概述

“汉字 NAVTEX 系统接收机”用于自动接收、解码并展示/打印海上遇险与安全信息（MSI）。支持国际 518 kHz 英文频道与本地语言频道（中国常见 490 kHz/部分区域 486 kHz），可选 HF NAVTEX 4209.5 kHz。面向沿海运输、渔业、近海工程等船舶，提供中文（简体）的直观显示、打印与存档导出，并可选配 GNSS（GPS/北斗）定位与海图叠加。

目标与定位

  • 产品形态：
    • 基础型：文本显示 + 本机/外接打印 + USB 导出。
    • 专业型：7–10" 高亮屏 + 简易海图叠加 + GNSS 时间同步与定位输出 + NMEA 0183/2000 对外接口。
  • 核心价值：
    1. 中文直读，降低误解风险； 2) 双通道并收（518 + 490/486），信息不漏收； 3) 船舶一体化联接（打印/USB/NMEA）。
  • 法规合规（设计目标）：满足 NAVTEX 相关性能标准与海事设备通用环境/电磁要求（详见“标准与合规”章节）。

关键功能清单

  • 频段：518 kHz（国际英文）、490 kHz/486 kHz（本地语言，可选）、4209.5 kHz（可选）。
  • 解调/协议：NBDP（SITOR‑B FEC），100 baud、170 Hz 频移，自动纠错、重复判别、去重。
  • 消息管理：按 B1 电台、B2 类别过滤，支持 A/B/D/E/L 等重要类目不可屏蔽；按 B3B4 报文号去重。
  • 同时接收：双前端/双通道并收；或单前端快速切换 + 稳态驻留策略（成本优化方案）。
  • 显示：中/英文 UI，可折叠主题/来源列表、全文页、快速打印。
  • 打印：内置 58 mm/80 mm 热敏打印机（或外接 ESC/POS USB/串口打印机），支持定时/筛选打印。
  • 存储/导出：本机 ≥ 32 GB eMMC；USB‑A Host（U 盘 FAT32/exFAT），导出 CSV/JSON/PDF。
  • GNSS（GPS/北斗）：定位/授时；在消息中打点（时间/位置），可对外输出 NMEA 0183；可选 NMEA 2000。
  • 海图叠加（专业型）：离线矢量海图（S‑57）基本展示、船位标注、按消息坐标落点/高亮。
  • 对外接口：
    • IEC 61162‑1/2（NMEA 0183/HS） RS‑422（光耦隔离）；
    • NMEA 2000（可选）：CAN‑FD + N2K 协议栈；
    • 以太网（可选）：Web UI/远程导出；
    • 报警/静音输入输出（干接点）。
  • 供电与防护：9–36 VDC，过压/反接/浪涌/EMI 抑制；金属外壳，IP54 前面板（加密封圈）。

推荐硬件架构

1) 射频与解调链路

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[有源天线/长线] → [MF 前置放大/带通(约460–540 kHz)] → [混频器/直采] → [IF/基带 BPF 270–340 Hz] →
[模数/编解码器(48 kHz Audio 或 8–12 kHz IF)] → [DSP：FSK(170 Hz) 解调 + SITOR‑B/FEC] → [报文层]
  • 天线：
    • 桅杆有源短鞭/有源环形/长线馈电，带静电放电与避雷，馈电同轴供电（Bias‑T）。
  • 本振/频率合成：
    • 低相噪合成器（如 Si5351/Si5328/ADF4351 级别，依据成本与相噪需求选型），支持 490/486/518/4209.5 kHz 覆盖；
    • 参考源可选 GNSS 1PPS 约束以抑制频漂（专业型）。
  • 下变频/直采：
    • 方案 A：零中频（I/Q）直检波 + 低频 ADC；
    • 方案 B：变到 12 kHz/8.192 kHz 音频 IF，使用音频 CODEC（低噪声）+ MCU/MPU 做 FSK 解调。
  • 解调与译码：
    • 数字 Costas/相敏检波 + 窄带 BPF（6 dB 带宽 270–340 Hz）；
    • 100 baud 定时恢复（早迟门/弛豫 PLL），SITOR‑B FEC 去交织/纠错；
    • 自动 AFC/AGC，夜间增强抑制跨区干扰。

