CN110261881A - 船舶航路预警提示系统 - Google Patents

Abstract

本发明的船舶航路预警提示系统，由存储有航海地图物标信息的数据服务平台，网络通信单元和数据接收终端组成，数据接收终端具有GSM移动公网通信模块、GPS/北斗卫星定位模块、CPU模块、高保真语音播放器和时钟模块，高保真语音播放器与CPU模块连接，GPS/北斗卫星定位模块和时钟模块与CPU模块连接，GSM移动公网通信模块与CPU模块双向连接，GSM移动公网通信模块通过网络通信单元与数据服务平台通信连接。与现有技术相比，通过大数据的航海地图物标信息能语音播报提示船舶驾驶员航行信息，使船舶驾驶员及时作出正确、安全的航行方式，确保航行安全，且整个过程无需船舶驾驶员一直操作，使用简易、方便。

Description

船舶航路预警提示系统

技术领域

本发明涉及船航通信领域,特别涉及一种用于航海导航提示用的船舶航路预警提示系统。

背景技术

随着当今世界经济的高速发展，海洋经济已逐步发展起来，海洋经济的各种活动中，最重要的一个问题就是航行安全问题。在航行中，船舶驾驶人员要随时预知航路上的具体情况，以便及时作出正确的航行方向，确保航行安全。现有船舶的航行安全主要依靠船舶自动识别系统(AIS)将船舶的标识信息、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，通过VHF数据链路广播给周围的船舶，以实现对本海区船舶的识别和监视，达到安全航行的目的。然而，在航行中单靠这船舶自动识别系统来航行，无法把航行路线中水深、潮汐、海底障碍物、电缆、通信光缆、禁航区、桥梁等造成航行危险的信息提示给船舶驾驶员，仍无法保证航行安全。

有鉴于此，本发明人对上述问题进行深入研究，遂由本案产生。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种船舶航路预警提示系统，以解决现有技术的船舶自动识别系统的不足而产生航行安全隐患的问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：船舶航路预警提示系统，由存储有航海地图物标信息的数据服务平台，网络通信单元和安装在船舶上的数据接收终端组成，所述数据服务平台包括存储有海上危险水深位置坐标的水深坐标数据库、存储海上潮汐位置坐标和发生时间的潮汐数据库、存储海底障碍物位置坐标数据的海底障碍物坐标数据库、存储水面上航道数据的航道坐标数据库、存储水面高风险水域位置坐标数据的风险水域坐标数据库、存储海上不同锚地位置坐标数据的锚地位置坐标数据库、存储禁航位置坐标数据的禁航线路坐标数据库及存储海上桥梁和过闸口位置坐标数据的海上建筑物坐标数据库；

所述数据接收终端具有GSM移动公网通信模块、GPS/北斗卫星定位模块、CPU模块、高保真语音播放器和时钟模块，所述高保真语音播放器与CPU模块的输出端连接，GPS/北斗卫星定位模块和时钟模块与CPU模块的输入端连接，GSM移动公网通信模块与CPU模块双向连接，GSM移动公网通信模块通过网络通信协议与网络通信单元建立网络通信连接，网络通信单元为移动通信基站，数据服务平台通过网络通信协议与网络通信单元建立网络通信连接。

所述数据接收终端还包括有显示模块,上述显示模块为显示屏,上述显示屏与上述CPU模块双向连接,上述显示屏上具有用于调节高保真语音播放器音量的音量调节开关和用于操控CPU模块的操控按键。

所述船舶航预警提示系统还包括有随身携带的电子用户终端，此随身携带的电子用户终端为安装有手机APP客户端的用户手机，此用户手机通过无线路由器和网络通信单元与数据服务平台通信连接。

所述船舶航路预警提示系统的使用方法通过如下步骤实现:

