CN113009534A - 一种基于船舶vsat网络ais信号采集方案 - Google Patents

一种基于船舶vsat网络ais信号采集方案 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，涉及船舶定位技术领域。一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，包括低轨卫星、底面通信主站、运用商基站塔和船舶信号采集器，低轨卫星、底面通信主站、运用商基站塔分别和船舶信号采集器电性连接，船舶信号采集器包括定位计算机，定位计算机背部通过导线固定连接有信号处理模块，信号处理模块另一端分别通过导线固定连接有5G信号接收器、卫星信号接收模块和辅助信号塔，5G信号接收器、卫星信号接收模块和辅助信号塔均设置有多个。本发明通过在复杂海况下使用低频电磁波和高频电磁波交替式信息传递，实现了将船舶和卫星之间的信号尽可能完整的被传递的效果。

Description

一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案
技术领域
本发明涉及船舶定位技术领域，具体为一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案。
背景技术
VSAT网络由一个主站及众多分散设置在各个用户所在地的远端VSAT组成，可不借助任何地面线路，不受地形、距离和地面通信条件限制，主站和VSAT间可直接进行高达2Mbps的数据通信。特别适用于有较大信息量和所辖边远分支机构较多的部门使用，AIS是一种船舶定位技术，通过低轨道的卫星接收船舶发送的AIS报文信息，卫星将接收和解码AIS报文信息转发给相应的地球站，从而让陆地管理机构掌握船舶的相关动态信息，实现对远海海域航行船舶的监控，
目前传统船舶使用卫星信号的采用高频电波信号强度高且速度快适用于辽阔海面并且具有一定的穿透性，但是船舶在进行远洋作业时由于海况和天气的复杂性高频电波易被厚云层阻隔，导致传递的信号不再完整或者导致信号中断影响船舶定位。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，包括低轨卫星、底面通信主站、运用商基站塔和船舶信号采集器，所述低轨卫星、底面通信主站、运用商基站塔分别和船舶信号采集器电性连接，所述船舶信号采集器包括定位计算机，所述定位计算机背部通过导线固定连接有信号处理模块，所述信号处理模块另一端分别通过导线固定连接有5G信号接收器、卫星信号接收模块和辅助信号塔，所述5G信号接收器、卫星信号接收模块和辅助信号塔均设置有多个。
更进一步地，所述5G信号接收模块包括安装底板a，所述安装底板a顶部分别固定连接有5G信号模块b和防护筒e，所述5G信号模块b位于防护筒e内部，所述防护筒e顶部固定连接有天线盖c，所述天线盖c为半圆形结构，所述天线盖c通过连接线d与5G信号模块b电性连接。
更进一步地，所述卫星信号接收模块包括固定板a，所述固定板a顶部分别固定连接有防护罩b、射频天线c和供电器d，所述射频天线c和供电器d位于防护罩b内部，所述射频天线c设置有两个，所述射频天线c分别位于供电器d两侧，所述射频天线c与供电器d电性连接。
更进一步地，所述低轨卫星、底面通信主站和运用商基站塔与船舶信号采集器的信息传递为双向传递。
一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，其信号采集方案分为以下步骤：
步骤一：在船舶安装船舶信号采集器，将船舶信号采集器的定位计算机安装在船舶控制中心，并将多个5G信号接收器、卫星信号接收模块和辅助信号塔安装在船身开阔处；
步骤二：使用船舶信号采集器将船舶编号以及参数信息通过低轨卫星传递到底面通信主站，并在底面通信主站建立注册船舶档案，随后底面信息主站通过低轨卫星传递给船舶信号接收器实时海图和航线图；
步骤三：使用物联卡导入5G信号接收器内部的5G信号模块b，通过5G信号模块b连接海上运营商基站塔；
步骤四：船舶行驶途中在近海区使用5G信号接收器和传统5GPS定位措施对确定船舶位置，行驶至公海区关闭5G信号接收器，通过卫星信号接收模块与地面通信主站进行交互联网；
步骤五：在船舶行驶到海况复杂的位置时低轨卫星阶段性发射低频电磁波信号和高频电磁波信号，船舶信号采集器上的卫星信号接收模块通过射频天线c接收长短波信号，并使用射频天线c发射长短波电磁波信号与卫星进行信息传递；
步骤六：船舶信号采集器上的多个5G信号接收器接收到的互联网信息和多个卫星信号接收模块接收到的卫星信息，在信号处理器内部进行转码对比和合并输出合成信号交由定位计算机进行显示。
