基于GPS和北斗卫星的智能航标遥控遥测系统设计

平 ，保 障船 舶 航 运 的 安全 ，促 进 航 运 经 济 发 展 。 智 能 航 标 已
或 遥 测 遥 控 中心 发 送 遥 控 命 令 改变 。故 障 自报 ：在 定 时 发 送
经 成 为 航 运 领 域 的 研 究 重 要 内容 之 一 。 本 文 针 对 我 国 内河 水 域 特 点 ，提 出 了基 于 ＧＰ ／ 斗 卫 Ｓ北 星 的航 标 遥 测 遥 感 系 统 设 计 方 案 。
一
（ ）图形 显 示 ： 前 置 显 示 器 上显 示 监 控 区 域 内航 标 遥 ５ 在 测 遥 控 终 端 站 的地 理 位 置 分 布 图 。进 入 分 画 面 ，可 对 每 个 监 控 设 备 进 行 详 细 的显 示 。 （ ）故 障 的 诊 断 和 预 测 ：按照 一 定 的模 型 ， 似 于 智 能 ６ 类 的专 家 系 统 ， 完成 故 障 的诊 断及 预 测 （ 扩 展 ） 可 。 （ ） 能 对 ＧＰ ７ Ｓ定 位 信 号 作 差 分 计 算 ，并 把 计 算 结 果 以 图形 和 数 据 结 合 的 方式 实 时显 示 在 图形 界 面 上 。
（ 东 海 事 局 ，广 东 广 州 ５ ０３ ） 广 １２０
摘
要 ： 文 中介 绍 了航 标 遥 测 遥 控 技 术 及 其 发 展现 状 ，提 出 了基 于 ＧＰ ／ Ｓ 北斗 卫 星 的智 能 航 标 遥 测 遥 控 系 统 的 设计
方 案 ，将 逆 向 差 分 ＧＰ 技 术 应 用 在 航 标 遥 测 遥控 系统 进 行 航 标 移 位 监 测 ，并 依 靠 北斗 卫 星 通 信 系 统 实 现 逆 向 差 分 Ｓ ＧＰ Ｓ改 正数 据传 输 ，实现 航标 遥 测 数 据 传 输 及 遥 控 命 令 的 发 布 。系 统 设 计 具 有 前 瞻 性 ，对 于 我 国 的航 标 遥 测 遥 控 系 统 建 设 可 以提 供 参 考 。 关 键 词 ： 智 能 航标 ；遥 测 遥 控 ；ＧＰ Ｓ；北 斗
生 ，要 显 示 报 警 框 ，并 伴 有 报 警 声 （ 选 ） 可 ，以提 醒 操 作 员进 行 处 理 。报 警 清 楚 可 有 自动恢 复 清 除 ，人 工 分 别 清 除 和 人 工
全 部 清 除 三种 方法 ，以适 应 不 同 的情 况 。
（ ） 遥 测 遥 控 中心 １ 遥 测 遥 控 中 心 与航 标 Ｒ Ｕ 采 用卫 星 通 信 方 式 ， 用 北 斗 Ｔ 选
航 标 遥 测 遥 控 主 要应 用于 航标 灯器 的 监 控 、 供 电设 备 的 自动 控 制 ，航 标 工作 状态 报 警 等 方 面 。采 用 的 监 测 、 控 制 设 备 有 ：遥 控 终 端 （ Ｔ 、 可 编 程 控 制 器 （ Ｌ ，实 现 数 据 Ｒ Ｕ） Ｐ Ｃ） 通 讯 的 技 术 有 ：数 传 电 台 、 蜂 窝 电话 （ ＮＭＴ ， 卫 星 通 讯 ， ）
卫 星 通 信 终 端 卫 星定 位
锚
灯
稳 定 性 、 抗 风 性 能 等 。 因素 ，智 能 航 标 上 设 备 较 多 ，平 时 维 护 保 养 的 需 要 ，浮 标 上 应 留 有适 当 的 地 方 ，让 维 修 人 员能 站
（ ） 控 遥 测 中 心设 ＧＰ ２ 遥 Ｓ基 准 站 ， 用 逆 向 差 分 方 法 ， 采
