專利名稱：船舶燈光信號(hào)的自動(dòng)獲取和識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶燈光通信領(lǐng)域，具體涉及一種船舶燈光信號(hào)的自動(dòng)獲取和識(shí)別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
船舶燈光信號(hào)(也稱燈語(yǔ))是船只之間通信的一種通用化語(yǔ)言，在國(guó)際上的使用十分廣泛。然而燈語(yǔ)的發(fā)送和讀取都是靠人工獲得和解碼，如果缺少專業(yè)人員，那么將會(huì)對(duì)航行船只造成十分巨大的影響。而且，即使具有專業(yè)人員，也會(huì)由于各種條件限制會(huì)導(dǎo)致發(fā)生解碼錯(cuò)誤或者無法解碼的情況。所以，現(xiàn)在需要一種既可以全天候M小時(shí)自動(dòng)檢測(cè)海域上的可能燈語(yǔ)，也可以自動(dòng)解碼的一種系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的產(chǎn)生，將可以替代人工進(jìn)行燈語(yǔ)解釋，還可以24小時(shí)檢測(cè)可能出現(xiàn)的燈語(yǔ)，并自動(dòng)判斷此信號(hào)是否為燈語(yǔ)，還可以自動(dòng)解碼， 并通過系統(tǒng)反映和報(bào)警，并且可以同現(xiàn)在艦艇上面的信息系統(tǒng)相整合，構(gòu)成一個(gè)完整的信息系統(tǒng)平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)傳統(tǒng)的人工燈光通信技術(shù)的不足，提出的一種船舶燈光信號(hào)的自動(dòng)獲取和解碼系統(tǒng)。本系統(tǒng)用于船舶、燈塔、航標(biāo)等需要燈光信號(hào)的環(huán)境，按照7XM小時(shí)的全天候觀測(cè)而設(shè)計(jì)，可以應(yīng)對(duì)各種天氣，在不同能見度和角度中使用。為了實(shí)現(xiàn)上述構(gòu)思，本發(fā)明在理論上提出了燈光信號(hào)源特征值的概念。每一個(gè)光信號(hào)源有它特有的光源特征值。它包括光源的位置、大小、形狀、RGB各別強(qiáng)度(或灰度)、 移動(dòng)速度(移動(dòng)方向和速率)、以及其閃亮頻率(這隨發(fā)光系統(tǒng)或個(gè)人的習(xí)慣而變化)。所有這些量都可以從光源照片分析中得到。在一次通信過程中，其中有些量大致保持在一定范圍內(nèi)(大小、形狀、RGB強(qiáng)度、閃亮頻率)。有些量是可以預(yù)測(cè)的(位置和移動(dòng)速度)。這給我們準(zhǔn)確跟蹤光信號(hào)源提供了實(shí)現(xiàn)的可能性。進(jìn)一步，上面所述的燈光信號(hào)源特征值可以從光源照片分析中得到，目前可以實(shí)現(xiàn)從攝像機(jī)數(shù)字圖像的分析中得到光源信號(hào)的特征值。光信號(hào)源位置的預(yù)測(cè)技術(shù)中，光信號(hào)在下張畫面中的位置可以用下面的公式來說明，P (x, y) = P0 (x0, y0) +V (χ, y) * t+Vself (χ, y) * t其中P0(χ0, y0)為光源在當(dāng)前照片中的位置V(x, y)為光源特征速度，它在16毫秒內(nèi)應(yīng)該不會(huì)有很大變化Vself(x, y)測(cè)量船體本身的晃動(dòng)速度，它可以用傾角傳感器的輸出信號(hào)獲得。t為兩張照片的時(shí)間間隔。P (x, y)為預(yù)測(cè)的光源在下張照片上的位置。在實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別后，將可以使用不可見光代替可見光進(jìn)行通信。