海上风电场警示信息长距离通信方法与流程

1.本公开的实施例一般涉及甚高频信号处理领域，并且更具体地，涉及海上风电场警示信息长距离通信方法、装置、设备和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.船用甚高频(vhf)无线电通信是指采用vhf专用频段进行船舰间、船舰内部、船岸间或经岸台与陆上通信转接的船与岸上用户间的无线电通信。广泛应用于船舰避让、海事管理、港口生产调度、船舰内部管理、遇险搜救以及安全信息播发等方面，是完成水上交通现场通信的主要手段。vhf通信对于保障船舰航行安全的重要作用是其他方式的通信所无法取代的。
3.几乎所有的商船、渔船、公务船、游艇和救生艇都配备甚高频设备，甚高频通信是沿海25海里以内船舰安全航行的最为重要的通信保证，是海区沿岸近距离船舰安全通信不可替代的通信手段。
4.但是，随着中国电信事业近年来的迅猛发展，船舰通信频率被干扰的程度越来越严重，已对航行安全构成了严重的隐患。同时，受制于海事对讲机仅有25海里的对讲距离以及其易受地理环境因素干扰的特性，大幅影响了和船舰的通信效率。


技术实现要素：

5.根据本公开的实施例，提供了一种海上风电场警示信息长距离通信方案。
6.在本公开的第一方面，提供了一种海上风电场警示信息长距离通信方法。该方法包括：
7.海上风场升压站接收船舰发送的广播信息，并对所述广播信息进行预处理，去除所述广播信息中的干扰信号；其中所述广播信息为甚高频信号；
8.通过网络转换设备，将预处理后的广播信息发送至陆地集控中心；
9.所述陆地集控中心接收所述广播信息，生成所述船舰的航行轨迹曲线；
10.基于所述航行轨迹曲线，生成告警信息，并发送至所述网络转换设备；
11.所述网络转换设备接收所述告警信息，并发送至所述船舰。
12.进一步地，所述广播信息包括：
13.广播发送时间戳信息、设备自身标识信息、船舰位置信息和船舰航线信息。
14.进一步地，所述对所述广播信息进行预处理，去除所述广播信息中的干扰信号包括：
15.将所述广播信息的信号转化为中频信号；
16.对所述中频信号进行数字转换、滤波抽取；
17.对滤波抽取后的信号进行载频估计，以载频频率估计值作为参考信号，进行自适应陷波、正交变换；
18.通过恒模算法，对正交变换后的信号进行处理，得到恒模干扰信号；
19.将所述正交变换后的信号作为自适应干扰对消器的输入，将所述恒模干扰信号作为自适应干扰对消器的期望响应，输入至自适应干扰对消器中进行自适应对消；
20.通过低通滤波器，对所述自适应干扰对消器输出的信号进行解调，得到滤除高频杂波的输出音频信号。
21.进一步地，所述将所述广播信息的信号转化为中频信号包括：
22.通过低噪音高频放大器、三级混频器及自动增益控制电路，将所述广播信息的信号转化为中频信号。
23.进一步地，所述对滤波抽取后的信号进行载频估计包括：
24.通过goertzel算法，对滤波抽取后的信号进行载频估计。
25.进一步地，所述正交变换包括：
26.对陷波器输出的误差信号进行正交变换，将实信号变换成复信号。
27.进一步地，所述陆地集控中心接收所述广播信息，生成所述船舰的航行轨迹曲线包括：
28.基于所述广播信息中的船舰位置信息，建立图像模型；
29.基于所述图像模型，通过离散型随机分布马尔科夫预测模型预测船舰航行趋势，生成所述船舰的航行轨迹曲线。
30.在本公开的第二方面，提供了一种海上风电场警示信息长距离通信装置。该装置包括：
31.海上风场升压站、陆地集控中心；所述海上风场升压站中设置有网络转换设备；
32.所述海上风场升压站，用于接收船舰发送的广播信息，并对所述广播信息进行预处理，去除所述广播信息中的干扰信号；其中所述广播信息为甚高频信号；
33.所述网络转换设备，用于将预处理后的广播信息发送自陆地集控中心；
34.所述陆地集控中心，用于接收所述广播信息，生成所述船舰的航行轨迹曲线；
35.基于所述航行轨迹曲线，生成告警信息，并发送至所述网络转换设备；
36.所述网络转换设备接收所述告警信息，并发送至所述船舰。
37.在本公开的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如以上所述的方法。
38.在本公开的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如根据本公开的第一方面的方法。
39.本技术实施例提供的海上风电场警示信息长距离通信方法，通过海上风场升压站接收船舰发送的广播信息，并对所述广播信息进行预处理，去除所述广播信息中的干扰信号；其中所述广播信息为甚高频信号；通过网络转换设备，将预处理后的广播信息发送至陆地集控中心；所述陆地集控中心接收所述广播信息，生成所述船舰的航行轨迹曲线；基于所述航行轨迹曲线，生成告警信息，并发送至所述网络转换设备；所述网络转换设备接收所述告警信息，并发送至所述船舰，实现了船舰与陆地集控中心的长距离通信，同时大幅度提升了传输信号的质量。
