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专利名称：一种综合ecs、ais显示和卫星罗经的导航仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种航海导航设备，为综合电子海图ECS、AIS显示，语音告警与导航，定位导航功能的一体化导航仪。
背景技术：
随着航道拥挤程度的日益提高，船舶的不断大型化，以及各他种超高速船舶的出现，对船舶航行安全提出了严峻的挑战。各类船舶导航设备是船长的“眼睛”和“耳朵”，是安全航行的不可或缺设备。另外，国际海事组织(IMO)对各种吨位船舶应该安装的导航系统类型和性能有具体的强制要求。对驾驶员来说，本船的位置信息，所处的周边静态环境和周围的动态目标信息，是正确操船决策中不可缺少的前提。目前，必须安装不同的导航设备来获得上述信息。比如，GPS导航仪输出本船的位置，速度和时间信息；罗经提供本船的船艏信息；电子海图ECS可以提供本船周边环境，包括陆地、航道、岛屿、建筑、航标等详细静态信息；雷达既可以提供周边静态环境信息又可以船舶、浮冰等动态信息；另外，AIS主要提供周围在航船的动态信息，它和雷达一样主要起到避碰的作用。众多设备最大程度上保障了船舶的航行安全。然而，一般这些设备独立工作显示，分散操作员的注意力，容易“顾此失彼”;而且，许多设备价格不菲，安装维护费用昂贵，使得一些中小吨位的船舶望而却步，往往以牺牲一部分安全系数来选择性地安装部分导航设备。比如很多中小船舶不会安装雷达、电子海图和电罗经，代之以精度较差的磁罗经和强制安装的AIS，以及相对廉价的GPS导航仪，对于航行安全来说甚是不足。卫星罗经仪是利用全球卫星导航系统卫星发射的导航无线信号，经过信号处理而解算出指向的新体制罗经，基本没有机械装置，是纯电子的系统设备。卫星罗经仪具有精度高，数字化，价格低，免维护，启动快，安装简单等有点，具有良好的应用前景。GPS卫星罗经仪具有至少两部的高性能GPS接收机，除了能提供高精度的船艏指北信息，还能提供本船位置、速度等信息，起到导航仪的作用。另外，卫星罗经仪本身就是利用复杂的数字信号处理技术来实时解算出方向，需要性能较强的计算机系统来支持，完全可以对该系统加以增值开发利用。
发明内容本实用新型的发明目的是:在不实质增加卫星罗经仪固件成本的基础上，增加ECS和AIS叠加显示功能，并增加语音导航功能，将使得传统的卫星罗经仪成为一种性价比极高的综合化、一体化导航新设备。为完成述发明内容，本实用新型是这样实现的:一种综合ECS、AIS显示和卫星罗经的导航仪，它包括GPS接收机、GPS卫星天线、磁罗经、磁感应传感器、AIS接口、卫星罗经功能控制单元，海图存储器、键盘鼠标、显示器和罗经导航数据的输入输出设备，其特征在于:它还包括一个综合主控单元，所述的综合主控单元将上述设备与卫星罗经功能控制单元、显示器、AIS接口，ECS存储器，以及键盘鼠标相连接，将卫星罗经功能控制单元，AIS接口，海图存储器和键盘鼠标传递的信息处理后由显示器显示；其他参数存储器用于存储系统程序，配置参数，以及航行信息记录。GPS接收机、与GPS对应的测量型天线用以接收导航卫星定位信号，同时提取载波相位；GPS指全球定位系统，但不仅仅限于美国的GPS，还包括GLONASS，GALILEO，COMPASS等任何相似原理的卫星定位系统技术。磁感应传感器用来获得虽然精度不高但自主可靠的磁罗经的场角度；罗经数据输入输出设备用以罗经信号的输出，包括船首Heading和R0T，还包括导航仪所需的位置，时间，速度，提供给其他设备如雷达，ECDIS，自动舵，复示仪，声纳设备之用。罗经功能控制单元用以是整个设备罗经功能的主控制器，由它接收GPS、磁感传感器、罗经数据输入输出设备以及AIS的感应量传感量输入，通过组合导航算法，得到各个导航数据，输出至数据输入输出设备同时，将罗经处理结果送至综合导航仪主控单元，构成集很多功能与一体的导航仪器。综合主控单元它是是整个设备的核心控制器，接收来自各部分设备的信息，处理后将以上信息的方式显示于显示器上，人眼可以获取信息；通过鼠标键盘实现了人机交互，通过语音播放辅助安全导航。