CN117880134A - 一种vdes通信设备及设备运行防控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种VDES通信设备及设备运行防控方法。通信包括数字前端单元、信号管理单元和终端通信单元。数字前端单元包括若干数字前端和转换电路；信号管理单元主要包括主控芯片和信号侦测模块，所述主控芯片根据数字前端数据进行数字端口异常检测，并根据VDES数据处理模块反馈的处理指令输出各转换电路的供电控制信号；终端通信单元包括VDES数据处理模块，VDES数据处理模块通过数字转换通道连接各转换电路，并通过AIS/ASM/VDE特定信道实现数据传输。本发明实现了VDES设备防护、数字前端侦测以及可靠的通信控制，兼顾不同设备连接时错插、错装等问题，不仅能对侦测到的异常情况进行本地存储，并且能够进一步将时间、位置、异常现象等关键参数外发给服务后台。

Description

一种VDES通信设备及设备运行防控方法

技术领域

本发明涉及船舶电子技术领域，具体来说，涉及一种VDES通信设备及设备运行防控方法。

背景技术

目前市面上船舶设备样式种类繁多，通信端口形态不一，现有通信设备很难兼顾所有。而且通信存在安全隐患、无法保证隐私。传统设备很容易被使用、盗刷硬件，甚至不法分子很容易操作设备进入系统盗取数据。也存在不同设备连接时错插、错装等风险。所以为保障用户隐私和安全方面等问题，安全可靠的通信设备更为重要。VDES(VHF DataExchange System，甚高频数据交换系统)作为海上船与岸之间、船与船之间的通信系统，是对原有AIS(Automatic Identification System，自动身份识别系统)的加强和升级。VDES设备作为VDES通信的核心设备，也是船舶安全信息和专用信息数据传输的重要媒介。随着VDES设备需求量激增，设备多样化会更为明显。因此设计一种可靠的VDES通信设备及通信控制方法显然十分重要。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供一种VDES通信设备及设备运行防控方法。本发明实现了VDES设备防护、数字前端侦测以及可靠的通信控制，兼顾不同设备连接时错插、错装等问题，不仅能对侦测到的异常情况进行本地存储，并且能够进一步将时间、位置、异常现象等关键参数外发给服务后台。

本发明采用的技术手段如下：

一种VDES通信设备，包括：数字前端单元、信号管理单元以及终端通信单元；

所述数字前端单元包括四种不同的数字前端，任意一种数字前端与对应的转换电路连接，所述转换电路用于将由数字前端接收的外部数据信号转换成设备内部通信信号；

所述信号管理单元包括主控芯片、信号侦测模块、电源转换模块以及电源模块，

所述电源模块的输出端与电源转换模块相连，所述电源转换模块通过主控芯片的供电端口为设备供电，

所述主控芯片通过电源控制管脚为各转换电路供电，

所述信号侦测模块通过特定网络通道分别接收各数字前端发送的数字前端数据，所述数字前端数据包括内部标识，所述内部标识用于反映各数字前端的工作状态，所述主控芯片由信号拾取端口接收数字前端数据，并根据数字前端数据进行数字端口异常检测，当判断出现异常情况则上报至VDES数据处理模块，当所述主控芯片接收到VDES数据处理模块反馈的处理指令后，由电源控制管脚输出各转换电路的供电控制信号；

所述终端通信单元包括VDES数据处理模块，所述VDES数据处理模块通过数字信号处理端口连接数字转换通道，所述数字转换通道分别对应连接各转换电路，当转换电路工作时接收对应数字前端采集的外部数据信号，并通过AIS/ASM/VDE特定信道实现数据传输。

进一步地，所述信号管理单元还包括防拆侦测模块，所述防拆侦测模块用于对设备外壳的完整性进行侦测，并将获取的防拆侦测信号发送至主控芯片；

所述主控芯片由信号拾取端口接收防拆侦测信号，并根据防拆侦测信号进行异常检测，当判断出现异常情况则上报至VDES数据处理模块，当所述主控芯片接收到VDES数据处理模块反馈的处理指令后，由电源控制管脚输出各转换电路的供电控制信号。

