CN208924246U - 基于Lifi技术的海洋通信系统 - Google Patents

Abstract

本案涉及基于Lifi技术的海洋通信系统，包括船载信号系统和岸基信号源系统；船载信号系统包括底座、GPS定位装置、船载信号对准装置、船载信号收发装置；岸基信号源系统包括岸基、岸基信号对准装置、请求信号接收装置，岸基信号收发装置；本实用新型的岸基信号对准装置收到请求信号后，对请求信号予以认证，通过认证后，请求信号接收装置根据请求信号计算得到船载信号收发装置的方位，调整岸基信号对准装置使岸基信号收发装置对准船载信号收发装置，并向船载信号收发装置发出下行链路信号，船载信号收发装置收到下行链路信号后，向岸基信号收发装置发出上行链路信号，对接成功后，即可实现远距离、高速、安全的联网。

Description

基于Lifi技术的海洋通信系统

技术领域

本实用新型属于海洋通信领域，具体涉及一种基于Lifi技术的海洋通信系统。

背景技术

自人类实用新型卫星以来，卫星通讯便与人类的生活发生着密不可分的联系，如卫星电视、卫星广播、卫星电话等。卫星通讯是由同步卫星转发功能实现的，地面部口向同步卫星发射相关的音视频信号，同步卫星将这个信号按照一定的方向下传音视频信号，信号所被覆盖的区域都可借助卫星接收设备来接收信号，收看节目： 现代水运业中，一旦船离岸，便只能通过卫星通讯与外界联系，因此，船用卫星天线几乎是所有远航船舶的标准配置，

船用卫星天线的缺点是离岸远时便无法接收卫星电视信号，通过卫星信号可以上网，但网速极慢，且收费昂贵，另长期在海上旅行的船员难以与陆地进行正常的联系，

目前，船岸无线通信岸站已经可以实现与近海船舶的无线网络连接，但存在的问题是网络信号接收距离近、网速上限低、距离稍远时网络信号差、安全性低等问题。

Lifi，即可见光通信技术，是用光信号的无线传输协议，是一种保密性更好，传输更快的无线网络，利用光源的发出的肉眼察觉不到的高速明暗闪烁信号，根据瞬时光强变化来传输信息。

将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，因而具有广泛的开发前景。但是因为其致命的缺点——无法穿过墙壁，从而导致其研究远远落后于当前流行的WIFI无线传输技术。

但是，在广阔的海洋上，除了因地球曲率引起的视野受限，几乎再无任何可以影响光线传播的物体，因此，可见光通信技术在海洋通信上的价值非常值得研究，并且，现在随着身处海洋的人们对于流量的需求越来越大，LIFI将来有可能成为我们更好的选择。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可远距离信号传输的海洋通信系统。

本实用新型的另一个目的是提供一种可实现高速网络连接的基于Lifi技术的海洋通信系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种基于Lifi技术的海洋通信系统，包括船载信号系统和岸基信号源系统；

所述船载信号系统包括固定于船身的底座、安装在底座上的GPS定位装置、安装于底座上部的船载信号对准装置，以及安装于船载信号对准装置上的基于Lifi技术的船载信号收发装置；

所述岸基信号源系统包括岸基、安装在岸基上部的岸基信号对准装置、固定在岸基顶部的请求信号接收装置，以及安装在岸基信号对准装置上的基于Lifi技术的岸基信号收发装置。

优选的是，所述岸基信号对准装置和岸基信号收发装置有多套，可同时向多艘不同方位的船舶提供高速网络服务；所述岸基信号系统包括沿海岸线设置的多个。

优选的是，所述船载信号收发装置和岸基信号收发装置是以激光为信号载体、基于Lifi技术的信号装置。

优选的是，所述岸基包括架设于较高地势沿海区域的信号塔。

优选的是，所述岸基信号收发装置安装的海拔高度不低于200m。

优选的是，所述船载信号收发装置安装的海拔高度不低于5m。

优选的是，所述请求信号接收装置的信号接收范围不小于180°。

优选的是，还包括预装于船载信号对准装置内的电子地图；所述岸基信号源系统的高精度位置信息标注于所述电子地图内。

优选的是，所述基于Lifi技术的海洋通信系统的操作步骤为：

S1） 船载信号对准装置从GPS定位装置获得自身精确定位，并从电子地图中查找附近岸基信号源系统的精确位置，根据两者之间的距离、方位、高程差计算得到船载信号收发装置所需的调整方位，船载信号收发装置调整完毕后，向请求信号接收装置发出请求信号，所述请求信号的信息内容包括船舶的呼号、船名、MMSI、GPS坐标、船载信号收发装置与GPS定位装置的偏离值；

