CN202018507U - 一种船舶定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船舶定位系统，在定位船舶上设置与控制模块分别相连的AIS数据接收模块、GPS信号接收模块、无线通信模块和电源模块，控制模块将AIS数据接收模块和GPS信号接收模块分别接收的AIS数据和GPS定位信息校验之后，传输给无线通信模块，且控制模块对电源进行转化并计算电量，将电量传输至无线通信模块，由无线通信模块将所有信息发送至显示终端，其中的所有操作不涉及船舶自带设备，不受船舶类型和设备型号的限制，适用性更广；采用内置GPS全向天线，体积小巧，定位快速，实用性更强；数据连接采用蓝牙无线连接，摆脱了有线连接的束缚，增强了在恶劣条件下的实用性；整个系统体积小巧，便于携带。

Description

一种船舶定位系统

技术领域

本实用新型涉及航海技术领域，特别是涉及一种船舶定位系统。

背景技术

船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)由岸基(基站)设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。AIS是一种无线电收发设备，其船载部分固定安装于船舶上，配合船载GPS可以持续向外发送本船的船位、航向、航速等动态信息以及船名、呼号、船长、船宽、预抵时间等静态信息，同时接收其他船舶发送的这些信息，AIS保证了通信距离内的任意两艘船舶在数据通信意义上的可靠互见，该系统正是基于这种数据通信意义上的可靠互见性，利用内置的接收模块，实时接收通信距离内的所有船舶数据。

引航远不同于外海的航行，对定位的精度和直观性要求严格。最常规也是最根本的手段是目视远望，但目视定位局限于能见度、导标、灯浮亮度等外部条件，往往不能满足实际需要。虽然船上定位导航系统日益先进，出现并普遍装备了自动标绘雷达、测试仪、卫星导航仪等助航设备，但从功能上细分，却没有为进出港而专门设计的引航设备，不能和小尺度的海域细节相集合，无法满足引航员的直观、精确、迅速定位的特殊需要。

现有的有些引航设备利用引航员自带的差分定位系统装置，通过数据线将差分定位系统数据传给显示端，实现船舶的快速定位，该技术具有以下缺陷：(1)差分定位系统体积大，不便于携带；(2)差分定位系统和显示终端采用有线连接，装置操作不方便；(3)只能实现本船的快速定位，不能实现他船船位的实时监控，不能将引航员从目视远望的模式中解放出来，不能实现恶劣条件下的引航。

还有另外一种技术，将船载AIS设备和船载GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)设备通过数据线连接显示终端，实现本船快速定位和他船的实时监控。该种方法具有以下不足：(1)由于船载AIS设备和船载GPS设备厂家和型号众多，不同厂家和型号的设备不尽相同，如并不是所有的船载AIS设备都有外置接口，实际上有相当一部分船舶的船载AIS是没有外置接口的，这部分船舶就无法通过数据线将船载AIS设备与显示终端相连；(2)数据连接要通过数据线，这种有线连接的方式操作不方便。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是克服通过数据线将船载AIS设备和船载GPS设备与显示终端连接给操作带来的不便，同时实现本船的快速定位及本船周围他船船位的实时监控。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种船舶定位系统，其包括：

AIS数据接收模块，设置在被定位船舶上，接收被定位船舶及其周围船舶的AIS发射装置发射的AIS数据；

GPS信号接收模块，设置在被定位船舶上，接收GPS卫星信号，获取被定位船舶的位置信息；

控制模块，与所述AIS数据接收模块和GPS信号接收模块相连，校验所述AIS数据和被定位船舶的位置信息的准确性；

电源模块，与所述控制模块相连，所述控制模块对所述电源模块提供的电源进行转换并提供给所述AIS数据接收模块和GPS信号接收模块，以及所述控制模块对所述电源模块的电量进行计算；

无线通信模块，与所述控制模块相连，所述控制模块将所述转换后的电源提供给所述无线通信模块，所述无线通信模块将所述AIS数据、所述被定位船舶的位置信息、以及所述电源模块的电量传输给显示终端。

上述船舶定位系统中，所述AIS数据接收模块连接有外置甚高频天线。

上述船舶定位系统中，所述GPS信号接收模块内置有GPS全向天线。

上述船舶定位系统中，所述控制模块与所述无线通信模块之间通过数据传输线连接。

上述船舶定位系统中，所述电源模块为聚合物锂电池，或交流电源，或直流电源。

上述船舶定位系统中，所述无线通信模块为嵌入式蓝牙模块。

上述船舶定位系统中，所述嵌入式蓝牙模块连接有蓝牙天线。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的船舶定位系统中，所有定位模块之间的操作不涉及任何船舶自带设备，不受船舶类型和设备型号的限制，有更大范围的适用性；针对特定小海域的船舶进行监控，对引航作业更有实效性；采用内置式的GPS全向天线，天线体积小巧，装置无需特意调节天线的指示方向，即可快速定位本船，突出显示本船的位置信息，对引航作业有很强的实用性；数据连接采用蓝牙无线连接，摆脱了有线连接的束缚，增强了在恶劣条件下的实用性；体积小巧，便于携带。

