CN114337711A - 一种海事通信终端及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海事通信终端及应用方法，所述海事通信终端包括AIS发射接收模块，VHF+DSC发射接收模块，通信模块，触摸显示模块，其中：AIS模块中有两路接收用于同时接收AIS1通道和AIS2通道的信号，这些信号经过微处理控制芯片解析出数字信号；所述VHF+DSC发射接收模块包含射频发射和接收单元，音频处理单元，以及声音通路控制，其中DSC部分是包含数字调制解调；通信模块将终端中的所有数据发送到与终端连接的设备；所述触摸显示模块，用于显示微处理控制芯片解析出数字信号。本发明的有益效果是：使AIS设备变得便携，兼容性和功能性强，能适用于所有船只。

Description

一种海事通信终端及应用方法

技术领域

本发明属于海事通信技术领域，尤其涉及一种海事通信终端及应用方法。

背景技术

一些国际航行船舶、非国际航行船舶以及所有客船，配备一台自动识别系统(AIS)。AIS将本船的精确船位、航向、航速(矢量线)、转向速度和最近船舶碰撞距离等动态信息和船名、呼号、船型、船长与船宽等静态信息通过VHF自动、定时播发，在VHF覆盖范围内(20海里)装备AIS设备的船舶，可自动接收到这些信息。两段信息之间的时间间隔，会随着船速的增加而自动减少，如果船舶正在做机动航行，信息间隔则进一步减少。当船舶停港或抛锚时信息间隔为数分钟，船舶在高速行驶时，信息间隔为两秒。由于这种特性，AIS将为船舶提供一种有效的避碰措施。而且由于安装AIS的船舶的航行信息都是在“空中”传播，因此当地VTS站也可以收到。有了这些特性，将会大大增加船舶管理效率，以及水上安全通信系数。但是对于一些数量众多的小型船只，未安装AIS设备，以及小型船只空间的限制不适用当前的一些AIS设备，这就增加了海上运输和人员的风险。

目前市面上的VHF radio和AIS设备都是各自独立的，当出现紧急遇难时，需要操作另外的VHF Radio设备才能发出求救信息，这就增加了操作步骤和救援难度。假如当船只倾覆时，其他设备都已经随着船只落入水下，这导致没法进一步发送求救信号。此外必须要接入MFD等显示终端才能知道附近有哪些船只，没有在终端上集成显示出船只信息和预警碰撞船只警告。虽然在近海可以通过接入VTS系统获取预警碰撞船只警告，但是在远海无法接入VTS系统时，预警警告就没法正常发挥作用。

因此，上述技术的缺陷是：AIS设备，VHF设备，MFD设备都是各自独立，需要通过NMEA0183，NMEA2000进行互联互通，且基本都是固定式的，功能单一，使用不方便，且扩展性不好，各个设备之间无法协同工作。对于小型船只无法安装繁多的设备仪器。此外这些设备由于显示不一，在紧急情况下需要同时操作查看多个设备。

发明内容

为了克服现有技术所指出的缺陷，本发明是通过如下方案实现的。

一种海事通信终端，包括AIS发射接收模块，VHF+DSC发射接收模块，通信模块，触摸显示模块，其中：

AIS发射接收模块中有两路接收用于同时接收AIS1通道和AIS2通道的信号，所述信号经过微处理控制芯片解析出数字信号；

所述VHF+DSC发射接收模块包含射频发射和接收单元、音频处理单元以及声音通路控制单元，其中DSC部分包含数字调制解调模块，将MIC信号经数字调制解调模块处理后，再由天线辐射；

所述通信模块包括4G模块、Wi-Fi模块、物联网模块和北斗模块：所述4G模块和Wi-Fi模块用于将海事通信终端中的所有数据发送到与所述海事通信终端连接的设备，所述Wi-Fi模块还用于无线投屏，所述物联网模块用于与船体的设备通信，所述北斗模块用于定位；

