CN107318134A - 船舶无线中继通信中继距离的保证方法 - Google Patents

船舶无线中继通信中继距离的保证方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船舶无线中继通信中继距离的保证方法，该方法判断与动态跟踪中继通信中继点之间的地理位置，实时驱动无线中继天线伺服***天线指向，动态地调整中继通信设备的发射机功率、信道带宽，实现远距离船与船稳定无线中继。本发明所实现的方法，通过中继船舶双方天线伺服***准确动态跟踪，将无线中继通信设备的频点、发射机功率、调制带宽，接收机灵敏度以及中继带宽等形成闭环，对发射机功率和调制带宽进行动态调整，从而达到保证海面船舶无线中继通信距离的目的，极大地提升船舶远程通信能力。

Description

船舶无线中继通信中继距离的保证方法
技术领域
本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种船舶无线中继的通信方法。
背景技术
船舶航行过程中，船舶和船舶的距离一直处理在动态变化过程中，使得船舶通信的接入带宽受空间环境的影响而变化。为了保证船舶无线通信保持稳定，需要针对性地调整船舶间的通信连接方式。
例如专利申请201210397265.0公开一种海上宽带无线通信***，该***能够实现海面移动船只之间的宽带无线通信，解决现有通信***在海面船只之间使用时通信带宽窄，通信距离短及通信链路不稳定(船体晃动)等问题。所述的海上宽带无线通信***主要由一套中心站及多套移动站组成，中心站和移动站分别安装在不同船只上，安装中心站的船只可以与任一安装移动站的船只进行通信。中心站和移动站的结构相同，均包括天线、室外单元、室内单元及网络交换机。为满足海面特殊环境下远距离和宽带传输的要求，***中天线的发射频率在430MHz～860MHz频段内；为抵抗海面风浪摇摆，保证通信链路的稳定性，***中的天线采用收发一体的全向天线，且由两根性能相同的天线组成V字型。该***也是采用传统的无线通讯方式，并不能解决基站被限定的问题。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种船舶无线中继通信中继距离的保证方法，该方法通过中继船舶双方天线伺服***准确动态跟踪，将无线中继通信设备的频点、发射机功率、调制带宽，接收机灵敏度以及中继带宽等形成闭环，对发射机功率和调制带宽进行动态调整，从而达到保证海面船舶无线中继通信距离的目的。
本发明的另一个目的是提供一种船舶无线中继通信中继距离的保证方法，该方法实现简单可靠，成本低廉，能够极大地提升船舶远程通信能力。
为实现上述目的，本发明是这样实现的。
一种船舶无线中继通信中继距离的保证方法，该方法判断与动态跟踪中继通信中继点之间的地理位置，实时驱动无线中继天线伺服***天线指向，动态地调整中继通信设备的发射机功率、信道带宽，实现远距离船与船稳定无线中继。本发明所实现的方法，通过中继船舶双方天线伺服***准确动态跟踪，将无线中继通信设备的频点、发射机功率、调制带宽，接收机灵敏度以及中继带宽等形成闭环，对发射机功率和调制带宽进行动态调整，从而达到保证海面船舶无线中继通信距离的目的，极大地提升船舶远程通信能力。
所述方法，利用船舶双天线伺服***作为无线中继来提升船岸无线通信的距离，双天线伺服***的1副天线用于接入网络，另外一副天线用于中继。带外网管***根据船舶的位置和船舶网络接入状态来分配船舶哪副天线作为接入天线，哪副天线作为中继天线。为有效提高船岸通信的距离，船岸无线通信采用定向通信。针对船舶航行特点，带外网管***实时采集船舶位置，计算船舶无线通信和中继通信的距离，有效分配接入和中继的无线通信配对设备，并通过实时采集的船舶方位信息，维持船舶无线通信的网络连接。
具体地说，基于GIS的船舶无线中继通信中继距离保证方法的实现分为三步，第一步：确定进行无线中继的待接入船站和船舶中继站，为海上船舶无线中继通信做准备，第二步：对配对的待接入船站和船舶中继站启动无线中继定向连接，实现船舶无线中继，第三步：监控无线中继的无线通信距离和网络连接质量，保证稳定的船舶远距离通信。
进一步，确定无线中继的待接入船站和船舶中继站的配对的流程如下：
101、带外网管***实时采集船站的位置信息，并通过监测船站的网络连接状态识别未接入网络的船站和识别可用的中继船站；
102、带外网管***识别未接入网络的船站和可用的中继船站；
103、计算待接入船站和中继船站的距离；
