浮标用船舶自动识别系统采集器的制造方法
【专利摘要】浮标用船舶自动识别系统采集器，涉及船舶自动识别系统。设有主控制模块、AIS接收模块、串口通讯模块、SD卡存储模块和电源；主控制模块分别与串口通讯模块、SD卡存储模块和电源连接，串口通讯模块与主控制模块和AIS接收模块连接。结构简单，便于携带和安装，可轻易附加在现有海洋观测浮标设施上，对于原设施浮力、空间占比以及风、流阻力设计等方面影响非常小；直接接收并存储AIS原始消息，不进行解码或其它处理，降低系统体积和功耗，AIS接收模块对原有海洋观测浮标设施和其它AIS设施没有电磁干扰和污染；可外接晶振单元作为系统时钟参考源，在无GPS信息输入时，自带时间戳，便于同步分析海洋调查数据。
【专利说明】
浮标用船舶自动识别系统采集器
技术领域
[0001]本实用新型涉及船舶自动识别系统，尤其是涉及能用于远离海岸、供电缺乏的海洋观测浮标设施上的一种浮标用船舶自动识别系统采集器。
【背景技术】
[0002]对于一些离岸较远的海上重要设施，如海洋环境调查浮/潜标，特别需要实时警戒和记录周围船舶信息。但由于地面AIS系统的覆盖范围有限，仅限于近海岸20?30海里之内，对于远离海岸线的船舶，海事部门往往无法监测到，利用低轨卫星是目前唯一扩大覆盖范围的可行方法，即在近地轨道上使用I颗或多颗卫星，来接收并解码AIS信息，再将信息转发给地面站，从而实现对远海海域航行船舶的监管。而正是因为星载AIS覆盖范围广，导致其在近海一直会存在时隙冲突问题，使得船舶检测概率降低，这是由SOTDMA协议本身缺陷造成的，即使通过增加卫星个数的方式仍然无法有效解决该问题，并且该方法的监测成本费用太高。因此，就需要一种能应用于这些离岸较远海洋观测浮标设施上的AIS信息采集系统，然而由于海洋观测浮标设施的供电能力缺乏，均自带GPS接收存储设备，因此需要AIS采集器能够满足耗电小、自带时间戳信息存储、存储容量大等特点。
[0003]现有的AIS接收设备，仅面向岸基和船载系统，所以不仅附带有其它不必要功能和器件(如显示屏、解码、导航等)，而且功耗较大、存储容量小，而海洋观测浮标设施的供电能力又十分有限，在耗电量和存储容量上都使现有设备无法满足长时间船舶监测需求。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供低功耗、大容量，不仅结构简单、实用、易于安装，而且体积小、功耗低、内存大，特别适用于供电困难又需长时间监测的海洋观测浮标设施，且对原设施本身改动很小的一种浮标用船舶自动识别系统采集器。
[0005]本实用新型设有主控制模块、AIS接收模块、串口通讯模块、SD卡存储模块和电源；
[0006]所述主控制模块分别与串口通讯模块、SD卡存储模块和电源连接，所述串口通讯模块与主控制模块和AIS接收模块连接。
[0007]所述主控制模块可采用STM32微处理器，且外置12MHz晶振作为系统参考时钟以提供AIS信息的时间戳;能满足本实用新型实时、低电压、低功耗、高性能，同时又高集成度及易于开发的需求。所述主控制模块采用12MHz外接晶振单元作为系统时钟参考源，能满足本实用新型无GPS信息同步输入情况下，提供AIS接收消息的精确时间戳。所述晶振单元与主控制模块相应针脚相连接。
[0008]所述AIS接收模块可外置甚高频VHF接收天线，通过电缆与外置VHF天线连接以接收AIS信息。为双通道、低功耗、高灵敏度的AIS接收器，能满足本实用新型接收NEMA-0183所有AlS消息类型并通过RS232串口输出消息的需求。
[0009]所述串口通讯模块可采用MAX3232串口通讯芯片，与利用RS232串口从AIS接收模块获取数据，以USART方式与STM32微处理器进行数据交换。能满足本实用新型高速率、低功耗、增强型ESD数据保护和同时与两路串口进行通讯的需求。
[0010]所述SD卡存储模块可采用自弹式卡座和容量32G及以上SD存储卡，通过SPI总线接收STM32微处理器传输的AIS信息及其时间戳，实时存储到容量在32G及以上的SD数据卡中。能满足本实用新型存储容量大、体积小和兼容性好的需求。所述SD卡存储模块与主控制模块通过SPI模式连接。
[0011]所述电源可采用锂电池，能满足本实用新型耐高低温、能量密度高、循环寿命长的需求。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0013]I)本实用新型结构简单且体积轻巧，便于携带和安装，可轻易附加在现有海洋观测浮标设施上，对于原设施浮力、空间占比以及风、流阻力设计等方面影响非常小；
[0014]2)面向海洋观测浮标设施，本实用新型舍弃不必要的功能器件，直接接收并存储AIS原始消息，不进行解码或其它处理，从而降低了系统体积和功耗，且AIS接收模块对原有海洋观测浮标设施和其它AIS设施没有电磁干扰和污染；
[0015]3)本实用新型可外接晶振单元作为系统时钟参考源，在无GPS信息输入情况下，自带时间戳，便于同步分析海洋调查数据，大容量存储模块，能够满足长时间的船舶监测需求。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例的总体结构框图。
[0017]图2是本实用新型实施例的工作原理流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型的组成和工作原理作进一步说明。
