基于物联网的船舶联合通信系统设计

普通船舶通信系统,存在传输信道分配不合理、冗余通信信息占比过重等弊端。为解决上述问题,设计基于物联网的新型船舶联合通信系统。通过物联网框架设计、联合通信接口设计,完成新型系统的硬件部分设计。通过信息接收模块设计、信道分配模块设计、显示模块主程序设计,完成新型系统的软件部分设计。模拟系统运行环境,设计对比实验结果表明,应用基于物联网的新型船舶联合通信系统后,传输信道分配情况明显更加合理,冗余通信信息在所有船舶信息中占比,不会超过20%。     

恶劣天气船舶动态导航信息采集系统设计

由于传统的恶劣天气船舶动态导航信息采集系统无法消除恶劣环境对信号产生的噪声,导致其存在信号质量差的缺点,为此设计一种恶劣天气船舶动态导航信息采集系统。通过信号感应模块、信号处理模块和信号汇总模块,搭建恶劣天气船舶动态导航信息采集系统总体架构;通过GPS接收机、数字方位仪、电子罗盘、信号放大器、滤波器、PCI采集卡和和工控机,完成系统硬件设计;通过放大信号,采用滤波算法消除噪声影响,将船舶动态导航信息传输至信息汇总程序中,完成系统软件设计,至此完成恶劣天气船舶动态导航信息采集系统。通过对比实验,与传统的恶劣天气船舶动态导航信息采集系统作比较,实验结果表明,提出的恶劣天气船舶动态导航信息采集系统的信噪比更高。     

基于物联网的多船舶联合通信系统设计

利用传统多船舶联合通信系统对数据信息进行传输,存在数据传输效率低,容错率低的问题。针对上述问题,设计一个基于物联网的多船舶联合通信系统。该系统设计主要分为3部分:1)构建系统整体框架;2)根据框架设计系统硬件,包括中央控制芯片设计、联合通信接口设备设计、A/D转换芯片设计;3)设计系统软件,为系统硬件提供运行逻辑,包括系统控制模块设计、联合通信接口模块设计、信息传输模块设计。结果表明:随着传输数据总量的增长,本系统传输效率和容错率一直控制在90%以上,远远高于基于CAN总线的联合通信系统、基于时变协作的联合通信系统的传输效率和容错率。     

基于BDS的船舶通信信号传输系统

目前提出的船舶通信信号传输系统传输稳定性差,导致传输耗时过长、效率差。基于BDS的船舶通信信号设计一种新的船舶通信信号传输系统,系统硬件由监控终端、数据基站、通信服务器、主控模板、数字信号处理模块和卫星通信模块组成,通过包括UHF卫通、IN-MARSAT-C海事卫星以及S卫通3个设备实现数据传输。由信号采集、文本输出、确定安全传输码、检测目标实现软件流程。结果表明,基于BDS的船舶通信信号传输系统能够有效提高传输稳定性,缩短传输耗时。     

数字化船舶通信网络监测信息安全存储系统设计

传统的存储系统在存储数字化船舶通信网络监测信息时,安全性很差。针对这一问题,设计了一种新的存储系统,重点加强了系统的安全性。存储系统设计从硬件和软件两部分展开,硬件部分设计了系统的主控模块、接口模块、通信模块和存储模块;软件分为主控层、算法层和接口层3个层次,对每个层次负责的具体工作进行了介绍。与传统存储系统进行对比实验,结果表明,设计的存储系统安全性能好,能够在船舶工作中发挥重要作用。     

有限传输路长的船舶匿名通信系统设计

随着近年来海上通信业务的迅速增长和船舶数量的增多,航海行业得到了迅速的发展,但由于海洋环境的不确定性因素日益复杂,导致海上遇险的概率渐渐加大。因此在航海过程中对现代化通信系统功能的时效性和准确性要求也越来越高。为达到缩短周期,降低成本,增强通信功能的目标,提出了基于VSAT的有限传输路长船舶匿名通信系统设计方案。为方便使用者及时、直观地了解船舶位置和通信情况,结合墨卡托原理对系统进行优化,以保障有限传输路长的船舶匿名通信系统的运行更加高效便捷,进一步推动有限传输路长的船舶匿名通信系统仿真技术的快速发展。为验证该系统的有效性,进行仿真实验,并对实验结果进行统计和分析,实验结果证明该系统在船舶匿名通信设计方面有较好的适用性能,充分满足高效便捷的设计目的,具有广泛的适应性和极好的灵活性,有助于更好地研究和提高通信有限传输路长的船舶匿名通信系统性能。     

