本發(fā)明涉及船舶通信，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)海洋船舶通訊無(wú)盲區(qū)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、由于海洋水域遼闊，環(huán)境復(fù)雜，船舶在海上航行時(shí)移動(dòng)的范圍很廣，這些自然條件無(wú)疑增加了海上通信的難度，為實(shí)現(xiàn)船舶與岸端、船舶與船舶之間的實(shí)時(shí)通信，傳統(tǒng)的通信方式在不同的作業(yè)工況下通信的數(shù)據(jù)量相差甚遠(yuǎn)，而且大多只能實(shí)現(xiàn)船舶與岸端的通信，容易出現(xiàn)正常作業(yè)狀態(tài)下帶寬閑置、而應(yīng)急工況下通信資源短缺的問(wèn)題，從而導(dǎo)致通信質(zhì)量不穩(wěn)定。

2、因此，打造海上信息化高速通路，解決海洋船舶通訊盲區(qū)問(wèn)題，讓每艘船舶在海上也能像陸地上一樣使用網(wǎng)絡(luò)，船員可以隨時(shí)使用電話、微信、視頻等，同時(shí)方便執(zhí)法船只海上網(wǎng)絡(luò)化辦公，成為了重中之重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn),而提供了一種實(shí)現(xiàn)海洋船舶通訊無(wú)盲區(qū)的方法和系統(tǒng)，基于衛(wèi)星、船端小站、地面主站和地面專(zhuān)線的海上系統(tǒng)高速公路組成，其中船端小站和地面主站均可以與衛(wèi)星進(jìn)行通信，地面主站通過(guò)地面專(zhuān)線與地面總部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。船舶在近海段，可直接通過(guò)船端小站與地面主站進(jìn)行通信，同時(shí)，在船端小站通信范圍內(nèi)，船舶之間亦可直接通信。在超出設(shè)備通信范圍的通信盲區(qū)，船端小站、地面主站通過(guò)衛(wèi)星建立通信鏈路，實(shí)現(xiàn)無(wú)盲區(qū)通信。

2、一方面，所述實(shí)現(xiàn)海洋船舶通訊無(wú)盲區(qū)的方法包括如下步驟：

3、s1：利用衛(wèi)星通信技術(shù)，通過(guò)發(fā)射多顆衛(wèi)星到不同的軌道位置建立覆蓋海上區(qū)域的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，提供高速的數(shù)據(jù)傳輸和通信服務(wù)；

4、s2：在沿海地區(qū)建設(shè)岸基基站和網(wǎng)關(guān)，用于與所述衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)交換，同時(shí)在海洋中設(shè)置海上基站或浮標(biāo)作為信號(hào)的中繼點(diǎn)來(lái)接收和轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星信號(hào)；

5、s3：為船舶安裝衛(wèi)星天線和通信終端確保船舶與所述衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行穩(wěn)定連接；

6、s4：使用高頻段的電磁波和高效的調(diào)制技術(shù)以提高信號(hào)穿透海洋和障礙物的能力；

7、s5：通過(guò)移動(dòng)通信協(xié)議和跟蹤技術(shù)并借助衛(wèi)星定位系統(tǒng)來(lái)跟蹤船舶位置進(jìn)行船舶的移動(dòng)管理。

8、進(jìn)一步地，在步驟s1中，通過(guò)發(fā)射多顆衛(wèi)星到不同的軌道位置，形成所述衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，不同軌道高度和傾角的衛(wèi)星提供全區(qū)域覆蓋，確保在各個(gè)區(qū)域都能接收到信號(hào)。

9、進(jìn)一步地，步驟s2具體包括：在沿海和關(guān)鍵位置建立地面中繼站，即所述岸基基站和網(wǎng)關(guān)，所述中繼站接收衛(wèi)星信號(hào)并進(jìn)行放大和轉(zhuǎn)發(fā)，增強(qiáng)信號(hào)在地球表面的覆蓋能力，所述地面中繼站彌補(bǔ)微信信號(hào)在某些區(qū)域的衰減，尤其是在海岸線附近或信號(hào)遮擋嚴(yán)重的地區(qū)。

10、優(yōu)選地，所述岸基基站包括：衛(wèi)星通信基站、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)、光纖網(wǎng)關(guān)、微波通信基站和海上通信平臺(tái)；

11、所述衛(wèi)星通信基站用于與衛(wèi)星通信，所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)用于連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，將無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換為有線信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)的連接，所述光纖網(wǎng)關(guān)利用光纖通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述微波通信基站使用微波信號(hào)進(jìn)行通信，適用于短距離的海上通信，所述海上通信平臺(tái)集成多種通信技術(shù)，提供所述岸基基站和網(wǎng)關(guān)功能。

12、進(jìn)一步地，在步驟s3中，所述通信設(shè)備包括：甚高頻無(wú)線通信設(shè)備、衛(wèi)星通信系統(tǒng)和電子海圖系統(tǒng)；

13、所述甚高頻無(wú)線通信設(shè)備用于短距離通信，所述衛(wèi)星通信系統(tǒng)通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，所述自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)發(fā)送和接收船舶的身份、位置和動(dòng)態(tài)信息。

14、進(jìn)一步地，在步驟s4中，為降低信號(hào)衰減，增加抗干擾能力，采用高消的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)和糾錯(cuò)編碼、信號(hào)濾波和降噪以及傳感器融合的方法來(lái)提高信號(hào)可靠性。

