一種融合網際網路和手持AIS的船舶防碰撞方法及系統與流程

2023-05-08 01:12:06 2

本發明涉及網際網路領域，尤其涉及一種融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞方法及系統。

背景技術：

20世紀90年代，國際海事組織推出的船舶自動識別系統(automaticidentificationsystem，簡稱ais系統)，是一種集網絡技術、現代通訊技術、計算機技術、電子信息顯示技術為一體的數字助航系統和設備。藉此設備，船舶可以自動獲取岸基和其他船舶信息，加強船舶、岸基之間的聯繫。實踐證明，配備ais的船舶事故率明顯降低，ais對防止船舶碰撞，尤其是在能見度不良的情況下避免船舶碰撞可以發揮重要作用。

國際海事組織規定，所有從事海上航行的船舶於2004年7月1日起強制裝備，300總噸以上能夠從事國際運輸的船舶，500總噸及以上不從事國際航運的貨船和所有客船，均需要安裝ais設備。相應的，中國海事局要求中國300總噸至500總噸沿海航行船舶、參與沿海水上水下施工作業的自航船舶以及所有港作拖船到2011年1月1日前，配置ais設備。目前，我國沿海60馬力以上的有證大型船舶已經基本普及了ais設備。所以大型船舶之間發生碰撞事故概率比較低。

但是，數量眾多的60馬力以下小型船舶，由於受成本和安裝環境的限制，沒有安裝ais設備。目前移動終端基本都配置gps定位裝置來實現船舶定位，由於移動終端的通訊依賴於網際網路，通過與搭建在岸上的ais基站通訊實現防碰撞，因此通過移動終端實現防碰撞只適用於在近海區域，大約10海裡的範圍，當船舶處於無網際網路信號或網際網路信號不穩定區域時，小型船舶的海上航行就缺乏有效的安全保障和避險措施。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種提高小型船舶的防災避險能力的融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞方法及系統。

為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：

一種融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞方法，包括：

若搭載移動終端的小型船舶處於無網際網路信號或網際網路信號不穩定區域，則開啟移動終端內置的ais通訊模塊獲取所述小型船舶的ais數據，將ais數據向ais通訊模塊通訊範圍內廣播；

處於ais通訊模塊通訊範圍內的船載ais終端接收ais數據。

本發明採用的另一技術方案為：

一種融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞系統，包括：第一發射模塊和第一接收模塊；

所述第一發射模塊，用於若搭載移動終端的小型船舶處於無網際網路信號或網際網路信號不穩定區域，則開啟移動終端內置的ais通訊模塊獲取所述小型船舶的ais數據，將ais數據向ais通訊模塊通訊範圍內廣播；

所述第一接收模塊，用於處於ais通訊模塊通訊範圍內的船載ais終端接收ais數據。

本發明的有益效果在於：

本發明提供的一種融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞方法及系統，主要是針對小型船舶與大型船舶之間防碰撞，首先通過判斷搭載在小型船舶上的移動終端是否有網際網路信號，若移動終端處於網際網路信號穩定區域，則關閉移動終端內置的ais通訊模塊，啟用網際網路ais避碰方式；若移動終端處於無網際網路信號區域或網際網路信號不穩定區域，則說明已經不能再使用原本網際網路通訊方式，此時開啟移動終端內置的ais通訊模塊，將本船ais數據向周邊廣播，而周邊的船載ais終端會接收ais數據，船載ais終端根據國際標準進行判斷是否與本船有發生碰撞可能；同時移動終端也會接收周圍船載ais終端的ais數據，根據國際標準進行判斷大型船舶與本船是否會發生碰撞可能，如果有發生碰撞的可能，則移動終端發出聲光報警。

在海上航行過程中，對於電子設備而言，其供電電源一直是技術瓶頸，甚高頻的使用增大了移動終端電量損耗，因而本方案只有當移動終端處於無網際網路信號區域或網際網路信號不穩定區域時才開啟ais通訊模塊的甚高頻通訊，極大節約移動終端電量損耗，實現船舶防碰撞。

