基于北斗衛(wèi)星通信的航標(biāo)遠程遙測遙控系統(tǒng)研究

王推陳 魏偉 湛江航標(biāo)處

海上航行相關(guān)系統(tǒng)作為航運相關(guān)活動的安全保障，具有重要發(fā)展意義。在國內(nèi)航運規(guī)模日益發(fā)展進程中，應(yīng)全面提升航運安全性?，F(xiàn)階段，航標(biāo)測控系統(tǒng)在航運中獲得了廣泛應(yīng)用，較為核心的檢測技術(shù)為GPS與GPRS。然而，GPRS信號測控范圍受限，難以全面落實較大距離的航標(biāo)測控。為此，以北斗衛(wèi)星通信技術(shù)為基礎(chǔ)，嘗試解決航標(biāo)測控的相關(guān)問題。

1.航標(biāo)遠程測控技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

在數(shù)字航標(biāo)引入同時，遠程測控技術(shù)獲得了廣泛應(yīng)用與發(fā)展，逐漸發(fā)展成為新型航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)。航標(biāo)遠程測控技術(shù)的全面應(yīng)用，有效提升航標(biāo)相關(guān)管理活動的效率，加強公共服務(wù)效能，營建安全穩(wěn)定的航運環(huán)境，具有重要的應(yīng)用價值。現(xiàn)階段，航標(biāo)遠程測控技術(shù)在實際應(yīng)用期間，主要功能表現(xiàn)為：航標(biāo)監(jiān)控、狀態(tài)預(yù)警、自控供電設(shè)備等。

系統(tǒng)中引入的自檢技術(shù)有：PLC控制系統(tǒng)，具有個性化編程性質(zhì)；RTU遙控系統(tǒng)，完成航標(biāo)遙控任務(wù)；NMT蜂窩通信設(shè)備，具有接收通信信號的能力；衛(wèi)星通信，用于傳輸海上通信信號。國外數(shù)字化航標(biāo)發(fā)展時間較長，在上世紀(jì)90年代即開始應(yīng)用航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)。國內(nèi)航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)應(yīng)用時期較晚，啟用于2000年，現(xiàn)階段在北方海區(qū)應(yīng)用較為廣泛?，F(xiàn)階段，國內(nèi)航標(biāo)遠程測控技術(shù)在實際應(yīng)用期間，存在較多技術(shù)問題尚未給予有效解決，比如渤海地區(qū)海域表現(xiàn)出危險性浮標(biāo)，通信問題并未給予有效解決。北斗衛(wèi)星通信技術(shù)有效解決了航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)的相關(guān)問題。

2.北斗衛(wèi)星通信的融合必要性

國內(nèi)自主研究而成的北斗衛(wèi)星通信相關(guān)技術(shù)，其應(yīng)用性能在于：全球衛(wèi)星通信能力，以GPS定位與導(dǎo)航服務(wù)為主；雙向通信功能，借助短報文完成通信傳輸，通信信號覆蓋面積較廣，有效解決GPRS信號覆蓋面積受限的問題。依據(jù)航海相關(guān)文件內(nèi)容，預(yù)計在未來三年內(nèi)，可全面建設(shè)航海保障體系，此系統(tǒng)具有完善的航海保障功能、先進的測控技術(shù)、合理的應(yīng)用布局、運轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)能力佳，應(yīng)對突發(fā)事件具有較強的響應(yīng)能力，高效提供全區(qū)域的保障服務(wù)。

為實現(xiàn)三年內(nèi)的航海保障建設(shè)，應(yīng)將航標(biāo)管理與維護雙重工作全面加強，保障航標(biāo)工作的有序性，提升其管理效能，增強其維護能力。其中，衛(wèi)星導(dǎo)航、通信技術(shù)雙項供應(yīng)，作為構(gòu)建助航網(wǎng)絡(luò)的核心元素。國內(nèi)建設(shè)的北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)，采取的是演進式衛(wèi)星建設(shè)，具有精確定位功能，可提供授時性通信服務(wù)，通信覆蓋面積較為廣泛，滿足于航標(biāo)遠程測控技術(shù)的各項應(yīng)用需求。尤其是在解決偏遠位置航標(biāo)測控方面，擁有良好的應(yīng)用優(yōu)勢，以此促進國內(nèi)航標(biāo)遙測技術(shù)穩(wěn)步提升。

