CN114710236B - 一种用于船侧的基于led光源的岸海应急通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法及系统，方法包括接收手持控制管理终端发送的第一传送信息，或由灯塔的LED航标灯和/或其它船舶的船载LED灯具发送的第二传送信息，第一传送信息为经报文编辑、录入或形成声码话信息，经编码调制后形成的信息；若第一传送信息不是针对接收到信息后所做的应答信息，船载LED灯具以预设周期周向转动向周围发送第一传送信息；若第一传送信息为针对接收到信息后所做出的应答信息，基于所在船舶的位置信息和纵横摇信息，及接收到的灯塔和/或其它船舶的位置信息，确定船载LED灯具的旋转角度，以第一传送信息方式发送第一传送信息；将接收的第二传送信息进行解码解调制，获得相关信息。

Description

一种用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法。

背景技术

可见光通信(Visible Light Communications，VLC)技术是以LED(发光二极管)作为光源，以大气为信道，将基带信号调制在LED发出的可见光上进行通信的无线光通信技术。由于可见光通信具有可用频带宽、通信容量大、传输速率高及抗电磁干扰能力强等优点，且无需电磁频谱许可，也不会引入对其他设备的电磁干扰，为室内无线通信网络提供了一种宽带接入方式，是构建室内无线通信系统的有效补充。目前，在通信距离为厘米级的条件下，室内可见光通信速率可达50Gpbs。在通信距离为米级的条件下，可见光通信速率可达500Mbps以上。通过降低光通信速率扩展可见光通信距离，目前已有试验表明，可见光能够在距离为13km条件下实现1kbps的可靠通信。

灯塔是在沿海及岛礁部署的助航平台，目前主要承担灯光助航、船舶安全航行引导等功能。灯塔在海上昼夜发出可识别信号，供船舶测定位置和向船舶提供危险警告。灯塔附近航行的船舶众多，船舶遇险情况出现概率大。目前，灯塔主要起到灯光助航的作用，不具有灯光通信的作用。

LED航标灯是近年来获得普遍推广的一种新型航标灯，正越来越受到海事部门的重视。民用船舶可利用现有LED灯具或增加LED灯具，与灯塔航标灯配合使用实现远距离无线光通信。LED航标灯的技术特点如下：

1、标称射程高达15.1海里；

2、定光光强高达20000cd；

3、当闪光持续时间为0.5秒时，有效光强为14285cd，射程15.1海里(T-0.74，白光)；

4、光电转换效率达25cd/W。

另外，为了满足航标灯远射程的要求，航标灯通常在垂直方向上的光束较窄，典型的半值全宽度角度为8°。灯塔航标灯具有一定旋转周期，典型旋转数值是旋转一圈周期8秒，旋转8°仅需要0.17秒，这要求在0.17秒的通信时间内完成一次报文通信，在报文格式设计方面需要考虑该特点。

当前，船舶侧的船载LED灯具一般仅能够进行单方向的发送光信号，即，船载LED灯具仅能够在朝向灯塔方向发送光信号，以及接收由灯塔LED航标灯发送的相应信号，实现应急情况下的岸海远距离、双向实时的通信；

通过对现有船载LED灯具进行适当改造，同时增加手持控制管理设备和微波、卫星等通信设备，使船舶在海上航道附近发生自然灾害、船舶事故灾难、人员紧急救援等突发事件情况下，可作为应急通信手段，实现遇险对象与应急通信服务系统之间的信息接入与应急通信保障。

发明内容

本发明实施例提供了一种利用船载LED灯具，以无线光作为船舶与灯塔进行应急通信手段，通过对现有船载LED灯具进行适当改造，使得船载LED灯具能够以预设周期进行转动，同时配合增加控制管理设备和微波、卫星等通信设备，使船载LED灯具具备岸海以及船舶与船舶之间进行远距离光通信能力的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法。

本发明实施例提供一种用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，应用于船侧LED灯具控制设备，所述方法包括：

接收手持控制管理终端发送的第一传送信息，或由灯塔的LED控制管理设备的LED航标灯和/或其它船舶的船载LED灯具发送的第二传送信息，其中，所述第一传送信息为经所述手持控制终端进行报文编辑、录入或形成声码话信息，并经编码调制后形成的信息；

将接收的所述第一传送信息以预设方式发送，以使灯塔和/或其它船舶的控制管理设备能够接收所述第一传送信息并进行解码解调制和信号提取，获得相关信息，所述预设方式具体为：

若所述第一传送信息不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息，则所述船载LED灯具控制设备控制船载LED灯具以预设周期周向转动向周围发送所述第一传送信息；

