CN114898595A - 一种船舶驾驶台通信集成设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种船舶驾驶台通信集成设备，其包括一控制主机以及与控制主机连接的显示设备；控制主机集成有数字选择性呼叫设备的程序管理及功能；通过AIS设备交换单元MUX与AIS设备进行数据交互；通过FSK调制解调器连接VHF‑DSC收发端；通过2GMSK解码器与受话单元相连接，利用DSC格式解码方式解码，以实现DSC终端文字或语音通讯功能；通过交换机MAC连接电子海图设备；控制主机上搭载有终端控制程序，终端控制程序提供显示界面，终端控制程序通过与AIS数据交互以接收附近船舶信息，具有电子海图信息的显示的基本功能，主动集群附近船舶对话框管理界面功能。本发明实现点对多、对点的监控、呼叫功能，也实现文字和声音同时广播，并且具有回放和多种语言翻译功能，有效的提高了海上交通的管理效率。
Description
技术领域
本发明涉及船舶设备技术领域，尤其涉及一种船舶驾驶台通信集成设备。
背景技术
如图3所示，目前船舶驾驶台没有集成船舶电子海图和数字选择性呼叫功能。数据选择型呼叫设备显示设备，目前没有沟通界面。当前船舶发起呼叫都是群呼，在业务繁忙的海域，呼叫声音嘈杂，船舶驾驶员容易忽略掉一些重要的信息，并且无处查询，很难实现点对点的呼叫功能，操作复杂。没有实现航海专业术语的翻译功能。很多外籍船舶之间的交流存在很大的屏障，使得船舶协调避让存在很大的麻烦，进而存在一定的安全隐患。某固定海域的海事交通管理中，一项指令需要重复多遍，定点呼叫操作复杂、发起船舶呼叫困难，造成的管理效率不够高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶驾驶台通信集成设备。
本发明采用的技术方案是：
一种船舶驾驶台通信集成设备，其包括一控制主机以及与控制主机连接的显示设备；控制主机集成有数字选择性呼叫设备的程序管理及功能；控制主机通过AIS设备交换单元MUX与AIS设备进行数据交互，实现文字通讯功能；控制主机通过FSK调制解调器连接VHF-DSC收发端；控制主机通过2GMSK解码器与受话单元相连接；控制主机利用DSC格式解码方式解码，以实现DSC终端语音通讯功能；控制主机通过电子海图数据交换单元MAC采用MAC协议连接电子海图设备，实现数据共享功能。
控制主机上搭载有终端控制程序，终端控制程序提供显示界面，终端控制程序通过与AIS数据交互以接收附近船舶信息；终端控制程序具有电子海图信息的显示的基本功能；终端控制程序主动集群附近船舶对话框管理界面功能；终端控制程序能够实现船船、船岸之间的点对点和点对多的实时通话功能；终端控制程序可以以语音或文字形式进行通讯，并且留存通信信息功能；终端控制程序也可以实现航海专业术语不同语音的翻译功能。
进一步地，控制主机为电脑终端，电脑终端具有管理数字选择性呼叫设备、船舶自动识别设备功能。
具体地，作为一种实施方式，控制主机基于数字选择性呼叫设备（DSC-VHF设备）、船舶自动识别设备（AIS设备）进行再开发的终端设备。
进一步地，终端控制程序提供向指定的台站（岸站、船站）发起点对点或者点对多的语音呼叫或者文字通讯功能。
进一步地，显示界面实现电子海图简化显示和对话框显示功能，保存通信信息功能。船舶的通信列表，通过AIS信息交互获取，依据信号的强弱进入和退出集群功能。
进一步地，终端控制程序提供航海通讯术语的翻译功能，翻译功能采用Attention神经网络机制。
本发明采用以上技术方案，集联船舶驾驶各种设备，优化船舶驾驶台各种设备的功能，使得船舶驾驶更加智能化，直观化，使得航海更加简单，解放船舶驾驶员的繁杂推断工作时间，从而把时间集中在瞭望和安全沟通避碰上，进而提船舶航行的安全系数。海事管理系统（VTS）中，执法海事人员可以实现点对多、对点的监控、呼叫功能，也实现文字和声音同时广播，并且具有回放和多种语言翻译功能，有效的提高了海上交通的管理效率，同时为执法纠纷提供执法记录，规范海上管理的执法行为。
