多波束数据在局域网内实时传输方法研究

【摘要】Hydrostar软件支持广播型的LAN链接，可通过局域网实现Seabeam1050多波束数据实时传输。具体实施方法为构建单独的局域网，使用基于DECnet PhaseV 路由算法的ISIS协议构建广播域。依靠Isis sonar软件遥控seabeam1050多波束数据传输状态，以达到多波束数据在局域网内实时传输的目的。

【关键词】数据传输;seabeam1050;Hydrostar;Isis

1.引言

多波束测量是利用同时发射和同时接收多个波束对海底进行条带式全覆盖测量的。自从多波束技术问世至今，多波束测量技术已日渐成熟和完善，这很大程度上受益于近年来电子技术、计算机技术和材料工艺技术等高新技术的高速发展。目前勘探过程中多单位协同作业，对于多波束数据的及时性、互补性的要求日益提升，而多波束数据采集的地域性和时效性又尤为重要，故而多波束数据资源共享即多波束数据在局域網内实时传输的方法对于多波束遥控、勘探及资料对比误差控制等起到不可或缺的作用。

2.背景技术

Seabeam1050多波束使用Hydrostar软件控制，获取多波束数据为通用数据格式*.xse。该软件支持广播型的LAN链接，为通过局域网实现Seabeam1050多波束数据实时传输奠定了基础。

广播型的LAN链接可以采用ISIS路由协议。ISIS是一个分级的链接状态路由协议，基于DECnet PhaseV 路由算法，可以在不同的子网上操作，包括广播型的LAN、WAN和点到点链路。它实际上与OSPF非常相似，也使用Hello协议寻找毗邻节点，使用一个传播协议发送链接信息。ISIS受OSI约束，使得与OSPF相比它的发展比较缓慢。这个限制的原因是由于SPF的要求;但现在的Wide-metric使这个范围变成24位的扩展解决了这个问题。ISIS不存在协议号，不在TCP/IP的协议集中。

3.具体实施方案

使用基于DECnet PhaseV 路由算法的ISIS协议构建广播域，广播域就是说如果站点发出一个广播信号后能接收到这个信号的范围。通常来说一个局域网就是一个广播域。广播域（Broadcast Domain）是一个逻辑上的计算机组，该组内的所有计算机都会收到同样的广播信息。ISIS在广播域内有以下定址规则：

1）位于同一区域内的路由器Area ID必须相同。

2）ES只能与具有相同Area ID的IS进行通讯。

3）同一区域内的Level-1 IS为了彼此区分必须有惟一的System ID。（建议整个域内所有IS都有惟一的System ID）

4）整个域内所有Level-2 IS为了彼此区分必须有惟一的System ID。

5）包交换网络中，虚电路号或DLCI号码经常加在System ID的后面构成LAN ID，这主要是为了防止同时属于多个Area的IS在不同的Area中有相同的System ID。

6）如果系统检测到System ID重复，将会报告以下错误：

IS-IS：possible duplicate system ID detected

Seabeam1050主控计算机安装Hydrostar数据采集软件，收集多波束相关数据——海底地形地貌图形图像、Gps导航定位、数字罗经、姿态传感器及声速传感器信号等，以*.xse文件格式通过广播型的LAN链接，发送数据包至特定计算机（单播）或子网上的所有计算机（子网导向型广播）。

接收端安装Isis sonar软件，使用ELACMB应用程序手动配置IP地址，启动软件接受seabeam1050多波束数据的实时传输，同时转换为海底成像的*.xtf格式。

3.1 硬件结构

Seabeam1050多波束系统通过RS485转RS232接口传输海底地形地貌图形图像信息给主控计算机，主控计算机同时接受Gps、数字罗经、姿态传感器及声速传感器等通过RS232接口传输的信号。主控计算机作为ES，通过广播域与具有相同Area ID的IS进行通讯，通讯方式可以采用较为安全且占用带宽较低的单播模式或者子网导向型广播模式。作为IS的计算机接收ES以*.xse格式发送的数据包，可以启用Isis sonar软件存储为*.xtf格式的海底成像资料（见图1）。

图1

3.2 软件控制

作为ES的主控计算机安装Hydrostar软件，通过自检模式可以确定与主控计算机相连的Seabeam1050多波束系统、Gps、数字罗经、姿态传感器及声速传感器等传输信号，开启Hydrostar广播模式，启用*.xse文件域内广播。作为IS的接收端计算机安装Isis sonar及ELACMB软件，以ELACMB应用程序手动配置IP地址，启用Isis sonar软件接收seabeam1050多波束数据包，并以*.xtf格式存储为海底成像资料（见图2）。

图2

4.试验及结论

目前，已在“东方红2”船的计算机上构建虚拟网络实现Seabeam1050多波束数据实时传输，设置本机IP为127.0.0.1。

试验结果：4级以下海况、船速稳定在8节左右、水深500米以浅，数据初始化时间10秒，通信距离96米，数据传输稳定，无中断及延迟。海况恶劣、水深超过1000米且船速超过12节情况下，初始化时间延长至50秒，通信距离96米，数据传输时偶有中断或延迟。

参考文献

[1]数据网维护管理处.ISIS协议深入，2007.

[2]马建林等.基于多波束和ArcGIS的海底地形数据库建立[J].东海海洋，2005（03）.

[3]李家彪等.多波束勘测原理技术与方法[M].北京：海洋出版社，1999.

[4]黄永军等.多波束外业实施研究与探讨[A].中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集[C].2006.

[5]吴英姿.多波束测深系统地形跟踪与数据处理技术研究[D].哈尔滨工程大学，2001.

[6]李家彪等.多波束测深及影响精度的主要因素[J].海洋测绘，2001（01）.

[7]张异彪.多波束测深系统的组成、特点及其应用[A].1999年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十五届年会论文集[C].1999.

注：该文属于中央高校基本科研业务费实验室研究基金项目。

作者简介：黄磊，男，山东青岛人，实验师，现供职于中国海洋大学船舶中心，研究方向：海洋学。