專利名稱：主動發(fā)射本身航行信息的船只防撞系統(tǒng)和相應方法
主動發(fā)射本身航行信息的船只防撞系統(tǒng)和相應方法技術領域：
本發(fā)明涉及計算機和通訊技術相結合的領域，特別是所述技術用于改善船只航行安全 的系統(tǒng)和方法。技術背景現(xiàn)時一般的船只航行時，由船長即駕駛員操控船只行駛，萬一出錯就造成意外，而且 船只駕駛員一般是用肉眼觀察周圍附近環(huán)境的其他航行中的船只，尤其是小型船只，當駕 駛員發(fā)現(xiàn)本身船只與周圍附近的其他船只的安全距離不足夠時，要立即采取行動，改變航 行路線以保持與其他船只的安全距離，這種使用肉眼去探測周圍附近環(huán)境的其他航行中的 船只，要依賴駕駛員的經(jīng)驗、判斷力和反應，當駕駛員判斷錯誤時，就會有機會發(fā)生相撞 意外，尤其是在惡劣天氣時，特別容易發(fā)生相撞意外，例如一些經(jīng)常出現(xiàn)大霧天氣的地區(qū)， 例如重慶、長江三峽地區(qū)，當出現(xiàn)大霧的天氣，由于容易發(fā)生撞船意外，所以大部份的船 只地要停航，嚴重影響了水上交通，是一個極待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，在于提供一種防止船只相撞的系統(tǒng)和方法，用于防止發(fā)生船只相撞意 外，以保障船只航行的安全。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，采用這樣一種防止船只相撞的系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括有 防撞電腦系統(tǒng)(1)、無線數(shù)碼發(fā)射機(2)、無線數(shù)碼接收機(3)、航行信息采集裝置 (4) 、 GPS定位儀(5)，其中，防撞電腦系統(tǒng)(1)是一計算機裝置，內(nèi)存有防止船只相撞的程序，并與無線數(shù)碼發(fā) 射機(2)、無線數(shù)碼接收機(3)、航行信息采集裝置(4) 、 GPS定位儀(5)等設備相 連接，主要負責通過航行信息采集裝置(4)采集船只上的基本儀表的航行數(shù)據(jù)信息，將 所述航行數(shù)據(jù)信息通過無線數(shù)碼發(fā)射機(2)以射頻信號向外發(fā)送，以及，通過無線數(shù)碼 接收機(3)接收由附近其他船只所發(fā)出的航行信息資料，將所接收到的航行信息資料與 本身船只的航行信息資料相核對，當出現(xiàn)其他船只與本身的船只的航行安全距離不足時， 向船只駕駛員發(fā)出警告信息；無線數(shù)碼發(fā)射機(2)用于以射頻信號將本身的船只的航行信息資料向外發(fā)送；無線數(shù)碼接收機(3)用于接收由由附近其他的船只的發(fā)出的航行信息資料的射頻信 號，以及接收本身船只所發(fā)出的航行信息資料的射頻信號，從所接收到的射頻信號還原出 航行信息資料；航行信息采集裝置(4)用于采集船只航行時船只上各儀表的數(shù)據(jù)，將所采集的數(shù)據(jù) 信息轉換為數(shù)字信號，然后傳送給防撞電腦系統(tǒng)(1);GPS定位儀(5)是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)器件，提供船只當前位置的坐標信息。所述的航行信息資料包括船只的識別編號、位置坐標、船只長度、船只排水量、航行 速度、航行方向等資料及下次信息發(fā)送時間資料，其中船只的編號占用32 bit資料、位 置坐標占用64 bit資料、船只長度占用10 bit資料、船只排水量占用10 bit資料、航 行速度占用8 bit資料、航行方向占用8 bit資料、下次信息發(fā)送時間資料占用8 bit資 料，即每一次發(fā)送航行信息資料共需要140 bit資料，如果采用2400 bit/s的尋呼機P0CSAG 編碼傳送這140 bit資料，尋呼機POCSAG編碼的每一幀占用32 bit，其中20 bit為有效 數(shù)據(jù)，傳送140 bit有效數(shù)據(jù)共需7幀，即傳送140 bit有效數(shù)據(jù)需時7 x 32 + 2400./S 二 0.093秒，即只需不到0.1秒時間就可以將一筆航行信息資料出去。以及，所述的航行信息資料包括船只的識別編號、位置坐標、船只長度、船只排水量、航行 速度、航行方向等資料及下次信息發(fā)送時間資料，其中，所述識別編號是一個識別船只身 份的編號，用于識別不同船只所發(fā)出的航行信息資料，識別編號可以是一個唯一的編號， 每一艘船有其本身專用的編號，可方便地從識別編號識別出每一艘船的身份，識別編號也 可以是一個由船只本身自定的編號，每一船只可以隨時更改自身的識別編號，當船只接收 到由其他船只發(fā)出的航行信息資料內(nèi)的識別編號與本身的識別編號相同時，船只可立即改 變本身的識別編號；以及，所述下次信息發(fā)送時間資料是以本次信息發(fā)送后至下次信息開 始發(fā)送時之間的時間T。