步骤一:船舶驾驶员开启数据接收终端，数据接收终端通过GSM移动公网通信模块和网络通信单元与数据服务平台建立网络通信连接；

步骤二：数据接收终端通过GPS/北斗卫星定位模块实时获取自身位置信息，并通过网络通信协议向数据服务平台发送航海地图物标信息请求，以请求获取航海地图物标信息；

步骤三：数据服务平台收到数据接收终端指令后将数据接收终端所请求的航海地图物标信息下发至数据接收终端的CPU模块内，CPU模块存储此航海地图物标信息；CPU模块利用GPS/北斗卫星定位模块的自身位置坐标与接收到的航海地图物标信息的各个坐标数据进行点对点距离运算、点对线距离运算及点对面距离运算得出航线前方是否存在危险范围，若处于危险范围时CPU模块控制高保真语音播放器语音播报预警提示。

在上述步骤一前,驾驶员在手机APP客户端上输入起、止点，手机APP客户端向数据服务平台发送请求船舶行驶路线的航海地图物标信息数据包，数据服务平台确认后调出并推送至手机APP客户端中，手机APP客户端下载该航海地图物标信息数据包，并在手机APP客户端上查看。

上述数据接收终端设置有若干个，各数据接收终端均与数据服务平台通信连接，且每一数据接收终端均设有用于与数据服务平台进行通信连接的ID权限，上述GSM移动公网通信模块上连接有控制GSM移动公网通信模块工作的通信开关，在上述步骤一中，数据接收终端启动后，再开启通信开关，数据接收终端才与数据服务平台通信连接。

在上述步骤一中，数据接收终端开启后通过时钟模块设定GSM移动公网通信模块与网络通信单元的连网时间，CPU模块定时与数据服务平台通信连接。

采用上述技术方案后，本发明的船舶航路预警提示系统，利用数据服务平台对航海地图物标信息的存储使数据接收终端能获取航行路线上水深位置、潮汐位置、海底障碍物、行驶航道、风险水域、锚地位置、禁航线路、海上桥梁和过闸口等对航行造成影响的各坐标数据均会发送给数据接收终端，数据接收终端利用CPU计算出当前行驶位置坐标与各各坐标数据进行计算得出两者之间距离是否属于危险范围，若处于危险范围时通过语音播报提示船舶驾驶员，使船舶驾驶员及时作出正确、安全的航行方式，确保航行安全，且整个过程无需船舶驾驶员一直操作，使用简易、方便。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2为本发明的拓扑图；

图3为本发明中数据接收终端的原理框图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

船舶航路预警提示系统，如图1、2和3所示，由存储有航海地图物标信息的数据服务平台，网络通信单元和安装在船舶上的数据接收终端组成。

其中，所述数据服务平台具有存储有海上危险水深位置坐标的水深坐标数据库、存储海上潮汐位置坐标和发生时间的潮汐数据库、存储海底障碍物位置坐标数据的海底障碍物坐标数据库、存储水面上航道数据的航道坐标数据库、存储水面高风险水域位置坐标数据的风险水域坐标数据库、存储海上不同锚地位置坐标数据的锚地位置坐标数据库、存储禁航位置坐标数据的禁航线路坐标数据库及存储海上桥梁和过闸口位置坐标数据的海上建筑物坐标数据库；

所述数据接收终端为一固定式终端，其安装在船舶上，该数据接收终端具有GSM移动公网通信模块、GPS/北斗卫星定位模块、CPU模块、高保真语音播放器、时钟模块及供电模块，供电模块给GSM移动公网通信模块、GPS/北斗卫星定位模块、CPU模块、高保真语音播放器和时钟模块提供电源，此高保真语音播放器与CPU模块的输出端连接，高保真语音播放器的输出端还电连接一音量放大器，所述的GPS/北斗卫星定位模块和时钟模块与CPU模块的输入端连接，GSM移动公网通信模块与CPU模块双向连接，GSM移动公网通信模块通过网络通信协议与网络通信单元建立网络通信连接，网络通信单元为移动通信基站，数据服务平台通过网络通信协议与网络通信单元建立网络通信连接，该数据服务平台与数据接收终端的网络通信连接是较为常见的大数据连接。数据接收终端还具有提供电源的供电模块，该数据接收终端的表面上还具有控制供电模块开关的电源开关，利用此电源开关才使整个系统开启。

