基 站與自身的直線距離d和距離能量換算公式，算出所服務(wù)船舶天線最小額定發(fā)射功率Pmin， 以特定周期T2調(diào)整自身天線的發(fā)射功率Ps，令其趨近于最小額定發(fā)射功率Pmin，以節(jié)約船舶 有限的能量^t-T2為t-Tjt刻岸基基站相對(duì)于所服務(wù)船舶的極坐標(biāo)中的方向角度；0 2為七 時(shí)刻船舶方向天線的實(shí)際方向角；0^<2為t_T2時(shí)刻船舶方向天線的實(shí)際方向角。
[0025] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0026] (1)岸基基站與船舶都使用了定向天線進(jìn)行通信，這有效地延長(zhǎng)了它們之間的通 信距離，提高了通信的空間利用率，解決了增益的匹配問(wèn)題，同時(shí)減小了其它信號(hào)對(duì)通信的 干擾，提高了通信質(zhì)量，增大了通信速率，并且降低了被其它非法節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和監(jiān)聽(tīng)的概率， 增加了通信的安全性；
[0027](2)岸基基站和船舶都具有北斗終端和AIS終端，因此岸基基站和船舶獲取彼此 的相關(guān)信息非常容易，岸基基站只需要連入AIS系統(tǒng)就可以得到船舶的AIS信息，船舶只需 要連入衛(wèi)星系統(tǒng)，就可以得到岸基基站的位置信息；
[0028] (3)船舶可以通過(guò)岸基基站的位置坐標(biāo)得到岸基基站與自身的距離，通過(guò)岸基基 站與自身距離調(diào)整自身發(fā)射天線的功率已達(dá)到節(jié)約自身有限能量的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為本發(fā)明中岸基基站分別使用定向天線與全向天線在使用相同功率前提下， 傳輸范圍的對(duì)比圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ] 圖3為本發(fā)明的方法流程圖；
[0032] 圖4為步驟302中0 ^勺計(jì)算示意圖；
[0033] 圖5為實(shí)施例的信令流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案更加清晰，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)發(fā)明做進(jìn) 一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0035] 在參考圖2、圖3、圖4和圖5更詳細(xì)地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明原理的可能操作之前，首先 參見(jiàn)圖1。圖1是岸基基站分別使用定向天線與全向天線在使用相同功率前提下，信號(hào)傳輸 范圍的對(duì)比圖，從圖1中可以很清晰地看出，岸基基站若使用全向天線進(jìn)行通信，信號(hào)覆蓋 的范圍近似于一個(gè)半徑為r公里的圓，5公里<r< 10公里，岸基基站若使用定向天線進(jìn)行 通信，信號(hào)覆蓋的范圍近似天線一側(cè)一個(gè)扇形區(qū)域，且最遠(yuǎn)可以覆蓋到離岸基基站m公里 的位置，m多30公里，一般近岸航道離海岸線在5公里至30公里的位置，若岸基基站使用 定向天線與船舶進(jìn)行通信，只要適當(dāng)調(diào)整天線的參數(shù)，信號(hào)完全可以覆蓋到近岸航道上的 大部分船舶，但如果使用全向天線與船舶通信，那么信號(hào)就不一定可以覆蓋到近岸航道上 的船舶了。通過(guò)圖1可以知道通過(guò)給岸基基站配備定向天線并且根據(jù)船舶位置適當(dāng)調(diào)整天 線方向角，岸基基站就可以與近岸航道上的船舶通信。
[0036] 圖2是本發(fā)明的整體示意圖，從示意圖中我們可以看到本發(fā)明主要涉及四個(gè)設(shè) 備，衛(wèi)星系統(tǒng)、AIS岸臺(tái)、岸基基站和所服務(wù)船舶。衛(wèi)星系統(tǒng)為所服務(wù)船舶提供岸基基站的 位置信息，AIS岸臺(tái)為岸基基站提供所服務(wù)船舶的AIS信息，岸基基站和所服務(wù)船舶分別根 據(jù)已經(jīng)獲得的彼此的位置信息利用船舶岸基網(wǎng)絡(luò)雙定向天線調(diào)整算法調(diào)整自身天線的方 向角，使彼此建立連接；連接建立以后，岸基基站利用從AIS岸臺(tái)，實(shí)時(shí)獲得的所服務(wù)船舶 的AIS信息，校準(zhǔn)自身方向天線的方向角；與此同時(shí)，所服務(wù)船舶利用從自身AIS船載設(shè)備， 實(shí)時(shí)獲得的自身AIS信息，校準(zhǔn)自身方向天線的方向角，調(diào)整自身天線的發(fā)射功率，以達(dá)到 保證傳輸質(zhì)量，節(jié)約自身能量的目的。
