基于IDP卫星通信模块的远洋船舶实时监控系统

3系统软件设计

3.1软件整体设计

系统硬件设计完成之后，就要进行软件的设计。对软件同样采用模块化的设计思想。软件方面主要包括了主程序模块、GPS定位数据采集模块以及无线通信模块。卫星通信模块具备二次开发功能，还需对卫星通信模块进行专门的设计。系统软件丁作流程如图6所示。


图6 软件整体流程图

图7 启动过程框图

3.2 STM32F103VCT6的启动/UART使用过程

STM32F103VCT6芯片采用了Cortex-M3内核，并且ST公司提供的固件库中包括了启动文件"stm32f10x_vector.s"。Cortex-M3内核复位后，会自动从起始地址的下一个32位空间取出复位中断入口向量，跳转执行复位中断服务程序。STM32F103VCT6的启动主要包括初始化堆和栈、向量表的定义和转移、初始化中断寄存器以及跳转进入main主函数几个过程。流程如图7所示。

STM32F103VCT6的串口使用主要包括启动外设时钟、配置NVIC、配置GPIO口、配置串口、初始化串口、使能收发中断、使能串口几个过程。流程如图8所示。


图8 使用框图

3.3卫星通信模块软件设计

卫星通信模块的串口配置情况如下：波特率设置为9 600 bps；数据位为8；校验位设置为"None"；停止位为1.

卫星模块单独采用Lua语言进行开发。Lua是一个小巧的脚本语言。该语言是针对嵌入式应用程序设计的，能为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。Lua体积小、启动速度快，从而适合嵌入在别的程序里。

使用LUA语言开发的卫星通信模块部分源代码略--编者注。

3.4信息软件平台设计

CS监控平台是用户设备与监控中心的信息软件平台。监控软件平台可以动态展现船舶的实时位置情况，同时可以对船舶进行管理。

CS软件平台主要起到如下作用：对船舶进行跟踪定位，了解船舶的作业情况；查询海图某点处的具体地理情况，包括海水深度、潮高等；距离测算。

4测试结果

本文用深圳市内5个地点作为测试样本进行验证性测试实验。用定位准确性、长时间回传数据稳定性来评价设计的性能。验证时，让本系统在每个地点至少工作1天以上。

同时检测实时数据上传的准确性与Flash当中存储数据的准确性。现通过服务器接收到的地点1的部分定位数据作为例子说明定位的准确性，如图9所示。


图9 测试数据截图

提取其中一条数据加以分析。十六进制的数据如下：1 5 18 CE C9 F1 46 BD 60 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 4A A1 78 67 F0 35.

对应的ASCII码表示的数据如下：\15\18\CE\C9\F1F\BD\00\00\00\00\00\00\00\00\00\00J\A1xg\F05按照协议，纬度为有符号整数，其用补码表示，转为十进制数值后除以60 00.即得纬度数值。其中，正数表示北纬，负数表示南纬，转换时注意符号位的存在。经度为有符号整数，其用补码表示，转为十进制数值后除以60 000即得经度数值。其中，正数表示东经，负数表示两经，转换时注意符号位的存在。

本例中，纬度=（146BD6）h/（60 000）d=1 338 326/60 000=22.30543°。经度计算时，需取后面25个位000011001111111000000110101）b=6811701d，经度=6 811 701/60 000=113.528 35°。经分析知，此位置正是深圳市南山区马家龙工业区测试地点1处，和实际地点的误差在15 m范围之内。经分析5个地点的测试数据，都在误差范围之内。

经至少一周时间的测试，每个测试点的回传数据稳定且连续，未出现数据丢失的现象。证明了该系统的长时间工作稳定性。

结语

远洋船舶监控系统使航运界对远洋船舶监控的要求变成了现实，奠定了海洋信息化的基础。系统研究成果将有力地促进我国航运业的科学技术进步，大大加快海洋运输业的信息化进程。

系统实时在线监控模式极大提升了对远洋船队的安全监控与搜救能力，从而显著降低了海难事故发生的几率，减少了海难造成的损失；系统成果可推广应用至船舶节能减排、海洋环保等方面，推动了航运业的可持续发展进程。