S2）请求信号接收装置收到请求信号后，对请求信号予以认证，通过认证后，请求信号接收装置根据请求信号计算得到船载信号收发装置的方位，并调整岸基信号对准装置使岸基信号收发装置对准船载信号收发装置，并向船载信号收发装置发出下行链路信号。

S3）船载信号收发装置收到下行链路信号后，向岸基信号收发装置发出上行链路信号，对接成功后，即可联网。

S4）船载信号收发装置实时反馈船舶的GPS信息，岸基信号对准装置根据船舶行驶的方向和速度，模拟船舶运动速率，控制岸基信号对准装置转动，船载信号收发装置的方位也随着船舶的移动做出相应的调整，使岸基信号收发装置始终正对船载信号收发装置。

S5）当船舶航行位置超出当前岸基信号源系统所覆盖的范围时，按照上述步骤寻找新的岸基信号源系统连接。

优选的是，所述船载信号收发装置所发送的请求信号，投射在请求信号接收装置上的落点位置误差不大于10cm。

本实用新型的基于Lifi技术的海洋通信系统，具有以下优点：

1.利用Lifi技术的高传输速度以及激光良好的指向性，船在离岸数十公里时仍然能与岸上的信号源无线连接，使船在远离海岸时仍然可以享用高速的网络。

2.以激光作为网络信号的载体，激光良好的指向性，大大减少了其无线信号被劫持和入侵的几率，安全性大为提高。

3.通过设置多个岸基信号源系统，覆盖大片近海区域，为沿途船舶，尤其是乘客众多的游船、客轮等提供高质量、不间断的网络服务。

4.通过在电子地图中精确标记多个岸基信号源系统，使船载信号系统和岸基信号源系统能实现迅速对接，减少了信号搜寻所需时间。

5.通过尽量提高船载信号系统和岸基信号源系统的高度，减少地平线的限制，使基于Lifi技术的海洋通信系统信号传输距离尽可能的远。

6.通过船载信号系统和岸基信号源系统之间的自动追踪，使船载信号系统和岸基信号源系统之间的光信号连接保持稳定。

附图说明

图1为一种基于Lifi技术的海洋通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1所示，一种基于Lifi技术的海洋通信系统，包括船载信号系统和岸基信号源系统；

所述船载信号系统包括固定于船身的底座1、安装在底座上的GPS定位装置10、安装于底座上部的船载信号对准装置2，以及安装于船载信号对准装置上的基于Lifi技术的船载信号收发装置3；

所述岸基信号源系统包括岸基4、安装在岸基上部的岸基信号对准装置5、固定在岸基顶部的请求信号接收装置6，以及安装在岸基信号对准装置上的基于Lifi技术的岸基信号收发装置7。

所述岸基信号对准装置5和岸基信号收发装置7有多套，可同时向多艘不同方位的船舶提供高速网络服务；所述岸基信号系统包括沿海岸线设置的多个。每个岸基信号收发装置可分别与不同的船舶进行一对一的网络连接，同时提供网络服务。

船载信号收发装置3和岸基信号收发装置7是以激光为信号载体、基于Lifi技术的信号装置。激光的低离散性和高亮度使其即便在恶劣天气仍能有较低的光损耗，保证良好的网络通信质量。

所述岸基4包括架设于较高地势沿海区域的信号塔。信号塔将岸基信号对准装置、请求信号接收装置和岸基信号收发装置稳定固定，确保船载信号收发装置发送信号时能准确发送。

所述岸基信号收发装置7安装的海拔高度不低于200m。

所述船载信号收发装置3安装的海拔高度不低于5m。由于地平线的限制，人站在海边视野只有几公里，故需要使岸基信号收发装置和船载信号收发装置安装高度尽可能的大，以增加光信号传输的距离。

所述请求信号接收装置6的信号接收范围不小于180°。船舶的请求信号可能来自海洋的各个角度，因此需要信号接收装置的信号接收范围尽可能的大；请求信号接收装置通过接收并解析请求信号的光强变化，来解读其中的信息。

还包括预装于船载信号对准装置2内的电子地图；所述岸基信号源系统的高精度位置信息标注于所述电子地图内。高精度的电子地图是船舶能在近海区域保持不间断的高速网络所必不可少的。

