基于射频的船舶身份自动识别与执法巡检系统及方法与流程

本发明涉及船舶监管技术领域，特指一种基于射频的船舶身份自动识别与执法巡检系统及方法。

背景技术：

船舶管理系统是在一定水域内用以保证航行船舶安全和效率的管理系统，随着水运事业的发展，船舶交通量不断增加,为使船舶能顺畅通航于有限水域或拥挤水域，如港口，还有江河、海峡，各海运国家逐渐建立起岸船之间合作的船舶交通管理系统，现有的船舶管理系统还存在一下缺陷：

1、执法部门人为巡检，费时费力；

2、没有利用互联网技术，大数据平台实现线上巡检；

3、巡检数据不可追溯。

为了提高船舶巡检的工作效率，本发明人对此进行深入研究，提出一种基于射频的船舶身份自动识别与执法巡检系统，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于射频的船舶身份自动识别与执法巡检系统及方法，结合局域网与广域网的，实现单通道巡检通讯与无线网络数据上报的独立化，巡检数据统一存储管理可追溯，有效提高执法效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

基于射频的船舶身份自动识别与执法巡检系统，包括执法船终端机、作业船终端和后台服务器；

所述执法船终端包括CPU及分别与CPU连接的定位模块、移动通讯模块、电子海图设备和433MHz射频通讯模块；

所述作业船终端包括CPU及分别与CPU连接的定位模块、433MHz射频通讯模块及数据存储模块；

所述执法船终端与作业船终端的定位模块分别用于获取各自船舶的定位数据，所述执法船终端的433MHz射频通讯模块与作业船终端的433MHz射频通讯模块相互之间可按照单通道通讯协议进行局域通讯；所述执法船终端的移动通讯模块通过无线网络与后台服务器建立连接；所述作业船的存储模块用于暂存其定位数据；所述后台服务器存储有船舶和执法数据，执法船终端与各作业船终端均存储有各自唯一识别的ID编码；所述执法船中的电子海图设备用于在海图上实时显示作业船终端和执法船终端定位数据。

所述电子海图设备为一台工业级平板电脑。

所述执法船终端的移动通讯模块为GPRS移动通讯模块。

所述执法船终端与作业船终端的定位模块均采用BDS/GPS双模定位模块。

基于射频的船舶身份自动识别与执法巡检方法，包括上述执法船终端与作业船终端在周期T内，采用单通道协议并按照该协议规定的时序进行局域通讯，该时序含通讯的最小间隔时间t，该方法具体包括以下步骤：

包括权利要求1所述的执法船终端与作业船终端在周期T内，采用单通道协议并按照该协议规定的时序进行局域通讯，该时序含通讯的最小间隔时间t，该方法具体包括以下步骤：

步骤一、从通讯的起始时刻开始，在规定的时间t₁内每隔时间t执法船终端广播一次查询指令，t＜t₁，执法船终端的433MHz射频通讯模块将该查询指令广播出去，执法船通讯范围内的作业船终端从起始时刻开始通过其433MHz射频通讯模块接收广播信息；

步骤二、从规定时间t₁结束后的某一时刻开始，作业船终端在规定的时间t₂内每隔时间t通过其433MHz射频通讯模块发送一次该作业船终端的ID编码，t＜t₂，发送次数为n₁，此时执法船终端接收作业船终端发送的ID编码；

步骤三、从规定时间t₂结束后的某一时刻开始，执法船终端在规定的时间t₃内每间隔时间t向对应的作业船终端发送一次确认ID编码，t＜t₃，发送次数为n₂，若该作业船终端接收确认ID编码则作业船终端停机至某一时刻，否则此步骤结束后返回步骤2；

步骤四、从作业船终端停机结束的时刻开始，执法船终端在规定的时间t₄内每间隔时间t’向所有作业船终端依次发送巡检轮询指令，要求各作业船上报巡检信息；作业船终端接收巡检轮询指令后立刻回复执法船终端，未接收该指令则不响应，作业船终端确认巡检轮询指令有效则在等待时间T后发送巡检信息至执法船终端；

步骤五、执法船终端在其发送巡检轮询指令时刻开始，等待时间t后开始接收作业船的巡检信息，并再经过时间t后向作业船终端发送接收确认信息，并通知作业船终端进行休眠指定的时间t₄；

步骤6、作业船终端按照执法船终端的指令进行休眠。

上述T＝1min,t＝200ms，t₁＝2s、t₂＝10s、t₃＝1s、t₄＝40s、n₂＝10，t’＝500ms。

采用上述方案后，本发明的有益效果有：

一、利用433MHz射频通讯模块使执法船终端和作业船终端之间建立基于单通道协议的局域通讯，执法船可快速和准确地对其局域范围内的所以作业船进行执法巡检、提高执法效率，降低执法难度。

二、通过作业船终端获取作业船定位数据，执法船可的有效判断渔船是否合法捕捞，加强作业船舶合法性，且通过电子海图设备实现准确定位和监控。

三、作业船和执法船的数据可在后头服务器进行永久保存，对执法船和渔船的巡检信息可查询。

四、通过构建局域网和接入广域网可进行远程监督执法，不受时空限制查询执法情况。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1是本发明基于射频的船舶身份自动识别与执法巡检系统结构示意图；

