专利名称：用于自动操控用来导航的喇叭信号的控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于提供声音导航信号的海上导航设备。更具体地，本发明涉及一种经济的控制器，用于自动操控由船舶喇叭产生的声音导航信号，以及提供预先信号警告。
背景技术：
在能见度受限的情况下(例如雾)操作航海船舶时，在国际-内陆导航准则(Navigation Rule International-Inland)，COMDTINST M16672.2D(通常称为72COLREGS或简称为COLREGS)的准则35-受限能见度情况下的声音信号中，要求根据预定方案发出可听信号。通常，通过船舶的导航喇叭、汽笛或专用的雾号来产生这些可听信号。例如，要求在水上航行的长度超过12米的机动船舶以不超过2分钟的间隔发出“一声长鸣”的喇叭信号模式。要求停止的以及不在水上航行的机动船舶以不超过2分钟的间隔发出“两声长鸣”的喇叭信号模式，并且两声长鸣之间的间隔为约2秒。要求从事渔业的船舶、帆船、机动能力受限的船舶、以及拖引船发出“一声长鸣，接着两声短鸣”的喇叭信号模式。要求被拖引的船舶发出“一声长鸣，接着三声短鸣”的喇叭信号模式。
此外，存在与能见度受限的情况无关的喇叭信号模式。遇险信号可以是连续鸣笛，或者是短短短长长长短短短(SOS模式)。定义短长短鸣笛的瞬时(即，不重复)模式，用来警告其他船舶不要靠近停泊的船舶。
尽管COLREGS没有要求长度小于12米的船舶以上述精确模式鸣笛，但是它们需要“不超过两分钟的间隔的有效声音信号”。现有的方法，尤其对于小型船舶(除了具有雾号能力的一些汽笛以外)，是手动鸣响船舶现有的导航喇叭或汽笛，并且例如使用秒表(stopwatch)对鸣笛进行人工计时。当手动执行这些操作时，可能在定时以及发出正确信号方面会出现差错。
一旦听到了雾号信号，附近的船舶就会留意后续的鸣笛，以确定该看不见的船舶是在靠近还是在远离。因此，在能见度受限的条件下，信号的定时对于船舶操作的安全性来说是至关重要的。
由于在操纵船舶时必须执行其他任务，包括维持了望监视和监控导航仪表，所以导致独自操纵或具有有限船员的船长在保持正确的雾号时间表方面会有困难。
由于安装额外的喇叭和控制面板需要额外的成本和空间，所以目前用于娱乐和娱乐捕鱼的船舶很少具备雾号能力。
本发明提供了一种解决上述限制的设备和方法。本发明自动地使船舶现有的导航喇叭根据正确的时间表来发出声音。将参照喇叭来描述本发明，然而，可以使用任意适合的可听信号装置(例如汽笛或专用的雾号)来实现本发明。本发明的设备被设计为安装在新船舶上，或对现有船舶进行改进。
根据安装类型，本发明可以不需要额外的喇叭或汽笛。一种安装结构利用现有的导航喇叭和喇叭开关，而另一种结构具有额外的喇叭信号模式选择器(horn signaling pattern mode selector)。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种控制器，用于与船舶现有的喇叭协同工作，以自动产生声音导航信号。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其自动操控船舶的喇叭，以产生声音导航信号，该声音导航信号符合用于在能见度受限的情况下和/或控制受限的条件(例如，被拖引的船舶)下进行操控的所接受的标准化时间表。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其使得能够选择至少两种不同的发信号模式。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其具有用于控制喇叭信号之间的时间跨度(span)，以防止其与其他船舶所产生的喇叭信号的任何交叠的防同步特性。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其有效并经济地与多种不同船舶中现有的多种喇叭协同工作。