本发明具有如下优点：1、实现船舶电子海图显示系统与数字选择性呼叫设备实现显示联通功能，使得沟通更加直观。2、实现船舶之间的点对点的沟通功能。3、使得数字选择性呼叫界面更加适用方便。4、使用长短记忆神经网络对航海专用词汇实现语言间的翻译，实现文字语音翻译更加专业，使得船船间、船岸间的沟通更加便捷。5、实现点对多、点对点的监控、呼叫功能，也实现文字和声音同时广播，并且具有回放和多种语言翻译功能。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明一种船舶驾驶台通信集成设备的结构示意图；
图2为本发明一种船舶驾驶台通信集成设备的工作原理示意图；
图3为本发明与AIS数据传输原理示意图
图4为现有技术中数字选择性呼叫设备(DSC)的结构示意图；
图5为交换机MAC连接示意示意图；
图6为DSC 报文格式编码方式图；
图7为Attention神经网络机制的工作原理示意图；
图8为群呼功能界面（点对多的呼叫界面）；
图9为点对点呼叫界面示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
目前船舶之间得通讯主要有甚高频群呼功能，也有船舶间得选择性得呼叫设备，还有一些卫通设备，其中最主要的是数字选择性呼叫设备（DSC，Digital SelectiveCalling Terminals）是船舶在中高频波段发射遇险报警和普遍呼叫使用的一个普遍呼叫系统，由岸台发射收妥通知。DSC呼叫大致分为遇险和安全呼叫、日常呼叫两类。在GMDSS的地面通信系统中，初始遇险通信是由DSC来完成的。DSC提供近距离（VHF）、中距离（MF）和远距离（HF）遇险报警。在遇险呼叫时，自动将发信机转换到设定的遇险频率上，按设定的报警方式进行报警。同时，DSC值班接收机可以自动接收DSC遇险报警，而不需要人工值守，从而大大提高了遇险报警的成功率。
DSC是GMDSS地面通信系统中进行遇险报警和选择性呼叫的-个数字终端,具有选择性呼叫功能。基带信号采用2FSK调制方式，中心频率为1700Hz，频偏为400Hz。它是近海船舶航行安全的一种非常重要的通信手段。根据无线电信号的频率不同，它分为:VHFDSC、VFDSC和HFDSC。VHF-DSC设备主要负责Al海区航行的船舶安全。
DSC通讯信息由固定的格式（DSC格式机制），DSC通信格式机制原理如图6所示，其机制可解析DSC报文信息，本发明建立在DSC信息通信的机理上利用电脑程序实现智能的运营管理。
船舶自动识别系统（AIS）作为一种新型的助航设备，安装了AIS的船舶能够在不需要船舶驾驶员介入的情况下，周期性向其他过往船只发送本船的运动信息与轨迹，以提示其他过往船只提前规划航道，避免发生碰撞。船载AIS种类包括A类（Class A）AIS、B（ClassB）类AIS和AIS接收器。A类AIS 接收与发射AIS信息。B类AIS接收器只限于接收AIS信息，无法传递AIS信息。本终端设备基于A类AIS 基础上。
A类AIS消息可以分为静态信息和动态信息（点迹信息）、航行相关信息以及与安全有关的短电文等四种：静态信息、动态消息、航行相关信息、与安全有关的短消息。模式有三种：自主模式、分配模式、轮询模式。
AIS的通信协议：AIS系统采用的TDMA通信协议，系统运行时不停的检测TDMA信道的活动状态，根据信道的占用情况预约本台的发射时隙。进入TDMA网络的AIS设备一般采用自组织的时分多址（SOTDMA）协议进行工作，采用这个方式传输的AIS设备可以自主解决发射冲突，自主接收其他台站的信息。
