基于北斗衛(wèi)星的海洋調(diào)查測量監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：通信針對目前我國海洋調(diào)查測量單點作業(yè)模式的現(xiàn)狀，采用我國自主研發(fā)的“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)作為無線信道單元，設(shè)計了基于北斗衛(wèi)星的分布式海洋調(diào)查測量監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)岸站或母船的監(jiān)控中心對一個或多個測量終端的遙測遙控，建立了船與岸、船與船之間的實時聯(lián)系，形成分布式的海洋調(diào)查測量模式，對海量調(diào)查數(shù)據(jù)的實時高效傳輸及實時調(diào)整調(diào)查測量計劃任務都具有戰(zhàn)略性的意義。
關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星；海洋調(diào)查船；監(jiān)測中心；監(jiān)測終端；嵌入式數(shù)據(jù)采集儀

0 引言
目前執(zhí)行海洋調(diào)查測量任務的各調(diào)查測量船都是單獨作業(yè)的單點模式，各調(diào)查測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，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，不能實時與岸站、其他船只或海洋觀測手段等進行實時數(shù)據(jù)傳輸，存在產(chǎn)品發(fā)布周期長、數(shù)據(jù)更新慢等不足。本系統(tǒng)根據(jù)調(diào)查測量船測量設(shè)備現(xiàn)狀和作業(yè)模式，分別在監(jiān)控中心和測量終端搭建硬件平臺，研制專用測控軟件，并利用北斗系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信功能在監(jiān)控中心和測量終端之間進行數(shù)據(jù)傳輸和指令交互，即將各測量終端采集的測量狀態(tài)數(shù)據(jù)按要求實時傳送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心對接收到的數(shù)據(jù)進行實時處理和分析，并可根據(jù)任務需求向各測量終端下達控制指令，以指導和監(jiān)控各測量終端的測量過程，從而形成在監(jiān)控中心集中控制下的多艘測量船同時進行測量的分布式測量作業(yè)模式，達到提高測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量和測量作業(yè)效率的目的。

1 總體方案設(shè)計
北斗衛(wèi)星是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星通信導航定位系統(tǒng)，信號覆蓋范圍為我國領(lǐng)土及周邊地區(qū)。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)兼具導航定位、短信息通信、精密授時三大功能，可全天候、全天時提供衛(wèi)星導航信息和短信息傳輸服務，可在我國及周邊廣大地區(qū)，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(shù)據(jù)通信服務。
本系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、監(jiān)測終端兩部分組成。本方案研制中，繼承北斗用戶機通用技術(shù)，將用戶機劃分為天線、射頻通道、基帶數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)處理、電源模塊和結(jié)構(gòu)六大單元。同時針對分布式海洋調(diào)查測量的具體應用需求，需要研制監(jiān)測中心的應用軟件和嵌入式數(shù)據(jù)采集儀，對數(shù)據(jù)采集、分包進行優(yōu)化處理。系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示。

監(jiān)測中心用于接收各監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)采集儀所上報的采集數(shù)據(jù)，并通過上層應用軟件對數(shù)據(jù)進行分類、分析、整理、備份；同時需監(jiān)控各監(jiān)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、點名定位、電子羅盤導航等指揮調(diào)度功能。
嵌入式數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)工作和設(shè)備工作狀態(tài)進行直觀觀察；同時內(nèi)嵌WinCE操作系統(tǒng)，具備按鍵、觸摸屏雙重輸入方式，從而使得操作簡單易用。嵌入式數(shù)據(jù)采集儀與北斗用戶機配套使用，采集儀具備多路串口，可同時接駁不同設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集工作，采集后的數(shù)據(jù)通過北斗用戶機發(fā)送到監(jiān)測中心。
船舶北斗監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集要求北斗用戶機具有防水、抗腐蝕、抗鹽霧強的特點，同時可接駁高精度GPS，將定位結(jié)果、航速、航向等采集信息通過北斗鏈路發(fā)送到監(jiān)測中心。