本发明的另一目的是提供一种控制器，可以以两种或更多种安装模式对其进行配置。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其不妨碍船舶的现有喇叭的正常操作。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其具有故障模式，该故障模式不妨碍船舶的现有喇叭和/或照明系统。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其易于安装，以避免了无意的接线错误。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其经济并紧凑，并且可以与新的和/或现有的喇叭系统有效地协同工作。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其具有预先信号警告特性，用于减少或消除与喇叭信号相关的某些导航效应(effect)。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其在空闲时间识别功率(power)/航行(sail)检测电路设置是否发生了改变，并且相应地正确识别鸣笛或信号模式是否发生了变化。
本发明的另一目的是提供一种控制器，其适于提供遇险信号。
通过具有安装型检测器、带有模式选择器的用户界面、微处理器、随机数生成器、以及定时系统(例如电子时钟或定时器)的控制器，来实现本发明的这些和其它目的以及优点。该控制器与船舶的喇叭协同工作，以可调整地和/或自动地支持不同船舶的以及用于不同情况的一个或多个喇叭信号模式要求。
通过参照以下详细说明和附图，可以理解本发明的上述和其他目的、优点和益处。
图1是根据本发明的示例性实施例的控制器的方框图；
图2是图1的控制器的控制器电路的方框图；以及图3A至3D是根据本发明的示例性实施例的逻辑图。
具体实施例方式
现在参照附图，尤其是图1，其表示本发明的示例性实施例，该实施例具有由标号10表示的喇叭控制器。控制器10优选地具有安装型检测器22、带有模式选择器14的用户界面、带有随机数生成器20的微处理器12、以及定时系统18。控制器10与船舶的喇叭、汽笛、和/或专用的雾号16协同工作，以可调整地和/或自动地发出喇叭信号模式的声音。控制器10优选地与微处理器12协同工作，以根据指定的模式或设置来选择性地使喇叭16发出声音。可以根据由随机数生成器20插入的延迟时间来改变喇叭信号之间的时间周期。
控制器10的启动取决于所采用的安装类型。例如，如果安装类型使用用于鸣笛模式选择的并行信号(类型A)(如同来自多位开关)，则通过将模式选择器14设置到“ON”位置来启动控制器10。由此，通过使用来自多个专用开关的并行输入，类型A安装可以很好地适应于新的船舶构造。然而，如果安装类型使用用于鸣笛模式选择的串行信号(类型B)(如同来自单个开关的多次按下)，则可以在现有的导航灯或专用的电源开关打开时，使用这些导航灯或专用的开关设置和/或按下一系列喇叭按钮，来启动控制器10。在本发明的一些实施例中，可以混合类型A和类型B模式选择，以使得可以通过并行装置从专用开关选择一些范例，而通过串行装置来选择其他模式。因此，通过使用来自专用开关的串行输入，类型B安装能够很好地适应于改型结构。
一旦启动了控制器10，安装类型检测器22就确定控制器10的安装类型。
模式选择器14可以设置在包括OFF位置在内的多个位置处，以及表示不同的喇叭发声模式的多个ON位置中的任何一个处。当模式选择器14设置在这些有效发声位置之一处时，控制器10将启动微处理器12。例如，对于本发明的一个实施例，控制器10的操作可以仅包括停泊和航行两种模式。
在类型A安装中，需要单独的模式选择器14，并且该选择器可以是“ON-OFF-ON”开关。可以由操作员将模式选择器14从OFF位置设置到这些ON操作模式中的任何一个。如上所述，将模式选择器14设置到任何一个ON位置都会启动控制器10。例如，第一个ON设置将用于停泊模式，而第二个ON位置将用于航行模式。
在控制器10启动之后，微处理器12确定模式选择器14选择了哪种模式设置。例如，如果将模式选择器14设置到航行位置，则微处理器12将根据船舶航行的需要来启动船舶喇叭16。如果将模式选择器14设置到停泊位置，则根据停泊船舶的需要来启动喇叭16。在本发明的该实施例中，控制器10停留在ON模式，直到关闭电源为止。因为改变模式需要将模式选择器14的设置经过OFF位置，所以可以通过相同的上电顺序将模式从停泊改变为航行或者从航行改变为停泊。
在类型B安装中，控制器10通过现有导航灯开关的任一“on”模式上电，并且微处理器12监测喇叭按钮有限的时间，以检测模式选择的指示。可以根据操作员按下喇叭按钮来进行模式选择。例如，没有按下喇叭按钮表示没有喇叭信号。按下喇叭按钮一次表示航行模式，而按下喇叭按钮两次可以表示停泊模式。可以将多种喇叭按下命令编程到微处理器12中，以支持用于控制器10的任何数量的不同模式选择设置。微处理器12还可以对从操作员处检测到的喇叭按下次数的确认进行应答。该确认可以是短确认信号，或者通过喇叭16鸣笛、闪光、和/或其它合适的可听/可视信号的形式。