进一步地，当所述VDES数据处理模块接收到主控芯片发送的异常情况上报请求时，过无线专用网络向后台管理端报告当前的时间、位置以及异常现象。

进一步地，所述信号管理单元还包括存储模块，所述主控芯片通过存储控制端口连接存储模块。

进一步地，所述信号管理单元还包括指示灯，所述主控芯片通过指示控制端口与指示灯连接。

进一步地，所述电源模块包括备用电池和电源转换模块，所述备用电池和外部电源分别接入电源转换模块的输入端口，所述电源转换模块的输出端口连接主控芯片的供电端口。

本发明还公开了一种基于上述设备实现的设备运行防控方法，包括以下步骤：

步骤一，外部设备端子接入到通信设备数字端口的连接端子，连通设备内外检测标志点，进行标志配对和检测信号采集，所述标志配对包括固定脚、地点、特定电信号配对，其中固定脚配对包括采集与当前脚关联的阻值、电压、电流信息；

步骤二，获取检测信号进行标志位判断并将判断结果上报至主控芯片，所述检测信号包括防拆侦测信息，其中上报信息包含4种标志信息，所述4种标志信息为固定管脚标志1、固定管脚地接触电阻标志2、固定管脚漏电标志3以及数据通信标志4，如下进行具体描述：

所述固定管脚标志1用于区分出接入端是否为可连通外设，

所述固定管脚地接触电阻标志2用于判定出线路连通性是否可靠，

固定管脚漏电标志3用于判定出电气是否可靠，

数据通信标志4用于在抽取判定数据是否可靠，

所述防拆侦测信息为整机实时检测，不限定时间和状态，只要有该信息输入即进行中断处理，所述处中断处理动作包含切断全部外设端口通信，进行VDES特定的专业化数据上报、本地存储异常代号；

步骤三，接收步骤二上报的信息及其防拆信息进行信号管理，首先进行检测信号处理排序，具体排序为：防拆侦测优先于固定管脚标志1、固定管脚标志1优先于固定管脚地接触电阻标志2、固定管脚地接触电阻标志2优先于固定管脚漏电标志3、固定管脚漏电标志3优先于数据通信标志4，然后依次进行数据对应处理，具体处理措施如下：

所述固定管脚标志1符合要求，进行固定管脚地接触电阻标志2处理，如不符合直接关停步骤二上报信息处理，主控芯片上报给VDES数据处理异常现象，

所述固定管脚地接触电阻标志2符合要求，进行固定管脚漏电标志3处理，如不符合关停固定管脚地接触电阻标志2以下优先级信息处理，主控芯片上报给VDES数据处理异常现象，

所述固定管脚漏电标志3符合要求，进行数据通信标志4处理，如不符合关停固定管脚漏电标志3以下优先级信息处理，主控芯片上报给VDES数据处理异常现象，

所述数据通信标志4符合要求，主控芯片持续检测，如不符合要求主控芯片上报VDES数据处理异常现象，等待处理控制指令，如VDES数据处理规定时间无响应主控芯片进行存储代号，中断对应数字外设的通信，等待后台指令，

所述主控芯片的接收信号还包含VDES数据处理下发的信息，如VDES数据处理下发了控制要求，优先于其他控制及时响应，以便于后台及时管控设备，但当有防拆信息触发，主控芯片与后台管理协同优先权处理，如规定时间无后台管理响应主控芯片进行存储代号，中断与数字外设的全部通信，进入最小睡眠状态，等待后台唤醒指令；

步骤四，接收到步骤三上报的数据后，判定出数字通信是否可用，如有数字信号输入即进行VDES信号下发或者上报，该处VDES信号采用AIS/ASM/VDE特定信道专业化数据传输方式，如无数字信号输入，只进行与设备的主控芯片进行数据的收发，如主控芯片要求上报异常，VDES数据处理模块通过无线专用网络发给后台管理，报告当前的时间、位置以及异常现象。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供了一种VDES通信设备及通信异常检测方法，对于设备的VDES核心通信数据采用AIS/ASM/VDE信道专业化数据传输。

