长江水上VHF通信的研究与探讨

张冬

摘要：长江是中国重要交通航道，船舶通信将影响航行安全。文章针对长江水上VHF通信进行了研究。硬件设备包括：信号传输和水声调制解调器设计，结果表明信号传输使用TLC32044芯片进行数据处理，水声调制解调器使用ADSP-BF533芯片。软件设计包括流程设计和数据库设计。

关键词：长江；VHF通信；SQLite

0、引言

长江干流横贯中国中部流经11省、自治区，全长6397Km是中国重要的交通通道。长江两岸港口数量多、密集程度高、船舶数量多、船舶体积大等，使得通航环境不利于船舶通行[1-2]。从1995到2013年相關部门颁布了《长江中游分道航行规则》、《长江干线南京至浏阳河口段船舶交通管理监督管理办法》、《中华人民共和国长江海事局船舶交通管理系统安全监督管理办法》、《长江干线船舶定线制规定》，这些法律法规的颁布为长江船舶通信起到规范作用。随着通信技术的不断发展，将VHF（Very High Frequency）技术用于航行中。本文研究长江VHF通信为长江航行提供相应的指导。

1、长江水上VHF通信框架

VHF通信作用主要用于安全通信调度。VHF通信管理分为总部和分支机构管理。总部设置在武汉、各个分支机构分别建立了VHF通信基站，在通信基站中安装相应的VHF通信设备。为传输数据，在各个基站中建立相应的无线通信，可通过卫星传输、无线Wif传输等。如图1为长江水上VHF通信框架。

长江水上VHF通信系统采用C/S模式进行开发。服务器端用于存储获取数据；客户端采集船舶数据，并传输到服务器端。系统系统使用SQLite、SQLServer2012作为存储数据库。

2、长江水上VHF通信设备硬件设计

2.1VHF信号传输电路设计

VHF通信信息主要为语音信息，硬件功能需要进行语音信息数字模拟转化、语音编码、语音解码、语音调制解调、压缩、传输等[3]。如图2为VHF通信设备电路设计。

由图2可知，第一步需要根据播放装置进行语音放大处理，将放大后的信息使用语音数据采集器获取；第二步使用A/D转化，将语音信息转化为数字信号，进行信息压缩、解码等一系列操作。通过串口设备通信将信息传输至PC端，PC端使用无线通信将信息传输到分部或总部。由于江上噪声比较大，本文选择mpeg算法进行数据压缩处理[3]。语音芯片使用NRK10识别芯片，该芯片具有识别和存储功能。语音信号处理使用TLC32044芯片，内核使用mpeg算法进行语音压缩处理。

2.2水声调制解调器设计

水声调制解调器使用ADSP-BF533，该装置可使用串口RS232转化为USB将数据传输至处理器。调制解调器通信距离可达5Km，传输速度可达1.5-9kbps[4]。如图3为为水声调制解调器在VHF通信中的应用。

3、长江水上VHF通信软件设计

3.1系统流程设计

VHF通信软件中主要处理语音信息。软件开发使用C语言在Qt上进行开发。软件包含的模块有：语音信息管理模块、信号管理模块、设备管理模块、控制管理模块等。文章只分析语音传输模块。如图4为语音传输流程图。

由图4可知，语音传输流程包含语音采集、其它信息采集以及数据下载。系统中采用串口进行数据传输，串口传输速率为19200b/s，语音上传下载使用TLC32044芯片实现。

3.2数据库设计

为存储采集数据以及存储大量历史数据，本文选择开源数据库SQLite作为嵌入式存储数据库，SQLServer2012为历史存储数据库。系统包含的数据表有：语音信息表、设备信息表等。如下为详细表说明。

（1）语音信息表。该表包含的字段有：语音ID、语音时间、语音大小、语音内容、语音位置等。

（2）设备信息表。该表包含的字段有：设备状态、设备编号、设备类别、设备功能、设备启用时间、设备维护内容。如表2为设备信息表详细说明。

4、结论

为保障长江交通畅通进行了水上VHF通信研究。系统使用TLC32044芯片进行数据处理，水声调制解调器使用ADSP-BF533芯片。数据传输由串口传输和无线通信传输。系统开发使用C/S模式进行开发。

参考文献：

[1]杨凤英，申新垣.调度电话在水上VHF安全通信中的应用[J].水运工程，2008（3）：37-42.

[2]王今朝.改善长江江苏段VHF频道设置及使用的探讨[J].航海技术，2009（4）：69-71.

[3]张荣军.船用VHF通信仿真系统中的多模拟器功能设计[J].舰船科学技术， 2017（2）：91-93.

[4]羊秋玲，解冰珊，金志刚，等.基于嵌入式技术的水声传感网和VHF通信网络的互联网关设计[J].计算机工程与科学，2018（4）：643-648.