論鐳射感測器資料的傳輸方式

　　基於鐳射感測器的船舶交通量觀測系統，以鐳射感測器作為船舶資料的採集手段，實現船舶特徵識別;以多鐳射感測器在航船舶通行檢測系統為基礎，採用多源資料融合和機器學習方法實現船舶特徵辨識和自適應誤差控制;研究基於形態分類方法和時空資料連續特徵提取的拖船隊檢測，實現對船舶交通量的全天候自動船舶交通流量統計。

　　由於系統中選用了兩臺不同型號的鐳射感測器作為船舶特徵資訊的採集，它們採用的資料介面各異。因此，需選用不同的傳輸方式獲取其資料資訊。通過對三種方案的實踐和比較，最終得到了合適的傳輸方案。

　　鐳射感測器資料的傳輸

　　1、鐳射感測器

　　鐳射感測器船舶交通量觀測系統由資料採集子系統、資料處理子系統和輔助子系統三個部分組成。資料採集子系統中的鐳射感測器通過自身鐳射頭的旋轉，對物體進行短時間的線掃描，從而實現對被測物截面的二維掃描，可實時採集航道上的目標影象。資料採集子系統主要由兩臺鐳射感測器組成。

　　2、鐳射感測器資料的傳輸

　　傳輸方案一：

　　傳輸方案：本方案為最初設計的傳輸方案，設計基於裝置簡單、造價低廉、安裝方便的原則。 具體方案如下：1號鐳射器採用乙太網的無線傳輸，2號鐳射器由於沒有網路介面，採用了通訊電纜RS422方式傳輸。

　　本案優點：具有安裝簡單，造價低廉的優點。

　　不足之處：由於系統的安裝地點在野外環境下，距離機房的直線距離約有250米左右，採用乙太網傳輸的1號鐳射器經常出現不定時的中斷，資料傳輸不能滿足系統要求。而2號鐳射器的掃描頻率較高，資料傳輸量大，串列埠的通訊速率最高要求是達到115.2K波特率，而2號鐳射器用38.4K的傳輸速率，無法滿足資料傳輸量的需求，會出現資料積壓或丟包的現象。

　　針對方案一中出現的不足之處，我們設計了方案二。

　　傳輸方案二：

　　為滿足系統需求，克服和解決方案一中所出現數據傳輸的實時性和穩定性的問題，本案在方案一的基礎上，對傳輸線路進行了改進。

　　傳輸方案：改進後的傳輸方案二，1號鐳射器資料傳輸採用乙太網的有線傳輸方式;2號鐳射器則採用了電纜線接MOXA高速資料轉換卡的方式，示意圖如下：

　　傳輸效果：在改進後的方案二中，1號鐳射器的資料傳輸的實時性和穩定性得到了明顯改善，資料傳輸中斷的現象得到了解決，滿足了系統的需求。採用了電纜線接MOXA高速資料轉換卡的2號鐳射器，傳輸速率可達500K波特率，鐳射器的資料能夠全部獲取，無丟失現象，每秒獲取的資料為37～38條，也滿足了傳輸量的需求。

　　不足之處：由於當前的傳輸距離有250米左右，而網線的適合傳輸距離在100米以內比較合適。而且，普通網線僅適合作為室內傳輸線，在室外環境下，對傳輸線的強度、耐老化、訊號遮蔽、防雷擊等都有較高的要求，因此本方案如作為長期室外傳輸線並不適合。

　　為增強本系統的適應性，減少各種外界環境因素對本系統的影響，有利於系統的產品化實施，我們設計了傳輸方案三。

　　傳輸方案三：

　　傳輸方案：本案是在方案二的基礎上，採用一條光纖替代資料線和電纜線的傳輸。

　　本案優點：

　　***1***傳輸距離遠，可達數公里至數十公里;

　　***2***適合野外環境，強度高、耐老化，由於是光傳播，因此不受周圍環境對訊號的干擾，也不受雷電等惡劣環境的影響;

　　***3***傳輸頻寬大，可使用一條線路傳輸2臺裝置的資料，簡化了系統部署;

　　***4***具有穩定性好，傳輸距離遠，傳輸頻寬大等優點，為整個系統的產品化的實施提供了有利條件。

　　探討

　　1、三種傳輸方案的比較

　　2、結論

　　方案一的資料傳輸方法，雖然具有線路安裝簡單、造價低的優點，但由於受傳輸距離和安裝環境等因素的影響，無線傳輸易出現不定時的中斷，無法滿足系統的實時性和穩定性的要求。同時，由於2號機的資料傳輸量較大，採用通訊電纜RS422方式的傳輸方式，無法滿足資料傳輸量的需求，系統易出現數據積壓或丟失的現象。

　　改進後的方案二傳輸的資料量可達到500K波特率，同時，資料傳輸的實時性和穩定性得到了改善，資料傳輸中斷的現象得以解決，滿足了鐳射感測器對船舶交通量觀測系統的需求。

　　方案三的頻寬達到了100M，且具有傳輸距離遠、不受野外環境因素的影響、穩定性好的優點，是目前基於鐳射感測器船舶交通量觀測系統資料傳輸的最佳傳輸方案。