国外在 ９ 年代初利用 电子 和通信技术建立航标遥测遥 ０
控 系统 ， 为 航运 事 业 提供 了 高 效 服 务 。纵 观 英 、 法 、 美 、 Ｉ ： １ 等 航 运 大 国 ， 已 经 利 用 现 代 电子 技 术 和 通 讯 技 术 建 立 起 了较 为 完善 的航 标遥 测 遥 控 系 统 ，为 海 运 事 业 提 供 了高 效 服 务 ； 总 的来 说 ， 国外 对于 航 标 遥 测 和 遥 控 系 统 的研 究 和 使 用 处 于
（ ） 航标 灯器 ３
航 标 灯 器 能 够 用 无 线 通 信 方 式远 程 向 中 心 站 报 告 自 己的 状 态 ，并 且 自身 具 有 一 定 自检 功 能 ，在 出 现 故 障 的情 况 下 能
及时 向中心站 发出报警信息 ；浮标航 标灯应有 自己的定位 装
置 （ Ｓ ， 够 检 测 到 浮 体 漂 移 的 出现 ， 及 时 向 中心 报 警 。 ＧＰ ） 能 并
（ ）航 标 位 置 检 测 设备 ４ 针对 我 国 内河 的一 些 特 殊 地 理 环 境 ，常 规 正 向差 分 ＧＰ Ｓ 技 术 难 以 实 现 （ 法 实 现 沿 江 设 置 诸 多 ＧＰ 基 站 ） 无 Ｓ ，而 传 输
图 ３ 遥 测 遥 控 中 心 系统 软 件 结 构
差分 信号 的通信体 制也是难点之一 。因此设计适合北斗通信
无 线 通 讯 、 有 线 电话 等 设 备 。
如下制式完成遥控中心与远程终端的实时通信 。 （ ）航标遥测 遥控 终端与遥控遥测 中心之 间通信 ， １ 直接
采 用 卫 星 通 信 传 输 体 制 （ 斗 一 广 系统 ）传 送 数 据 和 收 发 遥 北 世 控 指 令 ，信 息 格 式 符 合 Ｓ Ａ Ｃ ＤＡ 远 动规 范 ，数 据 具 有 一 定 的 纠错 能 力 ，数 据 传 送 错 误 时 可 确 认 或 重新 发送 。
中图 分 类 号 ： Ｕ４ ４ ６ ４
引 言
文 献标 识码 ：Ａ
文 章编 号 ： １０ — ９ ３ （ ０ ２ ９ ０ ４ — ３ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ — ０ ８ ０
一
、
即 自报 和 查 询 一 应答 相 结 合 方式 。 本 研 究 从 实 际应 用 出发 ，选 择 以 自报 为 主 的混 合 式 ，即 自报 和 查 询 一应答 相 结 合 方 式 。 能使 终端 耗 电量 大 为 减 小 ， 既 又 能 保 证 系 统 的 实 时 性， 作 制 式 的选 择 可 以在 ＲＴ 本 地 或 工 Ｕ 通 过 遥 控 中 心 遥控 改变 。具 体 工 作 的方 式 如 下 ： （ ）定 时 自报 和 故 障 自报 ： 时 自报 ： 端 每 日定 时 唤 １ 定 终
体 制 的逆 向差 分 ＧＰ Ｓ系 统 ，实 现 航 标 的位 置 监 测 。 （ ）航 标 状 态 数 据 传 输 终 端 ５ 传 输 终 端 可 选 择 北 斗卫 星通 信 机 作 为 航 标 状 态 数 据 传 输 终 端 ，终 端 结 构 如 图 ２所 示 。
四 、 智 能 航 标 的设 计
较 为 完善 的地 步 。
航标 Ｒ Ｕ 的 ＧＰ Ｔ Ｓ定位信息与航标灯本身状态信息经过编码
后一起发送 。
２ 系统 组 成 结 构 ．
