CN203039696U - 海上无线电监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线电信号监测系统，特别是一种海上无线电监测装置，其组成要点在于，包括有：第一数据传送模块、第二数据传送模块、通信数据处理模块、基准装置、中央处理装置和船舶数据存储模块。本实用新型有机交汇融合了无线电测向定位装置、无线电监听装置以及AIS系统，对船舶的位置信息进行了有效的识别，并建立了船舶所有信息数据的关联链接，最后所获得的关联有无线电测向定位数据和AIS系统的数据，能够通过软件设计体现在电子海图和地理信息系统中，从而完全掌握船舶的动态信息，实现了对船舶能够“看得见、听得到，叫的着”的实时联络方式，为实现对指定区域进行监控、对船舶进行有效查询、定位、跟踪和监管提供有效的数据基础。

Description

海上无线电监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种无线电信号监测系统，特别是一种海上无线电监测装置。

背景技术

对于海事航行，海上无线电台通信是海上作业信息沟通的重要渠道，是海上安全生命线，船舶电台是海上通信必不可少的工具。海上无线电台监测是基于海上无线电管理与监测系统所提供的无线电测向定位技术以及无线电监听技术。无线电测向定位技术包括无线电测向技术和无线电定位技术。

无线电测向是依靠测量空间电磁波的无线电设备来完成的。就是利用无线电测量设备来确定要测的无线电发射源到已知座标点的连线与某一个参考方向线之间的夹角的过程。

无线电定位常通过两种方法来实现：①单台定位法（SSL）：用同一个测向机同时测量出某被测电台传播来的电磁波的方位角和仰角，又知产生反射波的电离层的高度，则可实现单台定位。它适用于对短波（HF）频段的信号进行无线电定位。②多台定位法：通过两台以上的无线电测向机，分别在几个不同的地方，同时对同一被测信号进行测向，测出各自的示向度，通过各自的示向线进行交汇而得出的信号源发射位置。进行交叉定位时，测试点之间距离比较近，可以用直线交叉定位，距离比较远时应按地球大圆弧以球面三角计算，交叉定位法是最常见的定位方法。无线电测向和无线电定位所获得的数据通过计算能够初步判断船舶的位置所在。

然而，由于海上通信监管手段不足，扰乱水上无线电通信秩序的现象屡有发生。国际遇险安全通信频率被占用的现象比较普遍，无线电测向和定位数据往往有较大误差，不够精确，特别是对于运动中的船舶，因此无法了解船舶分布情况。而海事部门主要关注海上的通信调度，对测向和定位数据要求不高，因此目前开展海上无线电监测经常出现“听得到”船舶的声音，而却“看不到”船舶的具体位置，虽然通过定位算法可以初步判断某信号源位置，但考虑到测向设备和环境影响等因素，无法核实该点是否存在船舶或电台，即使该位置确实存在船舶，也无法获得船名、呼号、行驶轨迹及目的地等信息。毕竟海上无线电台站的设置与信号传播有自己的特点，目前的无线电监测设备用于海上监测时，只能在宏观上提供频率占用度信息，无法获得船舶电台具体信息，其测试结果无法对海上台站管理和行政执法等无线电业务需求提供有效地支持和帮助。

目前，海上船舶管理部门对船舶的技术管理主要是基于船舶自动识别系统（Automatic Identification System, 简称AIS系统）的技术，该系统由岸基（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。它通过C/S和B/S模式，为船舶、船公司、航运部门、政府、港口、生态、救援、海洋和大气、研究和统计、公共访问、VTS、反恐等提供服务。

这个系统会不停地自动发送出船只的身份、位置等信息，当被其它电台询问的时候，船长也可手动控制此系统发射。AIS系统船只的位置的信息是由船只的导航系统（如 GPS 系统）自动提供的。安装有AIS系统的船只的行踪能够被自动显示到VTS所配备的雷达的显示屏上，或者被自动显示到电子航海图上。AIS最基本的运行是“船-船”、“船-岸”的信息交换。