在其它实施例中，希望由模式选择器14而不是喇叭开关来生成喇叭按下信号。该实施例允许由更复杂的用户接口支持的更多种模式，同时保留模式选择器与控制器10的接口。
在混合类型A和类型B的安装中，可以由操作员将专用模式选择器14设置为其所标明的多种鸣笛模式之一，然而，通过在启动的有限时间周期内接收类型B信号，来忽略(overridden)该设定。该混合模式使得能够通过专用开关来选择最频繁使用的模式，而通过船舶的喇叭来连续地选择不常使用的模式。
控制器10可以包括定时系统18，例如电子钟或定时器。定时系统18可以是单独的部件或者是微处理器12的一部分。定时系统18可用来确保喇叭16在正确的时间段被启动，并且确保在汽笛之间留下了正确的延迟。
控制器10可以包括定时系统18，例如电子时钟或者定时器。定时系统18可以是独立的组件，或者可以是微处理器12的一部分。定时系统18可以用于确保使喇叭16启动正确的时间周期，并且确保在各次鸣笛之间的正确间隔。
控制器10可以安装在机动船舶或帆船结构中。对于处于停泊模式的机动船舶结构，鸣笛两声。每次鸣笛四秒钟，并且各次鸣笛之间有两秒钟的间隔。在航行模式中，进行一次四秒钟的鸣笛。对于每一种模式，喇叭信号模式周期性地进行重复，直到关闭电源为止。对于帆船结构，无论帆船是航行还是停泊，喇叭信号模式都相同。该喇叭信号模式是一声长鸣，紧接着两声短鸣(一秒钟)。
可以对控制器10进行编程，以使其支持不同数量的模式选择和喇叭信号模式。例如，对于国际、内陆，或者近海信号，可能需要不同的喇叭信号模式。另外，可以改变COLREGS可听信号要求(requirement)。如果需要，控制器10可以支持多种情况下的不同船舶的喇叭信号模式要求。
控制器10可以包括随机数生成器20。在本发明的另一实施例中，随机数生成器20可以是微处理器12的一部分。在本发明的又一实施例中，可以将随机数产生器20设置为微处理器12的计算机软件程序。
随机数生成器20可以通过微处理器12将随机或伪随机时间长度添加到喇叭信号模式之间的基本时间周期中。添加随机时间长度有助于防止以下情况邻近的两条船以同步的时间表鸣笛，使得这些船舶因为它们自己的鸣笛掩盖了另一船舶的鸣笛，而不能听到对方鸣笛。随机数生成器20不依赖于不能保证模式随机性的组件或其它技术的可变性。
喇叭信号模式之间的无声间隔优选地绝不超过120秒。通过将固定的基本时间和随机或伪随机的时间间隔加在一起，来确定无声间隔的长度。例如，103秒的基本时间可以与0至17秒范围内的伪随机时间相加。优选地，为各个喇叭信号模式选择基本时间，以在添加最大随机或伪随机时间时，总和不超过由COLREGS规定的优选的两(2)分钟的最大间隔。
随机数生成器20可以是软件的形式，其通过足够周期的序列来提供伪随机数生成器功能，该序列仅在多个小时的操作周期后重复。例如，假定平均循环时间为116.5秒(113秒和120秒的平均值)，则大约每4.14小时会重复128步(step)模式。
在本发明的另一实施例中，优选地不需要随机数生成器20，并且优选地，喇叭信号模式之间的无声间隔不变，而且设定为特定的基本时间(例如，120秒)。
参照图2，其示出了控制器10的喇叭控制器电路30的一个示例性实施例的方框图。该喇叭控制器电路30优选地具有安装类型检测电路51，其允许在微处理器38中运行的软件来确定控制器10是如何安装的(类型A或类型B)。
如果留下引向该电路的“安装类型”线不连接(浮动)或者将其连接到电源+，则控制器10以类型B安装结构进行操作，该类型B安装结构使用喇叭按钮按下或其它串行装置来选择喇叭信号模式或鸣笛模式。如果“安装类型”电线连接到电源-，则控制器10以类型A安装结构进行操作，该类型A安装结构需要单独的鸣笛模式选择器34来指定喇叭信号模式。鸣笛模式选择器34具有两种功能电源开/关；以及选择所需喇叭信号模式的操作模式。
如果鸣笛模式选择器34处于OFF位置，则不向控制器10提供电力，从而其保持非工作状态。
如果鸣笛模式选择器34不处于OFF位置，则；喇叭信号模式选择电路(mode horn signaling pattern selection circuit)35允许在微处理器38中运行的软件来确定该喇叭信号模式选择器的设置(操作模式)。例如，在类型A安装中，通过专用开关设置来确定该设置。例如，在类型B安装中，通过喇叭按钮按下的模式来确定该设置。
