專利名稱：一種綜合ecs、ais顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種航海導(dǎo)航設(shè)備，為綜合電子海圖ECS、AIS顯示，語音告警與導(dǎo)航，定位導(dǎo)航功能的一體化導(dǎo)航儀。
背景技術(shù)：
隨著航道擁擠程度的日益提高，船舶的不斷大型化，以及各他種超高速船舶的出現(xiàn)，對船舶航行安全提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。各類船舶導(dǎo)航設(shè)備是船長的“眼睛”和“耳朵”，是安全航行的不可或缺設(shè)備。另外，國際海事組織(IMO)對各種噸位船舶應(yīng)該安裝的導(dǎo)航系統(tǒng)類型和性能有具體的強(qiáng)制要求。對駕駛員來說，本船的位置信息，所處的周邊靜態(tài)環(huán)境和周圍的動態(tài)目標(biāo)信息，是正確操船決策中不可缺少的前提。目前，必須安裝不同的導(dǎo)航設(shè)備來獲得上述信息。比如，GPS導(dǎo)航儀輸出本船的位置，速度和時間信息；羅經(jīng)提供本船的船艏信息；電子海圖ECS可以提供本船周邊環(huán)境，包括陸地、航道、島嶼、建筑、航標(biāo)等詳細(xì)靜態(tài)信息；雷達(dá)既可以提供周邊靜態(tài)環(huán)境信息又可以船舶、浮冰等動態(tài)信息；另外，AIS主要提供周圍在航船的動態(tài)信息，它和雷達(dá)一樣主要起到避碰的作用。眾多設(shè)備最大程度上保障了船舶的航行安全。然而，一般這些設(shè)備獨(dú)立工作顯示，分散操作員的注意力，容易“顧此失彼”;而且，許多設(shè)備價格不菲，安裝維護(hù)費(fèi)用昂貴，使得一些中小噸位的船舶望而卻步，往往以犧牲一部分安全系數(shù)來選擇性地安裝部分導(dǎo)航設(shè)備。比如很多中小船舶不會安裝雷達(dá)、電子海圖和電羅經(jīng)，代之以精度較差的磁羅經(jīng)和強(qiáng)制安裝的AIS，以及相對廉價的GPS導(dǎo)航儀，對于航行安全來說甚是不足。衛(wèi)星羅經(jīng)儀是利用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航無線信號，經(jīng)過信號處理而解算出指向的新體制羅經(jīng)，基本沒有機(jī)械裝置，是純電子的系統(tǒng)設(shè)備。衛(wèi)星羅經(jīng)儀具有精度高，數(shù)字化，價格低，免維護(hù)，啟動快，安裝簡單等有點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。GPS衛(wèi)星羅經(jīng)儀具有至少兩部的高性能GPS接收機(jī)，除了能提供高精度的船艏指北信息，還能提供本船位置、速度等信息，起到導(dǎo)航儀的作用。另外，衛(wèi)星羅經(jīng)儀本身就是利用復(fù)雜的數(shù)字信號處理技術(shù)來實(shí)時解算出方向，需要性能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來支持，完全可以對該系統(tǒng)加以增值開發(fā)利用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的是:在不實(shí)質(zhì)增加衛(wèi)星羅經(jīng)儀固件成本的基礎(chǔ)上，增加ECS和AIS疊加顯示功能，并增加語音導(dǎo)航功能，將使得傳統(tǒng)的衛(wèi)星羅經(jīng)儀成為一種性價比極高的綜合化、一體化導(dǎo)航新設(shè)備。為完成述發(fā)明內(nèi)容，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種綜合ECS、AIS顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀，它包括GPS接收機(jī)、GPS衛(wèi)星天線、磁羅經(jīng)、磁感應(yīng)傳感器、AIS接口、衛(wèi)星羅經(jīng)功能控制單元，海圖存儲器、鍵盤鼠標(biāo)、顯示器和羅經(jīng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的輸入輸出設(shè)備，其特征在于:它還包括一個綜合主控單元，所述的綜合主控單元將上述設(shè)備與衛(wèi)星羅經(jīng)功能控制單元、顯示器、AIS接口，ECS存儲器，以及鍵盤鼠標(biāo)相連接，將衛(wèi)星羅經(jīng)功能控制單元，AIS接口，海圖存儲器和鍵盤鼠標(biāo)傳遞的信息處理后由顯示器顯示；其他參數(shù)存儲器用于存儲系統(tǒng)程序，配置參數(shù)，以及航行信息記錄。