一種基于LORA技術的船舶運行控制方法及其系統(tǒng)與流程

本發(fā)明涉及信息通信技術領域，尤其涉及的是一種基于lora技術的船舶運行控制方法及其系統(tǒng)。

背景技術：

物聯(lián)網(wǎng)iot是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通訊之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，是今后移動互聯(lián)的發(fā)展方向。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，諸如藍牙、zigbee這種短距離通訊或者諸如wifi、3g/4g這種高功耗通訊已經(jīng)不能滿足要求。而lora無線技術卻可以結(jié)合優(yōu)點擯棄確定，能做到長距離并且低功耗傳輸，因此lora無線技術便應運而生。

lora是由semtech研發(fā)的低功耗聯(lián)網(wǎng)技術，采用直序擴頻技術，利用全球共用的ism公共頻率137-1020mhz進行無線數(shù)據(jù)傳輸。由于它使用sub-ghz頻段，使其更易于較低功耗遠距離通訊，并且具有較強的穿墻技能。低功耗也使電池的使用壽命大幅提升?；谶@些優(yōu)勢，使得lora技術在物聯(lián)網(wǎng)中得到大規(guī)模開發(fā)應用。

運船只就像在太空中旅行，需要?？孔罱母劭讷@得不斷的食物和淡水補給，也需要清楚自身航行到的位置、到達目的地的距離以及附近其它船只的動向。尋找最近的港口、獲取到達目的地的距離、其它船只的動向都需要與外界（總部或者其它船只）有通訊聯(lián)系，現(xiàn)有技術中，通常使用3g或者4g網(wǎng)絡建立船只與外界的聯(lián)系，但是由于處于海域之中，若3g或者4g的網(wǎng)絡可能因為信號較弱，無法建立有效的連接。

因此，現(xiàn)有技術有待于進一步的改進。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術中的不足之處，本發(fā)明的目的在于為用戶提供一種基于lora技術的船舶運行控制方法及其系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術海域中無法建立有效的通訊連接，或者建立的無線數(shù)據(jù)傳輸高能耗的缺陷。

本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種基于lora技術的船舶運行控制方法，其中，包括以下步驟：

步驟a、各個船只終端獲取自身預定時間內(nèi)的航行信息，并通過安裝在內(nèi)部lora通訊模塊發(fā)出；

步驟b、lora網(wǎng)關獲取各個船只終端發(fā)出的所述航行信息，將所述航行信息發(fā)送至相鄰lora網(wǎng)關，并依次經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的轉(zhuǎn)發(fā)，傳送至總部服務器；

步驟c、所述總部服務器獲取各個船只終端在預設時間內(nèi)的航行信息，并根據(jù)預設的各個船只航線布局，為各個船只終端發(fā)送航線指示信息；

步驟d、lora網(wǎng)關接收所述航線指示信息，并將所述航線指示信息經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的依次轉(zhuǎn)發(fā)，傳送到與所述航線指示信息相對應的船只終端上；

步驟e、各個船只終端的微控制器根據(jù)所述航線指示信息控制船只航行。

所述的基于lora技術的船舶運行控制方法，其中，所述步驟a中還包括：

步驟a1、安裝在各個船只終端內(nèi)部的gps模塊獲取當前船只終端的位置信息和預設時間內(nèi)的航行軌跡，將所述位置信息和預設時間內(nèi)的航行軌跡作為該船只在預設時間內(nèi)的航行信息發(fā)送至船只終端的微控制器；

步驟a2、所述船只終端的微控制器獲取所述航行信息，并將所述航行信息擴頻為無線信號發(fā)出。

所述的基于lora技術的船舶運行控制方法，其中，所述步驟c中還包括：

步驟c1、與總部服務器相連接的lora通訊接收端獲取lora網(wǎng)關發(fā)出的無線信號，并將所述無線信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號發(fā)送至總部服務器。