我 国于 ２ ０ 年 地 开 始 了这 方 面 研 究 工作 ，正 处 于 航 标 ００ 遥 测 遥 控建 设 的 初 级 阶 段 ，许 多 技 术 问题 尚未 解 决 ，在 国 内 建 成 的 完 善 的 航 标 遥 测 遥 控 系 统 还 比较 少 ，亟 须 加 大 对 航 标
遥 测遥 控 系 统 的 研 究 投 入 、 逐 步 建 设 符 合 我 国沿 海 和 内河 特
（三
信息 传精 通道
：：
点 的航 标 助航 体 系 。
三 、航 标 遥 测 遥 控 系 统 设 计 方 案
１ 工 作 制 式 和通 信 方 式 ．
ＧＳ Ｐ 定位 仪 Ｉ 监 控
常 见 的 智 能 航 标 的 工 作 制 式 主 要 有 三 种 ： 自报 式 ：遥 测 遥 控 站 点 或 遥 测 遥 控 中 心 始 终 处 于 接 收 状 态 。应 答 式 ： 由遥 测 遥 控 中 心 定 时 或 随 时 呼 叫航 标 远 程 监 控 终 端 ，终 端 响 应 查 询 ，航 标 终 端 数 传 机 需 常 处 于 接 收 状 态 ，耗 电量 大 。混 合 式 ：
醒 ，采集 数据 ， 将 数 据 发 送 至 遥 测 遥 控 中 心 ，由 Ｒ Ｕ 本 地 并 Ｔ
航 标 是 能 够 帮 助 引导 船 舶 航 行 、 定位 和 标 示 碍 航 物 ，并 表 示 警 告 的人 工 标 志 ， 以标 示 航 道 、锚 地 、 滩 险 及 其 他 碍 航 物 的位 置 。航 标 对 于 支 持 航 运 、渔 业 、 海 洋 开 发 和 国 防 建 设 等 具 有 重 要 作 用 。为 适 应 航 运 的 协 调 发 展 ，各 国 均在 建 设 先 进 的、 可 靠 的航 标 遥 测 遥 控 系 统 ，以提 高 航 标 运 行 可 靠 性 和 设 备 利 用率 ，从 而 提 高航 运 管 理 的 水 平 、 服 务 质 量 及 运 输 水
世 广 卫 星通 信 系 统 终 端 设 备 。 遥 控 遥 测 中 心设 置逆 向差 分
（ ） 航 标 遥准 站 一 个 ， 制 范 围可 达 ２ ｋ （ 下 游 各 １ ｋ ） 控 ０ｍ 上 ０ｍ 。 航 标 遥 测 遥 控 终 端 主 要 由数 据 监 控 终 端 （ Ｔ Ｒ Ｕ） 和 无 线 通 信 装 置 组 成 ，集 实 时监 测 、信 息 存 储 、 通 信 管 理 于 一 体 ， 航 标 遥 测 遥 控 终 端 应 具 备 功 耗 低 、 高 抗 干 扰 性 和 干 扰 自恢 复 等 特 点 ，符 合 野 外 无 人 值 守 的环 境 要 求 。
二 、智 能 航 标 遥 测 遥 控 技 术 发 展概 述
数据之外 ，终端设有故 障 自报 功能 ；发现故 障则立即打开数 传机将故障信息发往遥测遥 控中心并存入 Ｒ Ｕ，这种方式可 Ｔ 实现定时 自报和故障 自报。
（ ） 询 一应 答 ： 便 于 遥 测 遥 控 中 心 遥测 遥控 航 标 灯 ， ２ 查 为 设 查 询 一应 答 式 ， 现 方 法 是 延 长 Ｒ Ｕ 工 作 时 间 ， 端 在 发 实 Ｔ 终 送 本 站 航 标 数 据 后 ，延 长 关 闭 时 间 ，接 受 和 执 行 遥 测 遥 控 中 心 的遥 控 命 令 。 为 了增 强 设 计 方 案 的通 用性 ，考 虑特 殊 地 理 环 境 ，选 用