基于toa测距的船载防碰撞仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于TOA测距的船载防碰撞仪。本实用新型安装在船头位置，通过固定盘上螺母的方式固定在船体上，固定支架为空心管，与固定盘为一体的铁制品；固定支架上端有承载盘，在承载盘上固定声光报警器、GPRS天线和射频天线，GPRS天线为GPRS通信模块的天线，射频天线为CC1101测距模块的天线，固定支架内置12V供电蓄电池和电路板。本实用新型可以解决雷达测距方式无法直视对准的问题，也可以用于夜间无法直视的场合，船载防碰撞仪价格相对较低，因此对于小型船舶的经济性也非常好。
【专利说明】基于TOA测距的船载防碰撞仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于小型船舶碰撞预警的电子仪器，属于船载电子仪器设备。
【背景技术】
[0002]船舶碰撞事故是航行安全的首害，为了防止水上交通意外事故频繁发生而促进水上运输业稳步全面的发展，船载防碰撞系统应运而生。目前随着水上交通管制系统(VTS)的应用，水上交通安全得到了极大改善，但是对于船舶之间的碰撞预警技术的应用还有所欠缺。目前较为常规的方法是按照国际统计数据确定一个合理的范围，如果在这个范围内有船舶就进行预警。实际应用表明，由于航道上同时经过的船舶数量经常比较多，所以经常会出现频繁的碰撞误报，因此该方法的实用性不强。AIS防碰撞系统是船舶自动识别系统(Automatic Identificat1n System, AIS)的一个功能模块，AIS系统由岸基(基站)设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。AIS功能异常强大，简化和促进了船舶之间的信息交换，AIS防碰撞系统为避免碰撞提供辅助信息。但是AIS系统虽然作用巨大，对船舶安全有很大帮助，但是作为一个全球大型系统，价格昂贵，导致许多小型船只无法配备。船载雷达防碰撞系统主要用于船与船之间的防碰撞预警，可大大提高船只行驶的安全性，特别是在灯光较黑暗条件下的安全性。船载雷达防碰撞系统通过发射激光波束可以精确测量船与船之间的距离，当距离小于预设的安全阈值时，船载雷达防碰撞系统将会发出强力的声光报警，提醒船只驾驶员。但是船载雷达防碰撞系统在船舶之间无法直视的情况下无法正常工作。
【发明内容】
[0003]本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种基于TOA测距的船载防碰撞仪。
[0004]本实用新型安装在船头位置，通过固定盘上螺母的方式固定在船体上，固定支架为空心管，与固定盘为一体的铁制品；固定支架上端有承载盘，在承载盘上固定声光报警器、GPRS天线和射频天线，GPRS天线为GPRS通信模块的天线，射频天线为CCllOl测距模块的天线，固定支架内置12V供电蓄电池和电路板，所述的电路板包括电源变换电路、核心处理器电路、GPRS通信模块、CCllOl测距模块、声光报警器和消音按键；12V供电蓄电池与电源变换电路电源线连接，电源变换电路与核心处理器电路、GPRS通信模块、CCllOl测距模块、声光报警器电源线连接；核心处理器电路与GPRS通信模块采用RS-232C串行连接，核心处理器电路与CCllOl测距模块采用SPI接口连接，核心处理器电路通过I/O 口与声光报警器信号、消音按键信号连接
[0005]本实用新型可以解决雷达测距方式无法直视对准的问题，也可以用于夜间无法直视的场合，船载防碰撞仪价格相对较低，因此对于小型船舶的经济性也非常好。本实用新型具有应用广泛、抗干扰能力强、可独立工作、价格低廉等特点，因此具有潜在的应用市场。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本实用新型的船载防碰撞仪的结构示意图。
[0007]图2为本实用新型的船载防碰撞仪电路结构图。