3.北斗衛(wèi)星通信融在航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 運行原理

北斗衛(wèi)星通信融合于航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)中，旨在全面解決測控系統(tǒng)的較遠距離通信問題，提升遠程測控系統(tǒng)的整體應(yīng)用性能。系統(tǒng)整體設(shè)計的運行原理，等同于一般測控系統(tǒng)，主要包括信息監(jiān)測系統(tǒng)、遠程測控終端設(shè)備等。航標(biāo)遠程測控應(yīng)用的終端設(shè)備，借助數(shù)據(jù)采集設(shè)備的運行，完成航標(biāo)工作狀態(tài)的有效獲取，繼而完整封裝采集數(shù)據(jù)，由通信系統(tǒng)完成發(fā)送操作。

在實際應(yīng)用北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)期間，給予信息數(shù)據(jù)有效封裝，借助北斗衛(wèi)星相關(guān)通信模塊，完成信息傳輸與發(fā)送，經(jīng)衛(wèi)星傳輸網(wǎng)絡(luò)，將其有效輸送至北斗衛(wèi)星服務(wù)器，以服務(wù)器為技術(shù)支持，有效解碼接收的數(shù)據(jù)信息，繼而將解析完成的信息，完整發(fā)送至代理服務(wù)器。代理服務(wù)器針對接收數(shù)據(jù)，采取數(shù)據(jù)過濾操作，將航標(biāo)信息有效存儲于數(shù)據(jù)庫中。此外，服務(wù)器針對已接收的數(shù)據(jù)信息，開展定期檢測流程，提升數(shù)據(jù)有效性的處理效率，將檢測結(jié)果有效存儲于數(shù)據(jù)庫中，便于用戶提取與查看。

在系統(tǒng)正常運行期間，查詢航標(biāo)終端傳輸?shù)倪h程測控數(shù)據(jù)，在用戶登錄頁面完成，并發(fā)送遠程測控相關(guān)指令。由代理服務(wù)器完成指令發(fā)送，開展有效的數(shù)據(jù)實時監(jiān)測流程，對收集的數(shù)據(jù)信息加以重新封裝，繼而借助特定端口完成封裝數(shù)據(jù)的傳輸指令。北斗衛(wèi)星通信對應(yīng)的服務(wù)器，在接收數(shù)據(jù)相關(guān)指令時，借助通信網(wǎng)絡(luò)，將處理完成的數(shù)據(jù)完整傳輸至目標(biāo)設(shè)備，由接收數(shù)據(jù)信息的終端設(shè)備，對封裝數(shù)據(jù)信息加以解碼，完成相關(guān)數(shù)據(jù)處理的執(zhí)行指令。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計

在設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)期間，結(jié)合航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)功能的繁雜性，應(yīng)有效處理航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)中被動嵌入的模塊，比如衛(wèi)星通信，以此發(fā)揮嵌入式融合效果，增強系統(tǒng)的應(yīng)用功能。航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)的應(yīng)用功能，具體表現(xiàn)為：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺、高效率寬帶連接、硬件系統(tǒng)等。系統(tǒng)功能有：網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)通信服務(wù)、服務(wù)器功能、軟件管理、數(shù)據(jù)處理與管理、自檢程序等。因此，在北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)融合期間，可選擇SAN架構(gòu)的設(shè)計模式，完成航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)的搭建工作，提升各系統(tǒng)應(yīng)用模塊的聯(lián)通作用，給予通信功能有序運行的技術(shù)支持。