尽管通常被称为类型A安装的开关，但是鸣笛模式选择器34并不限于简单的机械开关。该鸣笛模式选择器34可以具有任意的复杂度，并且可以通过数字信号、不同DC电压电平、频率编码、或其它电子技术向微处理器12发送信号。因为对于机动船舶和帆船，所推荐的喇叭信号模式不同，所以机动船舶/帆船检测电路32向微处理器38发送信号，以根据机动船舶/帆船检测电路设置来选择正确的模式。可以通过微处理器38在空闲时或连续地监测机动船舶/帆船检测电路32，以确定设置是否从机动船舶改变为帆船，或者从帆船改变为机动船舶。如果设置发生了变化，则微处理器38相应地改变鸣笛模式。
在本发明的一个实施例中，对于机动船舶，机动船舶/帆船检测电路32可以直接连接到电源+或者将其留下而不连接，或者对于帆船，连接到电源-。
在另一实施例中，机动船舶/帆船检测电路32可以是开关，改开关允许用户在机动船舶和帆船喇叭信号模式之间进行切换。这对于在机动动力和帆动力下都可以进行操作的船舶是有用的。
电源36为控制器10提供电力。电池可以用作为电源36。另选地，电源36可以是发电机或者12伏或其它DC变流器(converter)。电源36提供足以向控制器10和喇叭54提供电力的额定电压。
控制器10支持的这两种安装模式允许非专业安装人员将控制器改装到他们的船舶上。设计了一种错误接线保护电路40，以防止电源接反时对控制器10的损害。
微处理器或微控制器38具有存储器，用于存储控制器软件。在软件的控制下，微处理器38确定安装类型、船舶类型(机动船舶或帆船)、操作的喇叭信号模式，并且执行操作控制器10所需的所有定时和控制。
使用稳压器电路42来提供在控制器10中使用的经稳压的电压。低压(brownout)保护电路46使得当+5伏电源下降到低于预定电平(在该预定电平下，微处理器的操作不可预测)时，发出微处理器38的重置信号。这将在电压不足的条件下中断操作。电压重新稳定时，控制器10将重启。继电器驱动电路48用于控制继电器49。继电器49的两个触点可以与现有的喇叭按钮或现有的喇叭开关53并联连线。启动继电器49提供了与按下现有的喇叭按钮53相同的效果，即，使喇叭54发出声音。
现有的喇叭按钮53可以独立于控制器10进行操作，以使得操作员能够根据需要使喇叭54发出声音，而与控制器是断电还是设置为其喇叭信号模式之一无关。
按钮按下检测电路52用于确定是否按下了现有的喇叭按钮53。
在类型B安装的一个实施例中，其中将现有的导航灯开关用作为鸣笛模式选择器34，当使用该导航灯时向控制器10供电。在例如没有雾的夜晚，可能需要使用该导航灯而不需操作雾号。在这种情况下，控制器10必须确定喇叭54是否被用作为雾号。为此，控制器10在上电之后检查喇叭按钮53的状态。可以通过这些导航灯或者专用的电源开关为控制器10供电。如果在控制器10上电之后的某些限定的有限时间周期内按下了喇叭按钮53，则控制器10通常在所选择的鸣笛模式下将喇叭54作为雾号进行操作。
在本发明的类型B安装的其它实施例中，用户可以通过最初在控制器10的上电过程中按下喇叭按钮53，来选择喇叭信号模式的类型。例如，按下喇叭按钮53一次可以向微处理器38发送信号，以发出用于航行模式的喇叭信号模式的声音。例如，按下喇叭按钮53两次可以向微处理器38发送信号，以发出用于停泊模式的喇叭信号模式的声音。可以对喇叭按下模式选择方法进行扩展，以支持任意数量的模式。
希望可以使用更复杂的用户接口来从更多的喇叭鸣笛模式中进行选择。用于对喇叭按钮进行计数的简单脉冲计数方法可以扩展为对由场外(off-board)模式选择器产生的脉冲进行计数。
现参照图3A至3D，逻辑图70表示本发明的系统和方法的操作步骤。在其它实施例中，将通过扩展模式选择器14以及分支出逻辑路径102和114，来实现前述模式。如图3A至3D所示，在本发明的控制器10的操作过程中，由微处理器38执行以下步骤。图70详细说明了控制器10的操作，该控制器10支持停泊和航行喇叭信号模式。
通过对于类型A安装打开模式选择器14或者对于类型B安装在打开导航灯时按下一系列喇叭按钮两种方法之一来启动控制器10。图3A的逻辑块72中示出了喇叭控制器启动。
在启动控制器10之后，如块74所示，在下一步初始化微处理器38。微处理器38的初始化可以包括I/O引脚的配置、继电器的关闭、系统完整性检查、以及随机数生成器的初始化。
