專利名稱：海上無線電監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種無線電信號監(jiān)測系統(tǒng)，特別是一種海上無線電監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
對于海事航行，海上無線電臺通信是海上作業(yè)信息溝通的重要渠道，是海上安全生命線，船舶電臺是海上通信必不可少的工具。海上無線電臺監(jiān)測是基于海上無線電管理與監(jiān)測系統(tǒng)所提供的無線電測向定位技術(shù)以及無線電監(jiān)聽技術(shù)。無線電測向定位技術(shù)包括無線電測向技術(shù)和無線電定位技術(shù)。無線電測向是依靠測量空間電磁波的無線電設(shè)備來完成的。就是利用無線電測量設(shè)備來確定要測的無線電發(fā)射源到已知座標點的連線與某一個參考方向線之間的夾角的過程。無線電定位常通過兩種方法來實現(xiàn):①單臺定位法(SSL):用同一個測向機同時測量出某被測電臺傳播來的電磁波的方位角和仰角，又知產(chǎn)生反射波的電離層的高度，則可實現(xiàn)單臺定位。它適用于對短波(HF)頻段的信號進行無線電定位。②多臺定位法:通過兩臺以上的無線電測向機，分別在幾個不同的地方，同時對同一被測信號進行測向，測出各自的示向度，通過各自的示向線進行交匯而得出的信號源發(fā)射位置。進行交叉定位時，測試點之間距離比較近，可以用直線交叉定位，距離比較遠時應按地球大圓弧以球面三角計算，交叉定位法是最常見的定位方法。無線電測向和無線電定位所獲得的數(shù)據(jù)通過計算能夠初步判斷船舶的位置所在。然而，由于海上通信監(jiān)管手段不足，擾亂水上無線電通信秩序的現(xiàn)象屢有發(fā)生。國際遇險安全通信頻率被占用的現(xiàn)象比較普遍，無線電測向和定位數(shù)據(jù)往往有較大誤差，不夠精確，特別是對于運動中的船舶，因此無法了解船舶分布情況。而海事部門主要關(guān)注海上的通信調(diào)度，對測向和定位數(shù)據(jù)要求不高，因此目前開展海上無線電監(jiān)測經(jīng)常出現(xiàn)“聽得至IJ”船舶的聲音，而卻“看不到”船舶的具體位置，雖然通過定位算法可以初步判斷某信號源位置，但考慮到測向設(shè)備和環(huán)境影響等因素，無法核實該點是否存在船舶或電臺，即使該位置確實存在船舶，也無法獲得船名、呼號、行駛軌跡及目的地等信息。畢竟海上無線電臺站的設(shè)置與信號傳播有自己的特點，目前的無線電監(jiān)測設(shè)備用于海上監(jiān)測時，只能在宏觀上提供頻率占用度信息，無法獲得船舶電臺具體信息，其測試結(jié)果無法對海上臺站管理和行政執(zhí)法等無線電業(yè)務需求提供有效地支持和幫助。目前，海上船舶管理部門對船舶的技術(shù)管理主要是基于船舶自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System,簡稱AIS系統(tǒng))的技術(shù),該系統(tǒng)由岸基(基站)設(shè)施和船載設(shè)備共同組成，是一種新型的集網(wǎng)絡技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、計算機技術(shù)、電子信息顯示技術(shù)為一體的數(shù)字助航系統(tǒng)和設(shè)備。它通過C/S和B/S模式，為船舶、船公司、航運部門、政府、港口、生態(tài)、救援、海洋和大氣、研究和統(tǒng)計、公共訪問、VTS、反恐等提供服務。這個系統(tǒng) 會不停地自動發(fā)送出船只的身份、位置等信息，當被其它電臺詢問的時候，船長也可手動控制此系統(tǒng)發(fā)射。AIS系統(tǒng)船只的位置的信息是由船只的導航系統(tǒng)(如GPS系統(tǒng))自動提供的。安裝有AIS系統(tǒng)的船只的行蹤能夠被自動顯示到VTS所配備的雷達的顯示屏上，或者被自動顯示到電子航海圖上。AIS最基本的運行是“船-船”、“船-岸”的信息交換。然而該系統(tǒng)對于船舶管理的不足之處在于，AIS設(shè)備的技術(shù)原理是AIS把船舶信息諸如識別碼、位置、航向、速度等發(fā)送到其它船舶或岸上，并能以快速的更新率處理多路船舶信息和警示避碰。但無法開展無線電語音通訊，對海上動態(tài)目標只能是“看得見”，卻“聽不到”，無法實現(xiàn)船-船、船-岸之間的有效交流。無論是目前常規(guī)的無線電監(jiān)測系統(tǒng)的“聽得見，看不到”，還是AIS系統(tǒng)的“看得見，叫不著”，都難以實現(xiàn)海上通訊信號的有效管理；無法對違規(guī)通訊的船舶測向定位；遇到海上救援等報警時，除非對方報送具體位置，否則只能發(fā)動海上船舶開展被動搜索，但如何對海上救援船舶進行經(jīng)濟補貼確實很大難題；若遇到救援惡意假報警更無法鎖定取證。

