CN202471080U - 一种用于内河的船舶自动识别系统设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于内河的船舶自动识别系统设备，包括电源单元、船载ECS显示处理单元、人机交互单元、AIS信息处理单元、GPS接收单元、射频处理单元(VHF接收/发射单元)、电罗经等外设通信接口单元。其优点是：具有成本低、图形化程度高、抗干扰能力强、性能稳定、结构轻巧、操作方便等特点。

Description

一种用于内河的船舶自动识别系统设备

技术领域

本实用新型涉及一种船舶通信设备，特别是一种船舶自动识别系统通信设备。

背景技术

作为雷达等导航设备的重要补充，AIS(船舶自动识别系统)可以在数十公里的范围内准确的向周围船舶报告本船的船名、船长、船宽、吃水、航向状态等重要的航行信息，从而为安全航行提供重要参考。

AIS设备在海上已被广泛应用，近年来国家海事局也出台了相关管理规定强制并从政策上支持内河船舶安装AIS设备，但是在内河应用普遍遇到两个问题：一、内河航道上的民用船舶对高价位的AIS设备接受程度普遍较低，而目前国内市场上价位较低的AIS设备一般不带电子海图或带小尺寸LCD屏显示的简易电子海图，这种AIS设备可视化程度比较低，不利于理解和操作；二、内河航道上的民用船舶差异性较大，工作环境普遍较恶劣，AIS是无线通信设备，工作频点特殊，对无线频率稳定性、上升时间、通道接收灵敏度等参数指标要求较高，因此对设备的稳定性和电磁兼容性等方面有较高的要求。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于内河的船舶自动识别系统一体化设备，该设备自带长江干线、珠江干线、京杭运河等内河航道的S57格式电子海图，结合内河航道窄长的特征采用13.3寸宽屏LCD(16:9，1366*768像素)、竖屏方式显示，兼顾低成本和图形可视化、操作方便、性能稳定等需求。

本实用新型一种用于内河的船舶自动识别系统设备包括：电源单元、船载ECS显示处理单元、人机交互单元、AIS信息处理单元、GPS接收单元、射频处理单元(VHF接收/发射单元)、电罗经、外设通信接口单元。所述的电源单元与船载ECS显示处理单元通过9V的电源线构成电连接；电源单元与人机交互单元过5V的电源线构成电连接；电源单元分别与AIS信息处理单元、射频处理单元通过9V的电源线构成电连接；船载ECS显示处理单元与人机交互单元通过UART串口总线构成电连接；船载ECS显示处理单元分别与AIS信息处理单元、电罗经等外设通信接口单元通过RS422总线构成电连接；AIS信息处理单元与GPS接收单元通过UART串口总线和3.3V电源线构成电连接；AIS信息处理单元与射频处理单元通过VHF TX/RX信号线构成电连接。

所述电源单元由外部9.6V至38V宽电压范围直流电源输入，额定功功率为40W，经过瞬态抑制、共模抑制、电感抑制、过压、过流防护、滤波去耦、电平转换等处理后分别输出1路DC5V/2A和2路DC9V/1.5A电源，与其他单元之间分别通过9V/5V电源线构成电连接。

所述船载ECS显示处理单元包括电平转换模块、ARM主控模块及其外围电路，所述的外围电路包括USB接口电路、SD卡接口电路、音频接口电路、JTAG接口、LCD背光电路、TTL转LVDS接口电路、2路RS232通信接口电路和2路RS422接口电路等。电平转换模块与ARM主控模块及其外围电路通过9V、5V、3.3V电源线构成电连接；ARM主控模块与外围电路分别通过响应的通信接口总线构成电连接。

所述ARM主控模块B主控芯片采用ARM9处理器S3C2440；所述LCD背光电路G采用可调恒流升压芯片MP1542；所述TTL转LVDS接口电路H采用TTL转LVDS接口芯片SN75LVDS84。

所述人机交互单元包括LCD、键盘、语音；LCD结合内河航道窄长的特征采用13.3寸宽屏LCD(16:9)、竖屏方式显示，采用奇美N133BGE型号TFT液晶屏，与船载ECS显示处理单元之间通过LVDS总线构成电连接；键盘由MCU单片机主控电路、5乘7矩阵键盘扫描电路和白色LED调光电路组成，键盘与船载电子海图显示处理单元之间通过UART串口总线构成电连接；语音采用4欧姆阻抗、最大输出功率10W的2寸喇叭，与船载电子海图显示处理单元的音频接口电路E之间通过屏蔽电缆构成电连接。

所述AIS信息处理单元、射频处理单元和GPS接收单元包括电平转换电路、ARM主控模块、GPS模块、1路RS422接口电路、JTAG接口电路、基带处理模块、VHF发射电路、VHF接收电路。所述的电平转换模块与ARM主控模块通过9V、5V、3.3V电源线构成电连接；ARM主控模块与GPS模块之间通过UART串口总线构成电连接，与基带处理单元模块之间通过C-BUS总线和控制总线构成电连接；基带处理模块与VHF发射电路和VHF接收电路之间通过VHF TX/RX信号线构成电连接。

