一种船舶定位系统及方法与流程

本发明涉及船舶定位技术领域，尤其涉及一种船舶定位系统及方法。

背景技术：

随着科技进步和经济发展，国内外贸易不断增长，我国海上交通运输量也呈现大规模增长趋势，船舶交通日益繁忙。船舶在深海远洋中航行，由于海上环境复杂，在海上无法分清方向，从而无法确定其航行路径，所以船舶的定位导向功能在这个过程中具有举足轻重的位置。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种船舶定位系统及方法，解决了现有技术中船舶在深海远洋中航行难以定位的问题。

本申请实施例提供一种船舶定位系统，包括：船舶信号发送模块、信号增强模块、卫星定位模块、地面定位模块、船舶信号接受模块、控制计算模块、航行图像显示模块；

所述船舶信号发送模块、所述信号增强模块、所述船舶信号接受模块、所述控制计算模块、所述航行图像显示模块均设置在需要定位的船舶上，所述船舶信号发送模块与所述信号增强模块连接，所述控制计算模块分别与所述信号增强模块、所述船舶信号接受模块、所述航行图像显示模块连接；所述地面定位模块固定在地面设定位置；所述卫星定位模块与gps定位卫星相绑定；

所述船舶信号发送模块用于发射无线信号；

所述信号增强模块用于放大所述无线信号，将所述无线信号调为第一频率信号、第二频率信号并发射；

所述卫星定位模块用于接受所述第一频率信号，并发射第三频率信号；

所述地面定位模块用于接受所述第二频率信号，并发射第四频率信号；

所述船舶信号接受模块用于接受所述第三频率信号、所述第四频率信号；

所述控制计算模块用于记录所述第一频率信号的发射时间、第二频率信号的发射时间、所述第三频率信号的接受时间、所述第四频率信号的接受时间，根据所述第一频率信号的发射时间和所述第三频率信号的接受时间计算获得第一船舶区域，根据所述第二频率信号的发射时间和所述第四频率信号的接受时间计算获得第二船舶区域，根据所述第一船舶区域和所述第二船舶区域获得船舶位置；

所述航行图像显示模块用于将地图与所述船舶位置结合后进行显示。

优选的，所述船舶信号发送模块设置有卫星信号发射端口、地面信号发射端口，所述信号增强模块设置有卫星信号接受端口、地面信号接受端口，所述卫星信号发射端口与所述卫星信号接受端口连接，所述地面信号发射端口与所述地面信号接受端口连接。

优选的，所述船舶信号发送模块发射的无线信号的频率范围为10mhz～50mhz；所述信号增强模块发射的所述第一频率信号的频率范围为1000mhz～2000mhz，所述第二频率信号的频率范围为300khz～300mhz。

优选的，所述第三频率信号的频率范围为1000mhz～2000mhz，所述第四频率信号的频率范围为300khz～300mhz。

优选的，所述卫星定位模块至少为三个；所述地面定位模块至少为三个，所述地面定位模块固定在海洋中的灯塔上或海岸边的建筑中，不同的所述地面定位模块之间距离大于100km。

优选的，所述航行图像显示模块连线多个时间段的船舶位置，获得船舶的航行记录图。

另一方面，本申请实施例提供一种船舶定位方法，包括以下步骤：

船舶信号发送模块发射无线信号；

信号增强模块放大所述无线信号，将所述无线信号调为第一频率信号、第二频率信号并发射；控制计算模块记录所述第一频率信号的发射时间、第二频率信号的发射时间；

卫星定位模块接受所述第一频率信号，并发射第三频率信号；

地面定位模块接受所述第二频率信号，并发射第四频率信号；

船舶信号接受模块接受所述第三频率信号、所述第四频率信号；所述控制计算模块记录所述第三频率信号的接受时间、所述第四频率信号的接受时间；

所述控制计算模块根据所述第一频率信号的发射时间和所述第三频率信号的接受时间计算获得第一船舶区域，根据所述第二频率信号的发射时间和所述第四频率信号的接受时间计算获得第二船舶区域，根据所述第一船舶区域和所述第二船舶区域获得船舶位置；

航行图像显示模块将地图与所述船舶位置结合后进行显示。

优选的，所述船舶信号发送模块发射的无线信号的频率范围为10mhz～50mhz；所述信号增强模块发射的所述第一频率信号的频率范围为1000mhz～2000mhz，所述第二频率信号的频率范围为300khz～300mhz；所述第三频率信号的频率范围为1000mhz～2000mhz，所述第四频率信号的频率范围为300khz～300mhz。

优选的，所述卫星定位模块至少为三个；所述地面定位模块至少为三个，所述地面定位模块固定在海洋中的灯塔上或海岸边的建筑中，不同的所述地面定位模块之间距离大于100km。