对上述技术方案作进一步的改进，它还包括一个MEMs惯性传感器，所述的MEMs惯性传感器与GPS接收机协调处理信息。所述的GPS接收机和MEMs惯性传感器以及磁感应传感器通过测姿算法单元处理与罗经功能控制单元信息传递连接。它还设有磁差存储器与测姿算法单元和罗经功能控制单元连接，所述的磁差存储器存入来自测姿算法单元提供的误差进行修正数据。MEMs惯性传感器(3)用来辅助GPS罗经测量，当GPS信号接收不佳时，由它们来辅助航向输出。磁感应传感器用来获得虽然精度不高但自主可靠的磁场角度，如磁罗经经过转换或直接感应地磁；而测姿算法单元则在GPS正确可用的时候对磁感应传感器提供的误差进行修正，存入磁差存储器，当GPS异常时，由测姿算法单元取出误差对磁感应传感器补偿输出。保证了精度。对上述技术方案作进一步的改进，它还设有海图存储器；所述的海图存储器内存电子海图，经综合主控单元处理提供给显示器。它还包括一个语音处理单元以及语音播放器，所述的语音处理单元接收来自综合主控单元的信息，所述的语音播放器与语音处理单元连接。所述的存储器可以是固定存储设备，也可以是移动存储的SD卡或U盘和硬盘。所述语音处理可以采用纯软件或硬件集成电路辅助，播放内容不仅包含各种紧急告警提醒，还包括语音导航功能，包含航线的实时播报与提醒。语音支持多国语言，语音处理技术包括录播与合成技术，包括TTS。航海语音导航功能还可以用在定位导航仪，电子海图ECS，ECDIS等功能相似的导航设备中。海图存储器内存储电子海图信息，综合主控单元通过它构建可视海图。是语音导航信息输出，类似于车载导航仪，船载导航仪具备了语音功能，对于一些关键航路点或预设情景进行语音提醒，更加体现了人性关怀，有利于安全航行。语音处理单元是语音提醒信息的生成单元，可以采用录播的方式，或则直接用文本转语音的技术TTS。所述的其他参数存储器可以是固定存储设备，也可以是移动存储的SD卡或U盘或硬盘。所述的GPS接收机为两台或以上，对应的GPS天线也是两台或以上。所述的综合主控单元可以是PC计算机，也可以是手持辅助，智能手机等其他任何嵌入式平台。综合主控单元是整个设备的核心控制器。它接收测姿算法单元的罗经和导航仪功能数据；读取海图存储器，显示电子海图ECS ;通过AIS输入单元获取AIS信息，将AIS信息叠加显示在电子海图上；ECS和AIS显示所需要的Heading，ROT和Postion由卫星罗经功能控制单元提供。将以上信息显示于彩色显示器上，人眼可以获取信息；同时，将航线管理功能如航路点等关键导航信息通过语音输出，使得人耳可以听到关键的导航信息；通过鼠标和键盘实现了人机交互；语音提示的实现可以通过录音或TTS技术来实现；其他存储器用来存储程序以及用户配置参数，包括罗经部分的配置参数。采用上述技术，该综合设备将具备以下突出优点:(I)价格低廉，仅为各独立传统设备总和价格的几十分之一。保证了大船小船装得起，价廉物美。(2)功能完备，具备了高精度罗经、导航仪、ECS和AIS显示功能，基本满足了安全导航的所有功能。(3)性能卓异，除了功能完备，各类信息综合叠加显示，更有利于操船决策。(4)安装维护简易，基本纯电子设备，勿需校准维护，简单易用。(5)独特的语音导航功能，使得人眼不再是唯一观察手段，看得见，听得到，更加智能与人性。(6)扩展性能好，具有各种输入输出，既可以独成系统，也可以输出方向、位置、速度等信息，以便于连接其他设备。

图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