船舶航路预警提示系统的使用方法通过如下步骤实现:

步骤一：船舶驾驶员开启数据接收终端的电源开关，数据接收终端初始化，数据接收终端通过GSM移动公网通信模块与网络通信单元网络通信连接，网络通信单元再通过相同的网络协议与数据服务平台建立网络通信连接，实现数据接收终端与数据服务平台的通信连接；

步骤二：数据接收终端通过自身的GPS/北斗卫星定位模块实时获取自身位置信息，CPU模块接收实时位置信息存储起来并发出请求发送航海地图物标信息，此请求指令通过网络通信协议经GSM移动公网通信模块与网络通信单元发送至数据服务平台；该数据接收终端的CPU模块自动从自身的数据存储单元中调用下载的航海地图物标信息，若物标信息未下载，数据接收终端自动通过GSM移动公网通信模块向数据服务平台发送请求。

步骤三：数据服务平台收到数据接收终端指令后将数据接收终端所请求的航海地图物标信息下发至数据接收终端的CPU模块内，即CPU模块内存储有海域范围里的水深位置、潮汐位置、海底障碍物、行驶航道、风险水域、锚地位置、禁航线路、海上桥梁和过闸口对航行造成影响的各坐标数据，CPU模块利用GPS/北斗卫星定位模块的实行获取自身位置坐标，同时CPU模块实时探测当时位置周围的航海地图物标信息，探测范围可自行设置，且CPU模块默认探测范围为船航前方1海里，水平方向10度的扇形区域；探测计算方式是，利用当前自身位置坐标与探测到的航海地图物标信息的坐标与航路前方的物标信息的坐标，进行点对点距离运算，点对线距离运算及点对面距离运算；其中，

点对点距离运算的方式是：利用GPS/北斗卫星定位模组实时获取自身位置坐标，并计算自身位置坐标与航路前方的物标信息的坐标之间的经度和纬度距离差，然后排除明显大于计算范围的坐标点，将筛选好的物标坐标点的距离差，结合地球曲面结构，采用勾股定理计算距离，得到当前位置与最接近的物标之间的距离；

点对线距离运算的方式是：计算数据接收终端自身位置坐标与要计算的线上的点坐标之间的经度和纬度距离差，并通过排序法挑选出经度距离差最小值和纬度距离差最小值，排除明显大于计算范围的线；将符合条件的线通过点到直线的垂直距离公式计算点对线距离；

点对面距离运算的方式是：计算数据接收终端自身位置坐标与要计算的面上的点坐标之间的经度和纬度距离差，并通过排序法挑选出经度距离差最小值和纬度距离差最小值，排除明显大于计算范围的面，将符合条件的面再排序，挑选点到面上最小距离差的线，通过点到直线的垂直距离公式计算点对面距离；

经上述点对点距离运算、点对线距离运算及点对面距离运算后得出当前行驶位置坐标与各个坐标数据两者之间距离是否属于危险范围，若处于危险范围时CPU模块控制高保真语音播放器语音播报预警提示。

本发明的船舶航路预警提示系统，利用数据服务平台对航海地图物标信息的存储使数据接收终端能获取航行路线上水深位置、潮汐位置、海底障碍物、行驶航道、风险水域、锚地位置、禁航线路、海上桥梁和过闸口等对航行造成影响的各坐标数据均会发送给数据接收终端，数据接收终端利用CPU计算出当前行驶位置坐标与各各坐标数据进行计算得出两者之间距离是否属于危险范围，若处于危险范围时通过语音播报提示船舶驾驶员，使船舶驾驶员及时作出正确、安全的航行方式，确保航行安全，且整个过程无需船舶驾驶员一直操作，使用简易、方便，且船舶在航行过程中数据接收终端不会一直在处于数据传送的工作状态，终端在无网状态下能正常工作，数据未更新时只需进行一次数据下载，避免网络不行造成数据无法下载而发生航行安全隐患的问题。

