船舶定位导航及安全预警报警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种船舶定位导航及安全预警报警系统，包括信息采集单元、主控单元、显示控制单元、弹射控制单元、天线收发单元和电源管理单元，本发明专利技术可通过信息采集单元将采集到的船舶的相关信息传送到主控单元中，主控单元实时分析处理接收来的各种信息，并将各种信息进行存储和通过显示控制单元进行显示处理，当某一类重要信息达到一定阈值后，主控单元激发相关设备并产生报警信息，同时能稳定的将报警信息通过北斗等系统发送到指挥中心等相关设备或系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船舶
，具体来说，涉及一种船舶定位导航及安全预警报警系统。
技术介绍
从船舶安全设备的功能看，一般可以分为三类：第一类是与船舶行驶安全相关的，包括船舶防撞雷达、船舶自动识别系统(AIS)以及各种通信设备(包括短波和超短波电台、INMARSAT卫星通信设备、公共移动通信系统终端)等；第二类是与船舶内部自身安全相关的，包括船舶内部的火警报警设备、消防设备、发动机工况报警设备等；第三类是在船舶遇险后相关的安全报警和处置设备，包括卫星应急无线电示位标、各类救生设备等。AIS即船舶自动识别系统，是将船舶的标识信息、位置信息、运动参数和航行状态等与船舶航行安全有关的重要数据，通过VHF数据链路，广播给周围的船舶，以实现对本海区船舶的识别和监视，达到安全航行的目的。2002年12月9日召开的海上人员安全国际公约成员国政府间国际海事组织(IMO)会议上决定：所有300总吨及以上从事国际航行的船舶、不从事国际航行的500总吨及以上的货船和不论大小的客船，应按要求配备船舶自动识别系统。目前，AIS船舶终端和基站设备都可以国产化。全球海上遇险与安全系统(GMDSS，Global Maritime Distress and Safety System)，主要由卫星通信系统--INMARSAT(海事卫星通信系统)和COS-PAS/SARSAT(极轨道卫星搜救系统)、地面无线电通信系统(即海岸电台)以及海上安全信息播发系统三大部分构成。INMARSAT是国际海事卫星组织改名的国际移动卫星组织，由船站、岸站、网络协调站和卫星等部分组成，工作频率为1.6GHz。利用同步卫星向航海、航空和海上工业提供遇险和安全通信服务及电话、电传、数据和传真。其覆盖面大，受地面无线电干扰小，接受速度快，自动化程度高，通信质量好，利用海事卫星系统可以有效地解决海上搜索机关的通信问题。但同时也存在使用费用高、关口站数量少等诸多问题。目前，INMARSAT海事卫星系统已经发展到第四代。卫星无线电应急示位标(EPIRB，Emergency Position Indicating Radio Beacon)是GMDSS系统中COS-PAS/SARSAT卫星系统中继的船载数据报警终端，工作在406MHz和121.5MHz两个频率上。卫星无线电应急示位标是一种真正意义上的船舶报警系统，目前中国国内示位标市场主要被韩国、美国、英国采用GPS定位或无GPS定位的产品垄断，国内只有中国电子科技集团第36所的一款含GPS的紧急无线电示位标通过了国际卫星组织(COSPAS)、船级社、渔检、无委会认证，具有中国完全自主知识产权。现有船舶安全相关的产品有主要以下三种：(1)船用导航雷达技术船用导航雷达(marine radar)是保障船舶航行的雷达，也称航海雷达。它特别适用于黑夜、雾天引导船只出入海湾、通过窄水道和沿海航行，主要起航行防撞作用。它主要由感应器、微电脑控制器及蜂鸣器组成，基本原理是利用超声波信号，经由微电脑的指挥与控制，再从感应器的发射与接受信号过程，比对信号折返时间而计算出被测物的距离，然后由报警器发出不同的报警声。船上装备雷达始自第二次世界大战期间。如今的船用导航雷达系统已发展为基于先进的数字化雷达技术，能融合各类导航设备数据信息为一体的综合导航平台。