專利名稱:帶ads?b接收功能的船用ais接收機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種帶ADS?B接收功能的船用AIS接收機(jī)。本實(shí)用新型包括：AIS接收模塊(1)、GPS接收模塊(2)、ADS?B接收模塊(3)、信息處理模塊(4)、鍵盤(5)、顯示器(6)和電源模塊(7)。三種接收模塊分別將接收到的無線信號(hào)，經(jīng)過射頻前端處理、基帶數(shù)字處理后，把三路碼流信息送入信息處理模塊。信息處理模塊完成基帶的信號(hào)處理、協(xié)議解析，和應(yīng)用層協(xié)議封裝后，送入顯示器。顯示器從而可以同時(shí)顯示接收機(jī)周圍空域飛行器和海域船舶的狀態(tài)信息。
【專利說明】
帶ADS-B接收功能的船用AIS接收機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及通信和船舶領(lǐng)域，尤其是涉及一種可以同時(shí)接收通用飛行器ADS-B信號(hào)的船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)AIS(Automatic Identificat1n System)接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]AIS系統(tǒng)是一種有效的海上避碰、導(dǎo)航、助航安全系統(tǒng)。根據(jù)國際海事組織(頂0)的強(qiáng)制要求，目前所有300噸以上國際航行船舶和500噸以上非國際航行船舶均已經(jīng)安裝了AIS設(shè)備。雖然目前小型船舶未被強(qiáng)制安裝此設(shè)備。但是由于AIS的自報(bào)位特性和制造成本的逐漸降低，AIS逐步推廣應(yīng)用于海域感知、海面監(jiān)視、海上救援、輔助識(shí)別、休閑、環(huán)保、緝私、打擊恐怖主義等方面。
[0003]AIS收發(fā)機(jī)接收GPS信號(hào)從而定位本船坐標(biāo)，使用VHF頻段接收周圍其他AIS收發(fā)機(jī)的位置報(bào)告、靜態(tài)信息等數(shù)據(jù)。同時(shí)AIS接收機(jī)通過VHF頻段，按照規(guī)定的時(shí)間間隔向周圍發(fā)送本設(shè)備的動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)。只有接收，沒有發(fā)送功能的AIS終端叫AIS接收機(jī)。目前越來越多的小型船只(如小型漁船、緝私船、登陸艇、游艇、帆船)開始安裝了 AIS接收機(jī)。
[0004]ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)是美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)頒布的一種應(yīng)用于通用航空器的國際通信廣播標(biāo)準(zhǔn)。裝載了 ADS-B便攜設(shè)備的飛行器，具有GPS定位導(dǎo)航功能，同時(shí)在1090MHz頻段定期向周圍和地面廣播發(fā)送其自身的精確位置和其它數(shù)據(jù)(如速度、高度、航向、識(shí)別號(hào)及飛機(jī)是否轉(zhuǎn)彎、爬升或下降等)。
[0005]隨著低空空域管理改革的日益深入和民眾對(duì)低空空域使用需求的快速提升，低空空域飛行活動(dòng)目前呈井噴式的快速增長。包括私人飛機(jī)、無人機(jī)、直升機(jī)、三角翼、動(dòng)力傘、熱氣球等在內(nèi)的通用飛行器的飛行活動(dòng)日益增多，當(dāng)這些飛行器在海面上空活動(dòng)的時(shí)候勢(shì)必對(duì)原來只需要關(guān)注海面上船舶狀態(tài)的船員、地面管理人員造成了影響。越來越繁忙的空中飛行活動(dòng)對(duì)于海面上船舶的運(yùn)行安全和管理安全風(fēng)險(xiǎn)逐步增大。因此，對(duì)于海上船舶和地面航運(yùn)管理機(jī)構(gòu)來說，掌握空中(尤其是低空空域)的飛行器飛行狀態(tài)的需求越來越強(qiáng)烈。目前國內(nèi)很多船舶和港口管理機(jī)構(gòu)已經(jīng)安裝了ADS-B接收機(jī)，此ADS-B接收機(jī)和AIS接收機(jī)作為兩套獨(dú)立的接收系統(tǒng)同時(shí)工作，為船舶駕駛員和港口管理人員提供海面和空域的實(shí)時(shí)信息。歐洲一些游船廠家已經(jīng)把ADS-B接收機(jī)作為必備選項(xiàng)配置到新出廠的游船上。