2) 主控平台（两条实现路径）

  • MCU 平台（基础型）：
    • Cortex‑M7（如 STM32H7/RT1170）：FSK 解调 + UI + 打印 + USB Host + RS‑422；
    • 4.3–5" 480×272 或 480×320 TFT，或黑白点阵屏；低功耗、成本优先。
  • Linux SoC 平台（专业型）：
    • Allwinner T113‑S3 / i.MX 6ULL / RK3566（依据供货与既有积累择优）；
    • 7–10" 1024×600/1280×800 高亮液晶（≥ 800–1000 nits）+ 电容触控；
    • 便于实现海图叠加、Web 导出、远程维护、OTA 等。

3) 显示与人机

  • 尺寸建议：
    • 基础型：5" 480×320（可视角 ≥ 70°，背光 ≥ 500 nits），或 4.3" 480×272。
    • 专业型：7" 1024×600（≥ 1000 nits，防炫 AR 玻璃）或 10.1" 1280×800（驾驶台环境更友好）。
  • UI 关键：
    • 列表（按电台 B1、类别 B2、时间）→ 详情 → 打印；
    • 一键筛选“仅中文/仅重要类目(A/B/D/E/L)”；
    • 夜间主题、手套模式、海图叠加开关。

4) 打印子系统

  • 内置：58 mm/80 mm 热敏机芯（DC 24 V 优化），纸舱防潮；
  • 外接：USB/串口（ESC/POS），驱动抽象到“打印后端”；
  • 版式：抬头（电台/类别/时标/坐标）+ 正文 + 校注（重复/更正/失效）；
  • 策略：
    • 自动打印的重要类目（A/B/D/E/L）；
    • 定时合并打印（每 4 h 批量）与手动即时打印。

5) 存储与 USB 导出

  • eMMC ≥ 32 GB（掉电保护 FTL）；
  • USB‑A Host（5 V/1 A），FAT32/exFAT；
  • 导出格式：
    • CSV：时间、电台 B1、类别 B2、报文号 B3B4、频道、文本、坐标（若有）；
    • JSON：含校验与元数据（接收信噪比/重复标记/频道/频偏）；
    • PDF（按日/按筛选生成）。

6) GNSS（GPS/北斗）与授时

  • 模块：支持 BDS/GPS/GLONASS（如 L76K/NEO‑M8N/M10），外置有源天线；
  • 用途：
    1. 系统授时（RTC 对时，日志统一 UTC），
    2. 在消息/海图上落点，
    3. 作为对外导航话语源（IEC 61162‑1 NMEA 0183 输出）。
  • 输出：RMC/GGA/VTG/ZDA，可选 PPS → 主时钟/FSK 数字解调链路参考（专业型）。

7) 对外接口

  • NMEA 0183（IEC 61162‑1/‑2）：RS‑422（光耦隔离）；波特率 4 800/38 400；
    • 文本转发建议：使用 $--TXT,hhmmss,level,tag,message*CS 或自定义 $PNVX 专有语句；
  • NMEA 2000（可选）：CAN‑FD + 收发器（隔离）；提供 PGN‑130820（厂商自定义）承载文本；
  • 以太网（可选）：REST/WebSocket 导出与仪表页；
  • I/O：报警输出（继电器/OC），外部静音输入，打印机口（TTL/RS‑232/USB）。

8) 电源与环保

  • 9–36 VDC（适配 12/24 V 船电）；
  • 三级防护：TVS + 反接 + 过压/过流；
  • DC‑DC 隔离模块 + 共模扼流圈 + π 型滤波；
  • 环境指标建议：‑15~+55 ℃、95%RH（无冷凝），抗盐雾；
  • 机械：铝合金外壳、抗震防松、前面板 IP54/可选 IP65。

软件架构

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HAL/驱动层：RF/AUDIO/ADC | GNSS | 打印 | USB MSC | RS‑422 | CAN/N2K | LCD/触控
└─ 协议与解码：FSK → 符号定时 → SITOR‑B FEC/去交织 → NAVTEX 帧（B1/B2/B3B4）→ 去重/合并
   └─ 频道/电台/类别 规则 → 重要类目强制接收/打印 → 重复与更正处理
      └─ 消息存储索引（时间/电台/类别/频道/坐标）
         └─ 导出器（CSV/JSON/PDF）/ 打印后端（本机/外接）
UI 层：列表/详情/筛选/搜索 | 海图叠加 | 设备设置 | 维护（自检/日志/升级）
远程与接口：Web UI（专业型） | NMEA 0183/2000 输出 | SNTP 客户端 | 诊断通道

