CN116566469A - 一种自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信号质量监测技术领域。本发明涉及一种自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法。其包括以下步骤：S1、确定船舶航行的航线，并对船舶的位置信息进行采集，判断船舶是否处于安全的航线上航行。本发明根据航线中的天气状况改变周期的间隔，在正常海域中航行时按照平常的周期进行检查，在恶劣天气的海域中，按照恶劣天气对船舶通讯信号质量影响的程度，改变检查周期，在船舶航行至恶劣天气海域前启动惯性导航系统，并根据之前的定位信息和航线信息对船舶进行定位，避免船舶和外界失去联系时导航系统也失去效果的现象，同时通讯运维人员和船舶航行的工作人员进行提示，便于及时对通讯设备进行维修和调试。

Description

一种自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法

技术领域

本发明涉及信号质量监测技术领域，具体地说，涉及一种自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法。

背景技术

运输用的大型船舶，是目前必不可少的运输工具，尤其是运输数量庞大且距离遥远的货物时，货轮是效率最高且成本最低的选择，而船舶在海上航行时，出于安全性和经济性的考虑，需要和陆地上的工作人员进行沟通，还需要对船舶进行定位和导航，而海上又没有基站，所以需要采用通讯卫星传递信息，但是卫星信号是陆地上运营商地面主站将指令传达给通讯卫星，然后通讯卫星再将信息传递给船舶移动天线，才能将陆地上的信息传递至船舶上，但是卫星信号会受到恶劣天气的影响，尤其是海上的天气，一旦遇到会影响船舶通讯信号质量的天气，就会影响船舶和陆地的正常通讯，同时使船舶定位不够准确，所以需要对船舶通讯信号的质量进行检测，因此，提出一种自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，提供了一种自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，包括以下步骤：