104、带外网管***将待接入船站和中继站的通信设备的频点、发射机功率、调制带宽、接收机灵敏度等无线设备参数和计算的中继无线通信的距离进行综合分析；
105、确定待接入船站和中继船站的配对；
106、启动船舶中继定向连接。
进一步，启动配对的待接入船站和中继船站的无线中继定向连接的实现步骤如下:
201、带外网管***确认进行中继的待接入船站和中继船站后，根据该配对船站周围的无线通信的频点和带宽，确定待接入船站和中继船站的通信频点和通信调制带宽。
202、带外网管***根据确定的通信频点和通信调制带宽编制无线设备控制指令，并通过带外网络同步发送给配对的待接入船站和中继船站。
203、待接入船站和中继船站接收到带外网管发送的无线设备控制指令后，驱动各自的控制器调整无线设备通信频点和调制带宽，并重新进行无线中继通信连接。
204、带外网管***确定通信频点和通信调制带宽的参数后，同步计算配对的待接入船站和中继船站的天线指向。
205、带外网管***根据计算的天线指向，分别编制待接入船站和中继船站的天线指向指令，并通过带外网络发送给待接入船站和中继船站。
206、待接入船站和中继船站接收到天线指向指令后，驱动各自的伺服***将天线指向指令的方向，建立船舶的无线中继通信。
207、网管***发出天线指向指令后，开始监控配对待接入船站和中继船站的无线中继网络连接情况。
更进一步，船舶无线中继通信中继距离保证监控的实现步骤如下：
301、带外网管***实时监控中继的连接状态，
302、实时采集船舶无线中继通信中的船站的位置，并实时计算船舶无线中继的通信距离，实时监测的中继网络通信带宽；
对于通信距离的计算，采用带外网管***根据传输距离的自由空间损耗的公式：
[Lfs](dB)＝32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)
式中，Lfs为传输损耗，d为传输距离，f为频率，频率的单位以MHz计算。
303、判断无线中继的通信距离是否能够保证无线通信的网络连接质量；
如果当前船舶无线中继通信能够保证无线通信的网络连接质量，则继续监控中继网络连接状态。
304、如果带外网管***识别到当前船舶无线中继通信不能够保证无线通信的网络连接质量，则确定调整无线设备的发射功率是否能保证无线通信中继距离。
305、如果调整无线设备的发射功率能够保证无线通信中继距离，则确定调整发射功率的数值，编制中继连接控制指令，驱动无线设备控制器调整无线通信参数，重新建立无线连接。
306、如果调整无线设备的发射功率不能保证无线通信中继距离，则确定是否需要调整无线设备的调制带宽能否保证无线通信中继距离。
307、如果调整无线设备调制带宽能够保证无线中继距离，则确定需要调整无线设备调制带宽的数值，
308、编制中继连接控制指令，并同步发送中继连接控制指令；
309、无线设备接收控制指令，调整无线通信参数，重新建立无线连接。
进一步，如果调整无线设备的发射功率和调制带宽都无法保证无线中继的通信距离，则对待接入船舶寻找新的无线中继船站进行船舶无线网络中继通信。
本发明所实现的方法，通过中继船舶双方天线伺服***准确动态跟踪，将无线中继通信设备的频点、发射机功率、调制带宽，接收机灵敏度以及中继带宽等形成闭环，对发射机功率和调制带宽进行动态调整，从而达到保证海面船舶无线中继通信距离的目的，极大地提升船舶远程通信能力。
附图说明
图1是本发明所实现船舶无线中继通信中继距离保证方法原理图。
图2是本发明所实现确定船舶无线中继配对程序流程图。
图3是本发明所实现配对的待接入船站和中继船站的无线中继定向连接流程图。
图4是本发明所实现船舶无线中继通信中继距离保证监控流程图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
请参阅图1，本发明所实现的船舶无线中继通信中继距离的保证方法，该方法判断与动态跟踪中继通信中继点之间的地理位置，实时驱动无线中继天线伺服***天线指向，动态地调整中继通信设备的发射机功率、信道带宽，实现远距离船与船稳定无线中继。
图1中所示，本发明利用船舶双天线伺服***作为无线中继来提升船岸无线通信的距离。双天线伺服***的1副天线用于接入网络，另外一副天线用于中继。带外网管***根据船舶的位置和船舶网络接入状态来分配船舶哪副天线作为接入天线，哪副天线作为中继天线。为有效提高船岸通信的距离，船岸无线通信采用定向通信。针对船舶航行特点，带外网管***实时采集船舶位置，计算船舶无线通信和中继通信的距离，有效分配接入和中继的无线通信配对设备，并通过实时采集的船舶方位信息，维持船舶无线通信的网络连接。本方法实时监控船舶无线通信的网络通信带宽，将无线中继通信设备的频点、发射机功率、调制带宽、接收机灵敏度以及中继带宽形成闭环，对发射机功率和调制带宽进行动态调整，来维护海面船舶无线通信在保证距离远的情况下仍保证高带宽的网络连接。