[0008]图3为本实用新型的船载防碰撞仪原理示意图。
【具体实施方式】
[0009]如图1所示，船载防碰撞仪安装在船头位置，通过固定盘上螺母的方式固定在船体。固定支架为空心管，与固定盘为一体的铁制品，上端有承载盘。承载盘上固定声光报警器、GPRS天线和射频天线，GPRS天线为GPRS通信模块的天线，射频天线为CCllOl测距模块的天线。固定支架内置12V供电蓄电池和核心电路板，负责船载防碰撞仪的整体运行维护。
[0010]如图2所示，本实用新型的电路部分由电源变换电路、核心处理器电路、GPRS通信模块、CCllOl测距模块、声光报警器、消音按键构成。12V供电蓄电池与电源变换电路电源线连接，将12V供电蓄电池电压转变成+5V和+3.3V，+3.3V供给核心处理器电路，+5V供给GPRS通信模块、CCllOl测距模块、光报警器；核心处理器电路与GPRS通信模块之间采用RS-232C串行方式连接，核心处理器电路与CCllOl测距模块通过SPI接口方式连接，核心处理器电路与声光报警器、消音按键通过1 口连接，进行开关控制。
[0011]每艘船舶都配备一个具有唯一 ID标识值的船载防碰撞仪，船载防碰撞仪互相通过广播无线信号来获取其最大无线通信范围内的所有其他船载防碰撞仪的ID值。核心处理器电路通过CCllOl测距模块实现无线通信的收发时延测量，通过轮询方式进行到达时间(TOA)测距，获取船载防碰撞仪与无线通信范围内所有其他船载防碰撞仪的距离列表。如图3所示，船载防碰撞仪A通过广播无线信号可以获知其最大无线通信范围内有船载防碰撞仪B、船载防碰撞仪C、船载防碰撞仪D、船载防碰撞仪E四台机器，船载防碰撞仪A通过轮询方式测量其与船载防碰撞仪B、C、D、E的距离
[0012]船载防碰撞仪A内部维护了 <D(A，B), D (A, C)，D (A, D)，D (A, E) >这样一个距离列表，然后判断距离列表中是否有数据小于安全阈值TD，如果检测出其中一个距离数据小于安全阈值TD，假如检测出D (A, E)〈TD，则船载防碰撞仪A与船载防碰撞仪E之间的距离过近，有可能发生接近碰撞，因此核心处理器电路立刻触发声光报警器，提醒安装船载防碰撞仪A的船主出现碰撞预警。声光报警器将持续鸣笛和闪烁，直到安装船载防碰撞仪A的船主按下消音按键。同时核心处理器电路触发GPRS通信模块，将本地预警信号通过GPRS通信模块发送到服务器，服务器监管员可以及时获知现场的安全预警信息。
[0013]本实施例的技术指标如下:
[0014]无线测距最大范围:l_3Km ;
[0015]同区可纳最大容量:216-2=65536-2=65534；
[0016]单点TOA测距时延:1ms ；
[0017]系统供电电池:12V/17Ah ;
[0018]最大工作时间:2周。
【权利要求】
1.基于TOA测距的船载防碰撞仪，其特征在于:该船载防碰撞仪安装在船头位置，通过固定盘上螺母的方式固定在船体上，固定支架为空心管，与固定盘为一体的铁制品；固定支架上端有承载盘，在承载盘上固定声光报警器、GPRS天线和射频天线，GPRS天线为GPRS通信模块的天线，射频天线为CCllOl测距模块的天线，固定支架内置12V供电蓄电池和电路板，所述的电路板包括电源变换电路、核心处理器电路、GPRS通信模块、CCllOl测距模块、声光报警器和消音按键；12V供电蓄电池与电源变换电路电源线连接，电源变换电路与核心处理器电路、GPRS通信模块、CCllOl测距模块、声光报警器电源线连接；核心处理器电路与GPRS通信模块采用RS-232C串行连接，核心处理器电路与CCllOl测距模块采用SPI接口连接，核心处理器电路通过I/O 口与声光报警器信号、消音按键信号连接。
【文档编号】G08G3/02GK203931209SQ201420296470
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】蔡文郁 申请人:杭州电子科技大学