从而在远程发现港口非法渔船。通过对雷达图像的实时监测，可以发现非法渔船的进出港行为，为港口执法提供重要参考，解决了在电子签证系统遭破坏后，非法渔船或渔船的非法行为的自动识别问题。采用本发明发现非法渔船，监控非法渔船的行为，上报给上级渔港监督、监控中心，从而加强对渔业船舶及船员的技术监督管理，保障生命财产的安全，维护渔业港口秩序，促进渔业生产发展。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于雷达和RFID的近港渔船自动签证系统结构示意图；
图中：1、计算机；2、RFID阅读器；3、多目标雷达系统；4、渔船签证终端。
图2是本发明实施例提供的雷达扫描的渔船坐标计算示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明在原有的RFID电子签证系统的基础上，引入了多目标雷达监控系统，通过将多目标雷达识别到的港口渔船信息和电子海图相结合，获得港口所有渔船的地理位置，同时与RFID电子签证系统获取到的所有渔船的地理位置进行对比，从而在远程发现港口非法渔船。通过对雷达图像的实时监测，可以发现非法渔船的进出港行为，为港口执法提供重要参考。
下面结合附图对本发明的工作原理对详细的描述。
本发明，在原有有源RFID电子签证系统基础上，加入了港口多目标雷达系统和渔船位置信息对比、报警模块。渔船位置信息对比、报警模块安装在计算机1上；港口多目标雷达，安装于高精度云台上，通过云台的转动，对渔港附近海域(0-500m)所有渔船进行扫描。如图2所示，假定以云台为坐标原点，横轴Y与赤道平行，纵轴X与中央经线平行，建立直角坐标系(与高斯－克吕格平面直角坐标系平行，在高斯－克吕格坐标系中，横轴Y为赤道，纵轴X为中央经线，坐标原点0为中央经线与赤道的交点。)；假设多目标雷达扫描获得的某渔船的俯仰角和水平角分别为θr和φr，距离为L，且此时云台的俯仰角和水平角分别为θp和φp，则可以通过式(1)计算出渔船相对云台的坐标点(X,Y)。
Figure BDA0001004945690000051
本发明中，云台安装了北斗导航模块或GPS设备，可以获取云台的GPS坐标点，设云台的GPS坐标对应的高斯－克吕格平面直角坐标点为(Xp，Yp)，则可以通过公式(2)计算出该渔船的高斯－克吕格平面直角坐标GPS点(X’,Y’)。通过相同的方式，可以得到所有近港渔船的雷达扫描高斯－克吕格平面直角坐标GPS点。
Figure BDA0001004945690000052
本发明将雷达扫描得到的GPS坐标点与RFID读取到的所有渔船的GPS坐标点进行对比，一旦发现在同样的区域±5m内，前者有而后者无，这说明此渔船为非法渔船，系统将包含该渔船的GPS坐标点的报警信息传送至渔船管理信息上传系统，最终通过移动公网(CDMA等)、WLAN和以太网等传送到远程监控中心进行处理。同时，本系统对近港海域设定一条虚拟进出港线，通过雷达扫描得到的GPS坐标点的计算，可得到所有渔船(包括非法渔船)是否进出港的行为，从而发送给远程监控中心进行处理。
所述近港渔船自动签证系统包括：
多目标雷达监控系统3，用于获得港口所有渔船的地理位置；
RFID阅读器2，通过有源射频电子标签、移动公网或WLAN与渔船签证终端通信，获取渔船的GPS信息和渔船注册信息、完成电子签证的功能；
计算机1，通过通信接口1与多目标雷达监控系统3相连，获取多目标雷达监控系统3得到的渔船地理位置信息；该模块同时通过通信口2与港口RFID阅读器相连，获取RFID阅读器2获取到的渔船GPS信息；该模块通过通信接口3与上级预感监督、监控中心相连，用于渔船注册信息和非法渔船报警信息等的上传；该模块内置软件，以多目标雷达监控系统3获取的地理位置为参考，对比RFID阅读器2获取到渔船的地理位置，若发现在相同的区域±5m内，前者有而后者无，则判定为非法渔船，同时通过通信接口3向上级渔港监督、监控中心报警；
渔船签证终端4，该模块是一个嵌入式系统，安装于渔船上，通过有源射频电子标签、移动公网或WLAN与港口RFID阅读器2通信，完成本船GPS信息及注册信息的上传和电子签证过程；通过串口与北斗导航模块或GPS模块相连，获得本船的GPS信息；所述通信接口1、2可以是网口、1394口、USB口、485接口、RS232接口等；所述通信接口3可以是移动公网(CDMA等)、WLAN和以太网等。
进一步，所述多目标雷达监控系统3安装在云台上。
本发明在港口安装雷达，通过雷达的扫描，主动获取所有近港渔船的GPS信息；在渔船上的渔船签证终端失效或遭到人为破坏后，可以通过雷达扫描的渔船GPS信息，发现非法渔船；通过划定的虚拟进出港线，以及雷达扫描得到的GPS信息，获得所有渔船，包括非法渔船的进出港信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法，其特征在于，所述基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法采用多目标雷达扫描获得渔船的俯仰角、水平角和距离，计算出渔船相对云台的坐标点，获得港口所有渔船的地理位置，同时与港口RFID阅读器获取到渔船的地理位置信息对比，远程发现港口非法渔船；
所述基于雷达和RFID的近港渔船自动签证方法以云台为坐标原点，横轴Y与赤道平行，纵轴X与中央经线平行，建立直角坐标系，与高斯－克吕格平面直角坐标系平行，在高斯－克吕格坐标系中，横轴Y为赤道，纵轴X为中央经线，坐标原点0为中央经线与赤道的交点；多目标雷达扫描获得的某渔船的俯仰角和水平角分别为θr和φr，距离为L，且此时云台的俯仰角和水平角分别为θp和φp，则计算出渔船相对云台的坐标点(X,Y)：
Figure FDA0003105594580000011
所述云台安装北斗导航模块或GPS设备，获取云台的GPS坐标点，云台的GPS坐标对应的高斯－克吕格平面直角坐标点为(Xp，Yp)，得到所有近港渔船的雷达扫描高斯－克吕格平面直角坐标GPS点：
Figure FDA0003105594580000012
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