實用新型內(nèi)容本實用新型的海上無線電監(jiān)測系統(tǒng)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種能準確定位船舶，并實現(xiàn)船舶呼叫定位及軌跡跟蹤，實現(xiàn)“聽得見、看的到、叫的著”的海上無線電監(jiān)測裝置。本實用新型的目的是通過以下途徑來實現(xiàn)的:海上無線電監(jiān)測裝置，其結(jié)構(gòu)要點在于，包括有:第一數(shù)據(jù)傳送模塊、第二數(shù)據(jù)傳送模塊、通信數(shù)據(jù)處理模塊、基準裝置、中央處理裝置和船舶數(shù)據(jù)存儲模塊；第一數(shù)據(jù)傳送模塊的接收端與AIS系統(tǒng)連接，發(fā)送端通過通信數(shù)據(jù)處理模塊與基準裝置連接，第二數(shù)據(jù)傳送模塊的接收端與無線電測向定位裝置連接，發(fā)送端與通信數(shù)據(jù)處理模塊連接；通信數(shù)據(jù)處理模塊及基準裝置分別與中央處理裝置連接，中央處理裝置的輸出端與船舶數(shù)據(jù)存儲模塊連接。無線電測向定位裝置提供船舶信號源的初步位置數(shù)據(jù)、無線電信息(如頻率、頻寬等)以及航行時間數(shù)據(jù)；AIS系統(tǒng)提供船舶信息數(shù)據(jù)(識別碼、編號或者船號等信息)、船舶實時位置數(shù)據(jù)以及船舶航行的其他參數(shù)(如航向、速度等)。第一數(shù)據(jù)傳送模塊和第二數(shù)據(jù)傳送模塊接收上述信息后，傳送給通信數(shù)據(jù)處理模塊，由通信數(shù)據(jù)處理模塊將接收的信息進行載波轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理，然后將AIS系統(tǒng)傳送過來的數(shù)據(jù)存儲到基準裝置中，而無線電側(cè)向定位裝置傳送過來的數(shù)據(jù)送入中央處理裝置進行如下處理:將無線電測向定位裝置所提供的船舶地理信息數(shù)據(jù)和基準裝置中AIS系統(tǒng)所提供的進行比較處理，當獲得一致的船舶信息數(shù)據(jù)后，進一步將同一船舶信息所關(guān)聯(lián)的無線電測向定位裝置所提供的船舶初步位置數(shù)據(jù)與AIS系統(tǒng)所提供的船舶實時位置數(shù)據(jù)進行對比識別，如果二者對比一致或者是在設(shè)定的誤差內(nèi)，則確認該船舶的具體信息，將船舶信息數(shù)據(jù)、無線電信息、船舶航行時間數(shù)據(jù)、船舶航行的其他參數(shù)進行關(guān)聯(lián)，并存儲到船舶數(shù)據(jù)存儲模塊中。進一步的，該船舶數(shù)據(jù)存儲模塊中的數(shù)據(jù)可以傳送和應用到電子海圖與地理信息管理系統(tǒng)中，能夠獲得展現(xiàn)船舶的所有信息。本實用新型有機的交匯融合了無線電技術(shù)和AIS系統(tǒng)，將無線電測向定位數(shù)據(jù)和AIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行了有機的關(guān)聯(lián)，為電子海圖與地理信息管理系統(tǒng)的應用提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠完全掌握船舶的動態(tài)信息，實現(xiàn)了對船舶能夠“看得見、聽得到，叫的著”的實時聯(lián)絡方式，進一步的實現(xiàn)對指定區(qū)域進行監(jiān)控、對船舶進行有效查詢、定位、跟蹤和監(jiān)管。本實用新型可以進一步具體為:還包括有第三數(shù)據(jù)傳送模塊和歷史數(shù)據(jù)存儲模塊，該第三數(shù)據(jù)傳送模塊的接收端與無線電監(jiān)聽裝置連接，發(fā)送端通過通信數(shù)據(jù)處理模塊與歷史數(shù)據(jù)存儲模塊連接，歷史數(shù)據(jù)存儲模塊與中央處理裝置連接。歷史數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲無線電監(jiān)聽裝置傳送來的船舶數(shù)據(jù)信息，還存儲有由第一數(shù)據(jù)傳送模塊、第二數(shù)據(jù)傳送模塊經(jīng)由中央處理裝置傳送來的AIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)和無線電測向定位數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)進行存儲，以便中央處理裝置能夠讀取、調(diào)用。