一种基于北斗导航的航道交通信息应答系统的制作方法
【专利摘要】一种基于北斗导航的航道交通信息应答系统，包括具有三级树状拓扑结构的航道交通安全监控系统，航道交通安全监控系统包括监控中心、智能航标灯和过往船舶，监控中心处在系统顶层，过往船舶处在系统底层，智能航标灯处在系统中层，是监控中心与过往船舶之间的信息中继节点；航道交通安全信息在监控中心、智能航标灯和过往船舶之间自动上下双向传输。采用这一系统，监控中心不仅能够保留原有智能航标灯的日常监管，而且将辖区内过往船舶改变成了航道流动的监控终端，过往船舶通过及时接收航道的交通安全信息也提高了自身安全和生产效率。
【专利说明】
一种基于北斗导航的航道交通信息应答系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种航道交通应答系统，尤其涉及一种基于北斗导航的航道交通信息应答系统。
【背景技术】
[0002]随着国家经济的飞速发展，水路交通也如同陆路交通一样变得十分繁忙，给航道交通管理部门带来了空前的交通负荷压力和交通安全挑战，传统水上交通监管方法已经难以适应迅猛发展的经济需求，迫切需要新的技术、方法和装备来提升监管能力和监管水平。北斗导航系统与现代电子信息技术为全面提升航道交通安全监管现代化提供了可能性。目前，某些相关或相近技术方案已经提出并进入市场，代表了这一领域最新的技术水平。湖南中本导航技术有限公司推出了一个海事综合监管系统，整合VHF、VTS、CCTV、GPS、RFID等多种现代化监管手段，实现海事业务数据的高度融合及海事智能监管。北京北斗星通导航技术股份有限公司推出的北斗船联网系统，首次实现了政府管理部门、渔业生产部门、渔民及其家属等群体之间的信息互联互通和共享。江苏星宇芯联电子科技有限公司推出一款GNB2A12型船载一体机(北斗RDSS/RNSS船载一体机)，具有船载导航监控、卫星通信、应急救援、北斗数传终端等多功能。最近总装备部和交通运输部共同组织实施一项国家重大项目，就《基于北斗RDSS的智能船载终端采购及应用支撑平台》在国内公开招标，该项目是一个基于北斗的中国海上搜救信息系统示范工程，其中北斗RDSS的智能船载终端是对船舶现有设备的一种补充，增加一种自主、安全、可控的卫星通讯手段，应用支撑平台获取北斗与移动通信链路发送的数据，并对其进行处理和分发，支撑其他应用系统功能。以上这几篇文献都是针对海洋海事交通安全的国家最高层级监管的技术方案，目标是要建立一种大数据大系统，实现船舶与管控中心的直接对话沟通，但这样的高级系统并不适应内河航道交通管理的技术特点。
[0003]内河航运的监管权在地方政府，相比海运具有航道窄水道复杂、局部水文气象变化大、来往船舶频度密度高易相撞、船型差异大来源复杂、码头多湾道多、船员乘员离船上岸随性强等等，这些都是内河航运交通安全管理的显著特征和困难所在。因此，与海运航线不同，在内河航道中必需大量设置以航标灯为主体的航道交通标志(少数点设有水文气象标志)，保证航道行船安全。由于航道水文气象条件恶劣、船舶及人员复杂，航标灯特别容易受损而产生安全隐患，维护管理航标灯也就成为内河航运监管部门的日常重要工作，迫切需要技术全面升级，以适应经济发展对内河航运交通安全的需求。为此，天津天元海科技开发有限公司在这方面取得了一批技术成果，其中最具代表性的一项技术是通过GPS+通信模块实现监控中心对航标灯的智能管理。益阳市首航电子科技有限公司近年来也投入大量精力开发了一套航道信息智能管理系统，利用GPS+中国移动GSM/GPRS网络与监控中心无线网络连接，从而实现监控中心对辖区所有航标灯的日常智能监控管理。但是，这类技术含量已经很高的智能管理系统却没有像前面提及的海事智能监管一样实现对辖区内所有过往船舶的安全监管，技术上监控中心与过往船舶之间缺少信息交流渠道，这就迫切需要类似海事智能监控系统一样发展一套适合内河航道的智能交通安全监控管理系统，确保监管到位，以利提高航道使用效率、航运生产安全。
