CN110751856A - 一种船舶识别定位系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船舶识别定位系统及其方法，其中系统包括用于发出传播AIS信号的船载设备，还包括一个或多个设置在船上的船载AIS消息接收处理装置以及移动通信设备，所述船载AIS消息接收处理装置接收船载设备发出的AIS信号并将接收到AIS信号数据包发送至移动通信设备中，所述移动通信设备通过移动通信网络连接信息汇总服务器，将AIS信号数据包发送至信息汇总服务器中。本发明可以做到通过移动通信设备的通信芯片来实现AIS信号的上传，减少了由于岸基问题造成的数据无法上传的缺陷，同时设备的结构简单可以做到小型化安装在船舶上，而且移动设备可以基于手机或PC，方便便携，实现方便且成本低。

Description

一种船舶识别定位系统及其方法
技术领域
本发明涉及船舶(AIS)信号通信技术领域，特别涉及一种便携式船舶识别、定位系统及其AIS信号采集方法。
背景技术
目前航运业在保护船舶财产安全和保障船员生命健康等方面，船舶自动识别系统(AIS)起到了不可或缺的作用。此系统配合全球定位系统(GPS)将船位、船速等船舶动态结合船名、呼号、等船舶静态资料由甚高频(VHF)156.025～162.025MHz频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近(有效距离约为74千米)船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态资讯。中国专利申请公布号为ZL201010605331.X《一种船舶识别、定位系统及其识别定位方法》对此系统有详细描述。
船舶自动识别系统(AIS)是由岸台(基站)设施和船载(AIS)设备共同组成，通过岸台(基站)设施接收船载(AIS)设备传输的信号，岸台设备将(AIS)的高频信号经过调制解调器、串口服务器芯片和以太网接口等模块，将信号处理后经过互联网传送至(AIS)信息汇总服务器数据库。服务器相应程序可将船舶之动静态资讯显示到电子海图系统中。人们通过电脑或移动通信设备登录到(AIS)信息汇总服务器所在网站，对船舶相关位置等资讯进行查询和使用。
但船载AIS信号因船舶所在航区偏僻、或有山地遮挡、或岸基(基站)选址缺陷等因素，导致船舶AIS信号被屏蔽，或基站接收不到信号，造成使用者对目标区域内船舶动态无法了解，本发明将船载(AIS)接收装置小型化，便携化，节能化，特定区域针对性强，通过蓝牙短距离无线电技术连接电脑或手机简单易行！同时在本发明设备大量使用的基础上，及时利用电脑或手机各自的通信渠道将船载(AIS)的信号传送至(AIS)信息汇总服务器，成功地简化本发明装置与因特网Internet之间的通信。从而逐步减少对岸台(基站)设施的建设和维护。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种船舶识别定位系统，可以通过移动通信设备将AIS信号转发至消息汇总服务器中。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种船舶识别定位系统，包括用于发出传播AIS信号的船载设备，还包括一个或多个设置在船上的船载AIS消息接收处理装置以及移动通信设备，所述船载AIS消息接收处理装置接收船载设备发出的AIS信号并将接收到AIS信号数据包发送至移动通信设备中，所述移动通信设备通过移动通信网络连接信息汇总服务器，将AIS信号数据包发送至信息汇总服务器中。
所述船载AIS消息接收处理装置包括天线模块、信号接收处理模块、无线通信模块，所述天线模块的输出端与信号接收处理模块连接，所述信号接收处理模块的输出端通过无线通信模块与移动通信设备连接，其中，所述天线模块用于接收船载设备发出的船舶AIS信号并将数据发送给数据接收处理模块，所述数据接受处理模块将接收到信号解调后并以TTL串口通信的方式与无线通信模块连接，所述无线通信模块通过串口数据接收解调后的AIS数据包并通过无线链路向移动通信设备发送AIS信号数据包。
