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海上智能稳定系统应用

一、     系统需求

概述:无线通讯系统解决海上远端和陆地岸基之间各种数据采集仪器含压力、冲击力、温度、湿度、姿态,控制指令,视频影像等信息及时传送心。

二、     现场通讯难点

1、          通讯:传统海上距离岸边5公里以外的海跃,运营商网络资源下降,只能支持语音通话等服务,4G/5G等网络无法足够支撑高带宽数据传输需求。

2、          数据容量:船舶上汇聚了近20路视频数据、仪器采集数据、控制指令、语音等信息。数据传输链路需要

3、          达到近百兆稳定的带宽资源才能满足正常通讯需求。

4、          环境:海上虽然地势开阔,但随天气不同海况存在差异很大。船舶在作业期间船舶稳定状态变化差异大。

三:通讯解决难点

从上述难点总结分析,工程船舶在海上作业的通讯需要解决传输距离、宽带资源、海况影响等三个问题。通过科学合理搭建无线通讯网络,克服和解决现场的问题和难点,实现工程船舶在海上作业期间和岸基之间稳定的高速无线链接,打通通讯这一个关键难点。


四:通讯方案介绍

方案包含岸基和海上自动跟踪系统两个系统。融合GPS定位、海平面落差、伺服系统、高带宽无线网络电台、高增益定向天线等多个子系统。实现工程船舶在海上抛锚作业期间的通讯需求。

1、          海边基站

A、岸基安装要求:

高度:从海边往海上延伸过程中,随着距离越远,海平面落差逐渐变大。高带宽无线网络电台采用5800Mhz频段通讯。通讯需要满足同时条件才能完成。从地球曲率和无线菲涅半径影响综合分析,岸边的固定基站安装高度应达到或超过传播作业最远区域所产生的高度落差。

 B、岸基无线基站

 为保证两端之间在通讯处理机制和数据转发等方性能对等,岸基和工程船舶应使用相同等级的高带宽、高功率的无线网络通讯电台。
    
 岸基无线网络电台配合高增益的双极碟型天线,该类天线特点增益高、信号能量汇集更集中、信号发送距离更远。当船舶在海面抛锚工作时,通过调整定向天线角度。将天线主阵指向船舶所在海域,以此获得较好的无线链路状态。

C、岸基GPS地理坐标

 岸基位置确认以后,打出该点GPS地理坐标信息。并且将GPS地理坐标信息输入船舶上的自动跟踪平台。


1、          船舶无线网络跟踪平台

A、跟踪平台

智能天线跟踪平台,采用高速实时自动姿态计算方法,根据跟踪目的地、经度、纬度、海拔高度数据信息。实现智能天线跟踪系统自动调整水平、俯仰角姿态。保证跟踪系统的天线始终指向目的地。系统内部搭载高增益定向天线和高带宽无线桥接设备。实现在抛锚状态下和岸边建立一条高速无线链路。

 B、无线网络电台

为保证两端之间在通讯处理机制和数据转发等方性能对等,岸基和工程船舶应使用相同等级的高带宽、高功率的无线网络通讯电台。

C、天线

      云台内部架构的天线根据通讯需求可安装370MM~600MM直径不等的双极板状或碟型天线。

五、系统结构如下


六、系统特点

   A、卓越的抗风浪伺服跟踪性能:

采用卓越的抗风浪算法,先进的机械设计及高灵敏度陀螺仪组合确保恶劣件下稳定对准预设目标,接收最大信号强度。

B、内置多目标跟踪:

ACU可内置多个目标和电子围栏,基于所在经纬度、自动切换跟踪目标。

C、无线链路模式:

      自动跟踪系统由高增益定向天线配合高带宽、高接收灵敏度无线桥接组合。可以根据通讯需求设置点对点、点对多点、自组网不同组网模式。频率资源丰富,拓展性强,数据传输更快。

D、三轴稳定伺服结构:

   高灵敏度的陀螺仪配合高精度的三轴稳定结构设计,确保全空域高精度指向。

E、双GNSS指北:

使用双GNSS指北模块,抗干扰能力强,能快速准确获取航向角度。

F、网页管理界面:

提供网页远程接入,方便远程参数设置和排障,提高运营效率,保持产品高在线率。

七、系统特性

A、传输最远距离50KM以上(按照跟踪需求)。

B、传输带宽10~300Mbps。

C、偏航角度45≥秒

D、俯仰角度90度

E、不限位360旋转

F、电子元件方面,采用工业级元件,保证了元件的可靠性

G、识别目标方面,为了提高信号识别的可靠性,特别设计了信号加信标识别方式;

H、具有灵活、机动的转动特点,能确保快速、实时的静态和动态的传

I、输数据,自动重新捕捉时间短,驶出通信盲区后能快速恢复通信;

J、使用前馈控制伺服系统先把天线稳定在车体或船体上,使其在水平坐标系中稳定下来并建立用惯性姿态测量的单元坐标基准,让载体运动对天线,通过补偿误差以及对坐标进行变换过后将信号发送给天线的伺服系统。

K、机械方面,采用三轴稳定的机械结构,保证了控制精度(稳定平台的指向精度可达±0.2°);

L、软件方面,采用高速DSP计算,内置坐标变换模块、PID稳定模块等核心模块,其控制频率大于500Hz;

M、生产工艺方面,采用长时间高低温老化试验,保证了电气元件的可靠性。

 

八、系统优势

    海上自动天线跟踪平台解决了海浪对船体晃动造成的影响,实现船舶和岸边之间远距离、点对点、高带宽通讯。保证流量平滑,解决传统无线点对点桥接带来的信号波动,流量不稳定的通讯难题。





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