以及，所述防撞電腦系統(tǒng)(1)連續(xù)地間歇地將航行信息資料通過無線數(shù)碼發(fā)射機(2)以射 頻信號方式向外發(fā)送，每次發(fā)送航行信息資料后，無線數(shù)碼發(fā)射機(2)會根據(jù)所發(fā)送的 航行信息資料內(nèi)的下次信息發(fā)送時間資料，停止發(fā)送射頻信號一段時間T，隨后防撞電腦 系統(tǒng)(1)會自動再次將最新的航行信息資料通過無線數(shù)碼發(fā)射機(2)以射頻信號向外發(fā) 送，其中，所述時間T的數(shù)值由防撞電腦系統(tǒng)(1)于每次發(fā)送航行信息資料前，根據(jù)從 無線數(shù)碼接收機(3)所接收到由其他船只所發(fā)出的航行信息資料的內(nèi)容結合一個隨機數(shù) 值而產(chǎn)生，所述隨機數(shù)值的范圍從O秒至數(shù)十秒。以及，所述時間T的產(chǎn)生的計算方法是防撞電腦系統(tǒng)(1)每次通過無線數(shù)碼發(fā)射機(2)發(fā) 送包含航行信息的射頻信號前，由防撞電腦系統(tǒng)(1)產(chǎn)生一個隨機數(shù)值，由發(fā)出當前航 行信息后開始的一段隨機數(shù)值的時間就是隨機時段，并從無線數(shù)碼接收機(3)所接收到 由其他船只所發(fā)出的航行信息資料內(nèi)，根據(jù)航行信息資料內(nèi)的下次信息發(fā)送時間資料，計 算出所述的其他船只將會發(fā)出航行信息資料的開始時間和所占用的時段，然后在隨機時段 內(nèi)找出沒有所述的其他船只將會發(fā)出航行信息資料所占用的時段內(nèi)，找出最后一個足夠發(fā) 送本船只的航行信息的時段，將所述時段的開始時間減去發(fā)出當前航行信息后的時間就是 所述的時間T，如果在隨機時段內(nèi)找不到足夠發(fā)送本船只的航行信息的時段，防撞電腦系 統(tǒng)(1)會找出在隨機時段內(nèi)所述的其他船只中與本船只距離最遠的船只將會所發(fā)出航行 信息資料所占用的時段，將該時段的開始時間減去發(fā)出當前航行信息后的時間就是所述的 時間T。所述的每一臺防撞電腦系統(tǒng)(1)可以連接1至3臺無線數(shù)碼發(fā)射機(2)和5臺無線 數(shù)碼接收機(3);其中，無線數(shù)碼發(fā)射機(2)和無線數(shù)碼接收機(3)使用的5個不同 的工作頻道，每一工作頻道由其中一臺無線數(shù)碼接收機(3)負責接收該工作頻道的射頻 信號，也可以采用一臺可以同時接收5個頻道信號的無線數(shù)碼接收機(3)來代替5臺無 線數(shù)碼接收機(3);以及，無線數(shù)碼發(fā)射機(2)是可改變工作頻道的發(fā)射機；以及， 所述工作頻道包括5組頻道，第一組為船只頻道(601)，共占用3個頻道，用于船只向 外發(fā)送載有航行信息資料的射頻信號，第二組為船只航行安全中心頻道(602)，共占用1 個頻道，用于船只航行安全中心(7)向區(qū)域內(nèi)所有船只發(fā)出的船只分布資料，第三組為 求救頻道(603)，共占用l個頻道，用于在緊急狀態(tài)下航行的船只所使用。由于每次發(fā)送航行信息資料的射頻信號后，無線數(shù)碼發(fā)射機(2)都會停止發(fā)送射頻 信號一段隨機的時間，這樣即使附近有數(shù)艘船只在同一時間發(fā)出航行信息資料的射頻信 號，而產(chǎn)生信號間的同頻干擾，但由于各艘船上的防撞電腦系統(tǒng)(1)每次所產(chǎn)生的隨機 的時間是不相同的，也就是各艘船下一次所發(fā)出的航行信息資料的射頻信號時，只有很少 機會會再次發(fā)生信號間的同頻干擾，而且一般在同一范圍內(nèi)，不會同時聚集有大量船只同 時航行， 一般最多只會有十數(shù)艘船在同一范圍內(nèi)航行，即使在同一時間在附近和較遠地方 的不同船只均同時發(fā)出相同頻率的射頻信號，接收信號的船只也只會接收到與本船只距離 最近的船只所發(fā)出的射頻信號，這是因為所接收到的信號的強度不相同，距離越近所收到 的信號越強，而強的信號會覆蓋弱的信號，也就是說較遠地方的船只所發(fā)出的信號是不會 影響在附近地方的船只所發(fā)出的信號，而附近地方的船只對航行安全的影響較大，即使本身船只與在較遠位置的船只同時發(fā)出航行信息資料的射頻信號，也可保證將航行信息資料 傳送給附近最近的船只，因此本身船只也就一定會收到附近船只所發(fā)出的航行信息資料， 這是一種采用時分復用(TDMA)技術、載波偵測復用(Carrier Sense Multiple Access) 技術的無中心非同步無線通訊方式。 