CN112822739B - 一种vhf岸台实时调度方法和系统 - Google Patents

一种vhf岸台实时调度方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种VHF岸台实时调度方法和系统，该方法包括：获取船舶的位置信息；选择与船舶距离最短的VHF基站，建立VHF网络；检测并判断信号质量是否符合设定阈值，若符合，则接收调度中心指令进行船舶调度；测量来自相邻VHF基站的干扰，选择干扰VHF基站组成集合，在集合中调节干扰VHF基站的发射功率使其达到最优发射功率；再次检测通信信号质量，并判断信号质量是否符合设定阈值，若符合，则接收调度中心指令进行调度。本发明根据船舶接收天线与干扰VHF基站之间距离自动调整该干扰VHF基站的发射功率，在不影响其他VHF基站正常工作的前提下，降低了对通信信号产生的干扰，通信质量高。

Description

一种VHF岸台实时调度方法和系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体而言，涉及一种VHF岸台实时调度方法和系统。
背景技术
VHF(Very High Frequency，甚高频)船岸通讯网是根据日常地方海事救援通信的需要设置的一套专用高频频道，系统采用多套VHF基站完成对沿线区域的通信覆盖。调度中心可呼叫到辖区内船只，辖区内的船只也可呼叫调度中心，方便快捷，一呼百应，此信道用于日常守候信道，随时接收来自水上的救援信息。
VHF船岸通讯网由船台设备、VHF基站和后端设备组成。船台设备主要用于船舶与VHF基站之间通信、船舶与船舶之间通信、现场通信等。VHF基站可高稳定、高可靠地在专业通信系统、常规通信系统、寻呼系统中作基地台或中转台应用，可有效提高覆盖范围，保证通讯质量。后端设备提供主要提供各通信网络的交换控制、有无线接口、系统管理、调度呼叫，并提供实时的通信状态监测。
目前，VHF基站的通信覆盖范围与天线高度、发射功率及周边障碍物等有关，VHF基站与船台设备只能在相互覆盖的情况下实现通话，当岸上调度中心欲通过VHF基站与某艘船舶通话时，由于不掌握船舶的位置，无法确定与该船舶距离最近的VHF基站，无法实现系统最优调度；此外，由于覆盖船舶的VHF基站有多个，多个VHF基站之间的信号会产生干扰，影响通话质量。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种VHF岸台实时调度方法和系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种VHF岸台实时调度方法，包括：获取被调度船舶的位置信息，并计算被调度船舶与多个VHF基站之间距离；选择与被调度船舶之间距离最短的VHF基站，建立该VHF基站与被调度船舶之间的VHF频段网络，以进行语音通信；检测并判断通信信号质量是否符合设定阈值，若符合，则接收调度中心指令进行船舶调度，反之，进行下一步；测量来自相邻VHF基站的干扰，选择至少一个干扰VHF基站组成集合，在集合中调节干扰VHF基站在各自信道上的发射功率使其达到最优发射功率；再次检测通信信号质量，并判断通信信号质量是否符合设定阈值，若符合，则接收调度中心指令进行船舶调度，反之，进行下一步；关闭当前VHF频段网络，同时切换接入至抗干扰频段网络，接收调度中心指令进行船舶调度。
作为优选方案，所述获取被调度船舶的位置信息，包括：获取船舶AIS信息，解析后保存为船舶动态位置列表；根据被调度船舶的标识信息，在船舶动态位置列表中查询对应的经纬度信息，并计算被调度船舶与VHF基站之间距离。
作为优选方案，所述测量来自相邻VHF基站的干扰，包括：检测所述被调度船舶的接收模块在单位时间内是否出现解码错误；若出现解码错误，则检测所述接收模块在各VHF基站的电磁波发射范围内接收的实时电平值；比较所述实时电平值是否大于预设的标准电平值，若至少存在来自两个VHF基站的实时电平值大于所述标准电平值，则存在相邻VHF基站的干扰。
作为优选方案，所述最优发射功率为恰好使被调度船舶处于干扰VHF基站电磁波发射范围之外的发射功率。
作为优选方案，所述干扰VHF基站的发射功率PT根据被调度船舶与干扰VHF基站之间的距离L进行调整，则PT 的计算公式为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
