摘 要

航标作为航区重要的信息标志，是江河、海域的航运安全运营的保障。传统航标管理模式单调落后，对现代信息化社会繁忙的海上物流来说，是一个急需解决的问题。结合国内外先进成果改进，本文设计出信息化的电子航标与远程监控系统构架,对航标状态与参数进行监控，获取保障船舶航行安全、航道管理维护快捷高效的实时数据。设计中,分析了系统运用的嵌入式单片机、通信技术、短报文定位等。通过设计系统，分析了航标信息数字化的优势与建议。

根据系统整体功能需求,划出了系统整体结构与分支。航标通过各模块与相应的通讯、卫星网络连接。航标终端的设计开发,将嵌入式单片机和PC机技术的结合,运用电子技术根据功能划分出核心模块，对选用模块芯片进行了详细介绍。对于远程监控部分,通过航标设备状态和位置信息,结合多种报警方式、信息的传递,有力支持管理者的决策。文中还通过描述航标终端和航标监控系统之间的通信方式详细解析了北斗短信息的数据格式,命令指令控制航标的实现。

本文所设计的监控系统有利于航标的高效管理维护，节省人力物力。能和不同管理部门的监控系统结合实现航标信息的共享和最优利用。

关键词：北斗短报文；GSM；航标监控

ABSTRACT

The navigation mark is an important information sign of the navigation area, which is the guarantee of the safe operation of the river and sea.Traditional navigation management model is monotonous and backward, aim to the modern information society of the busy sea logistics, is a problem need to urgent solve. Based on the improvement of advanced achievements at domestic and abroad, this paper designs the information navigation system and the remote monitoring system framework to monitor the navigation status and parameters, and obtain real-time data to ensure ship navigation safety and efficient waterway management and maintenance. In the design,analysis the embedded micro controller, communication technology, short message positioning and so on.Through the design system, the advantages and suggestions of navigation information digitization are analyzed.

According to the overall functional requirements of the system, draw the overall structure of the system and branch.Navigation through the module with the corresponding communication, satellite network connection.Navigation terminal design and development, integrate the embedded micro controller and PC technology,use electronic technology based on the function to divide the core module,have a detailed description for the modular chip. For the remote monitoring part, by visually displaying the status and location of the beacon device, combined with a variety of alarm methods and alarm information transmission, strong support for the management decision. In this paper,also analyzes the data format of the Beidou short message and the realization of AT command controls the navigation mark by describing the communication between the navigation mark terminal and the navigation monitoring system.

The monitoring system designed in this paper is conducive to the efficient management and maintenance of the navigation marks, saving manpower and material resources. And it can be combined with different management departments to achieve the monitoring system of navigation mark information sharing and optimal use.

Key words: Beidou short message; GSM;Monitoring of Navigation mark

目 录

摘 要 1

第一章 绪论 1

1.1概述 1

1.2 航标监控系统的发展情况 2

1.3 论文所要解决的问题和完成的内容 3

1.4 论文章节安排 3

1.5 本章总结 4

第二章 航标监控的相关技术 5

2.1 北斗卫星定位系统基本概念 5

2.1.1 卫星定位系统的发展 5

2.1.2 现代卫星导航定位系统 5

2.2 中国“北斗”卫星定位系统 7

2.2.1 北斗项目的发展计划 7

2.2.2 北斗系统的功能和特点 10

2.2.3 北斗定位优势分析与发展 11

2.3 GSM技术及其原理分析 11

2.3.1 GSM系统概述 12

2.3.2 GSM系统特点和功能 12

2.4 本章小结 13

第三章 系统总体方案设计 14

3.1 系统的整体框架设计 14

3.1.1 航标监控系统的组成 14

3.1.2 航标终端的组成 14

3.1.3 远程监控中心的设计 16

3.2 系统的整体设计方法 17

3.3 本章小结 18

第四章 航标终端软硬件设计 19

4.1 TMS570系列单片机 19

4.2 单片机系统软件设计 21

4.3 航标模块硬件部分 22

4.3.1 SIM868硬件模块 22

4.4 通信模块软件设计 28

4.4.1 AT指令 28

4.4.2 软件程序设计 29

4.4.3 通信模块短信息数据分析 30

4.5 软硬件调试 32

4.5.1 硬件调试方法 32

4.5.2 软件调试方法 32

4.5.3 570单片机进行SIM808调试实例 33

4.6 本章小结 35

第五章 航标监控系统的应用实现 36

5.1 航标信息系统 36

5.1.1观测航标运动轨迹 36

5.1.2 航标位移的原因及分类 36

5.1.3 自然因素航标位移处理建议 37

5.2数字航道 38

5.3航标灯的检测 38

5.3.1航标灯需要检测的参数 39

5.4 本章小结 39

第六章 总结与展望 40

6.1总结 40

6.2展望 40

致谢 42

参考文献 43

第一章 绪论

1.1概述

航标是助航标志的简称，通常布设在海岸、港区及江河的通航水域，是用来指明航道方向、水位及是否有障碍物的重要标志，用于引航、定位和警示等。航标按其作用原理一般可分为目测航标、声响航标和通信航标三大类。目测航标表面涂有亮色漆，能够在白天通过目测迅速辨认，提供定位信息，且特别设置夜间航标，通过相应的灯光颜色、节奏和周期传递信息。第二类声响航标是能够发出特定声响的航标，在雨、雾天气能够发出特定的警示声响提醒过往的船只。通信航标是利用了现代信息技术的电子航标。我国早期使用的航标多为前两种，分布分散，结构与电路简单,稳定性不高。航标管理工作主要由航道部门派专人进行检修,按固定周期派出日航船和夜航船,靠人工方法来检查位置、结构变动及电源情况。

这种落后的航标管理模式有如下缺点[^[1]]：