若所述第一传送信息为针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息，则基于所在船舶的位置信息和纵横摇信息，以及接收到的灯塔和/或其它船舶的位置信息，确定所述船载LED灯具的旋转角度，以第一传送信息方式发送所述第一传送信息；

将接收的所述第二传送信息进行解码解调制，获得相关信息。

在本发明的一些实施例中，所述预设方式还包括：

若所述第一传送信息同时包括不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息以及针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息，则基于所在船舶的位置信息和纵横摇信息，以及接收到的灯塔和/或其它船舶的位置信息，确定所述船载LED灯具的旋转角度，在所述船载LED灯具的旋转角度的范围内，以所述第一传送信息方式发送所述第一传送信息中针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息的部分，在所述旋转角度的范围外，发送不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息的部分。

在本发明的一些实施例中，所述确定所述船载LED灯具的旋转角度，以第一传送信息方式发送所述第一传送信息，包括：

在所述船载LED灯具每次旋转至朝向灯塔和/或其它船舶所对应的旋转角度时，在所对应的旋转角度范围内发送预设长度的通信报文，所述通信报文为所述第一传送信息的至少部分或为多个所述第一传送信息，所述预设长度结合所述船载LED灯具的预设周期、光通信速率以及所对应的旋转角度确定。

在本发明的一些实施例中，所述接收的由灯塔发送的应答信息为反馈确认报文，则所述反馈确认报文中包含收妥确认信息，以及灯塔的LED航标灯的转动周期；

基于所述转动周期，结合所述船载LED灯具周向转动的预设周期，确定所述船载LED灯在所述旋转角度内与所述LED航标灯能够进行光通信的可通信时间；

基于所述可通信时间和光通信速率，确定传送的通信报文的可传送长度，并基于所述可传送长度发送通信报文，所述通信报文为所述第一传送信息的至少部分或为多个所述第一传送信息。

在本发明的一些实施例中，所述接收的由其它船舶发送的应答信息为反馈确认信息，则所述反馈确认信息中至少包括有其它船舶的位置信息和、船载LED灯具的旋转周期发送光的波束宽度；

基于所述其它船舶的位置信息，以及所在遇险船舶的位置信息和纵横摇信息，确定遇险船舶的船载LED灯具的旋转角度，进行通信；

若信号锁定的通信起始时刻为t₀，则通信时间为：

其中，T₂为其它船舶的船载LED灯具的旋转周期，P₂为其它船舶发送光的波束宽度；

遇险船舶的船载LED灯需要在(t₀+nT₂,t₀+Δt+nT₂)(n＝0,1,2…N)时间段内与其它船舶保持通信；

且若在Δt时间内，发送k个所述第一传送信息，则每帧的报文长度应为：

其中，为R为船舶之间光通信的速率，

表示向下取整。

在本发明的一些实施例中，所述确定所述船载LED灯具的旋转角度，以第一传送信息方式发送所述第一传送信息，包括：

基于待传送的第一传送信息的长度，并结合所述光通信速率，确定所述船载LED灯具在旋转至朝向灯塔和/或其它船舶所对应的旋转角度时所需的停留发送时间，以在所述停留发送时间内发送所述第一传送信息。

在本发明的一些实施例中，所述接收的由灯塔发送的应答信息中至少包括有灯塔的LED航标灯转动周期以及LED航标灯的波束角度，进而确定灯塔的一次通信时间窗口；

基于所述一次通信时间窗口和光通信速率，确定所述一次通信时间窗口内可传输的数据量；

基于待传送的第一传送信息的长度和所述数据量，确定所述第一传送信息所需的一次通信时间窗口的实际数量，进而确定所述船载LED灯具在旋转至朝向灯塔所对应的旋转角度时所需的停留发送时间，以在所述停留发送时间内将所述第一传送信息以所述实际数量划分后依次发送。

在本发明的一些实施例中，所述接收的由其它船舶发送的应答信息同样为反馈确认报文，且所述反馈确认报文中包含收妥确认信息，以及其它船舶的船载LED灯具的转动周期以及波束角度，结合所在遇险船舶的位置信息和纵横摇信息，确定其它船舶的船载LED灯具的一次通信时间窗口；

基于所述一次通信时间窗口和光通信速率，确定所述一次通信时间窗口内可传输的数据量；

基于待传送的第一传送信息的长度和所述数据量，确定所述第一传送信息所需的一次通信时间窗口的实际数量，进而确定所述船载LED灯具在旋转至朝向其它船舶所对应的旋转角度时所需的停留发送时间，以在所述停留发送时间内将所述第一传送信息以所述实际数量划分后依次发送。

