CN112865834A - 一种配备板载天线的小型化ais-mob - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配备板载天线的小型化AIS‑MOB，该设备包括AISPCB板载微带天线、AIS射频功放、AIS集成芯片、GPS高精度定位模块(用于获取落水人员/物体的位置信息)以及电源模块。使落水者主动发送求救信息，本船或附近船舶及搜救直升机可远程感知落水人员/物体的信息，便于搜救人员进行合理的搜救决策，实现落水目标与救援力量的互动，大幅提升寻位效率和搜救成功率。

Description

一种配备板载天线的小型化AIS-MOB
技术领域
本发明涉及海上救生设备领域，具体涉及一种配备板载天线的小型化AIS-MOB。
背景技术
航运业的快速发展必然会增加海上事故的发生，事故中落水人员的生命安全是海事搜救的核心关注，如果救援成功率不高或者搜救效率低下，不仅会导致重大的人命安全损失和经济损失，甚至还会引发重大社会问题。
因此，从落水者的生命安全角度出发，针对传统救生设备诸多缺失及不便，深入构思，积极研究改良试做并开发设计出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配备板载天线的小型化AIS-MOB，通过此设备使落水者主动发送无线电求救信息，本船舶或附近船舶及搜救飞机可远程感知落水者的信息，便于搜救人员进行合理的搜救决策，实现落水目标与救援力量的互动，大幅提升寻位效率和搜救成功率。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种配备板载天线得小型化AIS-MOB，该设备包括：
AIS PCB微带天线；
AIS射频功放；
AIS集成芯片；
GPS高增益天线；
GPS高精度定位模块；
电源模块；
其中，当携带该设备的人员或者物体落水后，电路自动接通，也可人工启动该设备；电路接通后，由电源模块提供电能，AIS集成芯片产生携带高精度定位信息的AIS信号，经过射频功放放大后经由板载AIS PCB微带天线将该AIS信号发射出去，以便于搜救船艇或搜救飞机进行搜寻和救助。
可选地，所述AIS-MOB发射系统包括：
AIS PCB微带天线；以及
AIS射频功放；
其中，所述AIS PCB微带天线发出经由所述AIS射频功放的落水人员/物体的AIS信息。
可选地，所述AIS PCB微带天线包括AIS PCB微带形式的天线单元，所述AIS PCB微带形式的天线单元的形状是扁平低剖面的。
可选地，所述AIS PCB微带形式的天线单元的馈电既可在介质基片的侧面，也可以在介质基片的底部。
可选地，所述AIS集成芯片的型号为AXM0F243。
可选地，定位模块为GPS高精度定位模块，其包括GPS高增益天线。
可选地，该设备还包括：
壳体，其具有一容置空间，其中，所述AIS-MOB板载天线、所述AIS集成芯片和定位模块均位于所述容置空间内。
可选地，该设备还包括：
按键，设于所述壳体的外壁上。
另一方面，本发明还提供了一种救生衣，该救生衣包括至少一存放结构，所述存放结构用于放置如上述的小型化AIS-MOB板载天线。
可选地，所述存放结构上设有拉链或锁扣，所述存放结构的外侧包覆有水密拉链袋或防水罩。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点之一：
AIS(Automatic Identification System，其中文释义是船舶自动识别系统)-MOB(Man Overboard，其中文释义是人员落水)是高效率、小型化和低成本的可发射AIS消息的水上救生设备。该设备内置GNSS接收机、AIS发射机、电池、控制设备。在激活后自动广播带有GNSS位置的AIS消息，使得落水人员可立即被本船或附近船舶及搜救直升机发现。其体积小，重量轻，携带方便，近年来被海上相关产业大量使用。
与传统的海上救生设备不同，本发明集成了AIS PCB微带天线、AIS视频功放、AIS集成芯片和GPS高精度定位模块，落水者主动发出求救信息，改变传统的被动搜救为主动发送无线电求救信号配合水上搜救作业，实现落水目标与救援力量的互动，大幅提升寻位效率和搜救成功率。本发明中的AIS-MOB板载天线的技术为业内领先的技术，AIS PCB微带天线采用内置PCB微带天线设计，垂直极化，天线与电子电路PCB一体化，与同类产品的外置天线相比具有优秀的稳定性，求救者无需展开天线，大大提升求救效率，解决了外置天线产品延展不确定的问题。
附图说明
图1a为本发明一实施例中的AIS-MOB设备在一视角时的结构示意图；
图1b为本发明一实施例中的AIS-MOB设备在另一视角时的结构示意图；
图2为本发明一实施例中的AIS-MOB板载天线的原理示意图；