以及，采用這樣一種防止船只相撞的方法，采用前面所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)會 主動連續(xù)地間歇地向周圍附近的船只發(fā)送自身船只的航行信息資料，由所述周圍附近的船 只接收所述航行信息資料，從所述航行信息資料計算出周圍附近的船只與自身船只的距 離，當所述距離少于指定的航行安全距離時，所述系統(tǒng)向其本身的船只的駕駛員發(fā)出警告 信息，使船只駕駛員及時作出反應，避免發(fā)生船只相撞事件。這樣就實現(xiàn)了本發(fā)明。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)的主要特征是防撞電腦系統(tǒng)(1)會自動連續(xù)地向周圍附近的船 只報告自身船只的航行信息資料，其操作方式與傳統(tǒng)雷達的操作方式剛好相反，傳統(tǒng)雷達 的操作方式是由雷達主動去探測周圍環(huán)境的其他船只，即其他船只是在被動的狀態(tài)下被雷 達所探測，而本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，是由船只將自身的航行信息資料向其他船只報告，航 行信息資料除了包括船只的位置外，更包括航行速度和方向等數(shù)據(jù)資料，比起使用雷達只 能探測到周圍環(huán)境的其他船只的位置，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能提供更多更有用的航行信息 資料，再通過防撞電腦系統(tǒng)(1)使用軟件根據(jù)所接收到的由其他船只所發(fā)出航行信息資 料，模擬各船只跟著會怎樣航行，當發(fā)現(xiàn)可能會發(fā)生相撞意外，或安全距離不足，就立即 向船只駕駛員發(fā)出警告信息，提示駕駛員釆取行動避免發(fā)生相撞意外。
圖1是本發(fā)明的防止船只相撞系統(tǒng)的結構的示意說明圖；圖2是本發(fā)明的防止船只相撞系統(tǒng)的增加了設置于河流岸邊的船只航行安全中心(7)、 雷達(8)和無線數(shù)碼發(fā)射機(9)的實施例的形像化示意說明圖；圖3是本發(fā)明的防止船只相撞系統(tǒng)的增加了設置于海岸邊的船只航行安全中心(7)、 雷達(8)和無線數(shù)碼發(fā)射機(9)的實施例的形像化示意說明圖；圖4是本發(fā)明的防止船只相撞系統(tǒng)的增加了設置于湖泊岸邊的船只航行安全中心(7)、雷達(8)和無線數(shù)碼發(fā)射機(9)的實施例的形像化示意說明圖；圖5是本發(fā)明的防止船只相撞系統(tǒng)的增加了手機(1101)的結構的示意說明圖；圖中，相同的數(shù)字代表相同的系統(tǒng)、裝置、部件器件。附圖是示意性的，用以說明本 發(fā)明的系統(tǒng)的構成和方法的主要步驟。
具體實施方式下面結合附圖，對本發(fā)明的方法作進一步詳細說明。參閱圖l，圖1是本發(fā)明的防止船只相撞系統(tǒng)的結構示意說明圖，圖中示出本發(fā)明的 系統(tǒng)的主要結構包括防撞電腦系統(tǒng)(1)、無線數(shù)碼發(fā)射機(2)、無線數(shù)碼接收機(3)、 航行信息采集裝置(4) 、 GPS定位儀(5)。只要在船只上增加本發(fā)明的防撞電腦系統(tǒng)(1)、 無線數(shù)碼發(fā)射機(2)、無線數(shù)碼接收機(3)、航行信息采集裝置(4) 、 GPS定位儀(5) 等裝置，再將船只上的各儀表通過航行信息采集裝置(4)與防撞電腦系統(tǒng)(1)相電訊連 接，就完成了本發(fā)明的系統(tǒng)的設置。在發(fā)明內(nèi)容中，已說明了本發(fā)明系統(tǒng)的各部份的基本構成，這里不再重復說明。 繼續(xù)參閱圖1，圖1示出的包括多臺無線數(shù)碼發(fā)射機(2)和無線數(shù)碼接收機(3)， 即所述每一臺防撞電腦系統(tǒng)(1)可以連接1至3臺無線數(shù)碼發(fā)射機(2)和5臺無線數(shù)碼 接收機(3);其中，無線數(shù)碼發(fā)射機(2)和無線數(shù)碼接收機(3)使用的5個不同的工 作頻道，每一工作頻道由其中一臺無線數(shù)碼接收機(3)負責接收該工作頻道的射頻信號； 以及，無線數(shù)碼發(fā)射機(2)是可改變工作頻道的發(fā)射機；以及，所述工作頻道包括5組 頻道，第一組為船只頻道(601)，共占用3個頻道，用于船只向外發(fā)送載有航行信息資 料的射頻信號；第二組為船只航行安全中心頻道(602)，共占用1個頻道，用于船只航 行安全中心(7)向區(qū)域內(nèi)所有船只發(fā)出的船只分布資料，第三組為求救頻道(603)，共 占用1個頻道，用于在緊急狀態(tài)下航行的船只所使用。