本发明的船舶航路预警提示系统，所述数据接收终端设置有若干个,各数据接收终端与数据服务平台一对一通信，即各数据接收终端均设有一个用于与数据服务平台进行通信连接的ID权限，利用各自ID即可为登陆平台的帐号进行数据发送请求,且每一数据接收终端上设有用于与数据服务平台进行通信连接的通信开关，船舶驾驶员开启数据接收终端后再操作通信开关即与数据服务平台自动通信连接，这样，数据接收终端的通信开关开启会自动与数据服务平台连接，数据服务平台自动将该数据接收终端所对应的该条行驶路线的航海地图物标信息坐标数据发送给数据接收终端，数据接收终端第一次接收到该航海地图物标信息坐标数据后由CPU模块存储起来，在航行时数据接收终端上的GPS/北斗卫星定位模组实时发送位置坐标与CPU模块存储的航海地图物标信息坐标数据进行坐标的点对点距离运算、点对线距离运算及点对面距离运算，得到危险预警提示；同时，数据服务平台关于此航行路线具有新的数据时，自动发送给数据接收终端，数据接收终端重新下载并覆盖原来的坐标数据；这样，在行驶过程中数据接收终端采用手动更新的方式进行得到新数据，数据接收终端无需一直与数据服务平台进行数据传输连接，能使数据接收终端的数据存储量较少，从而使数据接收终端的运行较为顺畅。

本发明的船舶航路预警提示系统，该数据接收终端分为简易型和功能型两种，简易型终端不配置显示屏，功能型终端具有显示屏，显示界面可显示电子海图信息，航海地图物标信息即可在电子海图上用图标的方式显示出来，提示更加直观，功能型终端具体的是，该数据接收终端还包括有显示模块,显示模块为显示屏,显示屏与上述CPU模块双向连接,显示屏上具有用于调节高保真语音播放器音量的音量调节开关和用于操控CPU模块的操控按键；这样，通过显示屏通将CPU模块收到的数据服务平台的航海地图物标信息用图形的方式显示出来，使船舶驾驶员能清楚地得到航行线路所遇到的物标，进一步保障安全航行。

本发明中，该船舶航路预警提示系统还包括有随身携带的电子用户终端，此随身携带的电子用户终端为安装有手机APP客户端的用户手机，此用户手机通过无线路由器和网络通信单元与数据服务平台通信连接，这样，驾驶员在手机APP客户端上输入起、止点，用户手机的手机APP客户端向数据服务平台发送请求，请求发送船舶行驶路线的航海地图物标信息数据包，数据服务平台确认后调出并推送至手机APP客户端中，手机APP客户端下载该航海地图物标信息数据包，并在手机APP客户端上查看路线和路线中涉及的物标，即驾驶员在启动数据接收终端前、后或同时也采用手机APP客户端来接收数据，即采用两种数据接收方式进一步保障数据的通信，确保航行安全。在使用时若数据接收终端不在驾驶员身边时也可单独使用手机APP客户端来实现安全航行。

本发明中，数据接收终端也可通过时钟模块来定时与数据服务平台通信连接，使数据接收终端不会一直在处于数据传送的工作状态下，也易于数据接收终端及时得到更数的数据包，即数据接收终端的数据采用自动下载及更新，无需人工操作，使用更为精准。

本发明中，CPU模块在计算障碍物标前，先利用切图拼接的方式再进行点对点距离运算、点对线距离运算及点对面距离运算，即先将一幅接收到的航海地图数据切分成若干的方块部分，每一部分海图信息都有对应的长宽经纬度范围，这样能方便快速查找对应区域或符合条件的点、线、面等物标信息坐标，并对物标信息类型进行有效合理的区别分类，能高效率排查符合条件的点、线、面等物标信息，实现高速快捷查找，通过排除法和浮点快速运算，对存在危险的物标进行合理有效的报警预警提示。

本发明中,数据接收终端的用户ID具有服务期限，用户可以通过续费的方式延长服务期限，若用户ID错误或已过期时，则下载请求会被防火墙拦回，这样,有利于数据服务平台对数据接收终端的管理。

