内河航道智能航标系统的研究与开发
发布时间：2021-01-29 20:41
在内河航运中,传统航标只能提供简单的视觉导航作用,存在丢失或者漂移严重的现象,并且无法及时对故障航标进行定位,只能通过人工巡航的方式进行维护。通航环境信息,如风速、风向以及GPS航标定位等信息,主要是通过人工采集,工作量大,存在安全隐患。船舶航行过程中,由于缺乏安全辅助机制,碰撞和偏航事故时有发生。为解决上述问题,本文研制了一种智能航标系统。首先,通过分析国内外研究现状以及当前航标系统的弊端,明确了智能航标监管系统和设备的研制途径,确定了智能航标监管设备各个节点的硬件和相关软件。航标节点载用设备采用以ARM主机作为主处理器,ZigBee作为节点通讯器,GPS模块用于航标定位,以及风速风向传感器和网络数据收发模块作为外接设备,整体智能航标设备采用的是嵌入式Linux系统架构。其次,对航标载用设备采用的主处理器、接口电路和相关的外设模块进行了详细阐述,对ARM主机、Linux系统和C语言编译器进行了讨论。然后,结合航标的工作状态与ZigBee组网分析,设计并实现了各个航标节点间的通讯程序、ARM主机客户端数据收发以及服务器端数据接收和存储程序,提出了基于贝叶斯分布的碰撞节点检查方法和避碰函...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国上海AIS航标
第 2 章 智能航标系统总体设计2.1 航标配布管理业务需求为了提高内河航标维护的工作质量和技术水平，根据《航道养护管理使用手册》的规定，航标配布管理如下：(1)航标的运行正常率针对不同的维护航道有不同的正常率，一类维护航道需确保不小于 99%、二类维护航道需确保不小 95%、三类维护航道需确保不小于 90%；(2)航标表标志针对不同的航道段与等级而进行不同的标识设计，以便识别；(3)航标在航道上的位置和数量的分布，应根据水位或水深的变化做出相应的调整；(4)航标的设定应根据航道工程的性质决定，永久性航标的设定需要考虑通航环境的辅助效果进行确定；(5)河流特性、航道特点、航标类型及材质决定了航标在检查、保养与维修的技术性要求。
11图 2.4 软件系统框架（1）ZigBee 终端软件设计ZigBee 终端是在各个航标上搭载，通过 GPS 获取航标的经纬信息。通过自组网的方式实现无线连接，将 GPS 的经度、纬度数据进行采集并经由 ZigBee 路由节点发送至 ZigBee 网关节点。（2）嵌入式客户端软件设计基于 Linux 系统上的客户端应用开发，并通过客户端实现与服务端的通信。在ARM 主机上搭建 Linux 开发环境，采用 C 语言进行各个接口的调用将 GPS 数据、风速、风向、温湿度通过模块发送至服务端。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee的定位及体征监测系统的设计与实现[J]. 孙旭东,董思招,王亚龙,蔡梦程,黄世杰,黎建华. 电子设计工程. 2019(02)
[2]面向ZigBee网络节点安全定位的消息签名方案[J]. 黄一才,李森森,鲍博武,郁滨. 电子与信息学报. 2019(03)
[3]航运业“一带一路”投融资与航运金融人才培养[J]. 谭小芳,张伶俐,杜佳媛. 航海教育研究. 2018(04)
[4]智能航标作业数据管理系统设计[J]. 杨荻,吕英龙,谭丽丽. 珠江水运. 2018(22)
[5]船舶航道信息管理系统的可视化数据检索[J]. 吴灏驰. 舰船科学技术. 2018(22)
[6]建设广大中小航道航运建议速理清发展思路[J]. 钱徐涛. 中国水运(下半月). 2018(11)
[7]关于沿海航标维护保养周期调整的探讨[J]. 吴向东,杨运航. 珠江水运. 2018(20)
[8]内河航道管理的现代化与信息化[J]. 殷颖川. 智能城市. 2018(20)
[9]基于物联网的船舶航行安全监控系统[J]. 任海英,邱伯华,段懿洋. 舰船科学技术. 2018(18)
