船舶引航系统

暂无

船舶引航系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种电子、信息等领域，特别是涉及一种基于PDA、GPS、AIS、WIFI、GIS、GPRS和互联网技术的船舶引航系统。\n背景技术\n[0002] 目前，国内外很多公司在船舶航行安全方面，尤其是船舶在港区内的行驶，都有进行相应的助航、引航设备及系统的研发，并且有了一些比较好的商业化产品。如新西兰Navicom Dynamics公司的“HarbourPilot”引航系统等。但是，这些产品在实际运用的过程中，大都使用笔记本电脑，重量大，成本高、底图分辨率低(皆使用电子海图，分辨率难以比拟卫星遥感影像，并且卫星遥感影像更具真实性)等，不能很好发挥其功效。同时，现有的这些商业产品报价较高，也成为制约它们大范围推广应用的制约因素之一。\n实用新型内容\n[0003] 本实用新型的目的在于提供一种可直观的、真实的提供地理环境的船舶引航系统。\n[0004] 为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：\n[0005] 本实用新型是一种船舶引航系统，它包括AIS设备、AIS无线终端、移动终端；所述的AIS无线终端可接入AIS设备的引航端口，与AIS设备通过串口线直接连接，AIS无线终端通过无线网络连接移动终端或船舶AIS通讯子系统通过GPRS通讯方式连接移动终端，AIS通讯子系统采用C/S架构，与船舶引航监控子系统和移动终端分别通过Socket网络通讯和GPRS网络通讯方式进行数据传输。\n[0006] 所述的移动终端具有通讯接口和数据线接口；所述的AIS无线终端包括电源转换电路、电源指示灯电路、接口转换电路、无线收发电路、收发信号指示电路，所述的用于指示电源通断状况的电源指示灯电路连接电源转换电路，电源转换电路的输出端连接接口转换电路和无线收发电路，为接口转换电路、无线收发电路提供电源；所述的接口转换电路的输出端连接无线收发电路，将来自AIS的数据通过串进行传换，送往无线收发电路；所述的收发信号指示电路连接在无线收发电路上，用于指示收发信号指示电路信号发射状态。\n[0007] 所述的移动终端是一种包括PDA存储器和显示窗口的PDA终端，所述的PDA终端基于含内置高精度GPS的智能手机，集成有下列功能模块：系统管理模块、图层操作模块、图层显示模块、船舶显示模块、船舶监控模块、信息查询模块。\n[0008] 所述的接口转换电路采用MAX3160E芯片。\n[0009] 所述通讯接口为串口。\n[0010] 所述通讯接口的连接为GPRS无线连接。\n[0011] 采用上述方案后，由于本实用新型是针对引航员在引航船舶的实际过程中所遇到的问题，以及现有的技术和系统中存在着的缺陷和不足，提供一种基于掌上智能电脑PDA、全球定位系统GPS、船舶自动识别系统AIS、无线网络技术WIFI、地理信息系统GIS、移动通信网络GPRS和互联网技术船舶引航系统。该系统主要由PDA引航系统和AIS无线通讯系统组成，本实用新型具有以下优点：\n[0012] (1)海陆地理环境数据以卫星遥感影像图直观、高清晰(60cm分辨率)显示，该遥感影像栅格图与矢量助航数据的叠加，充分发挥卫星遥感图数据的时效性，也保证了矢量数据能及时更新，满足数据最新性的要求。\n[0013] (2)具备可选择AIS信号源的通讯服务系统，实现船舶AIS数据可通过引航站已安装的AIS通讯终端获取；也可选择从航标处AIS监控中心获取；无线局域网方式连接本实用新型。\n[0014] (3)PDA体积小，重量轻，方便携带。\n[0015] (4)具有内置GPS自导航功能，可不接入AIS信号，能够实现对自身船舶或其他移动载体的位置实时监控，精度10m以内。\n[0016] (5)具有手机功能，方便引航员使用。\n[0017] (6)具有照相机和视频拍摄功能，方便引航员及时拍摄现场图片或视频信息，用以及时取证，以备工作上的需要。