一种基于tetra数字集群系统的船舶安全报警装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警装置，包括手持终端，所述手持终端包括微处理器、TETRA收发信机、GPS模块、语音处理器、按键、显示屏、扬声器、听筒和话筒，所述TETRA收发信机、所述GPS模块、所述语音处理器、所述按键、所述显示屏、所述扬声器均与所述微处理器连接，所述语音处理器分别与所述听筒和所述话筒连接。本发明还公开了一种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警方法。本发明能够现有TETRA功能业务基础上，增加船舶之间安全距离的自动预警及船舶遇险快捷按键报警功能，防止船舶之间发生撞船的危险，提高船舶遇险时的快速呼救能力，从而保障船舶航行的安全。
【专利说明】—种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种TETRA数字集群系统，特别涉及一种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着我国经济快速发展，内河水路运输空前繁荣，进江海船舶数量和船舶吨位逐年增多，船舶发生撞船、触礁等安全事故的事件不断见诸报端。
[0003]目前在内河船舶领域应用的通信技术有TETRA数字集群通信、数字移动通信、卫星通信、VHF甚高频通信等，尽管每种通信技术的原理各有不同，但从功能上却是大同小异，都是围绕语音通话、船位监控等方面进行开发，大都缺乏必要的防撞船自动报警等功能，其它具备防撞船报警功能的系统往往缺少必要的语音通话功能。相关部门通过对以往撞船事故成因进行分析，得出船舶之间存在着信息沟通不畅、功能单一、遇险呼救不及时等问题，通信不畅造成船舶在发生危险之前不能及时获知危险情况，使一些本可以避免的事故多次出现；当船舶遇险时又不能及时有效发出求救信息，又增大了船员在事故中的死亡率。
[0004]TETRA数字集群系统是目前成熟的专用移动通信系统，是目前现有通信系统中调度指挥功能最为强大的系统，除了具备公众移动通信网所能提供的移动通信服务外，还能实现个人与群体间的任意通信，其安全保密性高、抗干扰能力强、数据业务应用功能丰富，具有公用网络不具备的调度、管理功能，真正全面实现了通讯智能化。TETRA数字集群系统目前在国内的内河港口、轨道交通、大型工厂、机场等领域已开始广泛应用。尽管TETRA数字集群系统的功能很丰富，但在内河船舶应用领域，还缺乏必要的撞船自动告警等功能。
[0005]通信系统功能的缺失，大大影响了船舶航行的安全，本发明通过对现有TETRA数字集群系统进行技术创新，开发了独特的水上船舶防撞船预警及遇险快捷呼救等安全报警技术。
【发明内容】
[0006]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警装置及方法。
[0007]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警装置，其特征在于，包括手持终端，所述手持终端包括微处理器、TETRA收发信机、GPS模块、语音处理器、按键、显示屏、扬声器、听筒和话筒，所述TETRA收发信机、所述GPS模块、所述语音处理器、所述按键、所述显示屏、所述扬声器均与所述微处理器连接，所述语音处理器分别与所述听筒和所述话筒连接，其中:
[0008]所述TETRA收发信机与基站及其他TETRA终端之间相互通信；
[0009]所述GPS模块接收来自卫星的定位信息并发送至所述微处理器；
[0010]所述微处理器，接收来自所述TETRA收发信机、所述GPS模块以及所述按键的输入信息并进行分析处理，输出信息至所述显示屏、所述扬声器以及所述TETRA收发信机，通过所述TETRA收发信机向外发送信息；
[0011]所述语音处理器，接收来自所述话筒的语音信息并输出数字信息至所述微处理器；接收来自所述微处理器的数字信息并输出语音信息至所述听筒。
[0012]进一步地，还包括外置接口，所述外置接口分别与船上的海图导航设备和所述微处理器相连。
[0013]进一步地，所述按键包括报警按键，每个所述报警按键对应一种危险报警类型。