实施例2

所述基于Lifi技术的海洋通信系统的操作步骤为：

S1） 船载信号对准装置2从GPS定位装置10获得自身精确定位，并从电子地图中查找附近岸基信号源系统的精确位置，根据两者之间的距离、方位、高程差计算得到船载信号收发装置所需的调整方位，船载信号收发装置调整完毕后，向请求信号接收装置6发出请求信号，所述请求信号的信息内容包括船舶的呼号、船名、MMSI、GPS坐标、船载信号收发装置与GPS定位装置的偏离值；

S2）请求信号接收装置6收到请求信号后，对请求信号予以认证，通过认证后，请求信号接收装置6根据请求信号计算得到船载信号收发装置3的方位，并调整岸基信号对准装置5使岸基信号收发装置7对准船载信号收发装置3，并向船载信号收发装置3发出下行链路信号9。

S3）船载信号收发装置收到下行链路信号后，向岸基信号收发装置发出上行链路信号8，对接成功后，即可联网。

S4）船载信号收发装置实时反馈船舶的GPS信息，岸基信号对准装置根据船舶行驶的方向和速度，模拟船舶运动速率，控制岸基信号对准装置接近匀速转动，船载信号收发装置的方位也随着船舶的移动做出相应的调整，使岸基信号收发装置始终正对船载信号收发装置。

S5）当船舶航行位置超出当前岸基信号源系统所覆盖的范围时，按照上述步骤寻找新的岸基信号源系统连接。

所述船载信号收发装置所发送的请求信号，投射在请求信号接收装置上的落点位置误差不大于10cm，误差过大时，有可能导致请求信号接收装置接收不到请求信号，造成网络连接延时或失败，这也对本实用新型系统的各装置精度、安装误差、定位精度提出了较高的要求。

实施例3

目前，多数近海船舶都已配备船舶AIS装置，采用实施例1的装置后，请求信号接收装置将接收到的请求信号经解析后，将船舶的呼号、船名、MMSI、GPS坐标等信息发送至当地的管理部门，即可实现对船舶的实时管控，可较好的取代船舶AIS装置，节约成本。

实施例4

当船舶与岸基信号源系统的距离超过激光信号的直射范围时，可采用具备多套船载信号收发装置的船舶作为中继站进行信号中继，向距离更远的船舶发送信号。值得说明的是，由于船舶的不稳定性，如仍采用基于Lifi技术的激光信号作为两船舶间的接入信号，有可能会导致两船舶间的信号收发装置难以短时间内对准或者对准后由于船舶的摇晃导致信号连接中断，因此采用无线网桥进行远距离无线连接是更为稳妥的方式。

实施例5

指向性较好的套照灯等也可作为光信号的载体，在较短距离内传递信号，但信号的传输质量和安全性可能会受到影响。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.一种基于Lifi技术的海洋通信系统，其特征在于，包括船载信号系统和岸基信号源系统；

所述船载信号系统包括固定于船身的底座、安装在底座上的GPS定位装置、安装于底座上部的船载信号对准装置，以及安装于船载信号对准装置上的基于Lifi技术的船载信号收发装置；

所述岸基信号源系统包括岸基、安装在岸基上部的岸基信号对准装置、固定在岸基顶部的请求信号接收装置，以及安装在岸基信号对准装置上的基于Lifi技术的岸基信号收发装置。

2.如权利要求1所述的基于Lifi技术的海洋通信系统，其特征在于，所述岸基信号对准装置和岸基信号收发装置有多套，可同时向多艘不同方位的船舶提供高速网络服务；所述岸基信号系统包括沿海岸线设置的多个。

3.如权利要求2所述的基于Lifi技术的海洋通信系统，其特征在于，所述船载信号收发装置和岸基信号收发装置是以激光为信号载体、基于Lifi技术的信号装置。

4.如权利要求3所述的基于Lifi技术的海洋通信系统，其特征在于，所述岸基包括架设于较高地势沿海区域的信号塔。

5.如权利要求4所述的基于Lifi技术的海洋通信系统，其特征在于，所述岸基信号收发装置安装的海拔高度不低于200m。

6.如权利要求5所述的基于Lifi技术的海洋通信系统，其特征在于，所述船载信号收发装置安装的海拔高度不低于5m。

7.如权利要求6所述的基于Lifi技术的海洋通信系统，其特征在于，所述请求信号接收装置的信号接收范围不小于180°。

8.如权利要求7所述的基于Lifi技术的海洋通信系统，其特征在于，还包括预装于船载信号对准装置内的电子地图；所述岸基信号源系统的高精度位置信息标注于所述电子地图内。