一种多功能海上台风预警和搜救系统的研究

　　引言

　　随着海洋事业的不断向前发展，海上台风预警和搜救问题已越来越成为急需解决的问题，目前最常用的无线数据网络有GPRS或CDMA11x。无论是CDMA11x还是GPRS网络，其上行带宽均在100kbps以下，监控画面的图像格式要求在320×240以上。通常情况下传输的是一幅幅采集时间间隔为几秒的图像，图像连续性差，还无法传输实时连贯的画面。即使传输QCIF格式的连续视频画面也要通过多路捆绑才能实现。因此系统终端和后台监控系统只通过短消息等方式实现通信联系，有限的数据传输制约了终端功能的扩展，无法解决无线视频传输所需移动通信网络的带宽瓶颈问题，从而导致对海上台风预警和搜救始终不能普及。为此，本文设计了一种基于GPS/3G/GIS的多功能台风预警和搜救系统。

　　1　系统总体设计

　　系统整体结构如图1所示。

　　1.1 终端适配层

　　包括高速摄像头、打印机和传感器等可扩展的外部设备。

　　1.2 终端执行层

　　即船舶移动终端，是系统的基础，主要完成视频监控功能及GPS定位数据、报警信息和服务请求信息的采集、传送及监控中心控制、配置命令的接收和执行等。

　　1.3 通信层

　　通信层是整个系统的沟通核心，实现每个移动船舶的位置信息、状态信息、报警信息向中心的发送以及中心向移动船舶发送指示、控制命令的发送。

　　1.4 管理监控层

　　管理监控层是系统的门户，其内部通过千兆局域网将通信服务器、数据库服务器和监控台互连，实时接收处理来自受控船舶的各种信息，并提供友好的人机界面。监管中心系统包括通信接口、GIS地理信息模块、中心数据库服务、电子地图数据等多个子系统。监控层的功能主要有电子地图的显示和操作、船舶跟踪显示、船舶数据查询、船舶数据管理等。

　　2　系统软硬件方案设计

　　2.1 硬件设计

　　系统终端硬件采用嵌入式开发平台，主要模块有处理器，3G通信模块，GPS信号接受模块，手柄控制模块，液晶显示模块，摄像头，电源模块，存储模块等组成。在处理器的选择上，采用ARM芯片，它强大的运算速度和数据处理能力以及便于进行嵌入式系统开发，能够对视频等信息进行处理。

　　同时，支持同步录音功能。视频编码模块采用基于H1264标准的编码设备，为嵌入式结构，具备延时少、体积小、可靠性高等特点。传输模块负责将经过编码的数据发送出去。一张3G卡对应一路通道，根据数据量大小，可分别采用单路或多路捆绑方式发送。数据以无线方式发出后，经移动通信基站进入3G网络，并进一步通过公网传输至该系统监控中心局域网内。其结构如图2所示。