具体地说，基于GIS的船舶无线中继通信中继距离保证方法的实现分为三步，第一步：确定进行无线中继的待接入船站和船舶中继站，为海上船舶无线中继通信做准备，第二步：对配对的待接入船站和船舶中继站启动无线中继定向连接，实现船舶无线中继，第三步：监控无线中继的无线通信距离和网络连接质量，保证稳定的船舶远距离通信。
确定无线中继的待接入船站和船舶中继站的配对实现流程图如图2所示。
确定船舶无线中继配对实现步骤如下：
1、带外网管***实时采集船站的位置信息，并通过监测船站的网络连接状态识别未接入网络的船站和识别可用的中继船站。
2、带外网管***计算未接入网络的船站和可用的中继船站之间的距离。
3、带外网管***将待接入船站和中继站的通信设备的频点、发射机功率、调制带宽、接收机灵敏度等无线设备参数和计算的中继无线通信的距离进行综合分析，确定配对的待接入船站和中继船站。
启动配对的待接入船站和中继船站的无线中继定向连接的实现流程如图3所示。
配对的待接入船站和中继船站的无线中继定向连接的实现步骤如下:
1、带外网管***确认进行中继的待接入船站和中继船站后，根据该配对船站周围的无线通信的频点和带宽，确定待接入船站和中继船站的通信频点和通信调制带宽。
2、带外网管***根据确定的通信频点和通信调制带宽编制无线设备控制指令，并通过带外网络同步发送给配对的待接入船站和中继船站。
3、待接入船站和中继船站接收到带外网管发送的无线设备控制指令后，驱动各自的控制器调整无线设备通信频点和调制带宽，并重新进行无线中继通信连接。
4、带外网管***确定通信频点和通信调制带宽的参数后，同步计算配对的待接入船站和中继船站的天线指向。
5、带外网管***根据计算的天线指向，分别编制待接入船站和中继船站的天线指向指令，并通过带外网络发送给待接入船站和中继船站。
6、待接入船站和中继船站接收到天线指向指令后，驱动各自的伺服***将天线指向指令的方向，建立船舶的无线中继通信。
7、网管***发出天线指向指令后，开始监控配对待接入船站和中继船站的无线中继网络连接情况。
船舶无线中继通信中继距离保证监控流程图如图4所示。
船舶无线中继通信中继距离保证的监控实现步骤如下：
带外网管***实时采集船舶无线中继通信中的船站的位置，并实时计算船舶无线中继的通信距离和实时监测的中继网络通信带宽。
通信距离的计算，通过带外网管***根据传输距离的自由空间损耗的公式：
[Lfs](dB)＝32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)
式中，Lfs为传输损耗，d为传输距离，f为频率，频率的单位以MHz计算。
确定无线中继的通信距离是否能够保证无线通信的网络连接质量。如果当前船舶无线中继通信能够保证无线通信的网络连接质量，则继续监控中继网络连接状态。
如果带外网管***识别到当前船舶无线中继通信不能够保证无线通信的网络连接质量，则确定调整无线设备的发射功率是否能保证无线通信中继距离。
如果调整无线设备的发射功率能够保证无线通信中继距离，则确定调整发射功率的数值，编制中继连接控制指令，驱动无线设备控制器调整无线通信参数，重新建立无线连接。
如果调整无线设备的发射功率不能保证无线通信中继距离，则确定是否需要调整无线设备的调制带宽能否保证无线通信中继距离。
如果调整无线设备调制带宽能够保证无线中继距离，则确定需要调整无线设备调制带宽的数值，编制中继连接控制指令，驱动无线设备控制器调整无线通信参数。
如果调整无线设备的发射功率和调制带宽都无法保证无线中继的通信距离，则对待接入船舶寻找新的无线中继船站进行船舶无线网络中继通信。
本发明所实现的方法，通过中继船舶双方天线伺服***准确动态跟踪，将无线中继通信设备的频点、发射机功率、调制带宽，接收机灵敏度以及中继带宽等形成闭环，对发射机功率和调制带宽进行动态调整，从而达到保证海面船舶无线中继通信距离的目的，极大地提升船舶远程通信能力。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种船舶无线中继通信中继距离的保证方法，其特征在于该方法判断与动态跟踪中继通信中继点之间的地理位置，实时驱动无线中继天线伺服***天线指向，动态地调整中继通信设备的发射机功率、信道带宽，实现远距离船与船稳定无线中继。
