基于北斗卫星的海洋调查测量监控系统的设计与实现

下又可以划分为如下功能模块：
(1)采集数据处理模块。能够接收远端设备发送的北斗通信报文，实时处理和暂存接收到的采集数据，实时显示报文接收状态，丢失数据采集报文时应自动控制远端设备进行补发，并按照长报文数据交换格式拼接接收到的报文，采集数据正确、完整接收到后通过交互接口存入信息存储模块，用于事后采集数据的分析。
(2)北斗定位模块。能够接收和处理所有远端设备申请的北斗定位信息，并能通过交互接口存入信息存储模块，以用于后续北斗与GPS数据进行定位精度、使用性和适用性等定位系统应用性分析。
(3)GPS数据模块。能够接收和处理所有远端设备上报的GPS信息，并能通过交互接口存入信息存储模块，以用于后续北斗与GPS数据进行定位精度、使用性和适用性等定位系统应用性分析。
(4)设备状态模块。显示指挥终端的北斗卡信息，实时监控和显示指挥终端的设备状态。
(5)数据存储模块。存储和管理北斗定位、GPS定位和采集数据，并可以根据用户需要导出为TXT格式或Excel格式文件。
2．1．3 监测中心的主要功能
(1)实时接收下属用户所传输的上报数据。能够实时接收数据采集中心、船舶、车辆、高精度GPS等终端用户所上报的采集数据；自动对上报的采集数据进行分类分析、汇总。
(2)下属用户位置、短信息监控。下属用户位置信息可在监测中心软件系统中的电子地图上显示跟踪，进行可视化动态监控；点名定位功能(可以指定所辖下属用户进行定位)；可与下属用户进行短信息通信；具备地图漫游和显示、短信管理、轨迹回放等功能。
(3)信息管理功能。所有信息均应有相应的自动管理备份功能；具备对所有存储的历史数据进行分类统计和查询功能。
2．2 监测终端嵌入式数据采集仪设计
监测终端的船舶上统一配备北斗一号通信型终端、嵌入式数据采集仪及各种调测设备。北斗一号通信型终端是在保留北斗普通型用户机全部功能的基础上，针对各类无人值守数据采集站的使用特点而开发研制的一体型用户终端。除保留北斗定位、通信等功能外，将主机内部核心单元进行一体化设计，大大缩小了整机体积，同时采用特种外壳对设备进行封装，适用于高盐雾、高湿热等恶劣工作环境。同时，待机功耗进一步降低，以适应长时间工作的需要。嵌入式数据采集仪采用多路串口，可同时接驳多种数据采集设备，内嵌WinCE操作系统，可同时监测接驳设备的工作状态，同时配套北斗一号通信型终端，将采集到的数据转发给监测中心。如图4所示。

2．2．1 硬件单元
嵌入式数据采集仪显示屏采用640×480高分辨率彩色屏幕、大字体、高亮度、操作界面简单易用；支持3路以上串口，内嵌WinCE操作系统，并且具备按键、触摸屏双重输入方式。
北斗一号通信型终端是在保留北斗普通型用户机全部功能的基础上，针对各类无人值守数据采集站的使用特点而开发研制的一体型用户终端。除保留北斗定位、通信等功能外，将主机内部核心单元进行一体化设计，大大缩小了整机体积，同时采用特种外壳对设备进行封装，适用于高盐雾、高湿热等恶劣工作环境。同时，待机功耗进一步降低，以适应长时间工作的需要。
2．2．2 软件单元
嵌入式平台数据采集软件装载到车载或数据采集仪等远端设备上，实现GPS位置上报；实现采集数据的分包处理，并将分好的包自动按照北斗设备的最大处理能力上报到指挥终端；实现北斗定位；实时检测和显示北斗设备状态。嵌入式平台数据采集软件采用Windows CE嵌入式操作系统，界面操作应直观、友好。
嵌入式平台数据采集软件采用面向对象的软件设计和实现方法。从纵向上划分为串口数据处理与解析层，数据处理层和应用层三个层次，每个层次含有若干个小的子模块，软件的总体设计图如图5所示。

各子功能模块的说明如下：
(1)串口驱动模块。接收GPS接收机和采集器的数据，采用冗余性设计实现错误数据的剔除，具有并发数据处理能力。
(2)采集数据处理。接收采集器的采集数据，按照长报文数据传输格式和北斗终端的通信等级自动分包采集数据，按照北斗终端的最高传输频度发送指挥终端，接收指挥终端的长报文控制指令，自动根据北斗设备状态重发、补发采集数据包；接收指挥终端的采集数据控制指令，实现上报指挥终端号码更改、设定采集数据上报方式和频度等采集控制。
(3)GPS数据处理。处理串口驱动模块提交的GPS数据，按照GPS数据传输格式打包GPS定位数据，符合北斗终端的服务频度的情况下发送GPS数据。
(4)设备状态模块。显示北斗终端的用户卡信息，实时监控和显示北斗终端的设备状态。
(5)信息存储。实现大容量采集数据的实时存储，以便于事后采集信息处理。
2．2．3 嵌入式数据采集仪主要功能
(1)数据采集。采集气象站、高精度GPS等数据，通过北斗链路转发到海洋环境监测中心；具备显示屏和按键，可监控所连接设备的工作状态并可以对北斗设备进行操作控制；可实时显示北斗设备工作状态；可实时显示数据采集、传输工作状态。
(2)北斗基本功能。具备定位、短信息通信功能；具备地图漫游和显示、短信管理、轨迹回放等功能。
(3)信息管理功能。所有信息均应有相应的自动管理备份功能；具备对所有存储的历史数据进行分类统计和查询功能。

3 结语
该系统初步实现了监测中心、监测终端的各项功能，但由于目前“北斗”每次通信长度受限制，对于海量数据利用“北斗”进行传输，完全实现各种测量数据的实时传输，还有待于“北斗”导航系统的进一步发展，以进一步完善该分布式海洋调查测量系统。