2、本发明实现了对外通信异常实时控制，有效保护设备。本发明对船舶通信制品进行了合规化区分，有效剥离非法或低劣等不合规外设接入。

3、本发明设备设置了4种不同类型数字端口，有效提高了设备兼容性。每种端子还设置了不同的检测标志，提升了设备容错率。而且必要场景时还可以清除本地存储数据，及时发起保护和预警。同时兼顾了使用者的错插、错装等行为控制。设备还配备了防拆检测，有效防止非法拆机、破坏设备等操作，及时上报和保护重要信息。

4、本发明还具备实时通信后台监测，以防止外部不合法请求时，控制切断硬件电路，无后台响应时还能自主进行异常控制。

5、本发明设备实现了及时发现、及时反馈、及时控制、充分防御等效果，同时用户隐私和安全性还得到了有效保障。

6、本发明设备可以自由设置控制控方式和检测标志，灵活度高适应设备非常广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明VDES通信设备结构原理图。

图2为本发明设备运行防控方法流程示意图。

图中：1、数字前端A；2、数字前端B；3、数字前端C；4、数字前端D；5、转换电路A；6、转换电路B；7、转换电路C；8、转换电路D；9、外部电口；10、备用电池；11、电源转换模块；12、主控芯片；13、存储模块；14、特定网络；15、信号侦测模块；16、防拆侦测模块；17、VDES数据处理模块；18、信号管理单元；19、设备通信单元；20、数字前端单元；21、后台管理；22、指示灯。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供了一种VDES通信设备，包括三个单元，分别是数字前端单元20、信号管理单元18、设备通信单元19。如下进行详细说明：

数字前端单元20包含若干种数字端口，每种数字端口分别由数字前端和配套的转换电路构成。本实施例包含四种数字端口并对应四个转换电路：数字前端A1、转换电路A5、数字前端B2、转换电路B6、数字前端C3、转换电路C7、数字前端D4和转换电路D8。作为本发明优选的实施方式，数字前端A、B、C、D均可以对应网口、RS232、RS422、RS485、CAN通信以及USB通信等各种数字通信接口中的一种。

使用时，各数字前端与外部设备连接，并通过对应的转换电路将外部数据信号转化为设备内部信号。下面以数字前端A为例，对数字前端单元20的方案做进一步说明：数字前端A1输入端与本设备外部设备端口连接，用于连接设备内外部实线通信。输出端与所述转换电路A5输入端连接，是用于把输入信号进行转换成内部通信信号。输出端同时通过内部标识A通过特定网络A1与信号侦测模块15内的识别接口相连，目的用于侦测信号。相应的转换电路A5信号输出端通过转换A网络通道连接到设备通信单元19的VDES数据处理模块17中的数字信号处理接口。转换电路A5的电源端连接到电源转换模块11，是用于给转换电路供电，所述转换电路A5的电源控制端连接到主控芯片12中的电源控制管脚，是用于打开或者关闭接口电路电源。其余数字前端B2、数字前端C3、数字前端D4的方案与上述数字前端A1的方案雷同，此处不再赘述。通过设置不同的数字前端，能够扩展不同类型通信端口，每种端口线路连接类似但数据识别和控制机理根据每种数字前端的种类不同而做适应性的调整。

