基于銥星的海洋浮標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸與定位搜尋系統(tǒng)

1、基于銥星數(shù)傳終端的海洋浮標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸與定位搜尋系統(tǒng)摘要 :介紹了海洋浮標(biāo)及其應(yīng)用,分析了銥星 SBD 短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn), 推薦了一款具有數(shù)據(jù)傳輸和 GPS 定位功能的銥星數(shù)傳終端。 并結(jié)合實(shí)例闡述了銥 星數(shù)傳終端在海洋資料浮標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸和定位搜尋系統(tǒng)中的應(yīng)用方案和方法。 關(guān)鍵詞 :銥星;SBD 短數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)傳輸;GPS 定位跟蹤;海洋浮標(biāo);深海潛標(biāo)一、 引 言隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟,海洋環(huán)境監(jiān)測已進(jìn)入從空間、沿岸、水面及水 下的對立體監(jiān)測時(shí)代。海洋浮標(biāo)是一種現(xiàn)代化的海洋觀測設(shè)施。它具有全天候、 全天時(shí)穩(wěn)定可靠地收集海洋環(huán)境資料的能力 , 并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)標(biāo) 示和自動(dòng)發(fā)送。海洋

2、浮標(biāo)與衛(wèi)星、飛機(jī)、調(diào)查船、潛水器及聲波探測設(shè)備一起, 組成了現(xiàn)代海洋環(huán)境主體監(jiān)測系統(tǒng), 是海洋觀測, 獲取長周期海洋科學(xué)數(shù)據(jù)的重 要調(diào)查手段。海洋浮標(biāo) , 一般分為水上和水下兩部分:水上部分裝有多種氣象要素 (風(fēng)速、 風(fēng)向、 氣溫、 氣壓和溫度等 的傳感器; 水下部分有多種水文要素 (波浪、 海流、 潮位、海溫傳感器以及海洋環(huán)境化學(xué)參數(shù)(鹽度、 pH 值、葉綠素、營養(yǎng)鹽、 濁度測量傳感器。海洋資料浮標(biāo),包括深海潛標(biāo),都是價(jià)格昂貴的設(shè)備。由于海域環(huán)境非常 復(fù)雜,易造成浮標(biāo)或潛標(biāo)的故障,特別是浮標(biāo)或潛標(biāo)的丟失,構(gòu)成重大損失。因 此,浮標(biāo)的定位、跟蹤和搜尋,與觀測數(shù)據(jù)的采集傳輸一樣,都十分重要。 目

3、前的海洋資料浮標(biāo)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中,采用過多種數(shù)據(jù)通信方式,包 括短波通信、INMARSAT-C 衛(wèi)星通信以及 GPRS/CDMA通信等。各種通信方式各有 優(yōu)點(diǎn)和局限性:短波通信抗干擾能力差、誤碼率高、數(shù)據(jù)接收率低;INMARSAT-C 衛(wèi)星通信可靠性高, 數(shù)據(jù)接收率達(dá) 95%上, 但通信費(fèi)用較高; GPRSP/CDMA通信費(fèi)用較低,但通信信號受到浮標(biāo)到岸邊距離的限制。衛(wèi)星通信具有大范圍、 無盲區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)勢, 尤其適合在地理環(huán)境復(fù)雜、 地域偏僻、 海洋以及基礎(chǔ)設(shè)施落后的地區(qū)進(jìn)行通信傳輸。 目前較為成熟、 且運(yùn)行 良好、用廣泛使用的商業(yè)衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有 Inmarsat 海事衛(wèi)星、 I

4、ridium 銥星系統(tǒng)。特別是銥衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)因其所具有的 " 無縫隙 " 全球覆蓋,極低的 通信延時(shí),良好通信質(zhì)量的獨(dú)特性能,日益受到人們的關(guān)注。而 Iridium 銥星系 統(tǒng)提供的 SBD (Short Burst Data數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),更具有快速,靈活,低廉,高效的 特點(diǎn),(類似于地面移動(dòng)通信系統(tǒng)提供的短信息 SMS 業(yè)務(wù),逐漸收到青睞和 采用。 通過 SBD 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方式, 可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)小數(shù)據(jù)量的雙向數(shù)據(jù)傳輸, 是傳輸海上浮標(biāo)數(shù)據(jù)的理想通信手段。采用基于銥星突發(fā)短數(shù)據(jù)SBD業(yè)務(wù)的銥星數(shù)傳 GPS 終端,來構(gòu)建多用的途 海洋浮標(biāo)數(shù)據(jù)采集與定位跟蹤監(jiān)測系統(tǒng), 既可進(jìn)

5、行海洋浮標(biāo)觀測數(shù)據(jù)的采集, 以 及浮標(biāo)的監(jiān)控監(jiān)測, 也可作為標(biāo)志浮標(biāo)跟蹤搜索, 以及營救遇難船只, 適用范圍 廣泛。二、銥星數(shù)傳 GPS 終端銥星數(shù)傳 GPS 終端(DTU 是信號覆蓋全球,高可靠、低成本、使用方便 的衛(wèi)星通訊設(shè)備,是提供全球范圍內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸和定位跟蹤服務(wù)的理想解決方案。 本產(chǎn)品是基于銥衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)撥號業(yè)務(wù)(Data Call 和 SBD 短數(shù)據(jù)業(yè) 務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。產(chǎn)品是基于銥衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)撥號業(yè)務(wù)(Data Call 和 SBD 短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。借助銥星撥號業(yè)務(wù),銥星數(shù)傳 GPS 終端可實(shí)現(xiàn)與另一臺銥星數(shù) 傳終端、 或 PSTN (公共電話交換網(wǎng)絡(luò) 上數(shù)據(jù)