图3a为本发明一实施例中的第一盖板的结构示意图；
图3b为本发明一实施例中的第二盖板的结构示意图；
图4为本发明一实施例中的AIS-MOB设备安装效果图
图5是本发明一实施例中的AIS-MOB设备的系统图。
具体实施方式
以下结合附图1～5和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，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、配备板载天线的小型化AIS-MOB、物品或者现场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、配备板载天线的小型化AIS-MOB、物品或者现场设备所固有的要素。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、配备板载天线的小型化AIS-MOB、物品或者现场设备中还存在另外的相同要素。
请参阅图1a、1b和图5，图1a、图1b是本实施例中的AIS-MOB设备在两个视角时的结构示意图，图5是本实施例中的AIS-MOB设备的系统图。本实施例提供的一种配备板载天线的小型化AIS-MOB，该设备包括：
AIS PCB微带天线1，其为板载AIS天线，用于发射AIS信号；
AIS射频功放2，是无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，放大调制振荡电路所产生的射频信号功率，以使设备获得足够的射频功率，馈送到天线上辐射出去；
AIS集成芯片3，用于产生AIS信号，集成了RF频率合成+基带+MCU的低一体化单芯片，具有高稳定性与低功耗特点，可进行软件编程；
GPS高增益天线4，便于将GPS卫星来的无线电信号的电磁波能量变换成接收机电子器件可摄取应用的电流；
GPS高精度定位模块5，提供GPS的高精度定位，为发送的AIS人员落水信号提供经纬度等位置信息；以及
电源模块；
其中，当携带该设备的人员或者物体落水后，电路自动接通，也可人工启动该设备(即被动接通)；电路接通后，由电源模块提供电能，AIS集成芯片3产生携带高精度定位信息的AIS信号，经过射频功放放大后经由板载AIS PCB微带天线1将该AIS信号发射出去，以便于搜救船艇或搜救飞机进行搜寻和救助。
本实施例中，所述AIS-MOB发射系统包括：
AIS PCB微带天线1；以及
AIS射频功放2，其包括AIS射频功率放大器单元，是AIS-MOB发射系统中的主要部分，在发射机的前级电路中，调制器所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大(缓冲级、中间放大级、末级功率放大级)获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去；本模块用LC谐振回路选出基频或某次谐波，实现不失真放大；除此之外，输出中的谐波分量较小，以避免对其他频道产生干扰；在调制器产生射频信号后，射频己调信号就由AIS射频功放2将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去；
其中，所述AIS PCB微带天线1发出的求救者的位置信息经由所述AIS视频功放发出。
本实施例中，所述AIS PCB微带天线1包括AIS PCB微带形式的天线单元，所述AISPCB微带形式的天线单元的形状是扁平低剖面的，所述AIS PCB微带形式的天线单元的工作频率的尺寸比自由空间约小ε倍(ε为介质基片的介电常数)，介质基片的比重比一般的金属材料也小很多，体积小，重量轻，具有较强的设计灵活性。
本实施例中，所述AIS PCB微带形式的天线单元的馈电既可在介质基片的侧面，也可以在介质基片的底部，易于安装；使用已经成熟的制版工艺和光刻技术，结构牢固。
本实施例中，所述AIS集成芯片3的型号为AXM0F243，其核心是集成RF频率合成+基带+MCU的低一体化单芯片。AXM0F243是一款片上系统(SoC，英文全称为System-on-a-chip)，用于真正的单芯片无线应用。该SoC包含该领域经过证明的窄带宽AXM0F243射频收发器核芯，以及高性能的ARM-Cortex-M0+微处理器(MCU)核芯。该核芯可进行软件编程，具有最宽的可用调制方案阵列，能针对加载不同软件的产品共享相同的硬件设计，还可以使用此器件实施多协议解决方案，用于多种强大的网关实施。
本实施例中，定位模块为GPS高精度定位模块5，其包括GPS高增益天线4，采用差分GPS技术，接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标与GPS接收机计算出的坐标，计算出真实坐标与GPS定位得到的坐标的改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。采用多馈点天线设计，具有非常稳定的相位中心，大大的降低测量误差。
