基于北斗衛(wèi)星的海洋調(diào)查測(cè)量監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：通信針對(duì)目前我國(guó)海洋調(diào)查測(cè)量單點(diǎn)作業(yè)模式的現(xiàn)狀，采用我國(guó)自主研發(fā)的“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為無(wú)線信道單元，設(shè)計(jì)了基于北斗衛(wèi)星的分布式海洋調(diào)查測(cè)量監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)岸站或母船的監(jiān)控中心對(duì)一個(gè)或多個(gè)測(cè)量終端的遙測(cè)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(diào)查測(cè)量模式，對(duì)海量調(diào)查數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)高效傳輸及實(shí)時(shí)調(diào)整調(diào)查測(cè)量計(jì)劃任務(wù)都具有戰(zhàn)略性的意義。
關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星；海洋調(diào)查船；監(jiān)測(cè)中心；監(jiān)測(cè)終端；嵌入式數(shù)據(jù)采集儀

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

1 總體方案設(shè)計(jì)
北斗衛(wèi)星是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星通信導(dǎo)航定位系統(tǒng)，信號(hào)覆蓋范圍為我國(guó)領(lǐng)土及周邊地區(qū)。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)兼具導(dǎo)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(wèi)星導(dǎo)航信息和短信息傳輸服務(wù)，可在我國(guó)及周邊廣大地區(qū)，為公路交通、鐵路運(yùn)輸、海上作業(yè)、水文、氣象等領(lǐng)域提供定位及數(shù)據(jù)通信服務(wù)。
本系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、監(jiān)測(cè)終端兩部分組成。本方案研制中，繼承北斗用戶機(jī)通用技術(shù)，將用戶機(jī)劃分為天線、射頻通道、基帶數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理、電源模塊和結(jié)構(gòu)六大單元。同時(shí)針對(duì)分布式海洋調(diào)查測(cè)量的具體應(yīng)用需求，需要研制監(jiān)測(cè)中心的應(yīng)用軟件和嵌入式數(shù)據(jù)采集儀，對(duì)數(shù)據(jù)采集、分包進(jìn)行優(yōu)化處理。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

監(jiān)測(cè)中心用于接收各監(jiān)測(cè)終端的數(shù)據(jù)采集儀所上報(bào)的采集數(shù)據(jù)，并通過(guò)上層應(yīng)用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、分析、整理、備份；同時(shí)需監(jiān)控各監(jiān)測(cè)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(biāo)、軌跡回放、點(diǎn)名定位、電子羅盤(pán)導(dǎo)航等指揮調(diào)度功能。
嵌入式數(shù)據(jù)采集儀應(yīng)具備高分辨率彩色屏幕，大字體、高亮度，以方便操作人員對(duì)采集數(shù)據(jù)工作和設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行直觀觀察；同時(shí)內(nèi)嵌WinCE操作系統(tǒng)，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(shù)據(jù)采集儀與北斗用戶機(jī)配套使用，采集儀具備多路串口，可同時(shí)接駁不同設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，采集后的數(shù)據(jù)通過(guò)北斗用戶機(jī)發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。
船舶北斗監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集要求北斗用戶機(jī)具有防水、抗腐蝕、抗鹽霧強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)可接駁高精度GPS，將定位結(jié)果、航速、航向等采集信息通過(guò)北斗鏈路發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。