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          新聞資訊

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          西安坤藍電技術有限公司

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          產品動態

          浪通KL-9002型船載衛星通信系統海試回顧



          浪通是西安坤藍電子技術有限公司的船載衛星通信系統注冊商標。KL-9002型船載衛星通信系統是浪通品牌的第一個正式產品。

          浪通產品的需求來源于國家漁政相關部門以及我國的海洋戰略、方針。由漁政部門針對我國海域漁業現狀的分析和為滿足未來漁業發展的需要向中國衛通公司提出,由中國衛通下屬中衛普信公司委托我公司進行實際的產品研發工作。產品主體為動中通天線系統,定位用戶群體為漁業用戶,國家漁政、海監等海上用戶。主要安裝平臺為40噸至1000噸等較小噸位(大噸位船只同樣適用),船行區域主要為我國領海區域的船只。主要用途是在載體行進當中、克服外界各類擾動的情況下,快速精準的指向和跟蹤衛星,以實現互聯網接入功能。研發初期國內市場上同類產品多為國外產品把持,如美國的Sailor,韓國的KNS、Intellian等產品。但由于其價格昂貴,通信資費高昂,無法適應廣大普通漁業用戶的采購和使用需求,因此我們的浪通產品除必需達到國外同類產品技術指標外,更要將低成本、易操作、高可靠定為重要設計目標,以滿足我國普通用戶要求,乃至最終擴展到周邊國家漁業用戶的使用,更好取得市場效益和社會效能。

          KL-9002產品自2013年立項至今,研發歷時超過4年,經歷了方案設計、原理樣機、試驗樣機、產品樣機等研發階段后,最終研制成功。在研發驗證過程中我們認真敬業,科學嚴謹的工作態度得到了丹東和黃驊港漁業用戶及相關政府部門的認可,產品剛剛研制成功即收到唐山漁政和丹東漁業用戶的首批訂單,即將于3月中旬將首批產品交付用戶。

          跑車測試

          在即將進行首批產品交付當下,寫下這篇回顧歷程,既是為了借助微信公眾平臺向所有朋友展示我們研發過程的艱辛,來之不易的成果外,也想使各位對我們公司,我們的研發團隊,乃至我們的產品充滿信心。請大家相信,海上通信,坤藍可信!

          在整個產品研發過程當中,除進行常規的測試驗證工作外,曾經分別于試驗樣機階段和產品樣機階段進行了兩次實際海洋測試,海試的大量第一手材料和結果對我們產品的成功起到了至關重要的推進和支撐作用,是產品研發過程中里程碑似的標志性階段。

          丹東海試

          自2013年起通過兩年多的兩個輪次樣機艱苦研發過程,我們的天線系統已經較為完整,系統功能與市場同類型產品相比也已經趨于完善,并在西安本地用搖擺臺和跑車模擬船載運動等手段進行了完整的功能和性能測試驗證。在中衛普信公司的支持下進行了實際的雙向通信測試檢測后,雖然發現在性能上離設計指標還略有欠缺,但總體上已經達到可以實地進行船載實驗的程度,為了在真實工作環境下驗證我們天線產品的功能與性能,更好地把握我們浪通天線產品的不足之處,為下一階段改進設計明確目標和方向,我公司與中衛普信協商決定于2015年8月底在遼寧省丹東市進行實地船載海洋試驗。

          漁港實拍

          丹東海試是我們的天線系統第一次真正裝船實地測試,實際的現場測試時間于8月17日起至8月25日結束,歷時9天(含港口和出海試驗)。海試的目的是在驗證我們已實現的功能是否能夠真正滿足海洋船載環境的同時,找出我們在內陸實驗無法遇到的問題,盡可能的記錄并有針對性的分析問題,查找原因,然后在此基礎上進行有目的的提高改進,使我們下一版的浪通天線系統能夠最大程度地適應船載海洋環境。

          本次海試我們攜帶了KL-9002型試驗樣機天線兩套。

          基本配置:

          1. 天線室外單元

                2. 天線室內單元

                3. BUC,中星6A使用4w;IPStar使用2w

          中星6A 4w BUC

          IPStar 2w BUC

                4. 衛星MODEM,中星6A使用IDirect X5,IPSstar使用IPX3200

          IDirect X5

          IPX3200


                5. LNB本振,中星6A使用11.3GHz本振,IPStar使用10.6GHz本振

                6. 無線路由器

          TL-WR842N 300M

                7. IP電話

          NRP1000

                兩套天線的載體為同一條漁業公司的補給船,船首編號為“遼丹漁25199”,船體自重180噸左右,可載貨300噸,長度約40米,寬度約7米,船速最快約12節。

          安裝載體

          天線室外單元安裝位置

          室內單元放置位置


          測試途中我們沒有手段確定海浪級別,但是通過與船上工作人員溝通后得知,整個海試過程中,系統正常工作時最大海浪4級左右,天線停止工作時最大海浪7~8級,大多數時間海浪處于1~4級之間。