优选的，所述航行图像显示模块连线多个时间段的船舶位置，获得船舶的航行记录图。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本申请实施例中，船舶上的船舶信号发送模块产生无线电信号，通过两个端口经由连接设置的信号增强模块改变频率后发送出去，其中卫星信号发射端口的无线信号频率增强至第一频率，地面信号发射端口的无线信号频率调至第二频率；卫星定位模块、地面定位模块分别接收到信号后，反馈相近频率的无线电信号，船舶上的船舶信号接受模块接受反馈的无线电信号；在与信号增强模块、船舶信号接受模块均连接的控制计算模块中记录信号的发送时间与接受时间，通过控制计算模块计算时间差，从而获得卫星定位模块、地面定位模块所确定的船舶区域，两个船舶区域结合相交后确定船舶位置；船舶位置确定以后，通过在航行图像显示模块的地图中找到对应位置点进行显示。此外，将不同时间段的不同位置点串联起来则显示为整个船舶的航行记录图。综上，本发明提供的船舶定位系统及方法能够给船舶指明航行方向，保障船舶的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种船舶定位系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种船舶定位方法的流程图。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本实施例提供了一种船舶定位系统，如图1所示，包括船舶信号发送模块、信号增强模块、卫星定位模块、地面定位模块、船舶信号接受模块、控制计算模块和航行图像显示模块。所述船舶信号发送模块与所述信号增强模块连接，所述控制计算模块分别与所述信号增强模块、所述船舶信号接受模块、所述航行图像显示模块连接；所述船舶信号发送模块、所述信号增强模块、所述船舶信号接受模块、所述控制计算模块和所述航行图像显示模块设置在需要定位的船舶上；所述地面定位模块固定在地面设定位置，所述卫星定位模块与gps定位卫星相绑定。所述船舶信号发送模块发出信号经由所述信号增强模块增强发出，所述卫星定位模块、所述地面定位模块接受信号并返回信号，所述船舶信号接受模块接受信号，通过所述控制计算模块计算处理，在所述航行图像显示模块中结合当下地图显示。

所述船舶信号发送模块设置有无线电发射器，所述无线电发射器发射信号频率为10mhz～50mhz，设置有两个发射端口，分别为卫星信号发射端口、地面信号发射端口，两个发射端口分别连接在所述信号增强模块上的不同接受端口上。

所述信号增强模块将所述卫星信号发射端口传来的无线信号频率增强至1000mhz～2000mhz，将所述地面信号发射端口传来的无线信号频率调至300khz～300mhz；信号从所述信号增强模块发射出时，所述控制计算模块记录信号的发射时间。

所述地面定位模块固定设置，可以设置在海洋中的灯塔上，也可以设置在沿海海岸边的建筑中，所述地面定位模块接受所述信号增强模块传递来的信号后，反馈发射频率在300khz～300mhz的无线信号。

所述卫星定位模块与定位卫星绑定，所述卫星定位模块接受所述信号增强模块传递来的信号后，反馈发射频率在1000mhz～2000mhz的无线信号。

在一次卫星定位过程中，至少需要三个所述卫星定位模块接受并反馈信号；在一次地面定位过程中，至少需要三个所述地面定位模块接受并反馈信号，且不同的所述地面定位模块之间距离要大于100km。

所述船舶信号接受模块接受反馈回来的信号，并记录接受的时间，根据频率的不同，在所述控制计算模块中进行记录。

所述控制计算模块根据地面定位信号发出、接受时间之差，计算出船舶到地面定位信号的距离，根据三个或更多地面定位信号到船舶不同的距离确定船舶区域位置。卫星定位模块工作原理与之类似，二者相互结合进行定位。

所述航行图像显示模块中设有显示地图，显示地图中的位置与计算模块中的位置相匹配，从而将船舶的具体位置在地图中进行显示，将多个时间段的船舶位置点连线，从而得到船舶的航行图。

利用上述定位系统，本发明提供一种船舶定位方法，如图2所示，包括以下步骤：

s1：船舶信号发送模块发出无线信号，经由信号增强模块放大；

s2：信号增强模块放大将信号调至两种不同频率的信号，控制计算模块计算发射时间；

s3：卫星定位模块、地面定位模块接受信号，并反馈相近频率信号；

s4：船舶信号接受模块接受反馈信息，并记录时间；

s5：控制计算模块根据信号发射、接受时间计算船舶位置，并在航行图像显示模块显示。

具体的，船舶上的所述船舶信号发送模块产生频率为10mhz～50mhz的无线电信号，通过两个端口经由连接设置的所述信号增强模块改变频率；其中，卫星信号发射端口的无线信号频率增强至1000mhz～2000mhz，地面信号发射端口的无线信号频率调至300khz～300mhz；1000mhz～2000mhz频率的无线电可以以很小的功率进行远距离传播，且指向性很强，适宜与卫星之间进行通讯；300khz～300mhz频率的无线电穿透力较强，能够穿过障碍物楼层、山体等，适宜与地面之间进行交流通讯。

所述卫星定位模块、所述地面定位模块接收到信息之后，反馈相近频率的无线电信号，船舶上的所述船舶信号接受模块接受信号；通过所述控制计算模块中记录信号的发射与接受时间，通过计算时间之差获得发射点与接受点之间的距离。得到距离后，由于所述卫星定位模块、所述地面定位模块的位置是固定的，当所述卫星定位模块、所述地面定位模块具有三个或更多时，就能够确定船舶的区域，同时所述卫星定位模块、所述地面定位模块所确定的区域相互结合进行印证，可得到最终的船舶位置。

船舶的位置确定以后，在所述航行图像显示模块的地图中找到船舶的对应位置点进行显示，当不同时间段的不同位置点串联起来则显示为整个船舶的航行记录图，能够给船舶指明航行方向，保障船舶的正常运行。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。