它能处理雷达视频电压，检测、跟踪和自动标绘目标，测量船舶与目标之间的相对运动，预计目标未来的运动和最接近点，协助驾驶人员采取回避动作。此外，还可通过串口连接几乎所有的导航设备，如AIS、罗经、姿态仪、测深仪、数字电流表、计程仪、风速风向仪、VDR航行数据记录仪等，经过数据融合处理为用户提供综合导航信息。高灵敏度的接收机系统、配合高速的数字信号处理技术，不仅能够分辨近距离的小目标群，而且远距离目标回波饱满。在大雨、大浪等各类恶劣海况下，都以优异的杂波抑制性能展现最真实的无杂波图像。(2)AIS技术当遇到雨雪、大风浪等恶劣天气时，雷达的回波信号可能会受到干扰，而出现杂波或丢失目标等问题；当目标船舶航行于多岛礁、航道的弯头或大船的背后等遮蔽水域时，雷达将无法观测到这些目标；对于进入雷达盲区的极近距离的小船(如拖轮)雷达上不能发现该目标。以上这些情况，AIS却能凭借其技术优势解决以上问题。AIS即船舶自动识别系统，是将船舶的标识信息、位置信息、运动参数和航行状态等与船舶航行安全有关的重要数据，通过VHF数据链路，广播给周围的船舶，以实现对本海区船舶的识别和监视，达到安全航行的目的。其原理是允许在船舶与其他船舶之间、船舶与岸台之间自动交换从船舶传感器输入的(或内置GPS的信息)以及静态的和与航程相关的数据。它能够连续自主的接收与发射AIS数据信息；可显示本船周围装有AIS设备的船舶的AIS数据信息。AIS系统由4部分组成：一是接口，接收来自GPS/DGPS接收机的本船船位经纬度、对地航速、同步UTC(世界时)以及来自电罗经航向等信号，转换成数字信号并输入信息处理器；二是信息处理器，这是AIS的核心部分，用于存储和编解码、处理本船和他船的动、静态等相关信息；三是信息显示器，用于显示各种数据和状态信息，监视系统的运行状况；四是VHF收发机。由于AIS系统采用VHF(甚高频)通信，受VHF所用频率特性制约，它的作用距离较为有限，一般通信距离约为20至40海里左右。现在的AIS产品已发展为集航行信息采集处理、无线电数据传输、电子海图信息系统于一体的无线电通信导航设备。一是能够实时采集船舶的位置、速度、转弯角度等信息并对外发送。二是能接收和查询岸台或其他船舶发来的信息，在本船的电子海图上显示附近水域船舶的运行状态，自动跟踪AIS目标，并实时计算与本船的距离和方位，实时动态标绘所有AIS目标的位置及运动矢量，对于危害本船航行安全的可能船舶以及桥梁等，采用真人语音和屏幕颜色闪烁等方式发出报警。三是具备中文短信息功能，解决了船-船、岸-船之间的信息交流，管理者可以通过网络方便、快捷地向所有基站所能覆盖的船只播发潮汐、风雨警报等相关信息。(3)示位标技术紧急无线电示位标(EPIRB，Emergency position indicating radio beacon)常简称为示位标，因工作频率在406MHz附近也常被简称406，也称为应急无线电示位标。含GPS的紧急无线电示位标常被称为卫星紧急无线电示位标。示位标利用自身发射的无线电射频信号,来表示自己的位置及状态，以便搜救单位准确地确定它的位置。它是全球海上遇险和安全系统(GMDSS)中重要的船对岸的报警装置。为避免发生此类因无法救援或救援不及时带来的人员伤亡，国际上成立了COSPAS-SARSAT卫星组织(COSPAS-SARSAT原称为“低极轨道搜救卫星系统”，该系统后来引入了静止卫星作为转发器，因此更名为“国际搜救卫星系统”)，制定了紧急无线电示位标的产品规范。COSPAS-SARSAT搜救卫星系统是由加拿大、法国、美国、俄罗斯和其它一些国家联合开发的全球性搜救卫星系统。