          海試路線為丹東下轄縣級市東港市的漁業碼頭為起點(我們測試涉及星源碼頭、永平碼頭、大臺子崔盛禮船廠碼頭)大約北緯39.9度,最南端至北緯38.2度左右的位置,由于主要是南北行駛,因此經度變化相對較小,在東經123.5 ~124.2之間變化。(如下圖)


          海試路線

                海試前半段使用中星6A衛星,通過信標模式進行對星,于8月22日0點左右入網成功,此時微信文字圖片語音視頻均正常,IP電話通話質量較好,期間不斷使用各種應用,網絡一切正常。

           中星6A入網成功  

                由于受中星6A受自身覆蓋范圍和性能所限,在越接近三八線時信噪比越低,這種狀態下上微信進行網絡操作勉強可以接受,但網絡攝像頭顯示效果一般,IP電話通話效果不佳,網絡也經常會出現掉線現象,當船行至東經124.11度北緯38.36度左右時中星6A已經無法保證正常的網絡應用和IP電話(此時即使信標電平幅值在正常水平信噪比也較低,無法順利入網),因此經過大家討論決定更換為IPStar衛星進行試驗(8月22日,15:31更換完畢),隨即IPStar入網成功,在此之后直至反港均使用IPStar。

          航行中IPStar DVBS模式入網成功

          對IPStar衛星入網成功后使用微信與岸上人員和西安的公司人員進行了網絡應用測試,并且使用IP電話給相關領導進行了通話測試。實際測試使用IPStar過程中無論微信、IP電話還是其他網絡應用效果均好于中星6A,在三八線附近仍然能保持相對較好的網絡通信質量。

          8月24日晚至25日凌晨這一時間段風浪很大,據船員經驗判斷大約達到了7,8級的程度,船艙內人根本無法站立或者坐著,只能躺著,艙內的所有設備均摔落在地面,一片狼藉,這一過程一直持續到天亮才有所緩解。

          大浪后凌亂的清晨

                本次海試在8月25日下午13:45?安全返航抵達大臺子崔盛禮船廠碼頭。

          返港

          出海測試團隊

          丹東海試達到了我們的預期目的,既摸清了試驗樣機在實際海洋環境下的性能表現,也發現了一些在陸地上無法測試到的情況??傮w來講:天線系統整體配置可行、結構穩定、捕獲跟蹤性能尚可、系統運行邏輯基本正確、航姿數據基本可用。在肯定成果的同時發現仍有如下問題需要改進:

          1. 衛星信號接收機在DVB-S工作模式下存在虛假信號位置。

          2. 不同地理位置相同衛星信號差異較大。

          3. 實際海況擾動周期和預設參數指標存在差異。

          4. 速率陀螺零偏修正不足。

          5. 未考慮船體并舷涌動。

          6. 加速度對傳感器影響消除不足。

          7. 羅盤誤差較大,需動態修正。

          8. 天線運輸包裝加固不足。

          9. 天線系統減震不足。

          10. 天線罩衰減較大。

          黃驊港海試

          基于對丹東海試的總結,我們有針對性的進行了半年多的深入研發及改進后,形成了產品樣機設計。產品樣機無論在功能、性能、供電和可靠性方面均較丹東海試時有了長足的進步與提高。無論在搖擺臺或跑車等模擬擾動環境下,我們的樣機均完全達到了設計指標。為了在真實工作環境下驗證我們天線產品的功能與性能是否能夠滿足用戶的基本需求,進一步了解用戶的反饋,更好地把握我們產品的不足之處,為下一階段工作明確目標和方向,同時為產品是否可以進入小批量生產階段提供依據,我公司在與漁業管理部門進行溝通和協調后決定于2016年4月初赴河北省滄州市黃驊港進行實地船載海洋試驗。

          相對于丹東的探路型、摸索型海試來講,黃驊港海試我們的目標相對更加明確。明確了以下幾點:

          1. 驗證丹東海試已發現問題的改進結果;

          2. 盡可能多的收集海浪、載體與產品的在實際工況條件下的各類數據,為后續的分析、改進和提高提供數據基礎;

          3. 從不同角度(船員、管理人員、政府部門等)進一步了解用戶需求,為今后可能的應用擴展積累第一手資料;

          4. 在更大的范圍內向用戶展示我們的產品,提高我們的知名度,為后續的小批量訂單或產品推廣做好準備。

          當然,繼續發現可觀測到的或可能存在的問題,也依然是我們不變的目的之一。

          碼頭準備

          產品樣機配置:

                1. 天線室外單元

                2. 天線室內單元(ACU、通信機箱)

          ACU

          通信機箱

          3. 其余BUC、衛星MODEM、LNB、無線路由器、IP電話等基本配置均與丹東海試相同。

          此次海試天線載體為下圖所示鋼制捕魚船,船體標準品排水量40噸左右,滿載排水量80噸左右,長度約24米,寬度約4.8米,船速最快約10節。

          海試漁船

                本次海試地點為黃驊港市渤海新區新村一級漁港/港盛漁港,出海入港均為同一碼頭。

          漁港碼頭

          黃驊港海試海況較為理想,兩套天線分別共出海五次,其中前三次出海使用IPStar衛星,期間風浪較大,風速達到6~~8級,超出該型漁船正常捕魚的作業海況;后兩次出海使用中星6A衛星,期間風浪較小,風速為4級以下,屬于正常捕魚作業的海況。兩種海況分別檢驗了我們的產品在正常作業和超出正常作業海況下的實際表現。

          考核方法:在海試過程中我們考核產品的主要方法有以下幾點

          1.載體運動中的尋星效果

          2.尋星成功后的入網狀況以及在海浪擾動和載體行進條件下的穩定效果

          3.網絡接入后的微信語音視頻的發送和接收、IP電話、網絡攝像視頻傳輸的效果

          4.在線觀看網易公開課視頻的效果,以及ping特定網站的丟包率

          海試除了從各個角度觀察天線的運行狀態外,最主要的任務是收集天線本身、載體,海浪、天氣、通信狀況等多方面的數據,為后續的問題分析或優化改進提供盡量詳實的數據依據。

          基本數據:

          1. 周期性的無故障正常記錄,地理位置、船速、航向、接收機電平、 海浪狀況、天氣狀況、天線狀態,主要以表格形式手工記錄。

          2. ACU軟件集成了自動記錄除天氣狀況和海浪狀況外的所有數據,記錄周期為1分鐘,可通過U盤導出。

          載體狀態:

          1. 將姿態采集裝置安裝至載體,用于采集載體的橫搖、縱搖等數據。

          2. 載體的航向、直線和轉彎速度、加速度和轉彎半徑等數據可通過GPS數據推算。

          3. 載體上下涌動的周期和幅度數據。

          傳感器數據:

          1. 角速率陀螺零偏觀察記錄。

          2. 羅盤未修正的原始數據變化記錄。

          3. 其他傳感器數據。


          海試路線:本次海試分兩個階段,第一階段從04月09日至04月11日,期間風浪較大,船長及船員全力配合我們進行測試工作,未進行任何正常捕撈作業,路線如下圖:

                第二階段從04月13日至04月14日,期間風浪較小,船長及船員進行正常的捕撈作業,路線如下圖:

          本次黃驊港海試相較于第一次丹東海試成果斐然,無論從基本的功能、性能、用戶體驗還是系統結構、供電、可靠性等方面均取得了良好的表現,為產品樣機到商品化打下了堅實的理論和實踐基礎。主要成果總結如下。

          1.系統配置合理

          從兩套天線系統在整個海試過程中,無論在碼頭和船上的測試表現來看,系統配置較為合理,未發現明顯的缺陷或不合理的配置。小批量生產基本可以沿用現有配置,僅僅在局部做些優化即可。

          2.系統性能達標

          如前文所述,我們此次海試使用小噸位漁船在5次出海測試的過程中分別遇到了超過普通漁船作業條件的海況,同時也經歷了正常捕撈作業時的海況。無論何種情況下,只要在衛星主站工作正常的情況下,我們的天線均能正確的找到衛星,并順利入網,在后續的工作中可長時間保持相對穩定的網絡連接,期間進行基本的瀏覽網頁、微信文字語音視頻、IP電話通話均能獲得良好的效果,在遠端通過PC或手機查看安裝于載體上的網絡攝像頭時同樣能獲得較為流暢的實時視頻,結合在西安公司本部搖擺臺上使用設計指標規定的極限參數進行模擬搖擺測試時能夠獲得穩定且高數值的信噪比和接收機電平,完美證明我們的天線系統已經完全達到了設計指標預期要求。

          視頻傳輸同時觀測網絡帶寬狀態

          3.基本功能完善

          本次海試過程中,兩套樣機分別使用了兩種不同類型的衛星捕獲跟蹤(信標模式和DVB-S模式),均獲得了成功。每次開機都能在三分鐘內自動找到正確的衛星;并在進入穩定跟蹤階段后順利入網;在風浪產生的擾動低于設計指標時,可以長時間保持指向,提供穩定的網絡鏈接;即使在風浪過大導致天線短暫偏離正確指向的情況下,也能在設計規定的時間范圍內再次找回衛星,并自動入網。當載體運動造成地理位置改變達到指向角調整閾值后,能夠即時主動調整天線指向,從而繼續保持良好的網絡質量,具備了真正適應載體在運動狀態下不間斷提供高質量的網絡通信的能力。