其中，PT为干扰VHF基站的发射功率，PL为传播路径损耗，GL为天线增益，CL为馈线损耗，PR为接收灵敏度，PF为衰减余量，f为天线工作频率，HT为发射天线距离地面的高度，HR为接收天线距离地面的高度，D为发射天线到接收天线的距离，K为常量系数，一般取为88.11，Dq为发射天线到接收天线的初始距离，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
为船舶行驶平均速度，T为船舶行驶时间。
作为优选方案，所述检测通信信号质量，包括：检测接收功率、延迟张开、SNR、SIR、传输损耗和误码率的一个或多个。
作为优选方案，所述抗干扰频段网络为UHF频段网络。
作为优选方案，在切换接入至抗干扰频段网络之后，还包括：继续检测所述VHF频段网络，若所述VHF频段网络干扰消除，则将所述抗干扰频段网络关闭，同时切换接入至所述VHF频段网络。
本发明还公开了一种VHF岸台实时调度系统，包括：距离计算模块，用于获取被调度船舶的位置信息，并计算被调度船舶与多个VHF基站之间距离；网络建立模块，用于选择与被调度船舶之间距离最短的VHF基站，建立该VHF基站与被调度船舶之间的VHF频段网络，以进行语音通信；一次检测模块，用于检测并判断通信信号质量是否符合设定阈值；发射功率调节模块，用于测量来自相邻VHF基站的干扰，选择至少一个干扰VHF基站组成集合，在集合中调节干扰VHF基站在各自信道上的发射功率使其达到最优发射功率；二次检测模块，用于再次检测通信信号质量，并判断通信信号质量是否符合设定阈值；网络切换模块，用于关闭当前VHF频段网络，同时切换接入至抗干扰频段网络，接收调度中心指令进行船舶调度；调度模块，用于发射调度指令对船舶进行调度。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：根据船舶AIS信息，自动寻找和切换合适的VHF岸台，实现了系统的最优调度；根据船舶接收天线与干扰VHF基站之间距离自动调整该干扰VHF基站的发射功率，在不影响干扰VHF基站正常工作的前提下，降低了对通信信号产生的干扰，通信质量高。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为本发明实施例涉及的一种实施环境的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的VHF岸台实时调度方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的船舶航行的过程示意图；
图4为本发明实施例提供的VHF岸台实时调度系统的结构示意图。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
参见图1，为本发明实施例涉及的一种实施环境的结构示意图。该实施环境包括船台设备、VHF基站和调度中心，以及与调度中心相连的客户端，该客户端可以为手机、笔记本电脑等智能终端。船台设备设于船舶上，其与VHF基站之间建立VHF频段网络，用于船舶与VHF基站之间通信。VHF基站与调度中心之间建立IP网络，调度中心通过IP网络发送调度指令至VHF基站。客户端安装智能调度APP后，可实现移动调度台功能，可以呼叫、监听单个或多个VHF基站，实现全天候、不限地域地进行指挥调度。
参见图2，本发明公开了一种VHF岸台实时调度方法，包括如下步骤：
S100，获取被调度船舶的位置信息，并计算被调度船舶与多个VHF基站之间距离。
其中，获取被调度船舶的位置信息，包括：获取船舶AIS信息，解析后保存为船舶动态位置列表；根据被调度船舶的标识信息，在船舶动态位置列表中查询对应的经纬度信息，并计算被调度船舶与VHF基站之间距离。当岸台AIS接收装置接收到船舶AIS发送的报文时，计算机系统对报文进行解析，提取船舶的标识信息和经纬度，根据标识信息判断船舶动态位置列表中是否存在该船舶的相关信息，若不存在，则在列表中插入该船舶的相关信息。
S200，选择与被调度船舶之间距离最短的VHF基站，建立该VHF基站与被调度船舶之间的VHF频段网络，以进行语音通信。根据被调度船舶的经纬度计算与VHF基站之间的距离，选择距离最短的VHF基站，如图1中的VHF基站3。
S300，检测并判断通信信号质量是否符合设定阈值，若符合，则接收调度中心指令进行船舶调度，反之，进行下一步。
