融合船舶自动识别功能和无线通信功能的收发机及船舶的制作方法

本发明涉及微波通信技术领域，特别涉及一种融合船舶自动识别功能和无线通信功能的收发机。

背景技术：

在“海上数字交通时代”，ais(船舶自动识别系统)提供了周边船舶的船名、航行状况、距离等等重要信息，这些信息提升船舶航行的安全性，避免船舶发生碰撞的发生。同时，国际海事组织规定所有300总吨及以上的国际航行船舶、500总吨及以上的非国际航行船舶以及所有客船都要求配备一台自动识别设备。所以，ais设备已经逐步发展成为船舶必须配备的设备之一。

vhf(船用甚高频)无线电通信也是船舶必须配备的设备之一。其采用vhf专用频段进行船舶间，船舶内部，船岸间或经岸台与陆上通信中转的船与岸上用户的无线电通信。广泛应用在船舶避让、海事管理、港口调度、船舶内部管理、遇险搜救等等方面，是完成水上交通现场通信的主要手段。

伴随船舶配备的设备日益增多，设备的集成化的需求越来越大，则将上述vhf通信设备与ais设备的集成的需求也越来越急切。目前，将ais设备和vhf通信设备集成的方案主要采用两条天线分别设置在ais收发机和vhf收发机上的方案，未达到ais设备和vhf通信设备的真正融合，而且由于船上的设备众多，如果天线的安装位置不合适，很容易引起设备之间的干扰，影响设备的正常使用，构成安全隐患。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种融合船舶自动识别功能和无线通信功能的收发机，旨在提供一种利用单天线真正实现船舶自动识别功能和无线通信功能融合的收发机。

为实现上述目的，本发明提出的融合船舶自动识别功能和无线通信功能的收发机包括：

天线，用于接收/发射不同类型的射频信号；其中，所述射频信号的类型包括船舶信息射频信号和无线通信射频信号；

接收模块，所述接收模块的输入端与所述天线连接，用于接收所述天线传输的射频信号并对应解调形成相应类型的基带信号；

发射模块，所述发射模块的输出端与天线连接，用于调制船舶信息基带信号或无线通信基带信号形成相应的射频信号并放大输出至所述天线；

控制模块，具有多个输入/输出端口，对应的所述输入/输出端口分别与发射模块的输入端以及接收模块的输出端连接；

当收发机处于接收信号状态时，所述天线接收射频信号并经所述接收模块对应解调后传输至所述控制模块处理；当收发机处于发射信号状态时，所述控制模块输出对应的基带信号至所述发射模块调制后输出至所述天线进行发射。

优选地，所述控制模块包括mcu(microcontrolunit微控制单元)、gmsk(gaussianfilteredminimumshiftkeying，高斯最小频移键控)信号编码/解码单元以及fsk(frequencyshiftkeying频移键控)信号编码/解码单元，所述mcu与所述gmsk信号编码/解码单元、fsk信号编码/解码单元均通信连接，所述gmsk信号编码/解码单元、fsk信号编码/解码单元还与所述接收模块、发射模块均连接；

当收发机处于接收信号状态时，所述gmsk信号编码/解码单元将接收模块传输的船舶信息基带信号进行解码后传输至mcu处理，所述fsk信号编码/解码单元将接收模块传输的无线通信基带信号进行解码后传输至mcu处理；当收发机处于发射信号状态时，所述gmsk信号编码/解码单元将mcu输出的相应指令编码为船舶信息基带信号传输至发射模块调制输出，所述fsk信号编码/解码单元将mcu输出的相应指令编码为无线通信基带信号传输至发射模块调制输出。

优选地，所述发射模块包括用于调制船舶信息基带信号的第一频率产生单元、用于调制无线通信基带信号的第二频率产生单元以及射频放大单元，所述第一频率产生单元的输入端与所述gmsk信号编码/解码单元连接，所述第二频率产生单元的输入端与所述fsk信号编码/解码单元连接，所述第一频率产生单元的输出端和所述第二频率产生单元的输出端均与所述射频放大单元的输入端连接，所述射频放大单元的输出端作为所述发射模块的输出端与所述天线连接。

优选地，所述发射模块还包括第一锁相环和第二锁相环，所述第一锁相环连接在mcu与所述第一频率产生单元之间，所述第二锁相环连接在mcu与所述第二频率产生单元之间。

优选地，所述发射模块还包括传声器和预加重单元，所述预加重单元连接在所述传声器与所述第二频率产生单元之间，所述无线通信基带信号包括语音基带信号和dsc(digitalselectivecall，数字选择性呼叫)基带信号，所述传声器将输入的语音信号转化为电信号后经所述预加重单元增强后传输至第二频率产生单元调制处理，所述fsk信号编码/解码单元输出所述dsc基带信号传输至第二频率产生单元调制处理。

