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          海上智能穩定系統應用

          一、     系統需求

          概述:無線通訊系統解決海上遠端和陸地岸基之間各種數據采集儀器含壓力、沖擊力、溫度、濕度、姿態,控制指令,視頻影像等信息及時傳送心。

          二、     現場通訊難點

          1、          通訊:傳統海上距離岸邊5公里以外的海躍,運營商網絡資源下降,只能支持語音通話等服務,4G/5G等網絡無法足夠支撐高帶寬數據傳輸需求。

          2、          數據容量:船舶上匯聚了近20路視頻數據、儀器采集數據、控制指令、語音等信息。數據傳輸鏈路需要

          3、          達到近百兆穩定的帶寬資源才能滿足正常通訊需求。

          4、          環境:海上雖然地勢開闊,但隨天氣不同海況存在差異很大。船舶在作業期間船舶穩定狀態變化差異大。

          三:通訊解決難點

          從上述難點總結分析,工程船舶在海上作業的通訊需要解決傳輸距離、寬帶資源、海況影響等三個問題。通過科學合理搭建無線通訊網絡,克服和解決現場的問題和難點,實現工程船舶在海上作業期間和岸基之間穩定的高速無線鏈接,打通通訊這一個關鍵難點。

          四:通訊方案介紹

          方案包含岸基和海上自動跟蹤系統兩個系統。融合GPS定位、海平面落差、伺服系統、高帶寬無線網絡電臺、高增益定向天線等多個子系統。實現工程船舶在海上拋錨作業期間的通訊需求。

          1、          海邊基站

          A、岸基安裝要求:

          高度:從海邊往海上延伸過程中,隨著距離越遠,海平面落差逐漸變大。高帶寬無線網絡電臺采用5800Mhz頻段通訊。通訊需要滿足同時條件才能完成。從地球曲率和無線菲涅半徑影響綜合分析,岸邊的固定基站安裝高度應達到或超過傳播作業最遠區域所產生的高度落差。

           B、岸基無線基站

           為保證兩端之間在通訊處理機制和數據轉發等方性能對等,岸基和工程船舶應使用相同等級的高帶寬、高功率的無線網絡通訊電臺。
              
           岸基無線網絡電臺配合高增益的雙極碟型天線,該類天線特點增益高、信號能量匯集更集中、信號發送距離更遠。當船舶在海面拋錨工作時,通過調整定向天線角度。將天線主陣指向船舶所在海域,以此獲得較好的無線鏈路狀態。

          C、岸基GPS地理坐標

           岸基位置確認以后,打出該點GPS地理坐標信息。并且將GPS地理坐標信息輸入船舶上的自動跟蹤平臺。


          1、          船舶無線網絡跟蹤平臺

          A、跟蹤平臺

          智能天線跟蹤平臺,采用高速實時自動姿態計算方法,根據跟蹤目的地、經度、緯度、海拔高度數據信息。實現智能天線跟蹤系統自動調整水平、俯仰角姿態。保證跟蹤系統的天線始終指向目的地。系統內部搭載高增益定向天線和高帶寬無線橋接設備。實現在拋錨狀態下和岸邊建立一條高速無線鏈路。

           B、無線網絡電臺

          為保證兩端之間在通訊處理機制和數據轉發等方性能對等,岸基和工程船舶應使用相同等級的高帶寬、高功率的無線網絡通訊電臺。

          C、天線

                云臺內部架構的天線根據通訊需求可安裝370MM~600MM直徑不等的雙極板狀或碟型天線。

          五、系統結構如下

          六、系統特點

             A、卓越的抗風浪伺服跟蹤性能:

          采用卓越的抗風浪算法,先進的機械設計及高靈敏度陀螺儀組合確保惡劣件下穩定對準預設目標,接收最大信號強度。

          B、內置多目標跟蹤:

          ACU可內置多個目標和電子圍欄,基于所在經緯度、自動切換跟蹤目標。

          C、無線鏈路模式:

                自動跟蹤系統由高增益定向天線配合高帶寬、高接收靈敏度無線橋接組合??梢愿鶕ㄓ嵭枨笤O置點對點、點對多點、自組網不同組網模式。頻率資源豐富,拓展性強,數據傳輸更快。

          D、三軸穩定伺服結構:

             高靈敏度的陀螺儀配合高精度的三軸穩定結構設計,確保全空域高精度指向。

          E、雙GNSS指北:

          使用雙GNSS指北模塊,抗干擾能力強,能快速準確獲取航向角度。

          F、網頁管理界面:

          提供網頁遠程接入,方便遠程參數設置和排障,提高運營效率,保持產品高在線率。

          七、系統特性

          A、傳輸最遠距離50KM以上(按照跟蹤需求)。

          B、傳輸帶寬10~300Mbps。

          C、偏航角度45≥秒

          D、俯仰角度90度

          E、不限位360旋轉

          F、電子元件方面,采用工業級元件,保證了元件的可靠性

          G、識別目標方面,為了提高信號識別的可靠性,特別設計了信號加信標識別方式;

          H、具有靈活、機動的轉動特點,能確??焖?、實時的靜態和動態的傳

          I、輸數據,自動重新捕捉時間短,駛出通信盲區后能快速恢復通信;

          J、使用前饋控制伺服系統先把天線穩定在車體或船體上,使其在水平坐標系中穩定下來并建立用慣性姿態測量的單元坐標基準,讓載體運動對天線,通過補償誤差以及對坐標進行變換過后將信號發送給天線的伺服系統。

          K、機械方面,采用三軸穩定的機械結構,保證了控制精度(穩定平臺的指向精度可達±0.2°);

          L、軟件方面,采用高速DSP計算,內置坐標變換模塊、PID穩定模塊等核心模塊,其控制頻率大于500Hz;

          M、生產工藝方面,采用長時間高低溫老化試驗,保證了電氣元件的可靠性。

           

          八、系統優勢

              海上自動天線跟蹤平臺解決了海浪對船體晃動造成的影響,實現船舶和岸邊之間遠距離、點對點、高帶寬通訊。保證流量平滑,解決傳統無線點對點橋接帶來的信號波動,流量不穩定的通訊難題。





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