在初始化之后，对内部计数器进行检查，以确定是否要执行制造自检(manufacturing self test)76。该计数器可以与产品完整性测试振荡器55相连，该产品完整性测试振荡器55可以是实验室频率发生器或者其它振荡器，并与安装类型检测电路输入56相连。该计数器被构造用来对从逻辑0到逻辑1的转变进行计数。在预定的延迟之后，读取该计数器的值。如果包含在该计数器中的值位于特定范围内，择微处理器38进入自检模式120。如果该计数器的值落入该范围的外部，则如在78所示，微处理器38以正常操作继续进行。该自检特性对于通过简单地向安装类型检测电路输入56施加规定频率的方波(来自所连接的振荡器55)，使得该装置能够在船舶安装外部(例如制造自检)进行该装置的自检是有价值的。
如果如逻辑块76所示，没有执行该自检，则块78读取控制器10的安装类型。块82和83确定类型A安装的喇叭信号模式，而块86确定类型B安装的喇叭信号模式。如块80所示，确定安装类型。该安装类型可以是类型A安装或者类型B安装。
如果确定或检测到类型A安装，则在83处优选地对喇叭按下信号进行监测。对于这一点，可以通过预定的喇叭按下信号模式(例如，按下五次)来选择SOS模式85。如果在用来对此进行检测的有限时间周期内没有选择SOS模式85，则在块92处确定船舶类型(即，机动船舶或帆船)。如果检测到类型B安装，则在86处监测喇叭按下信号，以确定这是否为喇叭初始化。如果对于类型B安装，在有限时间周期内没有喇叭按下信号，则如块88所示，微处理器38中止或关闭控制器10。此外，对于类型A安装，对此可以通过预定的喇叭按下信号模式(例如，按下五次)来选择SOS模式85。如果在用来对此进行检测的有限时间周期内没有选择SOS模式85，并且如果检测到了喇叭按下动作，则在块89处确认该喇叭按下动作，并且逻辑路径与类型A安装的逻辑路径连接，并如块92所示，检查是机动船舶还是帆船。
如果块92确定该船舶是帆船，则下一步骤为块94。如果块92确定该船舶是机动船舶，则下一步骤为块96。块96和94分别表示图3B和3C中所示的下一逻辑块。
参照图3B，与机动船舶配置相对应地示出了多个逻辑块。在图3A的块96之后，在块98中示出了下一步骤。如块98所示确定鸣笛模式。根据模式选择器34的设置(对于类型A安装为开关设置；或者对于类型B安装为导航灯开关设置和/或喇叭的连续按下；或者对于类型A/B混合安装为开关设置或按下喇叭)来确定鸣笛模式。如果选择了停泊模式，则如块100所示发出声音。如果选择了航行模式，则如块104所示发出声音。其它实施例可以选择其它较少使用的模式，并且如果检测到这些其它模式，则如块102所示发出声音。
下一步骤是如块106所示延迟基本时间周期。如块108所示，然后可以将由随机数生成器提供的随机时间延迟周期添加到该基本时间中。对于这一点，如块109所示，在空闲时确定船舶操作模式是否发生了变化(即，从机动船舶变为帆船)。如果在块109中通过机动船舶/帆船检测电路32确定没有发生变化(即，船舶保持为机动模式)，则下一步骤为返回块98并重复喇叭信号模式序列。如果在块109中，通过机动船舶/帆船检测电路32确定船舶的操作模式已从机动船舶改变为帆船，则下一步骤是块111，该块表示图3C中所示的下一逻辑块。
如果在图3A的块92中确定该船舶为帆船，则下一步骤是块94。参照图3C，示出了用于帆船配置的多个逻辑块。如块110所示来确定用于帆船的鸣笛模式。根据模式选择器34的设置来确定鸣笛模式。如果检测到航行或停泊模式(对于帆船它们是相同的)，则如块112所示发出喇叭信号模式。本发明的控制器10的其它实施例可以包括其它较少使用的喇叭信号模式的附加模式选择器设置，并且其它声音模式如块114所示。
以与机动船舶相同的方式，块116表示对于基本时间周期存在延迟。如块118所示，然后可以将由随机数生成器提供的随机时间延迟周期添加到该基本时间周期中。对于这一点，如块119所示，在空闲时确定船舶工作模式是否发生了变化(即，从机动船舶变为帆船)。如果在块119中通过机动船舶/帆船检测电路32确定没有发生变化(即，船舶保持为机动模式)，则下一步骤为返回块110并重复喇叭信号模式序列。如果在块119中通过机动船舶/帆船检测电路32确定船舶的操作模式已从机动船改变为帆船，则下一步骤是块121，该块121表示图3B中所示的下一逻辑块。
如果在提供用来在类型A安装或类型B安装中对此进行检测的有限时间周期内选择了SOS模式85，则下一步骤是块87。块87表示在图3D中示出下一逻辑块。
参照图3D，示出了与遇险信号的产生相对应的逻辑块。在图3A的块87之后，在块90中示出了下一步骤。如块90所示提供声音遇险模式或信号。如块91所示，下一步骤是确定该遇险信号是否已经生效超过30分钟。如果该遇险信号生效不到30分钟，则如块93所示，实现约30秒钟的延迟或无声周期，然后返回块90，重复该遇险信号模式。如果该遇险信号已经生效了超过30分钟，则如块95所示，实现约120秒钟的延迟或无声周期，然后返回块90，并重复该遇险信号模式。