所述无线通信模块采用蓝牙通信模块，所述蓝牙通信模块通过蓝牙信号与移动通信设备的蓝牙芯片实现两者通信。
所述移动通信设备包括智能手机或电脑。
所述船载AIS消息接收处理装置还包括电源模块，所述电源模块包括由3.7V锂电池输出供电；或者通过Micro USB连接外部电源，由Micro USB输入电压经过LDO电路稳压输出工作电压3.3V分别连接锂电池、信号接收处理模块以及蓝牙模块；电源模块给信号接收处理模块和蓝牙模块供电。
一种船舶识别定位系统的识别定位方法，船载AIS消息接收处理装置接收船载设备发来的AIS信号并进行处理；
船载AIS消息接收处理装置将处理后的AIS信号数据发送至移动通信设备中；
移动通信设备将接收到的AIS信号发送至信息汇总服务器中。
船载AIS消息接收处理装置包括蓝牙模块、信号接收处理模块、天线模块，所述天线模块的接收频率与船载设备发射AIS信号的频率范围相耦合；信号接收处理模块对接收的船舶AIS信号，以GMSK方式解调信号，并以TTL串口方式向数据接口输出数据；蓝牙模块从串口数据接口接收已经解调的AIS数据，并通过无线链路向所述移动通信设备发送AIS信号数据包。
所述移动通信设备上安装对应的客户端app，当接收到AIS信号后，通过移动通信设备的人机交互模块进行数据显示以及给出上传汇总服务器的选择按钮，当选择不上传时，移动通信设备显示并存储接收到的AIS数据；当选择上传时，移动通信设备传送至信息汇总服务器，AIS信息汇总服务器对从客户应用端传送来的信息进行筛选、汇总后存入数据库，并将信息传输到电子海图信息显示系统。
用户通过移动通信设备的应用程序输入船舶的商用信息并与AIS数据一同发送至信息汇总服务器中。
本发明的优点在于：可以做到通过移动通信设备的通信芯片来实现AIS信号的上传，减少了由于岸基问题造成的数据无法上传的缺陷，同时设备的结构简单可以做到小型化安装在船舶上，而且移动设备可以基于手机或个人电脑，方便便携，实现方便且成本低，仅需要增加AIS消息接收处理装置的硬件以及在手机上开发上传数据所需的应用程序app即可实现数据的转发上传，在一些偏远航线下可以利用手机3G、4G、5G等网络来实现AIS数据的上传，同时可以通过手机发送一些商用信息，结合AIS数据包一并发送至数据汇总服务器，方便实现各船舶之间商用信息连接。可以在无法部署AIS基站的内陆水路通航地区为船舶提供定位和识别功能，极大提高对目标水域的目标船舶进行定位跟踪的能力。基于船舶AIS定位基础上，方便水路经营者附加商业信息，形成水路物联网。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明识别定位系统的结构原理图；
图2为本发明识别定位方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示的一种船舶定位识别系统，通过智能手机作为数据中继点将AIS数据信息发送至信息汇总服务器，从而实现借助移动芯片网络(2G/3G/4G/5G)将AIS数据发送至汇总服务器，解决现有技术存在岸基设备故障或航线区域过于偏离造成的无法通过岸基设备发送AIS信息的缺陷，可以快速有效可靠的发送AIS信息。系统具体包括用于发出传播AIS信号的船载设备、一个或多个设置在船上的船载AIS消息接收处理装置以及移动通信设备，移动通信设备包括具备网络通信的智能手机终端以及具备无线网卡或有线通信的PC电脑。
船载AIS消息接收处理装置接收船载设备发出的AIS信号并将接收到AIS信号数据包发送至移动通信设备中，移动通信设备通过移动通信网络(2G/3G/4G/5G等网络)连接信息汇总服务器，将AIS信号数据包发送至信息汇总服务器中。