所述的基于lora技術的船舶運行控制方法，其中，所述指示信息包括：接下來的航行安排、最近船只位置信息和最近停泊港口信息。

所述的基于lora技術的船舶運行控制方法，其中，所述步驟c還包括:

步驟c2、lora通訊接收端將總部服務器發(fā)出的指示信息擴頻為無線信號發(fā)送給lora網(wǎng)關。

一種基于lora技術的船舶運行控制系統(tǒng)，其中，包括：至少一個船只終端、至少一個lora網(wǎng)關和總部服務器；

所述船只終端包括：lora通訊模塊、微控制器模塊和gps定位模塊；

所述gps定位模塊，用于獲取各個船只終端在預定時間內(nèi)的航行信息；

所述lora通訊模塊，用于將船只終端的預定時間內(nèi)的航行信息和位置信息發(fā)出；

所述lora網(wǎng)關，用于獲取各個船只終端發(fā)出的所述航行信息，將所述航行信息發(fā)送至相鄰lora網(wǎng)關，并依次經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的轉(zhuǎn)發(fā)，傳送至總部服務器；

所述總部服務器，用于獲取各個船只終端在預設時間內(nèi)的航行信息，并根據(jù)預設的各個船只航線布局，為各個船只終端發(fā)送航線指示信息；

所述lora網(wǎng)關，還用于接收所述航線指示信息，并將所述航線指示信息經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的依次轉(zhuǎn)發(fā)，傳送到與所述航線指示信息相對應的船只終端上；

各個船只終端的微控制器模塊，用于根據(jù)所述航線指示信息控制船只航行。

所述的基于lora技術的船舶運行控制系統(tǒng)，其中，所述預設時間內(nèi)的航行信息包括：當前船只終端的位置信息和預設時間內(nèi)的航行軌跡；

所述船只終端的微控制模塊，還用于獲取所述航行信息，并將所述航行信息擴頻為無線信號發(fā)出。

所述的基于lora技術的船舶運行控制系統(tǒng)，其中，還包括：lora通訊接收端；

所述lora通訊接收端與總部服務器相連接，還用于將所述無線信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號發(fā)送至總部服務器。

所述的基于lora技術的船舶運行控制系統(tǒng)，其中，所述航線指示信息包括：接下來的航行安排、最近船只位置信息和最近停泊港口信息。

所述的基于lora技術的船舶運行控制系統(tǒng)，其中，所述lora通訊接收端還包括：控制模塊；

所述控制模塊，用于將總部服務器發(fā)出的指示信息擴頻為無線信號發(fā)送給lora網(wǎng)關。

有益效果，本發(fā)明提供了一種基于lora技術的船舶運行控制方法及其系統(tǒng)，各個船只終端獲取自身預定時間內(nèi)的航行信息，并通過安裝在內(nèi)部lora通訊模塊發(fā)出；lora網(wǎng)關獲取各個船只終端發(fā)出的所述航行信息，將所述航行信息發(fā)送至相鄰lora網(wǎng)關，并依次經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的轉(zhuǎn)發(fā)，傳送至總部服務器；所述總部服務器獲取各個船只終端在預設時間內(nèi)的航行信息，并根據(jù)預設的各個船只航線布局，為各個船只終端發(fā)送航線指示信息；lora網(wǎng)關接收所述航線指示信息，并將所述航線指示信息經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的依次轉(zhuǎn)發(fā)，傳送到與所述航線指示信息相對應的船只終端上；各個船只終端的微控制器根據(jù)所述航線指示信息控制船只航行。本發(fā)明所公開的方法及系統(tǒng)應用在廣袤的海域通訊，lora網(wǎng)關組成比較簡單，易于建設，可以實現(xiàn)水運船只與總部服務器之間的相互通訊，為船舶的行駛安全提供保障。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的基于lora技術的船舶運行控制方法的步驟流程圖。