          此外,作為系統唯一用戶接口的ACU提供了友好的功能界面,除具備供普通用戶觀察天線系統運行狀態的用戶界面外,還提供了調試界面,包括了陀螺儀標定、傾角儀標定、羅盤標定、俯仰電軸標定、極化零位標定和衛星參數設置功能;手動方位俯仰走位功能;各傳感器數據實時顯示功能;系統故障報警功能等多項功能。為開發調試和安裝支持人員提供了高效工作的手段和依據,這些功能在海試過程中均經過了實際驗證,功能設置合理全面,在功能架構上已經相對完善,后期僅需要在用戶體驗角度進行提升即可達到產品化的的要求。

          海上使用衛星網絡微信視頻

          4.整體結構穩固

          天線系統在經歷了超過1000km的陸路運輸抵達黃驊港后,拆開包裝檢查系統一切完好,岸上調試一次成功。在5次出海過程中,天線系統經歷了前期風速6~8級的非正常作業海況,也經歷了后期風速4級以下的正常作業海況,無論在何種環境條件下,天線結構均完好無損,系統運行正常無誤。海試結束后再次進行超過1000km的陸路運輸回西安后未經調整,開機上電后,系統一切正常。所有這些都說明我們的天線系統結構設計合理堅固,運輸包裝方式可靠,無論天線本體結構海試運輸包裝,均可作為后期批量產品化改進的基礎。

          5.供電方案可行

          本次海試新增加的通信機箱單元內含供電系統,直接通過一個三項插座與載體供電相連接,實現了為天線本體供電的同時還能為蓄電瓶充電的功能,在5次出海測試過程中,天線系統供電狀況良好,針對此型漁船,完全可以沿用現有的供電系統,但仍需改進當系統發電機開啟和關閉時,天線供電在載體和電瓶之間切換的功能。

          通信機箱供電

          6.用戶體驗良好

          當前產品樣機實現了針對普通用戶一鍵開機后全自動運行的功能。在海試過程中,用戶只需打開ACU的電源開關啟動天線后,即可離開,后續的找星、穩定、入網、丟星后再次找回等功能完全自動進行,實現無人值守功能;即使在系統出現某種異常導致無法對準衛星時,也能通過界面文字提示和報警聲來提醒用戶進行處理;另外,如前文所述,當前產品還為不同類型的用戶提供了圖形化的軟件界面,除為普通用戶提供當前天線系統運行狀態信息外,還可為測試調試以及安裝維護人員提供了功能豐富的操作簡便的調試界面,為后續繼續提升用戶體驗提供了良好的基礎。

          海試團隊合影

                2016年04月15日下午6時左右,項目組成員與漁政管理人員、船長三方共同召開了本次黃驊港海試討論會,漁政管理部門的楊局長以及測試漁船的船長等人員在肯定了成功之處的同時,提出了改進意見和后續的一些推廣建議。

          成果匯報

          領導及專家進行討論

          黃驊港海試獲得了較為圓滿的成功,從功能、性能、供電、安裝等多個方面完整的考核了我們的產品樣機。通過海試過程中的實際感受和所收集的各類數據上來看,產品樣機已經完全達到了設計指標,能夠為小噸位載體在作業海況或一定程度上超過作業海況的情況下提供穩定可靠的互聯網接入服務;樣機功能邏輯完善,易用性好,只需一鍵開機后即無需再做任何操作;整機功耗小,與載體供電系統兼容性良好,無需做大量改動,即可在不影響載體自身供電的情況直接使用。

          肯定了成功之處,必然存在不足,本次海試KL-9002系統仍然存在如下不足之處:

          1. GPS接收機數據偶有跳變。

          2. 角速率陀螺零偏補償仍然存在不足。

          3. 載體啟動時加速度補償在某些情況下存在誤補。

          4. 網絡視頻傳輸存在占用帶寬較高問題。

          KL-9002產品定型

          黃驊港海試結果是對我們產品的一次有力肯定,研發團隊在短暫的休整之后,針對上述不足開始了進一步的改進工作,并同步進行了產品樣機零批量試生產工藝流程設計及改進工作,截至2017年春節前,KL-9002型產品已知問題改進完成,零批量產品試制成功,為三月中旬的首批產品交付做好了準備。我們愿意隨時傾聽各方的所有反饋意見,盡力滿足所有用戶不同的需求,盡我們最大的可能完善浪通產品,更好的為海洋移動通信提供越加完善的服務產品。


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