在本发明的一些实施例中，所述船载LED灯具以第一波长的光作为发送光，所述第一波长处于灯塔和/或其它船舶的宽广谱接收装置的接收波长的范围内；

所述不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息中至少包括遇险船舶的身份标识、遇险性质、船舶位置信息以及船载LED灯具的旋转周期。

在本发明的一些实施例中，所述LED航标灯以第二波长的光作为发送光，且所述第二波长与遇险船舶的船载LED灯具采用的波长不同；

所述其它船舶的船载LED灯具以第三波长的光作为发送光，且所述第三波长与遇险船舶的船载LED灯具采用的波长不同。

本发明实施例提供的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，具有以下优点：其利用以预设周期进行转动船载LED灯具，以无线光作为与灯塔和其它船舶进行应急通信手段，通过对现有船载LED灯具进行适当改造，配合增加控制管理设备和微波、卫星等通信设备，使船载LED灯具具备岸海以及船舶与船舶之间进行远距离光通信能力，在海上航道附近发生自然灾害、船舶事故灾难、人员紧急救援等突发事件情况下，可作为应急通信手段，实现遇险对象与应急通信服务系统(可通过其它船舶或灯塔进行进行进一步转发救援信息)之间的信息接入与应急通信保障。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法中遇险船舶的船载LED灯具进行光通信的示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

在本说明书中可使用词组“在一种实施例中”、“在另一实施例中”、“在又一实施例中”、“在一实施例中”、“在一些实施例中”或“在其它实施例中”，均可指代根据本发明的相同或不同实施例中的一个或多个。

此后参照附图描述本发明的具体实施例；然而，应当理解，所发明的实施例仅仅是本发明的实施例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详尽描述以根据用户的历史的操作，判明真实的意图，避免不必要或多余的细节使得本发明模糊不清。因此，本发明的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样性地使用本发明。

本发明实施例提供了一种用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，应用于船侧LED灯具控制设备，如图1和图2所示，所述方法包括：

接收手持控制管理终端发送的第一传送信息，或由灯塔的LED控制管理设备的LED航标灯和/或其它船舶的船载LED灯具发送的第二传送信息，其中，所述第一传送信息为经所述手持控制终端进行报文编辑、录入或形成声码话信息，并经编码调制后形成的信息，具体地，可以是人员在手持控制管理终端上进行报文编辑、录入或形成声码话信息，经过编码调制后形成所述第一传送信息，该第一传送信息可以为遇险报警和求救信号，可以包括有遇险船舶的位置信息和身份标识信息；

针对接收的第二传送信息，具体是将接收的所述第二传送信息进行解码解调制，获得相关信息。

对于接收的第一传送信息，具体是将接收的所述第一传送信息以预设方式发送，以使灯塔和/或其它船舶的控制管理设备能够接收所述第一传送信息并进行解码解调制和信号提取，获得相关信息，进而能够进一步通过有线网络、微波、卫星等转发至岸基应急服务中心或是其它能够进行救援、救险的服务中心或船舶；

在本发明的一个实施例中，所述预设方式具体为：若所述第一传送信息不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息，则所述船载LED灯具控制设备控制船载LED灯具以预设周期周向转动向周围发送所述第一传送信息；作为示例，此时，所述第一传送信息可以为遇险求救信息，可以设定船载LED灯具旋转一圈的时间为T，波束角度为θ(单位为度)，则船载LED灯具与灯塔或其它船舶的一次通信时间窗口M可以为：

设光通信速率为R，则在一次通信时间窗口中可传输的数据量为：

N＝R·M

则船载LED灯具与灯塔或其它船舶的通信报文长度应小于N。

船载LED灯具与灯塔或其它船舶的专用通信报文格式可以如下，主要由起始标识、数据标识、数据内容、校验单元和结束标识组成，为保证报文总长度小于N，数据内容长度应不大于N-10个字节，具体详见下表：

起始标识	包序号	数据内容	帧校验	结束标识
					2字节	2字节	≤N-10字节	4字节	2字节

所述预设方式还可以为：若所述第一传送信息为针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息，则基于所在船舶的位置信息和纵横摇信息，以及接收到的灯塔和/或其它船舶的位置信息，确定所述船载LED灯具的旋转角度，以第一传送信息方式发送所述第一传送信息；

作为示例，遇险船载LED灯具采用波长为λ₁的光作为发送光，采用宽广谱接收装置接收波长为λ₀～λ_n的光，且λ₀≤λ₁≤λ_n，周围其它船舶采用波长为λ₁的光作为发送光，采用宽广谱接收装置接收波长为λ₀～λ_n的光。遇险船载LED灯具发送光的波束宽度为P₁。遇险船舶的船载LED灯，采用波长为λ₁的光以预设的旋转周期发送报警信息，包含遇险船舶身份标识、遇险性质、船舶位置信息、旋转周期T₁；周围其他船舶LED灯默认工作在宽光谱接收阶段。