船载AIS消息接收处理装置包括天线模块、信号接收处理模块、无线通信模块，天线模块的输出端与信号接收处理模块连接，信号接收处理模块的输出端通过无线通信模块与移动通信设备连接，其中，天线模块用于接收船载设备发出的船舶AIS信号并将数据发送给数据接收处理模块，数据接受处理模块将接收到信号解调后并以TTL串口通信的方式与无线通信模块连接，无线通信模块通过串口数据接收解调后的AIS数据包并通过无线链路向移动通信设备发送AIS信号数据包。
优选的，由于智能手机和电脑中一般均继承有蓝牙芯片和或WiFi芯片，故而无线通信模块采用蓝牙通信模块或者WiFi通信模块，以蓝牙为例，蓝牙通信模块通过蓝牙信号与移动通信设备的蓝牙芯片实现两者通信。
船载AIS消息接收处理装置还包括电源模块，电源模块包括由3.7V锂电池输出供电；或者通过Micro USB连接外部电源，由Micro USB输入电压经过LDO电路稳压输出工作电压3.3V分别连接锂电池、信号接收处理模块以及蓝牙模块；电源模块给信号接收处理模块和蓝牙模块供电。
一种船舶识别定位系统的识别定位方法，包括船载AIS消息接收处理装置接收船载设备发来的AIS信号并进行处理；
船载AIS消息接收处理装置将处理后的AIS信号数据发送至移动通信设备中；
移动通信设备将接收到的AIS信号发送至信息汇总服务器中。
船载AIS消息接收处理装置包括蓝牙模块、信号接收处理模块、天线模块，所述天线模块的接收频率与船载设备发射AIS信号的频率范围相耦合；信号接收处理模块对接收的船舶AIS信号，以GMSK方式解调信号，并以TTL串口方式向数据接口输出数据；蓝牙模块从串口数据接口接收已经解调的AIS数据，并通过无线链路向所述移动通信设备发送AIS信号数据包。
移动通信设备上安装对应的客户端应用程序app，当接收到AIS信号后，通过移动通信设备的人机交互模块进行数据显示以及给出上传汇总服务器的选择按钮，当选择不上传时，移动通信设备显示并存储接收到的AIS数据；当选择上传时，移动通信设备传送至信息汇总服务器，AIS信息汇总服务器对从客户应用端传送来的信息进行筛选、汇总后存入数据库，并将信息传输到电子海图信息显示系统。用户通过移动通信设备的应用程序输入船舶的商用信息并与AIS数据一同发送至信息汇总服务器中。
本发明在航船舶上时，对本船的AIS信号可以在移动通信设备上利用特定软件手动填加相关船舶商用信息。这些商用信息将和(AIS)船位信息一并被传送到(AIS)信息汇总服务器，诸如船舶相关要求配货，满载到港报到，申请加油，船用物料需求等等会被公布出来，各种配套服务会形成网络化交易圈。
本发明针对现有技术架设AIS基站困难和成本高，提供一种便携手持式可同时接收多个船载AIS消息装置、和移动通讯设备进行短距离无线通信并可实时应用，同时通过移动通讯设备将AIS消息以及添加的商用广告信息汇集到信息汇总服务器贮存并应用的方法。
本发明将AIS功能简单的被手持通信终端应用起来，从而能够最大限度的满足，使用者对目标区域内针对目标船舶的定位、跟踪等功能，同时免除目标区域内建设岸台(基站)的成本。
本发明包括便携式(AIS)天线、(AIS)接收处理模块、蓝牙通信模块、电池供电模块，所述的便携式(AIS)天线、(AIS)接收模块、蓝牙通信模块、为顺序连接。
本发明采用适合于接收船载(AIS)的信号的全向天线，天线可伸缩，做到接收频率和船载(AIS)发射频率156.025MHz～162.025MHz的频率范围相耦合，本天线只是用来接收信号的实现伸缩和便携是必要的。
AIS接收处理模块通过AIS天线接收船载(AIS)的信号连接，其中接收芯片型号为CMX910或者其他AIS信号接收芯片，数据接口：(UART)TTL。