所述触摸显示模块，用于显示微处理控制芯片解析出数字信号。

进一步的，所述4G模块用于连接网络和连接云端服务器，获取云端服务器数据。

进一步的，所述物联网模块与船体通信，用于实时查看船体上仪器仪表的信息，并上传信息到云服务器。

进一步的，所述海事通信终端还包括WP航点模块，所述WP航点模块存储若干目的地，航行时，只需要选择一个航点，所述海事通信终端会计算到该目的地的距离，根据当前的对地航速计算出到达终点的预计时间，且在WP航点模块的界面下会显示是否偏航、航向、航速信息。

进一步的，所述航点之间的距离可以通过以下公式获得：

d＝R＊arcos[cos(Y1)＊cos(Y2)＊cos(X1-X2)+sin(Y1)＊sin(Y2)]

其中，当前坐标＝(X1，Y1)，航点坐标＝(X2，Y2)，X1、X2为经度，Y1、Y2为纬度，R＝地球近似球体的半径6371.004千米，d为当前距离到航点的距离。

进一步的，所述海事通信终端还包括无线投屏模块，执行无线投屏，具体地：所述海事通信终端通过Wi-Fi模块与中央控制台或笔记本建立TCP通信链路，将显示界面以图片的形式发送出去，中央控制台或笔记本将接收到的数据显示在屏幕上，根据屏幕大小调整显示比例。

进一步的，所述海事通信终端的MOB模块用于迅速标定落水人员的地点和坐标，所述MOB模块可快速将落水人员的坐标存储到海事通信终端中，且海事通信终端自动设置该坐标点为终点进入导航界面，导航界面会显示船只当前坐标到终点的距离、方向、坐标，使得船只到人员落水的位置救援。

一种海事通信终端的应用方法，海事通信终端对收到的数据进行处理，包括如下步骤：

所述海事通信终端获取船舶的状态信息、卫星数据、气象信息；

所述海事通信终端通过数据接口将数据发送到数据处理单元，将音频信号发送到音频处理单元；

所述数据处理单元将处理完的数据分成二路，一路发送到显示模块显示，另一路通过无线通信发送到管理平台。

进一步的，所述海事通信终端通过接收所有船只的AIS的数据，筛选出周边船只，判断是否会与周边船只发生碰撞，包括如下步骤：

本地处理单元分析与周边船只的相对速度D、相对航向夹角Cr、相对速度Vr，分离出可能碰撞的船只，并计算出碰撞距离是否在设置的安全距离之内，当小于安全距离后，海事通信终端会发出报警声并显示危险船只的方位和距离，

碰撞距离＝D×sin(Cr-q)。

进一步的，所述海事通信终端发出碰撞船只预警，获取船只的MMSI信息，选中该船只的MMSI信息发起DSC呼叫通信，与对方船只的驾驶员建立数字链路通信并根据DSC指令跳转到指定的VHF频道上，直接进行语音对讲。

本发明的有益效果在于：使AIS设备变得便携，能适用于所有船只。

能轻松显示附近所有船只，并通过数据处理单元提前预警碰撞船只，选择任意一只船即可发起DSC呼叫。

且能够把当前船只的动态信息，静态信息通过AIS通道广播出去，同时把数据通过Wi-Fi共享出去，这样其他设备以及服务器可以获取船只的信息。

通过DSC与预警船舶建立语音通信链路，加快沟通效率，此外在4G网络上可以及时获取气象信息，同时也可以把航行数据通过4G网络上传到云端，可以远程观察船只的航行信息。

通过无线投屏技术，可以把所有航行信息投屏到中央显示器或者笔记本中，增加了设备的灵活性。物联网模块与船体其他设备相连接，使得在一个设备上可以查看其他所有设备的信息。

附图说明

图1是本发明实施例中海事通信终端结构框图。

图2是本发明实施例中信息处理过程结构示意图。

图3是本发明实施例中海事通信终端信息处理结构框图。

图4是本发明实施例中的无线投屏示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的阐述，所述的实施例仅为本发明一部分的实施例，这些实施例仅用于解释本发明，对本发明的范围并不构成任何限制。

如图1、3所示，一种海事通信终端，包括AIS发射接收模块，VHF+DSC发射接收模块，通信模块，触摸显示模块，其中：

AIS发射接收模块中有两路接收用于同时接收AIS1通道和AIS2通道的信号，所述信号经过微处理控制芯片解析出数字信号；

所述VHF+DSC发射接收模块包含射频发射和接收单元、音频处理单元以及声音通路控制单元，其中DSC部分包含数字调制解调模块，将MIC信号经数字调制解调模块处理后，再由天线辐射；