40.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
41.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
42.图1示出了能够在其中实现本公开的实施例的示例性运行环境的示意图；
43.图2示出了根据本公开的实施例的海上风电场警示信息长距离通信方法的流程图；
44.图3示出了根据本公开的实施例的自适应干扰平台；
45.图4示出了根据本公开的实施例的海上风电场警示信息长距离通信装置的方框图；
46.图5示出了能够实施本公开的实施例的示例性电子设备的方框图。
具体实施方式
47.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。
48.另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
49.图1示出了能够在其中实现本公开的实施例的示例性运行环境100的示意图。在运行环境100中包括海上风场升压站110、船舰120和陆地控制中心130；其中，所述海上风场升压站110中设有网络转换设备112。
50.在一些实施例中，通常所述海上风场升压站110，用于接收船舰120发送的广播信息，响应与所述广播信息向所述船舰120发送告警信息，例如，进行对讲等等；
51.但在实际应用中，当船舰距离过远或遇到恶劣天气时(没有工作人员)，则不能及时和所述船舰120进行通信，如语音对讲等，而陆地控制中心130对于所述船舰120的距离又通常较远；
52.因此，在本公开中，在所述海上风场升压站110中，设置了网络转换设备112；
53.所述网络转换设备112，用于将海上风场升压站110接收的广播信号，转换为光信号(电信号转换为光信号)，通过海底电缆传输到陆地控制中心130；还用于，接收陆地控制中心130发送的告警信息并转发至对应船舰，即，间接实现了船舰120和陆地控制中心130的通信。
54.图2示出了根据本公开实施例的海上风电场警示信息长距离通信方法的流程图。所述方法包括：
55.s210，海上风场升压站接收船舰发送的广播信息，并对所述广播信息进行预处理，去除所述广播信息中的干扰信号；其中所述广播信息为甚高频信号。
56.其中，所述广播信息包括广播发送时间戳信息、设备自身标识信息、船舰位置信息和船舰航线信息；
57.进一步地，所述广播信息也可以为通过海事电台进行实时对讲的信息。
58.基于应用环境的差异，通常会导致接收到的广播信息干扰较大。因此，在本公开中，需对接收到的广播信息进行预处理，去除所述广播信息中的干扰信号
59.在一些实施例中，通过低噪声高频放大器、三级混频器及自动增益控制电路等电路，将所述广播信息的信号转化为中频信号；三级混频后得到的三级中频分别为465mhz、70mhz、1.25mhz。
60.将所述中频信号，输入至如图3所示的自适应干扰平台，进行数字转换、滤波抽取。通过a/d转换单元对射频前端输出的模拟中频信号实施数据采集及模数转换。为了降低对后续数字滤波器的设计要求，本实施例中采用了过采样的方案，实际使用的采样率为5mhz，采样位数12bit。在滤波抽取模块对模数转换输出数字信号进行滤波抽取，将数据率从5msps下降到合适的程度。目的是提高实时性和降低后续信号处理的运算量。在本实施例中，使用了两级带通滤波抽取，每次抽取5倍，最后采样率降到200ksps；
61.进一步地，在调幅信号载频频率范围已知的基础上，对滤波抽取后的信号进行载频估计。所述载频估计是在载频估计模块中对滤波抽取模块输出的数字信号，通过goertzel算法进行载频估计；
62.进一步地，以载频频率估计值作为参考信号，进行自适应陷波，将调幅信号中的载波陷掉，从而避免恒模算法出现干扰捕获现象；
63.进一步地，对陷波器输出的误差信号进行正交变换，将实信号变换成复信号；
64.进一步地，通过恒模算法对正交变换后的信号进行处理，提取恒模干扰信号；
65.进一步地，将所述正交变换后的信号作为自适应干扰对消器的输入，将所述恒模干扰信号作为自适应干扰对消器的期望响应，输入至自适应干扰对消器中进行自适应对消；
66.通过低通滤波器，对所述自适应干扰对消器输出的信号进行解调，得到滤除高频杂波的输出音频信号；
67.对自适应干扰抑制平台输出的数字音频信号(滤除高频杂波的输出音频信号)，利用数/模(d/a)转换单元进行数模转换，得到清晰的音频信号。
68.s220，通过网络转换设备，将预处理后的广播信息发送至陆地集控中心。
69.在一些实施例中，网络转换设备112将海上风场升站台110转换的清晰音频信号，即，预处理后的广播信号，转化为光信号，通过海下电缆传输至陆地集控中心130。