附圖說明

圖1為本發明的融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞方法的步驟流程圖；

圖2為本發明的融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞系統的結構示意圖；

標號說明：

10、第一發射模塊；20、第一接收模塊。

具體實施方式

為詳細說明本發明的技術內容、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖予以說明。

本發明最關鍵的構思在於：當小型船舶處於無網際網路信號區域或網際網路信號不穩定區域，開啟移動終端內置的ais通訊模塊，使用甚高頻與周邊的船載ais終端通訊，實現大型船舶與小型船舶防碰撞。

請參照圖1，本發明提供的一種融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞方法，包括：

若搭載移動終端的小型船舶處於無網際網路信號或網際網路信號不穩定區域，則開啟移動終端內置的ais通訊模塊獲取所述小型船舶的ais數據，將ais數據向ais通訊模塊通訊範圍內廣播；

處於ais通訊模塊通訊範圍內的船載ais終端接收ais數據。

本發明提供的一種融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞方法，主要是針對小型船舶與大型船舶之間防碰撞，首先通過判斷搭載在小型船舶上的移動終端是否有網際網路信號，若移動終端處於網際網路信號穩定區域，則關閉移動終端內置的ais通訊模塊，啟用網際網路ais避碰方式；若移動終端處於無網際網路信號區域或網際網路信號不穩定區域，則說明已經不能再使用原本網際網路通訊方式，此時開啟移動終端內置的ais通訊模塊，將本船ais數據向周邊廣播，而周邊的船載ais終端會接收ais數據，船載ais終端根據國際標準進行判斷是否與本船有發生碰撞可能；同時移動終端也會接收周圍船載ais終端的ais數據，根據國際標準進行判斷大型船舶與本船是否會發生碰撞可能，如果有發生碰撞的可能，則移動終端發出聲光報警。

進一步的，還包括：

若搭載移動終端的小型船舶處於網際網路信號穩定區域，則關閉移動終端內置的ais通訊模塊，移動終端獲取小型船舶的定位數據並通過網際網路將所述定位數據發送至雲伺服器；

雲伺服器將定位數據轉換成對應的ais數據後發送至ais基站廣播；

處於ais基站廣播範圍內的船載ais終端接收ais數據。

由上述描述可知，當移動終端處於網際網路信號穩定區域，即為恢復網際網路信號，此時關閉對移動終端內置的ais通訊模塊的供電，切換至網際網路通訊方式，具體是通過網際網路將獲取本船的定位數據(其中定位數據可以通過移動終端內置通用的定位裝置，移動終端可以為智慧型手機，目前的智慧型手機普遍具有定位功能)發送至雲伺服器，雲伺服器將定位數據轉換成對應的ais數據，並通過ais基站向其覆蓋範圍內廣播，此時處於ais基站廣播範圍內的船載ais終端就會接收到移動終端的ais數據，船載ais終端根據國際標準判斷兩者船舶是否會發生碰撞，進而實現船舶防碰撞。

進一步的，還包括：

若搭載移動終端的小型船舶處於網際網路信號穩定區域，則判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定；

若是，則移動終端獲取小型船舶的定位數據並通過網際網路將所述定位數據發送至雲伺服器；

若否，等待預設時長後再次判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定。

由上述描述可知，為了提升數據的有效利用率以及數據傳輸成功率，當移動終端處於網際網路信號穩定區域，先判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定，只有確保該通訊鏈路的網際網路信號是穩定時，移動終端才通過網際網路將本船的定位數據發送至雲伺服器，避免發送出去的數據因無法正常接收而丟失。另外可以增加反饋機制，當雲伺服器接收到移動終端發來的數據時，發送反饋信號給移動終端，若移動終端接收到反饋信號，則說明數據發送成功，若一定時間內沒有接收到反饋信號，則說明數據發送失敗，此時再次判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定，從而進一步提升數據傳輸成功率，提升船舶航行安全性。

