一种集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及导航定位技术领域，具体地说，涉及一种集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统及方法。包括北斗定位单元、AIS收发单元、网络通信单元和应用管理单元；北斗定位单元用于通过北斗/GPS卫星对用户机终端进行定位操作；AIS收发单元用于通过AIS通信设备进行静态、动态的消息收发及管理操作；网络通信单元用于连接用户机终端与用户；应用管理单元用于将定位信息反馈给用户及提供人机交互的服务通道。本发明专利技术设计既可以实时进行定位、跟踪和导航，也可以为载体提供交通指引、航行警告等服务，提高定位导航的精确度，降低延时，进而提高交通航行的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统及方法
本专利技术涉及导航定位
，具体地说，涉及一种集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统及方法。
技术介绍
北斗导航系统是我国自主研制的第一代卫星导航定位系统，它是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，可以为多领域提供导航服务。但是，目前北斗定位通讯只具备定位、通信及授时跟踪的功能，却无法实时监测用户机终端载体的运动状态，同时用户机终端之间无法进行识别和信息交流，即单一的北斗定位通讯不具备准确的交通指引功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述技术问题的解决，本专利技术的目的之一在于，提供了一种集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统，包括北斗定位单元、AIS收发单元、网络通信单元和应用管理单元；北斗定位单元、AIS收发单元、网络通信单元与应用管理单元依次通过数字信号通信连接；所述北斗定位单元用于通过北斗/GPS卫星对用户机终端进行定位操作；所述AIS收发单元用于通过AIS通信设备进行静态、动态的消息收发及管理操作；所述网络通信单元用于连接用户机终端与用户；所述应用管理单元用于将定位信息反馈给用户及提供人机交互的服务通道。其中，北斗定位单元采用北斗和GPS双模定位。其中，用户机终端包括机载用户机、车载用户机、船载用户机、指挥用户机等。作为本技术方案的进一步改进，所述北斗定位单元包括指挥控制模块、应用服务模块、定位计算模块和航图绘制模块；指挥控制模块、应用服务模块、定位计算模块与航图绘制模块依次通过数字信息通信连接；所述指挥控制模块用于为各级指挥机关提供定位、授时及短报文信息并完成信息的管理分析操作；所述应用服务模块用于对接收到的定位信息、状态信息及其他信息进行处理；所述定位计算模块用于对接收到的定位数据进行计算处理以得出精确的定位坐标；所述航图绘制模块用于根据计算所得的定位坐标实时绘制用户机终端的运动痕迹。作为本技术方案的进一步改进，所述应用服务模块包括监控服务模块和数据库服务模块；监控服务模块与数据库服务模块通过数字信号通信连接；所述监控服务模块用于对用户机终端的运动路线进行监控；所述数据库服务模块用于接收、存储、管理定位信息、短信信息以及其他信息以供业务模块信息加载、查询、统计使用。作为本技术方案的进一步改进，所述定位计算模块包括定位计算模块和定位解算模块；定位计算模块的信号输出端与定位解算模块的信号输入端连接；所述定位计算模块用于实时计算电波与用户机终端之间的观测距离；所述定位解算模块用于根据观测距离解算用户机终端的空间直角坐标分量。作为本技术方案的进一步改进，所述定位计算模块的计算公式为：；；其中，ρ1为卫星1与用户机终端之间的距离，ρ2为卫星2与用户机终端之间的距离，S1为卫星1与地面中心之间的距离，S2为卫星2与地面中心之间的距离。作为本技术方案的进一步改进，所述定位解算模块采用三边交会法，其计算公式为：；；；其中，根据椭球几何学，椭球短轴上o´点的空间直角坐标为（0，0，-Ne2sinB），B为测站点纬度，N为测站点卯酉圈曲率半径，e2为椭球偏心率，a为椭球赤道半径，b为椭球极半径；ρ3为测站点到o´点的距离，ρ1、ρ2与ρ3三边交会于测站点上；（X，Y，Z）为用户坐标矢量。作为本技术方案的进一步改进，所述AIS收发单元包括航行管理模块、标记管理模块和消息管理模块；航行管理模块、标记管理模块与消息管理模块依次通过数字信号通信连接；所述航行管理模块用于管理用户机终端的航点、航线和航迹；所述标记管理模块用于在航图上原本没有的地点上做上记号以供航行时参考；所述消息管理模块用于对AIS消息进行接收、排序、列表并形成历史消息库以供查找。作为本技术方案的进一步改进，所述网络通信单元包括普通移动通信模块和短报文通信模块；普通移动通信模块与短报文通信模块并列运行；所述普通移动通信模块用于通过传统移动通信设备实现信息交换功能；所述短报文通信模块用于在普通移动通信网络盲区内进行通信以实现对用户机终端进行精确定位和动态跟踪。作为本技术方案的进一步改进，所述应用管理单元包括信息反馈模块、人机交互模块和报警模块；应用管理单元包括信息反馈模块、人机交互模块与报警模块依次通过数字信号通信连接；所述信息反馈模块用于通过用户终端将定位、航图及导航信息反馈给用户；所述人机交互模块用于给用户与系统之间建立交互的通道；所述报警模块用于对符合设置的条件的情况进行报警。其中，用户终端与用户机终端可以为同一终端设备。本专利技术的目的之二在于，提供一种集成北斗定位通讯和AIS收发功能的方法，包括如下步骤：S1、装载终端设备，并启动用户机终端和用户终端；S2、地面中心向卫星1和卫星2同时发出询问信号；S3、两颗工作卫星接收信号并经转发器变频放大后，向服务区内的用户广播；S4、用户相应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送入站信号，经过卫星转发给地面中心；S5、地面中心接收解调用户发送的信号，分别测量出用户所在点至两颗卫星的距离，再根据用户申请服务内容进行相关数据处理。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：该一种集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统及方法中，通过将北斗定位通信与AIS收发功能相结合，既可以实时对用户机终端载体进行定位、跟踪和导航，也可以使用户机终端之间可以及时进行自动识别和信息交流，为载体提供交通指引、航行警告等服务，连续且持续地监视和管理载体运动过程中的动静态信息，提高定位导航的精确度，降低延时，进而提高交通航行的安全性。附图说明图1为实施例1的整体结构示意图；图2为实施例1的整体结构框图；图3为实施例1的北斗定位单元模块框图；图4为实施例1的应用服务模块框图；图5为实施例1的定位计算模块框图；图6为实施例1的AIS收发单元模块框图；图7为实施例1的网络通信单元模块框图；图8为实施例1的应用管理单元模块框图；图9为实施例1的系统装置结构示意图。图中各个标号意义为：100、北斗定位单元；101、指挥控制模块；102、应用服务模块；1021、监控服务模块；1022、数据库服务模块；103、定位计算模块；1031、定位计算模块；1032、定位解算模块；104、航图绘制模块；200、AIS收发单元；201、航行管理模块；202、标记管理模块；203、消息管理模块；300、网络通信单元；301、普通移动通信模块；302、短报文通信模块；400、应用管理单元；401、信息反馈模块；402、人机交互模块；403、报警模块。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统，其特征在于：包括北斗定位单元（100）、AIS收发单元（200）、网络通信单元（300）和应用管理单元（400）；北斗定位单元（100）、AIS收发单元（200）、网络通信单元（300）与应用管理单元（400）依次通过数字信号通信连接；所述北斗定位单元（100）用于通过北斗/GPS卫星对用户机终端进行定位操作；所述AIS收发单元（200）用于通过AIS通信设备进行静态、动态的消息收发及管理操作；所述网络通信单元（300）用于连接用户机终端与用户；所述应用管理单元（400）用于将定位信息反馈给用户及提供人机交互的服务通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统，其特征在于：包括北斗定位单元（100）、AIS收发单元（200）、网络通信单元（300）和应用管理单元（400）；北斗定位单元（100）、AIS收发单元（200）、网络通信单元（300）与应用管理单元（400）依次通过数字信号通信连接；所述北斗定位单元（100）用于通过北斗/GPS卫星对用户机终端进行定位操作；所述AIS收发单元（200）用于通过AIS通信设备进行静态、动态的消息收发及管理操作；所述网络通信单元（300）用于连接用户机终端与用户；所述应用管理单元（400）用于将定位信息反馈给用户及提供人机交互的服务通道。