然而该系统对于船舶管理的不足之处在于，AIS设备的技术原理是AIS把船舶信息诸如识别码、位置、航向、速度等发送到其它船舶或岸上，并能以快速的更新率处理多路船舶信息和警示避碰。但无法开展无线电语音通讯，对海上动态目标只能是“看得见”，却“听不到”，无法实现船-船、船-岸之间的有效交流。

无论是目前常规的无线电监测系统的“听得见，看不到”，还是AIS系统的“看得见，叫不着”，都难以实现海上通讯信号的有效管理；无法对违规通讯的船舶测向定位；遇到海上救援等报警时，除非对方报送具体位置，否则只能发动海上船舶开展被动搜索，但如何对海上救援船舶进行经济补贴确实很大难题；若遇到救援恶意假报警更无法锁定取证。

实用新型内容

本实用新型的海上无线电监测系统目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种能准确定位船舶，并实现船舶呼叫定位及轨迹跟踪，实现“听得见、看的到、叫的着”的海上无线电监测装置。

本实用新型的目的是通过以下途径来实现的：

海上无线电监测装置，其结构要点在于，包括有：第一数据传送模块、第二数据传送模块、通信数据处理模块、基准装置、中央处理装置和船舶数据存储模块；第一数据传送模块的接收端与AIS系统连接，发送端通过通信数据处理模块与基准装置连接，第二数据传送模块的接收端与无线电测向定位装置连接，发送端与通信数据处理模块连接；通信数据处理模块及基准装置分别与中央处理装置连接，中央处理装置的输出端与船舶数据存储模块连接。

无线电测向定位装置提供船舶信号源的初步位置数据、无线电信息（如频率、频宽等）以及航行时间数据；AIS系统提供船舶信息数据（识别码、编号或者船号等信息）、船舶实时位置数据以及船舶航行的其他参数（如航向、速度等）。第一数据传送模块和第二数据传送模块接收上述信息后，传送给通信数据处理模块，由通信数据处理模块将接收的信息进行载波转换、模数转换等处理，然后将AIS系统传送过来的数据存储到基准装置中，而无线电侧向定位装置传送过来的数据送入中央处理装置进行如下处理：将无线电测向定位装置所提供的船舶地理信息数据和基准装置中AIS系统所提供的进行比较处理，当获得一致的船舶信息数据后，进一步将同一船舶信息所关联的无线电测向定位装置所提供的船舶初步位置数据与AIS系统所提供的船舶实时位置数据进行对比识别，如果二者对比一致或者是在设定的误差内，则确认该船舶的具体信息，将船舶信息数据、无线电信息、船舶航行时间数据、船舶航行的其他参数进行关联，并存储到船舶数据存储模块中。进一步的，该船舶数据存储模块中的数据可以传送和应用到电子海图与地理信息管理系统中，能够获得展现船舶的所有信息。本实用新型有机的交汇融合了无线电技术和AIS系统，将无线电测向定位数据和AIS系统的数据进行了有机的关联，为电子海图与地理信息管理系统的应用提供了数据基础，在此基础上，本领域技术人员能够完全掌握船舶的动态信息，实现了对船舶能够“看得见、听得到，叫的着”的实时联络方式，进一步的实现对指定区域进行监控、对船舶进行有效查询、定位、跟踪和监管。

本实用新型可以进一步具体为：

还包括有第三数据传送模块和历史数据存储模块，该第三数据传送模块的接收端与无线电监听装置连接，发送端通过通信数据处理模块与历史数据存储模块连接，历史数据存储模块与中央处理装置连接。

历史数据存储模块用于存储无线电监听装置传送来的船舶数据信息，还存储有由第一数据传送模块、第二数据传送模块经由中央处理装置传送来的AIS系统数据和无线电测向定位数据，所有数据作为历史数据进行存储，以便中央处理装置能够读取、调用。