[10]一种基于智能航标的风光互补供能平台[J]. 周春辉,张轩诚,黄弘逊,万志鹏,马伟皓,陈铭章. 中国航海. 2018(01)
博士论文
[1]船舶避碰自动化关键技术研究[D]. 陈国权.大连海事大学 2016
硕士论文
[1]基于ARM-Linux的物流监管车载设备的研制[D]. 胡锦帆.湖北工业大学 2016
[2]基于WSN的智能航标系统研究与设计[D]. 郭毅.南京航空航天大学 2012
[3]基于无线传感网络与AIS的航标遥测遥控系统设计与实现[D]. 陆敏.武汉理工大学 2012
本文编号：3007574
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国上海AIS航标
第 2 章 智能航标系统总体设计2.1 航标配布管理业务需求为了提高内河航标维护的工作质量和技术水平，根据《航道养护管理使用手册》的规定，航标配布管理如下：(1)航标的运行正常率针对不同的维护航道有不同的正常率，一类维护航道需确保不小于 99%、二类维护航道需确保不小 95%、三类维护航道需确保不小于 90%；(2)航标表标志针对不同的航道段与等级而进行不同的标识设计，以便识别；(3)航标在航道上的位置和数量的分布，应根据水位或水深的变化做出相应的调整；(4)航标的设定应根据航道工程的性质决定，永久性航标的设定需要考虑通航环境的辅助效果进行确定；(5)河流特性、航道特点、航标类型及材质决定了航标在检查、保养与维修的技术性要求。
11图 2.4 软件系统框架（1）ZigBee 终端软件设计ZigBee 终端是在各个航标上搭载，通过 GPS 获取航标的经纬信息。通过自组网的方式实现无线连接，将 GPS 的经度、纬度数据进行采集并经由 ZigBee 路由节点发送至 ZigBee 网关节点。（2）嵌入式客户端软件设计基于 Linux 系统上的客户端应用开发，并通过客户端实现与服务端的通信。在ARM 主机上搭建 Linux 开发环境，采用 C 语言进行各个接口的调用将 GPS 数据、风速、风向、温湿度通过模块发送至服务端。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee的定位及体征监测系统的设计与实现[J]. 孙旭东,董思招,王亚龙,蔡梦程,黄世杰,黎建华. 电子设计工程. 2019(02)
[2]面向ZigBee网络节点安全定位的消息签名方案[J]. 黄一才,李森森,鲍博武,郁滨. 电子与信息学报. 2019(03)
[3]航运业“一带一路”投融资与航运金融人才培养[J]. 谭小芳,张伶俐,杜佳媛. 航海教育研究. 2018(04)
[4]智能航标作业数据管理系统设计[J]. 杨荻,吕英龙,谭丽丽. 珠江水运. 2018(22)
[5]船舶航道信息管理系统的可视化数据检索[J]. 吴灏驰. 舰船科学技术. 2018(22)
[6]建设广大中小航道航运建议速理清发展思路[J]. 钱徐涛. 中国水运(下半月). 2018(11)
[7]关于沿海航标维护保养周期调整的探讨[J]. 吴向东,杨运航. 珠江水运. 2018(20)
[8]内河航道管理的现代化与信息化[J]. 殷颖川. 智能城市. 2018(20)
[9]基于物联网的船舶航行安全监控系统[J]. 任海英,邱伯华,段懿洋. 舰船科学技术. 2018(18)
[10]一种基于智能航标的风光互补供能平台[J]. 周春辉,张轩诚,黄弘逊,万志鹏,马伟皓,陈铭章. 中国航海. 2018(01)
博士论文
[1]船舶避碰自动化关键技术研究[D]. 陈国权.大连海事大学 2016
硕士论文
[1]基于ARM-Linux的物流监管车载设备的研制[D]. 胡锦帆.湖北工业大学 2016
[2]基于WSN的智能航标系统研究与设计[D]. 郭毅.南京航空航天大学 2012
[3]基于无线传感网络与AIS的航标遥测遥控系统设计与实现[D]. 陆敏.武汉理工大学 2012
本文编号：3007574
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