例如采用3臺無線數(shù)碼發(fā)射機(2) 和5臺無線數(shù)碼接收機(3)，其中，無線數(shù)碼發(fā)射機(2)是尋呼機的發(fā)射機(2)，將 船只的航行信息資料按尋呼機的POCASG編碼格式編碼，然后將編碼后的航行信息調制變 為射頻信號向外發(fā)送，無線數(shù)碼接收機(3)是尋呼機(3)，用于接收尋呼機的發(fā)射機(2) 發(fā)出的信號，其中，第一臺尋呼機的發(fā)射機(2)用于近距離通訊，每次將包含船只的航 行信息資料的射頻信號向外發(fā)送后，會停止發(fā)送射頻信號一段隨機的時間，所述隨機的時 間的范圍從0秒至4秒，第二臺尋呼機的發(fā)射機(2)用于近距離通訊，每次將包含船只 的航行信息資料的射頻信號向外發(fā)送后，會停止發(fā)送射頻信號一段隨機的時間，所述隨機 的時間的范圍從0秒至4秒，第三臺尋呼機的發(fā)射機(2)用于長距離通訊，每次將包含 船只的航行信息資料的射頻信號向外發(fā)送后，會停止發(fā)送射頻信號一段隨機的時間，所述 隨機的時間的范圍從0秒至30秒，3臺尋呼機的發(fā)射機(2)使用3個不同的工作頻率，由于3臺尋呼機的發(fā)射機(2)的隨機的時間的數(shù)值范圍不相同，它們所發(fā)出的射頻信號 發(fā)生信號間的同頻千擾機會也不同，第三臺尋呼機的發(fā)射機(2)所發(fā)射的射頻信號發(fā)生 信號間的同頻千擾機會最低，也就可以同時容納更多船只在同一范圍內(nèi)發(fā)出信號，加上采 用了發(fā)明內(nèi)容所述的無中心非同步無線通訊方式，大大加強了本發(fā)明的系統(tǒng)的可靠性。在船只所發(fā)出的航行信息資料包括船只的識別編號、位置坐標、船只長度、船只排水量、航行速度、航行方向等資料及下次信息發(fā)送時間資料，其中船只的編號占用32 bit 資料、位置坐標占用64 bit資料、船只長度占用10 bit資料、船只排水量占用10 bit 資料、航行速度占用8 bit資料、航行方向占用8 bit資料、下次信息發(fā)送時間資料占用 8 bit資料，即每一次發(fā)送航行信息資料共需要140 bit資料，以2400 bit/s的尋呼機 POCSAG編碼計算，每一幀占用32 bit,其中20 bit為有效數(shù)據(jù)，傳送140 bit有效數(shù)據(jù) 共需7幀，即傳送140 bit有效數(shù)據(jù)需時7 x 32 + 2400/s = 0. 093秒，每次發(fā)送航行 信息資料占用0. 093秒時間，并于每一筆航行信息資料的發(fā)送之前加上2個幀32bit的同 步碼，32 bit x 2 / (2400 bit/s) =0.027秒，即發(fā)送一筆完整的航行信息資料需占用 0. 093秒+0. 027秒=0. 12秒，并以這0. 12秒時間為一個隨機時間單位，即所述航行信息 內(nèi)的下次信息發(fā)送時間資料的時間的范圍由0至30. 72秒，由于每次發(fā)送航行信息資料只 占用很短的時間，所發(fā)出的航行信息資料的射頻信號受到干擾的機會是很低的，而且防撞 電腦系統(tǒng)(1)更可從尋呼機(3)所接收到的射頻信號，知道尋呼機的發(fā)射機(2)是否 工作正常，當尋呼機的發(fā)射機(2)出現(xiàn)故障時，向駕駛員發(fā)出警告信息，請駕駛員提高 警覺駕駛船只。本發(fā)明所采用的船只頻道(601)共占用3個頻道，以每一次發(fā)送航行信息資料共需 0.093秒計算，每一頻道在每一秒鐘內(nèi)最多可供10艘船只發(fā)送一次航行信息資料，如果充 份利用各頻道的容量，在每一秒鐘內(nèi)最多可供30艘船只發(fā)送一次航行信息資料，加上采 用前面所述的無中心非同步無線通訊方式，在同一區(qū)域內(nèi)可容納達300艘船只，也可正常 地將航行信息資料傳送給附近的其他船只。更進一步可以將航行信息資料簡化，只保留其 中的位置坐標、航行方向及下次信息發(fā)送時間等資料，簡化后的航行信息資料只有80bit 數(shù)據(jù)資料，只需4個幀的POCSAG編碼就足夠傳送航行信息資料，可縮短每一筆航行信息 資料所耗用的時間至0.053秒，使在同一區(qū)域內(nèi)可容納的船只的數(shù)目提高接近一倍。