進一步的，還包括：

移動終端接收到搭載有船載ais終端的船舶發出的第一ais數據，所述第一ais數據包括所述船舶對應的用戶信息和定位信息；所述定位信息包括搭載有船載ais終端的船舶的航速和航向；

獲取搭載移動終端的小型船舶的當前定位信息和歷史定位信息，計算得到搭載移動終端的小型船舶當前的航速和航向；

判斷搭載移動終端的小型船舶與搭載有船載ais終端的船舶是否有碰撞的可能性；

若有碰撞的可能性，則移動終端發出聲光預警信息。

上述的用戶信息為靜態信息，具體包括mmsi(水上移動通信業務標識碼)、船名、船長、船寬等；上述的定位信息為動態信息，具體包括經緯度、航速、航首向等。

進一步的，還包括：

若否，根據所述小型船舶的航速得到對應的安全係數，得出下一時刻的廣播ais數據的時間間隔。

所述安全係數分為四級；

當小型船舶的航速小於或等於2海裡時，則對應的安全係數為第一級，第一級對應的時間間隔為3分鐘；

當小型船舶的航速大於2海裡且小於或等於14海裡時，則對應的安全係數為第二級，第二級對應的時間間隔為30秒鐘；

當小型船舶的航速大於14海裡且小於或等於23海裡時，則對應的安全係數為第三級，第三級對應的時間間隔為15秒鐘；

當小型船舶的航速大於23海裡時，則對應的安全係數為第四級，第四級對應的時間間隔為5秒鐘。

由上述描述可知，根據船舶的航速可以確定其對應的當前時刻的安全係數，也可以得出所對應的廣播ais數據的時間間隔，例如當航速低於2海裡時，其安全係數為第一級表示越安全，因此其對應的時間間隔為3分鐘，這樣就可以減緩移動終端的數據壓力，所設置的參數值是根據多次的試驗所得的經驗值。

參閱圖2，本發明還提供的一種融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞系統，包括：第一發射模塊10和第一接收模塊20；

所述第一發射模塊10，用於若搭載移動終端的小型船舶處於無網際網路信號或網際網路信號不穩定區域，則開啟移動終端內置的ais通訊模塊獲取所述小型船舶的ais數據，將ais數據向ais通訊模塊通訊範圍內廣播；

所述第一接收模塊20，用於處於ais通訊模塊通訊範圍內的船載ais終端接收ais數據。

本發明提供的一種融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞系統，主要是針對小型船舶與大型船舶之間防碰撞，首先通過判斷搭載在小型船舶上的移動終端是否有網際網路信號，若移動終端處於無網際網路信號區域或網際網路信號不穩定區域，則說明已經不能再使用原本網際網路通訊方式，此時開啟移動終端內置的ais通訊模塊，將本船的ais數據向周邊廣播，而周邊的船載ais終端會接收本船的ais數據，船載ais終端根據國際標準判斷兩者船舶是否會發生碰撞，進而實現船舶防碰撞。

進一步的，還包括：第一上報模塊、第一轉發模塊和第二接收模塊；

所述第一上報模塊，用於若搭載移動終端的小型船舶處於網際網路信號穩定區域，則關閉移動終端內置的ais通訊模塊，移動終端獲取小型船舶的定位數據並通過網際網路將所述定位數據發送至雲伺服器；