[0004]本发明的目的是要提供一种适合内河航道交通的监控中心与过往船舶之间信息交流的应答系统。采用这一系统，监控中心不仅能够保留原有智能航标灯的日常监管，而且将辖区内过往船舶改变成了航道流动的监控终端，过往船舶通过及时接收航道的交通安全信息也提高了自身安全和生产效率。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种过往船舶能够及时接收航道交通安全信息，提高航道自身安全和生产效率的基于北斗导航的航道交通信息应答系统。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:一种基于北斗导航的航道交通信息应答系统，包括具有三级树状拓扑结构的航道交通安全监控系统，所述航道交通安全监控系统包括监控中心、智能航标灯和过往船舶，所述监控中心处在系统顶层，过往船舶处在系统底层，智能航标灯处在系统中层，是监控中心与过往船舶之间的信息中继节点;航道交通安全信息在监控中心、智能航标灯和过往船舶之间自动上下双向传输。
[0007]上述的基于北斗导航的航道交通信息应答系统，优选的，所述智能航标灯与过往船舶之间通过应答机系统实现无线通信连接，所述应答机系统包括装配在智能航标灯内的应答机母机和装配在过往船舶上的子机;所述应答机母机内嵌入有无线通信模块，所述应答机子机内嵌入有无线通信模块和北斗导航模块，一台母机与多台子机构成一个星形无线通信局域网，母机为局域网节点，子机为局域网终端;所述过往船舶上的子机接受北斗卫星的定位信号，并且子机通过无线通信模块与局域内母机自动连接，所述子机与子机之间无信号连接;所述母机的一端与局域网中所有的应答子机自动建立无线信号连接、另一端通过智能航标灯的电子通信控制模块与监控中心进行数据交流。
[0008]上述的基于北斗导航的航道交通信息应答系统，优选的，所述过往船舶上应答子机向监控中心发送的航道交通安全信息包括应答机子机的机号、从北斗导航卫星获得船舶的位置坐标和作为应答机子机功能扩展的行船记录视频;所述监控中心向船舶上应答子机发送的航道交通安全信息包括船舶所在区域的气象信息、水文信息和航道信息。
[0009]上述的基于北斗导航的航道交通信息应答系统，优选的，所述气象信息包括风向、风速、气温、湿度和阴晴雨；所述水文信息包括水深、流速和流量;所述航道信息包括坐标+航道图、河床高层图、航标灯分布图、附近过往船舶分布图。
[0010]上述的基于北斗导航的航道交通信息应答系统，优选的，所述母机与子机之间采用时分多址与时分复用技术实现一台母机同时与多台子机无线组网通信策略。考虑到母机能耗较大而能源功率有限，以及系统正常状态下数据流量不大的实际使用环境，采用时分多址与时分复用技术实现一台母机同时与多台子机无线组网通信策略，每台子机随机选取一个空闲时分地址与母机建立通信信道，母机也将在这一时分地址上与子机交换数据包，从而实现子机与母机的通信。各子机间由于选用了不同的时分地址，它们与母机的通信分属不同且互不相交的时间段，故没有互扰，也不互通。各子机间若需要通信，只能通过监控中心转达，从而都在监控中心监控之下。母机作为智能航标灯电子通信控制模块的一个扩展部件只进行信号的上传下达以及时分地址的分配，下达就是根据时分地址将来自智能航标灯电子通信控制模块的信息(实际上是来自监控中心的信息)发送给对应地址的子机，上传就是将从子机上收到的信息直接传送给智能航标灯电子通信控制模块(实际送往监控中心)处理。子机通过北斗信号接收模块自动定时计算出位置坐标，并将子机号与位置坐标通过子机与母机上的通信模块最终上传至监控中心，监控中心由此获得辖区内所有船舶的位置坐标与航行路径。
[0011]上述的基于北斗导航的航道交通信息应答系统，优选的，所述无线通信模块采用433m无线模块。
[0012]本发明中，智能航标灯中的母机是以无线通信模块为核心的局域无线信号中继机，可视为智能航标灯中电子通信控制模块的一个扩展器件。