本發(fā)明所采用的尋呼機編碼是經(jīng)過改良的POCSAG編碼，在傳統(tǒng)的POCSAG編碼里，每 次發(fā)送信息前都要先發(fā)送最少576bit前置碼，前置碼用于幫助尋呼機找出POCSAG編碼的 開始位置，使接收方與發(fā)射方的信號同步，從而正確解碼還原出所發(fā)送的信息，本發(fā)明所 采用POCSAG編碼以2個幀32bit的POCSAG同步碼代替576bit的前置碼，而一般的尋呼機由于節(jié)電功能，只有1/8的時間是開機接收信號，所以才需要使用前置碼的幫助來同步， 但本發(fā)明采用的是經(jīng)過改良的尋呼機，省略了節(jié)電功能，任何時候都可接收信號，只要接 收到同步碼就可以同步，所以能將每次發(fā)送航行信息資料所耗時間大幅縮減至0.12秒時 間。更進一步，也可以將同步碼也省略，由于P0CSAG編碼采用BCH編碼作為糾錯碼，所 以只要能接收機能連續(xù)接收一整個幀的數(shù)據(jù)資料并成功解碼無誤，就可以以這個幀作為同 步用途，也就是無需同步碼也可起到同步的功能，能進一步減少每次發(fā)送航行信息資料所 耗用的時間。在本發(fā)明中，無線數(shù)碼發(fā)射機(2)和無線數(shù)碼接收機(3)不一定是尋呼機，無線數(shù) 碼發(fā)射機(2)和無線數(shù)碼接收機(3)也可以是其他的各類通訊設備，例如GSM手機，或 CDMA手機，或3G手機，或4G手機，或WIFI通訊設備，或WIMAX通訊設備，或藍芽通訊 設備等，都可以很好地實現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明除了可應用于船只的防止相撞用途外， 也可應用于汽車或火車等交通工具，只要采用本發(fā)明的方法，主動將本身的航行信息向外 發(fā)送，無論通過那一種通訊設備傳送航行信息，或應用于船只或汽車或火車等各類海陸交 通工具，都是屬于本發(fā)明的保護范圍。參閱圖2至圖4，圖2是本發(fā)明的防止船只相撞系統(tǒng)的增加了設置于河流岸邊的船只 航行安全中心(7)、雷達(8)和無線數(shù)碼發(fā)射機(9)的實施例的形像化示意說明圖， 圖3是本發(fā)明的防止船只相撞系統(tǒng)的增加了設置于海岸邊的船只航行安全中心(7)、雷 達(8)和無線數(shù)碼發(fā)射機(9)的實施例的形像化示意說明圖，圖4是本發(fā)明的防止船只 相撞系統(tǒng)的增加了設置于湖泊岸邊的船只航行安全中心(7)、雷達(8)和無線數(shù)碼發(fā)射 機(9)的實施例的形像化示意說明圖，圖2至圖4示出了本發(fā)明的更進一步改進，圖中 示出本發(fā)明的防止船只相撞系統(tǒng)還包括設置于岸邊的船只航行安全中心(7)、雷達(8)、 無線數(shù)碼發(fā)射機(9)，其中，每一船只航行安全中心(7)服務指定的區(qū)域，即雷達(8) 探測的覆蓋范圍，船只航行安全中心(7)通過雷達(8)探測區(qū)域內(nèi)水面上的船只的位置 和船只的大小，然后通過無線數(shù)碼發(fā)射機(9)使用船只航行安全中心頻道(602)將所探 測到的船只的分布資料以射頻信號向外廣播；所述的船只的分布資料包括區(qū)域內(nèi)每一艘船 的坐標位置和船只的體積等資料。其中，所述的船只的分布資料可以采用與航行信息資料相同的格式，這樣就等于由船 只航行安全中心(7)代各船只發(fā)出航行信息資料一樣。即使在船只上沒有安裝本發(fā)明防 止船只相撞系統(tǒng)，也可由船只航行安全中心(7)通過雷達(8)探測到該船的位置和體積， 然后通過無線數(shù)碼發(fā)射機(9)將該船的位置和體積等資料傳送給安裝了本發(fā)明的其他船 只，安裝了本發(fā)明的船只須憑船只航行安全中心(7)發(fā)出的信息，就可清楚了解本身船只周圍附近的所有船只的分布，等于在船上安裝了雷達一樣，是一種結合主動和被動探測 的方法，可確保航行安全，避免發(fā)生相撞意外?，F(xiàn)時一般的大型船只進入港口前，會由管理港口的有關政府部門派出船只領航員到大 型船只，引導大型船只經(jīng)過指定的航道駛進指定的泊位，這種采用領航員的領航方法，需 要耗用大量人手，而且要派出小型船只駛到港口范圍外接載領航員到大型船只上，大型船 只一般要在港口外等候數(shù)小時領航員才到達，而且由于要開小型船只接載領航員，令本來 繁忙的海上交通更加繁忙。本發(fā)明的更進一步改進，可解決以上有關領航員的問題，只要在本發(fā)明的系統(tǒng)內(nèi)增加 設置于船只上的手機(1101)和設置于船只航行安全中心(7)的手機(1102)和設置于 岸上的手機網(wǎng)絡(12)，就可將本來是人工領航方法，變?yōu)樽詣宇I航方法，由船只航行安 全中心(7)根據(jù)港口各泊位和船只的情況，通過手機網(wǎng)絡(12)向各大型船只分配泊位 和安全的航道資料，即領航資料，大型船只只要依照領航資料航行，就可安全駛到指定的 泊位上。