CN106374195A - 天线、天线系统及ais船舶监控方法 - Google Patents

天线、天线系统及ais船舶监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及天线、天线系统及AIS船舶监控方法。所述天线包括多个定向天线单元(1)，以及多个反射板(2)，所述多个定向天线单元(1)的一端固定在一起，且所述多个定向天线单元(1)之间间隔一定角度排布，所述多个反射板(2)分别设置在相邻的两个定向天线单元(1)之间，形成多个扇形信号接收区，所述多个扇形信号接收区分时接收电磁信号。本申请中，由于多个反射板分别设置在相邻的两个定向天线单元之间，形成多个扇形信号接收区，并且所述多个扇形信号接收区分时接收电磁信号，大大增加了天线的通信距离，同时又防止了数据堵塞而造成通信中断。这样便可减少大量地面基站的建设，从而提高了通信效率，减少了通信成本。

Description

天线、天线系统及AIS船舶监控方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种天线、天线系统及AIS船舶监控方法。
背景技术
全向天线，在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，因此具有较大的覆盖范围。
现有的全向天线，例如船舶监控天线，是一种用来接收船舶自动识别系统(AIS)的船载设备信号的天线，通过接收该种信号，及时的了解相关水域船舶的各种信息，例如船舶所在位置、航向、航速等，以便了解相关船舶的运行情况，对船舶进行跟踪和监控，并就相关信息与监控水域内的其他船舶实现通信，进而协调船舶之间的运行，避免出现安全事故。
船舶监控天线利用全向天线对相关水域进行信号覆盖。但是由于全向天线增益有限，使得该船舶监控天线具有较小的覆盖距离，甚至覆盖距离在70千米以内。鉴于此，往往需要在地面建设大量的基站对基于AIS的船舶进行覆盖。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够大大增加了天线的通信距离，同时又能够防止数据堵塞而造成通信中断的天线、天线系统及AIS船舶监控方法。
根据本发明的第一方面，提供一种天线，包括多个定向天线单元，以及多个反射板，所述多个定向天线单元的一端固定在一起，且所述多个定向天线单元之间间隔一定角度排布，所述多个反射板分别设置在相邻的两个定向天线单元之间，形成多个扇形信号接收区，所述多个扇形信号接收区分时接收电磁信号。
优选地，所述多个扇形信号接收区能够对各个方向的信号进行覆盖，从而使得所述天线形成全向天线。
优选地，所述定向天线单元和反射板的数目分别为四个，沿圆周方向相邻的反射板相互垂直，各定向天线单元分别设置于相邻反射板的垂直平分线上，形成四个所述扇形信号接收区。
优选地，每个所述扇形信号接收区信号接收的角度为90度。
优选地，所述定向天线单元包括连接杆以及设于所述连接杆上的多个阵子，所述多个阵子线性排布在所述连接杆上。
优选地，所述反射板为网板结构。
优选地，还包括连接柱，所述多个定向天线单元以及所述反射板围绕并固定在所述连接柱上。
根据本发明的第二方面，提供一种天线系统，包括：
所述的天线；
控制模块，用于控制信号的接收，并对接收的信号进行处理；
接收机，与所述控制模块电性连接，用于接收所述天线的电磁波信号，并将接收到的信号传输到所述控制模块；
开关装置，设置在所述天线和接收机之间，并分别与所述天线、接收机以及控制模块电性连接，在所述控制模块的控制下，控制所述天线分时接收来自不同方向的信号。
优选地，所述开关装置为多输入单输出开关，其中输入的路数与所述扇形信号接收区的数目相同。
优选地，所述开关装置为微波式开关。
优选地，还包括分别与所述控制模块电性连接的显示器和信号传输模块，所述显示器用于接收来自所述控制模块的信号并显示，所述信号传输模块用于接收并输送来自控制模块的信号。
根据本发明的第三方面，提供一种AIS船舶监控方法，所述AIS船舶监控方法包括以下步骤：
将天线系统搭载在临近空间飞行器上，并使所述临近空间飞行器处于距离待监控船舶一定距离范围内；
控制模块控制开关装置处于不同的工作状态，使得所述接收机分时接收来自不同方向的AIS船舶信号，并将所述AIS船舶信号传输到控制模块。
优选地，所述AIS船舶监控方法还包括以下步骤：
所述控制模块将接收到的AIS船舶信号传输到显示器并显示，
同时，控制模块将所述AIS船舶信号传输到信号传输模块，并经所述信号传输模块将所述AIS船舶信号传输到地面基站。
优选地，在所述控制模块将接收到的AIS船舶信号传输到所述显示器或者信号传输模块之前，首先需要将所述AIS船舶信号解析并分类。
优选地，所述接收机分时接收信号的分时时间间隔为2分钟。
本发明提供的天线、天线系统及AIS船舶监控方法，由于多个反射板分别设置在相邻的两个定向天线单元之间，形成多个扇形信号接收区，并且所述多个扇形信号接收区分时接收电磁信号，大大增加了天线的通信距离，同时又防止了数据堵塞而造成通信中断。这样便可减少大量地面基站的建设，从而提高了通信效率，减少了通信成本。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1为根据本发明实施例的天线的立体结构示意图；