所述通信模块包括4G模块、Wi-Fi模块、物联网模块和北斗模块：所述4G模块和Wi-Fi模块用于将海事通信终端中的所有数据发送到与所述海事通信终端连接的设备，所述Wi-Fi模块还用于无线投屏，所述物联网模块用于与船体的设备通信，所述北斗模块用于定位；

所述触摸显示模块，用于显示微处理控制芯片解析出数字信号。

如图3所示，海事通信终端接收到射频信号后，经过射频解调进入DSP对信号进行分析处理，然后在进入AIS发射接收模块对数据解码，解析出AIS船只的船名，呼号，MMSI，吃水，位置，航速，航向等动态和静态信息，并在触摸显示模块的绘图仪中显示出与本船的距离和相对方向，在AIS列表中会显示所有接收到的船只，此处可以设置显示MMSI或者NAME。

在屏幕中点击一项，即可显示该船只的所有动态和静态信息。所有接收到的船只数据会经过数据处理单元计算出与本船的相对距离D，相对速度Vr,相对航向Cr,本船的方位角q，即可计算碰撞距离为D×sin(Cr-q)，当碰撞距离小于系统中预设的安全距离(假如为2nm)时，海事通信终端就会产生视觉和听觉的提示。

在碰撞船只预警信息弹出后，它的MMSI等信息会显示出来，海事通信终端可以选中该船只的MMSI发起DSC呼叫通信，与对方船只的驾驶员建立数字链路通信并根据DSC指令跳转到指定的VHF频道上，按下设备中的PTT按键可以直接进行语音对讲。通过VHF+DSC功能及时与预警船只建立语音通信链路，这种数字加语音的预警方法提升了航行安全和航行效率。海事通信终端在彩屏上可以手动修改比例尺，筛选出相应比例尺范围内的船只，这样就更清晰便捷了解周边船只动向，当需要与某一条船只通信时，只需要点击该船只并发起呼叫，即可与该船只进行语音对讲。

海事通信终端的Wi-Fi模块可以把终端中的所有数据发送出来，允许其他设备(比如手机，平板等移动终端)接入。这些移动设备可以安装APP后，远程监控所述设备。此外当手机等设备接入公网时，就可以把这些数据发送到云端服务器，便于VTS等相关部门管理船只。

通过4G网络可以及时了解最近气象信息，此外在云端服务器也会有大数据处理，把有危险的船只信息推送到本地设备。通过物联网模块实时查看船体上仪器仪表的信息，并把这些信息通过4G或者Wi-Fi上传到云服务器，以便相关部门或者船只供应商及时发现船只的异常状态信息，并能及时反馈到船只。

当需要发射本船数据时，先通过北斗模块获取当前位置，航向和航速等信息，并按照AIS消息要求，进入数字信号调制单元，调制到AIS发射射频端，并由射频天线辐射出去，其他在接收范围的船只，收到信号后，就可获取该船的动态和静态信息。

海事通信终端中有DISTRESS按键，主要用于当出现紧急遇难时使用。假如船只遇到紧急情况，船只沉入水中，其他固定的AIS设备就无法工作，也无法取出来，救援任务就严重受到影响。海事通信终端可解决这些困难，在发生遇难时，长按DISTRESS按键即可发出求救信息，此外也可语音对讲，这样为前来救援的船只提供更多更精确的船只状态等信息。海事通信终端也可以切换到VHFradio模式，但是需要设置才能切换，在radio模式时，按下PTT可以与其他船只进行语音通信，增加沟通效率。

所述终端的WP(waypoint)航点功能可以至少存储10000个目的地，每次航行时，只需要选择一个航点，终端就会自动计算到该目的地的距离，预计到达时间。距离可以通过以下公式获得：

d＝R＊arcos[cos(Y1)＊cos(Y2)＊cos(X1-X2)+sin(Y1)＊sin(Y2)]。

其中：前坐标(X1，Y1)，航点坐标(X2，Y2)，X1，X2为经度，Y1，Y2为纬度，R为地球近似球体的半径6371.004千米，d为当前距离到航点的距离(单位为千米)。计算出距离之后，就可根据当前的对地航速(SOG)计算出到达终点的预计时间。