參閱圖5，圖5是本發(fā)明的防止船只相撞系統(tǒng)的增加了手機(1101)的結構的示 意說明圖，圖中示出的系統(tǒng)包括有所述的系統(tǒng)包括有防撞電腦系統(tǒng)(1)、無線數(shù)碼發(fā)射 機(2)、無線數(shù)碼接收機(3)、航行信息采集裝置(4) 、 GPS定位儀(5)、手機(1101)， 以及，包括圖中沒有示出的船只航行安全中心(7)、雷達(8)、無線數(shù)碼發(fā)射機(9)、 設置于船只航行安全中心(7)的手機(1102)和設置于岸上的手機網(wǎng)絡(12)，其中， 設置于船只上的手機(1101)用接收設置于岸上的于船只航行安全中心(7)的手機(1102) 所發(fā)出的領航信息，所述的手機(1101)和手機(1102)是GSM手機或CDMA手機或3G手 機或4G手機，以及所述的手機網(wǎng)絡(12)是GSM手機網(wǎng)絡或CDMA手機網(wǎng)絡或3G手機網(wǎng) 絡或4G手機網(wǎng)絡。當安裝了本發(fā)明的系統(tǒng)的船只航行進入港口前，駕駛員通過防撞電腦系統(tǒng)(1)、手 機(1101)、手機網(wǎng)絡(12)、手機(1102)向船只航行安全中心(7)發(fā)出領航請求信 息，船只航行安全中心(7)收到所述的領航請求信息后，從信息內(nèi)容找到該航只的識別 編號、位置坐標、船只長度、船只排水量、航行速度、航行方向等資料，核對無誤后將該 船只駛入港口的領航資料，通過手機(1102)、手機網(wǎng)絡(12)、手機(1101)傳送到該 船只上的防撞電腦系統(tǒng)(1)，駕駛員依照領航資料控制船只航行，就可安全駛進港口內(nèi) 的指定泊位上，所述的領航資料包括有從該船只當前位置的坐標起至港口內(nèi)的指定泊位為 止所途經(jīng)的航道的資料。更進一步，船只航行安全中心(7)可以將港口以及附近海域的最新航海圖資料，通 過手機(1102)、手機網(wǎng)絡(12)、手機(1101)傳送到將要進入港口范圍的船只上的防撞電腦系統(tǒng)(1)，所述船只就可根據(jù)收到的最新航海圖資料航行，就不會因船只上的航 海圖資料過時而發(fā)生觸礁意外。本發(fā)明的防止船只相撞的系統(tǒng)的具備了發(fā)出緊急求救信息功能，當安裝了本發(fā)明的系 統(tǒng)的船只航行時機件發(fā)生故障時，駕駛員在防撞電腦系統(tǒng)(1)按緊急求救鍵，防撞電腦 系統(tǒng)(1)使用求救頻道(603)將緊急求救信息和當前位置等航行信息資料通過船只上的 無線數(shù)碼發(fā)射機(2)和岸邊地面上的無線數(shù)碼發(fā)射機(9)傳送到船只航行安全中心(7)， 船只航行安全中心(7)收到緊急求救信息后就可立即進行救援工作。本發(fā)明的防止船只相撞的系統(tǒng)，可以安裝在軍艦上，在軍艦執(zhí)行任務時，軍艦可以關 閉艦上的無線數(shù)碼發(fā)射機(2)，只接收其他民用船只所發(fā)出的航行信息資料，這樣就不 會把軍艦的行蹤暴露，同時軍艦上的駕駛員也從防撞電腦系統(tǒng)(1) 了解周圍附近的民用 船只的位置，就不會發(fā)生軍艦與民用船只相撞的事故。本發(fā)明的防止船只相撞的系統(tǒng)和方法結構簡單可靠，適用于各大小河流、湖泊、海洋 上的船只，尤其是一些經(jīng)常發(fā)生大霧天氣的地區(qū)，例如重慶、長江三峽等地區(qū)，在大霧天 氣經(jīng)常發(fā)生撞船事件，引致經(jīng)濟損失和人命傷亡。采用本發(fā)明的系統(tǒng)就可解決這些問題， 改善船只航行安全，減少撞船意外的發(fā)生，帶來良好的社會效益。
權利要求
1. 一種防止船只相撞的系統(tǒng)，用于防止發(fā)生撞船意外，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括有防撞電腦系統(tǒng)(1)、無線數(shù)碼發(fā)射機(2)、無線數(shù)碼接收機(3)、航行信息采集裝置(4)、GPS定位儀(5)，其中，防撞電腦系統(tǒng)(1)是一計算機裝置，內(nèi)存有防止船只相撞的程序，并與無線數(shù)碼發(fā)射機(2)、無線數(shù)碼接收機(3)、航行信息采集裝置(4)、GPS定位儀(5)等設備相連接，主要負責通過航行信息采集裝置(4)采集船只上的基本儀表的航行數(shù)據(jù)信息，將所述航行數(shù)據(jù)信息通過無線數(shù)碼發(fā)射機(