图2为根据本发明实施例的天线的俯视图；
图3为根据本发明实施例的天线系统的结构示意图；
图4为根据本发明实施例的AIS船舶监控方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
图1-2示出了根据本发明实施例的天线100，所述天线能够覆盖较大的信号范围，例如可用来接收来自海上的基于AIS的船舶信号。如图1所示，所述天线100包括多个定向天线单元1以及多个反射板2，所述多个定向天线单元1的一端固定在一起，且所述多个定向天线单元1之间间隔一定角度排布，所述多个反射板2分别设置在相邻的两个定向天线单元1之间，形成多个扇形信号接收区，所述多个扇形信号接收区分时接收电磁信号。本实施例中，所述多个反射板2相交于同一连接柱3且连接柱3的轴向位于所述多个反射板2所在平面内；所述多个定向单元1的一端也固定连接于所述连接柱3。所述反射板2和定向天线单元1可以通过焊接或者捆绑的形式固定在所述连接柱3上，形成整体式结构。
所述扇形信号接收区中的两个反射板2用于反射电磁波信号，使得电磁波信号集中到所述两个反射板2之间的定向天线单元1上，来增加信号强度，以便进一步增大定向天线单元1的增益。
所述多个扇形信号接收区能够对各个方向的信号进行覆盖，从而使得所述天线形成全向天线。
作为一种优选方案，所述反射板2可根据需要设计为网板结构，这样可针对特定波长的波，例如AIS船载设备信号的波，形成更好的反射效果。每个所述网板可固定在一个边框里，并通过该边框固定到所述连接柱3上。
在一个实施例中，所述定向天线单元1和反射板2的数目分别为四个，沿圆周方向相邻的反射板2相互垂直，各定向天线单元1分别设置于相邻反射板2的垂直平分线上，形成四个所述扇形信号接收区。每个所述扇形信号接收区的信号接收角度为90度，形成360°全方位信号覆盖角度。并且，由于定向天线相对全向天线具有较大的增益，每个扇形信号接收区具有更大的信号接收距离，因此多个扇形信号接收区形成的全向天线在保持对待接收信号全方位覆盖的同时，大大增大了信号接收距离。
所述定向天线单元1包括连接杆11和多个阵子12，例如可为四个阵子，所述多个阵子沿所述连接杆的长度方向依次排列。所述阵子12平行于所述连接柱3的长度方向，所述反射板2所在的平面与所述多个阵子12平行设置。多个所述阵子12可具有不同长度，例如从连接柱3开始沿远离连接柱3的方向阵子的长度依次变小，以便更好的接收信号。
进一步的，为了增加天线100的结构强度，可在天线上设置多个加强筋4。作为一种优选方案，每相邻两个反射板2之间均设置一个加强筋4，加强筋4的两端分别连接固定于对应的两个反射板2；优选地，加强筋4垂直于所述连接柱3。本实施例中，为更好地达到反射板2与定向天线单元1的相对固定，加强筋4穿过所述连接杆11设置，具体地，连接杆11开设一通孔(未标示)，加强筋4穿过连接杆11设置；为更好固定，在加强筋4穿过连接杆11后，还可以通过在连接杆11的通孔内设置胶粘剂等方式将加强筋4与连接杆11更好地固定。如此的设置方式，使得多个加强筋4设置成矩形框形，所述矩形框所在平面垂直于所述多个反射板2，并且该矩形框形的加强筋4固定在所述四个连接杆11上，其四个顶点分别位于在所述四个反射板2上。作为一种优选方案，可进一步在所述天线100的连接柱3的两端位置分别进一步设置矩形框形的加强筋，且矩形框形的顶点分别位于所述反射板2上，这样，便增加了天线的结构强度，使得该天线能够更好的抵制外部风力的影响。
图3示出了根据本发明实施例的天线系统。如图2所示，该天线系统包括所述天线100、控制模块200、接收机300和开关装置400。
所述控制模块200用于接收天线信号，并对接收到的信号进行处理。
所述接收机300与所述控制模块200电性连接，用于接收所述天线100的电磁波信号，并将接收到的信号传输到所述控制模块200。
所述开关装置400设置在所述天线100和接收机300之间，并分别与所述天线100、接收机300以及控制模块200电性连接，在所述控制模块的控制下，控制所述天线100分时接收来自不同方向的信号。作为一种优选方案，所述开关装置400为微波式开关，并且其为多输入单输出开关，其中输入的路数与所述扇形信号接收区的数目相同。
进一步的，所述天线系统还包括分别与所述控制模块200电性连接的显示器500和信号传输模块600，所述显示器500用于接收来自所述控制模块200的信号并显示，所述信号传输模块600用于接收并输送来自控制模块200的信号。
图4示出了根据本发明实施例的AIS船舶监控方法的流程图。如图3所示，该AIS船舶监控方法包括步骤S01-S02。
在步骤S01中，将天线系统搭载在临近空间飞行器上，并使所述临近空间飞行器处于距离待监控船舶一定距离范围内，以便能够覆盖待监控区域的船舶发送的信号。由于该天线处于高空中接收信号，AIS船舶信号在向天线传输的过程中，受到的干扰少，更进一步的增加的信号的传输距离。
在该步骤中，在所述控制模块200将接收到的AIS船舶信号传输到所述显示器500或者信号传输模块600之前，首先需要将所述AIS船舶信号解析并分类。