GPS接收機(jī)、與GPS對應(yīng)的測量型天線用以接收導(dǎo)航衛(wèi)星定位信號，同時提取載波相位；GPS指全球定位系統(tǒng)，但不僅僅限于美國的GPS，還包括GLONASS，GALILEO，COMPASS等任何相似原理的衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)。磁感應(yīng)傳感器用來獲得雖然精度不高但自主可靠的磁羅經(jīng)的場角度；羅經(jīng)數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備用以羅經(jīng)信號的輸出，包括船首Heading和R0T，還包括導(dǎo)航儀所需的位置，時間，速度，提供給其他設(shè)備如雷達(dá)，ECDIS，自動舵，復(fù)示儀，聲納設(shè)備之用。羅經(jīng)功能控制單元用以是整個設(shè)備羅經(jīng)功能的主控制器，由它接收GPS、磁感傳感器、羅經(jīng)數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備以及AIS的感應(yīng)量傳感量輸入，通過組合導(dǎo)航算法，得到各個導(dǎo)航數(shù)據(jù)，輸出至數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備同時，將羅經(jīng)處理結(jié)果送至綜合導(dǎo)航儀主控單元，構(gòu)成集很多功能與一體的導(dǎo)航儀器。綜合主控單元它是是整個設(shè)備的核心控制器，接收來自各部分設(shè)備的信息，處理后將以上信息的方式顯示于顯示器上，人眼可以獲取信息；通過鼠標(biāo)鍵盤實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，通過語音播放輔助安全導(dǎo)航。對上述技術(shù)方案作進(jìn)一步的改進(jìn)，它還包括一個MEMs慣性傳感器，所述的MEMs慣性傳感器與GPS接收機(jī)協(xié)調(diào)處理信息。所述的GPS接收機(jī)和MEMs慣性傳感器以及磁感應(yīng)傳感器通過測姿算法單元處理與羅經(jīng)功能控制單元信息傳遞連接。它還設(shè)有磁差存儲器與測姿算法單元和羅經(jīng)功能控制單元連接，所述的磁差存儲器存入來自測姿算法單元提供的誤差進(jìn)行修正數(shù)據(jù)。MEMs慣性傳感器(3)用來輔助GPS羅經(jīng)測量，當(dāng)GPS信號接收不佳時，由它們來輔助航向輸出。磁感應(yīng)傳感器用來獲得雖然精度不高但自主可靠的磁場角度，如磁羅經(jīng)經(jīng)過轉(zhuǎn)換或直接感應(yīng)地磁；而測姿算法單元則在GPS正確可用的時候?qū)Υ鸥袘?yīng)傳感器提供的誤差進(jìn)行修正，存入磁差存儲器，當(dāng)GPS異常時，由測姿算法單元取出誤差對磁感應(yīng)傳感器補(bǔ)償輸出。保證了精度。對上述技術(shù)方案作進(jìn)一步的改進(jìn)，它還設(shè)有海圖存儲器；所述的海圖存儲器內(nèi)存電子海圖，經(jīng)綜合主控單元處理提供給顯示器。它還包括一個語音處理單元以及語音播放器，所述的語音處理單元接收來自綜合主控單元的信息，所述的語音播放器與語音處理單元連接。所述的存儲器可以是固定存儲設(shè)備，也可以是移動存儲的SD卡或U盤和硬盤。所述語音處理可以采用純軟件或硬件集成電路輔助，播放內(nèi)容不僅包含各種緊急告警提醒，還包括語音導(dǎo)航功能，包含航線的實(shí)時播報與提醒。語音支持多國語言，語音處理技術(shù)包括錄播與合成技術(shù)，包括TTS。航海語音導(dǎo)航功能還可以用在定位導(dǎo)航儀，電子海圖ECS，ECDIS等功能相似的導(dǎo)航設(shè)備中。海圖存儲器內(nèi)存儲電子海圖信息，綜合主控單元通過它構(gòu)建可視海圖。是語音導(dǎo)航信息輸出，類似于車載導(dǎo)航儀，船載導(dǎo)航儀具備了語音功能，對于一些關(guān)鍵航路點(diǎn)或預(yù)設(shè)情景進(jìn)行語音提醒，更加體現(xiàn)了人性關(guān)懷，有利于安全航行。語音處理單元是語音提醒信息的生成單元，可以采用錄播的方式，或則直接用文本轉(zhuǎn)語音的技術(shù)TTS。所述的其他參數(shù)存儲器可以是固定存儲設(shè)備，也可以是移動存儲的SD卡或U盤或硬盤。所述的GPS接收機(jī)為兩臺或以上，對應(yīng)的GPS天線也是兩臺或以上。所述的綜合主控單元可以是PC計(jì)算機(jī)，也可以是手持輔助，智能手機(jī)等其他任何嵌入式平臺。綜合主控單元是整個設(shè)備的核心控制器。它接收測姿算法單元的羅經(jīng)和導(dǎo)航儀功能數(shù)據(jù)；讀取海圖存儲器，顯示電子海圖ECS ;通過AIS輸入單元獲取AIS信息，將AIS信息疊加顯示在電子海圖上；ECS和AIS顯示所需要的Heading，ROT和Postion由衛(wèi)星羅經(jīng)功能控制單元提供。