进一步地，信号管理单元18由外部电口9、备用电池10、电源转换11、主控芯片12、存储13、特定网络14、信号侦测15、防拆侦测16、指示灯22组成。所述外部电口9输入端与本设备外部供电电源连接，输出端与电源转换11输入端相连接，是用于给整个设备供电。所述备用电池10输入端预留激活电口连接，是用于电池无电后，外部电口激活。所述备用电池10输出端与电源转换11输入端相连接，是用于在无外部供电时，给设备紧急供电进行存储重要数据、切断当前异常线路。所述电源转换11输出端与整个设备供电电路相连接，其中主要是为连接所述的主控芯片12、转换电路A5、转换电路B6、转换电路C7、转换电路D8供电，主要目的是给主控芯片12和4路转换电路供电。所述主控芯片12中的信号拾取与信号侦测15、防拆侦测16输出端相连，是用于侦测外部信号。所述信号侦测15输入端与特定网络14输出端通过网络A1、B2、C3、D4相连接，是用于拾取数字前端单元20中数字前端数据。所述主控芯片12中的电源控制与转换电路A5、转换电路B6、转换电路C7、转换电路D8连接，是用于控制转换电路电源的开启或者关闭。所述主控芯片12输出侧与VDES数据处理17输入端连接，是用于上报、收取状态信息。所述主控芯片12输出侧与存储13连接，是用于重要数据存储，同时也与指示灯22相连接，是用于设备状态指示。

更进一步地，设备通信单元19由VDES数据处理17及其信号线路转换A、转换B、转换C、转换D组成。其中VDES数据处理17输入端数字信号处理连接所述转换A、转换B、转换C、转换D网络。上述转换A、转换B、转换C、转换D网络是用于连接所述数字前端单元20包含的4种数字端口通信信号。VDES数据处理17输出端连接本设备的无线收发端，是用于与后台管理21进行VDES数据交互，其中VDES数据是先通过VDES数据处理17中的AIS/ASM/VDE特定信道专业化数据传输，再通过无线专网与后台管理21通信。

如图2所示为本发明通信异常控制方法示意图，所述通信异常控制方法具体包括如下步骤：

步骤一，外设端子接入到本设备端子，连通装备内外检测标志点，进行标志配对、提供检测信号。该步骤中的配对信号，涉及到固定脚、地点、特定电信号。所述固定脚采用机械弹簧片连接检测电路，该脚涉及到阻值、电压、电流等信息。

步骤二，从步骤一中得到检测信号，进行检测数据上报给主控芯片12。其中上报信息包含4种标志信息，所述4种标志信息为固定管脚标志1、固定管脚地接触电阻标志2、固定管脚漏电标志3、数据通信标志4，如下进行具体描述：

所述固定管脚标志1，是用于区分出接入端是否为可连通外设。该处机理是固定管脚通断、设计阻值界定值分别为0.1欧姆、1兆欧，连通后的电气变化、设计值界定值0.7伏。

所述固定管脚地接触电阻标志2，是用于判定出线路连通性是否可靠、设计界定值0.5欧姆。该处是对信号地的回流侦测，验证是否具备保护能力。

固定管脚漏电标志3，是用于判定出电气是否可靠、设计界定值3毫安。该处是对上电信号检测，验证设备是否对存在安全隐患。

数据通信标志4，是用于在抽取判定数据是否可靠。该处是在数字通信下并联拾取信号，定时查看数字通信是否正常可用、判定机理是由主控芯片12和VDES数据处理17协调处理。

如上所述固定管脚标志1、固定管脚地接触电阻标志2、固定管脚漏电标志3是对外设安全性判定非进行实质的数字通信，所述数据通信标志4是实质的数字通信状态下检测数据，该标志检测前主控芯片12才开启转换电路A5、转换电路B6、转换电路C7、转换电路D8供电，以便于检测数据通信标志4和实时的数字通信对接。

上报主控芯片12检测数据还包含防拆侦测16提供的防拆信息，该信息属于整机实时检测，不限定时间和状态，只要有该信息输入即进行中断处理。该处中断处理动作包含切断全部外设端口通信，进行VDES特定的专业化数据上报、本地存储异常代号，该信号是判定设备是否可靠通信的前提。

步骤三，接收步骤二上报的信息及其防拆信息进行信号管理，首先进行检测信号处理排序。具体排序为：防拆侦测优先于固定管脚标志1、固定管脚标志1优先于固定管脚地接触电阻标志2、固定管脚地接触电阻标志2优先于固定管脚漏电标志3、固定管脚漏电标志3优先于数据通信标志4，然后依次进行数据对应处理。具体处理措施如下：