优选地，所述接收模块包括用于接收选择船舶信息射频信号的第一接收单元和用于接收选择无线通信射频信号的第二接收单元，所述第一接收单元的输入端和所述第二接收单元的输入端均与天线连接，所述第一接收单元的输出端与所述gmsk信号编码/解码单元连接，所述第二接收单元的输出端与所述fsk信号编码/解码单元连接。

优选地，所述接收模块还包括扬声器和去加重单元，所述去加重单元连接在所述扬声器与所述第二接收单元之间，所述无线通信射频信号包括语音射频信号和dsc射频信号，所述第二接收单元将接收的语音射频信号解调后输出至去加重单元去噪后输出至扬声器，所述第二接收单元将接收的dsc射频信号解调后形成dsc基带信号传输至fsk信号编码/解码单元。

优选地，所述收发器还包括用于去噪的耦合器和低通滤波器，所述耦合器和低通滤波器顺次连接在天线和接收模块的输入端之间、或者天线和发射模块的输出端之间。

为实现上述目的，本发明还提供一种船舶，该船舶上设有上述的融合船舶自动识别功能和无线通信功能的收发机。

本发明技术方案的收发机，无需借助额外的合路器件，即可通过同一天线实现船舶信息射频信号和无线通信射频信号的接收和发射，实现了船舶自动识别功能和无线通信功能的融合，推动海事设备集成化发展；通过单天线的设计，简化设备安装，提升用户体验，降低设备成本，有利于船舶自动识别设备的推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明融合船舶自动识别功能和无线通信功能的收发机一实施例的结构连接示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种融合船舶自动识别功能和无线通信功能的收发机。

在本发明实施例中，如图1所述，该融合船舶自动识别功能和无线通信功能的收发机包括天线100，用于接收/发射不同类型的射频信号；其中，所述射频信号的类型包括船舶信息射频信号和无线通信射频信号；

接收模块200，所述接收模块200的输入端与所述天线100连接，用于接收所述天线100传输的射频信号并对应解调形成相应类型的基带信号；

发射模块300，所述发射模块300的输出端与天线100连接，用于调制船舶信息基带信号或无线通信基带信号形成相应的射频信号并放大输出至所述天线100；

控制模块400，具有多个输入/输出端口，对应的所述输入/输出端口分别与发射模块300的输入端以及接收模块200的输出端连接；

当收发机处于接收信号状态时，所述天线100接收射频信号并经所述接收模块200对应解调后传输至所述控制模块400处理；当收发机处于发射信号状态时，所述控制模块400输出对应的基带信号至所述发射模块300调制后输出至所述天线100进行发射。

在本实施例中，可在天线100与接收模块200的输入端以及发射模块300的输出端处设置一收/发信号选择开关sw1，该收/发信号选择开关sw1具有一个动端和两个不动端，其中，动端与所述天线100连接，一个不动端与接收模块200的输入端连接，另一个不动端与发射模块300的输出端连接；该收/发信号选择开关sw1用于选择并锁定收发机处于接收信号状态或者发射信号状态，也就是说，当收发机处于接收信号状态时，该收/发信号选择开关sw1的动端切换连接至与接收模块200的输入端所连接的不动端，天线100接收射频信号经该收/发信号选择开关sw1传输至接收模块200解调后形成相应的基带信号，再由接收模块200传输至控制模块400处理；当收发机处于发射信号状态时，该收/发信号选择开关sw1的动端切换连接至与发射模块300的输出端所连接的不动端，控制模块400输出对应的基带信号至所述发射模块300调制后形成射频信号，经由收/发信号选择开关sw1再传输至天线100进行发射。

本实施例中的射频信号包括船舶信息射频信号和无线通信射频信号，相应地，基带信号包括船舶信息基带信号或无线通信基带信号。

上述的船舶信息射频信号和船舶信息基带信号通常包含船舶的船名、航行状况、距离等信息，当收发机处于发射信号状态时，控制模块400将上述船舶信息进行编码形成gmsk形式的船舶信息基带信号，发射模块300再将上述已经编码的船舶信息基带信号进行相应gmsk调制后传输至天线100进行发射；当收发机处于接收信号状态时，船舶信息射频信号由于解调过程复杂，接收模块200可将天线100接收的船舶信息射频信号分为多个信道进行解调，在本实施例中，分为船舶信息射频信号信道a接收通路和船舶信息射频信号信道b接收通路两路进行解调，对应解调后形成船舶信息基带信号，再传输至控制模块400进行gmsk解码后进行相应处理。