海上船舶目标图像多通道并行传输系统设计

图像多通道并行传输具有数据流以及数据量大的特点,传统的传输系统在图像多通道并行传输中常出现目标图像数据丢失现象,为解决这一问题,对海上船舶目标图像多通道并行传输系统设计。系统硬件主要包括核心处理器、电源模块、传输模块和图像采集模块,其中核心处理器主要调整系统的运行频率,并采集船舶航信信号;电源模块是为海上船舶目标图像多通道并行传输系统提供各个直流电平;传输模块主要实现目标图像数据通信;图像采集模块主要采集海上船舶目标图像数据。系统软件部分主要对硬件采集到的信息滤波处理,对多目标图像分类识别,以此完成海上船舶目标图像多通道并行传输。实验结果表明,传统系统比此次设计系统出现目标图像数据丢失数量多,本文设计有效解决了目标图像数据丢失的现象。     

网络优化调度算法在船舶大数据通信中的应用

我国常用的船舶通信网络技术难以满足当前持续增长的海量信息量数据通信需求,易造成信息传递延时问题,严重影响船舶航行安全。因此结合网络优化调度算法对船舶通信系统进行分析和设计,以达到提高船舶网络信息通信质量和网络通信的传输速率,有效保障船舶航行安全的目的。为检验网络优化调度算法对船舶网络通信的实时性影响,对应用于船舶通信网络系统中常见的延时问题进行实验检测,以此考察在交换式船舶通信网络通信效果。数据检测结果表明网络优化调度算法可有效提高船舶通信效果,有效解决网络信息传输延时问题,满足船舶在航行过程中对网络通信的实时性需求。     

基于DSP技术的嵌入式数字船舶导航信息处理系统

普通船舶导航信息处理系统,不能在最短时间完成导航信息分类处理,且极易发生船舶信息丢包现象。为解决上述问题,设计基于DSP技术的嵌入式数字船舶导航信息处理系统。通过DSP船舶导航图像处理硬件系统框架设计、信息同步子模块设计,完成系统硬件设计。通过导航信息系统嵌入式通信串口设计、多任务调度流程设计、通信协议设计,完成系统软件设计。模拟系统应用环境,设计对比实验结果表明,新型数字船舶导航信息处理系统,与普通系统相比,大幅缩短导航信息分类处理所需时间,降低船舶信息丢包现象发生几率。     

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。     

船舶姿态测量信号采集系统

针对传统的船舶姿态测量信号采集系统存在的采集精度低、信号响应时间长等缺点,提出船舶姿态测量信号采集系统设计。首先,通过信号感应模块、信号转换模块和信号汇总模块,对信号采集系统的总体框架进行设计;然后,根据总体框架,通过加速度传感器、倾斜角传感器、变压器、电压/电流转换器和RDC芯片等完成系统的硬件设计,通过对倾斜角的正弦信号和余弦信号转换,对加速度进行电压/电流信号转换,实现船舶姿态测量信号采集系统的软件设计,至此完成船舶姿态测量信号采集系统设计。实验结果表明,与传统的船舶姿态测量信号采集系统相比,提出的船舶姿态测量信号采集系统的采集精度更高,其采集误差可减少2.4°,对信号的响应时间可减少350 ms左右。     

基于视觉传达的船舶航行图像实时传输系统

为实现船舶航行图像的高效处理与传输,应用视觉传达思想设计一种船舶航行图像实时传输系统。系统由多个模块构成,其中通信模块采用LRIT系统进行通信。前端图像采集模块负责进行图像采集,通过IIC总线对图像解码芯片实施视觉传达配置,采用数字多媒体软件进行采集图像的视觉传达。指令和图像处理模块由通信协议处理单元、指令信息处理单元等构成。图像滤波模块使用的图像滤波处理算法为中值滤波算法,能够实现噪声的降低与图像质量的提升。对系统进行测试与分析,测试结果表明系统平均仅需2.375 s即可实现船舶航行图像的压缩,传输速度在70～85 MB/s之间,并且系统具备良好的滤波性能,可以满足实际船舶航行图像实时传输需求。     

船舶表面金属电镀铬层厚度自动化控制系统

针对传统的电镀层厚度控制系统因延时长,影响镀层控制精度的问题,设计船舶表面金属电镀铬层厚度自动化控制系统。在传统控制系统硬件部分的基础上,设计单片机控制模块,完成系统硬件部分的设计。基于设计的硬件部分,设计系统的软件部分。计算电镀控制器反馈预测值,并根据计算结果,设计电镀铬层厚度控制器。检测电镀铬层厚度后,将检测数据输入单片机中,经过单片机处理分析后,输出控制指令。由控制器按照指令控制执行器实现对电镀过程的控制,完成船舶表面金属电镀铬层厚度自动化控制系统设计。设计与传统电镀厚度控制系统的对比实验,证明了设计的电镀铬层厚度自动化控制系统的延时短,能够提高镀层厚度的控制精度,性能更优越。     

