基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰系统及方法与流程

本发明涉及船联网北斗多路通信技术领域，特别是涉及基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰系统及方法。

背景技术：

在船联网系统中，当多路船载设备断电或上电时，设备端电压变化常会被另一端误读，造成设备之间的相到干扰。例如，一些电平信号传送给主机后会被误认为数据发送的起始信号，在一定程度上影响其他设备与主机的数据传送。各路通信设备的通信干扰，使得多路通信设备不能独立运行，稳定性差，不能满足实时稳定的通信需求。

技术实现要素：

基于此，有必要提供基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰系统及方法，以避免各路通信设备的通信干扰，实现多路通信设备的独立运行，提高通信设备的稳定性，满足实时稳定的通信需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰系统，包括：fpga串口通信控制模块、船载北斗通信终端和多个船载通信设备；所述船载北斗通信终端和多个所述船载通信设备均与所述fpga串口通信控制模块通信连接；

所述fpga串口通信控制模块包括通信模块；所述通信模块包括多个通信单元和通信轮询模块，每个所述通信单元对应一个所述船载通信设备；

所述通信单元包括第一采集模块、第二采集模块和干扰检测模块；所述第一采集模块与所述船载北斗通信终端通信连接，用于采集所述船载北斗通信终端获取的外部通信数据；所述第二采集模块与对应所述船载通信设备通信连接，用于采集船载通信数据；所述干扰检测模块与对应的所述第二采集模块通信连接，用于对所述船载通信数据进行检测，滤除干扰数据；

所述通信轮询模块分别与所述第一采集模块、所述干扰检测模块、所述船载北斗通信终端和多个所述船载通信设备通信连接，用于查询所述第一采集模块的数据采集状态，并将所述第一采集模块采集到的外部通信数据发送至对应的所述船载通信设备，以及用于查询所述干扰检测模块的数据状态，并将经所述干扰检测模块检测后的船载通信数据发送至所述船载北斗通信终端。

可选的，所述通信单元还包括信息传输模块，所述信息传输模块分别与所述通信轮询模块和对应的所述船载通信设备通信连接，用于将查询后得到的第一采集模块采集到的外部通信数据传输至对应的所述船载通信设备。

可选的，所述通信单元还包括缓存模块，所述缓存模块分别与所述通信轮询模块和对应的所述干扰检测模块通信连接，用于缓存经所述干扰检测模块检测后的船载通信数据，以及用于所述通信轮询模块查询存储状态。

可选的，所述fpga串口通信控制模块还包括发送模块，所述发送模块分别与所述通信轮询模块和所述船载北斗通信终端通信连接，用于将查询后得到的船载通信数据传输至所述船载北斗通信终端。

可选的，所述fpga串口通信控制模块还包括时钟分频模块；所述时钟分频模块与所述通信模块通信连接，用于为所述通信模块提供时钟信号。

可选的，所述船载北斗通信终端和多个所述船载通信设备均采用rs232串口与所述fpga串口通信控制模块通信连接，且采用异步通信的通信方式。

可选的，所述缓存模块为fifo缓存模块。

本发明还提供了基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰方法，所述方法包括：

当船载北斗通信终端接收到外部通信数据时，多个所述第一采集模块采集所述外部通信数据，并发送至通信轮询模块；所述通信轮询模块查询各个所述第一采集模块的采集状态，并将查询后得到的第一采集模块采集到的外部通信数据通过对应的信息传输模块发送至对应的所述船载通信设备；

当船载通信设备接收到船载通信数据时，与所述船载通信设备对应的第二采集模块采集所述船载通信数据，并将所述船载通信数据发送至对应的干扰检测模块；所述干扰检测模块对所述船载通信数据进行检测，滤除干扰数据，并将检测后的船载通信数据发送至对应的缓存模块；所述缓存模块存储检测后的船载通信数据；所述通信轮询模块查询各个所述缓存模块的存储状态，并将查询后得到的缓存模块存储的船载通信数据通过发送模块发送至船载北斗通信终端。