RAID完成數(shù)據(jù)存儲、北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸，此兩者系統(tǒng)在實際應(yīng)用期間，數(shù)據(jù)傳輸流程為：服務(wù)管理器中有效收集數(shù)據(jù)信息；報文組織模塊，加以數(shù)據(jù)處理；虛通道Buf，給予數(shù)據(jù)傳輸提供緩沖服務(wù)，減少數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生問題；光纖鏈路接口，為數(shù)據(jù)傳輸提供網(wǎng)絡(luò)支持；數(shù)據(jù)信息在光線助力下，成功傳輸至通信系統(tǒng)。北斗通信系統(tǒng)將信息傳輸至RAID模塊中，稱之為逆過程，其中報文組織模塊的相關(guān)功能，由報文整合模塊替代，其余程序不發(fā)生改變。在此系統(tǒng)架構(gòu)實施設(shè)計期間，有效完成通信服務(wù)的各項需求。

3.3 通信系統(tǒng)搭建

通信系統(tǒng)整體設(shè)計，作為北斗通信系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵元素，借助北斗通信系統(tǒng)與航標(biāo)終端兩者之間完成的數(shù)據(jù)交互功能，實現(xiàn)信息傳輸、指令傳達。在通信網(wǎng)絡(luò)實際接收航標(biāo)傳輸數(shù)據(jù)信息時，依據(jù)系統(tǒng)定義完成通信協(xié)議的傳輸任務(wù)，驗證信息有效性，有序開展信息拆包與組包等流程，保障應(yīng)用程序完整接收數(shù)據(jù)包。在監(jiān)控系統(tǒng)傳達指令類數(shù)據(jù)信息期間，應(yīng)采取的傳輸流程為：驗證信息真實性，將其傳輸至航標(biāo)信息接收終端的相關(guān)設(shè)備。應(yīng)用系統(tǒng)之間開展通信操作時，系統(tǒng)應(yīng)有效儲存已接收的數(shù)據(jù)信息，借助北斗服務(wù)器完成存儲操作，存儲位置為緩存列表，繼而由系統(tǒng)為通信提供服務(wù)接口。

在此接口完成相關(guān)打包數(shù)據(jù)的上傳與存儲工作，由后臺應(yīng)用程序有效接收打包數(shù)據(jù)，同時將遠程測控數(shù)據(jù)完整傳輸至收發(fā)列表中，借助北斗網(wǎng)絡(luò)完成遠程測控數(shù)據(jù)的傳輸指令。用戶在實際操作期間，遠程測控系統(tǒng)為用戶提供了交互式操作平臺，用于完成Web交互式界面的數(shù)據(jù)傳輸，針對Web程序收發(fā)的終端信息，給予相關(guān)技術(shù)反饋，以直觀形式將收集數(shù)據(jù)完整展示，為用戶開展航標(biāo)遠程測控管理提供技術(shù)便利。

3.4 系統(tǒng)運行

北斗通信系統(tǒng)運行期間，其嵌入在航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)中，旨在全面收集信息數(shù)據(jù)。部分來源于航標(biāo)終端、北斗通信網(wǎng)，借助Web接口完成指令發(fā)送，將數(shù)據(jù)信息存儲于北斗通信系統(tǒng)的收發(fā)列表中。在通信傳輸?shù)娜绦蛑校柚倍吠ㄐ?、衛(wèi)星通信兩者之間的信息交互，有效完成各類信息的傳輸指令，比如航標(biāo)定位信息，以此解決傳統(tǒng)通信系統(tǒng)信號覆蓋面積受限的問題，減少信息孤島問題發(fā)生。

4.結(jié)論

綜上所述，北斗通信技術(shù)融合于航標(biāo)遠程測控系統(tǒng)中，具有諸多應(yīng)用優(yōu)勢，有效解決傳統(tǒng)航海通信存在的各類不足，為航海通信服務(wù)提供先進的技術(shù)支持，具有良好的應(yīng)用效果，有助于保障航海相關(guān)活動的安全，發(fā)揮航標(biāo)遠程測控應(yīng)用的最大化價值，有效推動航海相關(guān)活動與邊防事業(yè)的有序發(fā)展。