多径干扰下船舶无线通信传输功率控制研究

受到多经干扰源信号的影响,船舶无线通信传输网络的传输效果并不理想。通过分析发现,信号稳定与否在于多径干扰下网络自身传输功率控制的稳定性,因此提出多径干扰下船舶无线通信传输功率控制方法。对船舶无线网络的多径干扰源下的网络链路进行干扰模型建立,获得网络干扰下的功率数据;引入传输功率节点选取算法,对干扰下的网络节点进行最优选取;将获取控制量写入控制策略,完成对多径干扰下船舶无线通信传输功率的精准控制研究。通过对比实验对提出设计进行稳定性的数据验证,证明在多径干扰下船舶无线通信传输功率的控制满足设计要求。     

内河无人航道测量船系统设计*

针对内河传统测量船受人力、物力、时间、吃水等因素的制约而导致的航道信息时效性受限以及浅水区域无法测量等问题,设计了一种用于基于无人船的内河航道信息测量系统。该系统搭载数字测深仪、RTK 、GPS、声学多普勒流速剖面仪（ADCP）等设备,利用船舶无人驾驶技术实现航道水深、流速的自动测量,并通过无线传输网络将测量数据实时传送至测量中心,无人航道测量船的应用是未来内河航道测量智能化的重要尝试。     

基于PLC技术的内河船舶集成监控系统

应用先进的PLC技术、数字传输与显示技术,对内河船舶集成监控系统进行了高度集成化设计,用软件取代了船舶自动控制系统中大量的硬件设备。监控系统将船舶集控室的大部分功能与驾驶台控制集成,实现了驾机合一,大大降低了系统投入成本。重点研究了N:N数据传输网络在中小型船舶通信中的应用方法。     

光子晶体光纤在船舶射频信号延时控制中的应用

船舶射频信号延时会导致信号远距离传输受限,造成数据丢包。为此,研究光子晶体光纤在船舶射频信号延时控制中的应用。该研究描述光子晶体光纤通信网络时延变化,确定影响延时因素,建立测试程序,测试光子晶体光纤信号传输延时,最后根据测试结果,建立延时控制结构,利用GPC(广义预测控制)算法实现光子晶体光纤在船舶射频信号传输时的延时控制。试验结果表明,所提方法应用下,船舶射频信号延时缩短,证明了本文研究的有效性。     

大数据资源调度下船舶网络信息传输方法优化

为解决常规船舶网络信息传输方法传输稳定性较低的不足,提出了大数据资源调度下船舶网络信息传输方法优化,基于多进程的船舶网络信息传输整合,优化船舶网络通信PCI地址映射机制,改善船舶数据传输信息的打包方式,完善船舶无线网络信息传输协议,实现大数据资源调度下船舶网络信息传输方法优化,实验数据表明,提出的船舶网络信息传输方法较常规传输方法,传输稳定性提高25.71%,适合于大数据资源调度下的船舶网络信息传输。     

基于传感器网络的船舶舱室火灾远程监控系统

由于传输信道中存在随机干扰,监控系统受到干扰后输出的信号中存在随机误差,从而导致传统的船舶舱室火灾远程监控系统实时性差,为此设计一种基于传感器网络的船舶舱室火灾远程监控系统。在系统的硬件部分,通过温度传感器实时测量温度,利用无线收发模块传输监控数据,并采用数据采集卡采集监控数据。在系统软件部分,利用传感器网络中的无线通信技术感知实时监测的信息,采用数字滤波方法抑制有效信号中的干扰成分,输出监控信号,以此完成基于传感器网络的船舶舱室火灾远程监控系统的设计。实验以明火发现时间与阴燃火发现时间为实验指标。结果表明,所设计的系统比传统的基于红外技术的船舶舱室火灾远程监控系统与基于蓝牙技术的船舶舱室火灾远程监控系统发现明火、阴燃火的时间短,证明所设计的监控系统实时性能好,能够及时发现火灾情况。     

船舶认知无线通信网络跨层安全架构研究

为使船舶主机在行进过程中的通信安全性得到有效保障,研究船舶认知的无线通信网络跨层安全架构。通过划分通信数据安全等级的方式,评估数据信息的跨层传输风险,分析船舶认知无线通信网络安全需求。完善无线通信网络底层拓扑结构,根据通信数据传输协议,确定网络访问安全机制,实现无线通信网络的跨层安全架构搭建。实验结果表明,该架构体系能够保障船舶主机的通信安全性,提高通信数据波信号传输强度。     