S1、确定船舶航行的航线，并对船舶的位置信息进行采集，判断船舶是否处于安全的航线上航行；

S2、根据船舶航线上的天气信息对未来的天气状况进行分析，根据未来天气状况对船舶通讯造成的影响进行预测；

S3、根据船舶正常航行的状态设定检测通讯信号质量的周期，并且结合S2的信息对检测周期进行修改，然后按照检测周期对船舶的通讯信号的质量进行检测；

S4、根据S3对船舶通讯信号质量的检测对S1中船舶的位置是否准确进行判断，并对船舶的具体位置进行分析；

S5、将船舶的通讯信号的质量的检测结果和船舶位置是否准确的检测结果进行预警。

作为本技术方案的进一步改进，所述S1中对船舶的位置信息进行采集的步骤如下：

S1.1、输入船舶航行的目的地，根据以往船舶的航行轨迹确定航线；

S1.2、根据船舶的定位信息判断船舶是否处于正确的航线上。

作为本技术方案的进一步改进，所述S1中对船舶是否处于安全的航线上航行的判断步骤如下：

S1.3、根据航线附近以往发生的事故在航线中标记危险区域，并给航线划定一个安全范围；

S1.4、根据S1.2中船舶定位信息和S1.3中标记的危险区域判断船舶是否处在安全的区间内。

作为本技术方案的进一步改进，所述S2中未来天气状况对船舶通讯造成的影响进行预测的步骤如下：

S2.1、收集航线上各位置在船舶航行经过时的天气状况信息；

S2.2、根据S2.1中的天气状况对船舶通讯的影响进行预测。

作为本技术方案的进一步改进，所述S3中对检测通讯信号质量周期进行设定的步骤如下：

S3.1、根据船舶在航线上正常航行所需的时间设定检查船舶通讯信号质量的周期；

S3.2、根据S2.2中预测的天气变化信息和其对船舶通讯信号质量造成的影响，对船舶通讯信号质量的检查周期进行修改。

作为本技术方案的进一步改进，所述S3中对船舶通讯信号的质量进行检测的步骤如下：

S3.3、对船舶通讯信号的信号功率和噪声功率进行检测，并计算船舶通信讯号的信噪比；

S3.4、对船舶通讯信号接收设备中的载波功率和噪声功率进行检测，并计算船舶通讯信号的载噪比。

作为本技术方案的进一步改进，所述S4对船舶的具体位置进行分析的步骤如下：

S4.1、根据S3.4和S3.3中检测的船舶通讯信号质量，对船舶收到的定位信息进行分析；

S4.2、在S4.1判定船舶定位信息不准确时，根据船舶受到恶劣天气影响前的定位信息以及船舶航线信息，并切换惯性导航系统对船舶的位置进行航行。

作为本技术方案的进一步改进，所述S5将船舶的通讯信号的质量的检测结果和船舶位置是否准确的检测结果进行预警的步骤如下：

S5.1、对船舶的通讯信号质量进行预警；

S5.2、在S4.2对船舶进行定位时，对船舶位置信息和航线信息进行预警。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法中，对船舶通讯信号的质量进行周期性检测，并根据航线中的天气状况改变周期的间隔，在正常海域中航行时按照平常的周期进行检查，在恶劣天气的海域中，按照恶劣天气对船舶通讯信号质量影响的程度，改变检查周期，在船舶航行至恶劣天气海域前启动惯性导航系统，并根据之前的定位信息和航线信息对船舶进行定位，避免船舶和外界失去联系时导航系统也失去效果的现象，同时通讯运维人员和船舶航行的工作人员进行提示，便于及时对通讯设备进行维修和调试，同时提高船舶航行工作人员的警惕。

2、该自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法中，对船舶的定位信息进行实时定位，并且在船舶通讯信号质量较差时，否定船舶此时的卫星定位，启用惯性导航系统，避免船舶驶离航线造成不必要的事故。

附图说明

图1为本发明的整体流程框图；

图2为本发明的S1中对船舶的位置信息进行采集的流程框图；

图3为本发明的S1中对船舶是否处于安全的航线上航行进行判断的流程框图；

图4为本发明的S2中未来天气状况对船舶通讯造成的影响进行预测的流程框图；

图5为本发明的S3中对检测通讯信号质量周期进行设定的流程框图；

图6为本发明的S3中对船舶通讯信号的质量进行检测的流程框图；

图7为本发明的S4对船舶的具体位置进行分析的流程框图；

图8为本发明的S5将船舶的通讯信号的质量的检测结果和船舶位置是否准确的检测结果进行预警的流程框图。

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。

实施例1

请参阅图1-图8所示，本实施例目的在于，提供了一种自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，包括以下步骤：

S1、确定船舶航行的航线，并对船舶的位置信息进行采集，判断船舶是否处于安全的航线上航行；

S2、根据船舶航线上的天气信息对未来的天气状况进行分析，根据未来天气状况对船舶通讯造成的影响进行预测；

S3、根据船舶正常航行的状态设定检测通讯信号质量的周期，并且结合S2的信息对检测周期进行修改，然后按照检测周期对船舶的通讯信号的质量进行检测；

S4、根据S3对船舶通讯信号质量的检测对S1中船舶的位置是否准确进行判断，并对船舶的具体位置进行分析；

S5、将船舶的通讯信号的质量的检测结果和船舶位置是否准确的检测结果进行预警。

S1中对船舶的位置信息进行采集的步骤如下：

S1.1、输入船舶航行的目的地，根据以往船舶的航行轨迹确定航线，在船舶航行的过程中，船舶始终朝着目的地航行，而海上的情况错综复杂，出于航行安全的考虑，航线应该根据该船舶的信息考虑航线各位置的水深，以避开礁石、沉船等障碍物，同时还需要出于航行经济性的考虑，在安全的情况下缩短航程，降低航行的成本，因此，根据以往各项信息相似的船舶航线确定该船舶的航线，保证该船舶能够安全抵达目的地；

S1.2、根据船舶的定位信息判断船舶是否处于正确的航线上，船舶一般通过卫星定位的方式确定自身的位置，可以对船舶的位置进行快速定位，将船舶的位置信息和航线信息对比，可得出船舶是否处于正确航线上。

S1中对船舶是否处于安全的航线上航行的判断步骤如下：

S1.3、根据航线附近以往发生的事故在航线中标记危险区域，并给航线划定一个安全范围，在以往船舶的航行中，可能会出现沉船和触礁等现象，再有船舶经过时很有可能出现相同事故，因此，将航线中出现事故的区域标记出来，并将这些区域连在一起，避免船舶航行到危险区域中造成事故发生；

S1.4、根据S1.2中船舶定位信息和S1.3中标记的危险区域判断船舶是否处在安全的区间内，将船舶的定位信息和危险区域的位置信息进行对比，可得知船舶是否处于安全的航线中，避免船舶出现触礁和沉船等事故。

S2中未来天气状况对船舶通讯造成的影响进行预测的步骤如下：

S2.1、收集航线上各位置在船舶航行经过时的天气状况信息，随着气象卫星数量的逐渐增加，对天气进行预测的算法也逐步完善，所以对天气的预测也越发准确，所以根据天气预报就可知船舶在航行到航线中各个位置时的天气情况；