將以上信息顯示于彩色顯示器上，人眼可以獲取信息；同時，將航線管理功能如航路點(diǎn)等關(guān)鍵導(dǎo)航信息通過語音輸出，使得人耳可以聽到關(guān)鍵的導(dǎo)航信息；通過鼠標(biāo)和鍵盤實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互；語音提示的實(shí)現(xiàn)可以通過錄音或TTS技術(shù)來實(shí)現(xiàn)；其他存儲器用來存儲程序以及用戶配置參數(shù)，包括羅經(jīng)部分的配置參數(shù)。采用上述技術(shù)，該綜合設(shè)備將具備以下突出優(yōu)點(diǎn):(I)價格低廉，僅為各獨(dú)立傳統(tǒng)設(shè)備總和價格的幾十分之一。保證了大船小船裝得起，價廉物美。(2)功能完備，具備了高精度羅經(jīng)、導(dǎo)航儀、ECS和AIS顯示功能，基本滿足了安全導(dǎo)航的所有功能。(3)性能卓異，除了功能完備，各類信息綜合疊加顯示，更有利于操船決策。(4)安裝維護(hù)簡易，基本純電子設(shè)備，勿需校準(zhǔn)維護(hù)，簡單易用。(5)獨(dú)特的語音導(dǎo)航功能，使得人眼不再是唯一觀察手段，看得見，聽得到，更加智能與人性。(6)擴(kuò)展性能好，具有各種輸入輸出，既可以獨(dú)成系統(tǒng)，也可以輸出方向、位置、速度等信息，以便于連接其他設(shè)備。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一種綜合ECS、AIS顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀，它包括GPS接收機(jī)2、GPS衛(wèi)星天線1、磁羅經(jīng)、磁感應(yīng)傳感器4、AIS接口 6、衛(wèi)星羅經(jīng)功能控制單元11，海圖存儲器9、鍵盤鼠標(biāo)15、顯示器16，語音處理13和播放單元14，其它參數(shù)存儲器10和羅經(jīng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的輸入輸出設(shè)備5，綜合主控單元12。GPS接收機(jī)配合2與GPS對應(yīng)的天線1，用以接收導(dǎo)航衛(wèi)星定位信號，同時提取載波相位，提供給測姿運(yùn)算單元7，做計(jì)算剛體的姿態(tài)之用，包括羅經(jīng)測量的Heading量。MEMs慣性傳感器3用來輔助GPS羅經(jīng)測量，當(dāng)GPS信號接收不佳時，由它們來輔助航向輸出。GPS接收機(jī)2和MEMs慣性傳感器3以及磁感應(yīng)傳感器將接到信息統(tǒng)一傳給測姿運(yùn)算單元進(jìn)行運(yùn)算較驗(yàn)處理然后交給羅經(jīng)功能控制單元11，羅經(jīng)功能控制單元11結(jié)合磁差存儲器8內(nèi)的內(nèi)容進(jìn)行再次取舍計(jì)算，同時結(jié)合羅經(jīng)數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備5，它是用以羅經(jīng)信號的輸出，包括船首Heading和R0T，還包括導(dǎo)航儀所需的位置，時間，速度，提供給其他設(shè)備如雷達(dá)，ECDIS，自動舵，復(fù)示儀之用。結(jié)合后，最終交由綜合主控單元，由綜合主控單元統(tǒng)一完成ECS和AIS疊加并在顯示器中顯示；也可以接合語音語音處理單元以及語音播放器，將其語音化處理播放。GPS衛(wèi)星羅經(jīng)儀具有至少兩部的高性能GPS接收機(jī)，除了能提供高精度的船艏指北信息，還能提供本船位置、速度等信息，起到導(dǎo)航儀的作用。另外，衛(wèi)星羅經(jīng)儀本身就是利用復(fù)雜的數(shù)字信號處理技術(shù)來實(shí)時解算出方向，需要性能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來支持，完全可以對該系統(tǒng)加以增值開發(fā)利用。因此，在不實(shí)質(zhì)增加衛(wèi)星羅經(jīng)儀固件成本的基礎(chǔ)上，增加ECS和AIS疊加顯示功能，將使得傳統(tǒng)的衛(wèi)星羅經(jīng)儀成為一種性價比極高的綜合化、一體化導(dǎo)航新設(shè)備。該綜合設(shè)備將具備以下突出優(yōu)點(diǎn):(I)價格低廉，僅為各獨(dú)立傳統(tǒng)設(shè)備總和價格的幾十分之一。保證了大船小船裝得起，價廉物美。(2)功能完備，具備了高精度羅經(jīng)、導(dǎo)航儀、ECS和AIS顯示功能，基本滿足了安全導(dǎo)航的所有功能。(3)性能卓異，除了功能完備，各類信息綜合疊加顯示，更有利于操船決策。