[0037] 圖3顯示了本實(shí)施例所述的利用岸基基站和船舶位置信息的動(dòng)態(tài)天線調(diào)整和通 信的方法的流程圖。如圖3所示，上述實(shí)施例所述的利用岸基基站和船舶位置信息的動(dòng)態(tài) 天線調(diào)整和通信的方法應(yīng)當(dāng)包括以下過(guò)程：
[0038] ( -）岸基基站和所服務(wù)船舶根據(jù)從AIS系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)獲取的彼此位置信息，利 用船舶岸基網(wǎng)絡(luò)雙定向天線調(diào)整算法調(diào)整彼此天線方向角以建立連接，其具體實(shí)現(xiàn)包括以 下步驟：
[0039]步驟201.岸基基站從AIS岸臺(tái)以特定周期T1獲取所服務(wù)船舶的AIS信息，同 時(shí)所服務(wù)船舶從衛(wèi)星系統(tǒng)獲取岸基基站的位置坐標(biāo)BS(bsx，bsy);接著岸基基站利用獲 取的所服務(wù)船舶AIS信息中包含的所服務(wù)船舶的位置坐標(biāo)Ship(shipx，Shipy)，以及從自 身北斗終端提取的自身位置坐標(biāo)BS(bsx，bsy)，根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)極坐標(biāo)公式算出所服
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用岸基基站和船舶位置信息的動(dòng)態(tài)天線調(diào)整和通信的方法，其特征在于包括 以下步驟： 步驟101.當(dāng)岸基基站通過(guò)從船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)獲取所服務(wù)船舶的AIS信息，所服務(wù) 船舶從衛(wèi)星系統(tǒng)獲取岸基基站的位置坐標(biāo)之后，岸基基站與所服務(wù)船舶根據(jù)彼此的位置坐 標(biāo)，利用船舶岸基網(wǎng)絡(luò)雙定向天線調(diào)整算法調(diào)整各自天線方向角以建立通信； 步驟102.岸基基站利用岸基基站定向天線動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)算法，以特定周期T1校準(zhǔn)自身定 向天線方向角Q1，以此保證通信質(zhì)量； 步驟103.所服務(wù)船舶根據(jù)自身航行軌跡，動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)自身定向天線方向角θ2，并根據(jù)岸 基基站與自身的直線距離d以特定周期T2調(diào)整自身方向天線的發(fā)射功率P s，以此保證通信 質(zhì)量，節(jié)約自身能量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用岸基基站和船舶位置信息的動(dòng)態(tài)天線調(diào)整和通信的方 法，其特征在于步驟101由以下四個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟201岸基基站利用獲取的所服務(wù)船舶AIS信息中包含的所服務(wù)船舶的位置坐標(biāo) Ship (shipx，shipy)，以及從自身北斗終端提取的自身位置坐標(biāo)BS (bsx，bsy)，根據(jù)笛卡爾 坐標(biāo)轉(zhuǎn)極坐標(biāo)公式算出所服務(wù)船舶相對(duì)于自身的極坐標(biāo)Ship^Pp Ci1);岸基基站控制自 身發(fā)送天線方向角在[Q1-Y，α1+γ]范圍內(nèi)，以特定周期T sl，勻速來(lái)回震蕩旋轉(zhuǎn)，每經(jīng)過(guò) Tsl/8時(shí)間向所服務(wù)船舶發(fā)送一次通信請(qǐng)求報(bào)文DRREQ(shipx，shipy，bs x，bsy，γ) ;γ為天 線方向角掃描幅度； 步驟202所服務(wù)船舶利用獲取的岸基基站的坐標(biāo)BS (bsx，bsy)和從自身AIS船載終端 中提取的自身坐標(biāo)Ship (shipx，shipy)，根據(jù)笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)極坐標(biāo)公式算出岸基基站相對(duì) 于自身的極坐標(biāo)BS P(P，α );所服務(wù)船舶控制自身接收天線方向角在[α-γ，α+γ]范圍 內(nèi)，以特定周期Ts2，勻速來(lái)回震蕩旋轉(zhuǎn)，并始終處于信號(hào)接收模式；T s2辛T sl; 步驟203當(dāng)所服務(wù)船舶接收到岸基基站發(fā)送的DRREQ之后，立刻向岸基基站發(fā)送 DRREP (bsx，bsy，shipx，shipy)，并停止自身天線的轉(zhuǎn)動(dòng)； 步驟204當(dāng)岸基基站接收到DRREP (bsx，bsy，shipx，shipy)之后，立刻向所服務(wù)船舶發(fā) 送ACK確認(rèn)信息，并停止自身天線的轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)岸基基站在發(fā)出DRREQ之后的Td時(shí)間內(nèi)，仍未 收到所服務(wù)船舶發(fā)送給自身的DRREP，則調(diào)整參數(shù)γ為原來(lái)的兩倍，并返回步驟201 ;TdS DRREQ默認(rèn)重發(fā)時(shí)間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用岸基基站和船舶位置信息的動(dòng)態(tài)天線調(diào)整和通信的方 法，其特征在于步驟102由以下三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟301岸基基站以特定周期1\從AIS岸臺(tái)獲取所服務(wù)船舶的AIS信息，并根據(jù)t時(shí) 刻獲取的AIS信息中所包含的船舶航速\以及航向％不斷估算t至七+1\時(shí)刻船舶的實(shí)時(shí) 步驟302當(dāng)岸基基站檢測(cè)到自身與所服務(wù)船舶的通信質(zhì)量在t至t+I\之間的某一 12 時(shí)刻明顯下降的時(shí)候，岸基基站使用t時(shí)刻船舶的坐標(biāo)，岸基基站坐標(biāo)，12時(shí)刻船舶的坐標(biāo) 和三角形余弦公式計(jì)算出方向天線的臨時(shí)偏向角9 t，并將自身天線原本的方向角G1調(diào)整 至θ 1+ Θ t; Θ 1為t時(shí)刻岸基基站方向天線的實(shí)際方向角； 步驟303當(dāng)岸基基站檢測(cè)到自身與所服務(wù)船舶的通信質(zhì)量在經(jīng)過(guò)步驟301和步驟302 調(diào)整過(guò)后有所提高，則返回步驟301，否則岸基基站處于等待模式，直到t+I\時(shí)刻，岸基基站 獲得最新的所服務(wù)船舶的AIS信息之后，返回步驟301。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用岸基基站和船舶位置信息的動(dòng)態(tài)天線調(diào)整和通信的方 法，其特征在于步驟103如下實(shí)現(xiàn)： 所服務(wù)船舶以特定周期T2實(shí)時(shí)從自身AIS終端提取自身位置坐標(biāo)，并根據(jù)岸基基 站坐標(biāo)和自身位置坐標(biāo)，實(shí)時(shí)計(jì)算岸基基站相對(duì)于自身的極坐標(biāo)BSpt ( P t，a t)，并根據(jù) 以特定周期T2實(shí)時(shí)調(diào)整自身定向天線方向角Θ 2，同時(shí)根據(jù)岸基基 站與自身的直線距離d和距離能量換算公式，算出所服務(wù)船舶天線最小額定發(fā)射功率Pmin， 以特定周期T 2調(diào)整自身天線的發(fā)射功率P s，令其趨近于最小額定發(fā)射功率Pmin，以節(jié)約船舶 有限的能量；4-?為卜1~ 2時(shí)刻岸基基站相對(duì)于所服務(wù)船舶的極坐標(biāo)中的方向角度；Θ 2為 t時(shí)刻船舶方向天線的實(shí)際方向角；為t-T2時(shí)刻船舶方向天線的實(shí)際方向角。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用岸基基站和船舶位置信息的動(dòng)態(tài)天線調(diào)整和通信的方法，主要解決船舶岸基無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)榘痘竞退?wù)船舶均使用定向天線，所以無(wú)法在鄰居發(fā)現(xiàn)階段發(fā)現(xiàn)彼此，進(jìn)而無(wú)法進(jìn)行通信的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)包括連接建立、岸基基站校準(zhǔn)、服務(wù)船舶校準(zhǔn)三個(gè)步驟。本發(fā)明適用于岸基基站和船舶都配備定向天線的專用船舶岸基無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，天線調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)岸基基站與近岸航道上船舶的通信。
【IPC分類】G05D3-12
【公開(kāi)號(hào)】CN104679032
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510090049
【發(fā)明人】范超, 姜?jiǎng)倜? 張朋, 甘小龍, 王希陽(yáng)
【申請(qǐng)人】上海海事大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月27日