還包括有一定位數(shù)據(jù)誤差校正模塊，其接收端與歷史數(shù)據(jù)存儲模塊連接，輸出端與中央處理裝置連接。定位數(shù)據(jù)誤差校正模塊從歷史數(shù)據(jù)存儲模塊中接收來自無線電測向定位裝置的數(shù)據(jù)，同時接收無線電監(jiān)聽裝置的增益與接收電平。海上無線電監(jiān)測有兩個優(yōu)勢:①信號穩(wěn)定性:海上的無線電信號無遮擋，其來波方向穩(wěn)定；②信號可知性:監(jiān)測的對象明確，就是海上船舶配備的VHF電臺。海上無線電監(jiān)聽對象所使用設(shè)備及系統(tǒng)增益都是固定的。為此能夠通過定位誤差校正模塊計算出天線發(fā)出的等效全向輻射功率(EIRP)。然后根據(jù)監(jiān)聽接收系統(tǒng)的增益和接收電平，可以進一步估算出發(fā)射信號船只與我們監(jiān)聽地點的距離，考慮到接收電平的誤差，因此基本上可以將監(jiān)測的船只位置鎖定在一個環(huán)形帶內(nèi)。判定另一方面，接收無線電測向數(shù)據(jù)，確定來波的大致方向后與鎖定船只位置的環(huán)形帶向相交，對定位數(shù)據(jù)進行誤差校正，以便能夠獲得更為準確的定位數(shù)據(jù)，以與AIS系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)進行較高成功率的匹配。經(jīng)由誤差校正后的無線電測向定位數(shù)據(jù)傳送給中央處理裝置，以供其與AIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行比較判斷，這樣可以減少判斷上的誤差，增加精確度。還包括有一種航線分析處理模塊，其接收端與歷史數(shù)據(jù)存儲模塊連接，觸發(fā)端與中央處理裝置連接，輸出端與船舶數(shù)據(jù)存儲模塊連接。航線分析處理模塊中包括有航線計算模塊和航線數(shù)據(jù)識別模塊。如果定位數(shù)據(jù)識別裝置所對比的無線電側(cè)向定位裝置所提供的船舶初步位置數(shù)據(jù)與AIS系統(tǒng)所提供的船舶實時位置數(shù)據(jù)超過誤差范圍，則啟動航線分析處理模塊:航線計算模塊提取存儲在歷史數(shù)據(jù)存儲模塊中、由無線電測向定位裝置所提供的測向同步時間，并根據(jù)歷史測向數(shù)據(jù)計算船舶航線，獲得航線上的若干位置點數(shù)據(jù)，傳送給航線數(shù)據(jù)識別模塊，由航線數(shù)據(jù)識別模塊將該航線位置數(shù)據(jù)與AIS系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)進行比較，如果一致或者是在誤差范圍內(nèi)，則將船舶信息數(shù)據(jù)、無線電信息、船舶航行時間數(shù)據(jù)、船舶航行的其他參數(shù)進行關(guān)聯(lián)，并存儲到船舶數(shù)據(jù)存儲模塊中。如果仍然超過誤差范圍，則另行處理。中央處理裝置和定位數(shù)據(jù)誤差校正模塊集成在型號為ALTERAL公司生產(chǎn)的EP3C40F484的處理芯片中。通信數(shù)據(jù)處理模塊為一種調(diào)制解調(diào)模塊。用于對有線或者無線傳送的數(shù)據(jù)進行調(diào)制和解調(diào)處理。歷史數(shù)據(jù)存儲模塊和船舶數(shù)據(jù)存儲模塊采用型號規(guī)格為Seagate ST318417N 18G的工業(yè)硬盤。船舶分析處理模塊采用型號為C8051F340的數(shù)據(jù)處理芯片。[0026]第一數(shù)據(jù)傳送模塊、第二數(shù)據(jù)傳送模塊和第三數(shù)據(jù)傳送模塊均為數(shù)據(jù)傳送接口，或者為無線端口，或者為RS485通信接口。綜上所述，本實用新型提供了一種海上無線電監(jiān)測裝置，其有機交匯融合了無線電測向定位裝置、無線電監(jiān)聽裝置以及AIS系統(tǒng)，對船舶的位置信息進行了有效的識別，并建立了船舶所有信息數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)鏈接，進行存儲，最后所獲得的關(guān)聯(lián)有無線電測向定位數(shù)據(jù)和AIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，其能夠通過軟件設(shè)計體現(xiàn)在電子海圖和地理信息系統(tǒng)中，從而完全掌握船舶的動態(tài)信息，實現(xiàn)了對船舶能夠“看得見、聽得到，叫的著”的實時聯(lián)絡方式，為實現(xiàn)對指定區(qū)域進行監(jiān)控、對船舶進行有效查詢、定位、跟蹤和監(jiān)管提供有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖1所示為本實用新型所述海上無線電監(jiān)測系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。下面結(jié)合實施例對本實用新型做進一步描述。