再次参照图1，控制器10可以支持包括类型A和/或类型B安装在内的多种不同类型的船舶安装。本发明的一个实施例允许类型A安装，其需要单独的模式选择器14，该模式选择器14可以是开关。这对新的船舶结构是优选的安装，因为其使得能够与导航灯和喇叭开关无关地使用控制器10。模式选择器14可以被设置为“停泊-关闭-航行”多个位置。将该模式选择器14设置从OFF调到两个ON位置中的任意一个来启动控制器10，并且开始喇叭16的操作。在本发明的其它实施例中，对于类型A安装中多于两种的喇叭信号模式选择，可以向模式选择器14添加另外的ON位置设置。
例如，在类型A安装的其它实施例中，“停泊-关闭-航行”开关可以由多位开关替代，或者由具有向微处理器12发送信号的电子装置的其它用户接口替代，以允许多于两个的喇叭信号模式。
本发明的一个实施例允许类型B安装，其对于将控制器10改装到现有的小船或船舶上的情况是优选的。类型B安装结合按下喇叭按钮使用现有的导航灯电源开关或其它专用的电源开关，作为模式选择器14来选择操作模式。导航灯电源开关的使用使得能够将控制器10改装到现有的小船或船舶中，而不需要控制台上的额外开关(如类型A安装所需的)。在类型B安装的一个实施例中，打开导航灯，同时使用现有的手动喇叭按钮或开关发出船舶喇叭的一系列鸣笛的声音，来启动控制器10。控制器10自动感测打开的是停泊导航灯还是航行导航灯，以及产生了多少次喇叭鸣笛，并且以对应的模式来操作喇叭16。
对于类型A安装和类型B安装，对船舶喇叭16的手动控制会绕过控制器10，因此通常会忽略控制器10。手动绕过喇叭16不会关闭控制器10，控制器10会继续按照其正常的周期使喇叭16发出声音。
在本发明的另一实施例中，模式选择器14可以包括多个附加设置，这些附加设置根据其它COLREGS要求(例如，船舶不能操纵(一声长鸣紧接着两声短鸣)、被拖引的船舶(一声长鸣紧接着三声短鸣)，或者抛锚的船舶(一声短鸣、一声长鸣、一声短鸣))来启动喇叭16。在本发明的另一实施例中，除了喇叭、汽笛或专用的雾号以外，模式选择器14还可以包括用来启动电铃的设置和输出。电铃模式与喇叭模式不同。
应该注意，对于以上参照图3D所述的遇险信号特性，尽管COLREGS准则37对于遇险信号没有要求特定信号或鸣笛模式，但是要求船舶“连续发出雾号声音”。这种连续发声的要求对于船舶喇叭具有负面效应(例如过热)，这可能使喇叭暂时停止操作，并可能最终导致永久的损坏。因此，本发明的遇险信号特性以频度递减方法来发声。也就是说，该遇险信号在最初几分钟的时间段几乎连续地发声，以立即引起对遇险情况的注意。在该最初时间段之后，信号的频度递减为仅以第一间隔(例如，每分钟等)周期性地发声，然后再次递减为仅以第二间隔(例如，每两分钟等)来发声。这种信号频度递减使得喇叭能够保持冷却，并由此保持其可用寿命。
在本发明的另一实施例中，控制器10具有可选预先信号警告特性。例如，可以使用可听和/或可视信号来减轻与声音导航信号的突然开始相关的不良效应。该预先信号警告特性提供了音频和/或可视警告信号，该警告信号比任何声音导航信号都提前预定的时间间隔。该时间间隔可以选择性地固定和/或可变。不同的预先信号警告特性的示例包括如下喇叭16的音量受控而缓慢升高；短信号或喇叭16的啁啾声；通过与喇叭16相分离并且不同的扬声器或其它音频执行器发出的声音(例如，音阶、音乐、喀哒声、和/或录制或合成的语音)；符合COLREGS的附录III的声音，包括实现向邻近的其它船舶发出“近距离”警告；频闪观测器或其它可以很远看到的灯；有控制地使用现有的船舶灯(例如，船舱灯、走廊灯、船桥灯、和/或其它非导航船舶灯)；和/或船舵控制面板附近的可视指示器。
本发明还提供了一种通过检测设置，并基于该设置发出喇叭信号模式，来使喇叭16发声的方法。该设置可以基于被设置为停泊或航行位置的模式选择器14设置。该设置可以基于开关设置(类型A)，或者该设置可以基于导航灯设置和喇叭开关的连续按下(类型B)。该方法可以包括在鸣笛模式之间插入延迟时间(优选地，为随机延迟时间)，以防止不同船舶的雾号信号重叠。