可选的，所述干扰检测模块对所述船载通信数据进行检测，滤除干扰数据，并将检测后的船载通信数据发送至对应的缓存模块，具体包括：

所述干扰检测模块在预设时间段内连续对所述船载通信数据进行检测，若在所述预设时间段内所述船载通信数据全部为比特零，则将全部为比特零的船载通信数据确定为干扰数据，并将所述干扰数据滤除，若在所述预设时间段内所述船载通信数据不全为比特零，则将不全为比特零的船载通信数据发送至对应的缓存模块。

可选的，所述通信轮询模块查询各个所述第一采集模块的采集状态，并将查询后得到的第一采集模块采集到的外部通信数据通过对应的信息传输模块发送至对应的所述船载通信设备，具体包括：

所述通信轮询模块采用轮询的方式对各个所述第一采集模块的采集状态进行查询；

若查询到当前第一采集模块的采集状态为空时，则轮转查询下一个第一采集模块的采集状态；

若查询到当前第一采集模块的采集状态不为空时，则将当前第一采集模块采集到的外部通信数据通过对应的信息传输模块发送至对应的所述船载通信设备；

所述通信轮询模块查询各个所述缓存模块的存储状态，并将查询后得到的缓存模块存储的船载通信数据通过发送模块发送至船载北斗通信终端，具体包括：

所述通信轮询模块采用轮询的方式对各个所述缓存模块的存储状态进行查询；

若查询到当前缓存模块的存储状态为空时，则轮转查询下一个缓存模块的存储状态；

若查询到当前缓存模块的存储状态不为空时，则将当前缓存模块存储的船载通信数据通过发送模块发送至船载北斗通信终端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出了基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰系统及方法，所述系统包括：fpga串口通信控制模块、船载北斗通信终端和多个船载通信设备；船载北斗通信终端和多个船载通信设备均与fpga串口通信控制模块通信连接；fpga串口通信控制模块包括通信模块；通信模块包括多个通信单元和通信轮询模块，每个通信单元对应一个船载通信设备；通信单元包括第一采集模块、第二采集模块和干扰检测模块；第一采集模块与船载北斗通信终端通信连接；第二采集模块与对应船载通信设备通信连接；干扰检测模块与第二采集模块通信连接；通信轮询模块分别与第一采集模块、干扰检测模块、船载北斗通信终端和多个船载通信设备通信连接。本发明通过设置多个通信单元和干扰检测模块，不仅实现了将船载北斗通信终端接收到的北斗信号克隆分配给多路船载通信设备，实现实时共享，还能够滤除各设备之间因供电而产生的干扰，避免各路通信设备的通信干扰，实现多路通信设备的独立运行，提高通信设备的稳定性，满足实时稳定的通信需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰系统的结构示意图。

参见图1，实施例的基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰系统，包括：fpga串口通信控制模块1、船载北斗通信终端2和n个船载通信设备3；所述船载北斗通信终端2和n个所述船载通信设备3均与所述fpga串口通信控制模块1通信连接。

所述fpga串口通信控制模块1包括通信模块4；所述通信模块4包括n个通信单元和通信轮询模块5，每个所述通信单元对应一个所述船载通信设备3；所述通信单元包括第一采集模块6、第二采集模块7和干扰检测模块8；所述第一采集模块6与所述船载北斗通信终端2通信连接，用于采集所述船载北斗通信终端2获取的外部通信数据；所述第二采集模块7与对应所述船载通信设备3通信连接，用于采集船载通信数据；所述干扰检测模块8与对应的所述第二采集模块7通信连接，用于对所述船载通信数据进行检测，滤除干扰数据；所述通信轮询模块5分别与所述第一采集模块6、所述干扰检测模块8、所述船载北斗通信终端2和多个所述船载通信设备3通信连接，用于查询所述第一采集模块6的数据采集状态，并将所述第一采集模块6采集到的外部通信数据发送至对应的所述船载通信设备3，以及用于查询所述干扰检测模块8的数据状态，并将经所述干扰检测模块8检测后的船载通信数据发送至所述船载北斗通信终端2。