为了便于对上述技术方案进行理解，下面对遇险船舶的船载LED灯具在发送遇险救援信号的全部过程进行详细阐述，具体如下：

1、在船载LED灯具所在船舶未发生遇险情况的时候，船载LED灯具按照预设周期T₁进行慢速旋转,且处于宽光谱静默接收状态，保证船载LED灯具能够接收周围任意方位角度上的任意波长的光信号；

2、当船载LED灯具所在船舶遇险时，则船载LED灯按照预设周期T₂进行旋转，进入报警状态，向周围灯塔或其他船只进行报警；

3、灯塔收到报警信号后，采用波长λ₁的光发出收妥确认信号，以使遇险船舶在收到反馈信号后，标记与灯塔通信的方位角度；

4、其它船舶收到遇险船舶报警信号后，采用波长λ₂的光发出收妥确认信号，同时锁定其它船舶上各自的船载LED当前转动角度(与遇险船舶的船载LED灯具能够进行通信的角度)，不再旋转，保持与遇险船舶进行通信；

5、遇险船舶标记与周围船舶的通信角度α₁，若有多艘船舶，则分别标记为α₁，α₂……α_n；

6、遇险船舶保持以预设周期T₂进行旋转，并且根据船载LED灯旋转角度的不同，接收和发送不同的信号，即，在分别对应灯塔、其它船舶时，分别与旋转角度相对应的灯塔或其它船舶进行信号的接收和发送。

在本发明的一些实施例中，所述预设方式还包括：若所述第一传送信息同时包括不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息以及针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息，则基于所在船舶的位置信息和纵横摇信息，以及接收到的灯塔和/或其它船舶的位置信息，确定所述船载LED灯具的旋转角度，该旋转角度为船载LED灯具向针对接收到反馈信息所对应的灯塔和/或其它船舶时所对应的能够发送信息的角度，在所述船载LED灯具的旋转角度的范围内，以所述第一传送信息方式发送所述第一传送信息中针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息的部分，在所述旋转角度的范围外，发送不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息的部分。

在本实施例中，所述确定所述船载LED灯具的旋转角度，以第一传送信息方式发送所述第一传送信息，包括：

在所述船载LED灯具每次旋转至朝向灯塔和/或其它船舶所对应的旋转角度时，在所对应的旋转角度范围内发送预设长度的通信报文，所述通信报文为所述第一传送信息的至少部分或为多个所述第一传送信息，所述预设长度结合所述船载LED灯具的预设周期、光通信速率以及所对应的旋转角度确定，其中，在所述通信报文为所述第一传送信息的至少部分时，表征在所述旋转角度范围内船载LED灯具向灯塔和/或其它船舶所能够发送信息的时间窗口不足以发送全部的所述第一传送信息，即，此时的第一传送信息的数据量较大，而在所述通信报文为多个所述第一传送信息时，则表征在所述旋转角度范围内船载LED灯具向灯塔和/或其它船舶所能够发送信息的时间窗口足够发送全部的所述第一传送信息，此时，为了保证第一传送信息能够确保为发送至相应的灯塔和/或其它船舶，可以基于所述第一传送信息的数据量以及选旋转角度所对对应的时间窗口所能够传送的最大数据量，确定可传送所述第一传送信息的次数。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述接收的由灯塔发送的应答信息为反馈确认报文，则所述反馈确认报文中包含收妥确认信息，以及灯塔的LED航标灯的转动周期；

基于所述转动周期(具体实施时，还可以包括有LED航标灯的朝向)，结合所述船载LED灯具周向转动的预设周期，确定所述船载LED灯在所述旋转角度内与所述LED航标灯能够进行光通信的可通信时间；

基于所述可通信时间和光通信速率，确定传送的通信报文的可传送长度，并基于所述可传送长度发送通信报文，所述通信报文为所述第一传送信息的至少部分或为多个所述第一传送信息，即，若通信报文的可传送长度小于第一传送信息的长度，则，将第一传送信息依据可传送长度进行分割，形成多个子传送信息，并依次在船载LED灯具的每个转动周期中的可通信时间内，发送分割形成的多个子传送信息，而若通信报文的可传送长度大于第一传送信息的长度，则，结合可传送长度确定一个可通信时间内能够传送第一传送信息的个数(进行取整处理)，进而，在船载LED灯具的每个转动周期中的可通信时间内，发送多个第一传送信息，以进一步确保接收的灯塔能够接收到第一传送信息。