内河船舶大数据关键技术研究

为了解决内河船舶信息孤岛、屏障问题,实现船舶海量数据的快速整合应用,本文对内河船舶数据互联互通、共享交换的实际情况进行了综合分析,对内河船舶大数据关键技术展开研究。厘清内河各类船舶数据间的关系,确定船舶大数据建设内容,探索船舶大数据处理技术方法、船舶大数据存储、船舶大数据共享与服务,为船舶大数据平台建设打下理论技术基础。     

大数据异步传输环境下舰船激光网络回波信号增强处理

针对信号异步传输所导致增强效果不理想问题,提出大数据异步传输环境下舰船激光网络回波信号增强处理方法。采用信号累积增强技术将舰船激光网络范围内若干个回波信号积累在一起,形成一个高强度的回波信号,增强回波信号被采集的概率,确定激光网络正常状态下的分形盒维数与实时网络连接分形盒维数的差,若差值大于阈值即可将实时网络的回波信号定义为异常信号清除掉;针对被清除的异常数据,采用贝叶斯因子分析模型恢复缺失的回波信号,并对回波信号进行去噪处理。实验结果显示,该方法异常信号漏检率与误检率均低于2%,能够彻底抑制信号内的噪声分量,较好地进行信号恢复。     

基于LoRa技术的船舶交通信号控制

传统船舶交通信号控制方法采用的控制技术,存在信号间数据流调控相位差较大,导致传输信道内信号流拥堵,出现信号交替延迟,降低信号控制精度的问题。因此,提出基于LoRa技术的船舶交通信号控制。基于LoRa技术对船舶交通信号网络控制结构进行优化,建立基于LoRa的信号传输模式。在建立模式中,优化信号交替数据流间的相位量,梳理信号控制的逻辑,提升信号控制精度。仿真数据对比结果表明,基于LoRa技术的船舶交通信号控制方法,具有大流量下信号控制精准、控制信号稳定的优点,相较传统船舶交通信号控制方法的控制精度整体提升58.6%,具有一定的推广价值。     

基于云计算平台的船舶航行数据实时快速采集系统设计

为给船舶航行控制、运维等提供数据,设计基于云计算平台的船舶航行数据实时快速采集系统。该系统数据源模块利用数据采集装置采集船舶实时航行数据,通过接收机和广播信号将其传输到DDN网络模块内,该网络模块通过路由器、交换机等将船舶航行数据传输到服务模块内,该模块通过采集服务和其他服务内的单元执行数据采集、数据异常分析、告警以及采集远程控制等功能,并将数据采集、分析等结果传输到应用模块内,应用模块通过数据实时显示、数据查询等单元为用户提供数据采集与分析等结果。实验表明,该系统采集船舶航行数据较为精准,且采集数据的实时性较好。     

基于无线传感网络的内河高密度船舶防撞研究

我国内河船舶运输行业发展导致船舶数量和体积不断增加,传统船舶防撞系统测距已经难以满足船舶防撞要求。对此基于无线传感网络设计内河高密度船舶单片机激光传感防撞系统。以激光测距传感器作为船舶核心防撞感知子系统,搭配外围单片机组成主控制器组成船舶核心控制单元,通过无线传感网络收发控制指令;设计双向自由度底座,提高激光测距监控范围;利用C语言通过KeiluVison4作为编译完成系统主监控程序和数据采集程序设计,实现基于无线传感网络的内河高密度船舶单片机传感防撞系统设计。实验结果表明,相对于传统防撞系统,设计的单片机激光传感防撞系统正向距离信号有效辐射域提高35.5%,负向距离信号有效辐射域提高17.5%,可以有效提高船舶激光有效防撞测距。     

基于单波束仰扫回波信号强度处理的船舶吃水检测技术

针对内河船舶超吃水引发的船舶安全问题,提出单波束声呐在水下仰扫,对目标船舶回波信号的强度值进行处理并滤除干扰误差,测量内河船舶动态吃水值的检测方法。采用自适应阈值法甄别仰扫单波束声呐发射到船底的回波信号,利用中值滤波滤除回波信号异常数据得到单波束声呐到目标船舶底部的距离,用测深传感器测得的水深值减去此距离得到船舶的实时吃水值。对不同吃水值的模拟船舶进行吃水测量实验,结果表明:该系统能够较为准确测量船舶吃水值。     