请参阅图2，图2是本发明中的配备板载天线的小型化AIS-MOB的原理示意图。本实施例中的配备板载天线的小型化AIS-MOB中主要包括AIS发射系统、GNSS接收机、长效电池、闪光灯以及内置PCB板载微带天线；其中，AIS发射机发射功率为2W(可调)，作用距离为4.5海里(2W，AIS接收机的天线高度>7米)，发送间隔为3分钟(可调)。其中，GNSS类型为六合一多模卫星导航定位芯片，支持BDS、GPS、GLONASS、GALILEO、QZSS、SBAS。定位精度：2.5米(CEP50，开阔地)，定位频率为1S(可调)。其中，长效电池为锂二氧化锰电池比能量高，单体电压高，工作电压在2.8v～3.2v；使用温度广(-40℃～+85℃)；性能稳定，自放电小，可以大电流放电；贮存寿命长(室温下可以贮存10年以上)，放电电压平稳，无电压滞后现象；高安全性、高可靠性、无公害。
本实施例中，该设备还包括具有一容置空间的壳体，该容置空间包括第一部分以及与该第一部分连通的第二部分，该第一部分为与电池模块的形状相匹配的柱状结构，该第二部分为与AIS-MOB板载天线等的形状相匹配的不规则板状结构，该不规则板状结构包括一过段段和一板状段，该板状段通过该过渡段与该第一部分连接，如图3a和图3b所示。电池模块位于第一部分，所述AIS-MOB板载天线、所述AIS集成芯片3和定位模块均位于第二部分。
其中，该壳体包括第一盖板(请参阅图3a)和第二盖板(请参阅图3b)，该第一盖板和该第二盖板通过卡接结构组成。本实施例中，对于该卡接结构的结构不作出具体限定，图3a和图3b所示出的具体的卡接结构仅作为举例说明。
本实施例中，该设备还包括设于所述壳体的外壁上的按键，通过触控该按键可主动地将AIS信号发射出去。
基于同一发明构思，本实施例还提供了一种救生衣。请参阅图4所示，图4是本实施例提供的一种救生衣。该救生衣包括救生衣主体和安装在该救生衣主体上的至少一存放结构，所述存放结构用于放置上述的配备板载天线的小型化AIS-MOB。
其中，该存放结构为与该救生衣主体一体式连接的夹层，该夹层上设有拉链或锁扣，以便于拿出或放入上述的配备板载天线的小型化AIS-MOB，该夹层的外侧包覆有水密拉链袋或防水罩。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种配备板载天线的小型化AIS-MOB，其特征在于，包括：
AIS PCB微带天线；
AIS射频功放；
AIS集成芯片；
GPS高增益天线；
GPS高精度定位模块；
电源模块；
其中，当携带该设备的人员或者物体落水后，电路自动接通，也可人工启动该设备；电路接通后，由电源模块提供电能，AIS集成芯片产生携带高精度定位信息的AIS信号，经过射频功放放大后经由板载AIS PCB微带天线将该AIS信号发射出去，以便于搜救船艇或搜救飞机进行搜寻和救助。
2.如权利要求1所述的配备板载天线的小型化AIS-MOB，其特征在于，AIS-MOB发射系统包括：
AIS PCB微带天线；
AIS射频功放；
其中，所述AIS PCB微带天线发出经由所述AIS射频功放的落水人员/物体的AIS信息。
3.如权利要求2所述的配备板载天线的小型化AIS-MOB，其特征在于，所述AIS PCB微带天线包括AIS PCB微带形式的天线单元，所述AIS PCB微带形式的天线单元的形状是扁平低剖面的。
4.如权利要求3所述的配备板载天线的小型化AIS-MOB，其特征在于，所述AIS PCB微带形式的天线单元的馈电既可在介质基片的侧面，也可以在介质基片的底部。
5.如权利要求1所述的配备板载天线的小型化AIS-MOB，其特征在于，所述AIS集成芯片的型号为AXM0F243。
6.如权利要求1所述的配备板载天线的小型化AIS-MOB，其特征在于，定位模块为GPS高精度定位模块，其包括GPS高增益天线。
7.如权利要求1所述的配备板载天线的小型化AIS-MOB，其特征在于，该设备还包括：
壳体，其具有一容置空间，其中，所述AIS-MOB板载天线、所述AIS集成芯片和定位模块均位于所述容置空间内。
8.如权利要求7所述的配备板载天线的小型化AIS-MOB，其特征在于，该设备还包括：
按键，设于所述壳体的外壁上。
9.一种救生衣，其特征在于，该救生衣包括至少一存放结构，所述存放结构用于放置如权利要求7或8所述的小型化AIS-MOB板载天线。
10.如权利要求9所述的救生衣，其特征在于，所述存放结构上设有拉链或锁扣，所述存放结构的外侧包覆有水密拉链袋或防水罩。
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