本发明中，数据接收终端具有壳体，GSM移动公网通信模块、GPS/北斗卫星定位模块、CPU模块、高保真语音播放器、时钟模块及供电模块均安装于壳体，GSM移动公网通信模块上具有用于增强信号的接收天线,接收天线为扁平的弹性钢片,的正面具有沿壳体左右方向延伸的,的底面左侧具有沿壳体左右方向延伸的条状的下容置凹腔,且上容置凹腔的左侧与下容置凹腔的左侧之间具有沿壳体的左侧壁上下延伸的并与下容置凹腔和上容置凹腔相连通的连通凹腔,上容置凹腔、下容置凹腔与连通凹腔围成一天线腔室,接收天线平放于天线腔室内，上容置凹腔的右端端部处开设有与的腔室相通的通口，接收天线的第一端端部经此通口至内安装，接收天线向左弯折与的腔底相贴再向下沿连通凹腔相贴之后再向右弯折与下容置凹腔的腔底相贴配合。

所述的的左侧设有将上容置凹腔的左侧、连通凹腔及下容置凹腔隐藏于内的，呈具有上片体、下片体、左片体及前片体围成的方形框体，与插接配合，且上安装有与盖片连接的；具体的是，的左侧前部具有供盖片容置的盖片缺口，即壳体左侧前部的顶面、底面及左侧面均对应低于壳体的顶面、底面及左侧面，由左至右插入盖片缺口内后，的外表面与的外表面相齐平，的左侧位于盖片缺口的范围处凸设有伸向盖片缺口的，盖片缺口位于插凸片处凹设有供插凸片紧配合伸入于内容置的插入凹腔，利用此插凸片与插入凹腔可实现与的插接配合，并利用可将接收天线限位于天线腔室内。本新型的预警提示装置，需使用数据接收联网时，可将盖片向左拔出，此时，利用接收天线的弹性向上舒展开来，这样，利用此接收天线能增强信号，以便数据传送稳定，未联网时将接收天线收折起来并用盖片限位，使接收天线不受占用空间，易于携带和使用。

再有，的左侧壁后部具有凹缺，此凹缺内一体成型有，的左侧壁和前侧壁上开设有相连通的供拉绳穿过的穿过孔，的顶面上开设有与盖片缺口相通的，呈方形通孔，通信开关设置于盖片缺口处，并与相对位，且的前侧壁上开设有与此的上部相通的连通缺口，即通至的前侧壁外，上盖设有经连通缺口滑入至通孔内定位容置的滑盖片，的第一端绑固在上、第二端依次穿过左侧的穿过孔和前侧的穿过孔至的前侧外并与滑盖片的前侧固定连接；这样，利用此通孔与滑盖片的设置，联网时把滑盖片取下，直接用手指伸入按下即可，操作方便，并不会造成使用时误按的现象，同时配合可对滑盖片和进行拉固，使滑盖片和盖片取下时不易丢失。

所述的滑盖片的底面前部设有左、右间隔并排，其外表面为凸弧面的定位凸粒，连通缺口的内底面上凹设有与定位凸粒相对位并供定位凸粒卡入于内定位的定位凹孔，连通缺口的左、右两内侧壁上凸设有沿前后方向延伸的条状导向凸条，滑盖片的左、右两侧壁上凹设有沿滑盖片的前后方向贯通的并供条状导向凸条滑入于内的滑凹槽，利用此定位凸粒与定位凹孔的配合使滑盖片不易从中脱离，再配合导向凸条与滑凹槽的配合对滑盖片的滑动起到导向作用。

还有，所述的底面凹设有与盖片缺口相通的下通口，且的前内侧壁和左内侧壁位于此下通口处相应凹设有与下通口相通的凹陷台阶，处于盖片前侧的穿过孔落入盖片前内侧壁的凹陷台阶范围内，处于盖片左侧的穿过孔落入盖片左内侧壁的凹陷台阶范围内，这样，位于通孔处使的内侧壁与的外侧壁之间具有一定的间距，易于拉绳的安装，再配合下通口使船员能将手指伸入下通口内向左拔出操作。

上述实施例和方法并非限定本发明的方法和结构，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (7)

