基于北斗衛星的海洋調查測量監控系統的設計與實現

摘要：通信針對目前我國海洋調查測量單點作業模式的現狀，采用我國自主研發的“北斗”衛星導航系統作為無線信道單元，設計了基于北斗衛星的分布式海洋調查測量監控系統，實現岸站或母船的監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系，形成分布式的海洋調查測量模式，對海量調查數據的實時高效傳輸及實時調整調查測量計劃任務都具有戰略性的意義。
關鍵詞：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的各調查測量船都是單獨作業的單點模式，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品并發布，不能實時與岸站、其他船只或海洋觀測手段等進行實時數據傳輸，存在產品發布周期長、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模式，分別在監控中心和測量終端搭建硬件平臺，研制專用測控軟件，并利用北斗系統數據通信功能在監控中心和測量終端之間進行數據傳輸和指令交互，即將各測量終端采集的測量狀態數據按要求實時傳送至監控中心，監控中心對接收到的數據進行實時處理和分析，并可根據任務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程，從而形成在監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模式，達到提高測量數據的質量和測量作業效率的目的。

1 總體方案設計
北斗衛星是我國具有自主知識產權的衛星通信導航定位系統，信號覆蓋范圍為我國領土及周邊地區。北斗衛星系統兼具導航定位、短信息通信、精密授時三大功能，可全天候、全天時提供衛星導航信息和短信息傳輸服務，可在我國及周邊廣大地區，為公路交通、鐵路運輸、海上作業、水文、氣象等領域提供定位及數據通信服務。
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，繼承北斗用戶機通用技術，將用戶機劃分為天線、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、分包進行優化處理。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，并通過上層應用軟件對數據進行分類、分析、整理、備份；同時需監控各監測終端的定位、通信等信息，具備通播發送、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進行直觀觀察；同時內嵌WinCE操作系統，具備按鍵、觸摸屏雙重輸入方式，從而使得操作簡單易用。嵌入式數據采集儀與北斗用戶機配套使用，采集儀具備多路串口，可同時接駁不同設備進行數據采集工作，采集后的數據通過北斗用戶機發送到監測中心。
船舶北斗監測與數據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，將定位結果、航速、航向等采集信息通過北斗鏈路發送到監測中心。