在船舶交通量观测系统中激光传感器数据传输方

在船舶交通量观测系统中激光传感器数据传输方

　摘要：本文对基于激光传感器的船舶交通量观测系统中激光传感器数据传输的方式做了探讨，介绍了系统中激光传感器数据传输的三种方式及传输效果。
　　关键词：船舶交通量 激光传感器数据 无线传输 有线传输 光纤传输
　　概述
　　基于激光传感器的船舶交通量观测系统，以激光传感器作为船舶数据的采集手段，实现船舶特征识别；以多激光传感器在航船舶通行检测系统为基础，采用多源数据融合和机器学习方法实现船舶特征辨识和自适应误差控制；研究基于形态分类方法和时空数据连续特征提取的拖船队检测，实现对船舶交通量的全天候自动船舶交通流量统计。
　　由于系统中选用了两台不同型号的激光传感器作为船舶特征信息的采集，它们采用的数据接口各异。因此，需选用不同的传输方式获取其数据信息。通过对三种方案的实践和比较，最终得到了合适的传输方案。
　　激光传感器数据的传输
　　1、激光传感器
　　激光传感器船舶交通量观测系统由数据采集子系统、数据处理子系统和辅助子系统三个部分组成。数据采集子系统中的激光传感器通过自身激光头的旋转，对物体进行短时间的线扫描，从而实现对被测物截面的二维扫描，可实时采集航道上的目标图像。数据采集子系统主要由两台激光传感器组成。
　　2、激光传感器数据的传输
　　传输方案一：
　　传输方案：本方案为最初设计的传输方案，设计基于设备简单、造价低廉、安装方便的原则。 具体方案如下：1号激光器采用以太网的无线传输，2号激光器由于没有网络接口，采用了通讯电缆RS422方式传输。
　　本案优点：具有安装简单，造价低廉的优点。
　　不足之处：由于系统的安装地点在野外环境下，距离机房的直线距离约有250米左右，采用以太网传输的1号激光器经常出现不定时的中断，数据传输不能满足系统要求。而2号激光器的扫描频率较高，数据传输量大，串口的通讯速率最高要求是达到115.2K波特率，而2号激光器用38.4K的传输速率，无法满足数据传输量的需求，会出现数据积压或丢包的现象。

　　针对方案一中出现的不足之处，我们设计了方案二。
　　传输方案二：
　　为满足系统需求，克服和解决方案一中所出现数据传输的实时性和稳定性的问题，本案在方案一的基础上，对传输线路进行了改进。
　　传输方案：改进后的传输方案二，1号激光器数据传输采用以太网的有线传输方式；2号激光器则采用了电缆线接MOXA高速数据转换卡的方式，示意图如下：
　　传输效果：在改进后的方案二中，1号激光器的数据传输的实时性和稳定性得到了明显改善，数据传输中断的现象得到了解决，满足了系统的需求。采用了电缆线接MOXA高速数据转换卡的2号激光器，传输速率可达500K波特率，激光器的数据能够全部获取，无丢失现象，每秒获取的数据为37～38条，也满足了传输量的需求。
　　不足之处：由于当前的传输距离有250米左右，而网线的适合传输距离在100米以内比较合适。而且，普通网线仅适合作为室内传输线，在室外环境下，对传输线的强度、耐老化、信号屏蔽、防雷击等都有较高的要求，因此本方案如作为长期室外传输线并不适合。
　　为增强本系统的适应性，减少各种外界环境因素对本系统的影响，有利于系统的产品化实施，我们设计了传输方案三。
　　传输方案三：
　　传输方案：本案是在方案二的基础上，采用一条光纤替代数据线和电缆线的传输。
　　本案优点：
　　（1）传输距离远，可达数公里至数十公里；
　　（2）适合野外环境，强度高、耐老化，由于是光传播，因此不受周围环境对信号的干扰，也不受雷电等恶劣环境的影响；
　　（3）传输带宽大，可使用一条线路传输2台设备的数据，简化了系统部署；
　　（4）具有稳定性好，传输距离远，传输带宽大等优点，为整个系统的产品化的实施提供了有利条件。
　　探讨
　　1、三种传输方案的比较
　　2、结论
　　方案一的数据传输方法，虽然具有线路安装简单、造价低的优点，但由于受传输距离和安装环境等因素的影响，无线传输易出现不定时的中断，无法满足系统的实时性和稳定性的要求。同时，由于2号机的数据传输量较大，采用通讯电缆RS422方式的传输方式，无法满足数据传输量的需求，系统易出现数据积压或丢失的现象。
　　改进后的方案二传输的数据量可达到500K波特率，同时，数据传输的实时性和稳定性得到了改善，数据传输中断的现象得以解决，满足了激光传感器对船舶交通量观测系统的需求。
　　方案三的带宽达到了100M，且具有传输距离远、不受野外环境因素的影响、稳定性好的优点，是目前基于激光传感器船舶交通量观测系统数据传输的最佳传输方案。