[0014]本发明还提供了一种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警方法，采用手持终端，所述手持终端包括微处理器、TETRA收发信机、GPS模块、语音处理器、按键、显示屏、扬声器、听筒和话筒，所述TETRA收发信机、所述GPS模块、所述语音处理器、所述按键、所述显示屏、所述扬声器均与所述微处理器连接，所述语音处理器分别与所述听筒和所述话筒连接；所述微处理器，通过所述GPS模块获取本船所处位置信息，通过所述TETRA收发信机自动向外发送一条防撞船预警信息，所述防撞船预警信息包括本船所处经纬度坐标、航向以及航速；所述微处理器，通过所述TETRA收发信机，接收来自其他船舶的经纬度坐标、航向以及航速的信息，将其他船舶的经纬度坐标与本船的经纬度坐标比较，计算出本船和其他船舶之间的距离，再比较本船和其他船舶的航向以及航速信息，分析本船和其他船舶发生撞船的危险级别，通过所述扬声器发出撞船告警信息。
[0015]进一步地，所述危险级别设为三个级别，分别为一级会遇、二级追尾和三级同向，其中:会遇指两条船舶航向交叉，在未来某一时刻会相遇，有潜在的撞船危险；追尾指两条船在一条航线，一条船在前一条船在后，航向相同，在未来某一时刻也有撞船危险；同向指两条船舶的航向相同，并行航行，只有在未来某一时刻两条船的航向发生变化，才会有撞船危险；根据危险级别的不同，所述微处理器设置不同的告警音量及告警语音内容。
[0016]进一步地，所述微处理器在通过所述TETRA收发信机发送信息之前，首先监测当前TETRA数字集群系统网络的时隙是否正在被占用中，如果被占用，则选择其它时隙发送，如果时隙都被占用，则选择等待，直到监测到时隙空闲后再发送信息。
[0017]进一步地，所述微处理器根据船舶航行速度，调整所述TETRA收发信机发送防撞船预警信息的频率。
[0018]进一步地，根据船舶遇险性质的不同，危险报警类型分为呼救、下沉、火灾、进水、搁浅以及触礁；所述按键包括报警按键，每个所述报警按键对应一种危险报警类型，长按对应的按键发出遇险求救信息。
[0019]本发明具有的优点和积极效果是:基于TETRA数字集群技术的内河船舶通信系统，可实现航道通航船舶之间、船与岸之间的无线通话功能，本发明在现有TETRA功能业务基础上，增加船舶之间安全距离的自动预警及船舶遇险快捷按键报警功能，防止船舶之间发生撞船的危险，提高船舶遇险时的快速呼救能力，从而保障船舶航行的安全。所述微处理器具备空闲时隙信息发送、预判船舶撞船危险级别、分析遇险报警信息类型等功能，防撞船自动预警信息发送的频率根据船舶航行速度的快慢而改变，功能按键可以发送不同类型的遇险告警信息，遇险告警信息分为呼救、下沉、火灾、进水、搁浅、触礁等危险类型，大功率扬声器可以发出高音量报警信息
【专利附图】
【附图说明】[0020]图1为本发明的结构示意图；
[0021]图2为本发明的工作流程图。
【具体实施方式】
[0022]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0023]请参见图1，一种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警装置，其特征在于，包括手持终端，所述手持终端包括微处理器、TETRA收发信机、GPS模块、语音处理器、按键、显示屏、扬声器、听筒和话筒，所述TETRA收发信机、所述GPS模块、所述语音处理器、所述按键、所述显示屏、所述扬声器均与所述微处理器连接，所述语音处理器分别与所述听筒和所述话筒连接，其中:
[0024]所述TETRA收发信机与基站及其他TETRA终端之间相互通信；
[0025]所述GPS模块接收来自卫星的定位信息并发送至所述微处理器；
[0026]所述微处理器，接收来自所述TETRA收发信机、所述GPS模块以及所述按键的输入信息并进行分析处理，输出信息至所述显示屏、所述扬声器以及所述TETRA收发信机，通过所述TETRA收发信机向外发送信息；
[0027]所述语音处理器，接收来自所述话筒的语音信息并输出数字信息至所述微处理器；接收来自所述微处理器的数字信息并输出语音信息至所述听筒。
[0028]进一步地，还可包括外置接口，所述外置接口可分别与船上的海图导航设备和所述微处理器相连。
[0029]进一步地，所述按键可包括报警按键，每个所述报警按键对应一种危险报警类型。
[0030]本发明还提供了一种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警方法实施例如下:
[0031]采用上例中的所述手持终端，所述手持终端包括微处理器、TETRA收发信机、GPS模块、语音处理器、按键、显示屏、扬声器、听筒和话筒，所述TETRA收发信机、所述GPS模块、所述语音处理器、所述按键、所述显示屏、所述扬声器均与所述微处理器连接，所述语音处理器分别与所述听筒和所述话筒连接；所述微处理器，通过所述GPS模块获取本船所处位置信息，通过所述TETRA收发信机自动向外发送一条防撞船预警信息，所述防撞船预警信息包括本船所处经纬度坐标、航向以及航速；所述微处理器，通过所述TETRA收发信机，接收来自其他船舶的经纬度坐标、航向以及航速的信息，将其他船舶的经纬度坐标与本船的经纬度坐标比较，计算出本船和其他船舶之间的距离，再比较本船和其他船舶的航向以及航速信息，分析本船和其他船舶发生撞船的危险级别，通过所述扬声器发出撞船告警信息。
[0032]进一步地，所述危险级别可设为三个级别，可分别为一级会遇、二级追尾和三级同向，其中:会遇指两条船舶航向交叉，在未来某一时刻会相遇，有潜在的撞船危险，危险级别高；追尾指两条船在一条航线，一条船在前一条船在后，航向相同，在未来某一时刻也有撞船危险，危险级别中；同向指两条船舶的航向相同，并行航行，只有在未来某一时刻两条船的航向发生变化，才会有撞船危险，危险级别低；根据危险级别的不同，所述微处理器可设置不同的告警音量及告警语音内容。
[0033]进一步地，所述微处理器在通过所述TETRA收发信机发送信息之前，可首先监测当前TETRA数字集群系统网络的时隙是否正在被占用中，如果被占用，则选择其它时隙发送，如果时隙都被占用，则选择等待，直到监测到时隙空闲后再发送信息。
[0034]进一步地，所述微处理器可根据船舶航行速度，调整所述TETRA收发信机发送防撞船预警信息的频率。
[0035]进一步地，根据船舶遇险性质的不同，危险报警类型可分为呼救、下沉、火灾、进水、搁浅以及触礁；所述按键可包括报警按键，每个所述报警按键对应一种危险报警类型，长按对应的按键发出遇险求救信息。
[0036]本发明的工作流程:
[0037]如图2所示，所述手持终端开机并完成系统初始化后，首先通过GPS模块获取船舶所处位置信息，定位之后，监测当前是否有空闲时隙，并随机选择一个空闲时隙自动向外发送一条防撞船预警信息，信息内容包括本船所处经纬度坐标、航向、航速等，本船周围其它船舶上的手持终端设备收到信息后，首先与自己船舶的经纬度坐标比较，计算出两条船舶的距离，再根据两条船舶的航向和航速信息，分析两条船舶发生撞船危险的级别，即而发出撞船告警提示信息，通知船长两条船舶有发生撞船的危险。
[0038]所述危险级别根据两条船舶的距离、位置和航向的不同可设为三个级别，分别为一级会遇、二级追尾和三级同向，其中:会遇指两条船舶航向交叉，在未来某一时刻会相遇，有潜在的撞船危险，危险级别闻；追尾指两条船在一条航线，一条船在如一条船在后，航向相同，在未来某一时刻也有撞船危险，危险级别中；同向指两条船舶的航向相同，并行航行，此时即使两条船的距离很近，也不会发生撞船，只有在未来某一时刻两条船的航向发生变化，才会有撞船危险，危险级别低；所述微处理器可设置不同的告警音量及告警语音内容，危险级别闻，告警首量闻，
[0039]由于内河船舶数量较多，为避免船舶发送信息时发生时隙冲突，因此在发送消息之前首先监测当前时隙是否正在被占用中，如果被占用，则选择其它时隙发送，如果时隙都被占用，则选择等待，直到监测到空闲时隙后再发送。
[0040]防撞船预警信息发送的频率根据船舶航行速度的快慢而改变，船舶静止时每隔5分钟自动向外发送一次，最快每隔20秒发送一次。
[0041]防撞船预警信息的内容包括船舶的标识(每条船舶的唯一编码)、船名、所处经纬度、航向、航速、时间、报警类型(始终为撞船)。
[0042]本发明除具备防撞船自动预警功能外，还具备遇险快捷按键报警功能。由手持终端设备上的报警按键实现。每个报警按键对应一种危险报警类型，根据船舶遇险性质的不同，分为呼救、下沉、火灾、进水、搁浅、触礁等危险报警类型，长按对应的按键即可快速发出遇险求救信息，周围的船舶收到遇险求救信息后，可及时了解船舶的遇险情况，从而采取有针对性的措施展开营救。
[0043]遇险求救信息的内容包括船舶的标识(每条船舶的唯一编码)、船名、所处经纬度、航向、航速、时间以及危险报警类型。
[0044]手持终端除具备普通语音听筒外，还专门设计了大功率扬声器，目的是通过较大音量的告警声音提示引起船员注意，防止告警信息被漏掉。
[0045]手持终端设备设计了通用外置接口，可以与船上的其它海图导航设备进行连接，手持终端能够将收到的船舶数据通过外置接口透传，这样手持终端收到的船舶数据可以在其它导航设备的海图上直观显示。
【权利要求】
