在船舶交通量觀測系統(tǒng)中激光傳感器數(shù)據(jù)傳輸方式的探討

　摘要：本文對基于激光傳感器的船舶交通量觀測系統(tǒng)中激光傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞阶隽颂接�，介紹了系統(tǒng)中激光傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜�種方式及傳輸效果。
　　關(guān)鍵詞：船舶交通量 激光傳感器數(shù)據(jù) 無線傳輸 有線傳輸 光纖傳輸
　　概述
　　基于激光傳感器的船舶交通量觀測系統(tǒng)，以激光傳感器作為船舶數(shù)據(jù)的采集手段，實(shí)現(xiàn)船舶特征識別；以多激光傳感器在航船舶通行檢測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用多源數(shù)據(jù)融合和機(jī)器學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)船舶特征辨識和自適應(yīng)誤差控制；研究基于形態(tài)分類方法和時空數(shù)據(jù)連續(xù)特征提取的拖船隊檢測，實(shí)現(xiàn)對船舶交通量的全天候自動船舶交通流量統(tǒng)計。
　　由于系統(tǒng)中選用了兩臺不同型號的激光傳感器作為船舶特征信息的采集，它們采用的數(shù)據(jù)接口各異。因此，需選用不同的傳輸方式獲取其數(shù)據(jù)信息。通過對三種方案的實(shí)踐和比較，最終得到了合適的傳輸方案。
　　激光傳感器數(shù)據(jù)的傳輸
　　1、激光傳感器
　　激光傳感器船舶交通量觀測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)和輔助子系統(tǒng)三個部分組成。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中的激光傳感器通過自身激光頭的旋轉(zhuǎn)，對物體進(jìn)行短時間的線掃描，從而實(shí)現(xiàn)對被測物截面的二維掃描，可實(shí)時采集航道上的目標(biāo)圖像。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)主要由兩臺激光傳感器組成。
　　2、激光傳感器數(shù)據(jù)的傳輸
　　傳輸方案一：
　　傳輸方案：本方案為最初設(shè)計的傳輸方案，設(shè)計基于設(shè)備簡單、造價低廉、安裝方便的原則。 具體方案如下：1號激光器采用以太網(wǎng)的無線傳輸，2號激光器由于沒有網(wǎng)絡(luò)接口，采用了通訊電纜RS422方式傳輸。
　　本案優(yōu)點(diǎn)：具有安裝簡單，造價低廉的優(yōu)點(diǎn)。
　　不足之處：由于系統(tǒng)的安裝地點(diǎn)在野外環(huán)境下，距離機(jī)房的直線距離約有250米左右，采用以太網(wǎng)傳輸?shù)?號激光器經(jīng)常出現(xiàn)不定時的中斷，數(shù)據(jù)傳輸不能滿足系統(tǒng)要求。而2號激光器的掃描頻率較高，數(shù)據(jù)傳輸量大，串口的通訊速率最高要求是達(dá)到115.2K波特率，而2號激光器用38.4K的傳輸速率，無法滿足數(shù)據(jù)傳輸量的需求，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)積壓或丟包的現(xiàn)象。

針對方案一中出現(xiàn)的不足之處，我們設(shè)計了方案二。
　　傳輸方案二：
　　為滿足系統(tǒng)需求，克服和解決方案一中所出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性和穩(wěn)定性的問題，本案在方案一的基礎(chǔ)上，對傳輸線路進(jìn)行了改進(jìn)。
　　傳輸方案：改進(jìn)后的傳輸方案二，1號激光器數(shù)據(jù)傳輸采用以太網(wǎng)的有線傳輸方式；2號激光器則采用了電纜線接MOXA高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換卡的方式，示意圖如下：
　　傳輸效果：在改進(jìn)后的方案二中，1號激光器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性和穩(wěn)定性得到了明顯改善，數(shù)據(jù)傳輸中斷的現(xiàn)象得到了解決，滿足了系統(tǒng)的需求。采用了電纜線接MOXA高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換卡的2號激光器，傳輸速率可達(dá)500K波特率，激光器的數(shù)據(jù)能夠全部獲取，無丟失現(xiàn)象，每秒獲取的數(shù)據(jù)為37～38條，也滿足了傳輸量的需求。
　　不足之處：由于當(dāng)前的傳輸距離有250米左右，而網(wǎng)線的適合傳輸距離在100米以內(nèi)比較合適。而且，普通網(wǎng)線僅適合作為室內(nèi)傳輸線，在室外環(huán)境下，對傳輸線的強(qiáng)度、耐老化、信號屏蔽、防雷擊等都有較高的要求，因此本方案如作為長期室外傳輸線并不適合。
　　為增強(qiáng)本系統(tǒng)的適應(yīng)性，減少各種外界環(huán)境因素對本系統(tǒng)的影響，有利于系統(tǒng)的產(chǎn)品化實(shí)施，我們設(shè)計了傳輸方案三。

　　傳輸方案三：
　　傳輸方案：本案是在方案二的基礎(chǔ)上，采用一條光纖替代數(shù)據(jù)線和電纜線的傳輸。
　　本案優(yōu)點(diǎn)：
　　（1）傳輸距離遠(yuǎn)，可達(dá)數(shù)公里至數(shù)十公里；
　　（2）適合野外環(huán)境，強(qiáng)度高、耐老化，由于是光傳播，因此不受周圍環(huán)境對信號的干擾，也不受雷電等惡劣環(huán)境的影響；
　　（3）傳輸帶寬大，可使用一條線路傳輸2臺設(shè)備的數(shù)據(jù)，簡化了系統(tǒng)部署；
　�。�4）具有穩(wěn)定性好，傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸帶寬大等優(yōu)點(diǎn)，為整個系統(tǒng)的產(chǎn)品化的實(shí)施提供了有利條件。
　　探討
　　1、三種傳輸方案的比較
　　2、結(jié)論
　　方案一的數(shù)據(jù)傳輸方法，雖然具有線路安裝簡單、造價低的優(yōu)點(diǎn)，但由于受傳輸距離和安裝環(huán)境等因素的影響，無線傳輸易出現(xiàn)不定時的中斷，無法滿足系統(tǒng)的實(shí)時性和穩(wěn)定性的要求。同時，由于2號機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸量較大，采用通訊電纜RS422方式的傳輸方式，無法滿足數(shù)據(jù)傳輸量的需求，系統(tǒng)易出現(xiàn)數(shù)據(jù)積壓或丟失的現(xiàn)象。
　　改進(jìn)后的方案二傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量可達(dá)到500K波特率，同時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性和穩(wěn)定性得到了改善，數(shù)據(jù)傳輸中斷的現(xiàn)象得以解決，滿足了激光傳感器對船舶交通量觀測系統(tǒng)的需求。
　　方案三的帶寬達(dá)到了100M，且具有傳輸距離遠(yuǎn)、不受野外環(huán)境因素的影響、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，是目前基于激光傳感器船舶交通量觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴褌鬏敺桨浮?/P>

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