所述第一轉發模塊，用於雲伺服器將定位數據轉換成對應的ais數據後發送至ais基站廣播；

所述第二接收模塊，用於處於ais基站廣播範圍內的船載ais終端接收ais數據。

由上述描述可知，當移動終端處於網際網路信號穩定區域，即為恢復網際網路信號，此時關閉對移動終端內置的ais通訊模塊的供電，切換至網際網路通訊方式，具體是通過網際網路將本船的定位數據(其中定位數據可以通過移動終端內置通用的定位裝置，移動終端可以為智慧型手機，目前的智慧型手機普遍具有定位功能)發送至雲伺服器，雲伺服器將定位數據轉換成對應的ais數據，並通過ais基站向其覆蓋範圍內廣播，此時處於ais基站廣播範圍內的船載ais終端就會接收到移動終端的ais數據，船載ais終端根據國際判斷兩者船舶是否會發生碰撞，進而實現船舶防碰撞，同時ais基站將接收到的船載ais數據推送給雲伺服器，雲伺服器進行數據轉換後，將轉換後的數據推送給移動終端，移動終端根據國際標準進行判斷大型船舶與本船是否會發生碰撞可能。如果有發生碰撞的可能則移動終端發出聲光報警。

進一步的，還包括：判斷模塊、第二上報模塊和等待模塊；

所述判斷模塊，用於若搭載移動終端的小型船舶處於網際網路信號穩定區域，則判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定；

所述第二上報模塊，用於若移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號穩定，則移動終端獲取小型船舶的定位數據並通過網際網路將所述定位數據發送至雲伺服器；

所述等待模塊，用於若移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號不穩定，等待預設時長後再次判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定。

由上述描述可知，為了提升數據的有效利用率以及數據傳輸成功率，當移動終端處於網際網路信號穩定區域，先判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定，只有確保該通訊鏈路的網際網路信號是穩定時，移動終端才通過網際網路將本船的定位數據發送至雲伺服器，避免發送出去的數據因無法正常接收而丟失。另外可以增加反饋機制，當雲伺服器接收到移動終端發來的數據時，發送反饋信號給移動終端，若移動終端接收到反饋信號，則說明數據發送成功，若一定時間內沒有接收到反饋信號，則說明數據發送失敗，此時再次判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定，從而進一步提升數據傳輸成功率，提升船舶航行安全性。

進一步的，還包括：預警模塊；所述預警模塊包括接收單元、計算單元、判斷單元和預警單元；

所述接收單元，用於移動終端接收到搭載有船載ais終端的船舶發出的第一ais數據，所述第一ais數據包括所述船舶對應的用戶信息和定位信息；所述定位信息包括搭載有船載ais終端的船舶的航速和航向；

所述計算單元，用於獲取搭載移動終端的小型船舶的當前定位信息和歷史定位信息，計算得到搭載移動終端的小型船舶當前的航速和航向；

所述判斷單元，用於判斷搭載移動終端的小型船舶與搭載有船載ais終端的船舶是否有碰撞的可能性；

所述預警單元，用於若有碰撞的可能性，則移動終端發出聲光預警信息。

進一步的，所述預警單元，還用於若搭載移動終端的小型船舶與搭載有船載ais終端的船舶沒有碰撞的可能性，根據所述小型船舶的航速得到對應的安全係數，得出下一時刻的廣播ais數據的時間間隔。

所述安全係數分為四級；

當小型船舶的航速小於或等於2海裡時，則對應的安全係數為第一級，第一級對應的時間間隔為3分鐘；

當小型船舶的航速大於2海裡且小於或等於14海裡時，則對應的安全係數為第二級，第二級對應的時間間隔為30秒鐘；

當小型船舶的航速大於14海裡且小於或等於23海裡時，則對應的安全係數為第三級，第三級對應的時間間隔為15秒鐘；

當小型船舶的航速大於23海裡時，則對應的安全係數為第四級，第四級對應的時間間隔為5秒鐘。

由上述描述可知，根據船舶的航速可以確定其對應的當前時刻的安全係數，也可以得出所對應的廣播ais數據的時間間隔，例如當航速低於2海裡時，其安全係數為第一級表示越安全，因此其對應的時間間隔為3分鐘，這樣就可以減緩移動終端的數據壓力，所設置的參數值是根據多次的試驗所得的經驗值。