其中蓝牙模块与(AIS)信号接收处理模块的数据接口相连接，数据接口：(UART)TTL，波特率可通过AT指令配置；在正确接收所述(AIS)信号接收处理模块数据包时，通过无线链路向所述客户应用端(电脑或手机)发送(AIS)信号数据包。
本发明在实施时，其中客户应用端(电脑或手机)通过自身的蓝牙无线链路与本发明装置的蓝牙模块相连接，接收(AIS)信号数据包，利用包含地图功能的应用软件就可以对目标区域里的目标船舶进行定位和跟踪，同时可以对目标船舶进行附加商用信息等，附加的商用信息和(AIS)信号数据包叠加后可以通过所述客户应用端(电脑或手机)接入互联网，传送到信息汇总服务器。
在不充电时，使用锂电池为AIS信号接收模块和蓝牙模块供电；在充电时，使用直流供电电路为AIS信号接收模块和蓝牙模块供电。充电时，直流供电电路为锂电池充电。直流供电电路与充电接口相连，充电接口可选用但不限于mini USB,micro USB,USB Type-C接口。
本发明在实施时，其中AIS信号采集方法，是通过便携，低功耗，低成本，性能高的(AIS)信号接收和蓝牙传递本发明装置，利用所述客户应用端(电脑或手机)接入互联网，传送到信息汇总服务器，信息汇总服务器对接收的AIS信息信息进行筛选、汇总后存入数据库，并将信息传输到电子海图信息显示系统；用户根据需要在电子海图信息显示系统对需了解的船舶信息进行查询。
服务器端可以对数据进行解析，筛选，汇总后分别存入船舶定位数据库和商业数据库可以结合电子海图通过互联网发布船舶定位和商务信息。终端用户根据需要，通过接入互联网的浏览器，客户应用端或者其他客户端，查询或搜索所需的船舶定位及商业信息。
本发明在实施时，其中电源模块包括用于给(AIS)信号接收处理模块，蓝牙模块供电的电源模块并包括与电源模块相连接的Micro USB充电接口。
本发明就是通过一个便携，轻便，简单，造价成本低，使用方便的小装置，让船舶(AIS)信号得到更多方面，更灵活的运用。
所述本发明天线模块是本装置的重要部分，天线通过BNC接口和装置外壳相连接，可供选择的天线，有便携式V段短天线或高度46.6厘米，有磁力底坐带馈线的(AIS)天线。
所述本发明天线模块接收到船舶AIS信号，将由所述本发明的(AIS)信号接收处理模块进行接收处理并调制，输出NMEA协议格式的报文头为“！AIVDM”的AIS数据内容。
所述本发明的(AIS)信号接收处理模块，将通过161.975MHZ和162.025MHZ双通道接收船舶AIS信号，以GMSK方式解调信号，并以TTL串口方式向数据接口输出数据，且波特率可调整。
所述本发明的蓝牙模块，以主设备模式工作，从本装置的串口数据接口接收已经解调的AIS数据，过无线链路向所述客户应用端(电脑或手机)发送(AIS)信号数据包。
所述本发明的电源模块，可由3.7V锂电池供电，或经由Micro USB输入电压经过LDO电路稳压输出工作电压3.3V，电源模块给(AIS)信号接收处理模块和蓝牙模块供电；通过Micro USB接口对锂电池充电，并具备充电保护功能。
请参阅图2所示，为本发明中船舶AIS信号采集方法的软件流程，当本发明的便携式船舶识别、定位装置将目标区域的目标船舶动静态信息，通过蓝牙将数据实时无线传输到客户应用端，此处的应用端是指具备蓝牙通信功能的手机、电脑等。而通过串口编程来获取船舶数据，无论是在什么操作系统下都有很多通用程序了。根据客户需求可以编制各种适合的应用程序，去满足大型港口，大型船闸，内陆湖泊水运等等对船舶定位和跟踪的市场需求。
请参阅图2所示，为本发明中船舶AIS信号采集方法的软件流程，当客户应用端愿意将接收到的船舶动静态信息，传送至(AIS)信息汇总服务器，而且可以根据自已的需要发布相关船舶的商用信息，或者能根据AIS信息记录航海日志等等。AIS信息汇总服务器对从客户应用端传送来的信息进行筛选、汇总后存入数据库，并将信息传输到电子海图信息显示系统；广大用户根据需要在电子海图信息显示系统对需了解的船舶信息进行查询。因为数据来源于客户端非常容易进行各种交易。形成航运生态圈。