70.s230，所述陆地集控中心接收所述广播信息，生成所述船舰的航行轨迹曲线。
71.在一些实施例中，陆地集控中心130，接收网络装换设备112发送的广播信息，基于所述广播信息中的船舰位置信息建立图像模型，基于所述图像模型，通过离散型随机分布马尔科夫预测模型预测船舰航行趋势，生成所述船舰的航行轨迹曲线。
72.s240，基于所述航行轨迹曲线，生成告警信息，并发送至所述网络转换设备；
73.在一些实施例中，在陆地集控中心130中，基于步骤s230中生成的航行轨迹曲线，生成告警信息，所述告警信息包括音频信息、文字信息、图片信息和/或影像信息等；例如，驱逐所述船舰的航线图、告警语音等；
74.进一步地，将所述告警信息发送至网络转换设备112。
75.s250，所述网络转换设备接收所述告警信息，并发送至所述船舰。
76.在一些实施例中，网络装换设备112，接收陆地集控中心130发送的告警信息，并转
发至船舰120。
77.根据本公开的实施例，实现了以下技术效果：
78.通过在海上升站台设置网络转换设备的方式，实现了船舰与陆地中心的长距离通信，打破了现有技术中通过手台传输25海里的限制，减少了人力成本，同时通过本公开的信号处理方法，大幅度提升了传输信号的质量。
79.需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。
80.以上是关于方法实施例的介绍，以下通过装置实施例，对本公开所述方案进行进一步说明。
81.图4示出了根据本公开的实施例的海上风电场警示信息长距离通信装置400的方框图。如图4所示，装置400包括：
82.海上风场升压站410、陆地集控中心420；所述海上风场升压站中设置有网络转换设备411；
83.所述海上风场升压站，用于接收船舰发送的广播信息，并对所述广播信息进行预处理，去除所述广播信息中的干扰信号；其中所述广播信息为甚高频信号；
84.所述网络转换设备，用于将预处理后的广播信息发送自陆地集控中心；
85.所述陆地集控中心，用于接收所述广播信息，生成所述船舰的航行轨迹曲线；
86.基于所述航行轨迹曲线，生成告警信息，并发送至所述网络转换设备；
87.所述网络转换设备接收所述告警信息，并发送至所述船舰。
88.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
89.图5示出了可以用来实施本公开的实施例的电子设备500的示意性框图。如图所示，设备500包括中央处理单元(cpu)501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的计算机程序指令或者从存储单元508加载到随机访问存储器(ram)503中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram 503中，还可以存储设备500操作所需的各种程序和数据。cpu501、rom 502以及ram 503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。
90.设备500中的多个部件连接至i/o接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
91.处理单元501执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法200。例如，在一些实施例中，方法200可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 502和/或通信单元509而被载入和/或安装到设备500上。当计算机程序加载到ram 503并由cpu501执行时，可以执行上文描述的方法200的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，cpu 501可以通过其他
任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法200。
92.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)等等。
93.用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
94.在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd
‑
rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
95.此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
96.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。