專利名稱：船舶定位系統(tǒng)、船載信息發(fā)射設備和岸基信息接收設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信領域，具體地涉及一種船舶定位系統(tǒng)、船載信息發(fā)射設備和 岸基信息接收設備。
背景技術：
船舶定位系統(tǒng)在船舶的定位中發(fā)揮了重要作用，同時為船舶防撞等航行安全問題 提供了有力保障。船舶定位系統(tǒng)在民用船舶領域得到廣泛應用，而在公安執(zhí)法領域的應用 才剛剛展開。非民用船舶領域的應用，對船舶定位系統(tǒng)提出了新的要求?，F(xiàn)有技術一的技術方案中，早期的船舶定位系統(tǒng)采用GPS+CDMA的方案，首先，船 載的GPS(Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))模塊獲取GPS信息，接著，通過 CDMA (Code Division Multiple Access，碼分多址)網絡在不同的船舶或者在船舶與岸基 之間傳遞GPS信息，從而實現(xiàn)船舶的定位?，F(xiàn)有技術二的技術方案中，船舶自動識別系統(tǒng)(AIS，Automatic Identification System)配合全球定位系統(tǒng)GPS將船舶靜、動態(tài)信息由甚高頻(VHF，Very High Frequency) 頻道向附近水域船舶及岸臺廣播，使鄰近船舶及岸臺能及時掌握附近海面所有船舶的動靜 態(tài)資訊?；贏IS的船舶定位系統(tǒng)技術成熟可靠，信號覆蓋廣，系統(tǒng)穩(wěn)定、信息實時高，在民 用領域被廣泛應用。發(fā)明人在實現(xiàn)本實用新型的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術至少存在以下不足現(xiàn)有技術一的缺點在于，通過了 CDMA網絡，實時性差，維護麻煩?，F(xiàn)有技術二的缺 點在于，傳統(tǒng)的AIS船舶定位系統(tǒng)未考慮非民用領域的加密需求。比如在公安執(zhí)法領域， 安裝傳統(tǒng)非加密AIS船舶定位系統(tǒng)的執(zhí)法船舶是不利于完成執(zhí)法任務的，因為通過傳統(tǒng)的 AIS船舶定位系統(tǒng)，被監(jiān)管或被執(zhí)法的船舶也會發(fā)現(xiàn)執(zhí)法船舶。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型的目的在于，提供一種船舶定位系統(tǒng)、船載信息發(fā)射設備和 岸基信息接收設備，以克服現(xiàn)有技術中實時性差，維護麻煩以及無法應用于公安執(zhí)法領域 的不足。一方面，本實用新型實施例提供了一種船舶定位系統(tǒng)，包括船舶自動識別系統(tǒng)AIS 信息的發(fā)射子系統(tǒng)和AIS信息的接收子系統(tǒng)，所述AIS信息的發(fā)射子系統(tǒng)，用于將AIS信息 經加密處理后進行發(fā)射；所述AIS信息的接收子系統(tǒng)，用于接收加密后的AIS信息，并進行 解密處理。另一方面，本實用新型實施例提供了一種船載信息發(fā)射設備，所述船載信息發(fā)射 設備用于將獲取的船舶自動識別系統(tǒng)AIS信息經加密處理后進行發(fā)射。又一方面，本實用新型實施例還提供了一種岸基信息接收設備，所述岸基信息接 收設備用于接收加密船舶自動識別系統(tǒng)Ais信息，并進行解密處理。本實用新型實施例在公共的AIS定位系統(tǒng)的基礎上，提供了加密功能，有利于AIS
4信息的管理、監(jiān)控和有效利用，便于管理和執(zhí)法部門利用公共的AIS定位系統(tǒng)平臺收集需 要的信息進行執(zhí)法工作。同時，本實用新型實施例不存在CDMA網絡的傳輸延時，原則上不 需要CDMA網絡所需的離岸架設基站。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅 僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的 前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例的傳輸加密AIS信息的船舶定位系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例的加密單元與第一觸摸屏的連線示意圖；圖3為本實用新型實施例的解密單元與第二觸摸屏的連線示意圖；圖3A為本實用新型實施例的加密標志位的示意圖；圖4為本實用新型實施例的又一種傳輸加密AIS信息的船舶定位系統(tǒng)的結構示意 