多波束數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)時(shí)傳輸方法研究

【摘要】Hydrostar軟件支持廣播型的LAN鏈接，可通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)Seabeam1050多波束數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸。具體實(shí)施方法為構(gòu)建單獨(dú)的局域網(wǎng)，使用基于DECnet PhaseV 路由算法的ISIS協(xié)議構(gòu)建廣播域。依靠Isis sonar軟件遙控seabeam1050多波束數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，以達(dá)到多波束數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪康摹?/p>

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)傳輸;seabeam1050;Hydrostar;Isis

1.引言

多波束測量是利用同時(shí)發(fā)射和同時(shí)接收多個(gè)波束對海底進(jìn)行條帶式全覆蓋測量的。自從多波束技術(shù)問世至今，多波束測量技術(shù)已日漸成熟和完善，這很大程度上受益于近年來電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和材料工藝技術(shù)等高新技術(shù)的高速發(fā)展。目前勘探過程中多單位協(xié)同作業(yè)，對于多波束數(shù)據(jù)的及時(shí)性、互補(bǔ)性的要求日益提升，而多波束數(shù)據(jù)采集的地域性和時(shí)效性又尤為重要，故而多波束數(shù)據(jù)資源共享即多波束數(shù)據(jù)在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)時(shí)傳輸?shù)姆椒▽τ诙嗖ㄊb控、勘探及資料對比誤差控制等起到不可或缺的作用。

2.背景技術(shù)

Seabeam1050多波束使用Hydrostar軟件控制，獲取多波束數(shù)據(jù)為通用數(shù)據(jù)格式*.xse。該軟件支持廣播型的LAN鏈接，為通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)Seabeam1050多波束數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。

廣播型的LAN鏈接可以采用ISIS路由協(xié)議。ISIS是一個(gè)分級(jí)的鏈接狀態(tài)路由協(xié)議，基于DECnet PhaseV 路由算法，可以在不同的子網(wǎng)上操作，包括廣播型的LAN、WAN和點(diǎn)到點(diǎn)鏈路。它實(shí)際上與OSPF非常相似，也使用Hello協(xié)議尋找毗鄰節(jié)點(diǎn)，使用一個(gè)傳播協(xié)議發(fā)送鏈接信息。ISIS受OSI約束，使得與OSPF相比它的發(fā)展比較緩慢。這個(gè)限制的原因是由于SPF的要求;但現(xiàn)在的Wide-metric使這個(gè)范圍變成24位的擴(kuò)展解決了這個(gè)問題。ISIS不存在協(xié)議號(hào)，不在TCP/IP的協(xié)議集中。

3.具體實(shí)施方案

使用基于DECnet PhaseV 路由算法的ISIS協(xié)議構(gòu)建廣播域，廣播域就是說如果站點(diǎn)發(fā)出一個(gè)廣播信號(hào)后能接收到這個(gè)信號(hào)的范圍。通常來說一個(gè)局域網(wǎng)就是一個(gè)廣播域。廣播域（Broadcast Domain）是一個(gè)邏輯上的計(jì)算機(jī)組，該組內(nèi)的所有計(jì)算機(jī)都會(huì)收到同樣的廣播信息。ISIS在廣播域內(nèi)有以下定址規(guī)則：

1）位于同一區(qū)域內(nèi)的路由器Area ID必須相同。

2）ES只能與具有相同Area ID的IS進(jìn)行通訊。

3）同一區(qū)域內(nèi)的Level-1 IS為了彼此區(qū)分必須有惟一的System ID。（建議整個(gè)域內(nèi)所有IS都有惟一的System ID）

4）整個(gè)域內(nèi)所有Level-2 IS為了彼此區(qū)分必須有惟一的System ID。

5）包交換網(wǎng)絡(luò)中，虛電路號(hào)或DLCI號(hào)碼經(jīng)常加在System ID的后面構(gòu)成LAN ID，這主要是為了防止同時(shí)屬于多個(gè)Area的IS在不同的Area中有相同的System ID。

