基于GPRS网络的船舶数据传输装置设计探讨
摘 要：本文给出了基于GPRS网络的船舶数据传输装置整体设计方案，从硬件设计与数据传输设计两个角度，对具体设计方法进行了研究与概括，并强调了设计过程中的注意事项，仅供参考。
关键词：GPRS网络；船舶数据传输装置；设计
船舶需长期出海，相对与陆上区域而言，数据传输便利性不足，解决数据传输问题，一直是有关领域关注的重点。将无线GPRS网络应用到船舶数据传输问题的解决过程中，建立数据传输装置，可有效降低船舶数据传输的成本，提高数据传输的稳定性水平，具有较高的应用价值。
1 基于GPRS网络的船舶数据传输装置设计方案
在GPRS网络的支持下，可采用STM32作为主要控制器，同时对数据收发模块进行设计，使各部分功能能够统一发挥，以保证船舶数据传输可正常实现[1]。GPRS网络在船舶数据传输中的应用，要求以TCP/IP协议为基础来实现，需将多种类型的数据信息，全部存储于TCP/IP中，提高数据与信息存储的可靠性。在利用GPRS网络的基础上，将数据与陆基服务器之间建立联系，使其可通过Internet实现对数据的传输，能够有效解决当前船舶数据传输过程中稳定性差的问题[2]。
2 基于GPRS网络的船舶数据传输装置设计
从硬件的设计与数据传输的设计方向入手，全面阐述了基于GPRS网络的船舶数据传输装置的设计过程。
2.1 硬件设计
2.1.1 硬件的结构设计
基于GPRS网络的船舶数据传输装置的硬件，主要由三大部分所构成，即电源模块、通信模块、微处理器。在通信模块与微处理器之间，由RS232模块连接。微处理器模块下，包括数据采集单元、数据存储单元、JIAG调试接口3个部分。在上述部分中，通信模块以SIM900A为主，微处理器以STM32F107VC为主。
2.1.2 微处理器的设计
微处理器可实现数据的采集以及存储等功能，是数据传输装置中的主要数据处理单元。在设计过程中，需选择在运行速度以及功耗方面均具有优势的硬件来使用，需保证运行速度较高，同时与其他硬件相比，在相同运行速度下，功耗更低。为进一步提高微处理器的数据处理效果，采用硬件除法等方法，对其进行了优化设计，使得其数据处理功能得到了提升。
在微处理器设计过程中，对电路的设计属于重点问题：（1）串口电路的设计：在船舶数据传输装置中，串口电路的功能主要在于为数据的传输提供便利条件，为确保数据收发快速、准确且稳定，可将隔离性收发器应用到串口电路的设计过程中，进一步提高船舶的通信效率，改善其通信效果。（2）加速度计电路：船舶出海时所面临的复杂环境，是导致数据传输稳定性差的主要原因。加速度计电路的设计目的，正在于解决上述问题。可采用ADXL 345芯片，用于具体设计过程中，使数据的传输以及通信过程的实现。该种设计方法能够适应更大的船舶加速度范围，可有效提高船舶通信的稳定性水平。（3）存储电路的设计：船舶出海后，距离海岸越远，通信效果便越差，一旦超出了一定的范围，网络连接便很难实现，数据很容易丢失。存储电路的功能，便在于实现对数据的存储，以避免受船舶网络通信效果差的影响，而导致数据丢失问题发生。
2.1.3 通信模块设计
可采用CPRS作为主要传输网络，保证船舶通信可有效实现。本文以SIM900作为主要通信模块，对船舶数据传输装置的硬件系统进行了设计，相对于其他模块而言，SIM900在无线传输速率方面具有较高的优势，可为软件设计奠定基础，降低软件设计难度。
2.1.4 电路设计
将主控芯片的電压设置为3.3V，将通信芯片的电压设置为4V，降低了硬件工作所需要的电压水平，可确保船舶通信能够在低电压的情况下更好的实现。
2.2 数据传输设计
为使船舶数据传输能够更好的实现，建立数据传输通道十分必要。
2.2.1 建立连接
可通过发送AT指令的方法，保证船舶的网络连接可有效建立。通常情况下，AT指令一般由AT+命令字符所构成，在船舶数据传输过程中，指令的构成情况主要包括以下几种：（1）AT+CPIN？。该指令的功能在于实现对PIN码的查询，与SIM卡的通信状态有关。可通过对指令的返回情况，判断SIM卡是否能够正常使用。如返回，则代表可正常使用，如未返回则否。（2）AT+CIPMUX=0。该指令同样属于AT常见指令的一种，功能在于实现对链接模式的设置，对于船舶通信而言，单链接模式最为适宜，因此可通过该指令，将链接模式设置为单链接。
在应用AT指令的前提下，船舶便能够实现与网络的连接，进而使数据传输成为可能。
2.2.2 断开重新连接
受船舶航行条件的影响，数据连接很容易断开，此时，在网络恢复的情况下，自动重新连接数据尤为重要。在AT指令中，存在AT+CIPSTART的形式，该形式的功能便在于实现数据的重新连接，该指令发出后，根据是否可重新连接，可返回两种指令，可将返回的指令，写入到串口之中，并读取返回值，进而判断是否能够重新连接数据。
3 注意事项
船舶长期在海上航行，通信环境不确定，如通信无法顺利实现，数据无法有效传输，很容易影响船舶以及人员的安全，因此，必须在固定时间对相关硬件加以维护，保证其功能可正常实现，以提高船舶通信质量，确保船舶安全。
4 结论
综上所述，应在借助GPRS网络的基础上，对船舶数据传输的硬件进行设计，同时保证网络的连接可正常实现，以提高船舶数据传输速度，提高其通信质量，保证船舶通信能够达到更加稳定的水平。
参考文献
[1]杨志豪，陈凤英，陶则旭，等.基于GPRS网络数据流量控制的四轴无人机的操作系统[J].电子世界，2016，（10）：188，190.
[2]吴杰，陈永冰，钟斌，等.基于GPRS网络的船舶数据传输装置设计[J].船电技术，2015，（11）：55-59.
（作者单位：四川省成都理工大学）