其中，检测通信信号质量，包括：检测接收功率、延迟张开、SNR、SIR、传输损耗和误码率的一个或多个。例如误码率低于设定阈值时，通信信号质量不符合要求。
S400，测量来自相邻VHF基站的干扰，选择至少一个干扰VHF基站组成集合，在集合中调节干扰VHF基站在各自信道上的发射功率使其达到最优发射功率。如图1中的VHF基站2为干扰VHF基站。
其中，测量来自相邻VHF基站的干扰，包括：检测被调度船舶的接收模块在单位时间内是否出现解码错误；若出现解码错误，则检测接收模块在各VHF基站的电磁波发射范围内接收的实时电平值；比较实时电平值是否大于预设的标准电平值，若至少存在来自两个VHF基站的实时电平值大于标准电平值，则存在相邻VHF基站的干扰。
参见图3，为本发明实施例提供的船舶航行的过程示意图。图中，VHF基站a为干扰VHF基站，VHF基站b为与被调度船舶距离最短的VHF基站。
上述最优发射功率为恰好使被调度船舶处于VHF基站a电磁波发射范围之外的发射功率，即此时VHF基站a的发射范围为圆Cint，船舶的接收范围为圆Cb，则圆Cint与圆Cb相切，VHF基站a的发射天线与被调度船舶的接收天线之间的初始距离为Dq。
当被调度船舶以速度V，航行T时间后，被调度船舶从E点行驶至F点，此时VHF基站a的发射天线与被调度船舶的接收天线之间的距离为D，即VHF基站a的发射范围为圆Cmid，圆Cmid与圆Cb相切。
因此，上述干扰VHF基站的发射功率PT根据被调度船舶与干扰VHF基站之间的距离D进行调整，则PT 的计算公式为：
Figure 597439DEST_PATH_IMAGE002
其中，PT为干扰VHF基站的发射功率，PL为传播路径损耗，GL为天线增益，CL为馈线损耗，PR为接收灵敏度，PF为衰减余量，f为天线工作频率，HT为发射天线距离地面的高度，HR为接收天线距离地面的高度，D为发射天线到接收天线的距离，K为常量系数，一般取为88.11，Dq为发射天线到接收天线的初始距离，Cmax为VHF基站最大发射范围，L为船舶行驶距离，
Figure 824501DEST_PATH_IMAGE004
为船舶行驶平均速度，T为船舶行驶时间。应理解，在VHF基站的发射天线和被调度船舶的接收天线的规格型号确定好后，计算公式中的参数GL、CL、PR、PF均为常量。
S500，再次检测通信信号质量，并判断通信信号质量是否符合设定阈值，若符合，则接收调度中心指令进行船舶调度，反之，进行下一步。
S600，关闭当前VHF频段网络，同时切换接入至抗干扰频段网络。抗干扰频段网络为UHF频段网络。一般地，VHF频段为30-300MHz，UHF频段为300-3000MHz。
S700，接收调度中心指令进行船舶调度。
可选的，在切换接入至抗干扰频段网络之后，还包括：继续检测VHF频段网络，若VHF频段网络干扰消除，则将抗干扰频段网络关闭，同时切换接入至VHF频段网络，以降低UHF频段网络拥堵情况。
参加图4，本发明还公开了一种VHF岸台实时调度系统，包括：
距离计算模100，用于获取被调度船舶的位置信息，并计算被调度船舶与多个VHF基站之间距离；
网络建立模块200，用于选择与被调度船舶之间距离最短的VHF基站，建立该VHF基站与被调度船舶之间的VHF频段网络，以进行语音通信；
一次检测模块300，用于检测并判断通信信号质量是否符合设定阈值，若符合，则接收调度中心指令进行船舶调度，反之，进行下一步；
发射功率调节模块400，用于测量来自相邻VHF基站的干扰，选择至少一个干扰VHF基站组成集合，在集合中调节干扰VHF基站在各自信道上的发射功率使其达到最优发射功率；
二次检测模块500，用于再次检测通信信号质量，并判断通信信号质量是否符合设定阈值，若符合，则接收调度中心指令进行船舶调度，反之，进行下一步；
网络切换模块600，用于关闭当前VHF频段网络，同时切换接入至抗干扰频段网络，接收调度中心指令进行船舶调度。
调度模块700，用于发射调度指令对船舶进行调度。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
综上所述，本发明的有益效果包括：根据船舶AIS信息，自动寻找和切换合适的VHF岸台，实现了系统的最优调度；根据船舶接收天线与干扰VHF基站之间距离自动调整该干扰VHF基站的发射功率，在不影响干扰VHF基站正常工作的前提下，降低了对通信信号产生的干扰，通信质量高。