在本发明的一些实施例中，所述接收的由其它船舶发送的应答信息为反馈确认信息，则所述反馈确认信息中至少包括有其它船舶的位置信息、船载LED灯具的旋转周期和发送光的波束宽度；

基于所述其它船舶的位置信息，以及所在遇险船舶的位置信息和纵横摇信息，确定遇险船舶的船载LED灯具的旋转角度，进行通信；

作为示例，若遇险船舶附近的其它某一船舶i收到遇险报警船舶的遇险报警报文后，采用波长为λ₂的光发送反馈确认报文，反馈确认报文中可以包含收妥确认信息以及周围船舶自身的身份标识、船舶位置信息、旋转周期T₂；船舶i的船载LED灯具的发送光的波束宽度为P₂，在遇险船舶收到反馈报文后，根据船舶i的位置信息和遇险船舶的位置信息和纵横摇信息，计算出船载LED灯旋转角度δ₁，遇险船舶船载LED灯具的伺服控制系统转动船载LED灯，对准周围船舶的船载LED灯具，收到船舶i的发送信号后，锁定角度并进行通信。

此时，若信号锁定的通信起始时刻为t₀，则通信时间为：

其中，T₂为其它船舶的船载LED灯具的旋转周期，P₂为其它船舶发送光的波束宽度；

遇险船舶的船载LED灯需要在(t₀+nT₂,t₀+Δt+nT₂)(n＝0,1,2…N)时间段内与其它船舶保持通信；

且若在Δt时间内，发送k个所述第一传送信息，则每帧的报文长度应为：

其中，为R为船舶之间光通信的速率，

表示向下取整。

进一步地，若周围有M条船舶同时与遇险船舶通信，周围船舶的船载LED灯的旋转周期为T_m(m＝1,2...M)，灯光通信波束角度为P_m(m＝1,2...M)，根据船舶m的位置信息和遇险船舶位置信息和纵横摇信息，计算出船载LED灯旋转角度δ_m。

信号锁定的通信起始时刻为t_m(m＝1,2...M)，通信时间则为：

遇险船舶船载LED灯需要在(t_m+nT_k,t_m+Δt_m+nT_m)(n＝0,1,2…M)时间段内，保持锁定角度δ_m，与船舶m保持通信。

设在Δt_m时间内，需要重复k次发送报警信息，且船间光通信的速率为R，则每帧的报文长度N应为：

其中

表示向下取整。

船舶间的专用通信报文格式如下，主要由起始标识、源节点ID、目的节点ID、包序号、数据内容、帧校验和结束标识组成，为保证报文总长度小于

数据内容长度应不超过N-14个字节。

此外，在本发明的一些实施例中，所述确定所述船载LED灯具的旋转角度，以第一传送信息方式发送所述第一传送信息，还包括：

基于待传送的第一传送信息的长度，并结合所述光通信速率，确定所述船载LED灯具在旋转至朝向灯塔和/或其它船舶所对应的旋转角度时所需的停留发送时间，以在所述停留发送时间内发送所述第一传送信息。在本实施例中，船载LED灯具不以恒定的速度进行转动，其结合待传送的第一传送信息的长度，确定停留发送时间，即，在转动至能够向灯塔和/或其它船舶发送第一传送信息的旋转角度范围内时，以所述停留发送时间转过该旋转角度，以实现对第一传送信息的发送。

进一步地，在本实施例中，所述接收的由灯塔发送的应答信息同样为反馈确认报文，且所述反馈确认报文中包含收妥确认信息，以及灯塔的LED航标灯转动周期以及LED航标灯的波束角度，进而确定灯塔的一次通信时间窗口；