还包括有一定位数据误差校正模块，其接收端与历史数据存储模块连接，输出端与中央处理装置连接。

定位数据误差校正模块从历史数据存储模块中接收来自无线电测向定位装置的数据，同时接收无线电监听装置的增益与接收电平。海上无线电监测有两个优势：①信号稳定性：海上的无线电信号无遮挡，其来波方向稳定；②信号可知性：监测的对象明确，就是海上船舶配备的VHF电台。海上无线电监听对象所使用设备及系统增益都是固定的。为此能够通过定位误差校正模块计算出天线发出的等效全向辐射功率 (EIRP)。然后根据监听接收系统的增益和接收电平，可以进一步估算出发射信号船只与我们监听地点的距离，考虑到接收电平的误差，因此基本上可以将监测的船只位置锁定在一个环形带内。判定另一方面，接收无线电测向数据，确定来波的大致方向后与锁定船只位置的环形带向相交，对定位数据进行误差校正，以便能够获得更为准确的定位数据，以与AIS系统所提供的数据进行较高成功率的匹配。

经由误差校正后的无线电测向定位数据传送给中央处理装置，以供其与AIS系统数据进行比较判断，这样可以减少判断上的误差，增加精确度。

还包括有一种航线分析处理模块，其接收端与历史数据存储模块连接，触发端与中央处理装置连接，输出端与船舶数据存储模块连接。

航线分析处理模块中包括有航线计算模块和航线数据识别模块。如果定位数据识别装置所对比的无线电侧向定位装置所提供的船舶初步位置数据与AIS系统所提供的船舶实时位置数据超过误差范围，则启动航线分析处理模块：航线计算模块提取存储在历史数据存储模块中、由无线电测向定位装置所提供的测向同步时间，并根据历史测向数据计算船舶航线，获得航线上的若干位置点数据，传送给航线数据识别模块，由航线数据识别模块将该航线位置数据与AIS系统提供的数据进行比较，如果一致或者是在误差范围内，则将船舶信息数据、无线电信息、船舶航行时间数据、船舶航行的其他参数进行关联，并存储到船舶数据存储模块中。如果仍然超过误差范围，则另行处理。

中央处理装置和定位数据误差校正模块集成在型号为ALTERAL公司生产的EP3C40F484的处理芯片中。

通信数据处理模块为一种调制解调模块。用于对有线或者无线传送的数据进行调制和解调处理。

历史数据存储模块和船舶数据存储模块采用型号规格为Seagate ST318417N 18G的工业硬盘。

船舶分析处理模块采用型号为C8051F340的数据处理芯片。

第一数据传送模块、第二数据传送模块和第三数据传送模块均为数据传送接口，或者为无线端口，或者为RS485通信接口。

综上所述，本实用新型提供了一种海上无线电监测装置，其有机交汇融合了无线电测向定位装置、无线电监听装置以及AIS系统，对船舶的位置信息进行了有效的识别，并建立了船舶所有信息数据的关联链接，进行存储，最后所获得的关联有无线电测向定位数据和AIS系统的数据，其能够通过软件设计体现在电子海图和地理信息系统中，从而完全掌握船舶的动态信息，实现了对船舶能够“看得见、听得到，叫的着”的实时联络方式，为实现对指定区域进行监控、对船舶进行有效查询、定位、跟踪和监管提供有效的数据基础。

附图说明

 图1所示为本实用新型所述海上无线电监测系统的原理结构示意图。

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

海上无线电监测装置，包括有：第一数据传送模块、第二数据传送模块、第三数据传送模块、通信数据处理模块、基准装置、历史数据存储模块、中央处理装置和船舶数据存储模块；第一数据传送模块的接收端与AIS系统连接，发送端通过通信数据处理模块与基准装置连接，第二数据传送模块的接收端与无线电测向定位装置连接，发送端与通信数据处理模块连接；第三数据传送模块的接收端与无线电监听装置连接，发送端通过通信数据处理模块与历史数据存储模块连接；通信数据处理模块及基准装置分别与中央处理装置连接，中央处理装置的输出端与船舶数据存储模块连接。

