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基于北斗短报文通信的船舶导航与救援系统应用研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2019
  • 中图分类:
    U666.1
  • 关键词:
  • 成果简介:
    我国有良好的海洋自然条件和经济环境,近海、外海海洋资源丰富。但我国海洋船舶导航定位通信设备,无论与我国海洋事业发展需求还是与发达国家的水平相比,存在较大的差距。目前,如下几种现状:①海洋交通安全隐患加剧;②世界海洋竞争加大;③船舶导航通信设施落后;④现有的北斗终端功能有限。由此,本项目融合北斗的独特的中心节点式定位处理和短报文通信功能、GPS系统以及全球定位功能等,同时通过添加传感器,收集船员生理状态,船舶的环境信息(尤其是温度、湿度、风速等),通过扩展和升级系统的信息采集以及处理系统,最终能够把这些重要的信息传给陆地监测中心。已开发出一种具有自主核心技术的基于北斗短报文通信技术与无线传感网技术的船舶导航与救援系统。研究人员所设计的船舶导航与救援系统的通信网络架构如图1所示。 主要通信模块采用北斗短报文模块,北斗短报文物联网节点板载北斗RDSS单模模块,其内部集成了北斗RDSS射频收发芯片DT-A6、RDSS基带芯片TD1100A、5,W功放芯片LXK6618及其他LNA电路,通过外接SIM卡和无源天线即可实现北斗RDSS的短报文通信功能和卫星定位功能。 船上人员信息采集使用无线传感网(LoRaWAN网络架构)。按照LoRa联盟官方白皮书what is LoRaWAN的介绍,LoRaWAN是为LoRa远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。 由图3可以看到一个LoRaWAN网络架构中包含了终端、基站、NS(网络服务器)、应用服务器这4个部分。基站和终端之间采用星型网络拓扑,由于LoRa的长距离特性,它们之间得以使用单跳传输。在终端部分官方列了6个典型应用,有个细节,人们会发现终端节点可以同时发给多个基站。基站则对NS和终端之间的LoRaWAN协议数据做转发处理,将LoRaWAN数据分别承载在了LoRa射频传输和Tcp/IP上。LoRaWAN是一个星形网络,各种“物”(End Nodes)通过网关(Concentrator/Gateway)走“LoRaWAN协议”接入互联网,然后网关将数据转为TCP/IP协议上传到云端和用户侧。相对于NB-IoT而言,LoRaWAN无需入网,不需要插SIM卡;可以自由组网;传感器和设备数据可以在本地通过网关汇聚之后再上传到云端,如果使用NB-IoT的话,每个传感器和设备都必须直接入网,并且数据直接上传到云端,无法在前端进行汇聚和处理。LoRaWAN可以提供汇聚网关,适合运营商信号覆盖不佳,或者需要数据本地处理等场景,如社区类的固定设施联网,如工厂设备互联、大楼物业管理、小区消防监控、农业园区等。在船舶上使用LoRaWAN网络架构,自组无线网络收集船上人员的生理信息尤其方便。
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