作为一种可选的实施方式，所述通信单元还包括信息传输模块9，所述信息传输模块9分别与所述通信轮询模块5和对应的所述船载通信设备3通信连接，用于将查询后得到的第一采集模块6采集到的外部通信数据传输至对应的所述船载通信设备3。

作为一种可选的实施方式，所述通信单元还包括缓存模块10，所述缓存模块10分别与所述通信轮询模块5和对应的所述干扰检测模块8通信连接，用于缓存经所述干扰检测模块8检测后的船载通信数据，以及用于所述通信轮询模块5查询存储状态。

作为一种可选的实施方式，所述fpga串口通信控制模块还包括发送模块11，所述发送模块11分别与所述通信轮询模块5和所述船载北斗通信终端3通信连接，用于将查询后得到的船载通信数据传输至所述船载北斗通信终端3。

作为一种可选的实施方式，所述fpga串口通信控制模块还包括时钟分频模块12；所述时钟分频模块12与所述通信模块4通信连接，用于为所述通信模块4提供时钟信号。

作为一种可选的实施方式，所述船载北斗通信终端2和多个所述船载通信设备3均采用rs232串口与所述fpga串口通信控制模块1通信连接，且采用异步通信的通信方式，通信波特率为115200bps，由所述时钟分频模块12提供时钟信号；对于每一路串口都有一组独立的第一采集模块6、信息传输模块9、第二采集模块7、干扰检测模块8和缓存模块10，且各模块之间采用异步方式进行通信连接。

作为一种可选的实施方式，所述缓存模块10为fifo缓存模块，所述fifo缓存模块为异步fifo缓存模块，其位宽为8bits，深度为512bytes，用于对采集的各路有效通信数据进行缓存。

作为一种可选的实施方式，所述fpga串口通信控制模块1是基于fpga设计实现，该设计能够提高配置灵活性和板上集成度，采用的fpga型号为ep4c6e22c8n，晶振频率为50mhz。

作为一种可选的实施方式，所述船载通信设备3包括北斗手持通信设备和通用pc机，所述北斗手持通信设备、所述通用pc机、所述船载北斗通信终端2和所述fpga串口通信控制模块1均由同一变压器提供适用电压，其中北斗手持通信设备的工作电压为dc24v，通用pc机的工作电压为ac220v，船载北斗通信终端2的工作电压为dc12v，fpga串口通信控制模块1的工作电压为dc5v。

作为一种可选的实施方式，所述船载北斗通信终端2与北斗天线进行连接，所述北斗天线置于船舱顶部。

本实施例的基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰系统，通过设置多个通信单元，实现了将船载北斗通信终端接收到的北斗信号克隆分配给多路船载通信设备，实现实时共享；通过设置干扰检测模块，滤除了各设备之间因供电而产生的干扰，避免各路通信设备的通信干扰，实现多路通信设备的独立运行，提高通信设备的稳定性，满足实时稳定的通信需求，保证了船载通信设备可以将船载通信数据无冲突地传输至船载北斗通信终端；采用fpga进行设计实现，所述船载北斗通信终端和多个所述船载通信设备均采用rs232串口与所述fpga串口通信控制模块通信连接，且采用异步通信的通信方式，不仅保证了系统工作的稳定性，提高了板级集成度，而且可以根据实际需要对通信通道进行扩展，扩展性好，提高了系统的灵活性；本实施例中的基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰系统为多路船载通信设备共享唯一的北斗通信终端提供了有效的解决方案。

本发明还提供了基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰方法，所述方法包括：

当船载北斗通信终端接收到外部通信数据时，多个所述第一采集模块采集所述外部通信数据，并发送至通信轮询模块；所述通信轮询模块查询各个所述第一采集模块的采集状态，并将查询后得到的第一采集模块采集到的外部通信数据通过对应的信息传输模块发送至对应的所述船载通信设备；