另外，还包括有定位数据误差校正模块和航线分析处理模块，定位数据误差校正模块接收端与历史数据存储模块连接，输出端与中央处理装置连接。航线分析处理模块包括有航线计算模块和航线数据识别模块，航线计算模块的接收端与历史数据存储模块连接，触发端与中央处理装置连接，输出端与船舶数据存储模块连接。

中央处理装置和定位数据误差校正模块集成在型号为ALTERAL公司生产的EP3C40F484的处理芯片中。通信数据处理模块为一种调制解调模块。用于对有线或者无线传送的数据进行调制和解调处理。历史数据存储模块和船舶数据存储模块采用型号规格为Seagate ST318417N 18G的工业硬盘。船舶分析处理模块采用型号为C8051F340的数据处理芯片。第一数据传送模块、第二数据传送模块和第三数据传送模块均为数据传送接口。

上述模块的工作原理是：装置分别接收AIS系统、无线电测向定位装置、无线电监听装置的数据，并将AIS系统的数据作为基准数据，而其他数据则存储到历史数据存储模块中。

首先由定位数据误差校正模块校正无线电测向定位数据，然后由中央处理装置将校正后的无线电测向定位数据与基准数据进行比对，如果误差在允许范围内，则关联所有数据存储到船舶数据存储模块中；如果误差不在允许范围内，则通过航线分析处理模块对测向定位数据进行进一步的分析和计算，将确认后的结果也存储到船舶数据存储模块中，如果仍无法确定，则放弃数据。具体各个模块的工作流程参照实用新型内容中所述的工作原理。

电子海图和地理信息系统是一种现有海上管理系统中的具有地理信息的电子海图。AIS系统的数据可以直接反应在该海图上，而其所关联的无线电数据则可以直接链接到监听系统，实现据图与船舶进行实时对话。

在定位数据误差校正模块之前还可以设定一个信息数据重叠判断，用于依据历史数据存储模块判断所接收的信息是否为重复信息，考虑到无线电侧向定位装置所使用的多个电台可能发送重复信息，因此根据系统的同步时钟以及船舶信息可以对接收的信息进行判断，避免历史数据存储模块的海量存储，和影响整个系统的计算处理速度。

本实用新型未述部分与现有技术相同。

Claims (8)

1.海上无线电监测装置，其特征在于，包括有：第一数据传送模块、第二数据传送模块、通信数据处理模块、基准装置、中央处理装置和船舶数据存储模块；第一数据传送模块的接收端与AIS系统连接，发送端通过通信数据处理模块与基准装置连接，第二数据传送模块的接收端与无线电测向定位装置连接，发送端与通信数据处理模块连接；通信数据处理模块及基准装置分别与中央处理装置连接，中央处理装置的输出端与船舶数据存储模块连接。

2.根据权利要求1所述的海上无线电监测装置，其特征在于，还包括有第三数据传送模块和历史数据存储模块，该第三数据传送模块的接收端与无线电监听装置连接，发送端通过通信数据处理模块与历史数据存储模块连接，历史数据存储模块与中央处理装置连接。

3.根据权利要求2所述的海上无线电监测装置，其特征在于，还包括有一定位数据误差校正模块，其接收端与历史数据存储模块连接，输出端与中央处理装置连接。

4.根据权利要求2所述的海上无线电监测装置，其特征在于，还包括有一种航线分析处理模块，其接收端与历史数据存储模块连接，触发端与中央处理装置连接，输出端与船舶数据存储模块连接。

5.根据权利要求3所述的海上无线电监测装置，其特征在于，中央处理装置和定位数据误差校正模块集成在型号为ALTERAL公司生产的EP3C40F484的处理芯片中。

6.根据权利要求1所述的海上无线电监测装置，其特征在于，通信数据处理模块为一种调制解调模块。

7.根据权利要求2所述的海上无线电监测装置，其特征在于，历史数据存储模块和船舶数据存储模块采用型号规格为Seagate ST318417N 18G的工业硬盘。

8.根据权利要求4所述的海上无线电监测装置，其特征在于，船舶分析处理模块采用型号为C8051F340的数据处理芯片。