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基于无线网络技术的船舶通信系统设计

摘要：远程通信对于船舶之间信息的交互的航行任务的发布与管理以及发生

船舶碰撞事故时的遇险救援等都起着十分重要作用。受到水域环境的限制，无法

使用有线布设的方式实现船舶通信，因此在多个水域都建立了无线通信基站，海

域内的营运船舶可以通过无线网络实现移动通信。由于海上船舶数量及其通信业

务的迅速增长，卫星通信网络的负载随之增加。同时受到其他卫星信号以及船舶

航行信号的干扰，导致当前船舶通信系统存在严重的通信延迟问题，且在数据传

输过程中出现大量的信号丢失。为此有必要对传统的无线网络进行升级优化，并

在此基础上优化船舶远程快速通信系统的功能和性能。本文主要分析基于无线网

络技术的船舶通信系统设计。

关键词：船舶；通信系统；数据传输；去噪处理

引言

近年来，我国内河的运输业逐渐显示出其优越性，为了提升原有老旧船舶的

安全性能，需要对其进行智能化、大型化的替代，这就需要对船舶航运技术进行

大力创新创造，特别是对于船舶的通信系统需要大力关注。通信系统作为船舶航

行的重要安全措施，是船舶工业的主要研究内容。伴随着我国科学技术的高速发

展，船舶通信系统的安全要求也越来越高。相较于传统的通信系统，船舶通信系

统的要求更高。在实际使用情况下，船舶通信系统要充分考虑航行过程中恶劣气

候环境及船舱的环境，船舶设备之间要具备高度协调性及足够强的抗干扰性。船

舶在海上航行经常会遇到气候不稳定或者船舶系统不稳定的情况，造成船舶通信

系统产生误差，对船舶的航行安全产生重大影响。

1、船舶远程快速通信硬件系统

根据无线网络的布设方案，调整通信系统中硬件设备的连接方式。除无线网

络外，还需要对硬件系统中的其他设备进行优化，保证系统中的所有硬件设备之

间的适配程度。

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1.1无线远程网络模块

无线远程网络设计的目的是实现船舶实时通信数据的远程传输，无线网络的

设计和优化是通过7层的传输设备、交换设备和路由设备来实现的。其中，路由

器具有可靠性高、稳定性好的优点，但由于无线网络协议复杂、网络组态不够灵

活，因此必须使用DHCP中继或DHCP服务器等辅助功能实体。无线网络为多个船

舶终端节点汇聚、通信协议转换、地址映射等功能的实现提供硬件支持。汇聚网

主要完成对入层流的汇聚、流量监控、终端设备的识别和认证以及不同主IED的

网络连接。无线网络中船舶终端的位置会根据船舶的实际航行状态而发生变化，

因此，无线网络信道会不断改变，从而使其拓扑结构呈现出动态特性。无线网络

中的节点不但会改变空间位置，而且还会改变节点数目，因此，在组网时，必须

要具备特定的路由和连接模式。

1.2通信数据处理器

优化设计的通信系统选择LM3S9B90型号的处理器来替换传统系统中的处理

器设备。通信数据处理器安装的目的是管理无线网络的通信程序、逻辑控制以及

数据的收集和处理，而处理器的接口则是控制设备和外部设备之间的信号传输的

重要途径。电源电路为CPU提供稳定的输入电压，JTAG电路可以为CPU的调试提

供一个接口，用户可以通过JTAG的方式来获取内部的数据，并可以对系统的运

行进行升级。CAN和网络接口是为了实现设备的扩充和联机更新。

2、噪声环境下船舶无线电技术应用模型

海上船舶无线电通信类型较多，如果按照通信网路组织或者业务性质划分，

无线电通信可以划分成以下几种：1）安全通信，在危及船只航行安全的情况下

提出警告，或者发出台风警报、海南呼救方面的通信。具体需要按照危急程度，

在通信中冠以呼救信号、紧急信号以及安全信