[0013]过往船舶上装配的应答机子机是独立的以北斗导航模块+无线通信模块为核心的局域无线信号终端机，接收北斗的定位信号，仅与局域中的应答机母机自动建立无线信号连接，不得与其它应答机子机建立无线信号连接。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:装配了应答机子机的船舶都可以自动与所在辖区的航道监控中心进行实时的交通安全信息交流;将过往船舶新增为航道交通安全信息源;将过往船舶纳入原管理系统的统一监管之下，为提高航道使用的协同性、行船的安全性以及整体的运行效率提供了技术基础;使监控中心、智能航标灯、过往船舶三者真正成为辖区内航道交通安全监控系统，为内河航道运行的现代化以及航道管理的现代化提供了关键的技术手段。
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本发明中航道交通安全监控系统的三级树状拓扑结构图。
[0017]图2为本发明中应答机母机与子机之间无线通信基本结构图。
【具体实施方式】
[0018]为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0019]需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
[0020]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
实施例
[0021]—种基于北斗导航的航道交通信息应答系统，包括具有如图1所示的三级树状拓扑结构的航道交通安全监控系统，所述航道交通安全监控系统包括监控中心、智能航标灯和过往船舶，所述监控中心处在系统顶层，过往船舶处在系统底层，智能航标灯处在系统中层，是监控中心与过往船舶之间的信息中继节点;航道交通安全信息在监控中心、智能航标灯和过往船舶之间自动上下双向传输。
[0022]本实施例中，智能航标灯与过往船舶之间通过应答机系统实现无线通信连接，应答机系统包括装配在智能航标灯内的应答机母机和装配在过往船舶上的子机;应答机母机内嵌入有无线通信模块，应答机子机内嵌入有无线通信模块和北斗导航模块，一台母机与多台子机构成一个星形无线通信局域网，母机为局域网节点，子机为局域网终端;过往船舶上的子机接受北斗卫星的定位信号，并且子机通过无线通信模块与局域内母机自动连接，子机与子机之间无信号连接;母机的一端与局域网中所有的应答子机自动建立无线信号连接、另一端通过智能航标灯的电子通信控制模块与监控中心进行数据交流。
[0023]本实施例中，过往船舶上应答子机向监控中心发送的航道交通安全信息包括应答机子机的机号、从北斗导航卫星获得船舶的位置坐标和作为应答机子机功能扩展的行船记录视频;所述监控中心向船舶上应答子机发送的航道交通安全信息包括船舶所在区域的气象信息、水文信息和航道信息。气象信息包括风向、风速、气温、湿度和阴晴雨;所述水文信息包括水深、流速和流量;航道信息包括坐标+航道图、河床高层图、航标灯分布图、附近过往船舶分布图。
[0024]本实施例中，母机与子机之间采用如图2所示的时分多址与时分复用技术实现一台母机同时与多台子机无线组网通信策略。本实施例中，考虑到母机能耗较大而能源功率有限，以及系统正常状态下数据流量不大的实际使用环境，采用时分多址与时分复用技术实现一台母机同时与多台子机无线组网通信策略，图2中，每台子机随机选取一个空闲时分地址与母机建立通信信道(如子机I选t2、子机2选?5、子机Η& ti)，母机也将在这一时分地址上与子机交换数据包，从而实现子机与母机的通信。各子机间由于选用了不同的时分地址，它们与母机的通信分属不同且互不相交的时间段，故没有互扰，也不互通。各子机间若需要通信，只能通过监控中心转达，从而都在监控中心监控之下。母机作为智能航标灯电子通信控制模块的一个扩展部件只进行信号的上传下达以及时分地址的分配，下达就是根据时分地址将来自智能航标灯电子通信控制模块的信息(实际上是来自监控中心的信息)发送给对应地址的子机，上传就是将从子机上收到的信息直接传送给智能航标灯电子通信控制模块(实际送往监控中心)处理。子机通过北斗信号接收模块自动定时计算出位置坐标，并将子机号与位置坐标通过子机与母机上的通信模块最终上传至监控中心，监控中心由此获得辖区内所有船舶的位置坐标与航行路径。