无线通信基带信号可分为音频基带信号和dsc基带信号，当收发机处于发射信号状态时，可通过麦克风等传声器360装置输入人为指令(该指令为语音指令)，经传声器360转化为相应的电信号(通常为音频基带信号)，发射模块300再对该电信号进行g(f)3e调制后传输至天线100进行发射；控制模块400也可接收人为输入指令，并将该输入指令进行fsk形式编码形成dsc基带信号，发射模块300再对该dsc基带信号进行g(f)2b调制后传输至天线100进行发射。无线通信射频信号采用vhf(veryhighfrequency，甚高频)无线电进行通信，该无线通信射频信号也相应分为语音射频信号和dsc射频信号，在接收模块200内部，将这两种射频信号由不同的接收通路进行解调；当收发机处于接收信号状态时，若天线100接收的射频信号为语音射频信号时，通过接收模块200解调为语音基带信号，再经去加重处理后传输至喇叭等扬声器230装置进行播放；若天线100接收的射频信号为dsc射频信号时，通过接收模块200对应的接收通道解调为dsc基带信号，再传输至控制模块400进行fsk编码后进行相应处理。

通过上述方案的收发机，无需借助额外的合路器件，即可通过同一天线100实现船舶信息射频信号和无线通信射频信号的接收和发射，实现了船舶自动识别功能和无线通信功能的融合，推动海事设备集成化发展；通过单天线100的设计，简化设备安装，提升用户体验，降低设备成本，有利于传播自动识别设备的推广使用。并且，只需一条天线100来进行接收和发射，也避免了信号的干扰，提高了收发机使用的安全性。

具体地，上述控制模块400包括mcu410、gmsk信号编码/解码单元420以及fsk信号编码/解码单元430，所述mcu410与所述gmsk信号编码/解码单元420、fsk信号编码/解码单元430均通信连接，所述gmsk信号编码/解码单元420、fsk信号编码/解码单元430还与所述接收模块200、发射模块300均连接；

当收发机处于接收信号状态时，所述gmsk信号编码/解码单元420将接收模块200传输的船舶信息基带信号进行解码后传输至mcu410处理，所述fsk信号编码/解码单元430将接收模块200传输的无线通信基带信号进行解码后传输至mcu410处理；当收发机处于发射信号状态时，所述gmsk信号编码/解码单元420将mcu410输出的相应指令编码为船舶信息基带信号传输至发射模块300调制输出，所述fsk信号编码/解码单元430将mcu410输出的相应指令编码为无线通信基带信号传输至发射模块300调制输出。

在本实施例中，当收发机处于接收信号状态时，接收模块200对天线100接收到的射频信号进行相应解调后形成各种不同类型的基带信号，不同类型的基带信号后续的处理过程也不同，对于非语音基带信号而言，主要由控制模块400进行处理后，通过常规显示等方式通知用户所接收到的射频信息的内容。在解调后转化为低频信号，此时，需要控制模块400gmsk信号编码/解码单元420和/或fsk信号编码/解码单元430对解调后的不同类型低频信号进行相应解码，在传输至mcu410进行处理后显示出来。

gmsk信号编码/解码单元420用于针对天线100接收的船舶信息射频信号解调后的低频船舶信息基带信号进行解码，解码后的信号再传输至mcu410，mcu410则控制相应的显示单元将接收的船舶信息进行显示；fsk信号编码/解码单元430则用于针对天线100接收的无线通信射频信号解调后的低频dsc基带信号可进行解码，解码后的信号再传输至mcu410，mcu410则控制相应的显示单元将接收的无线通信信息的内容进行显示。通过该集成两种类型信息处理功能的控制模块400，对于接收模块200传输过来的不同类型的基带信号可以快速处理，且两种类新的信息的处理过程可并行进行，可让用户迅速知晓所接收到的射频信号的内容。

当收发机处于发射信号状态时，用户可通过输入装置(非语音输入装置)输入相应需要发送的信息的内容，该信息直接传输至控制模块400的mcu410，mcu410将该信息中有关船舶信息内容的部分传输至gmsk信号编码/解码单元420，将有关无线通信内容的部分传输至fsk信号编码/解码单元430，两编码/解码单元对于接收到的信息进行编码形成相应的基带信号；gmsk信号编码/解码单元420进行编码后形成船舶信息基带信号，fsk信号编码/解码单元430进行编码后形成dsc基带信号，再传输至发射模块300进行调制后通过天线100发射辐射传播出去。