圖2是本發(fā)明所述的方法具體應用實施例的方法步驟流程圖。

圖3是本發(fā)明所述的基于lora技術的船舶運行控制系統(tǒng)的原理結(jié)構示意圖。

圖4是本發(fā)明所述船只終端的原理結(jié)構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明公開了一種基于lora技術的船舶運行控制方法，如圖1所示，包括以下步驟：

步驟s1、各個船只終端獲取自身預定時間內(nèi)的航行信息，并通過安裝在內(nèi)部lora通訊模塊發(fā)出。

航行在海域中的多個船只上均安裝有終端，所述終端可以為任何一種智能終端，比如：可以為智能電腦，由于在海域中，為了使用方便優(yōu)選的，為手機或者智能穿戴設備。

所述船只終端內(nèi)安裝有gps定位模塊，用于隨時根據(jù)當前終端所處的坐標位置進行定位，實時獲取船只的位置信息和預設時間內(nèi)的航行軌跡。進一步的，所述船只終端內(nèi)部還安裝有l(wèi)ora通訊模塊，所述船只終端通過使用lora通訊模塊將其獲取的位置信息及預設時間內(nèi)的航行軌跡發(fā)送出去。

為了保證對航行信息的準確發(fā)送和lora網(wǎng)關對信息的順利接收，所述步驟s1中還包括：

步驟s11、安裝在各個船只終端內(nèi)部的gps模塊獲取當前船只終端的位置信息和預設時間內(nèi)的航行軌跡，將所述位置信息和預設時間內(nèi)的航行軌跡作為該船只在預設時間內(nèi)的航行信息發(fā)送至船只終端微控制器；

步驟s12、所述船只終端微控制器獲取所述航行信息，并將所述航行信息擴頻為無線信號發(fā)出。

為了保證lora網(wǎng)關可以接收到來自多個不同船只終端發(fā)出的航行信息，首先通過lora技術實現(xiàn)與各個船只終端之間的通訊連接，并且船只終端的微控制器對接收到的航行信息進行擴頻處理，以無線信號的形式發(fā)出。由于對航行信息進行擴頻處理，從而使得船只終端與lora網(wǎng)關之間的通信是在不同頻率和數(shù)據(jù)傳輸速率基礎上完成的，不同傳輸速率的通信不會互相干擾，且還會創(chuàng)建一組虛擬化的頻段來增加網(wǎng)關容量。因此可以取得更好的信息交互效果。

步驟s2、lora網(wǎng)關獲取各個船只終端發(fā)出的所述航行信息，將所述航行信息發(fā)送至相鄰lora網(wǎng)關，并依次經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的轉(zhuǎn)發(fā)，傳送至總部服務器。

分布在海域內(nèi)的多個lora網(wǎng)關用于接收分別來自船只終端和總部服務器發(fā)出的信息，并依次將信息傳遞到相鄰的lora網(wǎng)關，依次經(jīng)過多個lora網(wǎng)關的傳遞，將信息分別傳遞到總部服務器和船只終端。

步驟s3、所述總部服務器獲取各個船只終端在預設時間內(nèi)的航行信息，并根據(jù)預設的各個船只航線布局，為各個船只終端發(fā)送航線指示信息。

總部服務器獲取到各個船只終端發(fā)出的航行信息后，解析出各個船只終端當前所處位置信息及該船只終端的最新動向，并根據(jù)預先設計好的船只航行布局，針對當前船只所在的位置分別對船只進行航行控制，即給出最新的航線指示信息。

具體的，所述航線指示信息包括：接下來的航行安排、最近船只位置信息和最近停泊港口信息。

為了實現(xiàn)總部服務器發(fā)出的航線指示信息可以順利的被船只終端接收，所述步驟s3中還包括：

步驟s31、與總部服務器相連接的lora通訊接收端獲取lora網(wǎng)關發(fā)出的無線信號，并將所述無線信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號發(fā)送至總部服務器。

步驟s32、lora通訊接收端將總部服務器發(fā)出的指示信息擴頻為無線信號發(fā)送給lora網(wǎng)關。

步驟s4、lora網(wǎng)關接收所述航線指示信息，并將所述航線指示信息經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的依次轉(zhuǎn)發(fā)，傳送到與所述航線指示信息相對應的船只終端上。