基于无线网络的海岸信息系统

传统的海岸信息系统在通信中受到传输数据较多的影响,在传输时常存在数据冗余情况,从而导致信息在传输时出现丢包情况。为此,设计一个基于无线网络的海岸信息系统。系统的硬件部分设计了无线通讯模块、电源模块、单片机和存储模块等,为系统提供通信支持,在系统软件部分,主要对簇头选举与信道分配,以此完成海岸信息系统的设计。通过实验表明,所研究的系统减少了信息的丢包率,并降低了信息系统的通信时延。     

物联网技术的船舶通信过程切换信号监测系统设计

传统的船舶通信切换信号监测系统很难在短时间内监测到所有的通信切换信号,监测效果差。针对这一问题,基于物联网技术设计了一种新的船舶通信过程切换信号监测系统,系统硬件由监测层、网络层和管理层3部分组成。软件由程序初始化、信号获取、信号判别、数据存储4步组成。为检测监测系统工作效果,与传统监测系统进行实验对比。结果表明,基于物联网技术设计的监测系统可以在短时间内监测到所有的船舶通信信号,监测能力强,应用价值高。     

基于人工智能技术的船舶电气设备自动控制系统

为确保船舶电气设备稳定运行,设计基于人工智能技术的船舶电气设备自动控制系统,提升自动控制效果。利用模拟量输入模块采集船舶电气设备信息,经由模拟扩展子模块处理后传输至处理器模块内;通过数字量输入模块采集船舶电力设备开关状态的数字信号,经由开关信号检测电路处理后,传输至处理器模块内;处理器模块采用中央处理器预处理采集的设备信息与开关状态数字信号;PID径向基函数神经网络控制器,依据预处理后的设备信息与开关状态数字信号,输出船舶电气设备自动控制量;数字量输出模块依据设备控制量,经由驱动电路与开关阀驱动电路,自动控制船舶电气设备及其开关状态;利用触摸显示模块呈现船舶电气设备自动控制结果。实验证明,该系统可有效采集船舶电气设备信息,自动控制效果较优且无超调情况,具备较好的人机交互功能。     

船舶无线远程网络中高密度信息传输单向加密系统

为解决传统单向加密系统存在传输安全性较低的不足,提出一种船舶无线远程网络中高密度信息传输单向加密系统。基于加密模块结构设计,传输模块结构设计,完成了单向加密系统的硬件设计;依托加密程序设计,储存程序设计,实现了单向加密系统的软件设计,完成船舶无线远程网络中高密度信息传输单向加密系统设计。实验数据表明,提出的单向加密系统较传统单向加密系统,传输安全性提高13.17%,适合船舶无线远程网络中高密度信息传输。     

基于嵌入式的船舶抗噪通信系统设计

为减少船舶抗噪通信系统的数据传输的失败情况,设计一个基于嵌入式的船舶抗噪通信系统。在系统的硬件部分,设计了RF捷变收发器、嵌入式处理器、系统接口,在系统软件部分,主要对系统内的信号进行了去噪处理,实现了船舶抗噪通信。实验结果表明,所研究的基于嵌入式的船舶抗噪通信系统有效减少了船舶抗噪通信系统的数据传输的失败情况,并且提高了数据采集的稳定性,满足船舶抗噪通信系统的设计需求。     

物联网中船舶远程通信微弱信号检测系统设计

船舶远程通信信号过于微弱,检测起来十分困难,传统的检测系统硬件和软件工作联系不密切,能够检测到的范围很小,具有局限性。为了解决此问题,基于物联网技术设计了一种新的微弱信号检测系统,分别对硬件和软件部分进行设计,硬件部分由采集器、放大器、过滤器以及微弱信号处理器4部分组成,软件编程有通信信号采集、微弱信号放大、干扰信号过滤和微弱信号处理4步。与传统检测系统进行实验对比,结果证明研究的系统检测范围广,具有很好的发展空间。本研究对于船舶通信有一定的指导意义。     

分布式船舶通信信号系统的优化设计

传统船舶通信信号系统不仅复杂性高,而且性能差。为此优化设计了一种分布式船舶通信信号系统。分析了当前常见船舶通信信号系统的弊端,给出分布式船舶通信信号系统中地面系统和船载系统的实施方案,依据差异原则设计系统结构。介绍了系统通信控制服务器设计过程,硬件安装选用简单易实现的CBCI插卡方式。分析了容错与安全管理单元设计过程,给出FPGA内部结构和通信模块设计过程,通过通信信号供电单元为系统供电。软件设计主要包括通信接口软件与信号控制算法设计。实验结果表明,所设计系统性能优。