[发明专利]一种利用岸基基站和船舶位置信息的动态天线调整和通信的方法

摘要

本发明公开了一种利用岸基基站和船舶位置信息的动态天线调整和通信的方法，主要解决船舶岸基无线网络中，因为岸基基站和所服务船舶均使用定向天线，所以无法在邻居发现阶段发现彼此，进而无法进行通信的问题。其实现包括连接建立、岸基基站校准、服务船舶校准三个步骤。本发明适用于岸基基站和船舶都配备定向天线的专用船舶岸基无线网络，天线调节方法简单，能够实现岸基基站与近岸航道上船舶的通信。

主权项

一种利用岸基基站和船舶位置信息的动态天线调整和通信的方法，其特征在于包括：步骤101：当岸基基站通过从船舶自动识别系统，即Automatic Identification System—AIS，获取所服务船舶的AIS信息，所服务船舶从卫星系统获取岸基基站的位置坐标之后，岸基基站与所服务船舶根据彼此的位置坐标，利用船舶岸基网络双定向天线调整算法调整各自天线方向角以建立通信；步骤101由以下四个子步骤实现：步骤201：岸基基站利用获取的所服务船舶AIS信息中包含的所服务船舶的位置坐标Ship(shipx,shipy)，以及从自身北斗终端提取的自身位置坐标BS(bsx,bsy)，根据笛卡尔坐标转极坐标公式算出所服务船舶相对于自身的极坐标Shipp(ρ1，α1)；岸基基站控制自身发送天线方向角在[α1‑γ,α1+γ]范围内，以特定周期Ts1，匀速来回震荡旋转，每经过Ts1/8时间向所服务船舶发送一次通信请求报文DRREQ(shipx,shipy,bsx,bsy,γ)；γ为天线方向角扫描幅度；步骤202：所服务船舶利用获取的岸基基站的坐标BS(bsx,bsy)和从自身AIS船载终端中提取的自身坐标Ship(shipx,shipy)，根据笛卡尔坐标转极坐标公式算出岸基基站相对于自身的极坐标BSP(ρ，α)；所服务船舶控制自身接收天线方向角在[α‑γ,α+γ]范围内，以特定周期Ts2，匀速来回震荡旋转，并始终处于信号接收模式；Ts2≠Ts1；步骤203：当所服务船舶接收到岸基基站发送的DRREQ之后，立刻向岸基基站发送DRREP(bsx,bsy,shipx,shipy)，并停止自身天线的转动；步骤204：当岸基基站接收到DRREP(bsx,bsy,shipx,shipy)之后，立刻向所服务船舶发送ACK确认信息，并停止自身天线的转动；当岸基基站在发出DRREQ之后的Td时间内，仍未收到所服务船舶发送给自身的DRREP，则调整参数γ为原来的两倍，并返回步骤201；Td为DRREQ默认重发时间；步骤102：岸基基站利用岸基基站定向天线动态校准算法，以特定周期T1校准自身定向天线方向角θ1，以此保证通信质量；步骤102由以下三个步骤实现：步骤301：岸基基站以特定周期T1从AIS岸台获取所服务船舶的AIS信息，并根据t时刻获取的AIS信息中所包含的船舶航速vs以及航向不断估算t至t+T1时刻船舶的实时位置坐标ShipT(shipTx,shipTy)；步骤302：当岸基基站检测到自身与所服务船舶的通信质量在t至t+T1之间的某一t2时刻明显下降的时候，岸基基站使用t时刻船舶的坐标，岸基基站坐标，t2时刻船舶的坐标和三角形余弦公式计算出方向天线的临时偏向角θt，并将自身天线原本的方向角θ1调整至θ1+θt；θ1为t时刻岸基基站方向天线的实际方向角；步骤303：当岸基基站检测到自身与所服务船舶的通信质量在经过步骤301和步骤302调整过后有所提高，则返回步骤301，否则岸基基站处于等待模式，直到t+T1时刻，岸基基站获得最新的所服务船舶的AIS信息之后，返回步骤301；步骤103：所服务船舶根据自身航行轨迹，动态校准自身定向天线方向角θ2，并根据岸基基站与自身的直线距离d以特定周期T2调整自身方向天线的发射功率Ps，以此保证通信质量，节约自身能量；步骤103如下实现：所服务船舶以特定周期T2实时从自身AIS终端提取自身位置坐标，并根据岸基基站坐标和自身位置坐标，实时计算岸基基站相对于自身的极坐标BSPt(ρt，αt)，并根据以特定周期T2实时调整自身定向天线方向角θ2，同时根据岸基基站与自身的直线距离d和距离能量换算公式，算出所服务船舶天线最小额定发射功率Pmin，以特定周期T2调整自身天线的发射功率Ps，令其趋近于最小额定发射功率Pmin，以节约船舶有限的能量；为t‑T2时刻岸基基站相对于所服务船舶的极坐标中的方向角度；θ2为t时刻船舶方向天线的实际方向角；为t‑T2时刻船舶方向天线的实际方向角。