本系統(tǒng)主要由燈語(yǔ)接收系統(tǒng)、自動(dòng)發(fā)送系統(tǒng)、目標(biāo)定向跟蹤子系統(tǒng)和中心控制系統(tǒng)組成，其中，燈語(yǔ)接收系統(tǒng)的主要功能是通過攝像機(jī)以每秒60幀的速度將燈語(yǔ)信號(hào)連續(xù)畫面?zhèn)魉偷街行目刂颇K，自動(dòng)發(fā)送系統(tǒng)在中心控制系統(tǒng)的指令下控制信號(hào)光源發(fā)送燈光信號(hào)，目標(biāo)定向跟蹤子系統(tǒng)包含傾角傳感器，能使目標(biāo)信號(hào)源保持在攝像機(jī)所涵蓋的范圍內(nèi)。 與現(xiàn)有技術(shù)即傳統(tǒng)人工燈語(yǔ)識(shí)別和發(fā)送技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果是將使艦船燈光通信面貌根本改變，具體來說包括以下幾點(diǎn)1.大幅度提高識(shí)別的準(zhǔn)確率；
2.大幅度提高發(fā)送和識(shí)別的速度；
3.信號(hào)使用波段從可見光擴(kuò)展到不可見光
4.信號(hào)傳輸距離和抗干擾性將大幅度提高
5.提高了信號(hào)的保密性和安全性。


圖1為本發(fā)明的燈語(yǔ)符號(hào)及取樣示意圖
圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明的實(shí)物框圖4為本發(fā)明的光信號(hào)識(shí)別實(shí)物框圖5為本發(fā)明的光信號(hào)識(shí)別原理具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施做進(jìn)一步的說明關(guān)于燈語(yǔ)符號(hào)的取樣，下面以一個(gè)例子對(duì)圖1的取樣過程進(jìn)行說明。燈光通信以各種不同的長(zhǎng)短閃光表示字母，數(shù)目，勤務(wù)符號(hào)，長(zhǎng)短閃光之間的比例為以短點(diǎn)(dot)作為一個(gè)單位，長(zhǎng)光(dash)等于三個(gè)單位，閃光之間等于一個(gè)單位，字母之間等于三個(gè)單位， 每一詞組之間等于五(七)個(gè)單位。燈光信號(hào)目前通用的編碼是莫氏碼(Morse Symbols)。 例如A點(diǎn)劃
B劃占占 Aj」^ \\\ ^ \\\
C^iii ；^iii ；^^
D^iii ；^^ ；^^
E占
F占占戈Ij占
G劃劃點(diǎn)
H占占占占
1點(diǎn)劃劃劃劃
2點(diǎn)點(diǎn)劃劃劃
3；^^ ；^^ ；^iii ^iii
4占占占占％
5占占占占占
6劃點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)7劃劃點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)8劃劃劃點(diǎn)點(diǎn)9劃劃劃劃點(diǎn)0劃劃劃劃劃以此為例說明獲取信號(hào)的工作流程和步驟，a)圖1為燈光信號(hào)符號(hào)(點(diǎn)或劃)的取樣示意圖。由等時(shí)間隔的快速照相獲得一個(gè)區(qū)域的照片；b)比較連續(xù)照片的亮點(diǎn)，可以確定燈光信號(hào)的具體位置，并由燈亮(暗)間隔的長(zhǎng)短確定其為“點(diǎn)”或“劃”；c)由連續(xù)的“點(diǎn)” “劃”規(guī)律，可以分析得到它所代表的字符或數(shù)字；d)由連續(xù)的字符和數(shù)字，可以得到完整的燈光信號(hào)的語(yǔ)意表達(dá)。以下對(duì)本系統(tǒng)的功能核心模塊進(jìn)行說明在圖2中的目標(biāo)定向跟蹤子系統(tǒng)中，安置在其中的傾角傳感器件將平臺(tái)晃動(dòng)的參數(shù)傳送給中心控制模塊，并接受中心控制模塊的指令，改變平臺(tái)的傾角，使目標(biāo)信號(hào)源保持在攝像機(jī)所涵蓋的范圍內(nèi)。圖2中的中心控制模塊具體完成下面幾方面功能1.參數(shù)設(shè)置(例如攝像機(jī)的個(gè)數(shù)，使用可見光還是紅外光，背景照度參數(shù)等)。2.接收來自傾角傳感器對(duì)船舶晃動(dòng)發(fā)出的信號(hào)，并控制目標(biāo)跟蹤模塊相應(yīng)的動(dòng)作，以維持信號(hào)光源在攝像機(jī)所涵蓋的范圍內(nèi)。