GPRS技術(shù)的沿岸海洋機(jī)動調(diào)查測量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研

摘要：基于沿岸海洋機(jī)動調(diào)查測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅岢鲆酝ㄓ梅纸M無線業(yè)務(wù)(GPRS)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，硬件系統(tǒng)采用功能強(qiáng)大的ATmega 128L微控制器嵌入式系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂浦行模?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/GPRS">GPRS模塊采用內(nèi)置TCP／IP協(xié)議的MC55模塊作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぞ?，從而既保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性，而且非常經(jīng)濟(jì)實用。
關(guān)鍵詞：GPRS；無線數(shù)據(jù)傳輸；遠(yuǎn)程監(jiān)控；TCP／IP協(xié)議

0 引言
目前沿岸地帶的應(yīng)急機(jī)動調(diào)查測量，一般是利用臨時租用的民船來執(zhí)行任務(wù)。但由于受到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸手段和船只所攜帶調(diào)查測量設(shè)備功能的制約，測量數(shù)據(jù)只有在完成航次任務(wù)返航后，才能將數(shù)據(jù)帶回到岸站中心進(jìn)行處理和評估，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)質(zhì)量評估滯后，使得測量數(shù)據(jù)的精度、密度、成功率、有效率、覆蓋范圍等主要技術(shù)指標(biāo)都難以一次達(dá)到要求，補(bǔ)充測量時有發(fā)生，無法滿足應(yīng)急機(jī)動測量的需求。
本文根據(jù)目前海洋調(diào)查測量技術(shù)、嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及沿岸海域地域特點，為滿足機(jī)動海洋調(diào)查測量的需求，結(jié)合海洋機(jī)動調(diào)查測量的儀器設(shè)備、技術(shù)手段、數(shù)據(jù)采集類型等因素，利用信號覆蓋范圍能滿足沿岸測量需求的GPRS無線通信技術(shù)，設(shè)計了沿岸海洋機(jī)動調(diào)查測量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)岸站或母船的監(jiān)控中心對一個或多個機(jī)動測量船的遙測遙控。

1 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、監(jiān)測終端和無線通信數(shù)據(jù)鏈組成。監(jiān)測終端從調(diào)查測量數(shù)據(jù)中選取能夠代表當(dāng)前測量狀態(tài)的信息，收集當(dāng)前調(diào)查測量船的航行狀態(tài)，并對采集到的信息進(jìn)行壓縮編碼，利用無線通信數(shù)據(jù)鏈將其發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心對接收的機(jī)動調(diào)查測量船的航行狀態(tài)、關(guān)鍵調(diào)測數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行處理，隨時對調(diào)查測量船進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。其構(gòu)成如圖1所示。

1．1 GPRS技術(shù)簡述
GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，該技術(shù)建立在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，被稱為2．5代移動通信技術(shù)，它將無線通信與Internet緊密結(jié)合。GP RS作為一種先進(jìn)的、全新的無線網(wǎng)絡(luò)承載手段，具有獨特優(yōu)勢：
(1)GPRS引入分組交換的傳輸方式，使用者只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，按實際通信的數(shù)據(jù)流量為計費標(biāo)準(zhǔn)，是一種面向使用的計費，計費方式更加科學(xué)合理，大幅降低使用成本。
(2)GPRS可提供115 Kbjs傳輸速率(最高值為171．2 Kb／s)，明顯高于其他方式。
(3)GPRS提供快速及時的聯(lián)接，接入時間小于1 s，大幅提高數(shù)據(jù)收集及監(jiān)控效率。而且激活GPRS應(yīng)用后，將永遠(yuǎn)保持在線，類似于一種無線專線網(wǎng)絡(luò)。用戶只在發(fā)送信息時才申請無線資源，其他時間保持激活狀態(tài)，發(fā)送信息的時候無需重新連接。IP數(shù)據(jù)包通過分組交換技術(shù)被分成若干片段，通過不同的路由以存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳送到目的端，再組成完整的數(shù)據(jù)。根據(jù)移動的網(wǎng)絡(luò)狀況，每數(shù)據(jù)包傳輸時間在1 s左右，并可連續(xù)發(fā)送，從而保證實時傳輸?shù)目煽啃浴?br /> (4)GPRS支持Internet上最廣泛使用的IP協(xié)議和x．25協(xié)議，提供了一個完備的基于TCP／IP協(xié)議的通信解決方案。
GPRS作為一種高速、高效、經(jīng)濟(jì)的無線系統(tǒng)，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)帶寬寬、適應(yīng)性強(qiáng)、計價按數(shù)據(jù)流量計算、實時在線的優(yōu)點，特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大量數(shù)據(jù)傳輸，完全滿足多點機(jī)動測量數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控的雙向數(shù)
據(jù)信息傳輸，為機(jī)動測量數(shù)據(jù)采集傳輸及監(jiān)控提供了一種新的數(shù)據(jù)傳輸通信方式。
1．2 監(jiān)測終端模塊
監(jiān)測終端通過RS 232串口從機(jī)動調(diào)查測量船中接收數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析、處理，將數(shù)據(jù)打成IP包，通過GPRS模塊接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，再通過各種網(wǎng)關(guān)和路由將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。GPRS網(wǎng)絡(luò)用GGSN接入因特網(wǎng)，GGSN提供了GPRS網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)直接的無縫連接，所以遠(yuǎn)程傳輸終端和數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)傳輸是透明的。
1．3 監(jiān)控中心模塊
監(jiān)控中心是整個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的通信核心，主要功能是接收和處理監(jiān)測終端發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并對監(jiān)測終端進(jìn)行結(jié)果反饋，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，包括服務(wù)器端的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)庫的管理等，同時對整個網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行管理。
在實現(xiàn)監(jiān)控中心和監(jiān)測終端通信時，監(jiān)控中心采用TCP／IP協(xié)議和一臺接入因特網(wǎng)的PC機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、處理及對終端的管理。GPRS DTU一開機(jī)就自動附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，并與監(jiān)控中心建立通信鏈路，隨時收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)。GPRS網(wǎng)絡(luò)采用分組交換方式，針對GPRS的網(wǎng)絡(luò)特點，采用終端主動發(fā)送數(shù)據(jù)的方式，數(shù)據(jù)傳輸效率更高。