[0006]兩套獨(dú)立的接收系統(tǒng)存在操作復(fù)雜、無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和報(bào)警信息的自動(dòng)同步等缺陷。同時(shí)監(jiān)控兩組接收數(shù)據(jù)也大大增加了操作者的工作強(qiáng)度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]基于此，有必要提供一種AIS接收設(shè)備，集成現(xiàn)有ADS-B接收機(jī)和AIS接收機(jī)功能。使得操作者可以在一個(gè)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)控空域飛行器和海域船舶的狀態(tài)，觀察本設(shè)備周圍的三維立體空間狀況。終端設(shè)備可以同時(shí)把空域和海域的各種報(bào)警信息合并，匯總給操作者，減輕操作者的工作強(qiáng)度，降低遺漏報(bào)警信息的風(fēng)險(xiǎn)。
[0008]集成后的終端設(shè)備比之前的兩臺(tái)獨(dú)立接收機(jī)相比，還有制造成本低、占用空間小、配線簡單、電源功耗小等特點(diǎn)，符合低碳設(shè)計(jì)的行業(yè)趨勢(shì)。
[0009]所述的帶ADS-B接收功能的船用AIS接收機(jī)包括:AIS接收模塊(I)、GPS接收模塊
(2)、ADS-B接收模塊(3)、信息處理模塊(4)、鍵盤(5)、顯示器(6)和電源模塊(7)。
[0010]所述AIS接收模塊(I)、GPS接收模塊(2)、ADS-B接收模塊(3)分別外接對(duì)應(yīng)的天線，接收無線信號(hào)，在完成射頻前端處理、基帶數(shù)字處理后，三路碼流信息都被發(fā)送到信息處理模塊(4)。信息處理模塊完成基帶的信號(hào)處理，協(xié)議解析，和應(yīng)用層協(xié)議封裝后，送入顯示器
(6)用于顯示視頻信息。
[0011]所述鍵盤(5)用于操作者進(jìn)行系統(tǒng)配置、顯示界面、模式的切換等人機(jī)交互工作。
[0012]所述顯示器(6)提供海域船舶和空域飛行器的運(yùn)動(dòng)軌跡、狀態(tài)和報(bào)警信息的顯示。
[0013]所述電源模塊(7)用于整個(gè)系統(tǒng)供電，同時(shí)具有電流、電壓保護(hù)功能。
[0014]所述AIS接收模塊(I)包括了線性放大器1(1.1)、聲表濾波器1(1.2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器I
(1.3)、聲表濾波器2(1.4)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2(1.5)，AIS基帶處理單元(1.6) ^IS接收模塊外接AIS天線，接收天線傳來的無線信號(hào)。無線信號(hào)通過線性放大器完成放大后，分別和兩個(gè)聲表濾波器連接進(jìn)行濾波。兩個(gè)聲表濾波器分別在AIS的兩個(gè)規(guī)定頻道上進(jìn)行帶通濾波，提取有效數(shù)據(jù)再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。數(shù)字信號(hào)隨后送入AIS基帶處理單元，依次完成解調(diào)、解碼、前向糾錯(cuò)、代碼解析后，把AIS數(shù)據(jù)包輸出到信息處理模塊。
[0015]所述GPS接收模塊(2)包括了線性放大器2(2.1)、聲表濾波器3(2.2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器3
(2.3)、GPS基帶處理模塊(2.4)^PS接收模塊外接GPS天線，接收天線傳來的無線信號(hào)，通過線性放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大后，再送入聲波濾波器進(jìn)行帶通濾波，提取GPS頻段的有效信號(hào)。有效信號(hào)隨后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換后，送入GPS基帶處理模塊。GPS基帶處理模塊對(duì)接收的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行中頻解調(diào)、解碼、捕獲、跟蹤和導(dǎo)航電文解析，隨后送入信息處理模塊。
[0016]所述ADS-B接收模塊(3)包括了帶通濾波器1(3.1)、線性放大器4(3.2)、軟件無線電模塊(3.3KADS-B接收模塊外接ADS-B天線接收天線傳來的無線信號(hào)，通過帶通濾波器提取有效頻段信號(hào)。然后線性放大器對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大再送入軟件無線電模塊。
[0017]所述軟件無線電模塊(3.3)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器4(3.3.1)和SDR基帶處理單元