圖；圖5為本實用新型實施例的AIS接口輸出信息的信息結構示意圖；圖6為本實用新型實施例的AIS消息封裝為物理層數據分組示意圖；圖7為本實用新型實施例的客戶端處理流程圖；圖8為本實用新型實施例的一種船載信息發(fā)射設備的功能框圖；圖9為本實用新型實施例的公安邊防船舶定位系統(tǒng)的結構示意圖；圖10為本實用新型實施例的船載AIS設備的結構示意圖；圖11為本實用新型實施例的基站AIS設備的結構示意圖；圖12為本實用新型實施例的客戶端的功能框圖；圖13本實用新型實施例的邊防專用AIS設備II型的內部結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新 型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施 例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于 本實用新型保護的范圍。圖1為本實用新型實施例的一種傳輸加密AIS信息的船舶定位系統(tǒng)的結構示意 圖。如圖1所示，本實用新型實施例的傳輸加密AIS信息的船舶定位系統(tǒng)是一個分布式結 構的系統(tǒng)，包括加密AIS信息的發(fā)射子系統(tǒng)10和加密AIS信息的接收子系統(tǒng)20。其中，加 密AIS信息的發(fā)射子系統(tǒng)10，用于將AIS信息經加密處理后進行發(fā)射；加密AIS信息的接 收子系統(tǒng)20，用于接收加密后的AIS信息，并進行解密處理。上述的AIS信息，是指AIS設 備物理層傳輸的信息，即《船載自動識別系統(tǒng)(AIS)技術要求，GB/T 20068-2006》5. 3. 3. 8 所列格式的消息中包含的信息。本實用新型實施例的系統(tǒng)對需要保密的通信信息進行了加 密處理，比如對AIS消息中的用戶識別碼、航行狀態(tài)、轉向率、對地航速、船位精確度、經度、緯度、對地航向、真航向、IMO號碼、呼號、名稱、船舶及載貨類型、尺度/位置參照、電子定位 裝置類型、預計到達時間、當前最深靜態(tài)吃水量、目的地字段加密。由于AIS消息的數據長 度不固定，同時為了保障解碼的實時性，本實用新型實施例的加密AIS船舶定位系統(tǒng)較佳 地采用流加密算法(stream encryption algorithm)。在流加密算法中，RC4算法因為高的 安全性和軟件實現(xiàn)的便利性而著稱，因此，本實用新型實施例的AIS信息加密方法較佳地 采用RC4算法來對物理層數據分組中的數據字段進行加密。考慮到實時性和可實施性，解 密設備也較佳地采用RC4算法，但是本實用新型實施例不以此為限，還可以應用其它加/解 密算法。比如，AES (advanced encryption standard，高級加密標準)，其中采用AES算法 的流加密模式適合AIS信息的實時加密，加密和解密都采用AES ；或用LFSR(線性反饋移位 寄存器，Linear Feedback Shift Register)產生偽隨機序列，再用于AIS信息的實時加密 和解密。再參閱圖1，加密AIS信息的發(fā)射子系統(tǒng)10具體包括加密AIS信息的發(fā)射裝置 110和加密控制裝置120。加密AIS信息的發(fā)射裝置110具體包括依次相連接的全球定位系 統(tǒng)GPS單元112、編碼器114、加密單元116和VHF (Very high frequency，甚高頻)發(fā)射機 118。其中，全球定位系統(tǒng)GPS單元112，用于實時獲取船舶的經度、緯度信息。編碼器114， 用于將AIS信息按照《船載自動識別系統(tǒng)(AIS)技術要求，GB/T 20068-2006》5. 3. 3. 8所 列格式的消息的封裝要求打包。加密單元116，用于對AIS信息進行加密處理，AIS信息可 能是傳感器獲取的，比如經度、緯度，就是由GPS獲取的；AIS信息也可能是預先配置的，比 如IMO號碼、呼號。加密AIS信息的發(fā)射子系統(tǒng)10是設置于船舶上，對采集的船舶信息進 行編碼，轉換為適合VHF發(fā)射的編碼波形，并由VHF發(fā)射機118發(fā)射。加密控制裝置120， 與加密單元116相連，用于控制加密單元116是否進行加密處理以及為加密單元116配置 初始密鑰?？蛇x地，加密單元116可以根據該初始密鑰生成子密鑰，并利用該子密鑰進行加 密，或者，還可以進一步對該子密鑰進行隨機性檢驗，并結合預設的閾值長度對通過隨機性 檢驗的子密鑰進行處理，以生成最終用于加密的加密密鑰，這樣有利于進一步增強保密性。 上述內容后續(xù)將詳細描述。較佳地，加密控制裝置120通過輸出加密使能信號來觸發(fā)啟動 加密單元116進行加密處理。