[0025]本实施例中，无线通信模块采用433m无线模块。433m无线模块的通信距离5~8km，不需要增加功放电路；电压波动在3~12之间仍然能够正常工作，电压偏低仅仅缩短信号传播距离;工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高；当环境温度在一25?+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。这些性能特别适合生物信号采集、水文气象监控、当然适合本发明使用环境。
[0026]本实施例中的北斗导航卫星只需要导航定位，不需要短信收发，然后与局域组网无线通信结合，这样的基本格局下，应答机子机生产成本不高，也不需要子机运行费用，从经济的角度看也非常适合推广配置给内河上的船舶使用。
【主权项】
1.一种基于北斗导航的航道交通信息应答系统，其特征在于:包括具有三级树状拓扑结构的航道交通安全监控系统，所述航道交通安全监控系统包括监控中心、智能航标灯和过往船舶，所述监控中心处在系统顶层，过往船舶处在系统底层，智能航标灯处在系统中层，是监控中心与过往船舶之间的信息中继节点;航道交通安全信息在监控中心、智能航标灯和过往船舶之间自动上下双向传输。2.根据权利要求1所述的基于北斗导航的航道交通信息应答系统，其特征在于:所述智能航标灯与过往船舶之间通过应答机系统实现无线通信连接，所述应答机系统包括装配在智能航标灯内的应答机母机和装配在过往船舶上的子机;所述应答机母机内嵌入有无线通信模块，所述应答机子机内嵌入有无线通信模块和北斗导航模块，一台母机与多台子机构成一个星形无线通信局域网，母机为局域网节点，子机为局域网终端;所述过往船舶上的子机接受北斗卫星的定位信号，并且子机通过无线通信模块与局域内母机自动连接，所述子机与子机之间无信号连接;所述母机的一端与局域网中所有的应答子机自动建立无线信号连接、另一端通过智能航标灯的电子通信控制模块与监控中心进行数据交流。3.根据权利要求1或2所述的基于北斗导航的航道交通信息应答系统，其特征在于:所述过往船舶上应答子机向监控中心发送的航道交通安全信息包括应答机子机的机号、从北斗导航卫星获得船舶的位置坐标和作为应答机子机功能扩展的行船记录视频;所述监控中心向船舶上应答子机发送的航道交通安全信息包括船舶所在区域的气象信息、水文信息和航道信息。4.根据权利要求3所述的基于北斗导航的航道交通信息应答系统，其特征在于:所述气象信息包括风向、风速、气温、湿度和阴晴雨；所述水文信息包括水深、流速和流量;所述航道信息包括坐标+航道图、河床高层图、航标灯分布图、附近过往船舶分布图。5.根据权利要求1或2所述的基于北斗导航的航道交通信息应答系统，其特征在于:所述母机与子机之间采用时分多址与时分复用技术实现一台母机同时与多台子机无线组网通信策略。6.根据权利要求1或2所述的基于北斗导航的航道交通信息应答系统，其特征在于:所述无线通信模块采用433m无线模块。
【文档编号】G01S19/42GK106097778SQ201610396130
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月7日 公开号201610396130.0, CN 106097778 A, CN 106097778A, CN 201610396130, CN-A-106097778, CN106097778 A, CN106097778A, CN201610396130, CN201610396130.0
【发明人】盛利元, 欧再林, 孙克辉, 欧乐, 付云蛟, 艾维, 汪运才, 贾律平, 周立波
【申请人】益阳市首航电子科技有限公司