该系统是通过高度为850～1000km，围绕南北两极运行的低高度极轨道卫星，探测到406MHz或121.5MHz的EPIRB发射出的遇险报警信号，经过处理、定位，转发至地面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶定位导航及安全预警报警系统，其特征在于，包括信息采集单元、主控单元、显示控制单元、弹射控制单元、天线收发单元和电源管理单元，所述电源管理单元分别与信息采集单元、主控单元、显示控制单元、弹射控制单元和天线收发单元相连，所述主控单元、显示控制单元、弹射控制单元和天线收发单元两两之间互相连接，所述主控单元还与信息采集单元相连；所述信息采集单元用于采集船舶工作信息，并将采集的船舶工作信息发送给主控单元；所述主控单元用于接收并存储信息采集单元发送来的船舶工作信息，并将所述船舶工作信息同主控单元内设定的船舶安全运行所要求的各种阈值进行对比，当采集的船舶工作信息超过船舶安全运行所要求的阈值时，所述主控单元控制显示控制单元实时显示报警信息并进行提示报警，当船舶出现重大危险情况时同时启动弹射控制单元控制天线收发单元与船舶主体分离；所述天线收发单元用于实时接收船舶的位置信息和指挥中心的信息，并向指挥中心发送船舶工作信息和报警信息；所述显示控制单元用于显示和处理船舶的工作信息、天线收发单元接收的信息、主控单元的报警信息、船舶的定位导航、手动报警、显示航线航迹；所述弹射控制单元用于当船舶出现重大危险情况时控制天线收发单元与船舶主体的分离；所述电源管理单元用于船舶正常工作时，采用船舶的主电源给船舶主体和天线收发单元供电，当船舶的姿态角度超过设定的报警阈值、船舶进水或沉没后设备周围的水深达到设定的米数、发动机发生故障或船舱内发生火灾情况时，启动备用电源为天线收发单元供电，所述电源管理单元还用于通过天线收发单元向指挥中心发送电源状态信息。...

【技术特征摘要】
1.一种船舶定位导航及安全预警报警系统，其特征在于，包括信息采集单元、主控单元、显示控制单元、弹射控制单元、天线收发单元和电源管理单元，所述电源管理单元分别与信息采集单元、主控单元、显示控制单元、弹射控制单元和天线收发单元相连，所述主控单元、显示控制单元、弹射控制单元和天线收发单元两两之间互相连接，所述主控单元还与信息采集单元相连；所述信息采集单元用于采集船舶工作信息，并将采集的船舶工作信息发送给主控单元；所述主控单元用于接收并存储信息采集单元发送来的船舶工作信息，并将所述船舶工作信息同主控单元内设定的船舶安全运行所要求的各种阈值进行对比，当采集的船舶工作信息超过船舶安全运行所要求的阈值时，所述主控单元控制显示控制单元实时显示报警信息并进行提示报警，当船舶出现重大危险情况时同时启动弹射控制单元控制天线收发单元与船舶主体分离；所述天线收发单元用于实时接收船舶的位置信息和指挥中心的信息，并向指挥中心发送船舶工作信息和报警信息；所述显示控制单元用于显示和处理船舶的工作信息、天线收发单元接收的信息、主控单元的报警信息、船舶的定位导航、手动报警、显示航线航迹；所述弹射控制单元用于当船舶出现重大危险情况时控制天线收发单元与船舶主体的分离；所述电源管理单元用于船舶正常工作时，采用船舶的主电源给船舶主体和天线收发单元供电，当船舶的姿态角度超过设定的报警阈值、船舶进水或沉没后设备周围的水深达到设定的米数、发动机发生故障或船舱内发生火灾情况时，启动备用电源为天线收发单元供电，所述电源管理单元还用于通过天线收发单元向指挥中心发送电源状态信息。2.根据权利要求1所述的船舶定位导航及安全预警报警系统，其特征在于，所述信息采集单元包括发动机工况数据采集模块、船内信息采集模块、船舶姿态角度数据采集模块和船舶位置速度信息采集模块；所述发动机工况数据采集模块采集的数据包括发动机实时的转速、油温、水温、剩余油量、发动机的累计工作时间、百公里油耗和瞬时油耗；所述船内信息采集模块采集的数据包括船舶重点部位的音频、图像和视频信息以及重点部位的烟感信息以及船舱部位的进水信息；所述船舶姿态角度数据采集模块采集的数据包括船舶行驶过程中三个自由度的姿态角度；所述船舶位置速度信息采集模块采集的数据包括船舶的经纬度、速度和高度。3.根据权利要求1所述的船舶定位导航及安全预警报警系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦胜才，袁月强，郜立会，郭荣华，潘琳，李杨洁，李培，郞记忠，
申请(专利权)人：北京金盾麟瑞通信科技有限公司石家庄分公司，
类型：发明
国别省市：河北;13