2)以射頻信號向外發(fā)送，以及，通過無線數(shù)碼接收機(3)接收由附近其他船只所發(fā)出的航行信息資料，將所接收到的航行信息資料與本身船只的航行信息資料相核對，當出現(xiàn)其他船只與本身的船只的航行安全距離不足時，向船只駕駛員發(fā)出警告信息；無線數(shù)碼發(fā)射機(2)用于以射頻信號將本身的船只的航行信息資料向外發(fā)送；無線數(shù)碼接收機(3)用于接收由由附近其他的船只的發(fā)出的航行信息資料的射頻信號，以及接收本身船只所發(fā)出的航行信息資料的射頻信號，從所接收到的射頻信號還原出航行信息資料；航行信息采集裝置(4)用于采集船只航行時船只上各儀表的數(shù)據(jù)，將所采集的數(shù)據(jù)信息轉換為數(shù)字信號，然后傳送給防撞電腦系統(tǒng)(1)；GPS定位儀(5)是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)器件，提供船只當前位置的坐標信息。
2. 如權利要求1所述的防止船只相撞系統(tǒng)，其特征在于，所述的航行信息資料包括船只 的識別編號、位置坐標、船只長度、船只排水量、航行速度、航行方向等資料及下次 信息發(fā)送時間資料，其中，所述識別編號是一個識別船只身份的編號，用于識別不同 船只所發(fā)出的航行信息資料，以及，所述下次信息發(fā)送時間資料是以本次信息發(fā)送后 至下次信息開始發(fā)送時之間的時間T。
3. 如權利要求1所述的防止船只相撞系統(tǒng)，其特征在于，所述防撞電腦系統(tǒng)(1)連續(xù) 地間歇地將航行信息資料通過無線數(shù)碼發(fā)射機(2)以射頻信號方式向外發(fā)送，每次 發(fā)送航行信息資料后，無線數(shù)碼發(fā)射機(2)會根據(jù)所發(fā)送的航行信息資料內(nèi)的下次 信息發(fā)送時間資料，停止發(fā)送射頻信號一段時間T，隨后防撞電腦系統(tǒng)(1)會自動再 次將最新的航行信息資料通過無線數(shù)碼發(fā)射機(2)以射頻信號向外發(fā)送，其中，所 述時間T的數(shù)值由防撞電腦系統(tǒng)(1)于每次發(fā)送航行信息資料前，根據(jù)從無線數(shù)碼 接收機(3)所接收到由其他船只所發(fā)出的航行信息資料的內(nèi)容結合一個隨機數(shù)值而產(chǎn)生，所述隨機數(shù)值的范圍從o秒至數(shù)十秒。'
4. 如權利要求2或3所述的防止船只相撞系統(tǒng)，其特征在于，所述時間T的產(chǎn)生的計算 方法是防撞電腦系統(tǒng)(1)每次通過無線數(shù)碼發(fā)射機(2)發(fā)送包含航行信息的射頻信 號前，由防撞電腦系統(tǒng)(1)產(chǎn)生一個隨機數(shù)值，由發(fā)出當前航行信息后開始的一段 隨機數(shù)值的時間就是隨機時段，并從無線數(shù)碼接收機(3)所接收到由其他船只所發(fā) 出的航行信息資料內(nèi)，根據(jù)航行信息資料內(nèi)的下次信息發(fā)送時間資料，計算出所述的 其他船只將會發(fā)出航行信息資料的開始時間和所占用的時段，然后在隨機時段內(nèi)找出 沒有所述的其他船只將會發(fā)出航行信息資料所占用的時段內(nèi)，找出最后一個足夠發(fā)送 本船只的航行信息的時段，將所述時段的開始時間減去發(fā)出當前航行信息后的時間就 是所述的時間T，如果在隨機時段內(nèi)找不到足夠發(fā)送本船只的航行信息的時段，防撞 電腦系統(tǒng)(1)會找i在隨機時段內(nèi)所述的其他船只中與本船只距離最遠的船只將會 所發(fā)出航行信息資料所占用的時段，將該時段的開始時間減去發(fā)出當前航行信息后的 時間就是所述的時間T。
5. 如權利要求1所述的防止船只相撞系統(tǒng)，其特征在于，所述的每一臺防撞電腦系統(tǒng)(O 可以連接1至3臺無線數(shù)碼發(fā)射機(2)和5臺無線數(shù)碼接收機(3);其中，無線數(shù) 碼發(fā)射機(2)和無線數(shù)碼接收機(3)使用的5個不同的工作頻道，每一工作頻道由 其中一臺無線數(shù)碼接收機(3)負責接收該工作頻道的射頻信號，也可以采用一臺可 以同時接收5個頻道信號的無線數(shù)碼接收機(3)來代替5臺無線數(shù)碼接收機(3); 以及，無線數(shù)碼發(fā)射機(2)是可改變工作頻道的發(fā)射機；以及，所述工作頻道包括5 組頻道，第一組為船只頻道(601)，共占用3個頻道，用于船只向外發(fā)送載有航行 信息資料的射頻信號，第二組為船只航行安全中心頻道(602)，共占用1個頻道， 用于船只航行安全中心(7)向區(qū)域內(nèi)所有船只發(fā)出的船只分布資料，第三組為求救 頻道(603)，共占用l個頻道，用于在緊急狀態(tài)下航行的船只所使用。