所述固定管脚标志1符合要求，进行固定管脚地接触电阻标志2处理。如不符合直接关停步骤二上报信息处理，主控芯片12上报给VDES数据处理17异常现象。

所述固定管脚地接触电阻标志2符合要求，进行固定管脚漏电标志3处理。如不符合关停固定管脚地接触电阻标志2以下优先级信息处理，主控芯片12上报给VDES数据处理17异常现象。

所述固定管脚漏电标志3，进行数据通信标志4处理。如不符合关停固定管脚漏电标志3以下优先级信息处理，主控芯片12上报给VDES数据处理17异常现象。

所述数据通信标志4符合要求，主控芯片12持续检测。如不符合要求主控芯片12上报VDES数据处理17异常现象，等待处理控制指令。如VDES数据处理17规定时间无响应主控芯片12进行存储代号，中断对应数字外设的通信，等待后台指令。

如上所述接收信号除步骤二上报信息外，还包含VDES数据处理17下发的信息。如VDES数据处理17下发了控制要求，优先于其他控制及时响应，以便于后台及时管控设备设备。如清除本地存储，切断某个数字端口等。但当有防拆信息触发，主控芯片12与后台管理21协同优先权处理，如规定时间无后台管理21响应主控芯片12进行存储代号，中断与数字外设的全部通信，进入最小睡眠状态，等待后台唤醒指令。

步骤四，接收到步骤三上报的数据后，可以判定出数字通信是否可用。如有数字信号输入即进行VDES信号下发或者上报，该处VDES信号采用AIS/ASM/VDE特定信道专业化数据传输方式。如无数字信号输入，只进行与设备的主控芯片12进行数据的收发。如主控芯片12要求上报异常，VDES数据处理17通过无线专用网络发给后台管理21，报告当前的时间、位置、异常现象等主要参数。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种VDES通信设备，其特征在于，包括：数字前端单元、信号管理单元以及终端通信单元；

所述数字前端单元包括若干种不同的数字前端，任意一种数字前端与对应的转换电路连接，所述转换电路用于将由数字前端接收的外部数据信号转换成设备内部通信信号；

所述信号管理单元包括主控芯片、信号侦测模块、电源转换模块以及电源模块，所述电源模块的输出端与电源转换模块相连，所述电源转换模块通过主控芯片的供电端口为设备供电，

所述主控芯片通过电源控制管脚为各转换电路供电，

所述信号侦测模块通过特定网络通道分别接收各数字前端发送的数字前端数据，所述数字前端数据包括内部标识，所述内部标识用于反映各数字前端的工作状态，所述主控芯片由信号拾取端口接收数字前端数据，并根据数字前端数据进行数字端口异常检测，当判断出现异常情况则上报至VDES数据处理模块，当所述主控芯片接收到VDES数据处理模块反馈的处理指令后，由电源控制管脚输出各转换电路的供电控制信号；

所述终端通信单元包括VDES数据处理模块，所述VDES数据处理模块通过数字信号处理端口连接数字转换通道，所述数字转换通道分别对应连接各转换电路，当转换电路工作时接收对应数字前端采集的外部数据信号，并通过AIS/ASM/VDE特定信道实现数据传输。

2.根据权利要求1所述的一种VDES通信设备，其特征在于，所述信号管理单元还包括防拆侦测模块，所述防拆侦测模块用于对设备外壳的完整性进行侦测，并将获取的防拆侦测信号发送至主控芯片；

所述主控芯片由信号拾取端口接收防拆侦测信号，并根据防拆侦测信号进行异常检测，当判断出现异常情况则上报至VDES数据处理模块，当所述主控芯片接收到VDES数据处理模块反馈的处理指令后，由电源控制管脚输出各转换电路的供电控制信号。

3.根据权利要求1所述的一种VDES通信设备，其特征在于，当所述VDES数据处理模块接收到主控芯片发送的异常情况上报请求时，过无线专用网络向后台管理端报告当前的时间、位置以及异常现象。

