船艇海上航行无线自组网络探究

王松龄

[摘 要]本文首先对无线自组网络国内外的研究现状进行了简要介绍，然后针对海上移动通信的特点，从无线自组网络的特点、构建方式和关键技术三个方面进行了详细的介绍。最后着重从船艇遇险救生定位系统的设计入手，对无线自组网络在船艇航行时的应用进行了深入的研究。

[关键词]无线自组网;船艇;通信;定位

[中图分类号]U665.261 [文献标识码]A

1 国内外的研究现状

20个世纪70年代，美国国防部高级研究计局资助了一项特别的研究——分组无线网络。该网络可以让通信信息在不受固定或有线的基础设施限制的环境下传输。在结构上，该网络是由一系列移动节点组成，节点之间通过无线方式互连，这就是最早的无线自组织网络雏形，由于无线自组网在战场通信指挥与控制、抢险救灾、传感器网络以及交通运输等众多领域具有广泛的应用价值，该网络一经问世便引起了世界各国的的广泛关注，各国的研究部门都将无线自组织网络作为一个重要的研究领域，美国国防高级研究计划署（ DARPA）资助加州大学洛杉机分校联合罗克韦尔研究中心开展了WINS项目，对无线传感网络的相关技术进行了研究。

2 无线自组网络基础

2.1 无线自组网络的特点

（1）无需基础设施无线自组网络具有独立组网能力，即无需依赖于任何预先架设的设施，仅靠节点自身的收发装置就可以建立网络，这使得无线自组网络可以更好地适应海上的通信环境。

（2）无线自组网络允许其中的节点以一定的速度朝任意的方向移动。这是因为无线自组网络的网络拓扑结构是可以动态变化的，它可以很好地适应节点难以预测的各种变化。

（3）无线自组网络中所有节点的地位是平等的，组成了一个对等式的网络，其中的节点可以随时加入和離开网络，任意节点的故障不会影响整个网络的运行。

2.2 无线自组网络的构建方式

无线自组网络是由无数个节点按照一定的结构互相连接而成的网络。完全分布式网络结构又叫做平面式网络结构。此种结构相对来说比较简单，网络中各个节点具有平等的地位。节点的功能和发挥的作用也都一样，任何一个节点的离开都不会对整个网络造成破坏。在节点数量不是很多的情况下一般选用此种网络结构。

3 船艇航行无线自组网络的构建

伴随着船艇间的通信需求和通信数据量的逐渐增加，传统的通信方式往往会出现信道拥塞呼叫不成功的现象，尤其是在进行编队航度和海上救助等场合，此现象尤为严重，针对此类情况，我们从解决通信拥塞和大数据量传输两方面入手，构建基于无线自组网络的通信系统，无线自组网是一种新兴的网络形式，具有自组织构建无需基础设施、多跳式通联的特点，利用无线自组可以扩展船艇间的通信范围以及大数据量通信的能力，本文主要从通信设备的改进、无线自组网络的实现、操作平台的理论设计三个方面介超了如何构建适宜船艇航行状态下的无线自组网络。

3.1 通信设备的改进

基于当前船艇已经存在的通信设备，通过分析对比，综合无线自组网络的特点需求，我们选择船用TBR-121A型超短波电台作为基础，进行无线自组网络的改造开级。主要是通过嵌入式模块，将当前的超短波电台信号发送的路由协议进行修改完善，以达到适应无线自组网络需求的目的。

3.2 无线自组网络的实现

前面介绍无线自组网络时，我们了解到由于船艇航行时的特殊通信环境，无线自组网路的完全分布式网络结构更加适用于海上通信环境。因此我们们选用完全分布式网络结构，作为组网的基础结构，将改进的通信设备组建成无线自组网络。

在船艇上加装改进的通信设备以及配套的操作平台。当船艇航行时，打开船艇上携带的船载终端通信设备，通信设备就会自动组建成无线自组织网络。通过操作平台中应用程序的开发，只需要按照我们的需求，选择需要的模式，我们就可以很好地达成点对点、点对多点和广播通信。当选择点对点通信时，船艇会与目标船艇建立路由。通过对通信的时分控制，一条船艇可以实现同时与多个船艇进行点对点通信。当选择点对多点通信模式时，我们认为可以实现与建立微信讨论组相类似的目标。既在组内的每条船艇，都可以接收到其他任意一条船艇发送的信息。该模式的设立旨在构建一个讨论平台强化船艇间的沟通协调。当船艇选择指挥通信模式时，该船艇所发送的信息将以广播的形式发送到网络内的每一条船艇，同时该信息将优先被接收和处理，以保证指挥信息的实时畅通！

4 无线自组网络的应用研究

船艇编队航行时，为了保证船艇安全，对通信的要求往往更高。但是由于编队航行的船艇数量过多、分布范围过大等因素的影响，给通信带来很大的困难。在航行船艇之间构建无线自组网络，利用无线自组网络多跳通信的特点可以很好地扩大当前通信的覆盖范围，提高通信网络的数据传输能力。

（1）需求分析。当前船艇编队航行过程中，主要依靠的通信手段有旗语、灯光和甚高频等。但是随着时代的发展，对于通信提出了更高的要求。当前人们越来越希望能够在不过多占用信道的情况下，短时间内传递更多的有用信息。

（2）应用目标。将无线自组网络应用于船艇编队航行时的通信保障，我们希望能够达到以下几点应用目标：

1.解决指挥艇与编队内所有船艇以及编队内部船艇之间的通信数据传输问题。2.解决船艇之可通信传输互相干扰的问题。3.为编队内部船提供一个实时讨论平台。

[参考文献]

[1] 惠立锋.航道船艇动力装置工况网络化监测系统的研究[D].重庆大学，2012.

[2] 邵凯.江苏省航海类高职院校与港口企业协同创新途径研究[J].2016（22）.