相同的，lora網(wǎng)關從總部服務器接收到的航線指示信息依次經(jīng)過多個lora網(wǎng)關的轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)送到各個船只終端上，各個船只終端的lora通訊模塊接收所述航線指示信息。

步驟s5、各個船只終端的微控制器根據(jù)所述航線指示信息控制船只航行。

每個船只終端的微控制器從lora通訊模塊獲取到所述航線指示信息后，根據(jù)所述航線指示信息對船只航行進行控制。

可以想到的，各個船只終端還可以通過提醒模塊對接收到的新信息進行提醒，還可以通過顯示模塊實時的對當前船只所在位置信息及航行的軌跡等信息進行顯示。

為了對本發(fā)明所述的方法進行更為詳細的說明，下面以其具體應用實施例進行解析。

如圖2所示，在使用本發(fā)明所述的方法進行船舶運行控制時，包括以下步驟：

h1，船只終端中的微控制器模塊（即mcu）從gps定位模塊獲取船只自身的坐標信息，微控制器模塊將獲取的船只自身坐標信息一方面在顯示屏上顯示，一方面與船只的最新動向發(fā)送給lora通訊模塊，lora通訊模塊，接收船只自身的坐標信息以及船只最新動向，擴頻為無線信號實時發(fā)送給最近的lora網(wǎng)關。

船只終端與lora網(wǎng)關之間的通信是在不同頻率和數(shù)據(jù)傳輸速率基礎上完成的，由于采用了擴頻技術，不同傳輸速率的通信不會互相干擾，且還會創(chuàng)建一組虛擬化的頻段來增加網(wǎng)關容量。lora廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為0.3kbps至37.5kbps，為了最大化終端設備電池的壽命和整個網(wǎng)絡容量，lora廣域網(wǎng)網(wǎng)絡服務器通過一種速率自適應方案來控制數(shù)據(jù)傳輸速率和每一定位器設備的射頻輸出功率。

h2，lora網(wǎng)關在其內(nèi)部的控制模塊控制下接收船只坐標信息以及船只最新動向信息，然后將信息發(fā)送給下一級網(wǎng)關或者總部控制端或者其它船只。

h3，lora通訊接收端獲取船只的坐標信息以及船只最新動向信息，解調(diào)出數(shù)字信號，發(fā)送給總部服務器。

h4，總部服務器接收船只坐標信息以及船只最新動向信息，總部工作人員用于掌握水運船只的運行情況，并將總部的指示信息，比如船只接下來的航向、距離船只最近的可停靠港口、距離目的港口的距離和需要了解的其它船只的動向等發(fā)送給lora通訊接收端。

h5，lora通訊接收端將總部工作人員的指示信息擴頻為無線信號發(fā)送給lora網(wǎng)關。

h6，lora網(wǎng)關接收總部工作人員的指示信息最終發(fā)送給水運船只。

h7，水運船只終端接收lora網(wǎng)關發(fā)送來的總部工作人員的指示信息或者其它船只的動向信息，發(fā)送給控制模塊。控制模塊將信息利用顯示屏上顯示給船上的工作人員，幫助船上工作人員了解船只的情況，清楚距離船只最近的可?？扛劭冢员阃？垦a充食物和淡水；同時了解船只自身到達目的港口的距離等或者其它船只的動向信息。

利用lora無線技術的低功耗遠距離傳輸?shù)奶攸c組成lora低功耗廣域網(wǎng)，使用微處理器進行信息處理，由于lora無線技術傳輸距離較遠，并有較強的穿墻能力，抗干擾性能良好，并且使用gps模塊獲取位置信息，定位更加準確快捷，技術易于實現(xiàn)，成本也較低。

本發(fā)明在公開上述方法的基礎上，還公開一種基于lora技術的船舶運行控制系統(tǒng)，如圖3所示，包括：至少一個船只終端10、至少一個lora網(wǎng)關30和總部服務器201；