本发明还提供了控制器10，可以通过将该控制器10与现有的导航灯系统以及现有的喇叭16相连，来将该控制器10改装到船舶上。该控制器10确定导航灯设置和/或喇叭开关的连续按下(例如，停泊或航行)，并且根据该导航灯开关设置来发出喇叭信号模式。该控制器10具有微处理器12，该微处理器12确定导航灯开关设置，并根据该导航灯开关设置来发出喇叭信号模式。该导航灯开关设置可以用作为模式选择器14。该控制器10可以安装在控制台后面，而不是安装在船舶控制台上面。
本发明还提供了一种用于将控制器10改装到船舶上的方法，该方法将控制器连接到现有的导航灯系统，并将该控制器连接到现有的喇叭16。该连接使得该控制器10能够根据导航灯开关设置和喇叭按钮的连续按下来发出喇叭信号模式。该方法还可以包括将控制器10安装到控制台后面。
在本发明的另一实施例中，控制器10具有改变喇叭信号模式之间的时间延迟的功能。例如，可以通过微处理器软件中的随机数生成器来插入时间延迟。船舶喇叭信号模式之间的时间延迟的变化极大地提高了安全性。
控制器10可以包括自检模式，当通过所安装的测试装置启动该控制器时，自动启动该自检模式。如果控制器10自检失败，则关闭该控制器，并且可以发出警告信号，或者启动警告灯。
由此特别参照本发明的优选形式描述了本发明，很明显，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种修改。
权利要求
1.一种控制器，用于与船舶现有的喇叭协同工作，以自动生成声音导航信号，所述控制器包括安装类型检测器，用于确定控制器安装类型；带有模式选择器的用户接口，该模式选择器具有一个或更多个模式设置；以及微处理器，用于与所述模式选择器和所述喇叭进行通信，以便于对所述喇叭进行选择性控制。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中通过所述模式选择器来启动所述控制器。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中当启动所述控制器时，所述安装类型检测器确定所述控制器安装类型。
4.根据权利要求3所述的控制器，其中所述安装类型用于连续发送鸣笛模式选择的信号。
5.根据权利要求4所述的控制器，其中当所述模式选择器被设置为所述一个或更多个模式设置之一时，由所述控制器来启动所述微处理器。
6.根据权利要求5所述的控制器，其中所述微处理器确定选择了所述一个或更多个设置中的哪一个。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中通过船舶现有的控制来启动所述控制器。
8.根据权利要求7所述的控制器，其中当启动所述控制器时，所述安装类型检测器确定所述控制器安装类型。
9.根据权利要求8所述的控制器，其中所述安装类型用于连续发送鸣笛模式选择的信号。
10.根据权利要求9所述的控制器，其中当所述模式选择器被设置为所述一个或更多个模式设置之一时，由所述控制器来启动所述微处理器。
11.根据权利要求10所述的控制器，其中所述微处理器与所述船舶现有的控制协同工作，以确定选择了所述一个或更多个设置中的哪一个。
12.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器与一定时系统协同工作，以确保对所述声音导航信号正确地进行时间控制和/或正确地将其间隔开。
13.根据权利要求12所述的控制器，其中所述定时系统是与所述微处理器分离的独立组件。
14.根据权利要求12所述的控制器，其中所述定时系统是所述微处理器的一部分。
15.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器是可编程的，以支持多种不同的模式选择和/或它们的任意组合。
16.根据权利要求1所述的控制器，其中所述随机数生成器是所述微处理器的一部分。
17.根据权利要求1所述的控制器，其中所述随机数生成器是用于所述微处理器的计算机软件程序。
18.根据权利要求1所述的控制器，还包括随机数生成器。
19.根据权利要求18所述的控制器，其中所述随机数生成器将随机或伪随机时间长度添加到所述声音导航信号之间的基本时间周期中。
20.根据权利要求19所述的控制器，其中所述添加的随机或伪随机时间长度提供了防同步作用，用于防止不同船舶之间的声音导航信号的任何重叠。
21.根据权利要求19所述的控制器，其中所述随机数生成器与和不同组件相关的任何固有可变性无关地进行工作。
22.根据权利要求19所述的控制器，其中所述随机或伪随机时间长度位于0秒至120秒的范围内，小于所述基本时间周期。
23.根据权利要求22所述的控制器，其中所述伪随机时间长度与所述基本时间周期之和不超过120秒。
