航运大数据：北斗终端数据的处理与应用

北斗终端，即利用北斗卫星导航系统进行定位及导航的终端设备。该系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20 m，授时精度优于100 ns。 2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务［17］。

1）外设与北斗终端的数据交换与处理

北斗终端具备通用的数据接口，即RS-232标准接口（9针），以便于与外部设备进行数据通信。

当北斗终端的外设（如单片机系统）要得到北斗终端输出的数据前，必须向北斗终端发送申请指令，下面以定位申请为例说明申请方法。在定位之前，外设必须向终端发送定位申请指令，指令组成如图3-4所示［19］。

图3-4　北斗数据接口

定位申请指令对应的HEX为：

24 50 41 50 50 2C 31 2C 31 2C 32 2C 34 2C 30 2C 35 2C 1A 0D 0A

外设向终端发送完申请指令后收到终端的回执如下：

$ CASS， 1，校验和〈OXOD〉 〈OXOA〉

其中，“1”表示定位申请成功。(www.xing528.com)

在定位申请成功后，北斗终端接着以申请的服务频度输出定位语句（图3-5）。该语句由外设接受处理。

图3-5　北斗接受处理

外设要将信息通过北斗终端发送到另一个北斗终端前，必须先将信息编码，编码成北斗终端的短信格式，再将它送到北斗终端去发送，北斗终端的短信指令格式为：

$ TTCA，发信方ID，收信方地址，保密要求，回执标志，电文长度，电文内容，校验和〈OX-OD〉 〈OXOA〉

电文内容的字符与数字用ASC Ⅱ码表示，汉字用GB2312码表示，电文内容的长度最长不超过200个字节［13］。

2）在航标系统中的应用

航标是海上交通安全保障体系的重要组成部分，其信息的准确性和可靠性对船舶的航行安全至关重要。 目前正在建设的航标遥测遥控系统基本采用GPS （Global Position System）、GSM（Global System for Mobile Communication）及GIS（Geographic Information System），其原理是利用GPS获得航标的经纬度定位数据，并通过传感器采集航标灯工作状况和参数，定位信息和状态参数经过处理后，转化成标准的短信格式，通过GSM无线通信网络，发送到监控中心的接收终端上，再送到监控中心的计算机上，管理人员通过电子GIS界面对航标的工作状况进行24小时全天候、实时、动态监测。但在GSM基站无法覆盖的水域，其航标信息无法传送到监控中心，此时采用北斗系统无疑是一种重要的补充。北斗系统具有定位和短信通信的功能，可实现对航标的定位及信息传输。

（1）各航标单元。各航标单元由航标、传感器、单片机系统、北斗接收机及天线等组成。北斗终端与单片机通过标准RS-232接口相连。北斗终端的功能是定位和短信传输；单片机系统用来接收航标的状态信息和北斗终端的定位信息，再将这些信息转化为北斗终端的短信格式，送到北斗终端，北斗终端将含有航标的位置信息和状态信息的信号以短信方式发送到航标控制中心的北斗接收机上，完成了各个航标的信息传送。

（2）航标控制中心。航标控制中心由北斗接收机、数据处理机、控制中心、显示器、存储器和打印机组成。在航标控制中心，由控制中心的北斗接收机接收各航标发来的短信，再送到控制中心，由控制中心的数据处理机对接收到的各航标的信息进行解码，便可得到各航标的位置和状态信息，并将得到的信息进行存储、送出显示和打印。同时航标控制中心通过中心的北斗接收机向各航标发出指令，对其进行控制［18］。