控制模块400具有接收和发射过程的双向处理功能，通过同一个控制模块400即可快速完成不同类型信号接收或发射的处理，提升了信息处理能力，同时提升了用户使用体验。

具体地，上述接收模块200包括用于接收选择船舶信息射频信号的第一接收单元210和用于接收选择无线通信射频信号的第二接收单元220，所述第一接收单元210的输入端和所述第二接收单元220的输入端均与天线100连接，所述第一接收单元210的输出端与所述gmsk信号编码/解码单元420连接，所述第二接收单元220的输出端与所述fsk信号编码/解码单元430连接。

该接收模块200还包括扬声器230和去加重单元240，所述去加重单元240的连接在所述第二接收单元220和扬声器230之间，所述第二接收单元220将接收的语音射频信号识别解调后输出至去加重单元240去噪后输出至扬声器230，所述第二接收单元220将接收的dsc射频信号识别解调后形成dsc基带信号传输至fsk信号编码/解码单元430。

不同的射频信号所对应的频率范围不同，相应地，接收模块200中第一接收单元210和第二接收单元220所能选择解调的射频信号的频率范围也不同，第一接收单元210用于接收选择天线100传输过来船舶信息射频信号，并将该船舶信息射频信号解调后传输至gmsk信号编码/解码单元420进行解码；在本实施例中，该第一接收单元210也可分为两路进行接收，分别为船舶信息射频信号信道a接收通路和船舶信息射频信号信道b接收通路；第二接收单元220用于接收选择无线通信射频信号，共分为两个接收通路，一个用于接收选择天线100传输过来的语音射频信号并进行解调，另一个用于接收选择天线100传输过来的dsc射频信号并进行解调。第二接收单元220将完成解调的语音基带信号对应传输至去加重单元240处理后再传输至扬声器230进行播放，由扬声器230播放信息的内容；第二接收单元220将完成解调的dsc基带信号对应传输至去fsk信号编码/解码单元430解码处理后再传输至控制模块400进行处理，将相关的信息内容进行显示。

在本实施例中，每个接收通路所采用的解调电路可根据实际选择，例如语音射频信号的解调可采用超外差接收架构电路或者零中频接收架构电路，其他的接收通路也可参照语音射频信号的解调电路实行，只要能实现将对应的射频信号解调为相应的基带信号即可。

具体地，上述发射模块300包括用于调制船舶信息基带信号的第一频率产生单元310、用于调制无线通信基带信号的第二频率产生单元320以及射频放大单元330，所述第一频率产生单元310的输入端与所述gmsk信号编码/解码单元420连接，所述第二频率产生单元320的输入端与所述fsk信号编码/解码单元430连接，所述第一频率产生单元310的输出端和所述第二频率产生单元320的输出端均与所述射频放大单元330的输入端连接，所述射频放大单元330的输出端作为所述发射模块300的输出端与所述天线100连接。

在本实施例中，第一频率产生单元310用于对gmsk信号编码/解码单元420编码形成的船舶信息基带信号进行调制，转变为高频射频信号，再经天线100辐射出去；第二频率产生单元320用于对fsk信号编码/解码单元430编码形成的dsc基带信号或者传声器360收集的进行预加重处理后的音频基带信号进行调制，转变为高频射频信号，再经天线100辐射出去。

进一步地，可在第一频率产生单元310的输出端以及第二频率产生单元320的输出端与射频放大单元330的输入端之间设置一发射选择开关sw2，由该发射选择开关sw2来选择是发射船舶信息射频信号还是发射无线通信基带信号。该发射选择开关sw2具有一个动端和两个不动端，其中，动端与所述射频放大单元330的输入端连接，一个不动端与第一频率产生单元310的输出端连接，另一个不动端与第二频率产生单元320的输出端连接。当需要发射船舶信息射频信号时，该发射选择开关sw2的动端切换连接至与第一频率产生单元310的输出端所连接的不动端，射频放大单元330接收经第一频率产生单元310调制后的船舶信息射频信号，再进行信号放大后传输至天线100进行发射；当需要发射无线通信射频信号时，该发射选择开关sw2的动端切换连接至与第二频率产生单元320的输出端所连接的不动端，射频放大单元330接收经第二频率产生单元320调制后的无线通信射频信号，再进行信号放大后传输至天线100进行发射；在本实施例中，通过采用共用同一个射频放大单元330对不同类型的射频信号进行放大后再放射，实现了船舶信息射频信号与无线通信射频信号发射过程的真正融合。