应理解，所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括 ：U 盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种VHF岸台实时调度方法，其特征在于，包括：
获取被调度船舶的位置信息，并计算被调度船舶与多个VHF基站之间距离；
选择与被调度船舶之间距离最短的VHF基站，建立该VHF基站与被调度船舶之间的VHF频段网络，以进行语音通信；
检测并判断通信信号质量是否符合设定阈值，若符合，则接收调度中心指令进行船舶调度，反之，进行下一步；
测量来自相邻VHF基站的干扰，选择至少一个干扰VHF基站组成集合，在集合中调节干扰VHF基站在各自信道上的发射功率使其达到最优发射功率；
再次检测通信信号质量，并判断通信信号质量是否符合设定阈值，若符合，则接收调度中心指令进行船舶调度，反之，进行下一步；
关闭当前VHF频段网络，同时切换接入至抗干扰频段网络，接收调度中心指令进行船舶调度。
2.根据权利要求1所述的VHF岸台实时调度方法，其特征在于，所述获取被调度船舶的位置信息，包括：获取船舶AIS信息，解析后保存为船舶动态位置列表；根据被调度船舶的标识信息，在船舶动态位置列表中查询对应的经纬度信息，并计算被调度船舶与VHF基站之间距离。
3.根据权利要求1所述的VHF岸台实时调度方法，其特征在于，所述测量来自相邻VHF基站的干扰，包括：
检测所述被调度船舶的接收模块在单位时间内是否出现解码错误；
若出现解码错误，则检测所述接收模块在各VHF基站的电磁波发射范围内接收的实时电平值；
比较所述实时电平值是否大于预设的标准电平值，若至少存在来自两个VHF基站的实时电平值大于所述标准电平值，则存在相邻VHF基站的干扰。
4.根据权利要求1所述的VHF岸台实时调度方法，其特征在于，所述最优发射功率为恰好使被调度船舶处于干扰VHF基站电磁波发射范围之外的发射功率。
5.根据权利要求1所述的VHF岸台实时调度方法，其特征在于，所述干扰VHF基站的发射功率PT根据被调度船舶与干扰VHF基站之间的距离L进行调整，则PT 的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，PT为干扰VHF基站的发射功率，PL为传播路径损耗，GL为天线增益，CL为馈线损耗，PR为接收灵敏度，PF为衰减余量，f为天线工作频率，HT为发射天线距离地面的高度，HR为接收天线距离地面的高度，D为发射天线到接收天线的距离，K为常量系数，取为88.11，Dq为发射天线到接收天线的初始距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为船舶行驶平均速度，T为船舶行驶时间。
6.根据权利要求1所述的VHF岸台实时调度方法，其特征在于，所述检测通信信号质量，包括：检测接收功率、延迟张开、SNR、SIR、传输损耗和误码率的一个或多个。
7.根据权利要求1所述的VHF岸台实时调度方法，其特征在于，所述抗干扰频段网络为UHF频段网络。
8.根据权利要求1所述的VHF岸台实时调度方法，其特征在于，在切换接入至抗干扰频段网络之后，还包括：继续检测所述VHF频段网络，若所述VHF频段网络干扰消除，则将所述抗干扰频段网络关闭，同时切换接入至所述VHF频段网络。
9.一种VHF岸台实时调度系统，其特征在于，包括：
距离计算模块，用于获取被调度船舶的位置信息，并计算被调度船舶与多个VHF基站之间距离；
网络建立模块，用于选择与被调度船舶之间距离最短的VHF基站，建立该VHF基站与被调度船舶之间的VHF频段网络，以进行语音通信；
一次检测模块，用于检测并判断通信信号质量是否符合设定阈值；
发射功率调节模块，用于测量来自相邻VHF基站的干扰，选择至少一个干扰VHF基站组成集合，在集合中调节干扰VHF基站在各自信道上的发射功率使其达到最优发射功率；
二次检测模块，用于再次检测通信信号质量，并判断通信信号质量是否符合设定阈值；
网络切换模块，用于关闭当前VHF频段网络，同时切换接入至抗干扰频段网络，接收调度中心指令进行船舶调度；
调度模块，用于发射调度指令对船舶进行调度。
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