基于北斗衛星的海洋調查測量監控系統的設計與實(shí)現

摘要：通信針對目前我國海洋調查測量單點(diǎn)作業(yè)模式的現狀，采用我國自主研發(fā)的“北斗”衛星導航系統作為無(wú)線(xiàn)信道單元，設計了基于北斗衛星的分布式海洋調查測量監控系統，實(shí)現岸站或母船的監控中心對一個(gè)或多個(gè)測量終端的遙測遙控，建立了船與岸、船與船之間的實(shí)時(shí)聯(lián)系，形成分布式的海洋調查測量模式，對海量調查數據的實(shí)時(shí)高效傳輸及實(shí)時(shí)調整調查測量計劃任務(wù)都具有戰略性的意義。
關(guān)鍵詞：北斗衛星；海洋調查船；監測中心；監測終端；嵌入式數據采集儀

0 引言
目前執行海洋調查測量任務(wù)的各調查測量船都是單獨作業(yè)的單點(diǎn)模式，各調查測量船的基本功能是調查采樣、數據采集、以及樣品和數據的初加工與存儲，待艦船返航到岸站處理中心后再將數據加工成信息產(chǎn)品并發(fā)布，不能實(shí)時(shí)與岸站、其他船只或海洋觀(guān)測手段等進(jìn)行實(shí)時(shí)數據傳輸，存在產(chǎn)品發(fā)布周期長(cháng)、數據更新慢等不足。本系統根據調查測量船測量設備現狀和作業(yè)模式，分別在監控中心和測量終端搭建硬件平臺，研制專(zhuān)用測控軟件，并利用北斗系統數據通信功能在監控中心和測量終端之間進(jìn)行數據傳輸和指令交互，即將各測量終端采集的測量狀態(tài)數據按要求實(shí)時(shí)傳送至監控中心，監控中心對接收到的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，并可根據任務(wù)需求向各測量終端下達控制指令，以指導和監控各測量終端的測量過(guò)程，從而形成在監控中心集中控制下的多艘測量船同時(shí)進(jìn)行測量的分布式測量作業(yè)模式，達到提高測量數據的質(zhì)量和測量作業(yè)效率的目的。

1 總體方案設計
北斗衛星是我國具有自主知識產(chǎn)權的衛星通信導航定位系統，信號覆蓋范圍為我國領(lǐng)土及周邊地區。北斗衛星系統兼具導航定位、短信息通信、精密授時(shí)三大功能，可全天候、全天時(shí)提供衛星導航信息和短信息傳輸服務(wù)，可在我國及周邊廣大地區，為公路交通、鐵路運輸、海上作業(yè)、水文、氣象等領(lǐng)域提供定位及數據通信服務(wù)。
本系統主要由監控中心、監測終端兩部分組成。本方案研制中，繼承北斗用戶(hù)機通用技術(shù)，將用戶(hù)機劃分為天線(xiàn)、射頻通道、基帶數字信號處理、數據處理、電源模塊和結構六大單元。同時(shí)針對分布式海洋調查測量的具體應用需求，需要研制監測中心的應用軟件和嵌入式數據采集儀，對數據采集、分包進(jìn)行優(yōu)化處理。系統總體設計如圖1所示。

監測中心用于接收各監測終端的數據采集儀所上報的采集數據，并通過(guò)上層應用軟件對數據進(jìn)行分類(lèi)、分析、整理、備份；同時(shí)需監控各監測終端的定位、通信等信息，具備通播發(fā)送、在電子海圖上跟蹤所選目標、軌跡回放、點(diǎn)名定位、電子羅盤(pán)導航等指揮調度功能。
嵌入式數據采集儀應具備高分辨率彩色屏幕，大字體、高亮度，以方便操作人員對采集數據工作和設備工作狀態(tài)進(jìn)行直觀(guān)觀(guān)察；同時(shí)內嵌WinCE操作系統，具備按鍵、觸摸屏雙重輸入方式，從而使得操作簡(jiǎn)單易用。嵌入式數據采集儀與北斗用戶(hù)機配套使用，采集儀具備多路串口，可同時(shí)接駁不同設備進(jìn)行數據采集工作，采集后的數據通過(guò)北斗用戶(hù)機發(fā)送到監測中心。
船舶北斗監測與數據采集要求北斗用戶(hù)機具有防水、抗腐蝕、抗鹽霧強的特點(diǎn)，同時(shí)可接駁高精度GPS，將定位結果、航速、航向等采集信息通過(guò)北斗鏈路發(fā)送到監測中心。