更进一步地，所述步骤五中低频电磁波信号的频率范围为30-200KHz，高频电磁波信号的频率范为3-20MHz。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)、该基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，通过在复杂海况下使用低频电磁波和高频电磁波交替式信息传递，利用低频电磁波的绕阻能力和高频电磁波的穿透能力，让信息尽可能完整的被传递，传递而来的电磁波信号交由多个卫星信号接收模块接收并在信号处理模块完成多组信号的转码合并将断断续续的信号相组合，实现了将船舶和卫星之间的信号信息尽可能完整的被传递，保持船舶与底面通信主站的通讯保持避免船舶因通讯定位的原因迷航。
(2)、该基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，通过在船舶信号采集器安装5G信号接收器和卫星信号接收模块使得船舶能够两种形式进行信息的交互，实现了在近海区域和远洋区域分别采用最佳的信号连接模式的效果。
附图说明
图1为本发明的信息传递方向示意图；
图2为本发明的船舶信号采集器结构示意图；
图3为本发明的船舶信号采集器背部结构示意图；
图4为本发明的5G信号接收器斜剖结构示意图；
图5为本发明的卫星信号接收模块外部结构示意图；
图6为本发明的卫星信号接收模块内部部结构示意图。
图中：1、低轨卫星；2、底面通信主站；3、船舶信号采集器；4、运营商基站塔；301、定位计算机；302、5G信号接收器；302a、安装底板；302b、5G信号模块；302c、天线盖；302d、连接线；302e、防护筒；303、卫星信号接收模块；303a、固定板；303b、防护罩；303c、射频天线；303d、供电器；304、辅助信号塔；305、信号处理模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
如图1-6所示，本发明提供一种技术方案：一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，包括低轨卫星1、底面通信主站2、运用商基站塔4和船舶信号采集器3，低轨卫星1、底面通信主站2、运用商基站塔4分别和船舶信号采集器3电性连接，船舶信号采集器3包括定位计算机301，定位计算机301背部通过导线固定连接有信号处理模块305，信号处理模块305另一端分别通过导线固定连接有5G信号接收器302、卫星信号接收模块303和辅助信号塔304，5G信号接收器302、卫星信号接收模块303和辅助信号塔304均设置有多个，5G信号接收模块302包括安装底板302a，安装底板302a顶部分别固定连接有5G信号模块302b和防护筒302e，5G信号模块302b位于防护筒302e内部，防护筒302e顶部固定连接有天线盖302c，天线盖302c为半圆形结构，天线盖302c通过连接线302d与5G信号模块302b电性连接，卫星信号接收模块303包括固定板303a，固定板303a顶部分别固定连接有防护罩303b、射频天线303c和供电器303d，射频天线303c和供电器303d位于防护罩303b内部，射频天线303c设置有两个，射频天线303c分别位于供电器303d两侧，射频天线303c与供电器303d电性连接，低轨卫星1、底面通信主站2和运用商基站塔4与船舶信号采集器3的信息传递为双向传递。
一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，其信号采集方案分为以下步骤：
步骤一：在船舶安装船舶信号采集器3，将船舶信号采集器3的定位计算机301安装在船舶控制中心，并将多个5G信号接收器302、卫星信号接收模块303和辅助信号塔304安装在船身开阔处；
步骤二：使用船舶信号采集器3将船舶编号以及参数信息通过低轨卫星1传递到底面通信主站2，并在底面通信主站2建立注册船舶档案，随后底面信息主站2通过低轨卫星2传递给船舶信号接收器3实时海图和航线图；
步骤三：使用物联卡导入5G信号接收器302内部的5G信号模块302b，通过5G信号模块302b连接海上运营商基站塔4；
步骤四：船舶行驶途中在近海区使用5G信号接收器302和传统GPS定位措施对确定船舶位置，行驶至公海区关闭5G信号接收器302，通过卫星信号接收模块303与地面通信主站2进行交互联网；
步骤五：在船舶行驶到海况复杂的位置时低轨卫星1阶段性发射低频电磁波信号和高频电磁波信号，船舶信号采集器3上的卫星信号接收模块303通过射频天线303c接收长短波信号，并使用射频天线303c发射长短波电磁波信号与卫星进行信息传递；
步骤六：船舶信号采集器3上的多个5G信号接收器302接收到的互联网信息和多个卫星信号接收模块303接收到的卫星信息，在信号处理器305内部进行转码对比和合并输出合成信号交由定位计算机301进行显示。步骤五中低频电磁波信号的频率范围为30-200KHz，高频电磁波信号的频率范为3-20MHz。