1.船舶航路预警提示系统，其特征在于：由存储有航海地图物标信息的数据服务平台，网络通信单元和安装在船舶上的数据接收终端组成，所述数据服务平台包括存储有海上危险水深位置坐标的水深坐标数据库、存储海上潮汐位置坐标和发生时间的潮汐数据库、存储海底障碍物位置坐标数据的海底障碍物坐标数据库、存储水面上航道数据的航道坐标数据库、存储水面高风险水域位置坐标数据的风险水域坐标数据库、存储海上不同锚地位置坐标数据的锚地位置坐标数据库、存储禁航位置坐标数据的禁航线路坐标数据库及存储海上桥梁和过闸口位置坐标数据的海上建筑物坐标数据库；

所述数据接收终端具有GSM移动公网通信模块、GPS/北斗卫星定位模块、CPU模块、高保真语音播放器和时钟模块，所述高保真语音播放器与CPU模块的输出端连接，GPS/北斗卫星定位模块和时钟模块与CPU模块的输入端连接，GSM移动公网通信模块与CPU模块双向连接，GSM移动公网通信模块通过网络通信协议与网络通信单元建立网络通信连接，网络通信单元为移动通信基站，数据服务平台通过网络通信协议与网络通信单元建立网络通信连接。

2.根据权利要求1所述的船舶航路预警提示系统，其特征在于：所述数据接收终端还包括有显示模块,上述显示模块为显示屏,上述显示屏与上述CPU模块双向连接,上述显示屏上具有用于调节高保真语音播放器音量的音量调节开关和用于操控CPU模块的操控按键。

3.根据权利要求1所述的船舶航路预警提示系统，其特征在于：所述船舶航预警提示系统还包括有随身携带的电子用户终端，此随身携带的电子用户终端为安装有手机APP客户端的用户手机，此用户手机通过无线路由器和网络通信单元与数据服务平台通信连接。

4.根据权利要求3所述的船舶航路预警提示系统，其特征在于：所述船舶航路预警提示系统的使用方法通过如下步骤实现:

步骤一:船舶驾驶员开启数据接收终端，数据接收终端通过GSM移动公网通信模块和网络通信单元与数据服务平台建立网络通信连接；

步骤二：数据接收终端通过GPS/北斗卫星定位模块实时获取自身位置信息，并通过网络通信协议向数据服务平台发送航海地图物标信息请求，以请求获取航海地图物标信息；

步骤三：数据服务平台收到数据接收终端指令后将数据接收终端所请求的航海地图物标信息下发至数据接收终端的CPU模块内，CPU模块存储此航海地图物标信息；CPU模块利用GPS/北斗卫星定位模块的自身位置坐标与接收到的航海地图物标信息的各个坐标数据进行点对点距离运算、点对线距离运算及点对面距离运算得出航线前方是否存在危险范围，若处于危险范围时CPU模块控制高保真语音播放器语音播报预警提示。

5.根据权利要求4所述的船舶航路预警提示系统，其特征在于：在上述步骤一前,驾驶员在手机APP客户端上输入起、止点，手机APP客户端向数据服务平台发送请求船舶行驶路线的航海地图物标信息数据包，数据服务平台确认后调出并推送至手机APP客户端中，手机APP客户端下载该航海地图物标信息数据包，并在手机APP客户端上查看。

6.根据权利要求4所述的船舶航路预警提示系统，其特征在于：上述数据接收终端设置有若干个，各数据接收终端均与数据服务平台通信连接，且每一数据接收终端均设有用于与数据服务平台进行通信连接的ID权限，上述GSM移动公网通信模块上连接有控制GSM移动公网通信模块工作的通信开关，在上述步骤一中，数据接收终端启动后，再开启通信开关，数据接收终端才与数据服务平台通信连接。

7.根据权利要求4所述的船舶航路预警提示系统，其特征在于：在上述步骤一中，数据接收终端开启后通过时钟模块设定GSM移动公网通信模块与网络通信单元的连网时间，CPU模块定时与数据服务平台通信连接。