当船载通信设备接收到船载通信数据时，与所述船载通信设备对应的第二采集模块采集所述船载通信数据，并将所述船载通信数据发送至对应的干扰检测模块；所述干扰检测模块对所述船载通信数据进行检测，滤除干扰数据，并将检测后的船载通信数据发送至对应的缓存模块；所述缓存模块存储检测后的船载通信数据；所述通信轮询模块查询各个所述缓存模块的存储状态，并将查询后得到的缓存模块存储的船载通信数据通过发送模块发送至船载北斗通信终端。

本实施例中，所述干扰检测模块对所述船载通信数据进行检测，滤除干扰数据，并将检测后的船载通信数据发送至对应的缓存模块，具体包括：

所述干扰检测模块在预设时间段内连续对所述船载通信数据进行检测，若在所述预设时间段内所述船载通信数据全部为比特零，则将全部为比特零的船载通信数据确定为干扰数据，并将所述干扰数据滤除，若在所述预设时间段内所述船载通信数据不全为比特零，则将不全为比特零的船载通信数据发送至对应的缓存模块。

具体的，所述干扰检测模块可以在60s内连续对所述船载通信数据进行检测，若在60s内所述船载通信数据全部为比特零，则将全部为比特零的船载通信数据确定为干扰数据，并将所述干扰数据滤除，若在60s内所述船载通信数据不全为比特零，则将不全为比特零的船载通信数据发送至对应的缓存模块。

本实施例中，所述通信轮询模块查询各个所述第一采集模块的采集状态，并将查询后得到的第一采集模块采集到的外部通信数据通过对应的信息传输模块发送至对应的所述船载通信设备，具体包括：

所述通信轮询模块采用轮询的方式对各个所述第一采集模块的采集状态进行查询；

若查询到当前第一采集模块的采集状态为空时，则轮转查询下一个第一采集模块的采集状态；

若查询到当前第一采集模块的采集状态不为空时，则将当前第一采集模块采集到的外部通信数据通过对应的信息传输模块发送至对应的所述船载通信设备。

本实施例中，所述通信轮询模块查询各个所述缓存模块的存储状态，并将查询后得到的缓存模块存储的船载通信数据通过发送模块发送至船载北斗通信终端，具体包括：

所述通信轮询模块采用轮询的方式对各个所述缓存模块的存储状态进行查询；

若查询到当前缓存模块的存储状态为空时，则轮转查询下一个缓存模块的存储状态；

若查询到当前缓存模块的存储状态不为空时，则将当前缓存模块存储的船载通信数据通过发送模块发送至船载北斗通信终端。

本实施例中，当船载北斗通信终端无发送信号时，将其设为高阻态挂起；当船载北斗通信终端接收到发送模块发送出起始信号后，第二采集模块在时钟上升沿来临时进行数据采集并经干扰检测后存储。

当船载通信设备断电后，电压的下降率大于串口电平转换芯片的电荷泵失电率，会被串口误认为数据发送的起始信号。因此，当采集到船载通信设备发出数据传输数据后，本实施例基于船联网北斗卫星通信的多路信号抗干扰方法会通过干扰检测模块对数据信号进行检测分析，滤除错误数据，传输有效数据，通过对多通道的通信数据进行抗干扰检测，从而在船舶工作环境下，可以有效避免各路通信设备的通信干扰，实现多路通信设备独立运行；该方法可以接收、克隆、分发北斗通信数据、使船载通信设备的能够共享北斗的定位及船联网应用层作业信息；该方法采用fpga进行设计实现，不仅保证了系统工作的稳定性、提高板级集成度，而且可以根据实际需要对通信通道进行扩展；该方法为多路船载智能设备共享唯一的北斗通信终端提供了有效的解决方案。

对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。