結(jié)合圖4所示，所述船只終端10包括：lora通訊模塊101、微控制器模塊102和gps定位模塊104；可以想到的是，每個終端還會含有一個顯示模塊103。

所述gps定位模塊104，用于獲取各個船只終端在預定時間內(nèi)的航行信息；

所述lora通訊模塊101，用于將船只終端的預定時間內(nèi)的航行信息和位置信息發(fā)出；

所述lora網(wǎng)關30，用于獲取各個船只終端發(fā)出的所述航行信息，將所述航行信息發(fā)送至相鄰lora網(wǎng)關，并依次經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的轉(zhuǎn)發(fā)，傳送至總部服務器；

所述總部服務器201，用于獲取各個船只終端在預設時間內(nèi)的航行信息，并根據(jù)預設的各個船只航線布局，為各個船只終端發(fā)送航線指示信息；

所述顯示模塊103，用于對船只終端接收到的信息進行顯示，以提示用戶接收到新信息。

所述lora網(wǎng)關30，還用于接收所述航線指示信息，并將所述航線指示信息經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的依次轉(zhuǎn)發(fā)，傳送到與所述航線指示信息相對應的船只終端上；

各個船只終端的微控制器模塊，用于根據(jù)所述航線指示信息控制船只航行。

所述預設時間內(nèi)的航行信息包括：當前船只終端的位置信息和預設時間內(nèi)的航行軌跡；

所述船只終端的微控制模塊，還用于獲取所述航行信息，并將所述航行信息擴頻為無線信號發(fā)出。

如圖3所示，所述的基于lora技術的船舶運行控制系統(tǒng)，還包括：lora通訊接收端202；所述lora通訊接收端與總部服務器相連接，還用于將所述無線信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號發(fā)送至總部服務器。

所述航線指示信息包括：接下來的航行安排、最近船只位置信息和最近停泊港口信息。

所述lora通訊接收端還包括：控制模塊；

所述控制模塊，用于將總部服務器發(fā)出的指示信息擴頻為無線信號發(fā)送給lora網(wǎng)關。

為了更好的進行系統(tǒng)組裝，還可以在總部服務器內(nèi)直接按照lora模塊，便于直接進行總部服務器的信息接收和發(fā)出。

可以想到，在上述方法及系統(tǒng)的前提下，為了保證較好的信息傳輸效果，船只終端和總部服務器可以對發(fā)出的信息進行加密處理，對接收到的信息根據(jù)預先設定的解密算法進行解密處理。為了保證較好的識別各個船只終端發(fā)出的信息，可以通過每個船只終端的唯一識別碼進行識別。

有益效果，本發(fā)明提供了一種基于lora技術的船舶運行控制方法及其系統(tǒng)，各個船只終端獲取自身預定時間內(nèi)的航行信息，并通過安裝在內(nèi)部lora通訊模塊發(fā)出；lora網(wǎng)關獲取各個船只終端發(fā)出的所述航行信息，將所述航行信息發(fā)送至相鄰lora網(wǎng)關，并依次經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的轉(zhuǎn)發(fā)，傳送至總部服務器；所述總部服務器獲取各個船只終端在預設時間內(nèi)的航行信息，并根據(jù)預設的各個船只航線布局，為各個船只終端發(fā)送航線指示信息；lora網(wǎng)關接收所述航線指示信息，并將所述航線指示信息經(jīng)過相鄰lora網(wǎng)關的依次轉(zhuǎn)發(fā)，傳送到與所述航線指示信息相對應的船只終端上；各個船只終端的微控制器根據(jù)所述航線指示信息控制船只航行。本發(fā)明所公開的方法及系統(tǒng)應用在廣袤的海域通訊，lora網(wǎng)關組成比較簡單，易于建設，可以實現(xiàn)水運船只與總部服務器之間的相互通訊，為船舶的行駛安全提供保障。

可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。