[0019]如图1所示，本实用新型实施例设有主控制模块1、AIS接收模块2、串口通讯模块3、SD卡存储模块4和电源5;所述主控制模块I分别与串口通讯模块3、SD卡存储模块4和电源5连接，所述串口通讯模块3与主控制模块I和AIS接收模块2连接。所述主控制模块可采用STM32微处理器，能满足本实用新型实时、低电压、低功耗、高性能，同时又高集成度及易于开发的需求。所述主控制模块可采用12MHz外接晶振单元作为系统时钟参考源，能满足本实用新型无GPS信息同步输入情况下，提供AIS接收消息的精确时间戳。所述晶振单元与主控制模块相应针脚相连接。所述AIS接收模块可外置甚高频VHF接收天线，为双通道、低功耗、高灵敏度的AIS接收器，能满足本实用新型接收NEMA-0183所有AIS消息类型并通过RS232串口输出消息的需求。所述串口通讯模块可采用MAX3232串口通讯芯片，能满足本实用新型高速率、低功耗、增强型ESD数据保护和同时与两路串口进行通讯的需求。所述SD卡存储模块可采用自弹式卡座和容量32G及以上SD存储卡，能满足本实用新型存储容量大、体积小和兼容性好的需求。所述SD卡存储模块与主控制模块通过SPI模式连接。所述电源可采用锂电池，能满足本实用新型耐高低温、能量密度高、循环寿命长的需求。
[0020]本实施例外置VHF天线需要置于水面之上较空旷、少干扰的位置，故通过电缆与AIS接收模块2相连接，串口通讯模块3和主控制模块I位于右侧，电源5和SD卡存储模块4位于左侧，便于调试时集中控制，减少对其它设施操作的影响，且结构简单、紧凑、轻巧以减小空间占比。通过在海洋观测浮标设施上配装本实施例，实现在远离海岸和供电缺乏情况下，长时间、实时采集周围AIS信息，以对周围船舶进行监测，并能与海洋观测浮标设施获取的数据进行同步分析。
[0021 ]图2给出本实施例的工作原理图，AIS接收模块通过电缆连接外置VHF天线接收AIS信息，经RS232串口输出至串口通讯模块3(MAX3232)，串口通讯模块3(MAX3232)与主控制模块1(STM32)通过通用同步异步收发器USART进行数据交换，主控制模块经SPI总线将AIS信息和外置12MHz晶振7提供的同步时间信息写入SD卡存储模块。电源与Al S接收模块和主控制模块相连接。
[0022]本实施例中，AIS接收模块外置甚高频VHF天线以接收AIS信息，便于在不同的海洋观测浮标设施上进行布置安装。甚高频VHF天线仅接收AIS信息，不对外发送任何信息，对其它设施无干扰和污染。
[0023]本实施例中，SD卡存储模块采用容量为32G及以上SD存储卡，按照AIS传输速率和字节长度以及时间戳字节长度进行计算，32G及以上SD卡容量能够远远满足Al S采集器长时间存储AIS信息。带时间戳的AIS原始信息存储方式相对于处理后的数据存储方式，不仅利于同步分析海洋调查数据，而且利于提供周围船舶影响事实的佐证依据。
[0024]本实施例中，由于AIS采集器功耗低，输入电源可以是自带锂电池，也可以是海洋观测浮标设施上电源经电源适配器转换后进行供电，以尽可能减少体积和重量占比。
[0025]综上，本实施例的AIS接收模块通过外置VHF天线将AIS信息传输至串口通讯模块，主控制模块将串口通讯模块交换进来的AIS信息和外置晶振提供的时间戳信息，通过SD卡存储模块实时写入SD卡。本实用新型具有功耗低、结构简单、成本低廉、体积轻巧等优点，易于在已有和未来海洋浮标设施上布置安装，能够在远离海岸、供电缺乏情况下，长时间以极小功耗、实时将浮标周围船舶AIS原始信息和相应时间戳存储至SD数据卡内。功耗低、结构简单、成本低廉和体积轻巧，功能单一而实用，便于在已有和现有海洋观测浮标设施上进行集成安装。
【主权项】
1.浮标用船舶自动识别系统采集器，其特征在于设有主控制模块、Ais接收模块、串口通讯模块、SD卡存储模块和电源； 所述主控制模块分别与串口通讯模块、SD卡存储模块和电源连接，所述串口通讯模块与主控制模块和AIS接收模块连接。2.如权利要求1所述浮标用船舶自动识别系统采集器，其特征在于所述主控制模块采用STM32微处理器，且外置12MHz晶振作为系统参考时钟以提供AIS信息的时间戳。3.如权利要求2所述浮标用船舶自动识别系统采集器，其特征在于所述晶振与主控制模块相应针脚相连接。4.如权利要求1所述浮标用船舶自动识别系统采集器，其特征在于所述AIS接收模块外置甚高频VHF接收天线，通过电缆与外置VHF天线连接以接收AIS信息。5.如权利要求1所述浮标用船舶自动识别系统采集器，其特征在于所述串口通讯模块采用MAX3232串口通讯芯片，与利用RS232串口从AIS接收模块获取数据，以USART方式与STM32微处理器进行数据交换。6.如权利要求1所述浮标用船舶自动识别系统采集器，其特征在于所述SD卡存储模块采用自弹式卡座和容量32G及以上的SD存储卡，通过SPI总线接收STM32微处理器传输的AIS信息及其时间戳，实时存储到容量在32G及以上的SD数据卡中。7.如权利要求1所述浮标用船舶自动识别系统采集器，其特征在于所述SD卡存储模块与主控制模块通过SPI模式连接。8.如权利要求1所述浮标用船舶自动识别系统采集器，其特征在于所述电源采用锂电池。
【文档编号】G08G3/00GK205490674SQ201620116349
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】黄二辉, 杨燕明
【申请人】国家海洋局第三海洋研究所