2.根据权利要求1所述的集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统，其特征在于：所述北斗定位单元（100）包括指挥控制模块（101）、应用服务模块（102）、定位计算模块（103）和航图绘制模块（104）；指挥控制模块（101）、应用服务模块（102）、定位计算模块（103）与航图绘制模块（104）依次通过数字信息通信连接；所述指挥控制模块（101）用于为各级指挥机关提供定位、授时及短报文信息并完成信息的管理分析操作；所述应用服务模块（102）用于对接收到的定位信息、状态信息及其他信息进行处理；所述定位计算模块（103）用于对接收到的定位数据进行计算处理以得出精确的定位坐标；所述航图绘制模块（104）用于根据计算所得的定位坐标实时绘制用户机终端的运动痕迹。


3.根据权利要求2所述的集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统，其特征在于：所述应用服务模块（102）包括监控服务模块（1021）和数据库服务模块（1022）；监控服务模块（1021）与数据库服务模块（1022）通过数字信号通信连接；所述监控服务模块（1021）用于对用户机终端的运动路线进行监控；所述数据库服务模块（1022）用于接收、存储、管理定位信息、短信信息以及其他信息以供业务模块信息加载、查询、统计使用。


4.根据权利要求2所述的集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统，其特征在于：所述定位计算模块（103）包括定位计算模块（1031）和定位解算模块（1032）；定位计算模块（1031）的信号输出端与定位解算模块（1032）的信号输入端连接；所述定位计算模块（1031）用于实时计算电波与用户机终端之间的观测距离；所述定位解算模块（1032）用于根据观测距离解算用户机终端的空间直角坐标分量。


5.根据权利要求4所述的集成北斗定位通讯和AIS收发功能的小型化系统，其特征在于：所述定位计算模块（1031）的计算公式为：

；

；
其中，ρ1为卫星1与用户机终端之间的距离，ρ2为卫星2与用户机终端之间的距离，S1为卫星1与地面中心之间的距离，S2为卫星2与地面中心之间的距离。

【专利技术属性】
技术研发人员：施欢冬，张瑞，许振，张文，孙军，张乐，
申请(专利权)人：江苏星宇芯联电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32