船舶避碰技术的关键在于获取会遇船舶精确的位置信息，并控制船舵等动力系统，及时避开可能发生碰撞的区域。船舶碰撞监控系统的作用是分析航道内船舶会遇时的位置信息，并对船舶是否发生碰撞进行预测，一旦可能出现碰撞时，触发报警装置，提醒船舶操作人员。传统的碰撞监控系统以机械传感器等备为主，信息分析、采集和处理的能力相对较差，船舶防碰撞预警效果较差。近年来数字信号处理技术得到了飞速发展，结合电子传感器等设备，可以实现高精度、高灵敏度的船舶碰撞预警。
1数字信号处理的相关概述
1.1数字信号处理技术
将原始数据信息进行处理，首先就需要采集，数字信号处理技术就是采集的一个环节。在采集之后，原始数字信号将会进行滤波、传输、处理等等几个环节，进而转换成为数字信号。在我国的雷达、医疗、自动化、航空等等领域中都得到了应用。随着未来信息技术的发展和进步，数字信号处理技术也将会与电子信息工程进行结合，从而发挥出更大的作用。
1.2数字信号处理技术优势
（1）哈佛芯片结构。数字处理过程中，当下的数字信号处理技术拥有非常强大的技术优势，而这种技术优势的根本原因在于使用了哈佛芯片结构。哈佛芯片结构中，与传统芯片最大的不同就是将芯片程序的运行以及数据的存储进行了分离处理，同时进行了各自处理运算。这种方式的最大好处就是可以保证芯片结构整体处于独立状态。相比较于传统数据处理技术，哈佛芯片结构拥有更强处理能力、更快响应速度、更高处理精度，因此芯片得到了极大的加强。（2）芯片系统升级。电子信息工程当中，数字信号的处理很多时候需要通过芯片的加强来达成，同时芯片结构具体来说包括两部分，分别是高速芯片与高位芯片。整体芯片工作的过程中，高速芯片与高位芯片承担不同的工作内容，因此两者的工作压力都得到了降低。相比较于之前的芯片系统来说，这类芯片处理能力更高，体积更小，因此功能以及运算能力更强，这能够帮助电子信息工程拥有更加稳定的计算服务。
2船舶碰撞影响因素分析
(1)表层直接影响因素。这些因素涉及导致船舶碰撞的外部条件、航行过失、他船行为、信息交流等，表明解决船舶碰撞难题需要从多方面入手。①船舶驾驶人员业务水平。这是船舶航行安全最重要的影响因素，包括航行与操纵因素，设备使用，驾驶人员值班安排，驾驶人员对物标的识别，等。②航道条件。海上供船舶航行的水域范围足够大，以及陆上、海上助航设备正常工作，是避免船舶碰撞的必要条件。航道条件包括助航设备工作的外界条件，灯标、航标等是否发生故障，航道的浅水效应，航行水域范围等。③船舶间协调避让以及他船行为，包括他船设备发生故障或失灵，他船航行过失，他船不遵守国际海上避碰规则，他船瞭望不充分，他船号灯、号型不正确。重视上述因素，弱化表层因素影响，进而为船舶安全航行提供基本保障。(2)中层间接影响因素。国家经济的发展带动航运市场快速发展，航运市场的发展又会带动船公司、船员和港口发展。分析该层影响因素可知:通过地方海事部门对航运市场的监管，以及地方政府向航运公司提供资金和人才，施行退税、补贴政策等，可以推进港航专门管理机构的发展，从而可以间接起到避免船舶碰撞事故的作用;船公司完善管理体制，落实各级责任，明确各级职责和分工，提高预警能力和应急能力，加强与国内外其他船公司间的人才共享、信息共享，也可以间接起到避免船舶碰撞事故的作用;各国海军联合护航，打击海盗，也可以间接避免船舶碰撞事故的发生。(3)深层根本影响因素。船舶海上航行安全需要国际海事组织及各沿海国合作，单靠一国或一个航运公司之力难以保证船舶安全航行。因此，国际海事组织、港口国监督机构、船旗国监督部门和中国海事主管机关之间的协作程度关系到信息资源共享、海事法规完善、政策执行力度、国际海事长远作、航运市场发展等，是船舶碰撞事故发生的根本影响因素。各沿海国之间的贸易争端、海洋岛屿争端、武装冲突等影响海上船舶安全航行。
3数字信号处理器的船舶碰撞监控报警系统
3.1硬件设计
船舶碰撞监控报警系统主要由探测器、视频解码器、SDRAM、UART接口、寄存器、DSP等组成。
下文主要介绍船舶碰撞监控报警系统的DSP芯片、复位电路、PCB布线、通信接口等硬件设计。1）DSP芯片。对于内河航道船舶的碰撞预警系统，本文采用美国得州仪器公司开发的TMS320DM642芯片，该芯片采用32位浮点运算架构，计算能力非常强大。2）复位电路设计。复位电路是为DSP芯片提供断电保护的电路，当DSP芯片的工作电源未达到要求时，需要利用复位电路来调整芯片的工作状态，为碰撞监控报警系统的复位电路设计。Q0当芯片电源的电平异常时，复位信号能提供250us的延时，保护芯片不会出现短路等问题。复位电路的电压特性与复位芯片功率特性，如下式：
Q0=
式中：V0为电路的输出电压；E为输出电压幅值；为输入电压相位角；为输出电压相位角；w频率；l为电感。3）PCB布线。PCB布线是指在船舶碰撞监控报警系统的硬件控制板上，为达到控制板上良好的电路性能，布线时尽量使各电路彼此垂直，控制板上的线路尽量短，布局尽量合理。当PCB布线过程中出现线路传输问题时，可以采用小的串联电阻、电容等元件降低信号的突变，提高控制板的整体性能。
4）通信接口。将通信接口的控制功能外置于单片机上，单片机负责接收系统的外部输入参数，并将TMS320DM642芯片的指令执行结果发送至外部端口。DSP与单片机之间通信采用并行接口HPI，该端口包括32位引脚，能够满足16位和32位的数据传输。
3.2软件设计
以聚类分析算法获取的船舶障碍物完整性判断结果作为识别基础，应用到船舶障碍物自动识别系统设计中，将聚类分析算法引入到障碍物信息管理中，便于障碍物数据的分析与操作。将船舶障碍物识别划分为信号发射、接收、传输以及处理4个部分，基于系统的整体结构，将防碰撞操作流程加入到障碍物自动识别中，实现船舶障碍物的自动识别。
结束语
综上所述，提出了基于数字信号处理器的船舶碰撞监控报警系统设计，将数字信号处理应用到船舶碰撞监控报警系统的硬件设计和软件设计中，实现了船舶障碍物的自动识别。结果显示，该系统在失误率和识别准确度方面具有更好的性能。
参考文献
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[2]时伟,陈良,张学涛.DSP+FPGA在舰船碰撞监控报警系统中的应用[J].舰船科学技术,2018,39(12):156-158.
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