2.根据权利要求1所述的船舶无线中继通信中继距离的保证方法，其特征在于所述方法，利用船舶双天线伺服***作为无线中继来提升船岸无线通信的距离，双天线伺服***的1副天线用于接入网络，另外一副天线用于中继；带外网管***根据船舶的位置和船舶网络接入状态来分配天线。
3.根据权利要求2所述的船舶无线中继通信中继距离的保证方法，其特征在于方法的实现分为三步，第一步：确定进行无线中继的待接入船站和船舶中继站，为海上船舶无线中继通信做准备，第二步：对配对的待接入船站和船舶中继站启动无线中继定向连接，实现船舶无线中继，第三步：监控无线中继的无线通信距离和网络连接质量，保证稳定的船舶远距离通信。
4.根据权利要求3所述的船舶无线中继通信中继距离的保证方法，其特征在于确定无线中继的待接入船站和船舶中继站的配对的流程如下：
101、带外网管***实时采集船站的位置信息，并通过监测船站的网络连接状态识别未接入网络的船站和识别可用的中继船站；
102、带外网管***识别未接入网络的船站和可用的中继船站；
103、计算待接入船站和中继船站的距离；
104、带外网管***将待接入船站和中继站的通信设备的频点、发射机功率、调制带宽、接收机灵敏度等无线设备参数和计算的中继无线通信的距离进行综合分析；
105、确定待接入船站和中继船站的配对；
106、启动船舶中继定向连接。
5.根据权利要求4所述的船舶无线中继通信中继距离的保证方法，其特征在于启动配对的待接入船站和中继船站的无线中继定向连接的实现步骤如下:
201、带外网管***确认进行中继的待接入船站和中继船站后，根据该配对船站周围的无线通信的频点和带宽，确定待接入船站和中继船站的通信频点和通信调制带宽；
202、带外网管***根据确定的通信频点和通信调制带宽编制无线设备控制指令，并通过带外网络同步发送给配对的待接入船站和中继船站；
203、待接入船站和中继船站接收到带外网管发送的无线设备控制指令后，驱动各自的控制器调整无线设备通信频点和调制带宽，并重新进行无线中继通信连接；
204、带外网管***确定通信频点和通信调制带宽的参数后，同步计算配对的待接入船站和中继船站的天线指向；
205、带外网管***根据计算的天线指向，分别编制待接入船站和中继船站的天线指向指令，并通过带外网络发送给待接入船站和中继船站；
206、待接入船站和中继船站接收到天线指向指令后，驱动各自的伺服***将天线指向指令的方向，建立船舶的无线中继通信；
207、网管***发出天线指向指令后，开始监控配对待接入船站和中继船站的无线中继网络连接情况。
6.根据权利要求5所述的船舶无线中继通信中继距离的保证方法，其特征在于船舶无线中继通信中继距离保证监控的实现步骤如下：
301、带外网管***实时监控中继的连接状态，
302、实时采集船舶无线中继通信中的船站的位置，并实时计算船舶无线中继的通信距离，实时监测的中继网络通信带宽；
303、判断无线中继的通信距离是否能够保证无线通信的网络连接质量；
如果当前船舶无线中继通信能够保证无线通信的网络连接质量，则继续监控中继网络连接状态；
304、如果带外网管***识别到当前船舶无线中继通信不能够保证无线通信的网络连接质量，则确定调整无线设备的发射功率是否能保证无线通信中继距离；
305、如果调整无线设备的发射功率能够保证无线通信中继距离，则确定调整发射功率的数值，编制中继连接控制指令，驱动无线设备控制器调整无线通信参数，重新建立无线连接；
306、如果调整无线设备的发射功率不能保证无线通信中继距离，则确定是否需要调整无线设备的调制带宽能否保证无线通信中继距离；
307、如果调整无线设备调制带宽能够保证无线中继距离，则确定需要调整无线设备调制带宽的数值；
308、编制中继连接控制指令，并同步发送中继连接控制指令；
309、无线设备接收控制指令，调整无线通信参数，重新建立无线连接。
7.根据权利要求6所述的船舶无线中继通信中继距离的保证方法，其特征在于所述302步骤中，对于通信距离的计算，采用带外网管***根据传输距离的自由空间损耗的公式：
[Lfs](dB)＝32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)
式中，Lfs为传输损耗，d为传输距离，f为频率，频率的单位以MHz计算。
8.根据权利要求6所述的船舶无线中继通信中继距离的保证方法，其特征在于如果调整无线设备的发射功率和调制带宽都无法保证无线中继的通信距离，则对待接入船舶寻找新的无线中继船站进行船舶无线网络中继通信。
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