商用信息和(AIS)信号数据包可包括如下全部或部分信息：时间戳、客户应用端硬件编号、客户应用端软件类型、客户应用段软件版本号、客户应用端用户编号、便携式AIS接收机硬件编号、便携式AIS接收机硬件版本号、客户端位置、AIS数据包、商业数据类型、商业数据块等。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种船舶识别定位系统，包括用于发出传播AIS信号的船载设备，其特征在于：还包括一个或多个设置在船上的船载AIS消息接收处理装置以及移动通信设备，所述船载AIS消息接收处理装置接收船载设备发出的AIS信号并将接收到AIS信号数据包发送至移动通信设备中，所述移动通信设备通过移动通信网络连接信息汇总服务器，将AIS信号数据包发送至信息汇总服务器中。
2.如权利要求1所述的一种船舶识别定位系统，其特征在于：所述船载AIS消息接收处理装置包括天线模块、信号接收处理模块、无线通信模块，所述天线模块的输出端与信号接收处理模块连接，所述信号接收处理模块的输出端通过无线通信模块与移动通信设备连接，其中，所述天线模块用于接收船载设备发出的船舶AIS信号并将数据发送给数据接收处理模块，所述数据接受处理模块将接收到信号解调后并以TTL串口通信的方式与无线通信模块连接，所述无线通信模块通过串口数据接收解调后的AIS数据包并通过无线链路向移动通信设备发送AIS信号数据包。
3.如权利要求1或2所述的一种船舶识别定位系统，其特征在于：所述无线通信模块采用蓝牙通信模块，所述蓝牙通信模块通过蓝牙信号与移动通信设备的蓝牙芯片实现两者通信。
4.如权利要求1-3任一所述的一种船舶识别定位系统，其特征在于：所述移动通信设备包括智能手机或电脑。
5.如权利要求1-3任一所述的一种船舶识别定位系统，其特征在于：所述船载AIS消息接收处理装置还包括电源模块，所述电源模块包括由3.7V锂电池输出供电；或者通过MicroUSB连接外部电源，由Micro USB输入电压经过LDO电路稳压输出工作电压3.3V分别连接锂电池、信号接收处理模块以及蓝牙模块；电源模块给信号接收处理模块和蓝牙模块供电。
6.如权利要求1-5任一所述的一种船舶识别定位系统的识别定位方法，其特征在于：
船载AIS消息接收处理装置接收船载设备发来的AIS信号并进行处理；
船载AIS消息接收处理装置将处理后的AIS信号数据发送至移动通信设备中；
移动通信设备将接收到的AIS信号发送至信息汇总服务器中。
7.如权利要求6所述的一种船舶识别定位系统的识别定位方法，其特征在于：船载AIS消息接收处理装置包括蓝牙模块、信号接收处理模块、天线模块，所述天线模块的接收频率与船载设备发射AIS信号的频率范围相耦合；信号接收处理模块对接收的船舶AIS信号，以GMSK方式解调信号，并以TTL串口方式向数据接口输出数据；蓝牙模块从串口数据接口接收已经解调的AIS数据，并通过无线链路向所述移动通信设备发送AIS信号数据包。
8.如权利要求6或7所述的一种船舶识别定位系统的识别定位方法，其特征在于：所述移动通信设备上安装对应的客户端app，当接收到AIS信号后，通过移动通信设备的人机交互模块进行数据显示以及给出上传汇总服务器的选择按钮，当选择不上传时，移动通信设备显示并存储接收到的AIS数据；当选择上传时，移动通信设备传送至信息汇总服务器，AIS信息汇总服务器对从客户应用端传送来的信息进行筛选、汇总后存入数据库，并将信息传输到电子海图信息显示系统。
9.如权利要求8所述的一种船舶识别定位系统的识别定位方法，其特征在于：用户通过移动通信设备的应用程序输入船舶的商用信息并与AIS数据一同发送至信息汇总服务器中。
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