24.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器具有机动船舶/帆船类型检测电路。
25.根据权利要求24所述的控制器，其中所述机动船舶/帆船类型检测电路可以选择性地对于机动船舶与电源+相连，和/或对于帆船与电源-相连。
26.根据权利要求25所述的控制器，其中所述控制器具有错误接线保护电路，用于保护所述控制器，使其免受不当安装的影响。
27.根据权利要求1所述的控制器，其中所述微处理器具有存储器，用于存储控制器软件。
28.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器具有低压保护电路，用于当电源降得低于预定电平时，使得发出所述微处理器的重置信号。
29.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器具有继电器驱动电路，用于控制与所述现有的导航控制电连接的继电器。
30.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器具有预先信号警告特性。
31.根据权利要求30所述的控制器，其中所述预先信号警告是可听信号。
32.根据权利要求30所述的控制器，其中所述预先信号警告是可视信号。
33.根据权利要求24所述的控制器，其中通过所述微处理器来监测所述机动船舶/帆船类型检测电路，以确定任何状态变化。
34.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器具有自动遇险信号特性。
35.根据权利要求34所述的控制器，其中所述遇险信号特性具有预定的信号模式。
36.根据权利要求35所述的控制器，其中所述信号模式是摩尔斯码SOS模式。
37.根据权利要求35所述的控制器，其中所述信号模式具有周期或频度递减特性。
38.根据权利要求1所述的控制器，其中所述微处理器可以对从操作员处检测到的交互回复确认。
40.根据权利要求1所述的控制器，其中使用船舶的现有控制来启动所述控制器，并选择一个或更多个信号设置。
41.一种自动生成声音导航信号的方法，包括以下步骤提供喇叭或信号发送装置，所述信号发送装置具有控制器，该控制器具有安装类型检测器，用于确定控制器安装类型；带有模式选择器的用户接口，该模式选择器具有一个或更多个模式设置；以及微处理器，用于与所述模式选择器和所述喇叭进行通信，以便于选择性地控制所述喇叭，以生成声音导航信号；通过所述用户接口的所述模式选择器来启动所述控制器；通过所述模式选择器来初始化所述微处理器；通过所述安装类型检测器来确定控制器安装类型；通过所述微处理器来确定选择了所述多个模式设置中的哪一个；以及根据所述选择的模式，通过所述喇叭来生成声音导航信号。
42.根据权利要求41所述的方法，还包括以下步骤在初始化所述微处理器的所述步骤之后，以及确定控制器安装类型的所述步骤之前，执行自检。
43.根据权利要求41所述的方法，还包括以下步骤在确定选择了所述多个模式设置中的哪一个的所述步骤之后，以及生成声音导航信号的所述步骤之前，确定所述控制器与机动船舶协同工作还是与帆船协同工作。
44.根据权利要求41所述的方法，还包括以下步骤在确定选择了所述多个模式设置中的哪一个的所述步骤之后，以及生成声音导航信号的所述步骤之前，提供要执行的预先信号警告。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述预先信号警告是音频信号、可视信号或者它们的组合。
46.根据权利要求41所述的方法，还包括以下步骤在生成声音导航信号的所述步骤之后，为基本时间周期提供延迟。
47.根据权利要求46所述的方法，还包括以下步骤通过随机数生成器提供随机时间延迟，然后将其添加到所述基本时间周期中。
48.根据权利要求47所述的方法，还包括以下步骤在将所述随机时间延迟添加到所述基本时间周期中的所述步骤之后，根据所述模式选择器来重复所述声音导航信号。
全文摘要
提供了用于喇叭控制器的系统和方法，其自动地将船舶的喇叭作为雾号进行操作。该喇叭控制器根据正确的雾号发声时间表自动地使船舶的喇叭发声。该喇叭控制器被设计为安装在新船舶上，和/或改装到现有的船舶上。
文档编号G08B23/00GK1714376SQ03823509
公开日2005年12月28日 申请日期2003年7月30日 优先权日2002年7月31日
发明者戴维·A.·沃格尔, 理查德·安德鲁斯, 理查德·小麦卡利 申请人:Tsx产品公司