6. —種防止船只相撞的方法，用于防止發(fā)生撞船意外，采用如權利要求1至5所述的系 統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)會主動連續(xù)地間歇地向周圍附近的船只發(fā)送自身船只的航 行信息資料，由所述周圍附近的船只接收所述航行信息資料，從所述航行信息資料計 算出周圍附近的船只與自身船只的距離，當所述距離少于指定的航行安全距離時，所 述系統(tǒng)向其本身的船只的駕駛員發(fā)出警告信息，使船只駕駛員及時作出反應，避免發(fā) 生船只相撞事件。
7. 如權利要求1所述的防止船只相撞系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括設置于岸邊的船只航行安全中心(7)、雷達(8)、無線數(shù)碼發(fā)射機(9)，其中，每一船只航行 安全中心(7)服務指定的區(qū)域，即雷達(8)探測的覆蓋范圍，船只航行安全中心(7) 通過雷達(8)探測區(qū)域內(nèi)水面上的船只的位置和船只的大小，然后通過無線數(shù)碼發(fā)射 機(9)使用船只航行安全中心頻道(602)將所探測到的船只的分布資料以射頻信號 向外廣播；所述的船只的分布資料包括區(qū)域內(nèi)每一艘船的坐標位置和船只的體積等資 料。
8. 如權利要求1或7所述的防止船只相撞系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括有設置 于船只上的手機(1101)和設置于船只航行安全中心(7)的手機(1102)和設置于 岸上的手機網(wǎng)絡(12)，其中，設置于船只上的手機(1101)用接收設置于岸上的于 船只航行安全中心(7)的手機(1102)所發(fā)出的領航信息，所述的手機(1101)和 手機(1102)是GSM手機或CDMA手機或3G手機或4G手機，以及所述的手機網(wǎng)絡(12) 是GSM手機網(wǎng)絡或CDMA手機網(wǎng)絡或3G手機網(wǎng)絡或4G手機網(wǎng)絡。
9. 一種防止船只相撞的方法，用于防止發(fā)生撞船意外，采用如權利要求8所述的系統(tǒng)， 其特征在于，當安裝了本發(fā)明的系統(tǒng)的船只航行進入港口前，駕駛員通過防撞電腦系 統(tǒng)(1)、手機(1101)、手機網(wǎng)絡(12)、手機(1102)向船只航行安全中心(7) 發(fā)出領航請求信息，船只航行安全中心(7)收到所述的領航請求信息后，從信息內(nèi) 容找到該航只的識別編號、位置坐標、船只長度、船只排水量、航行速度、航行方向 等資料，核對無誤后將該船只駛入港口的領航資料，通過手機(1102)、手機網(wǎng)絡(12:)、 手機(1101)傳送到該船只上的防撞電腦系統(tǒng)(1)，駕駛員依照領航資料控制船只 航行，就可安全駛進港口內(nèi)的指定泊位上，所述的領航資料包括有從該船只當前位置 的坐標起至港口內(nèi)的指定泊位為止所途經(jīng)的航道的資料。
10. —種防止船只相撞的方法，用于防止發(fā)生撞船意外，采用如權利要求7所述的系統(tǒng)， 其特征在于，船只航行安全中心(7)將港口以及附近海域的最新航海圖資料，通過 手機(1102)、手機網(wǎng)絡(12)、手機(1101)傳送到將要進入港口范圍的船只上的 防撞電腦系統(tǒng)(1)。
全文摘要
一種防止船只相撞系統(tǒng)，所述系統(tǒng)會自動連續(xù)地向附近的船發(fā)送本船的航行信息，每一筆航行信息共有140bit資料，如采用尋呼機編碼來傳送，需時不超過0.1秒，即每一頻道每秒可傳送10筆航行信息，如果采用3個頻道傳送，每秒可傳送30艘船的航行信息，當附近船只接收到航行信息后，就可計算出附近船只與本船的距離，更可模擬附近各船跟著會怎樣航行，當發(fā)現(xiàn)可能會發(fā)生相撞時，立即提示駕駛員采取行動避免發(fā)生相撞事件。本發(fā)明的系統(tǒng)與傳統(tǒng)雷達的操作方式相反，傳統(tǒng)雷達的操作是由雷達去探測附近的有什么船，船是在被動的被雷達所探測，而本發(fā)明的系統(tǒng)是由船只主動將本船的航行信息向其他船報告，船只每須安裝雷達，成本只需數(shù)千元人民幣。
文檔編號G01S13/93GK101221240SQ20071007292
公開日2008年7月16日 申請日期2007年1月11日 優(yōu)先權日2007年1月11日
發(fā)明者黃金富 申請人:黃金富