4.根据权利要求1所述的一种VDES通信设备，其特征在于，所述信号管理单元还包括存储模块，所述主控芯片通过存储控制端口连接存储模块。

5.根据权利要求1所述的一种VDES通信设备，其特征在于，所述信号管理单元还包括指示灯，所述主控芯片通过指示控制端口与指示灯连接。

6.根据权利要求1所述的一种VDES通信设备，其特征在于，所述电源模块包括备用电池和电源转换模块，所述备用电池和外部电源分别接入电源转换模块的输入端口，所述电源转换模块的输出端口连接主控芯片的供电端口。

7.一种基于权利要求1所述设备实现的设备运行防控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，外部设备端子接入到通信设备数字端口的连接端子，连通设备内外检测标志点，进行标志配对和检测信号采集，所述标志配对包括固定脚、地点、特定电信号配对，其中固定脚配对包括采集与当前脚关联的阻值、电压、电流信息；

步骤二，获取检测信号进行标志位判断并将判断结果上报至主控芯片，所述检测信号包括防拆侦测信息，其中上报信息包含4种标志信息，所述4种标志信息为固定管脚标志1、固定管脚地接触电阻标志2、固定管脚漏电标志3以及数据通信标志4，如下进行具体描述：

所述固定管脚标志1用于区分出接入端是否为可连通外设，

所述固定管脚地接触电阻标志2用于判定出线路连通性是否可靠，

固定管脚漏电标志3用于判定出电气是否可靠，

数据通信标志4用于在抽取判定数据是否可靠，

所述防拆侦测信息为整机实时检测，不限定时间和状态，只要有该信息输入即进行中断处理，所述处中断处理动作包含切断全部外设端口通信，进行VDES特定的专业化数据上报、本地存储异常代号；

步骤三，接收步骤二上报的信息及其防拆信息进行信号管理，首先进行检测信号处理排序，具体排序为：防拆侦测优先于固定管脚标志1、固定管脚标志1优先于固定管脚地接触电阻标志2、固定管脚地接触电阻标志2优先于固定管脚漏电标志3、固定管脚漏电标志3优先于数据通信标志4，然后依次进行数据对应处理，具体处理措施如下：

所述固定管脚标志1符合要求，进行固定管脚地接触电阻标志2处理，如不符合直接关停步骤二上报信息处理，主控芯片上报给VDES数据处理异常现象，

所述固定管脚地接触电阻标志2符合要求，进行固定管脚漏电标志3处理，如不符合关停固定管脚地接触电阻标志2以下优先级信息处理，主控芯片上报给VDES数据处理异常现象，

所述固定管脚漏电标志3符合要求，进行数据通信标志4处理，如不符合关停固定管脚漏电标志3以下优先级信息处理，主控芯片上报给VDES数据处理异常现象，

所述数据通信标志4符合要求，主控芯片持续检测，如不符合要求主控芯片上报VDES数据处理异常现象，等待处理控制指令，如VDES数据处理规定时间无响应主控芯片进行存储代号，中断对应数字外设的通信，等待后台指令，

所述主控芯片的接收信号还包含VDES数据处理下发的信息，如VDES数据处理下发了控制要求，优先于其他控制及时响应，以便于后台及时管控设备，但当有防拆信息触发，主控芯片与后台管理协同优先权处理，如规定时间无后台管理响应主控芯片进行存储代号，中断与数字外设的全部通信，进入最小睡眠状态，等待后台唤醒指令；

步骤四，接收到步骤三上报的数据后，判定出数字通信是否可用，如有数字信号输入即进行VDES信号下发或者上报，该处VDES信号采用AIS/ASM/VDE特定信道专业化数据传输方式，如无数字信号输入，只进行与设备的主控芯片进行数据的收发，如主控芯片要求上报异常，VDES数据处理模块通过无线专用网络发给后台管理，报告当前的时间、位置以及异常现象。