1.一种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警装置，其特征在于，包括手持终端，所述手持终端包括微处理器、TETRA收发信机、GPS模块、语音处理器、按键、显示屏、扬声器、听筒和话筒，所述TETRA收发信机、所述GPS模块、所述语音处理器、所述按键、所述显示屏、所述扬声器均与所述微处理器连接，所述语音处理器分别与所述听筒和所述话筒连接，其中: 所述TETRA收发信机与基站及其他TETRA终端之间相互通信； 所述GPS模块接收来自卫星的定位信息并发送至所述微处理器； 所述微处理器，接收来自所述TETRA收发信机、所述GPS模块以及所述按键的输入信息并进行分析处理，输出信息至所述显示屏、所述扬声器以及所述TETRA收发信机，通过所述TETRA收发信机向外发送信息； 所述语音处理器，接收来自所述话筒的语音信息并输出数字信息至所述微处理器；接收来自所述微处理器的数字信息并输出语音信息至所述听筒。
2.根据权利要求1所述的基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警装置，其特征在于:还包括外置接口，所述外置接口分别与船上的海图导航设备和所述微处理器相连。
3.根据权利要求1所述的基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警装置，其特征在于:所述按键包括报警按键，每个所述报警按键对应一种危险报警类型。
4.一种基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警方法，采用手持终端，所述手持终端包括微处理器、TETRA收发信机、GPS模块、语音处理器、按键、显示屏、扬声器、听筒和话筒，所述TETRA收发信机、所 述GPS模块、所述语音处理器、所述按键、所述显示屏、所述扬声器均与所述微处理器连接，所述语音处理器分别与所述听筒和所述话筒连接；所述微处理器，通过所述GPS模块获取本船所处位置信息，通过所述TETRA收发信机自动向外发送一条防撞船预警信息，所述防撞船预警信息包括本船所处经纬度坐标、航向以及航速；所述微处理器，通过所述TETRA收发信机，接收来自其他船舶的经纬度坐标、航向以及航速的信息，将其他船舶的经纬度坐标与本船的经纬度坐标比较，计算出本船和其他船舶之间的距离，再比较本船和其他船舶的航向以及航速信息，分析本船和其他船舶发生撞船的危险级别，通过所述扬声器发出撞船告警信息。
5.根据权利要求4所述的基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警方法，其特征在于:所述危险级别设为三个级别，分别为一级会遇、二级追尾和三级同向，其中:会遇指两条船舶航向交叉，在未来某一时刻会相遇，有潜在的撞船危险；追尾指两条船在一条航线，一条船在前一条船在后，航向相同，在未来某一时刻也有撞船危险；同向指两条船舶的航向相同，并行航行，只有在未来某一时刻两条船的航向发生变化，才会有撞船危险；根据危险级别的不同，所述微处理器设置不同的告警音量及告警语音内容。
6.根据权利要求4所述的基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警方法，其特征在于:所述微处理器在通过所述TETRA收发信机发送信息之前，首先监测当前TETRA数字集群系统网络的时隙是否正在被占用中，如果被占用，则选择其它时隙发送，如果时隙都被占用，则选择等待，直到监测到时隙空闲后再发送信息。
7.根据权利要求4所述的基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警方法，其特征在于:所述微处理器根据船舶航行速度，调整所述TETRA收发信机发送防撞船预警信息的频率。
8.根据权利要求4所述的基于TETRA数字集群系统的船舶安全报警方法，其特征在于:根据船舶遇险性质的不同，危险报警类型分为呼救、下沉、火灾、进水、搁浅以及触礁；所述按键包括报 警按键，每个所述报警按键对应一种危险报警类型，长按对应的按键发出遇险求救信息。
【文档编号】G08B25/12GK104021700SQ201410265060
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】刘新, 苏淼, 马殿光, 程树军, 李华国, 张相波, 张波, 何余海, 李华强 申请人:交通运输部天津水运工程科学研究所, 天津水运工程勘察设计院, 天津七一二通信广播有限公司