所述ARM主控模块采用Cortex-M3处理器STM32F103，所述GPS模块采用VPN1513S型号GPS模块；所述基带处理模块采用CML公司推出的AIS基带处理芯片CMX910。

所述AIS信息处理单元与射频处理单元以及GPS接收单元为铝壳全封闭屏蔽罩处理；所述船舶自动识别系统设备的壳体为注塑件、背板壳体内壁进行喷铜处理，该设备与外部的电源、VHF天线、GPS天线、电罗经等外设分别通过同轴电缆构成电连接。

本实用新型一种用于内河的船舶自动识别系统设备，具有成本低、图形化程度高、抗干扰能力强、性能稳定、结构轻巧、操作方便等特点。

附图说明

图1是本实用新型船舶自动识别系统设备的结构框图。

图2是船载ECS显示处理单元的结构框图。

图3是AIS信息处理和射频处理以及GPS接收单元的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的船舶自动识别系统一体化设备，按照功能划分，分别由电源单元(1)，船载ECS显示处理单元(2)，人机交互单元(3)，AIS信息处理单元(4)，GPS接收单元(5)，射频处理单元(6)，电罗经等外设通信接口单元(7)等单元组成。电源单元(1)与船载ECS显示处理单元(2)通过9V的电源线构成电连接；电源单元(1)与人机交互单元(3)过5V的电源线构成电连接；电源单元(1)分别与AIS信息处理单元(4)、射频处理单元(6)通过9V的电源线构成电连接；船载ECS显示处理单元(2)与人机交互单元(3)通过UART串口总线构成电连接；船载ECS显示处理单元(2)分别与AIS信息处理单元(4)、电罗经等外设通信接口单元(7)通过RS422总线构成电连接；AIS信息处理单元(4)与CPS接收单元(5)通过UART串口总线和3.3V电源线构成电连接；AIS信息处理单元(4)与射频处理单元(6)通过VHF RX/TX信号线构成电连接。

所述电源单元(1)，由外部9.6V至38V宽电压范围直流电源输入，额定功功率为40W，分别经过瞬态抑制、共模抑制、整流、过压防护、过流防护、滤波去耦、电平转换等电路处理之后，分别输出1路DC5V/2A和2路DC9V/1.5A电源，与其他单元之间分别通过9V/5V电源线构成电连接。

所述船载ECS显示处理单元(2)结构框图如图2所示，船载ECS显示处理单元由电平转换模块A、ARM主控模块B及其外围电路组成，外围电路包括USB接口电路C、SD卡接口电路D、音频接口电路E、JTAG接口F、LCD背光电路G、TTL转LVDS接口电路H、2路RS232通信接口电路I和2路RS422接口电路J。电平转换模块A与ARM主控模块B及其外围电路通过9V、5V、3.3V电源线构成电连接；ARM主控模块B与外围电路(C-J)分别通过对应的通信接口总线构成电连接。ARM主控模块B由ARM9处理器S3C2440和256M的NandFlash和128M的SDRAM芯片组成；USB接口电路C和SD卡接口电路D，用于电子海图的合法认证和升级功能；音频接口电路E由音频芯片及运放电路组成，与语音模块之间用电缆构成电连接，用于语音播报功能；LCD背光电路G采用可调恒流升压芯片MP1542，与ARM主控模块B通过信号线构成电连接，S3C2440处理器引脚输出的PWM信号能够调节LCD的背光源亮度；TTL转LVDS接口电路H电路采用TTL转LVDS接口驱动芯片SN75LVDS84，用于将S3C2440处理器支持的TTL电平接口方式转换成适用于本实用新型选用的13.3寸TFT类型LCD的LVDS接口方式；2路RS232分别用于键盘板和调试使用；2路RS422分别用于与AIS信息处理单元通信和电罗经等其他外设通信。

所述人机交互单元(3)由LCD、键盘、语音等组成，LCD采用奇美N133BGE型号的TFT液晶屏，该液晶屏13.3寸宽屏，1366*768像素，内河航道航行的船舶船首向通常指向上下游，采用竖屏的方式较适合内河航道窄长的特征，LCD与船载ECS显示处理单元(2)之间通过LVDS总线构成电连接；键盘由MCU单片机主控电路、5乘7矩阵键盘扫描电路和白色LED调光电路组成，主控电路采用AT89S52单片机，白色LED调光电路由DC转DC升压恒流型白光LED驱动芯片BL8545和35只白色LED电路组成，BL8545是BOOST结构，电压型PFM控制模式，FB端与ARM9处理器的PWM输出端口构成电连接，通过调节PWM输出频率可调节白色LED的亮度，键盘与船载ECS显示处理单元(2)之间通过UART串口总线构成电连接；语音采用4欧姆阻抗、最大输出功率10W的2寸喇叭，与船载电子海图显示处理单元的音频接口电路E之间通过屏蔽电缆构成电连接。