具體實施方式
最佳實施例:海上無線電監(jiān)測裝置，包括有:第一數(shù)據(jù)傳送模塊、第二數(shù)據(jù)傳送模塊、第三數(shù)據(jù)傳送模塊、通信數(shù)據(jù)處理模塊、基準裝置、歷史數(shù)據(jù)存儲模塊、中央處理裝置和船舶數(shù)據(jù)存儲模塊；第一數(shù)據(jù)傳送模塊的接收端與AIS系統(tǒng)連接，發(fā)送端通過通信數(shù)據(jù)處理模塊與基準裝置連接，第二數(shù)據(jù)傳送模塊的接收端與無線電測向定位裝置連接，發(fā)送端與通信數(shù)據(jù)處理模塊連接；第三數(shù)據(jù)傳送模塊的接收端與無線電監(jiān)聽裝置連接，發(fā)送端通過通信數(shù)據(jù)處理模塊與歷史數(shù)據(jù)存儲模塊連接；通信數(shù)據(jù)處理模塊及基準裝置分別與中央處理裝置連接，中央處理裝置的輸出端與船舶數(shù)據(jù)存儲模塊連接。另外，還包括有定位數(shù)據(jù)誤差校正模塊和航線分析處理模塊，定位數(shù)據(jù)誤差校正模塊接收端與歷史數(shù)據(jù)存儲模塊連接，輸出端與中央處理裝置連接。航線分析處理模塊包括有航線計算模塊和航線數(shù)據(jù)識別模塊，航線計算模塊的接收端與歷史數(shù)據(jù)存儲模塊連接，觸發(fā)端與中央處理裝置連接，輸出端與船舶數(shù)據(jù)存儲模塊連接。中央處理裝置和定位數(shù)據(jù)誤差校正模塊集成在型號為ALTERAL公司生產(chǎn)的EP3C40F484的處理芯片中。通信數(shù)據(jù)處理模塊為一種調(diào)制解調(diào)模塊。用于對有線或者無線傳送的數(shù)據(jù)進行調(diào)制和解調(diào)處理。歷史數(shù)據(jù)存儲模塊和船舶數(shù)據(jù)存儲模塊采用型號規(guī)格為Seagate ST318417N 18G的工業(yè)硬盤。船舶分析處理模塊采用型號為C8051F340的數(shù)據(jù)處理芯片。第一數(shù)據(jù)傳送模塊、第二數(shù)據(jù)傳送模塊和第三數(shù)據(jù)傳送模塊均為數(shù)據(jù)傳送接口。上述模塊的工作原理是:裝置分別接收AIS系統(tǒng)、無線電測向定位裝置、無線電監(jiān)聽裝置的數(shù)據(jù)，并將AIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)作為基準數(shù)據(jù)，而其他數(shù)據(jù)則存儲到歷史數(shù)據(jù)存儲模塊中。首先由定位數(shù)據(jù)誤差校正模塊校正無線電測向定位數(shù)據(jù)，然后由中央處理裝置將校正后的無線電測向定位數(shù)據(jù)與基準數(shù)據(jù)進行比對，如果誤差在允許范圍內(nèi)，則關(guān)聯(lián)所有數(shù)據(jù)存儲到船舶數(shù)據(jù)存儲模塊中；如果誤差不在允許范圍內(nèi)，則通過航線分析處理模塊對測向定位數(shù)據(jù)進行進一步的分析和計算，將確認后的結(jié)果也存儲到船舶數(shù)據(jù)存儲模塊中，如果仍無法確定，則放棄數(shù)據(jù)。具體各個模塊的工作流程參照實用新型內(nèi)容中所述的工作原理。電子海圖和地理信息系統(tǒng)是一種現(xiàn)有海上管理系統(tǒng)中的具有地理信息的電子海圖。AIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以直接反應在該海圖上，而其所關(guān)聯(lián)的無線電數(shù)據(jù)則可以直接鏈接到監(jiān)聽系統(tǒng)，實現(xiàn)據(jù)圖與船舶進行實時對話。在定位數(shù)據(jù)誤差校正模塊之前還可以設(shè)定一個信息數(shù)據(jù)重疊判斷，用于依據(jù)歷史數(shù)據(jù)存儲模塊判斷所接收的信息是否為重復信息，考慮到無線電側(cè)向定位裝置所使用的多個電臺可能發(fā)送重復信息，因此根據(jù)系統(tǒng)的同步時鐘以及船舶信息可以對接收的信息進行判斷，避免歷史數(shù)據(jù)存儲模塊的海量存儲，和影響整個系統(tǒng)的計算處理速度。本實用新型未述部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求1.