作为一种优选方案，所述接收机300分时接收信号的分时时间间隔为2分钟。也就是说，开关装置400每隔2分钟切换一次，控制相邻的多个扇形信号接收区依次接收AIS船舶信号。这样便可防止由于接收机同时接收多个定向天线单元的信号而造成数据堵塞，进而中断通信过程。
在步骤S02中，控制模块200控制开关装置处于不同的工作状态，使得所述接收机分时接收来自不同方向的AIS船舶信号，并将所述AIS船舶信号传输到控制模块。
进一步的，所述AIS船舶监控方法还可以包括步骤S03。
在步骤S03中，所述控制模块200将接收到的AIS船舶信号传输到显示器500并显示；同时，控制模块将所述AIS船舶信号传输到信号传输模块，并经所述信号传输模块将所述AIS船舶信号传输到地面基站。
本申请中，由于多个反射板分别设置在相邻的两个定向天线单元之间，形成多个扇形信号接收区，并且所述多个扇形信号接收区分时接收电磁信号，大大增加了天线的通信距离，同时又防止了数据堵塞而造成通信中断。这样便可减少大量地面基站的建设，从而提高了通信效率，减少了通信成本。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (15)

1.一种天线，其特征在于，包括多个定向天线单元(1)，以及多个反射板(2)，所述多个定向天线单元(1)的一端固定在一起，且所述多个定向天线单元(1)之间间隔一定角度排布，所述多个反射板(2)分别设置在相邻的两个定向天线单元(1)之间，形成多个扇形信号接收区，所述多个扇形信号接收区分时接收电磁信号。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述多个扇形信号接收区能够对各个方向的信号进行覆盖，从而使得所述天线形成全向天线。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述定向天线单元(1)和反射板(2)的数目分别为四个，沿圆周方向相邻的反射板(2)相互垂直，各定向天线单元(1)分别设置于相邻反射板(2)的垂直平分线上，形成四个所述扇形信号接收区。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，每个所述扇形信号接收区的信号接收角度为90度。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述定向天线单元(1)包括连接杆(11)以及设于所述连接杆(11)上的多个阵子(12)，所述多个阵子(12)沿所述连接杆(11)的长度方向依次排列。
6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述反射板(2)为网板结构。
7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括连接柱(3)，所述多个定向天线单元以及所述反射板(2)围绕并固定在所述连接柱(3)上。
8.一种天线系统，其特征在于，包括：
权利要求1-7任一项所述的天线(100)；
控制模块(200)，用于控制信号的接收，并对接收的信号进行处理；
接收机(300)，与所述控制模块(200)电性连接，用于接收所述天线的电磁波信号，并将接收到的信号传输到所述控制模块；
开关装置(400)，设置在所述天线(100)和接收机(300)之间，并分别与所述天线、接收机以及控制模块电性连接，在所述控制模块的控制下，控制所述天线分时接收来自不同方向的信号。
9.根据权利要求8所述的天线系统，其特征在于，所述开关装置(400)为多输入单输出开关，其中输入的路数与所述扇形信号接收区的数目相同。
10.根据权利要求8所述的天线系统，其特征在于，所述开关装置(400)为微波式开关。
11.根据权利要求8所述的天线系统，其特征在于，还包括分别与所述控制模块(200)电性连接的显示器(500)和信号传输模块(600)，所述显示器用于接收来自所述控制模块的信号并显示，所述信号传输模块用于接收并输送来自控制模块的信号。
12.一种AIS船舶监控方法，其特征在于，所述AIS船舶监控方法包括以下步骤：
将天线系统搭载在临近空间飞行器上，并使所述临近空间飞行器处于距离待监控船舶一定距离范围内；
控制模块(200)控制开关装置(400)处于不同的工作状态，使得所述接收机(300)分时接收来自不同方向的AIS船舶信号，并将所述AIS船舶信号传输到控制模块(200)。
13.根据权利要求12所述的AIS船舶监控方法，其特征在于，所述AIS船舶监控方法还包括以下步骤：
所述控制模块(200)将接收到的AIS船舶信号传输到显示器(500)并显示，
同时，控制模块(200)将所述AIS船舶信号传输到信号传输模块，并经所述信号传输模块(600)将所述AIS船舶信号传输到地面基站。
14.根据权利要求12所述的AIS船舶监控方法，其特征在于，在所述控制模块(200)将接收到的AIS船舶信号传输到所述显示器(500)或者信号传输模块(600)之前，首先需要将所述AIS船舶信号解析并分类。
15.根据权利要求12所述的AIS船舶监控方法，其特征在于，所述接收机(300)分时接收信号的分时时间间隔为2分钟。
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