所述AIS信息处理单元(4)、GPS接收单元(5)、射频处理单元(6)结构框图如图3所示，AIS信息处理单元(4)由ARM主控模块电路B和基带处理模块F电路组成，ARM主控电路B采用Cortex-M3处理器STM32F103；基带处理模块F采用CML公司推出的AIS基带处理芯片CMX910，由于CMX910只有3个GM(F)SK调制解调收发通道，另外增加一个FSK调制解调芯片FX604，ARM主控电路B与基带处理模块F之间采用C-BUS总线和控制总线构成电连接；GPS模块C采用VPN1513S型号GPS模块，与AIS信息处理单元(4)之间通过UART串口总线构成电连接；射频处理单元(6)由VHF发射电路G和VHF接收电路H组成，VHF发射电路G由中频放大器、带通滤波器、混频器、本振、功率放大器等组成，VHF接收单元H由中频带通滤波器、低噪声放大器、宽带放大器、可变增益放大器、自动增益控制、FM正交解调器等组成，基带处理模块F与VHF发射电路G和VHF接收电路H之间通过VHF TX/RX信号线构成电连接。

所述电罗经等外设接口单元(7)与船载ECS显示处理单元(2)之间通过RS422总线构成电连接。

所述船舶自动识别系统AIS信息处理单元(4)与射频处理单元(6)以及GPS接收单元(5)为铝壳全封闭屏蔽罩处理，该区域内部引出的VHF射频天线、GPS天线和通信信号线缆分别从两个孔处引出，孔口经过锡胶封闭处理。LCD液晶屏到船载ECS显示处理单元(2)的信号电缆采用锡胶布包裹处理。壳体为注塑件、背板壳体内壁喷铜处理，该设备与外部的电源、VHF天线、GPS天线、电罗经等外设分别通过同轴屏蔽电缆连接。

Claims (6)

1.一种用于内河的船舶自动识别系统设备，其特征在于：包括电源单元(1)，船载ECS显示处理单元(2)，人机交互单元(3)，AIS信息处理单元(4)，GPS接收单元(5)，射频处理单元(6)，电罗经，外设通信接口单元(7)；电源单元(1)与船载ECS显示处理单元(2)通过9V的电源线构成电连接；电源单元(1)与人机交互单元(3)过5V的电源线构成电连接；电源单元(1)分别与AIS信息处理单元(4)、射频处理单元(6)通过9V的电源线构成电连接；船载ECS显示处理单元(2)与人机交互单元(3)通过UART串口总线构成电连接；船载ECS显示处理单元(2)分别与AIS信息处理单元(4)、电罗经外设通信接口单元(7)通过RS422总线构成电连接；AIS信息处理单元(4)与GPS接收单元(5)通过UART串口总线和3.3V电源线构成电连接；AIS信息处理单元(4)与射频处理单元(6)通过VHFRX/TX信号线构成电连接。

2.根据权利要求1所述的船舶自动识别系统设备，其特征在于：所述船载ECS显示处理单元(2)，ARM主控模块B包括ARM9处理器S3C2440和256M的NandFlash和128M的SDRAM芯片；USB接口电路C和SD卡接口电路D，用于电子海图的合法认证和升级功能。

3.根据权利要求1所述的船舶自动识别系统设备，其特征在于：所述人机交互单元(3)包括LCD、键盘、语音；LCD与船载ECS显示处理单元(2)之间通过LVDS总线构成电连接；键盘由MCU单片机主 控电路、5乘7矩阵键盘扫描电路和白色LED调光电路组成，主控电路采用AT89S52单片机，白色LED调光电路由DC转DC升压恒流型白光LED驱动芯片BL8545和35只白色LED电路组成，BL8545芯片FB端与S3C2440处理器的PWM输出端口构成电连接，通过调节PWM输出频率可调节白色LED的亮度，键盘与船载ECS显示处理单元(2)之间通过UART串口总线构成电连接，语音采用4欧姆阻抗、最大输出功率10W的2寸喇叭，与船载电子海图显示处理单元的音频接口电路E之间通过屏蔽电缆构成电连接。

4.根据权利要求1所述的船舶自动识别系统设备，其特征在于：LCD采用13.3寸TFT宽屏16∶9，1366*768像素，设备根据内河航道窄长的特征采用竖屏的方式，LCD与船载ECS显示处理单元(2)之间通过LVDS总线构成电连接。

5.根据权利要求1所述的船舶自动识别系统设备，其特征在于：所述AIS信息处理单元(4)包括ARM主控模块电路和基带处理模块电路组成，ARM主控电路B采用Cortex-M3处理器STM32F103；基带处理模块采用CML公司推出的AIS基带处理芯片CMX910，ARM主控模块电路B基带处理模块之间采用C-BUS总线和控制总线构成电连接。

6.根据权利要求1所述的船舶自动识别系统设备，其特征在于：所述船舶自动识别系统AIS信息处理单元(4)与射频处理单元(6)以及6PS接收单元(5)为铝壳全封闭屏蔽罩处理，该区域内部引出的VHF射频天线、GPS天线和通信信号线缆分别从两个孔处引出，孔口经过锡胶封闭处理，LCD液晶屏到船载ECS显示处理单元(2)的 信号电缆采用锡胶布包裹处理，壳体为注塑件、背板壳体内壁喷铜处理，该设备与外部的电源、VHF天线、GPS天线、电罗经外设分别通过同轴屏蔽电缆连接。 

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