一种智能感知航标设备的制作方法

本实用新型涉及导航设备技术领域，具体为一种智能感知航标设备。

背景技术：

航标作为重要的视觉导航设施，对支持水运、渔业、海洋开发和国防建设等具有重要作用。伴随航运业的发展，各通航水域通航量呈指数增长，航标和船舶碰撞概率也随之增加。

传目前航标的维护周期长，若遭遇碰撞导致航标失能，会给来往船只安全航行造成威胁。统航标灯在夜间使用点光源供船舶驾引人员识别，在船舶流量大、背景光复杂的水域航行时，常常难以发觉航标的准确位置，导致船舶碰撞航标的事故时有发生。一旦航标遭受撞击失能，不仅造成航标维护单位经济损失，还会给航行船舶带来极大的航行风险。为降低航标安全事故的概率、保证通航安全，为此，我们提出一种智能感知航标设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种智能感知航标设备，具有集成多种信息化技术，实时采集通航环境数据，当有船舶驶近时，能够主动警示船舶进行避让，降低因碰撞而带来的经济损失和通航风险的特点，解决了现有技术常常难以发觉航标的准确位置，导致船舶碰撞航标的事故时有发生的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种智能感知航标设备，包括ais接收单元、控制单元、罗经传感器、定位单元和led警示灯；

所述控制单元内部集成有树莓派pc和8路开关通断控制器，所述ais接收单元接收ais报文后将报文转发给控制单元的树莓派pc进入数据处理流程；

所述ais接收单元用于接收航标附近水域船舶ais报文，解析后提取船舶坐标和航速航向信息；

所述罗经传感器用于获取航标转动角度，所述定位单元用于获取航标位置；

所述控制单元控制led警示灯工作；

所述控制单元通过抱箍固定在中空支撑杆上，所述中空支撑杆与灯盘通过连接螺母连接紧固，所述ais接收单元的底部设置有ais天线安装底座，所述led警示灯通过led固定孔安装在灯盘上，所述ais接收单元与定位单元安装在灯盘底座上，所有线路汇总到灯盘中心集线孔处经由中空支撑杆内部进入控制单元中，所述led警示灯通过控制单元内的8路开关控制器与树莓派pc相连。

优选的，所述控制单元通过电源接口连接太阳能蓄电供电设备。

优选的，所述ais接收单元采用ais天线接口连接船用vhf甚高频全向天线。

优选的，所述定位单元采用定位天线接口连接船用gps和北斗卫星导航系统蘑菇头天线中的一个或多个。

优选的，所述led警示灯采用led警示灯接口连接全方向多路集成一体式探照警示灯。与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

通过接收河道或周边海域过往船舶发送的ais位置数据，内置的数据处理设备推算出受保护航标周围一定范围内船舶的航向及航线趋势，根据不同的碰撞危险等级，向船舶发出不同频率的灯光警示，通过集成多种信息化技术，实时采集通航环境数据，当有船舶驶近时，能够主动警示船舶进行避让，降低因碰撞而带来的经济损失和通航风险，大大提高了航标夜间助航效率，使得水域通航更安全。

附图说明

图1为本实用新型设备正视图；

图2为本实用新型设备俯视图；

图3为本实用新型硬件连接图；

图4为本实用新型初始罗经朝向示意图；

图5为本实用新型发生转动后罗经朝向示意图；

图6为本实用新型航标与船舶位置关系示意图；

图7为本实用新型数据处理流程图；

图8为本实用新型预警报警示意图。

图中：1、ais天线安装底座；2、ais接收单元；3、灯盘；4、led警示灯；5、定位单元；6、集线孔；7、led固定孔；8、罗经传感器；9、控制单元；10、中空支撑杆；11、连接螺母。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-7，一种智能感知航标设备，包括ais接收单元2、控制单元9、罗经传感器8、定位单元5和led警示灯4；