( 4)安裝維護(hù)簡易，基本純電子設(shè)備，勿需校準(zhǔn)維護(hù)，簡單易用。(5)獨(dú)特的語音導(dǎo)航功能，使得人眼不再是唯一觀察手段，看得見，聽得到，更加智能與人性(6)擴(kuò)展性能好，具有各種輸入輸出，既可以獨(dú)成系統(tǒng)，也可以輸出方向、位置、速度等信息，以便于連接其他設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種綜合ECS、AIS顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀，它包括GPS接收機(jī)、GPS衛(wèi)星天線、磁羅經(jīng)、磁感應(yīng)傳感器、AIS接口、衛(wèi)星羅經(jīng)功能控制單元，海圖存儲器、鍵盤鼠標(biāo)、顯示器和羅經(jīng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的輸入輸出設(shè)備，其特征在于:它還包括一個綜合主控單元，所述的綜合主控單元將上述設(shè)備與衛(wèi)星羅經(jīng)功能控制單元、顯示器、AIS接口，ECS存儲器，以及鍵盤鼠標(biāo)相連接，將衛(wèi)星羅經(jīng)功能控制單元，AIS接口，海圖存儲器和鍵盤鼠標(biāo)傳遞的信息處理后由顯示器顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜合ECS、AIS顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀，其特征在于:它還包括一個MEMs慣性傳感器，所述的MEMs慣性傳感器與GPS接收機(jī)協(xié)調(diào)處理信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜合ECS、AIS顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀，其特征在于:所述的海圖存儲器內(nèi)存電子海圖，經(jīng)綜合主控單元處理提供給顯示器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜合ECS、AIS顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀，其特征在于:它還包括一個語音播放器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種綜合ECS、AIS顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀，其特征在于:所述的海圖存儲器可以是固態(tài)存儲設(shè)備，也可以是移動存儲的SD卡或U盤或硬盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5所述的一種綜合ECS、AIS顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀，其特征在于:所述的綜合主控單元可以是PC計(jì)算機(jī)或手持輔助設(shè)備或智能手機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種綜合ECS、AIS顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀，為綜合電子海圖ECS、AIS顯示，語音告警與導(dǎo)航，定位導(dǎo)航功能的一體化導(dǎo)航儀。本實(shí)用新型的發(fā)明目的是在不實(shí)質(zhì)增加衛(wèi)星羅經(jīng)儀固件成本的基礎(chǔ)上，增加ECS和AIS疊加顯示功能，并增加語音導(dǎo)航功能，將使得傳統(tǒng)的衛(wèi)星羅經(jīng)儀成為一種性價比極高的綜合化、一體化導(dǎo)航新設(shè)備。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種綜合ECS、AIS顯示和衛(wèi)星羅經(jīng)的導(dǎo)航儀，它包括GPS接收機(jī)、GPS衛(wèi)星天線、磁羅經(jīng)、磁感應(yīng)傳感器、AIS接口、衛(wèi)星羅經(jīng)功能控制單元，海圖存儲器、鍵盤鼠標(biāo)、顯示器和羅經(jīng)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的輸入輸出設(shè)備。
文檔編號G01S19/13GK203037258SQ201220488920
公開日2013年7月3日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者褚人乾, 樓國強(qiáng) 申請人:上海圓舟電子科技有限公司