15、進(jìn)一步地，所述移動(dòng)通信協(xié)議為移動(dòng)ip協(xié)議，通過(guò)在船舶移動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)地更新其他網(wǎng)絡(luò)地址確保通信會(huì)話不中斷，所述跟蹤技術(shù)包括船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)跟蹤和無(wú)線電通信，幫助進(jìn)行移動(dòng)管理和通信鏈路優(yōu)化；

16、所述移動(dòng)管理還包括：通過(guò)波束成形技術(shù)調(diào)制信號(hào)的傳輸方向，將信號(hào)聚焦倒船舶所在的方向，再通過(guò)智能天線系統(tǒng)根據(jù)船舶的位置和移動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)整天線的波束方向；

17、通過(guò)分析船舶的移動(dòng)軌跡和航線信息進(jìn)行移動(dòng)性預(yù)測(cè)，幫助提前規(guī)劃所述通信鏈路，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的信號(hào)中斷或弱覆蓋區(qū)域。

18、優(yōu)選地，通過(guò)加密技術(shù)、身份驗(yàn)證和授權(quán)機(jī)制來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性：

19、設(shè)置強(qiáng)密碼并定期更改，頒發(fā)數(shù)字證書(shū)給授權(quán)用戶(hù)和設(shè)備用于驗(yàn)證身份和建立安全連接，結(jié)合密碼和短信驗(yàn)證碼、生物識(shí)別提高認(rèn)證的安全性；

20、使用ssl/tls協(xié)議，確保網(wǎng)站和應(yīng)用程序的通信是加密的，防止數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中被竊聽(tīng)，同時(shí)使用ipsec協(xié)議，提高網(wǎng)絡(luò)層的加密和認(rèn)證，保護(hù)局域網(wǎng)之間的通信安全；

21、使用專(zhuān)業(yè)的安全工具掃描系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)潛在的安全漏洞并及時(shí)修復(fù)，同時(shí)建立入侵檢測(cè)防御系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量，檢測(cè)盒組織潛在的入侵和攻擊，并定期分析系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)日志。

22、更優(yōu)地，建立有效的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，用于存儲(chǔ)和處理海上產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)以及決策支持。

23、所述方法進(jìn)一步包括：

24、采用冗余系統(tǒng)和備份設(shè)備，在主設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)備用設(shè)備立即接管通信功能，同時(shí)增加網(wǎng)絡(luò)層備份，建立多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接并使用不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商；

25、將數(shù)據(jù)備份到不同地點(diǎn)的存儲(chǔ)設(shè)備防止本地災(zāi)難或故障；

26、通過(guò)自動(dòng)切換機(jī)制使主設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，所述備份設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)接管通信功能；

27、定期監(jiān)控所述冗余系統(tǒng)和備份設(shè)備的狀態(tài)并定期測(cè)試其完整性。

28、另一方面，一種實(shí)現(xiàn)海洋船舶通訊無(wú)盲區(qū)的系統(tǒng)包括：

29、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)模塊，所述衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)模塊利用衛(wèi)星通信技術(shù)，通過(guò)發(fā)射多顆衛(wèi)星到不同的軌道位置建立覆蓋海上區(qū)域的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，提供高速的數(shù)據(jù)傳輸和通信服務(wù)；

30、基站及中繼點(diǎn)模塊，所述基站及中繼點(diǎn)模塊用于在沿海地區(qū)建設(shè)岸基基站和網(wǎng)關(guān)，用于與所述衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)交換，同時(shí)在海洋中設(shè)置海上基站或浮標(biāo)作為信號(hào)的中繼點(diǎn)來(lái)接收和轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星信號(hào)；

31、船舶通信模塊，所述船舶通信模塊用于為船舶安裝先進(jìn)天線技術(shù)和通信設(shè)備確保船舶與所述衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行穩(wěn)定連接；

32、信號(hào)調(diào)制模塊，所述信號(hào)調(diào)制模塊使用高頻段的電磁波和高效的調(diào)制技術(shù)以提高信號(hào)穿透海洋和障礙物的能力；

33、移動(dòng)管理模塊，所述移動(dòng)管理模塊通過(guò)移動(dòng)通信協(xié)議和跟蹤技術(shù)并借助衛(wèi)星定位系統(tǒng)來(lái)跟蹤船舶位置進(jìn)行船舶的移動(dòng)管理。

34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

35、(1)本發(fā)明通過(guò)使用顆衛(wèi)星組成衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，增加地面和海上中繼站，采用先進(jìn)的天線技術(shù)來(lái)擴(kuò)大信號(hào)覆蓋范圍；

36、(2)本發(fā)明通過(guò)采用更高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)和糾錯(cuò)編碼等方法來(lái)提高信號(hào)的可靠性，降低信號(hào)衰減和干擾；

37、(3)本發(fā)明通過(guò)通過(guò)移動(dòng)通信協(xié)議和跟蹤技術(shù)并借助衛(wèi)星定位系統(tǒng)來(lái)跟蹤船舶位置，進(jìn)行船舶的移動(dòng)管理；

38、(4)本發(fā)明通過(guò)加密技術(shù)、身份驗(yàn)證和授權(quán)機(jī)制等來(lái)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性；

39、(5)本發(fā)明通過(guò)設(shè)置冗余和備份以確保在主設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，備用設(shè)備能夠立即接管通信功能，保證連續(xù)性。