附图说明

图1是本实用新型实施例的船舶定位系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的船舶定位系统的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图1示出了本实用新型实施例的船舶定位系统的结构示意图，如图所示，该船舶定位系统包括：设置在被定位船舶上的AIS数据接收模块和GPS信号接收模块，该两个模块均与控制模块连接，该系统还包括无线通信模块，也与控制模块连接，控制模块还连接有电源系统，电源系统使用聚合物锂电池、或交流电源、或直流电源，为了方便携带和减小体积，优选使用聚合物锂电池，控制模块负责电源转换、锂电池充放电保护，并计算内置的锂电池的电量。控制模块将电源转换之后，提供给AIS数据接收模块、GPS信号接收模块和无线通信模块。AIS数据接收模块连接有外置式甚高频(Very High Frequency，VHF)天线，接收被定位船舶及其周围船舶的AIS发射装置发射的AIS数据，GPS信号接收模块内置有GPS全向天线，接收GPS卫星信号，获取被定位船舶的位置信息，AIS数据接收模块和GPS信号接收模块将所获取的信息通过出具传输线传输给控制模块，由控制模块校验所接收的信息的正确性，之间将校验正确的全部信息，连通锂电池电量信息发送至无线通信模块，由无线通信模块发送至显示终端，显示终端根据被定位船舶及其周围他船的AIS数据信息和位置信息，合理地对被定位船舶进行引航。

优选地，本实施例的无线通信模块选用嵌入式蓝牙模块，该模块连接蓝牙天线，用于无线发送数据信息至显示终端。

图2示出了本实用新型实施例的船舶定位系统的工作流程图，如图所示，其工作流程描述如下：

首先，利用内置AIS数据接收模块接收被定位船舶及其周围船舶的AIS设备发出的AIS数据，AIS设备的工作频段是161.975MHz和162.025MHz，在该频段的无线电波的船舶具有准光学性，即接近直线的传播特性，根据平面几何知识和考虑到海上甚高频频段的电磁波有一定的绕射能力，可以得到AIS设备的海上作用距离公式为(单位：nmile)：

$d=2.5(\sqrt{h_1}+\sqrt{h_2})$

式中，h₁和h₂分别表示船载AIS天线和本系统AIS数据接收模块的天线距海平面的高度(单位：m)。上述公式中，船载AIS的天线位置可以看作一个定值，因此接收距离就只与本系统的外置式VHF接收天线位置有关，即该接收天线位置越高，接收范围越大，但引航作业不同于港口监控，在实际的引航作业中，本船周围与本船位置较近，或者与本船航向有交汇的船舶才具有实际意义，与本船距离较远的船舶位置数据不具有使用意义，引航时数据的采集不需要像港口监控一样尽可能大的覆盖海域，因此在使用时，只需将本系统置于船舱之外能看到天空的地方即可，不需特意将本系统置高。利用内置的GPS信号接收模块定位本船的位置，在引航过程中，引航员更关注本船的实时位置信息，而根据AIS的标准协议规定，即使船舶在高速运动状态下，船载AIS数据更新的最快频率为2秒，在船舶航行较慢时，更新频率甚至能低至3分钟，而本系统内置的GPS信号接收模块不论船舶的速度为多少，更新数据的频率均为1秒，因此将本机定位得到的位置作为本船的实时位置信息。

其次，控制模块接收来自AIS数据接收模块和GPS信号接收模块的数据，并对数据进行校验，同时测量锂电池的电量，数据校验无误后，控制模块将三种数据以1Hz的频率通过一个串口通导输出给嵌入式蓝牙模块。

最后，内置的嵌入式蓝牙模块接收校验无误后的AIS数据、GPS信号和锂电池电量数据，并通过与显示终端建立无线连接，将数据实时传输给显示终端，以便引航员能实时了解本船位置和监控周围船舶。

由以上实施例可以看出，本实用新型实施例中所有定位模块之间的操作不涉及任何船舶自带设备，不受船舶类型和设备型号的限制，有更大范围的适用性；针对特定小海域的船舶进行监控，对引航作业更有实效性；采用内置式的GPS全向天线，天线体积小巧，装置无需特意调节天线的指示方向，即可快速定位本船，突出显示本船的位置信息，对引航作业有很强的实用性；数据连接采用蓝牙无线连接，摆脱了有线连接的束缚，增强了在恶劣条件下的实用性；体积小巧，便于携带。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种船舶定位系统，其特征在于，包括：

AIS数据接收模块，设置在被定位船舶上，接收被定位船舶及其周围船舶的AIS发射装置发射的AIS数据；

GPS信号接收模块，设置在被定位船舶上，接收GPS卫星信号，获取被定位船舶的位置信息；

控制模块，与所述AIS数据接收模块和GPS信号接收模块相连，校验所述AIS数据和被定位船舶的位置信息的准确性；

电源模块，与所述控制模块相连，所述控制模块对所述电源模块提供的电源进行转换并提供给所述AIS数据接收模块和GPS信号接收模块，以及所述控制模块对所述电源模块的电量进行计算；

无线通信模块，与所述控制模块相连，所述控制模块将所述转换后的电源提供给所述无线通信模块，所述无线通信模块将所述AIS数据、所述被定位船舶的位置信息、以及所述电源模块的电量传输给显示终端。

2.如权利要求1所述的船舶定位系统，其特征在于，所述AIS数据接收模块连接有外置甚高频天线。

3.如权利要求1所述的船舶定位系统，其特征在于，所述GPS信号接收模块内置有GPS全向天线。

4.如权利要求1所述的船舶定位系统，其特征在于，所述控制模块与所述无线通信模块之间通过数据传输线连接。

5.如权利要求1所述的船舶定位系统，其特征在于，所述电源模块为聚合物锂电池，或交流电源，或直流电源。

6.如权利要求1-5中任一项所述的船舶定位系统，其特征在于，所述无线通信模块为嵌入式蓝牙模块。

7.如权利要求6所述的船舶定位系统，其特征在于，所述嵌入式蓝牙模块连接有蓝牙天线。

Images