GPRS技術(shù)的沿岸海洋機動(dòng)調查測量數據傳輸系統的研

摘要：基于沿岸海洋機動(dòng)調查測量數據傳輸的需求，提出以通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)作為數據傳輸的通道，硬件系統采用功能強大的ATmega 128L微控制器嵌入式系統作為數據傳輸的控制中心，GPRS模塊采用內置TCP／IP協(xié)議的MC55模塊作為數據傳輸的工具，從而既保證了數據傳輸的實(shí)時(shí)性和可靠性，而且非常經(jīng)濟實(shí)用。
關(guān)鍵詞：GPRS；無(wú)線(xiàn)數據傳輸；遠程監控；TCP／IP協(xié)議

0 引言
目前沿岸地帶的應急機動(dòng)調查測量，一般是利用臨時(shí)租用的民船來(lái)執行任務(wù)。但由于受到遠程數據傳輸手段和船只所攜帶調查測量設備功能的制約，測量數據只有在完成航次任務(wù)返航后，才能將數據帶回到岸站中心進(jìn)行處理和評估，導致測量數據質(zhì)量評估滯后，使得測量數據的精度、密度、成功率、有效率、覆蓋范圍等主要技術(shù)指標都難以一次達到要求，補充測量時(shí)有發(fā)生，無(wú)法滿(mǎn)足應急機動(dòng)測量的需求。
本文根據目前海洋調查測量技術(shù)、嵌入式技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展現狀及沿岸海域地域特點(diǎn)，為滿(mǎn)足機動(dòng)海洋調查測量的需求，結合海洋機動(dòng)調查測量的儀器設備、技術(shù)手段、數據采集類(lèi)型等因素，利用信號覆蓋范圍能滿(mǎn)足沿岸測量需求的GPRS無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，設計了沿岸海洋機動(dòng)調查測量數據傳輸系統，實(shí)現岸站或母船的監控中心對一個(gè)或多個(gè)機動(dòng)測量船的遙測遙控。

1 數據傳輸系統結構
本系統主要由監控中心、監測終端和無(wú)線(xiàn)通信數據鏈組成。監測終端從調查測量數據中選取能夠代表當前測量狀態(tài)的信息，收集當前調查測量船的航行狀態(tài)，并對采集到的信息進(jìn)行壓縮編碼，利用無(wú)線(xiàn)通信數據鏈將其發(fā)送到監控中心，監控中心對接收的機動(dòng)調查測量船的航行狀態(tài)、關(guān)鍵調測數據等信息進(jìn)行處理，隨時(shí)對調查測量船進(jìn)行遠程遙控。其構成如圖1所示。

1．1 GPRS技術(shù)簡(jiǎn)述
GPRS是通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，該技術(shù)建立在GSM網(wǎng)絡(luò )的基礎上，被稱(chēng)為2．5代移動(dòng)通信技術(shù)，它將無(wú)線(xiàn)通信與Internet緊密結合。GP RS作為一種先進(jìn)的、全新的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )承載手段，具有獨特優(yōu)勢：
(1)GPRS引入分組交換的傳輸方式，使用者只有在發(fā)送或接收數據期間才占用資源，按實(shí)際通信的數據流量為計費標準，是一種面向使用的計費，計費方式更加科學(xué)合理，大幅降低使用成本。
(2)GPRS可提供115 Kbjs傳輸速率(最高值為171．2 Kb／s)，明顯高于其他方式。
(3)GPRS提供快速及時(shí)的聯(lián)接，接入時(shí)間小于1 s，大幅提高數據收集及監控效率。而且激活GPRS應用后，將永遠保持在線(xiàn)，類(lèi)似于一種無(wú)線(xiàn)專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。用戶(hù)只在發(fā)送信息時(shí)才申請無(wú)線(xiàn)資源，其他時(shí)間保持激活狀態(tài)，發(fā)送信息的時(shí)候無(wú)需重新連接。IP數據包通過(guò)分組交換技術(shù)被分成若干片段，通過(guò)不同的路由以存儲轉發(fā)的方式傳送到目的端，再組成完整的數據。根據移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )狀況，每數據包傳輸時(shí)間在1 s左右，并可連續發(fā)送，從而保證實(shí)時(shí)傳輸的可靠性。
(4)GPRS支持Internet上最廣泛使用的IP協(xié)議和x．25協(xié)議，提供了一個(gè)完備的基于TCP／IP協(xié)議的通信解決方案。
GPRS作為一種高速、高效、經(jīng)濟的無(wú)線(xiàn)系統，具有網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍廣、數據帶寬寬、適應性強、計價(jià)按數據流量計算、實(shí)時(shí)在線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大量數據傳輸，完全滿(mǎn)足多點(diǎn)機動(dòng)測量數據采集及監控的雙向數
據信息傳輸，為機動(dòng)測量數據采集傳輸及監控提供了一種新的數據傳輸通信方式。
1．2 監測終端模塊
監測終端通過(guò)RS 232串口從機動(dòng)調查測量船中接收數據，然后進(jìn)行分析、處理，將數據打成IP包，通過(guò)GPRS模塊接入GPRS網(wǎng)絡(luò )，再通過(guò)各種網(wǎng)關(guān)和路由將數據發(fā)送到監控中心。GPRS網(wǎng)絡(luò )用GGSN接入因特網(wǎng)，GGSN提供了GPRS網(wǎng)絡(luò )和因特網(wǎng)直接的無(wú)縫連接，所以遠程傳輸終端和數據中心的數據傳輸是透明的。
1．3 監控中心模塊
監控中心是整個(gè)數據傳輸系統的通信核心，主要功能是接收和處理監測終端發(fā)送來(lái)的數據，并對監測終端進(jìn)行結果反饋，實(shí)現數據的雙向傳輸，包括服務(wù)器端的數據網(wǎng)絡(luò )傳輸和數據庫的管理等，同時(shí)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )狀況進(jìn)行管理。
在實(shí)現監控中心和監測終端通信時(shí)，監控中心采用TCP／IP協(xié)議和一臺接入因特網(wǎng)的PC機來(lái)進(jìn)行數據的接收、處理及對終端的管理。GPRS DTU一開(kāi)機就自動(dòng)附著(zhù)到GPRS網(wǎng)絡(luò )上，并與監控中心建立通信鏈路，隨時(shí)收發(fā)用戶(hù)數據設備的數據。GPRS網(wǎng)絡(luò )采用分組交換方式，針對GPRS的網(wǎng)絡(luò )特點(diǎn)，采用終端主動(dòng)發(fā)送數據的方式，數據傳輸效率更高。