图2是本发明基于射频的船舶身份自动识别与执法巡检方法流程图。

具体实施方式

如图1所示本发明揭示的基于射频的船舶身份自动识别与执法巡检系统，包括执法船终端机、作业船终端和后台服务器；

执法船终端包括CPU及分别与CPU连接的定位模块、移动通讯模块、电子海图设备和433MHz射频通讯模块；电子海图设备为一台工业级平板电脑。

作业船终端包括CPU及分别与CPU连接的定位模块、433MHz射频通讯模块及数据存储模块；所述＝＝执法船终端的移动通讯模块为GPRS移动通讯模块；执法船终端与作业船终端的定位模块均采用BDS/GPS双模定位模块；

执法船终端与作业船终端的定位模块分别用于获取各自定位数据，所述执法船终端的433MHz射频通讯模块与作业船终端的433MHz射频通讯模块相互之间可按照单通道通讯协议进行局域通讯；所述执法船终端的移动通讯模块通过无线网络与后台服务器建立连接；所述作业船的存储模块用于暂存其定位数据；后台服务器存储有船舶和执法数据，执法船终端与各作业船终端均存储有各自唯一识别的ID编码；所述执法船中的电子海图设备用于实时显示作业船终端和执法船终端定位数据。

如图2所示，本发明揭示的一种基于射频的船舶身份自动识别与执法巡检方法，包括上述执法船终端与作业船终端在周期T内，采用单通道协议并按照该协议规定的时序进行局域通讯，该时序含通讯的最小间隔时间t，该方法具体包括以下步骤：

包括权利要求1所述的执法船终端与作业船终端在周期T内，采用单通道协议并按照该协议规定的时序进行局域通讯，该时序含通讯的最小间隔时间t，该方法具体包括以下步骤：

步骤一、从通讯的起始时刻开始，在规定的时间t₁内每隔时间t执法船终端广播一次查询指令，t＜t₁，执法船终端的433MHz射频通讯模块将该查询指令广播出去，执法船通讯范围内的作业船终端从起始时刻开始通过其433MHz射频通讯模块接收广播信息；

步骤二、从规定时间t₁结束后的某一时刻开始，作业船终端在规定的时间t₂内每隔时间t通过其433MHz射频通讯模块发送一次该作业船终端的ID编码，t＜t₂，发送次数为n₁，此时执法船终端接收作业船终端发送的ID编码；

步骤三、从规定时间t₂结束后的某一时刻开始，执法船终端在规定的时间t₃内每间隔时间t向对应的作业船终端发送一次确认ID编码，t＜t₃，发送次数为n₂，若该作业船终端接收确认ID编码则作业船终端停机至某一时刻，否则此步骤结束后返回步骤2；

步骤四、从作业船终端停机结束的时刻开始，执法船终端在规定的时间t₄内每间隔时间t’向所有作业船终端依次发送巡检轮询指令，要求各作业船上报巡检信息；作业船终端接收巡检轮询指令后立刻回复执法船终端，未接收该指令则不响应，作业船终端确认巡检轮询指令有效则在等待时间T后发送巡检信息至执法船终端；

步骤五、执法船终端在其发送巡检轮询指令时刻开始，等待时间t后开始接收作业船的巡检信息，并再经过时间t后向作业船终端发送接收确认信息，并通知作业船终端进行休眠指定的时间t₄；

步骤6、作业船终端按照执法船终端的指令进行休眠。

本发明执法船终端与作业船终端均含有一433MHz射频通讯模块，通过该通讯模块采用单通道协议通讯进行局域通信，实现作业船与执法船之间的信息互传，单通道协议(上行与下行数据均通过同一433MHz射频通讯模块的同一通讯通道)是基于硬件和一定参数设定的基础上实现的，通讯时间间隔最小单位T＝200ms,即两条信息发送间隔需要在200ms以上才可以避免两条信息的碰撞错误，但通道通讯上行是指作业船终端向执法船终端发送信息，下行是指执法船终端向作业船终端发送信息；执法船终端和作业船终端必须通过各自BDS/GPS定位模块的北斗授时系统统一授时；时间间隔单位在200ms下，单通道协议的433MHz射频通讯模块必须满足以下条件：

信号带宽设置取值：500KHZ

前置FEC纠码率取值：CR 4/5

扩频因子取值：9

信道设置取值：4

发射功率取值：20dBm

串口波特率取值：38400

以下为一执法船巡检实例，作业船为渔船，单通道协议执法周期时间T为1分钟，协议各时区段任务明细如表1：

单通道通讯协议是基于执法船终端与作业船终端分别带有一个433MHz射频通讯模块，上行与下行数据通过一个433MHz射频通讯模块的同一通讯通道，上行时执法船终端的433MHz射频通讯模块作为发送端，作业船终端的433MHz射频通讯模块作为接收端，此时信息只能是有执法船向信息船发送，下行时则相反，这样能避免信息相互碰撞，依照协议的时序进行通讯，所以作业船终端依次向执法船报道，井然有序，而相对用时稍长。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。