其中，上述初始密鑰可采用ASCII字符，該ASCII字符長度較 佳地為256字節(jié)，以利于提高密鑰的安全性。請再參閱圖1，加密AIS信息的接收子系統(tǒng)20可以包括AIS基站臺210，用于通 過內置的VHF接收機212接收加密后的AIS信息，并通過網絡傳輸線220傳送至中心控制 裝置230。中心控制裝置230，可以包括解密單元232和解碼器234，其中，解密單元232用 于對VHF接收機212傳送的加密后的AIS信息進行解密處理；解碼器234，用于將解密后的 AIS信息經解碼處理后輸出。由于AIS基站臺210—般安裝在室外或野外，中心控制裝置 230 一般安裝在室內機房，兩者之間具有一定的距離，所以，它們之間的信息傳輸需要適當 的傳輸介質，該傳輸介質較佳地為以太網。如果AIS基站臺210沒有以太網接口，則可以將 AIS基站臺210的接口轉換為以太網接口。通過采用網絡傳輸線220可以將AIS基站臺210 和中心控制裝置230分別設置在較遠的不同地方，由AIS基站臺210實現(xiàn)信息的就近接收， 由中心控制裝置230實現(xiàn)集中處理，從而實現(xiàn)了分布式管理。此外，解密單元232進行解密 處理可基于RC4算法，在解密過程中所使用的密鑰與加密過程中相同，該密鑰可從外部輸 入或通過用戶輸入而得到。[0031]可選地，圖1所示的系統(tǒng)還可以進一步包括轉發(fā)機(圖中未繪出)，當發(fā)射設備 和接收設備距離較遠，通過轉發(fā)機轉發(fā)信息。該轉發(fā)機可以轉發(fā)物理層數據分組，不管是加 密的還是未加密的。圖2為本實用新型實施例的加密單元與第一觸摸屏的連線示意圖?？蛇x地，圖1 中的加密控制裝置120可以是第一觸摸屏122，其具體用于進行初始密鑰配置和加密的使 能設置，并提供信息的實時顯示功能。第一觸摸屏122具有分別與加密單元116相連的第 一密鑰配置有效管腳、加密使能管腳和一條或多條第一密鑰數據線。密鑰配置有效管腳，用 于控制是否允許向加密單元116傳送初始密鑰；加密使能管腳，用于向加密單元116傳送 加密使能信號以啟動加密單元116進行加密處理，或者傳送加密失能信號以關閉加密單元 116，使加密單元116不進行加密處理；一條或多條第一密鑰數據線，用于當密鑰配置有效 管腳的狀態(tài)為有效時，向加密單元116傳送初始密鑰。加密單元116可以由第一觸摸屏122 設置密鑰，還可以由第一觸摸屏122通過加密使能信號管腳控制AIS信息的加密發(fā)射或不 加密發(fā)射。用戶可以通過控制加密使能管腳的狀態(tài)來在加密處理和不加密處理之間靈活切 換，以根據實際需要對AIS信息進行加密處理后發(fā)射或者不經加密處理后發(fā)射。結合參閱圖1和圖2，在一優(yōu)選的實施方式中，加密單元116可以包括如下模塊初始密鑰設置模塊1161，用于作為與第一觸摸屏122的接口，讀取第一觸摸屏112 配置的初始密鑰以及加密使能信號。子密鑰生成模塊1162，用于根據該初始密鑰生成子密鑰。該子密鑰可以是RC4算 法子密鑰，RC4算法子密鑰的生成規(guī)則是隨機置換，通過置換由初始密鑰得到子密鑰，置換 處理的技術手段本領域技術人員可以理解，故在此不贅述。子密鑰隨機化檢驗模塊1163，用于檢驗上述子密鑰的隨機性，輸出符合加密要求 的子密鑰，具體地，預先設定一個長度閾值，當子密鑰的長度超過該長度閾值時，判定該子 密鑰的隨機性滿足要求，則截取子密鑰的位于該長度閾值以后的部分作為對AIS信息進行 加密的加密密鑰。其中，確定長度閾值可依據如下處理過程假設有某子密鑰為序列S[l]，S [2]，…SQnaxlength]，其中maxlength為子密鑰 長度。
權利要求1.一種船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述船舶定位系統(tǒng)包括加密AIS信息的發(fā)射子系統(tǒng)，用于將AIS信息經加密處理后進行發(fā)射； 加密AIS信息的接收子系統(tǒng)，用于接收加密后的AIS信息，并進行解密處理。
2.根據權利要求1所述的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述加密AIS信息的發(fā)射子系統(tǒng) 包括加密AIS信息的發(fā)射裝置和加密控制裝置；所述加密AIS信息的發(fā)射裝置包括依次相連接的全球定位系統(tǒng)GPS單元、編碼器、加密 單元和甚高頻VHF發(fā)射機；其中，所述加密單元，用于對所述AIS信息進行加密處理；所述加密控制裝置，與所述加密單元相連，用于控制所述加密單元是否進行加密處理 和配置初始密鑰。