基于所述一次通信时间窗口和光通信速率，确定所述一次通信时间窗口内可传输的数据量；

基于待传送的第一传送信息的长度和所述数据量，确定所述第一传送信息所需的一次通信时间窗口的实际数量，进而确定所述船载LED灯具在旋转至朝向灯塔所对应的旋转角度时所需的停留发送时间，以在所述停留发送时间内将所述第一传送信息以所述实际数量划分后依次发送。需要说明的是，若第一传送信息的长度小于一次通信时间窗口内可传输的数据量，则可以在一次通信时间窗口内直接发送该第一传送信息，若第一传送信息的长度大于一次通信时间窗口内可传输的数据量，则需要依据一次通信时间窗口内可传输的数据量对第一传送信息进行分割，形成多个子传送信息，并依次在船载LED灯具的每个转动周期中的一次通信时间窗口内，发送分割形成的多个子传送信息，而在此种情况下，可以是结合接收的由其它灯塔的应答信息中包含的其它灯塔的LED航标灯转动周期以及LED航标灯的波束角度，所确定的其它灯塔的一次通信时间窗口，和/或结合接收的由其它船舶的应答信息中包含的其它船舶的船载LED灯具的转动周期以及船载LED灯具的波束角度，所确定的其它船舶的一次通信时间窗口，同时结合其它灯塔的位置信息和/或其它船舶的位置信息，确定遇险船舶的船载LED灯具的转动方向及转动周期时间，以在每个转动周期中均能够实现向需要接收第一传送信息的灯塔(包括其它灯塔)和/或其它船舶发送各自所需的第一传送信息，即，遇险船舶的LED灯具转动一周的过程中，能够分别向不同的灯塔和/或其它船舶有针对性的发送第一传送信息，且分别向不同的灯塔和/或其它船舶发送的第一传送信息可以相同也可以不同，其中，灯塔的具体位置信息可依据基于预先存储的灯塔的位置坐标进行确定。

同样的，在本实施例中，所述接收的由其它船舶发送的应答信息同样为反馈确认报文，且所述反馈确认报文中包含收妥确认信息，以及其它船舶的船载LED灯具的转动周期以及波束角度，进而，结合所在遇险船舶的位置信息和纵横摇信息，确定其它船舶的船载LED灯具的一次通信时间窗口；

基于所述一次通信时间窗口和光通信速率，确定所述一次通信时间窗口内可传输的数据量；

基于待传送的第一传送信息的长度和所述数据量，确定所述第一传送信息所需的一次通信时间窗口的实际数量，进而确定所述船载LED灯具在旋转至朝向其它船舶所对应的旋转角度时所需的停留发送时间，以在所述停留发送时间内将所述第一传送信息以所述实际数量划分后依次发送。

在实际应用的过程中，船舶一般配备的均是不以预设周期转动，且一般仅为定向设置，在需要使用时才转动角度的船载LED灯具，即，其它船舶的船载LED灯具可以视为能够持续接收光通信信号的装置，故此，在其它船舶接收到遇险船舶发送的救援信号后，可以在发送的应答信息中反馈船载LED灯具能够持续接收光通信信号的信息，当然，在遇见其它船舶的LED灯具是以预设周期进行转动的灯具时，其它船舶也可以在得知有船舶遇险需要进行紧急通信时，将船载LED灯具(包含接收光信号的接收装置)处于持续接收遇险船舶的救援信号的方向上，并在应答信息中进行告知，此时，遇险船舶可以在所述停留发送时间内发送所述第一传送信息。

在本发明的一些实施例中，所述船载LED灯具以第一波长的光作为发送光，所述第一波长处于灯塔和/或其它船舶的宽广谱接收装置的接收波长的范围内；

所述不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息中至少包括遇险船舶的身份标识、遇险性质、船舶位置信息以及船载LED灯具的旋转周期。

在本发明的一些实施例中，所述LED航标灯以第二波长的光作为发送光，且所述第二波长与遇险船舶的船载LED灯具采用的波长不同，以避免下行(灯塔到船舶)和上行(船舶到灯塔)通信信号发生干扰；

所述其它船舶的船载LED灯具以第三波长的光作为发送光，且所述第三波长与遇险船舶的船载LED灯具采用的波长不同，以避免船舶之间的通信信号发生干扰。

在上述实施例中，船载LED灯具均可以安装于伺服控制台上，以通过所述伺服控制台调整船载LED灯具光轴的方位、俯仰角度以及转动周期，伺服控制台与手持控制管理终端相连；

作为示例，船载LED灯具可以是安装于伺服控制台上，用以发送和接收光通信信号，内部设有LED驱动电路、数字-模拟转换和模拟-数字转换电路，以进行光信号-电信号转换和电信号-光信号转换，主要由DC-DC模块、驱动控制及检流电路、LED灯组等组成，所述船载LED灯具具有定向光束。直流电源经DC-DC模块变换后加在LED灯组的正极，经过信号发送处理模块调制的信号通过驱动控制及检流电路后加载在LED灯组的负极，通过控制LED灯组负极电压的高低变化来控制流过LED灯的电流变化，在实际使用的过程中，船载LED灯具，可基于船载现有LED灯具(如探照灯)进行改造，或新增LED灯具；在本实施例中，船载LED灯内增加蓝牙、WIFI通信模块，能够通过蓝牙、WIFI与船载控制管理终端进行无线通信，便于人员在船内移动。同时，配备有线接口，可通过串口与船载与船载控制管理终端进行有线通信。手持控制管理终端，其部署于船舶端，用以进行声码话通信，或报文编辑和录入，与所述船载LED灯通信连接，并在进行信号调制编码和解调解码后，将数字信号传送给所述船载LED灯，以及用于接收所述船载LED灯接收的应答或求救信号，并将接收的信息进行显示，例如，可将接收的信息通过屏幕显示或进行投影显示；手持控制管理终端还具有方位和俯仰角度解算功能，内部嵌装北斗或GPS定位终端以及航姿测量装置，用以根据船舶当前所处的位置和灯塔的位置位置以及航姿测量结果计算船载LED灯具的方位和俯仰角度，并向所述私服控制台发送调整信息，以使所述伺服控制台基于所述调整信息，将船载LED灯具的光束瞄准灯塔端的LED航标灯。