6）如果系統(tǒng)檢測到System ID重復(fù)，將會(huì)報(bào)告以下錯(cuò)誤：

IS-IS：possible duplicate system ID detected

Seabeam1050主控計(jì)算機(jī)安裝Hydrostar數(shù)據(jù)采集軟件，收集多波束相關(guān)數(shù)據(jù)——海底地形地貌圖形圖像、Gps導(dǎo)航定位、數(shù)字羅經(jīng)、姿態(tài)傳感器及聲速傳感器信號(hào)等，以*.xse文件格式通過廣播型的LAN鏈接，發(fā)送數(shù)據(jù)包至特定計(jì)算機(jī)（單播）或子網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)（子網(wǎng)導(dǎo)向型廣播）。

接收端安裝Isis sonar軟件，使用ELACMB應(yīng)用程序手動(dòng)配置IP地址，啟動(dòng)軟件接受seabeam1050多波束數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)轉(zhuǎn)換為海底成像的*.xtf格式。

3.1 硬件結(jié)構(gòu)

Seabeam1050多波束系統(tǒng)通過RS485轉(zhuǎn)RS232接口傳輸海底地形地貌圖形圖像信息給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)同時(shí)接受Gps、數(shù)字羅經(jīng)、姿態(tài)傳感器及聲速傳感器等通過RS232接口傳輸?shù)男盘?hào)。主控計(jì)算機(jī)作為ES，通過廣播域與具有相同Area ID的IS進(jìn)行通訊，通訊方式可以采用較為安全且占用帶寬較低的單播模式或者子網(wǎng)導(dǎo)向型廣播模式。作為IS的計(jì)算機(jī)接收ES以*.xse格式發(fā)送的數(shù)據(jù)包，可以啟用Isis sonar軟件存儲(chǔ)為*.xtf格式的海底成像資料（見圖1）。

圖1

3.2 軟件控制

作為ES的主控計(jì)算機(jī)安裝Hydrostar軟件，通過自檢模式可以確定與主控計(jì)算機(jī)相連的Seabeam1050多波束系統(tǒng)、Gps、數(shù)字羅經(jīng)、姿態(tài)傳感器及聲速傳感器等傳輸信號(hào)，開啟Hydrostar廣播模式，啟用*.xse文件域內(nèi)廣播。作為IS的接收端計(jì)算機(jī)安裝Isis sonar及ELACMB軟件，以ELACMB應(yīng)用程序手動(dòng)配置IP地址，啟用Isis sonar軟件接收seabeam1050多波束數(shù)據(jù)包，并以*.xtf格式存儲(chǔ)為海底成像資料（見圖2）。

圖2

4.試驗(yàn)及結(jié)論

目前，已在“東方紅2”船的計(jì)算機(jī)上構(gòu)建虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)Seabeam1050多波束數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，設(shè)置本機(jī)IP為127.0.0.1。

試驗(yàn)結(jié)果：4級(jí)以下海況、船速穩(wěn)定在8節(jié)左右、水深500米以淺，數(shù)據(jù)初始化時(shí)間10秒，通信距離96米，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，無中斷及延遲。海況惡劣、水深超過1000米且船速超過12節(jié)情況下，初始化時(shí)間延長至50秒，通信距離96米，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)偶有中斷或延遲。

參考文獻(xiàn)

[1]數(shù)據(jù)網(wǎng)維護(hù)管理處.ISIS協(xié)議深入，2007.

[2]馬建林等.基于多波束和ArcGIS的海底地形數(shù)據(jù)庫建立[J].東海海洋，2005（03）.

[3]李家彪等.多波束勘測原理技術(shù)與方法[M].北京：海洋出版社，1999.

[4]黃永軍等.多波束外業(yè)實(shí)施研究與探討[A].中國航海學(xué)會(huì)航標(biāo)專業(yè)委員會(huì)測繪學(xué)組學(xué)術(shù)研討會(huì)學(xué)術(shù)交流論文集[C].2006.

[5]吳英姿.多波束測深系統(tǒng)地形跟蹤與數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2001.

[6]李家彪等.多波束測深及影響精度的主要因素[J].海洋測繪，2001（01）.

[7]張異彪.多波束測深系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)及其應(yīng)用[A].1999年中國地球物理學(xué)會(huì)年刊——中國地球物理學(xué)會(huì)第十五屆年會(huì)論文集[C].1999.

注：該文屬于中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)實(shí)驗(yàn)室研究基金項(xiàng)目。

作者簡介：黃磊，男，山東青島人，實(shí)驗(yàn)師，現(xiàn)供職于中國海洋大學(xué)船舶中心，研究方向：海洋學(xué)。