3.根據權利要求1所述的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述加密AIS信息的接收子系統(tǒng) 包括AIS基站臺，用于通過內置的VHF接收機接收加密后的AIS信息，并傳送至中心控制裝置；中心控制裝置，包括解密單元和解碼器，所述解密單元用于對所述AIS基站臺傳送的 加密后的AIS信息進行解密處理，所述解碼器用于將解密后的AIS信息經解碼處理后輸出。
4.根據權利要求1所述的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述加密AIS信息的接收子系統(tǒng) 包括AIS基站臺，包括VHF接收機和解密單元，所述VHF接收機用于接收加密后的AIS信息， 所述解密單元，用于對加密后的AIS信息進行解密處理；解密控制裝置，與所述解密單元相連，用于為所述解密單元配置初始密鑰； 中心控制裝置，與所述解密單元相連，用于接收所述解密單元傳送的解密后的AIS信 息，并將解密后的AIS信息通過內置的解碼器解碼處理后輸出。
5.根據權利要求2所述的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述加密控制裝置為第一觸摸 屏，所述第一觸摸屏具有分別與所述加密單元相連的密鑰配置有效管腳、加密使能管腳和 密鑰數據線；所述密鑰配置有效管腳，用于控制是否允許向所述加密單元傳送初始密鑰； 所述加密使能管腳，用于向所述加密單元傳送加密使能信號以啟動所述加密單元進行 加密處理，或者傳送加密失能信號以關閉所述加密單元；所述密鑰數據線，用于當所述密鑰配置有效管腳的狀態(tài)為有效時，向所述加密單元傳 送初始密鑰。
6.根據權利要求3所述的船舶定位系統(tǒng)，其特征在于，所述中心控制裝置還包括解密 控制單元，所述解密控制單元為第二觸摸屏，所述第二觸摸屏具有分別與所述解密單元相 連的第二密鑰配置有效管腳和第二密鑰數據線；所述第二密鑰配置有效管腳，用于控制是否允許向所述解密單元配置初始密鑰； 所述第二密鑰數據線，用于當所述第二密鑰配置有效管腳為有效時，向所述解密單元 傳送解密處理所需的初始密鑰。
7.一種船載信息發(fā)射設備，其特征在于，所述船載信息發(fā)射設備用于將獲取的船舶自 動識別系統(tǒng)AIS信息經加密處理后進行發(fā)射。
8.根據權利要求7所述的船載信息發(fā)射設備，其持征在于，包括全球定位系統(tǒng)GPS單元，用于獲取AIS信息； 編碼器，與所述GPS單元相連，用于對所述AIS信息進行編碼； 加密單元，與所述編碼器相連，用于根據預先配置的初始密鑰并基于RC4算法或者高 級加密標準AES，并對編碼后的AIS信息進行加密處理；甚高頻VHF發(fā)射機，與所述加密單元相連，用于將加密處理后的AIS信息通過VHF進行 發(fā)射。
9.根據權利要求8所述的船載信息發(fā)射設備，其特征在于，還包括加密控制裝置，與所述加密單元相連，用于控制所述加密單元是否進行加密處理和配 置初始密鑰。
10.根據權利要求8或9所述的船載信息發(fā)射設備，其特征在于，還包括 甚高頻VHF接收機，用于接收經過加密處理的AIS信息；解密單元，與所述VHF接收機相連，用于根據預先配置的初始密鑰并基于RC4算法或高 級加密標準AES對所述經過加密處理的AIS信息進行解密處理；解碼器，與所述解密單元相連，用于對解密后的AIS信息進行解碼處理。
11.一種岸基信息接收設備，其特征在于，所述岸基信息接收設備用于接收加密船舶自 動識別系統(tǒng)AIS信息，并進行解密處理。
12.根據權利要求11所述的岸基信息接收設備，其特征在于，包括 甚高頻VHF接射機，用于通過VHF接收加密AIS信息；解密單元，用于根據預先配置的初始密鑰并基于RC4算法或者高級加密標準AES對所 述加密AIS信息進行解密處理；解碼器，用于對解密后的AIS信息進行解碼處理。
專利摘要本實用新型實施例提供了一種船舶定位系統(tǒng)、船載信息發(fā)射設備和岸基信息接收設備。所述船舶定位系統(tǒng)包括加密AIS信息的發(fā)射子系統(tǒng)，用于將AIS信息經加密處理后進行發(fā)射；加密AIS信息的接收子系統(tǒng)，用于接收加密后的AIS信息，并進行解密處理。本實用新型實施例在公共的AIS定位系統(tǒng)的基礎上，提供了加密功能，有利于AIS信息的管理、監(jiān)控和有效利用，便于管理和執(zhí)法部門利用公共的AIS定位系統(tǒng)平臺收集需要的信息進行執(zhí)法工作。
文檔編號H04L9/32GK201887780SQ201020636248
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權日2010年11月30日
發(fā)明者何代欽, 朱勤, 鄒新生 申請人:北京國基科技股份有限公司