船舶在海航行的过程中会经历海上的各种恶劣天气，例如雨、雪、雷暴和冰雹天气都会对通讯质量造成影响，其中，雨水能吸收和折射无线电波，因此会影响无线电通信的距离和信号质量。雨的影响程度取决于雨滴大小、频率和入射角度。一般来说，雨量越大、频率越高、入射角度越小，影响就越明显，在雨中，电波信号的传输距离通常会缩短，同时信噪比也会降低；

雪与雨相似，雪也会对无线电通信产生负面影响，雪花可以散射和吸收无线电波，从而削弱信号强度，此外，积雪还可能对天线的有效高度产生影响，导致信号损失，在积雪的情况下，最好使用较低的频率或增加天线高度以提高信号的质量；

雷暴雷暴是无线电通信中最危险的天气现象之一，雷电可以造成电磁干扰，使通信中断或降低信号质量，在雷暴期间，最好避免无线电通信，并尽量让设备远离雷电的可能路径；

冰雹是一种强烈的天气现象，其能量可以损坏天线和其他无线电设备，冰雹会产生大量的散射和多路径效应，这些效应可能导致信号的衰减和多径干扰。

S2.2、根据S2.1中的天气状况对船舶通讯的影响进行预测，由于天气剧烈变化和地球中各种信号波段的传输，会导致船舶通讯信号中出现噪声，此时船舶通讯信号的质量大幅降低，因此，需要将天气对船舶通讯信号的影响进行预测的步骤如下：

①、采集不同程度的各种恶劣天气的等级对船舶通讯信号质量的影响，例如不同降雨等级对船舶通讯信号质量的影响；

②、根据步骤①中的信息对不同等级的各种恶劣天气对信号质量影响的强弱划分等级，恶劣天气对通讯信号的影响等级对应恶劣天气的等级；

③、根据天气预报的恶劣天气的严重程度在步骤②中匹配合适的等级，完成天气对船舶通讯信号的影响的预测。

S3中对检测通讯信号质量周期进行设定的步骤如下：

S3.1、根据船舶在航线上正常航行所需的时间设定检查船舶通讯信号质量的周期，船舶在航行的过程中，由于陆地上可以铺设信号基站，所以靠近陆地其信号就较强，因此，延长靠近陆地航行的船舶对通讯信号质量的检测周期；距离陆地有一段距离进行航行的船舶，其接收的信号会大幅减弱，此时只能依靠卫星进行定位和通讯，所以缩短船舶通讯信号的检测周期；

S3.2、根据S2.2中预测的天气变化信息和其对船舶通讯信号质量造成的影响，对船舶通讯信号质量的检查周期进行修改，在船舶航行路线上如果会出现恶劣天气，会对船舶通讯信号质量造成不同程度的影响，所以在船舶即将遇到恶劣天气之前增加一次对船舶通讯信号质量的检测，并且在船舶经过恶劣天气的区域时，根据恶劣天气的对应影响船舶通讯信号的等级，修改船舶通讯信号质量的检测周期，直至船舶驶出这片区域，恢复原来的检测周期。

S3中对船舶通讯信号的质量进行检测的步骤如下：

S3.3、对船舶通讯信号的信号功率和噪声功率进行检测，并计算船舶通信讯号的信噪比，信号的质量通常采用信噪比进行衡量，所以采用射频功率计将船舶通讯信号的功率和噪声的功率进行采集，然后计算船舶通信讯号的信噪比：

；

式中，SNR表示船舶通讯信号的信噪比；表示船舶通讯信号的功率；N表示噪声功率，完成对信号质量的检测；

S3.4、对船舶通讯信号接收设备中的载波功率和噪声功率进行检测，并计算船舶通讯信号的载噪比，载噪比通常用于判断信号通讯质量和网络可靠率，采用射频功率计将船舶通讯信号接收设备的载波功率和噪声功率进行采集，然后计算船舶通讯信号接收设备的载噪比：

；

式中，表示船舶通讯信号接收设备的载噪比；/>表示船舶通讯信号接收的载波功率；/>表示噪声频谱功率密度，进而完成各个设备之间性能的比较，得出在各种天气状况下船舶通讯信号的质量和可靠率。

S4对船舶的具体位置进行分析的步骤如下：

S4.1、根据S3.4和S3.3中检测的船舶通讯信号质量，对船舶收到的定位信息进行分析，如果船舶通讯信号的质量过差，会导致船舶的定位信息不够准确，所以根据船舶通讯信号的质量对船舶的定位信息是否准确进行判断，如果船舶通讯信号的信噪比和载噪比均较低，则判定船舶的定位信息不准；