一种综合ECS、AIS显示和卫星罗经的导航仪，它包括GPS接收机2、GPS卫星天线1、磁罗经、磁感应传感器4、AIS接口 6、卫星罗经功能控制单元11，海图存储器9、键盘鼠标15、显示器16，语音处理13和播放单元14，其它参数存储器10和罗经导航数据的输入输出设备5，综合主控单元12。GPS接收机配合2与GPS对应的天线1，用以接收导航卫星定位信号，同时提取载波相位，提供给测姿运算单元7，做计算刚体的姿态之用，包括罗经测量的Heading量。MEMs惯性传感器3用来辅助GPS罗经测量，当GPS信号接收不佳时，由它们来辅助航向输出。GPS接收机2和MEMs惯性传感器3以及磁感应传感器将接到信息统一传给测姿运算单元进行运算较验处理然后交给罗经功能控制单元11，罗经功能控制单元11结合磁差存储器8内的内容进行再次取舍计算，同时结合罗经数据输入输出设备5，它是用以罗经信号的输出，包括船首Heading和R0T，还包括导航仪所需的位置，时间，速度，提供给其他设备如雷达，ECDIS，自动舵，复示仪之用。结合后，最终交由综合主控单元，由综合主控单元统一完成ECS和AIS叠加并在显示器中显示；也可以接合语音语音处理单元以及语音播放器，将其语音化处理播放。GPS卫星罗经仪具有至少两部的高性能GPS接收机，除了能提供高精度的船艏指北信息，还能提供本船位置、速度等信息，起到导航仪的作用。另外，卫星罗经仪本身就是利用复杂的数字信号处理技术来实时解算出方向，需要性能较强的计算机系统来支持，完全可以对该系统加以增值开发利用。因此，在不实质增加卫星罗经仪固件成本的基础上，增加ECS和AIS叠加显示功能，将使得传统的卫星罗经仪成为一种性价比极高的综合化、一体化导航新设备。该综合设备将具备以下突出优点:(I)价格低廉，仅为各独立传统设备总和价格的几十分之一。保证了大船小船装得起，价廉物美。(2)功能完备，具备了高精度罗经、导航仪、ECS和AIS显示功能，基本满足了安全导航的所有功能。(3)性能卓异，除了功能完备，各类信息综合叠加显示，更有利于操船决策。( 4)安装维护简易，基本纯电子设备，勿需校准维护，简单易用。(5)独特的语音导航功能，使得人眼不再是唯一观察手段，看得见，听得到，更加智能与人性(6)扩展性能好，具有各种输入输出，既可以独成系统，也可以输出方向、位置、速度等信息，以便于连接其他设备。
权利要求1.一种综合ECS、AIS显示和卫星罗经的导航仪，它包括GPS接收机、GPS卫星天线、磁罗经、磁感应传感器、AIS接口、卫星罗经功能控制单元，海图存储器、键盘鼠标、显示器和罗经导航数据的输入输出设备，其特征在于:它还包括一个综合主控单元，所述的综合主控单元将上述设备与卫星罗经功能控制单元、显示器、AIS接口，ECS存储器，以及键盘鼠标相连接，将卫星罗经功能控制单元，AIS接口，海图存储器和键盘鼠标传递的信息处理后由显示器显示。
2.根据权利要求1所述的一种综合ECS、AIS显示和卫星罗经的导航仪，其特征在于:它还包括一个MEMs惯性传感器，所述的MEMs惯性传感器与GPS接收机协调处理信息。
3.根据权利要求1所述的一种综合ECS、AIS显示和卫星罗经的导航仪，其特征在于:所述的海图存储器内存电子海图，经综合主控单元处理提供给显示器。
4.根据权利要求1所述的一种综合ECS、AIS显示和卫星罗经的导航仪，其特征在于:它还包括一个语音播放器。
5.根据权利要求1所述的一种综合ECS、AIS显示和卫星罗经的导航仪，其特征在于:所述的海图存储器可以是固态存储设备，也可以是移动存储的SD卡或U盘或硬盘。
6.根据权利要求1、2、3、5所述的一种综合ECS、AIS显示和卫星罗经的导航仪，其特征在于:所述的综合主控单元可以是PC计算机或手持辅助设备或智能手机。
专利摘要本实用新型涉及一种综合ECS、AIS显示和卫星罗经的导航仪，为综合电子海图ECS、AIS显示，语音告警与导航，定位导航功能的一体化导航仪。本实用新型的发明目的是在不实质增加卫星罗经仪固件成本的基础上，增加ECS和AIS叠加显示功能，并增加语音导航功能，将使得传统的卫星罗经仪成为一种性价比极高的综合化、一体化导航新设备。本实用新型是这样实现的一种综合ECS、AIS显示和卫星罗经的导航仪，它包括GPS接收机、GPS卫星天线、磁罗经、磁感应传感器、AIS接口、卫星罗经功能控制单元，海图存储器、键盘鼠标、显示器和罗经导航数据的输入输出设备。
文档编号G01S19/13GK203037258SQ201220488920
公开日2013年7月3日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者褚人乾, 楼国强 申请人:上海圆舟电子科技有限公司