且在WP界面下会显示是否偏航，航向，航速等信息，方便操作人员航行。在航行过程中都会把行驶路径记录下来，供后续数据处理分析，这些输入也可通过Wi-Fi分享到服务器。

海事通信终端的MOB(man over board)人员落水功能用于当有人员落水时，可以迅速标定落水地点，让救援船只在最短的时间到达落水地点，保证了救援的效率。该操作通过屏幕中的MOB按键即可快速把落水人员的坐标存储到终端中，且终端自动设置该坐标点为终点进入导航界面，导航界面会显示船只当前坐标到终点的距离，方向，坐标，使得船只能迅速到人员落水的位置，实施救援。

在本发明的其他实施例中，一种海事通信终端，其主要集成了AIS发射接收模块，VHF+DSC发射接收模块，通信模块，触摸显示模块。通信模块包括4G模块、Wi-Fi模块、物联网模块和北斗模块。

如图2所示，基于海事通信终端的信息处理方法，包括如下步骤：

S1、所述海事通信终端获取船舶的状态信息、卫星数据、气象信息；

S2、所述海事通信终端通过数据接口将数据发送到数据处理单元，将音频信号发送到音频处理单元；

S3、所述数据处理单元将处理完的数据分成二路，一路发送到显示模块显示，另一路通过无线通信发送到管理平台。

结合图3，AIS发射接收模块中有两路接收用于同时接收AIS1通道和AIS2通道的信号，这些信号经过微处理控制芯片解析出数字信号。根据标准要求，解析后的数据需要在数据处理单元中经历校验，只有验证通过的才能进入下一步操作，这样才能保证接收数据的准确性。这些数据中包含发射船只的MMSI,NAME,航向，航速，位置等信息。

海事通信终端在获取这些数据后与本机的位置计算出相对距离和方向并显示在触摸显示模块中，让操作者能直接了解周边船只的信息，此外这些数据还会通过Wi-Fi传给手机及具有Wi-Fi的电子设备，在手机上能同时兼顾移动数据和AIS数据，手机端就可以把AIS数据传送到管理平台。

Wi-Fi模块直接接入能上公网的无线路由器，直接把数据传送到管理平台。有公网时，直接接入把船只数据传送到相关的管理平台。采用Wi-Fi模块传送数据增加了传送的多样性，在无公网时，可以与局域网灵活的互联互通，也可以通过卫星将数据传输出去到相关的管理平台。船只自身的信息通过物联网模块收集并通过Wi-Fi模块或者4G模块发送到云端。

VHF+DSC发射接收模块，其VHF部分包含射频发射和接收单元，音频处理单元，以及声音通路控制，其DSC部分包含数字调制解调。在VHF radio模式下，按下PTT即可进入发射状态。MIC信号进入调制发射单元，天线单元并辐射到空中。当松开PTT就可以接收其他设备发来的VHF信号。

海事通信终端的DSC部分中的DSC菜单可以发送符合标准的数学信号，比如个呼，组呼，群呼，DISTRESS等。

海事通信终端的专用的DISTRESS按键，用在当船只出现紧急遇难时，通过长按3秒把当前定位的位置信息，时间信息，MMSI，遇难类型广播出去。当周边船只收到求救信号后，就会按照海事公约的要求前往救助。

如图4所示，海事通信终端的无线投屏模块，使得设备中的各个参数可以投屏到中央控制台的显示屏，也可以投屏到任意笔记本上，这样就不在局限以前设备的显示尺寸不一，难以协调等弊端。

具体实现操作方式是：海事通信终端通过Wi-Fi模块与中央控制台或笔记本建立TCP通信链路，终端把显示界面以图片的形式发送出去，中央控制台或笔记本需要先安装运行预制的APP并把接收到的数据显示在屏幕上，且APP可以根据屏幕大小调整显示比例，这样操作员只需要监控中央控制台的显示即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种海事通信终端，其特征在于，包括AIS发射接收模块，VHF+DSC发射接收模块，通信模块，触摸显示模块，其中：