\n[0018] (7)本实用新型负责传输AIS信号，采用WLAN通信技术，连接方便，信号穿透力强，覆盖范围大(80-100m)。\n[0019] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。\n附图说明\n[0020] 图1是本实用新型的网络连接图；\n[0021] 图2是本实用新型AIS无线终端的电路框图；\n[0022] 图3A是本实用新型AIS无线终端电源转换电路21的电路图；\n[0023] 图3B是本实用新型AIS无线终端电源指示灯电路22的电路图；\n[0024] 图3C是本实用新型AIS无线终端电源转换电路接口转换电路23的电路图；\n[0025] 图3D是本实用新型AIS无线终端电源转换电路无线收发电路24的电路图；\n[0026] 图3E是本实用新型AIS无线终端电源转换电路收发信号指示电路25的电路图；\n[0027] 图4是本实用新型PDA终端的功能示意图；\n[0028] 图5是本实用新型的组成图。\n[0029] 附图中本领域通用的外文缩写解释如下：\n[0030] PDA：掌上智能电脑GPS：全球定位系统AIS：船舶自动识别系统WIFI：无线网络技术GIS：地理信息系统GPRS：移动通信网络\n具体实施方式\n[0031] 如图1所示，本实用新型是一种船舶引航系统，它包括AIS设备1、船舶AIS无线终端2、移动终端3。\n[0032] 所述的AIS无线终端2可接入AIS设备1的引航端口，与AIS设备1通过串口线直接连接，AIS无线终端2通过无线网络连接移动终端3或船舶AIS通讯子系统通过GPRS通讯方式连接移动终端3，AIS通讯子系统采用C/S架构，与船舶引航监控子系统和移动终端3分别通过Socket网络通讯和GPRS网络通讯方式进行数据传输。所述船舶引航监控子系统采用C/S架构，与船舶AIS通讯子系统通过Socket网络通讯连接，系统使用到的电子海图、遥感影像数据以文件形式保存在本地目录中，其他的数据信息均从船舶引航综合数据库中获取。来自AIS的数据，通过接口转换电路，送入无线收发电路进行处理，按照802.11协议组成帧，通过空中接口发射出去。\n[0033] 所述的移动终端1具有通讯接口和数据线接口，在实施例中，为方便引航员用户使用，采用掌上智能电脑(PDA)，通过无线局域网(WLAN)实时接收来自AIS设备1终端传来本船信息，以及附近海域内它目标船的实时数据，进而实时监视船只航行数据、航线数据、以及周围船只情况，避免船只偏离航线、或碰撞。本系统通过将AIS设备1(船台或基站)的引航端口连入无线通讯系统(AIS WLAN)相结合，使AIS数据得以在无线以太网上实时传输。在上行链路中，WLAN通信模块将AIS设备1终端输出的串行数据打包，在以太网上传送。\n[0034] 如图2、图3A-图3E所示，所述的AIS无线终端2包括电源转换电路21、电源指示灯电路22、接口转换电路23、无线收发电路24、收发信号指示电路25。所述的用于指示电源通断状况的电源指示灯电路22连接电源转换电路21，电源转换电路21的输出端连接接口转换电路23和无线收发电路24，为接口转换电路23、无线收发电路24提供电源；所述的接口转换电路23的输出端连接无线收发电路24，将来自AIS的数据通过串进行传换，送往无线收发电路24；所述的收发信号指示电路25连接在无线收发电路24上，用于指示收发信号指示电路24信号发射状态。\n[0035] 所述的接口转换电路23采用MAX3160E芯片，它是由MAXIM公司生产，是一种高性能管脚可编程的多协议收发器件，可通过引脚设置为2Tx/2Rx RS232接口或单路RS485/422收发器；该芯片采用独特的低压差发送输出级和内部双电荷泵结构，在+3～+5.5V电源供电时，可满足RS-232和RS-422/485协议标准。