控制单元9内部集成有树莓派pc和8路开关通断控制器，ais接收单元2接收ais报文后将报文转发给控制单元9的树莓派pc进入数据处理流程；控制单元9通过电源接口连接太阳能蓄电供电设备。ais接收单元2采用ais天线接口连接船用vhf甚高频全向天线。

ais接收单元2用于接收航标附近水域船舶ais报文，解析后提取船舶坐标和航速航向信息；

罗经传感器8用于获取航标转动角度，定位单元5用于获取航标位置；定位单元5采用定位天线接口连接船用gps和北斗卫星导航系统蘑菇头天线中的一个或多个。

控制单元9控制led警示灯4工作。led警示灯4采用led警示灯接口连接全方向多路集成一体式探照警示灯。

控制单元9通过抱箍固定在中空支撑杆10上，中空支撑杆10与灯盘3通过连接螺母11连接紧固，ais接收单元2的底部设置有ais天线安装底座1，led警示灯4通过led固定孔7安装在灯盘3上，ais接收单元2与定位单元5安装在灯盘3底座上，所有线路汇总到灯盘3中心集线孔6处经由中空支撑杆10内部进入控制单元9中，led警示灯4通过控制单元9内的8路开关控制器与树莓派pc相连。

数据处理流程如下：

s1、ais接收单元2收到ais报文后通过rs232串口将报文转发给控制单元9的树莓派pc，进入数据处理流程，树莓派pc读取到数据后进行解析，获取来船经纬度、航速、航向信息；

s2、将来船位置与预警区范围进行比对；若来船不在预警区内，程序结束，否则继续；根据来船位置及航向，判断来船是否驶向航标；若来船驶离航标，程序结束，否则继续；

s4、根据来船当前位置及其航速航向推算其5分钟(可调)后的位置；若推测位置不在报警区内，程序结束，否则继续；

s5、根据来船位置和航标位置计算来船真方位(正北起算，图6中tb)；通过真方位(图6中tc)和罗经读数计算来船相对航标方位(图6中rb)；根据相对方位计算led警示灯4编号n，根据来船距离与速度计算led警示灯4闪光频率；

s6、树莓派pc向8路开关控制器输出低电平，关闭所有灯；树莓派pc向开关控制器第n路输出控制电平，控制相应编号的led警示灯4工作，程序结束。

中国海事局《国内航行船舶船载电子海图系统和自动识别系统设备管理规定》(海船舶〔2010〕156号)要求：中国籍沿海200总吨至500总吨航行船舶，参与沿海水上水下施工作业的自航船舶，所有港作拖轮；航行于内河长江干线、珠江干线、京杭运河及黄浦江的100总吨及以上的所有船舶，以及100总吨以下的液货船和集装箱船，需要安装符合要求的a级或b级ais设备。按照规定，船舶航行中必须开启ais设备，连续向外广播船舶静态数据和航行相关动态数据。本技术方案使用ais接收机接收航标附近水域船舶ais报文，解析后提取船舶坐标、航速航向等信息。

受水流、风等影响，航标会在锚链的约束下做旋回运动，位置频繁变化的同时标身也在发生转动。灯盘3安装到航标上后会跟随航标运动，为实现来船方向led警示灯4的控制，必须要知道航标位置及转动角度。gps定位技术目前已经非常成熟，定位精度较高，中国北斗卫星导航系统(beidounavigationsatellitesystem，bds)则是后起之秀，也有较高的精度。本技术方案使用gps、bds双模定位模块(可选配其中一种)每隔一段时间(可调)采集一次航标位置，进行覆盖存储。同时采用磁罗经传感器8获取航标转动角度，同样进行覆盖存储。

如图8所示，外圈与内圈之间为预警区，内圈为报警区，船首线段为推算该船5分钟后的位置。预警区对来船进行第一次筛选，可减少计算量。图8中，船1在预警区外，被过滤掉不再进入后续流程；船2在预警区内，推算位置在报警圈内且朝向航标航行，此时负责相应扇区的led警示灯4开始闪烁，警示其谨慎驾驶；船3虽在预警区内，但推算位置未进入报警区，不会触发报警；船4虽然在报警区内，但是是朝向驶离航标的方向行驶，也不会触发报警。

本技术方案中，通过接收河道或周边海域过往船舶发送的ais位置数据，内置的数据处理设备推算出受保护航标周围一定范围内船舶的航向及航线趋势，根据不同的碰撞危险等级，向船舶发出不同频率的灯光警示，通过集成多种信息化技术，实时采集通航环境数据，当有船舶驶近时，能够主动警示船舶进行避让，降低因碰撞而带来的经济损失和通航风险，大大提高了航标夜间助航效率，使得水域通航更安全。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。