本终端设备采用MUX交换机与A类AIS的与船舶安全相关的短信息电文，以轮询模式按照AIS的通讯协议进行文字信息收发传递。
电子海图也是船舶航行得专业设备，另外有船舶自动识别系统，船舶雷达等设备。随着船舶科技得发展，船用设备得科技得到很大得提高，便捷了船舶驾驶员，解放一些原始航海得劳动力，从而提高了船舶得航行安全。
如图1或2所示，本发明公开了一种船舶驾驶台通信集成设备，其包括一控制主机以及与控制主机连接的显示设备、2GSK解码器、GMSK解码器、AIS设备数据交换单元MUX、电子海图数据交换单元MAC；通过FSK调制解调器连接VHF-DSC收发终端，通过GMSK解码器连接受话单元；如图3所示，通过交换单元MUX对接AIS设备，实现数据交互、实现文字通讯功能。DSC格式解释机制实现语音通信及部分应急信息通信功能；通过电子海图数据交换单元MAC采用MAC协议连接电子海图设备数据交互。
控制主机上搭载有终端控制程序，终端控制程序提供显示界面，终端控制程序接收并在显示界面显示附近船舶功能；终端控制程序DSC-VHF、AIS设备，实现船舶的点对点、点对多的语音通话、文字通话功能；并且能够实时记录、不同文字的实时翻译功能。
具体地，如图3或4所示，AIS目前已经有成熟的技术，该设备也是船舶必须的设备。其成熟技术包括数据的接收和发送和数据的传输方面。
电子海图与本发明终端的通信技术术语电脑间的通信技术，如图5所示，按照交换机（MAC）协议进行。交换机(MAC)是一种网络设备，通过报文交换方式接收和转发数据到目标设备。本发明采用MAC功能，完成电子海图端和本终端信息通信。
进一步地，终端控制程序提供向指定的台站（岸站、船站）发起点对点或者点对多的语音呼叫或者文字通讯功能。
具体地，终端控制程序能够综合来自AIS、电子海图信息系统、DSC系统、DSC发、受话和各类通讯信息系统设备的综合链接。其中重要的是能够实现如下功能：
互通电子海图：能够实现电子海图信息的显示功能、航行监控功能等基本功能。当船舶接收到相关的船舶发来的，则会显示在Ships_communication_consle界面上。并且点击该船舶名称，则电子海图界面加亮显示该船舶，直观快捷的找到该船舶。
互通DSC、VHF、AIS：能够以DSC、VHF、AIS为载体，能够接受所有AIS的所有信息功能，并且显示于界面上。群呼功能界面，如图8所示，其中菜单栏（Ship_list栏）显示了附近船舶的信息，该信息主要来自于AIS设备，直观科学。鼠标点击后，则实现图9所示点对点的对话功能。在点对点功能界面，如上图9所示，其主要两个功能：1）发起实时对话功能；2）发起非实时对讲功能。对船舶和海岸管理机构实现点对点、点对多的呼叫功能。
进一步地，显示界面实现电子海图简化显示和对话框显示功能，保存通信信息功能。船舶的通信列表，通过AIS信息交互获取，依据信号的强弱进入和退出集群功能。
进一步地，终端控制程序提供航海通讯术语的翻译功能，翻译功能采用Attention神经网络机制。
具体地，采用Attention神经网络机制，模仿人类注意力而提出的一种解决问题的办法，简单地说就是从大量信息中快速筛选出高价值信息。主要用于解决LSTM/RNN模型输入序列较长的时候很难获得最终合理的向量表示问题，做法是保留LSTM的中间结果，用新的模型对其进行学习，并将其与输出进行关联，从而达到航海术语语言翻译得目的。如图7所示，Attention机制的工作原理，其中[x1,x2,x3,x4]为待翻译得语言，[y1,y2,y3]为译文，利用该原理训练神经网络，从而实现航海专业术语得双向翻译。
进一步地，管理界面的功能实现。
具体地，显示界面采用Java和C++语言编写软件脚本，采用SC模式（服务器到用户端模式）开发应用窗口。Java-Swing的用户界面端口（GUI），具有相对稳定和底层的运行原理，开后的产品性能稳定，多平台可用，运行速度较快。采用python的pandas处理数据，集中智能分析数据，快速筛选出需要的数据。构建本地的数据库MYSQL，把相关的记录数据循环的记录进数据库，以便后续查用。窗口界面实现电子海图简化显示和对话框显示功能，船舶的列表实现信号的强弱进入和退出功能。