AIS发射接收模块中有两路接收用于同时接收AIS1通道和AIS2通道的信号，所述信号经过微处理控制芯片解析出数字信号；

所述VHF+DSC发射接收模块包含射频发射和接收单元、音频处理单元以及声音通路控制单元，其中DSC部分包含数字调制解调模块，将MIC信号经数字调制解调模块处理后，再由天线辐射；

所述通信模块包括4G模块、Wi-Fi模块、物联网模块和北斗模块：所述4G模块和Wi-Fi模块用于将海事通信终端中的所有数据发送到与所述海事通信终端连接的设备，所述Wi-Fi模块还用于无线投屏，所述物联网模块用于与船体的设备通信，所述北斗模块用于定位；

所述触摸显示模块，用于显示微处理控制芯片解析出数字信号。

2.根据权利要求1所述的一种海事通信终端，其特征在于，所述4G模块用于连接网络和连接云端服务器，获取云端服务器数据。

3.根据权利要求1所述的一种海事通信终端，其特征在于，所述物联网模块与船体通信，用于实时查看船体上仪器仪表的信息，并上传信息到云服务器。

4.根据权利要求1所述的一种海事通信终端，其特征在于，所述海事通信终端还包括WP航点模块，所述WP航点模块存储若干目的地，航行时，只需要选择一个航点，所述海事通信终端会计算到该目的地的距离，根据当前的对地航速计算出到达终点的预计时间，且在WP航点模块的界面下会显示是否偏航、航向、航速信息。

5.根据权利要求4所述的一种海事通信终端，其特征在于，所述航点之间的距离可以通过以下公式获得：

d＝R*arcos[cos(Y1)＊cos(Y2)＊cos(X1-X2)+sin(Y1)*sin(Y2)]

其中，当前坐标＝(X1，Y1)，航点坐标＝(X2，Y2)，X1、X2为经度，Y1、Y2为纬度，R＝地球近似球体的半径6371.004千米，d为当前距离到航点的距离。

6.根据权利要求1所述的一种海事通信终端，其特征在于，所述海事通信终端还包括无线投屏模块，执行无线投屏，所述海事通信终端通过Wi-Fi模块与中央控制台或笔记本建立TCP通信链路，将显示界面以图片的形式发送出去，中央控制台或笔记本将接收到的数据显示在屏幕上，根据屏幕大小调整显示比例。

7.根据权利要求1所述的一种海事通信终端，其特征在于，所述海事通信终端的MOB模块用于迅速标定落水人员的地点和坐标，所述MOB模块可快速将落水人员的坐标存储到海事通信终端中，且海事通信终端自动设置该坐标点为终点进入导航界面，导航界面会显示船只当前坐标到终点的距离、方向、坐标，使得船只到人员落水的位置救援。

8.一种海事通信终端的应用方法，其特征在于，海事通信终端对收到的数据进行处理，包括如下步骤：

所述海事通信终端获取船舶的状态信息、卫星数据、气象信息；

所述海事通信终端通过数据接口将数据发送到数据处理单元，将音频信号发送到音频处理单元；

所述数据处理单元将处理完的数据分成二路，一路发送到显示模块显示，另一路通过无线通信发送到管理平台。

9.根据权利要求8所述的应用方法，其特征在于，所述海事通信终端通过接收所有船只的AIS的数据，筛选出周边船只，判断是否会与周边船只发生碰撞，包括如下步骤：

本地处理单元分析与周边船只的相对速度D、相对航向夹角Cr、相对速度Vr，分离出可能碰撞的船只，并计算出碰撞距离是否在设置的安全距离之内，当小于安全距离后，海事通信终端会发出报警声并显示危险船只的方位和距离，

碰撞距离＝D×sin(Cr-q)。

10.根据权利要求9所述的应用方法，其特征在于，所述海事通信终端发出碰撞船只预警，获取船只的MMSI信息，选中该船只的MMSI信息发起DSC呼叫通信，与对方船只的驾驶员建立数字链路通信并根据DSC指令跳转到指定的VHF频道上，直接进行语音对讲。

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