近距离船舶无线移动交互信号传输方法研究

传统近距离船舶无线移动交互信号传输方法能够完成交互信号的传输,但受环境干扰因素响应大,为此提出近距离船舶无线移动交互信号传输方法研究。采用无线射频交互信号传输方式,利用相位补偿模块进行高稳态的射频信号传输;依托无线交互信号链路设计,完成交互信号的编码译码设置,从而实现近距离船舶无线移动交互信号传输。实验数据表明,该设计方法较传统设计方法综合响应时间提升24.44%,且具有较高的传输稳定性。     

船岸数据通信装置信号线电磁辐射分析

为保证船岸数据通信装置稳定性，减少电磁辐射，提出优化设计方法，将船岸通信装置中印制电路板(Printed Circuit Boards, PCB)串口、SD卡信号线进行建模，通过仿真得出信号线的S参数、串扰等数据，进行多种信号线的电磁耦合特性分析。研究结果表明：通过对PCB重新布局设计，将重新设计的PCB信号线进行仿真对比并进行数据测试，得出采用减少过孔直径、加宽信号线等方法，可降低PCB串口差分信号线串扰，提高SD卡信号线传输效率。该研究成果对于船岸数据通信装置信号完整性的设计提供一定参考。     

基于无线自组织网的船舶通信信号传输质量检测方法

针对船舶通信信号传输质量研究,采用传统方法存在检测效率低的问题,提出了基于无线自组织网的船舶通信信号传输质量检测方法。构建船舶通信信号模型,检测设备连接情况,实时处理接收到的信号。保证码元周期不变,可获取接收信号表现函数。根据该函数,选择不同长度设备电缆进行测试,选取测试点,设计船舶通信信号传输质量检测流程。依据数据包检测结果,实现对船舶通信信号传输质量检测。通过实验对比结果可知,采用无线自组织网络方法检测效率最高为94%,为船舶提供良好的通信环境。     

基于FCM聚类的船舶网络传输时延自适应优化方法研究

针对传统船舶网络传输时延控制方法存在的时延性能差、传输失败率高的问题,研究一种基于FCM聚类的船舶网络传输时延自适应优化方法。该方法利用TURBO编码和LDPC编码相结合的方法对船舶网络信道进行编码,搭建船舶网络环境;利用基于灰度关联分析预测方法预测各信道的负荷能力,结合预测结果,利用FCM聚类算法实现资源数据与传输路径之间的聚类匹配,从而合理均衡配置资源,最大程度降低网络传输时延。结果表明:船舶网络传输时延自适应优化方法进行船舶网络信息传输时延缩短了7.9 ms,平均传输失败率降低了8.44%。     

基于大数据的船舶环形网络信息加密研究

针对传统方法存在的加密效果差问题,提出了大数据的船舶环形网络信息加密传输仿真方法。依据网络信息加密传输仿真原理,采用四维混沌映射生成一组信息二值密钥流,输入混沌分组加密网络对信息进行迭代运算,并对其进行优化处理,使用二值密钥流控制数据像素,并排列加密优化分配后的传输信道码流,输入网络信息主密钥,产生二值密钥流,经过混沌加密迭代处理后,将输出的网络信息重构为密文数据,由此完成船舶环形网络信息加密传输仿真。通过实验对比结果可知,该方法最高加密效果可达到92%,实现了大数据的船舶网络信息加密传输安全性。     

基于Wifi的船舶状态数据采集系统设计

受采集结构和网络配线的局限,传统船舶状态数据采集系统的数据采集延迟性较高。为了解决这一问题,基于WiFi传输技术,设计船舶状态数据分布式采集系统。制备船舶状态数据采集器,作为采集系统终端二阶控制终端,利用内置传感器,实时采集当前船舶状态数据,通过3类不同传输端口,进行数据传导,利用无线网络相关技术,基于802.15无线标准传输协议,制备的一体化无线传输模块,连接采集器和局域网,作为传输通路,设计局域网入网协议,通过对无线数据信号的傅里叶变换,确定并保证数据信号伪随机码和当前局域网的载波同步,将无线网络传输的数据连入局域网,传输到控制区,实现数据采集。实验数据表明,应用设计系统后,船舶状态数据读取和输出延迟分别缩减了31%和27%,可以证明,该系统具有缩减船舶数据采集延迟的效果。     

船舶AIS网络通信异常数据修正方法仿真

为提高船舶AIS网络通信异常数据修正效果,设计一个船舶AIS网络通信异常数据修正方法。首先对通信网络异常数据进行分析,然后采用神经网络对异常数据做了数据融合处理,最后采用小波变换方法对船舶AIS网络通信异常数据修正。仿真分析表明,此次研究的船舶AIS网络通信异常数据修正方法能够有效地将异常点恢复到原始点上,证明了所研究的修正方法的有效性。