船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船舶通信系統(tǒng)，特別是一種結(jié)合圖像處理技術(shù)在復(fù)雜的水域環(huán)境下用于船舶之間交流的高可靠性數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]燈語(yǔ)(燈光通信)是船只之間通信的一種通用化語(yǔ)言，在國(guó)際上的使用十分廣泛。然而燈語(yǔ)的發(fā)送和讀取都是靠人工獲得和解碼，如果缺少專業(yè)人員，那么將會(huì)對(duì)航行船只造成十分巨大的影響。而且即使具有專業(yè)人員，但是由于各種條件限制將會(huì)導(dǎo)致解碼錯(cuò)誤或者無(wú)法解碼的情況。
[0003]現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)將燈光信號(hào)的發(fā)送和接收自動(dòng)化后，使用不可見光代替原來(lái)的可見光通信，也就成為了可能。這一改造將使燈光通信更加保密，更加隱蔽化。但是現(xiàn)有的光通信技術(shù)主要應(yīng)用于陸路交通運(yùn)輸中，在載具間傳遞簡(jiǎn)單的距離、位置信息。而海路航運(yùn)與陸路運(yùn)輸不同，其存在以下問(wèn)題:1.海路航運(yùn)中船舶間距離相比陸路運(yùn)輸中車輛間距離遠(yuǎn)的多，對(duì)信號(hào)傳播距離有更高的要求；2.海路通信方式不如陸路通信方式多樣，特別是遭遇戰(zhàn)爭(zhēng)、惡劣天氣或設(shè)備損壞等非正常因素的影響，因此燈光通信作為一種相對(duì)較為穩(wěn)定的傳播方式，相對(duì)于陸路環(huán)境中更需要依靠其傳遞更多的信息，所以對(duì)信號(hào)編碼及信號(hào)的接收有更高的要求。
[0004]由于現(xiàn)有技術(shù)不能很好的解決光通信在海路航運(yùn)中存在的問(wèn)題。所以現(xiàn)在需要一種適用于海路航運(yùn)的光通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了傳播距離長(zhǎng)，適應(yīng)海路環(huán)境外，還可以全天候24小時(shí)自動(dòng)檢測(cè)海域上的可能燈語(yǔ)，并能自動(dòng)解碼。這種系統(tǒng)的產(chǎn)生，將可以替代人工進(jìn)行燈語(yǔ)解釋，還可以24小時(shí)檢測(cè)可能出現(xiàn)的燈語(yǔ)，并自動(dòng)判斷此信號(hào)是否為燈語(yǔ)，還可以自動(dòng)解碼，并通過(guò)系統(tǒng)反映和報(bào)警，并且可以同現(xiàn)在艦艇上面的信息系統(tǒng)相整合，構(gòu)成一個(gè)完整的信息系統(tǒng)平臺(tái)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明公開了船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)，使用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的燈光通信進(jìn)行數(shù)字化改造。本項(xiàng)目完成后，將使船舶燈光通信面貌根本改變:提高識(shí)別的準(zhǔn)確率，提高發(fā)送和識(shí)別的速度，信號(hào)使用波段從可見光擴(kuò)展到不可見光，信號(hào)傳輸距離和抗干擾性將大幅度提高，提高了信號(hào)的保密性和安全性。
[0006]所述的系統(tǒng)包括燈光發(fā)射模塊，燈光采集模塊，信息處理平臺(tái)；所述的燈光發(fā)射模塊包括發(fā)光源，編碼器；所述的燈光采集模塊包括圖像采集器，相對(duì)位置跟蹤模塊；所述的信息處理平臺(tái)包括解碼器，信息反饋模塊，信息顯示平臺(tái)；燈光發(fā)射模塊以可見光或者紅外光的形式發(fā)射使其他船舶上的圖像采集器自動(dòng)捕獲，通過(guò)相對(duì)位置跟蹤模塊區(qū)分發(fā)射源。
[0007]所述的相對(duì)位置跟蹤模塊通過(guò)光傳播的原理確定船舶之間相對(duì)坐標(biāo)位置，所述的相對(duì)位置跟蹤模塊或由衛(wèi)星定位儀代替確定船舶的坐標(biāo)。
