GPRS技術(shù)的沿岸海洋機(jī)動(dòng)調(diào)查測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研

摘要：基于沿岸海洋機(jī)動(dòng)調(diào)查測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，提出以通用分組無(wú)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://www.ex-cimer.com/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?shí)時(shí)性和可靠性，而且非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
關(guān)鍵詞：GPRS；無(wú)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(dòng)調(diào)查測(cè)量，一般是利用臨時(shí)租用的民船來(lái)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(cè)量設(shè)備功能的制約，測(cè)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(píng)估，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估滯后，使得測(cè)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(cè)量時(shí)有發(fā)生，無(wú)法滿足應(yīng)急機(jī)動(dòng)測(cè)量的需求。
本文根據(jù)目前海洋調(diào)查測(cè)量技術(shù)、嵌入式技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及沿岸海域地域特點(diǎn)，為滿足機(jī)動(dòng)海洋調(diào)查測(cè)量的需求，結(jié)合海洋機(jī)動(dòng)調(diào)查測(cè)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(hào)覆蓋范圍能滿足沿岸測(cè)量需求的GPRS無(wú)線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)了沿岸海洋機(jī)動(dòng)調(diào)查測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)岸站或母船的監(jiān)控中心對(duì)一個(gè)或多個(gè)機(jī)動(dòng)測(cè)量船的遙測(cè)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(cè)終端和無(wú)線通信數(shù)據(jù)鏈組成。監(jiān)測(cè)終端從調(diào)查測(cè)量數(shù)據(jù)中選取能夠代表當(dāng)前測(cè)量狀態(tài)的信息，收集當(dāng)前調(diào)查測(cè)量船的航行狀態(tài)，并對(duì)采集到的信息進(jìn)行壓縮編碼，利用無(wú)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(duì)接收的機(jī)動(dòng)調(diào)查測(cè)量船的航行狀態(tài)、關(guān)鍵調(diào)測(cè)數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行處理，隨時(shí)對(duì)調(diào)查測(cè)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(jiǎn)述
GPRS是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)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(dòng)通信技術(shù)，它將無(wú)線通信與Internet緊密結(jié)合。GP RS作為一種先進(jìn)的、全新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)承載手段，具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)：
(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(shí)際通信的數(shù)據(jù)流量為計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，是一種面向使用的計(jì)費(fèi)，計(jì)費(fèi)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(shí)的聯(lián)接，接入時(shí)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(wú)線專線網(wǎng)絡(luò)。用戶只在發(fā)送信息時(shí)才申請(qǐng)無(wú)線資源，其他時(shí)間保持激活狀態(tài)，發(fā)送信息的時(shí)候無(wú)需重新連接。IP數(shù)據(jù)包通過(guò)分組交換技術(shù)被分成若干片段，通過(guò)不同的路由以存儲(chǔ)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(dòng)的網(wǎng)絡(luò)狀況，每數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)間在1 s左右，并可連續(xù)發(fā)送，從而保證實(shí)時(shí)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(gè)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(wú)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(jì)價(jià)按數(shù)據(jù)流量計(jì)算、實(shí)時(shí)在線的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)機(jī)動(dòng)測(cè)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(dòng)測(cè)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(cè)終端模塊
監(jiān)測(cè)終端通過(guò)RS 232串口從機(jī)動(dòng)調(diào)查測(cè)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(guò)GPRS模塊接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，再通過(guò)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(wú)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(gè)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(cè)終端發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，并對(duì)監(jiān)測(cè)終端進(jìn)行結(jié)果反饋，實(shí)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(kù)的管理等，同時(shí)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行管理。
在實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心和監(jiān)測(cè)終端通信時(shí)，監(jiān)控中心采用TCP／IP協(xié)議和一臺(tái)接入因特網(wǎng)的PC機(jī)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、處理及對(duì)終端的管理。GPRS DTU一開機(jī)就自動(dòng)附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，并與監(jiān)控中心建立通信鏈路，隨時(shí)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(duì)GPRS的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，采用終端主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)的方式，數(shù)據(jù)傳輸效率更高。