S4.2、在S4.1判定船舶定位信息不准确时，根据船舶受到恶劣天气影响前的定位信息以及船舶航线信息，并切换惯性导航系统对船舶的位置进行航行，惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下，惯性导航系统的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系中的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息，虽然其在长时间使用时具有偏差，但是应付恶劣天气这种短时间的定位不会出现较大误差，并且不受外界因素影响，在恶劣天气中比卫星导航更为可靠，因此，在船舶受到恶劣天气影响之前，开始监测惯性导航系统，在船舶通讯信号质量较弱时，直接切换为惯性导航系统航行。

S5将船舶的通讯信号的质量的检测结果和船舶位置是否准确的检测结果进行预警的步骤如下：

S5.1、对船舶的通讯信号质量进行预警，由于船舶通讯信号质量变差除了天气原因，还可能出现故障，在S3.3和S3.4中检测得出船舶通讯信号质量较差时，将这一信息通知运维人员，进行及时检修和调试；

S5.2、在S4.2对船舶进行定位时，对船舶位置信息和航线信息进行预警，在船舶的卫星定位不够准确时，需要将船舶的航行信息及时传递给船舶上工作人员，提高工作人员的警惕，增加航行的安全性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、确定船舶航行的航线，并对船舶的位置信息进行采集，判断船舶是否处于安全的航线上航行；

S2、根据船舶航线上的天气信息对未来的天气状况进行分析，根据未来天气状况对船舶通讯造成的影响进行预测；

S3、根据船舶正常航行的状态设定检测通讯信号质量的周期，并且结合S2的信息对检测周期进行修改，然后按照检测周期对船舶的通讯信号的质量进行检测；

S4、根据S3对船舶通讯信号质量的检测对S1中船舶的位置是否准确进行判断，并对船舶的具体位置进行分析；

S5、将船舶的通讯信号的质量的检测结果和船舶位置是否准确的检测结果进行预警。

2.根据权利要求1所述的自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，其特征在于：所述S1中对船舶的位置信息进行采集的步骤如下：

S1.1、输入船舶航行的目的地，根据以往船舶的航行轨迹确定航线；

S1.2、根据船舶的定位信息判断船舶是否处于正确的航线上。

3.根据权利要求2所述的自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，其特征在于：所述S1中对船舶是否处于安全的航线上航行的判断步骤如下：

S1.3、根据航线附近以往发生的事故在航线中标记危险区域，并给航线划定一个安全范围；

S1.4、根据S1.2中船舶定位信息和S1.3中标记的危险区域判断船舶是否处在安全的区间内。

4.根据权利要求3所述的自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，其特征在于：所述S2中未来天气状况对船舶通讯造成的影响进行预测的步骤如下：

S2.1、收集航线上各位置在船舶航行经过时的天气状况信息；

S2.2、根据S2.1中的天气状况对船舶通讯的影响进行预测。

5.根据权利要求4所述的自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，其特征在于：所述S3中对检测通讯信号质量周期进行设定的步骤如下：

S3.1、根据船舶在航线上正常航行所需的时间设定检查船舶通讯信号质量的周期；

S3.2、根据S2.2中预测的天气变化信息和其对船舶通讯信号质量造成的影响，对船舶通讯信号质量的检查周期进行修改。

6.根据权利要求5所述的自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，其特征在于：所述S3中对船舶通讯信号的质量进行检测的步骤如下：

S3.3、对船舶通讯信号的信号功率和噪声功率进行检测，并计算船舶通信讯号的信噪比；

S3.4、对船舶通讯信号接收设备中的载波功率和噪声功率进行检测，并计算船舶通讯信号的载噪比。

7.根据权利要求6所述的自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，其特征在于：所述S4对船舶的具体位置进行分析的步骤如下：

S4.1、根据S3.4和S3.3中检测的船舶通讯信号质量，对船舶收到的定位信息进行分析；

S4.2、在S4.1判定船舶定位信息不准确时，根据船舶受到恶劣天气影响前的定位信息以及船舶航线信息，并切换惯性导航系统对船舶的位置进行航行。

8.根据权利要求7所述的自动进行检测的船舶通讯信号质量检测方法，其特征在于：所述S5将船舶的通讯信号的质量的检测结果和船舶位置是否准确的检测结果进行预警的步骤如下：

S5.1、对船舶的通讯信号质量进行预警；

S5.2、在S4.2对船舶进行定位时，对船舶位置信息和航线信息进行预警。