芯片中的接收器带有失效保护电路，当接收器输入短路或开路时，器件输出为高电平。另外，该器件还具有节电模式和过流过热保护功能。\n[0036] 所述WLAN无线发射模块电路24由接口转换、电源、信号处理、无线发送等部分构成。来自AIS的数据，通过接口转换电路23，送入无线收发电路24进行处理，按照802.11协议组成帧，通过空中接口发射出去。所述收发信号指示电路，采用74hc244三态8同相缓冲/驱动器，其驱动电流右达几十毫安，增强了信号的带负载能力。\n[0037] 所述AIS无线终端2采用无线局域网技术作为空中接口，可以实时监视船只航行数据、航线数据、以及周围船只情况，避免船只偏离航线或碰撞；电路以MAX3160E为核心，[0038] 如图4所示，所述的移动终端1是一种包括PDA存储器和显示窗口的PDA终端。所述的PDA终端基于含内置高精度GPS的智能手机，集成有下列功能模块：系统管理模块、图层操作模块、图层显示模块、船舶显示模块、船舶监控模块、信息查询模块。\n[0039] 本实用新型是集当前成熟的GIS技术，GPS技术，AIS技术，WIFI无线技术，遥感影像金字塔技术，嵌入式开发技术等于一体的嵌入式移动引航系统。该系统由PDA(含内置高精度GPS)、AIS(船舶自动识别系统)无线通讯器组成，随引航员部署在进出港口的大型外轮上。船舶PDA引航子系统可通过GRPS通讯方式从船舶AIS通讯子系统获取实时的船舶数据，也可通过WIFI无线通讯方式从AIS无线终端网络中获取实时的船舶AIS数据，还可通过智能手机配置的高精度GPS模块获取本船数据。船舶数据支持多种途径进行获取，互为补充，可以解决AIS数据的滞后性、GRPS数据无法覆盖离岸较远区域、GPS数据无法表现他船信息等的问题，从而保证系统能够及时反映海上舶船的航行动态，进行辅助船舶进行引航作业等工作。在郑和一号PDA上，实时显示基于0.6米QUICK-BIRD高分辨率卫星遥感影像的航道、航标、锚地、泊位、地名以及水深点等数据，提高3秒刷新速率的船舶动态时空数据，使引航员实时掌握船舶的位置、速度、航向，以及与他船的运动关系，即方位、距离、TCPA(最近会遇时间)、DCPA(最近会遇距离)等，为引航员及时、全面、直观的船舶动态和周围海上交通通航态势提供可靠信息，通过直观的、真实的地理环境体现，减轻了引航员的船舶操纵心理压力，进一步地保障船舶安全引航。同时，“郑和一号PDA引航系统”与郑和一号调度计划信息发布系统连接，引航员通过PDA可查询每天的船舶引航计划。其中，船舶AIS通讯子系统采用C/S架构。与AIS设备通过串口线直接连接，与船舶引航监控子系统和船舶PDA引航子系统分别通过Socket网络通讯和GPRS网络通讯方式进行数据传输。船舶AIS通讯子系统集成有下列功能模块：AIS数据接收功能模块、AIS数据保存功能模块和AIS数据转发功能模块。所述AIS数据接收功能模块，系统通过连接AIS设备，设定相应的串口号、波特率等参数，接收AIS设备捕获到的所有船舶AIS数据，以供其他子系统使用。所述AIS数据保存功能模块，系统将接收到的所有AIS数据保存到船舶引航综合数据库中，以供船舶引航监控子系统未来进行船舶历史轨迹回放等操作。所述AIS数据转发功能模块，系统通过Socket网络通讯方式将接收到的所有AIS数据转发给所有的Socket客户端，包括船舶引航监控子系统客户端和船舶PDA引航子系统客户端等，以供相应系统进行船舶航行动态显示、查询、分析等操作，从而为引航、调度提供辅助支持。\n[0040] 图5是本发明的各部分组成图。如图1所示，本实用新型采用客户端/服务端(C/S)架构，通过在船载AIS设备1终端上安装本实用新型，在引航船舶上建立无线局域网络，连接AIS设备1终端和引航员手持移动终端3。本实用新型是一种可以由引航员随身携带的可对AIS进行实时信息接收与反馈的无线便携设备。它采用无线局域网技术作为空中接口，可以从PDA上实时监视船只航行数据、航线数据、以及周围船只情况，避免船只偏离航线或碰撞。