EIVA多波束測深軟件導(dǎo)航顯控平臺應(yīng)用淺析

楊景鵬

摘 要：多波束測深硬件不斷更新?lián)Q代，應(yīng)用軟件也隨計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。目前國外推出的PDS2000、QINSY、EIVA等幾款多波束測深軟件，在人機(jī)交互方面更智能、功能更完善，應(yīng)用深度不斷深入、廣度不斷擴(kuò)大。本文以當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合EIVA軟件分析多波束測深軟件核心導(dǎo)航顯控功能的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：多波束軟件 導(dǎo)航 顯控平臺

中圖分類號：TH7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0030-01

導(dǎo)航是多波束測深技術(shù)實(shí)施及成果表達(dá)的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)獲取海洋地理空間數(shù)據(jù)的首要前提。多波束測深軟件其本質(zhì)就是獲取導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)，同時采集海洋、船舶時空變化要素特征的載體，其導(dǎo)航顯控平臺是整個載體最為關(guān)鍵的模塊。EIVA是一款完全模塊化的多波束測量軟件，以微軟視窗界面為特點(diǎn)，有很高的靈活性和用戶可配置性，主要包括NaviPac、NaviScan、NaviEdit等模塊，其中，NaviPac模塊是實(shí)現(xiàn)軟件導(dǎo)航顯示控制的核心。

1 測深軟件顯控平臺基本功能

測深軟件顯控平臺實(shí)質(zhì)上是一套海洋空間數(shù)據(jù)處理與呈現(xiàn)的計算機(jī)系統(tǒng)，一方面通過各種端口實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)傳輸、采集，另一方面通過必要的數(shù)據(jù)處理，真實(shí)形象的呈現(xiàn)船舶船位及姿態(tài)、航向、偏航距等系統(tǒng)參數(shù)，引導(dǎo)船舶按測線航行。對于一套成熟的測深軟件，其導(dǎo)航顯控平臺基本功能應(yīng)包括[1]以下幾點(diǎn)。

（1）完成通信控制，顯示控制等人機(jī)交互信息的管理。（2）實(shí)時接收并存儲來自各個系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)。（3）實(shí)時顯示各設(shè)備的測量數(shù)據(jù)結(jié)果。（4）利用軟件專家系統(tǒng)，實(shí)時完成各類數(shù)據(jù)的深度解算。（5）實(shí)時對系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視，并顯示監(jiān)視結(jié)果。（6）顯示回放所有記錄的測量數(shù)據(jù)。

2 EIVA多波束測深軟件顯控平臺特點(diǎn)及功能

Navipac模塊是EIVA軟件顯控功能實(shí)現(xiàn)的平臺，其利用計算機(jī)多線程和網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)，提高系統(tǒng)的并行處理能力；采用GIS開發(fā)模式，顯控平臺可充分利用電子圖的信息量，實(shí)現(xiàn)各圖層之間切換。

2.1 多線程并行處理技術(shù)

Windows系統(tǒng)發(fā)展到32位之后，系統(tǒng)運(yùn)行及任務(wù)管理方式有了很大的變化。每個程序在獨(dú)立的進(jìn)程空間上運(yùn)行，擺脫了原有的16位段式結(jié)構(gòu)，邏輯上可達(dá)4G的線性地址空間，提高了程序的運(yùn)行效率，另外，獨(dú)立進(jìn)程的另一個優(yōu)越性在于提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一個應(yīng)用程序的異常錯誤不會影響其它的應(yīng)用程序。

2.2 Navipac導(dǎo)航顯控平臺功能

在Navipac程序設(shè)計時，將顯控平臺功能分為多個模塊[2]，即導(dǎo)航控制、顯示及圖層控制、設(shè)備I/O設(shè)置、數(shù)據(jù)處理、測量計劃等，每個模塊由其下屬的若干子程序?qū)崿F(xiàn)。這樣，不同模塊下的數(shù)據(jù)處理不會相互干擾，模塊間的耦合度較低，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，Navipac導(dǎo)航顯控平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示。

導(dǎo)航控制提供參數(shù)設(shè)置，利用GPS控制測量船，同時結(jié)合羅經(jīng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時航向?qū)Ш健y線導(dǎo)航利用GPS導(dǎo)航坐標(biāo)與在數(shù)據(jù)庫中存儲的測線點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較，使測量船盡可能沿測線方向航行。報警功能可以對測量船舶偏離測線、水下障礙物等進(jìn)行報警。

顯示控制主要實(shí)現(xiàn)當(dāng)前測量對象的絕對和相對位置、運(yùn)動軌跡以及地理特征、沿航線和偏離航線信息、實(shí)際坐標(biāo)和計劃點(diǎn)位等實(shí)時顯示。圖層控制負(fù)責(zé)相關(guān)圖層調(diào)入，包括電子圖（DXF、DWG等）和以層的形式在電子圖上顯示的測量對象。

設(shè)備I/O設(shè)置主要由設(shè)備驅(qū)動設(shè)置、端口測試及通信二個模塊實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、工作參數(shù)設(shè)置，一般驅(qū)動設(shè)置允許定義I/O設(shè)備驅(qū)動，數(shù)據(jù)通過RS232、局域網(wǎng)或數(shù)字接口傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從外部通過端口傳輸?shù)较到y(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，實(shí)時存儲到數(shù)據(jù)庫中。

測量計劃模塊提供多種創(chuàng)建測區(qū)和測線的方法，例如：點(diǎn)擊拖拽、輸入坐標(biāo)、偏移等距測線、交叉測線、圓弧線、弧線等。

數(shù)據(jù)處理模塊中實(shí)現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)與電子圖坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換計算、電子圖上兩點(diǎn)間距離及區(qū)域面積查詢等數(shù)據(jù)計算；存儲模塊提供系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)管理和存儲的方式。

Navipac顯控平臺自身可與NaviScan建立連接，接收多波束測深儀的測深數(shù)據(jù)以生成DTM模型，也可以實(shí)現(xiàn)記錄的數(shù)據(jù)回放。

3 結(jié)語

多波束測深軟件導(dǎo)航顯控平臺通過人機(jī)交互，目的是實(shí)現(xiàn)海洋空間數(shù)據(jù)的采集、顯示、管理。目前，國內(nèi)自主開發(fā)的測深導(dǎo)航軟件，主要以中海達(dá)、南方水上測量導(dǎo)航軟件等為代表，有一定的適用性，但在導(dǎo)航顯控功能方面整體相對較弱，難以滿足多波束測深高效率、高精度的要求，而EIVA軟件導(dǎo)航顯控平臺人機(jī)交互智能化、結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊化的功能實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)，值得國內(nèi)廣大軟件技術(shù)人員借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏然.多波束測深系統(tǒng)導(dǎo)航軟件的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱工程大學(xué)碩士論文，2008（3）.

[2] 丹麥EIVA公司.Navipac-NT Version 3.5 manuals.2013年6月.