在本实施例中，手持控制管理终端具有通断指示功能，收发对准，通信链路可以建立时，点亮通断指示灯，否则该指示灯灭，支持的语音速率不小于4Kbps，报文长度≥1000字节，接口通信速率≤24Mbps。

船载LED灯内可以增加蓝牙、WIFI通信模块，能够通过蓝牙、WIFI与船载控制管理终端进行无线通信，便于人员在船内移动。配备有线接口，可通过RS485串口与船载控制管理终端进行有线通信。

通过上述技术方案可知，上述方法中的船载能够利用以预设周期进行转动船载LED灯具，以无线光作为与灯塔和其它船舶进行应急通信手段，通过对现有船载LED灯具进行适当改造，使船载LED灯具具备岸海以及船舶与船舶之间进行远距离光通信能力，在海上航道附近发生自然灾害、船舶事故灾难、人员紧急救援等突发事件情况下，可作为应急通信手段，实现遇险对象与应急通信服务系统(可通过其它船舶或灯塔进行进行进一步转发救援信息)之间的信息接入与应急通信保障。

进而针对灯塔附近航行的船舶众多，船舶遇险情况出现概率大的情况，当附近船舶遇险，船舶/人员有应急救援需求时，可以通过灯光等发送求救信号。在遇险船舶的船载LED灯具发出救援信号后，接收到救援信号的灯塔或其它船舶可进一步通过灯光或其它方式向附近区域内的用户广播救援通告，将遇险船舶的位置信息、船舶状态等信息在附近海域迅速共享，召集附近海域航行、作业的船舶快速投入救援，保障参与搜救组织的各方应急力量协同行动，提高救援效率和能力。

根据应用需求场景，本发明上述实施例提供的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，将LED可见光作为通信手段，实现与岸基救援服务中心之间的信息接入与应急通信保障。当突发事件发生时，灯塔应急通信灯通过红外光向船舶发送警报、气象、安全等数据信息，船舶LED灯具可自动控制向灯塔应急通信系统发送SOS求救信号和报警信息，可满足自然灾害、事故灾难、紧急救援等突发事件下的通信需求。

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 (9)

1.一种用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，应用于船载LED灯具控制设备，其特征在于，所述方法包括：

接收手持控制管理终端发送的第一传送信息，或由灯塔的LED控制管理设备的LED航标灯和/或其它船舶的船载LED灯具发送的第二传送信息，其中，所述第一传送信息为经所述手持控制管理终端进行报文编辑、录入或形成声码话信息，并经编码调制后形成的信息；

将接收的所述第一传送信息以预设方式发送，以使灯塔和/或其它船舶的控制管理设备能够接收所述第一传送信息并进行解码解调制和信号提取，获得相关信息，所述预设方式具体为：

若所述第一传送信息不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息，则所述船载LED灯具控制设备控制船载LED灯具以预设周期周向转动向周围发送所述第一传送信息；

若所述第一传送信息为针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息，则基于所在船舶的位置信息和纵横摇信息，以及接收到的灯塔和/或其它船舶的位置信息，确定所述船载LED灯具的旋转角度，以第一传送信息方式发送所述第一传送信息；

将接收的所述第二传送信息进行解码解调制，获得相关信息；所述预设方式还包括：

若所述第一传送信息同时包括不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息以及针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息，则基于所在船舶的位置信息和纵横摇信息，以及接收到的灯塔和/或其它船舶的位置信息，确定所述船载LED灯具的旋转角度，在所述船载LED灯具的旋转角度的范围内，以所述第一传送信息方式发送所述第一传送信息中针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息的部分，在所述旋转角度的范围外，发送不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息的部分。

2.根据权利要求1所述的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，其特征在于，所述确定所述船载LED灯具的旋转角度，以第一传送信息方式发送所述第一传送信息，包括：