請參照圖1-2，本發明的實施例一為：

一種融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞方法，應用於小型船舶與大型船舶之間的通訊，以下以移動終端向船載ais終端發送數據為例，在小型船舶上搭載移動終端，在大型船舶上搭載船載ais終端，移動終端內置ais通訊模塊以及自身配置的通訊模塊(在具有網際網路信號時使用)，具體的船舶防碰撞方法，包括：

若移動終端處於無網際網路信號或網際網路信號不穩定區域，則開啟移動終端內置的ais通訊模塊，通過實體ais模塊實現避碰。

上述的船舶防碰撞方法還包括：

若移動終端處於網際網路信號穩定區域，即為恢復網際網路信號，此時關閉對移動終端內置的ais通訊模塊的供電，切換至網際網路通訊方式，移動終端通過網際網路將本船的定位數據發送至雲伺服器；

雲伺服器將定位數據轉換成對應的ais數據後發送至ais基站廣播；

處於ais基站廣播範圍內的船載ais終端接收ais數據。

當移動終端處於網際網路信號穩定區域，即為恢復網際網路信號，此時關閉對移動終端內置的ais通訊模塊的供電，切換至網際網路通訊方式，具體是通過網際網路將本船的定位數據發送至雲伺服器，雲伺服器將定位數據轉換成對應的ais數據，並通過ais基站向其覆蓋範圍內廣播，此時處於ais基站廣播範圍內的船載ais終端就會接收到移動終端的ais數據，船載ais終端根據國際標準判斷兩者船舶是否會發生碰撞，進而實現船舶防碰撞。

上述的船舶防碰撞方法還包括：

若移動終端處於網際網路信號穩定區域，則判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定；

若是，則移動終端通過網際網路將本船的定位數據發送至雲伺服器；

若否，等待預設時長後再次判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定。

為了提升數據的有效利用率以及數據傳輸成功率，當移動終端處於網際網路信號穩定區域，先判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定，只有確保該通訊鏈路的網際網路信號是穩定時，移動終端才通過網際網路將其獲取的定位數據發送至雲伺服器，避免發送出去的數據因無法正常接收而丟失。另外可以增加反饋機制，當雲伺服器接收到移動終端發來的數據時，發送反饋信號給移動終端，若移動終端接收到反饋信號，則說明數據發送成功，若一定時間內沒有接收到反饋信號，則說明數據發送失敗，此時再次判斷移動終端與雲伺服器之間通訊鏈路的網際網路信號是否穩定，從而進一步提升數據傳輸成功率，提升船舶航行安全性。

手持安全應急終端(即為移動終端)內置可攜式ais通訊模塊，在運營商信號不穩定或無信號海域，網際網路aisapp自動啟用內置的可攜式ais通訊模塊進行發射和接收ais信息；在運營商信號良好海域，網際網路aisapp自動恢復網際網路ais工作機制，並關閉內置的可攜式ais通訊模塊，在保證全海域良好避碰效果的同時儘可能實現省電和減少輻射的目的。

綜上所述，本發明提供的一種融合網際網路和手持ais的船舶防碰撞方法及系統，主要是針對小型船舶與大型船舶之間防碰撞，首先通過判斷搭載在小型船舶上的移動終端是否有網際網路信號，若移動終端處於無網際網路信號區域或網際網路信號不穩定區域，則說明已經不能再使用原本網際網路通訊方式，此時開啟移動終端內置的ais通訊模塊，將獲取的ais數據向ais通訊模塊通訊範圍內進行廣播，而處於ais通訊模塊通訊範圍內的船載ais終端會接收ais數據，船載ais終端根據移動終端的ais數據判斷兩者船舶是否會發生碰撞，進而實現船舶防碰撞。在海上航行過程中，對於電子設備而言，其供電電源一直是技術瓶頸，甚高頻的使用增大了移動終端電量損耗，因而本方案只有當移動終端處於無網際網路信號區域或網際網路信號不穩定區域時才開啟ais通訊模塊的甚高頻通訊，極大節約移動終端電量損耗，實現船舶防碰撞。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。