工作原理：在船舶安装船舶信号采集器3，将船舶信号采集器3的定位计算机301安装在船舶控制中心，并将多个5G信号接收器302、卫星信号接收模块303和辅助信号塔304安装在船身开阔处，使用船舶信号采集器3将船舶编号以及参数信息通过低轨卫星1传递到底面通信主站2，并在底面通信主站2建立注册船舶档案，随后底面信息主站2通过低轨卫星2传递给船舶信号接收器3实时海图和航线图，使用物联卡导入5G信号接收器302内部的5G信号模块302b，通过5G信号模块302b连接海上运营商基站塔4，船舶行驶途中在近海区使用5G信号接收器302和传统GPS定位措施对确定船舶位置，行驶至公海区关闭5G信号接收器302，通过卫星信号接收模块303与地面通信主站2进行交互联网，在船舶行驶到海况复杂的位置时低轨卫星1阶段性发射低频电磁波信号和高频电磁波信号，船舶信号采集器3上的卫星信号接收模块303通过射频天线303c接收长短波信号，并使用射频天线303c发射长短波电磁波信号与卫星进行信息传递。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，包括低轨卫星(1)、底面通信主站(2)、运用商基站塔(4)和船舶信号采集器(3)，所述低轨卫星(1)、底面通信主站(2)、运用商基站塔(4)分别和船舶信号采集器(3)电性连接，其特征在于：所述船舶信号采集器(3)包括定位计算机(301)，所述定位计算机(301)背部通过导线固定连接有信号处理模块(305)，所述信号处理模块(305)另一端分别通过导线固定连接有5G信号接收器(302)、卫星信号接收模块(303)和辅助信号塔(304)，所述5G信号接收器(302)、卫星信号接收模块(303)和辅助信号塔(304)均设置有多个。
2.根据权利要求1所述的一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，其特征在于：所述5G信号接收模块(302)包括安装底板(302a)，所述安装底板(302a)顶部分别固定连接有5G信号模块(302b)和防护筒(302e)，所述5G信号模块(302b)位于防护筒(302e)内部，所述防护筒(302e)顶部固定连接有天线盖(302c)，所述天线盖(302c)为半圆形结构，所述天线盖(302c)通过连接线(302d)与5G信号模块(302b)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，其特征在于：所述卫星信号接收模块(303)包括固定板(303a)，所述固定板(303a)顶部分别固定连接有防护罩(303b)、射频天线(303c)和供电器(303d)，所述射频天线(303c)和供电器(303d)位于防护罩(303b)内部，所述射频天线(303c)设置有两个，所述射频天线(303c)分别位于供电器(303d)两侧，所述射频天线(303c)与供电器(303d)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，其特征在于：所述低轨卫星(1)、底面通信主站(2)和运用商基站塔(4)与船舶信号采集器(3)的信息传递为双向传递。
5.一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，其特征在于：其信号采集方案分为以下步骤：
步骤一：在船舶安装船舶信号采集器(3)，将船舶信号采集器(3)的定位计算机(301)安装在船舶控制中心，并将多个5G信号接收器(302)、卫星信号接收模块(303)和辅助信号塔(304)安装在船身开阔处；
步骤二：使用船舶信号采集器(3)将船舶编号以及参数信息通过低轨卫星(1)传递到底面通信主站(2)，并在底面通信主站(2)建立注册船舶档案，随后底面信息主站(2)通过低轨卫星(2)传递给船舶信号接收器(3)实时海图和航线图；
步骤三：使用物联卡导入5G信号接收器(302)内部的5G信号模块(302b)，通过5G信号模块(302b)连接海上运营商基站塔(4)；
步骤四：船舶行驶途中在近海区使用5G信号接收器(302)和传统GPS定位措施对确定船舶位置，行驶至公海区关闭5G信号接收器(302)，通过卫星信号接收模块(303)与地面通信主站(2)进行交互联网；
步骤五：在船舶行驶到海况复杂的位置时低轨卫星(1)阶段性发射低频电磁波信号和高频电磁波信号，船舶信号采集器(3)上的卫星信号接收模块(303)通过射频天线(303c)接收长短波信号，并使用射频天线(303c)发射长短波电磁波信号与卫星进行信息传递；
步骤六：船舶信号采集器(3)上的多个5G信号接收器(302)接收到的互联网信息和多个卫星信号接收模块(303)接收到的卫星信息，在信号处理器(305)内部进行转码对比和合并输出合成信号交由定位计算机(301)进行显示。
6.根据权利要求5所述的一种基于船舶VSAT网络AIS信号采集方案，其特征在于：所述步骤五中低频电磁波信号的频率范围为30-200KHz，高频电磁波信号的频率范为3-20MHz。
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