(3.3.2)。軟件無線電模塊首先通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送入SDR基帶處理單元。SDR基帶模塊負(fù)責(zé)對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信道選擇、采樣率轉(zhuǎn)換、解碼、基帶算法處理、協(xié)議封裝，最后把ADS-B碼流送入信息處理模塊。
[0018]所述信息處理模塊(4)把從AIS接收模塊、GPS接收模塊和ADS-B接收模塊接收到的碼流信息分別進(jìn)行速率匹配后，利用DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)完成信息合成、最后將空域飛行器信息、海域船舶信息以及設(shè)備自身位置的信息發(fā)送到顯示器，用于顯示。信號(hào)處理模塊另外一個(gè)功能是提取三路碼流信息里面的告警信息，輸送到顯示模塊用于告警驅(qū)動(dòng)。
[0019]綜上所述，本實(shí)用新型一種帶ADS-B接收功能的船用AIS接收機(jī)設(shè)備具有制造成本低、占用空間小、配線簡單、電源功耗小等特點(diǎn)，符合低碳設(shè)計(jì)的行業(yè)趨勢(shì)。操作者只需要一臺(tái)終端設(shè)備就可以同時(shí)監(jiān)控周圍空域和海域的各種狀態(tài)，獲取空域和海域的報(bào)警信息。此終端設(shè)備減輕了操作者的工作強(qiáng)度，降低了遺漏報(bào)警信息的風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】

[0020]圖1是本實(shí)用新型的接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為圖1的AIS接收模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為圖1的GPS接收模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為圖1的ADS-B接收模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型是如何實(shí)現(xiàn)的。
[0025]如圖1所示，所述的帶ADS-B接收功能的船用AIS接收機(jī)包括:AIS接收模塊(I)、GPS接收模塊(2)、ADS-B接收模塊(3)、信息處理模塊(4)、鍵盤(5)、顯示器(6)和電源模塊(7)。
[0026]如圖1所示，AIS接收模塊、GPS接收模塊、ADS-B接收模塊分別外接天線，模塊通電后，天線開始接收無線信號(hào)，整個(gè)模塊開始工作。所述AIS接收模塊、GPS接收模塊、ADS-B接收模塊，在完成前端射頻信號(hào)處理、基帶數(shù)字處理后，三路碼流信息都被發(fā)送到信息處理模塊。
[0027]如圖1所示，所述信息處理模塊把三路碼流信息分別進(jìn)行速率匹配后，利用DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)完成信息合成、最后將空域飛行器信息、海域船舶信息以及接收機(jī)自身位置信息發(fā)送到顯示器，用于顯示。信號(hào)處理模塊另外一個(gè)功能是提取三路碼流信息里面的告警信息，發(fā)送到顯示模塊用于告警驅(qū)動(dòng)。
[0028]如圖1所示，所述鍵盤用于操作者進(jìn)行系統(tǒng)配置、顯示界面、模式的切換等人機(jī)交互工作。
[0029]如圖1所示，所述顯示器提供海域船舶和空域飛行器的運(yùn)動(dòng)軌跡、狀態(tài)和報(bào)警信息的顯示。
[0030]如圖1所示，所述電源模塊用于整個(gè)系統(tǒng)供電，同時(shí)具有電流、電壓保護(hù)功能。
[0031]如圖2所示，所述AIS接收模塊(I)包括了線性放大器1(1.1)、聲表濾波器1(1.2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器I(1.3)、聲表濾波器2(1.4)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2(1.5)，AlS基帶處理單元(1.6) ^IS接收模塊外接AIS天線，接收天線傳來的無線信號(hào)，通過線性放大器對(duì)信號(hào)完成放大后，分別和兩個(gè)聲表濾波器連接進(jìn)行濾波。兩個(gè)聲表濾波器分別在AIS的兩個(gè)規(guī)定頻道上進(jìn)行帶通濾波，提取有效數(shù)據(jù)再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。數(shù)字信號(hào)隨后送入AIS基帶處理單元，依次完成解調(diào)、解碼、前向糾錯(cuò)、代碼解析后，把AIS數(shù)據(jù)包輸出到信息處理模塊。