[0008]所述的圖像采集器捕捉燈光發(fā)射模塊中光源的亮度值、顏色值、波長(zhǎng)值、圖形形狀、發(fā)射頻率。
[0009]所述的信息反饋模塊可切換成手動(dòng)選擇反饋或自動(dòng)實(shí)時(shí)反饋，通過(guò)該系統(tǒng)循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
[0010]所述的信息顯示平臺(tái)中包含譯碼器把編碼信號(hào)轉(zhuǎn)化為人們可識(shí)別的語(yǔ)言。
[0011]所述的圖像采集器可設(shè)置2個(gè)或2個(gè)以上的亮度范圍，當(dāng)采集到亮度達(dá)到某一范圍內(nèi)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，通過(guò)亮度保持時(shí)間確定傳輸數(shù)據(jù)。
[0012]作為一種優(yōu)選編碼器的信息傳輸形式使用莫爾斯碼以及在莫爾斯碼基礎(chǔ)上編成的漢字碼、或其他任何約定語(yǔ)言碼。
[0013]作為一種優(yōu)選所述的發(fā)光源為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣光源以實(shí)現(xiàn)亮暗之間的切變(快速變換)。
[0014]可見光或者紅外光的形式發(fā)射的信號(hào)傳輸距離為白天小于3海里，夜晚小于8海里。
[0015]所述紅外光發(fā)射時(shí)肉眼不可識(shí)別與編碼語(yǔ)言相結(jié)合作為雙重加密處理傳輸信息。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明中船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明中的圖形采集器基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種通過(guò)燈光發(fā)射時(shí)間與亮度為定義的采集實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用發(fā)明公開了船舶用數(shù)字化燈光通信系統(tǒng)，其特征在于:所述的系統(tǒng)包括燈光發(fā)射模塊，燈光采集模塊，信息處理平臺(tái)；所述的燈光發(fā)射模塊包括發(fā)光源，編碼器；所述的燈光采集模塊包括圖像采集器，相對(duì)位置跟蹤模塊；所述的信息處理平臺(tái)包括解碼器，信息反饋模塊，信息顯示平臺(tái)；燈光發(fā)射模塊以可見光或者紅外光的形式發(fā)射使其他船舶上的圖像采集器自動(dòng)捕獲，通過(guò)相對(duì)位置跟蹤模塊區(qū)分發(fā)射源并自動(dòng)反饋數(shù)據(jù)。
[0020]作為一種優(yōu)選，相對(duì)位置跟蹤模塊通過(guò)光傳播的原理確定船舶之間相對(duì)坐標(biāo)位置，以下為一種坐標(biāo)計(jì)算與船舶特有的外界干擾相結(jié)合的計(jì)算方式:
參數(shù)定義:船舶一坐標(biāo)為Z (Xo, Yo),船舶二坐標(biāo)為Z(xl, yl)
船舶一燈光船舶速度V(Xo，Yo)，船舶二擺動(dòng)速度V (xl，yl)
圖像傳播時(shí)間T
計(jì)算公式:Z (xl, yl) = Z (Xo, Yo)+ V (Xo, Yo)*T+ V (xl, yl) *T作為一種優(yōu)選，使用衛(wèi)星定位儀代替船舶之間的相對(duì)位置跟蹤模塊。
[0021]圖2所示圖形采集器基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種通過(guò)燈光發(fā)射時(shí)間與亮度為定義的采集實(shí)例。
[0022]定義:亮度值LI，L2，當(dāng)圖像采集器掃描到亮度值L大于LI時(shí)觸發(fā)信號(hào)傳輸，當(dāng)L2>L>L1是計(jì)數(shù)為0，當(dāng)L>12時(shí)數(shù)據(jù)為I;設(shè)定時(shí)間t為一個(gè)單位，一個(gè)單位時(shí)間t代表短光定義為X，三個(gè)單位時(shí)間3t代表長(zhǎng)光定義為y，每個(gè)閃光后跟著一個(gè)間隙位單位時(shí)間t定義為T; 一個(gè)有效位短光X