海上無線電監(jiān)測裝置，其特征在于，包括有:第一數(shù)據(jù)傳送模塊、第二數(shù)據(jù)傳送模塊、通信數(shù)據(jù)處理模塊、基準裝置、中央處理裝置和船舶數(shù)據(jù)存儲模塊；第一數(shù)據(jù)傳送模塊的接收端與Ais系統(tǒng)連接，發(fā)送端通過通信數(shù)據(jù)處理模塊與基準裝置連接，第二數(shù)據(jù)傳送模塊的接收端與無線電測向定位裝置連接，發(fā)送端與通信數(shù)據(jù)處理模塊連接；通信數(shù)據(jù)處理模塊及基準裝置分別與中央處理裝置連接，中央處理裝置的輸出端與船舶數(shù)據(jù)存儲模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上無線電監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括有第三數(shù)據(jù)傳送模塊和歷史數(shù)據(jù)存儲模塊，該第三數(shù)據(jù)傳送模塊的接收端與無線電監(jiān)聽裝置連接，發(fā)送端通過通信數(shù)據(jù)處理模塊與歷史數(shù)據(jù)存儲模塊連接，歷史數(shù)據(jù)存儲模塊與中央處理裝置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上無線電監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括有一定位數(shù)據(jù)誤差校正模塊，其接收端與歷史數(shù)據(jù)存儲模塊連接，輸出端與中央處理裝置連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上無線電監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括有一種航線分析處理模塊，其接收端與歷史數(shù)據(jù)存儲模塊連接，觸發(fā)端與中央處理裝置連接，輸出端與船舶數(shù)據(jù)存儲模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海上無線電監(jiān)測裝置，其特征在于，中央處理裝置和定位數(shù)據(jù)誤差校正模塊集成在型號為ALTERAL公司生產(chǎn)的EP3C40F484的處理芯片中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上無線電監(jiān)測裝置，其特征在于，通信數(shù)據(jù)處理模塊為一種調(diào)制解調(diào)模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上無線電監(jiān)測裝置，其特征在于，歷史數(shù)據(jù)存儲模塊和船舶數(shù)據(jù)存儲模塊采用型號規(guī)格為Seagate ST318417N 18G的工業(yè)硬盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海上無線電監(jiān)測裝置，其特征在于，船舶分析處理模塊采用型號為C8051F340的數(shù)據(jù)處理芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種無線電信號監(jiān)測系統(tǒng)，特別是一種海上無線電監(jiān)測裝置，其組成要點在于，包括有第一數(shù)據(jù)傳送模塊、第二數(shù)據(jù)傳送模塊、通信數(shù)據(jù)處理模塊、基準裝置、中央處理裝置和船舶數(shù)據(jù)存儲模塊。本實用新型有機交匯融合了無線電測向定位裝置、無線電監(jiān)聽裝置以及AIS系統(tǒng)，對船舶的位置信息進行了有效的識別，并建立了船舶所有信息數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)鏈接，最后所獲得的關(guān)聯(lián)有無線電測向定位數(shù)據(jù)和AIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，能夠通過軟件設(shè)計體現(xiàn)在電子海圖和地理信息系統(tǒng)中，從而完全掌握船舶的動態(tài)信息，實現(xiàn)了對船舶能夠“看得見、聽得到，叫的著”的實時聯(lián)絡方式，為實現(xiàn)對指定區(qū)域進行監(jiān)控、對船舶進行有效查詢、定位、跟蹤和監(jiān)管提供有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
文檔編號H04B17/00GK203039696SQ201220667019
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者周維, 馬仁強, 曾艷強, 王可玉, 溫貴洲, 周雷 申請人:周維, 馬仁強, 曾艷強, 王可玉, 溫貴洲, 周雷