[0032]如圖3所示，所述GPS接收模塊(2)包括了線性放大器2(2.1)、聲表濾波器3(2.2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器3(2.3)、GPS基帶處理模塊(2.4) XPS接收模塊外接GPS天線，接收天線傳來的無線信號(hào)，通過線性放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大后，再送入聲波濾波器進(jìn)行帶通濾波，提取GPS頻段的有效信號(hào)。有效信號(hào)隨后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換后，送入GPS基帶處理模塊。GPS基帶處理模塊對(duì)接收的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行中頻解調(diào)、解碼、捕獲、跟蹤和導(dǎo)航電文解析，最后送入信息處理模塊。
[0033]如圖4所示，所述ADS-B接收模塊(3)包括了帶通濾波器I(3.1)、線性放大器4
(3.2)、軟件無線電模塊(3.3) ^DS-B接收模塊外接ADS-B天線接收天線傳來的無線信號(hào)，通過帶通濾波器提取有效頻段信號(hào)。然后線性放大器對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大再送入軟件無線電模塊。
[0034]如圖4所示，所述軟件無線電模塊(3.3)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器4(3.3.1)和SDR基帶處理單元(3.3.2)。
[0035]所述軟件無線電模塊被定制在ADS-B工作的1090Mhz頻段，其首先通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送入SDR基帶處理單元。SDR基帶模塊負(fù)責(zé)對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信道選擇、采樣率轉(zhuǎn)換、解碼、基帶算法處理、協(xié)議封裝，最后把ADS-B碼流送入信息處理模塊。
[0036]以上【具體實(shí)施方式】僅用于說明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.帶ADS-B接收功能的船用AIS接收機(jī)，包括:AIS接收模塊(I)、GPS接收模塊(2)、ADS-B接收模塊(3)、信息處理模塊(4)、鍵盤(5)、顯示器(6)和電源模塊(7)，其特征是:所述船用Al S接收機(jī)除了包括AlS接收模塊和GPS接收模塊外，還包括ADS-B接收模塊，可以接收附近飛行器的ADS-B信號(hào)；所述AIS接收模塊、GPS接收模塊、ADS-B接收模塊分別外接對(duì)應(yīng)的天線；信息處理模塊完成基帶的信號(hào)處理，協(xié)議解析，和應(yīng)用層協(xié)議封裝后，送入顯示器用于顯示視頻信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶ADS-B接收功能的船用AlS接收機(jī)，其特征在于，所述ADS-B接收模塊(3)包括了帶通濾波器(3.1)、線性放大器(3.2)、軟件無線電模塊(3.3) ;ADS-B接收模塊外接ADS-B天線接收天線傳來的無線信號(hào)，通過帶通濾波器提取有效頻段信號(hào)，然后線性放大器對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行放大再送入軟件無線電模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶ADS-B接收功能的船用AlS接收機(jī)，其特征在于，所述軟件無線電模塊(3.3)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3.3.1)和SDR基帶處理單元(3.3.2);所述軟件無線電模塊被定制在ADS-B工作的1090Mhz頻段，其首先通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送入SDR基帶處理單元;SDR基帶模塊負(fù)責(zé)對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信道選擇、采樣率轉(zhuǎn)換、解碼、基帶算法處理、協(xié)議封裝，最后把ADS-B碼流送入信息處理模塊。
【文檔編號(hào)】H04B1/16GK205693655SQ201620154830
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年3月1日 公開號(hào)201620154830.4, CN 201620154830, CN 205693655 U, CN 205693655U, CN-U-205693655, CN201620154830, CN201620154830.4, CN205693655 U, CN205693655U
【發(fā)明人】袁海峰
【申請(qǐng)人】袁海峰