6、設(shè)備的連接 , 從而提供了 2.4Kpbs 速率的雙向數(shù)據(jù)傳輸通道。借助 SBD 短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),銥星數(shù)傳 GPS 終端可與預(yù) 先綁定的其他銥星數(shù)傳 GPS 終端,用戶服務(wù)器和郵箱 之間,實(shí)現(xiàn)小數(shù)據(jù)量的 雙向傳輸。產(chǎn)品內(nèi)嵌銥星 Modem , GPS 接收機(jī)和相關(guān)協(xié)議,用戶無需了解繁瑣的銥星 傳輸過程,通過終端 RS232串口,就可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)通信和定位跟蹤服務(wù)。本產(chǎn)品非常適合于地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的區(qū)域(海洋、高空、極地、沙漠 等,以及通信設(shè)施落后,安全性差的國家和地區(qū)。 銥星數(shù)傳 GPS 終端三、基于銥星終端的浮標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸與定位搜尋系統(tǒng)方案該系統(tǒng)能夠把數(shù)據(jù)傳輸給安裝了“浮標(biāo)數(shù)據(jù)采集和跟

7、蹤監(jiān)測管理”軟件裝在 一起的專用服務(wù)器。該服務(wù)器既可以裝在船上(船站 ,又可以裝在陸上的辦公 室(岸站 。系統(tǒng)可以在任何時(shí)候采集和跟蹤少則幾個(gè),多達(dá)上千個(gè)海洋浮標(biāo)。對于規(guī)模較小的系統(tǒng), 監(jiān)控中心無論是船站還是岸站, 可采用終端對終端的 簡單形式。一臺銥星終端作為主站,其他幾個(gè)(5個(gè)終端作為浮標(biāo)子終端。這 種形式較為靈活,方便。適合于海洋浮標(biāo)數(shù)量較少的應(yīng)用場合。對于規(guī)模較大的系統(tǒng), 監(jiān)控中心通常是岸站, 可采用 DirectIP 方式。 這種方 式下,用戶首先要有一個(gè)固定 IP 的用戶服務(wù)器。銥星網(wǎng)關(guān)(銥星運(yùn)營商與用 戶服務(wù)器之間通過 TCP/IP協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)。而銥星網(wǎng)關(guān)則作為前端浮標(biāo)銥星終

8、端與用戶服務(wù)器之間的橋梁。這種形式便于組成分布 /集中式的系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu),監(jiān)控中心可采用 CS (客戶端 /服務(wù)器的架構(gòu),這樣方式對于監(jiān)測點(diǎn)較多,實(shí)時(shí) 性要求高的應(yīng)用尤為適合, 特別適用于對于海洋浮標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用, 是具有普 遍性的應(yīng)用形式。基于銥星數(shù)傳 GPS 終端的, 海洋浮標(biāo)數(shù)據(jù)采集與定位搜尋監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如 下: 銥星終端通過 RS232連接器與海洋浮標(biāo)數(shù)據(jù)設(shè)備 TDE 連接, 每當(dāng)接收到一 幀 TDE 的數(shù)據(jù),或需要發(fā)送 GPS 位置時(shí),銥星終端將以 SBD 方式啟動(dòng)發(fā)送。 信息首先發(fā)送到銥衛(wèi)星上, 銥衛(wèi)星然后轉(zhuǎn)發(fā)該信息至地面銥星網(wǎng)關(guān), 銥星網(wǎng)關(guān)通 過互聯(lián)網(wǎng) TCP 協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送到

9、事先綁定岸站用戶服務(wù)器上。同樣,岸站用戶 服務(wù)器發(fā)送指令信息到銥星網(wǎng)關(guān),銥星網(wǎng)關(guān)按照 SBD 方式,自動(dòng)將該指令信息 發(fā)送到相應(yīng)的浮標(biāo)銥星終端上。浮標(biāo)內(nèi),銥星數(shù)傳 GPS 終端與浮標(biāo) DTE 通過 RS232連接,銥星終端可按如 下方式工作:1:當(dāng)浮標(biāo)浮出水面,采用 SBD 方式,可向岸站或船站發(fā)送一次位置數(shù)據(jù)和 觀測數(shù)據(jù)。2:浮標(biāo)浮出水面以后,可根據(jù)預(yù)先設(shè)定或?qū)崟r(shí)指令,采用 SBD 方式,定時(shí) 向岸站或船站發(fā)送位置數(shù)據(jù)。3:每當(dāng)潛入水下時(shí),浮標(biāo)則停止向岸站或船站發(fā)送,進(jìn)入休眠狀態(tài),節(jié)省電力。4:岸站或船站可采用 SBD 方式,隨時(shí)向浮標(biāo)發(fā)送控制指令或查詢指令,以 確認(rèn)浮標(biāo)的狀態(tài)。5:浮標(biāo)浮出水面以后,如果需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大,也可采用數(shù)據(jù)撥號方 式,連接成功后,可向岸站或船站發(fā)送數(shù)據(jù)。四、系統(tǒng)優(yōu)勢1:采用銥星衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)全球覆蓋,沒有盲區(qū);2:銥星 SBD 具有準(zhǔn)實(shí)時(shí)的特性,秒級的數(shù)據(jù)傳輸延時(shí),實(shí)時(shí)性強(qiáng); 3:具有極高的傳輸可靠性;4:支持雙向數(shù)據(jù)傳輸,并支持多點(diǎn)同時(shí)傳輸;很好地滿足浮標(biāo)系統(tǒng)對數(shù)據(jù) 采集、定位搜尋和監(jiān)控的需求。5:系統(tǒng)容量可大可小,擴(kuò)容性能好,新的海洋浮標(biāo)可以隨時(shí)加入