本发明采用以上技术方案，串联船舶驾驶各种设备，优化船舶驾驶台各种设备的功能，使得船舶驾驶更加智能化，直观化，使得航海更加简单，解放船舶驾驶员的繁杂推断工作时间，从而把时间集中在瞭望和安全沟通避碰上，进而提船舶航行的安全系数。海事管理系统（VTS）中，执法海事人员可以实现点对多、对点的监控、呼叫功能，也实现文字和声音同时广播，并且具有回放和多种语言翻译功能，有效的提高了海上交通的管理效率，同时为执法纠纷提供执法记录，规范海上管理的执法行为。
本发明具有如下优点：1、实现船舶电子海图显示系统与数字选择性呼叫设备实现显示联通功能，使得沟通更加直观。2、实现船舶之间的点对点的沟通功能。3、使得数字选择性呼叫界面更加适用方便。4、使用长短记忆神经网络对航海专用词汇实现语言间的翻译，实现文字语音翻译更加专业，使得船船间、船岸间的沟通更加便捷。5、实现点对多、点对点的监控、呼叫功能，也实现文字和声音同时广播，并且具有回放和多种语言翻译功能。
显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (6)
1.一种船舶驾驶台通信集成设备,其特征在于：其包括一控制主机以及与控制主机连接的显示设备；控制主机集成有船舶自动识别功能、数字选择性呼叫设备的程序管理及功能；控制主机通过AIS设备交换单元MUX与AIS设备进行数据交互，实现文字通讯功能；控制主机通过FSK调制解调器连接VHF-DSC收发端；控制主机通过2GMSK解码器与受话单元相连接；控制主机利用DSC格式解码方式解码，以实现DSC终端语音通讯功能；控制主机通过电子海图数据交换单元MAC采用MAC协议连接电子海图设备实现数据共享功能；
控制主机上搭载有终端控制程序，终端控制程序提供显示界面，终端控制程序具有DSC设备通信管理功能；终端控制程序通过与AIS数据交互以接收附近船舶信息；终端控制程序具有电子海图信息的显示的基本功能；终端控制程序主动集群附近船舶对话框管理界面功能；终端控制程序能够实现船船、船岸之间的点对点和点对多的实时通话功能；终端控制程序可以以语音或文字形式进行通讯，并且留存通信信息功能；终端控制程序也可以实现航海专业术语不同语音的翻译功能。
2.根据权利要求1所述的一种船舶驾驶台通信集成设备，其特征在于：控制主机为电脑终端，电脑终端具有协调管理数字选择性呼叫设和船舶自动识别功能。
3.根据权利要求1所述的一种船舶驾驶台通信集成设备，其特征在于：终端控制程序由AIS获取船舶呼号信息，然后利用设备的受话与发话端发起信息通信，语音格式信息经过DSC格式编码或者解码，通过DSC、VHF设备群呼或向指定台站发起语音信息功能，字符格式信息则通过MUX交互机器与AIS设备信息交互发送。
4.根据权利要求1所述的一种船舶驾驶台通信集成设备，其特征在于：终端控制程序实现电子海图简化显示、对话框显示功能和保存船舶的通信列表，终端控制程序通过AIS信息交互获取附近船舶信息，并依据信号的强弱进入和退出集群功能。
5.根据权利要求1所述的一种船舶驾驶台通信集成设备，其特征在于：终端控制程序提供航海通讯术语的翻译功能，翻译功能采用Attention、LSTM神经网络机制。
6.根据权利要求1所述的一种船舶驾驶台通信集成设备，其特征在于：终端控制程序提供向指定的台站发起点对点或者点对多的语音呼叫或者文字通讯功能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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