具体的，该发射模块300还包括第一锁相环340和第二锁相环350，所述第一锁相环340连接在mcu410与所述第一频率产生单元310之间，所述第二锁相环350连接在mcu410与所述第二频率产生单元320之间。

在mcu410上设有数据控制端口，该端口分别与第一锁相环340和第二锁相环350连接，该端口具有两种状态，可选定第一锁相环340进行工作，或者选定第二锁相环350进行工作；通过第一锁相环340选择第一频率产生单元310进行gmsk调制，通过第二锁相环350选择第二频率产生单元320进行g(f)3e调制或者g(f)2b调制。

进一步地，该发射模块300还包括传声器360和预加重单元370，所述预加重单元370连接在所述传声器360和所述第二频率产生单元320连接，所述无线通信基带信号包括语音基带信号和dsc基带信号，所述传声器360将输入的语音信号转化为电信号后经所述预加重单元370增强后传输至第二频率产生单元320调制处理，所述fsk信号编码/解码单元430输出所述dsc基带信号传输至第二频率产生单元320调制处理。

当需要发射的无线通信射频信号为语音射频信号时，则通过传声器360将输入的音频信号转化为对应的语音基带信号，再经预加重单元370进行预加重处理后，传输至第二频率产生单元320进行g(f)3e调制，再经射频放大单元330进行信号放大后，传输至天线100，经天线100辐射出去；当需要发射的无线通信射频信号为dsc射频信号时，则通过mcu410控制fsk信号编码/解码单元430对相应的输入信号进行编码处理后，传输至第二频率产生单元320进行g(f)2b调制，再经射频放大单元330进行信号放大后，传输至天线100，经天线100辐射出去。

在本实施例中，可在预加重单元370与第二频率产生单元320之间以及fsk信号编码/解码单元430与第二频率产生单元320之间均设置一幅度调节单元380分别对语音基带信号和dsc基带信号进行幅度调节再调制处理，使得传输的基带信号幅度与第二频率产生单元320相适配。

另外，在两幅度调节单元380与第二频率产生单元320之间可设置一无线通信信号选择开关sw3，由该无线通信信号选择开关sw3来选择是发射语音射频信号还是发射dsc射频信号。该无线通信信号选择开关sw3具有一个动端和两个不动端，其中，动端与所述第二频率产生单元320的输入端连接，一个不动端与语音基带信号的幅度调节单元380的输出端连接，另一个不动端与dsc基带信号的幅度调节单元380的输出端连接。当需要发射语音射频信号时，该无线通信信号选择开关sw3的动端切换连接至与语音基带信号的幅度调节单元380的输出端所连接的不动端，第二频率产生单元320接收语音基带信号进行g(f)3e调制，再进行信号放大后传输至天线100进行发射；当需要发射dsc射频信号时，该无线通信信号选择开关sw3的动端切换连接至与与dsc基带信号的幅度调节单元380的输出端所连接的不动端，第二频率产生单元320接收dsc基带信号进行g(f)2b调制，再进行信号放大后传输至天线100进行发射；在本实施例中，通过采用共用同一个频率产生单元对不同类型的无线通信射频信号进行不同的调制后再发射，实现了同一器件可分时调制不同信号，进一步节约了成本。

在本实施例中，发射模块300中第一频率产生单元310和第二频率产生单元320所采用的调制方式可根据实际需求选定，只要能实现对射频信号调制后的已调载波满足相应的标准即可，采用常规两点调制方式或者数字移频键控方式均可。

进一步地，所述收发器还包括还包括用于去噪的耦合器500和低通滤波器600，所述耦合器500和低通滤波器600顺次连接在天线100和接收模块200的输入端之间、或者天线100和发射模块300的输出端之间。

通过在发射过程或者接收过程均采用该耦合器500和低通滤波器600进行滤波去噪处理，可避免其他干扰信号的干扰而造成信号传输不准确的现象发生。

在采用了收/发信号选择开关sw1的实施例中，该低通滤波器600优选连接在耦合器500与收/发信号选择开关sw1的动端之间。

基于与上述实施例相同的发明构思，本实施例还提供一种船舶，该船舶上设有上述实施例所示出的融合船舶自动识别功能和无线通信功能的收发机。该收发机的结构、原理及相应的有益效果均参照上述收发机的实施例，在此不一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。