3.對(duì)光信號(hào)進(jìn)行甄別，并把實(shí)際信號(hào)譯碼。4.將要發(fā)送的信號(hào)編碼，和控制光源發(fā)送信號(hào)。5.根據(jù)指揮命令收發(fā)信號(hào)等。圖4中的攝像機(jī)攝取連續(xù)畫面并傳送到中心控制模塊，速率為每秒60幀。信號(hào)光源接受中心控制模塊的指令，發(fā)送燈光信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種船舶燈光信號(hào)的自動(dòng)獲取和識(shí)別系統(tǒng)，其特征是由燈語(yǔ)接收系統(tǒng)、自動(dòng)發(fā)送系統(tǒng)、目標(biāo)定向跟蹤子系統(tǒng)和中心控制系統(tǒng)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶燈光信號(hào)自動(dòng)獲取和識(shí)別系統(tǒng)，其特征是所述的燈語(yǔ)接收系統(tǒng)的主要功能是通過攝像機(jī)以每秒60幀的速度將燈語(yǔ)信號(hào)連續(xù)畫面?zhèn)魉偷街行目刂颇K，所述的自動(dòng)發(fā)送系統(tǒng)在中心控制系統(tǒng)的指令下控制信號(hào)光源發(fā)送燈光信號(hào)，所述的目標(biāo)定向跟蹤子系統(tǒng)包含傾角傳感器，能使目標(biāo)信號(hào)源保持在攝像機(jī)所涵蓋的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶燈光信號(hào)自動(dòng)獲取和識(shí)別系統(tǒng)，其特征是所述的中心控制系統(tǒng)包括下面幾方面功能(1).參數(shù)設(shè)置，如攝像機(jī)的個(gè)數(shù)、使用可見光還是紅外光、背景照度參數(shù)；(2).接收來自傾角傳感器對(duì)船舶晃動(dòng)發(fā)出的信號(hào)，并控制目標(biāo)定向跟蹤子系統(tǒng)相應(yīng)的動(dòng)作，以維持信號(hào)光源在攝像機(jī)所涵蓋的范圍內(nèi)；(3).對(duì)光信號(hào)進(jìn)行甄別，并把實(shí)際信號(hào)譯碼；(4).將要發(fā)送的信號(hào)編碼，控制光源發(fā)送信號(hào)；(5).根據(jù)指揮命令收發(fā)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及船舶燈光通信領(lǐng)域，具體涉及一種船舶燈光信號(hào)的自動(dòng)獲取和識(shí)別系統(tǒng)。燈語(yǔ)的發(fā)送和讀取都是靠人工獲得和解碼，即使具有專業(yè)人員，也會(huì)由于各種條件限制會(huì)導(dǎo)致發(fā)生解碼錯(cuò)誤或者無法解碼的情況。本發(fā)明就是針對(duì)傳統(tǒng)的人工燈光通信技術(shù)的不足，提出的一種船舶燈光信號(hào)的自動(dòng)獲取和解碼系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要由燈語(yǔ)接收系統(tǒng)、自動(dòng)發(fā)送系統(tǒng)、目標(biāo)定向跟蹤子系統(tǒng)和中心控制系統(tǒng)組成，其中，燈語(yǔ)接收系統(tǒng)的主要功能是通過攝像機(jī)以每秒60幀的速度將燈語(yǔ)信號(hào)連續(xù)畫面?zhèn)魉偷街行目刂颇K，自動(dòng)發(fā)送系統(tǒng)在中心控制系統(tǒng)的指令下控制信號(hào)光源發(fā)送燈光信號(hào)，目標(biāo)定向跟蹤子系統(tǒng)包含傾角傳感器，能使目標(biāo)信號(hào)源保持在攝像機(jī)所涵蓋的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H04L15/00GK102291338SQ20101025980
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者馮正永 申請(qǐng)人:無錫朗能科技有限公司