在所述船载LED灯具每次旋转至朝向灯塔和/或其它船舶所对应的旋转角度时，在所对应的旋转角度范围内发送预设长度的通信报文，所述通信报文为所述第一传送信息的至少部分或为多个所述第一传送信息，所述预设长度结合所述船载LED灯具的预设周期、光通信速率以及所对应的旋转角度确定。

3.根据权利要求2所述的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，其特征在于，

所述接收的由灯塔发送的应答信息为反馈确认报文，则所述反馈确认报文中包含收妥确认信息，以及灯塔的LED航标灯的转动周期；

基于所述转动周期，结合所述船载LED灯具周向转动的预设周期，确定所述船载LED灯在所述旋转角度内与所述LED航标灯能够进行光通信的可通信时间；

基于所述可通信时间和光通信速率，确定传送的通信报文的可传送长度，并基于所述可传送长度发送通信报文，所述通信报文为所述第一传送信息的至少部分或为多个所述第一传送信息。

4.根据权利要求2所述的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，其特征在于，

所述接收的由其它船舶发送的应答信息为反馈确认信息，则所述反馈确认信息中至少包括有其它船舶的位置信息和船载LED灯具的旋转周期发送光的波束宽度；

基于所述其它船舶的位置信息，以及所在遇险船舶的位置信息和纵横摇信息，确定遇险船舶的船载LED灯具的旋转角度，进行通信；

若信号锁定的通信起始时刻为t₀，则通信时间为：

其中，T₂为其它船舶的船载LED灯具的旋转周期，P₂为其它船舶发送光的波束宽度；

遇险船舶的船载LED灯需要在(t₀+nT₂,t₀+Δt+nT₂)（n=0,1,2…N）时间段内与其它船舶保持通信；

且若在Δt时间内，发送k个所述第一传送信息，则每帧的报文长度应为：

，

其中，为R为船舶之间光通信的速率，

表示向下取整。

5.根据权利要求2所述的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，其特征在于，所述确定所述船载LED灯具的旋转角度，以第一传送信息方式发送所述第一传送信息，包括：

基于待传送的第一传送信息的长度，并结合所述光通信速率，确定所述船载LED灯具在旋转至朝向灯塔和/或其它船舶所对应的旋转角度时所需的停留发送时间，以在所述停留发送时间内发送所述第一传送信息。

6.根据权利要求5所述的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，其特征在于，

所述接收的由灯塔发送的应答信息中至少包括有灯塔的LED航标灯转动周期以及LED航标灯的波束角度，进而确定灯塔的一次通信时间窗口；

基于所述一次通信时间窗口和光通信速率，确定所述一次通信时间窗口内可传输的数据量；

基于待传送的第一传送信息的长度和所述数据量，确定所述第一传送信息所需的一次通信时间窗口的实际数量，进而确定所述船载LED灯具在旋转至朝向灯塔所对应的旋转角度时所需的停留发送时间，以在所述停留发送时间内将所述第一传送信息以所述实际数量划分后依次发送。

7.根据权利要求5所述的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，其特征在于，

所述接收的由其它船舶发送的应答信息同样为反馈确认报文，且所述反馈确认报文中包含收妥确认信息，以及其它船舶的船载LED灯具的转动周期以及波束角度，结合所在遇险船舶的位置信息和纵横摇信息，确定其它船舶的船载LED灯具的一次通信时间窗口；

基于所述一次通信时间窗口和光通信速率，确定所述一次通信时间窗口内可传输的数据量；

基于待传送的第一传送信息的长度和所述数据量，确定所述第一传送信息所需的一次通信时间窗口的实际数量，进而确定所述船载LED灯具在旋转至朝向其它船舶所对应的旋转角度时所需的停留发送时间，以在所述停留发送时间内将所述第一传送信息以所述实际数量划分后依次发送。

8.根据权利要求1所述的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，其特征在于，

所述船载LED灯具以第一波长的光作为发送光，所述第一波长处于灯塔和/或其它船舶的宽广谱接收装置的接收波长的范围内；

所述不是针对接收到的灯塔和/或其它船舶的信息后所做出的应答信息中至少包括遇险船舶的身份标识、遇险性质、船舶位置信息以及船载LED灯具的旋转周期。

9.根据权利要求1所述的用于船侧的基于LED光源的岸海应急通信方法，其特征在于，

所述LED航标灯以第二波长的光作为发送光，且所述第二波长与遇险船舶的船载LED灯具采用的波长不同；

所述其它船舶的船载LED灯具以第三波长的光作为发送光，且所述第三波长与遇险船舶的船载LED灯具采用的波长不同。

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