  • 解码要点：

    • 100 baud、170 Hz 频移，FEC 模式（SITOR‑B）7‑单元码；
    • 6 dB 带宽 270–340 Hz，AFC 跟踪漂移；
    • 重复策略：按发射台 B1 + 报文号 B3B4 去重；“L 类（附加航警）”不可屏蔽；
    • 更正/取消报文自动串联原文，生成“合并视图”。

  • 海图叠加（专业型）：

    • 数据：优先 S‑57（非加密），S‑63（加密）需合法授权；
    • 渲染：简化 S‑52 呈现规则（警戒符号、文字标注），
    • 定位：GNSS 船位 + 报文坐标（若正文给出）解析并落点；
    • 交互：按电台/类别筛选显示，点击标注弹出报文摘要与打印按钮。

标准与合规（设计参考）

  • 性能/互联：
    • NAVTEX 接收机：IEC 61097‑6；
    • 串行接口：IEC 61162‑1/‑2（等同 NMEA 0183/HS）；
  • 无线/接收机要求：ETSI EN 300 065（NAVTEX 接收机最小技术要求与测量方法）；
  • 海事通用：IEC 60945（电磁兼容、环境、可靠性）；
  • 业务规程：ITU‑R M.540（NAVTEX 技术与操作）、M.625（直印电传设备）；
  • 节目与类目：B1（发射台）、B2（主题类目 A/B/C/…/Z）、B3B4（报文编号）。

注：国内本地语言广播常用 490 kHz，部分系统使用 486 kHz（依沿海电台部署而定）。

规格建议（V1.0 草案）

  • 射频：
    • 频道：518 / 490 /（可选 486）/（可选 4209.5）kHz；
    • 灵敏度：优于 −107 dBm（典型参考值）；
    • 选择性：6 dB 带宽 270–340 Hz；镜像与相邻抑制 ≥ 50 dB；
    • 本振稳定：±0.5 ppm（GNSS 锁相时）；
  • 系统：
    • 启动 ≤ 10 s；掉电自恢复；
    • 存储：≥ 50000 条消息，按日自动归档；
    • 打印：58/80 mm，≥ 203 dpi；
    • 显示：7" 1024×600（专业型）/ 5" 480×320（基础型）；
    • USB：Host×1（导出），Device×1（维护/固件升级）；
    • GNSS：BDS/GPS，NMEA 0183 输出；
    • 接口：RS‑422（IEC 61162‑1/2）、CAN（N2K 可选）、以太网（可选）。
  • 电源/环境：
    • 9–36 VDC，功耗：基础型 < 8 W、专业型 < 15 W（不含打印峰值）；
    • 环境：‑15~+55 ℃，95%RH；抗盐雾；
    • 外壳：金属，IP54 正面（IP65 可选），航海白外观。

生产与测试要点

  • RF 调试：暗室/环测，夜间跨区干扰场景；可录制 IQ/IF 回放做回归。
  • 解码一致性：标准报文与现场抓包比对；B1/B2/B3B4 解析正确性测试；重复/更正处理。
  • 重要类目：A/B/D/E/L 强制接收与提示（蜂鸣/背光闪）、打印策略验证。
  • 电磁/环境：按 IEC 60945 进行 EMC、振动、温湿、盐雾；
  • 接口：NMEA 回环/互操作（ECDIS/图形工作站/自动舵/航显）。

原型 BOM 方向（示例）

  • MCU 方案：STM32H7A3 + WM8960（音频 CODEC）/或直接 ADC；Si5351 本振；SA612 混频；USB‑A Host；RS‑422 隔离；5" TFT。
  • Linux 方案：T113‑S3 + I2S CODEC/USB 声卡采 IF；Si5328/ADF4351 合成；7" 高亮屏；USB Host；千兆以太；RS‑422；内置 58 mm 打印机。
  • 天线：外置有源短鞭（含避雷/静电），同轴馈电；
  • GNSS：L76K/NEO‑M8N，RS‑232/TTL + PPS；
  • 电源：隔离 DC‑DC + TVS/π 滤。

路线图

  • P0（4 周）：RF 前端 EVT（518/490），录波 → DSP 解码 → 终端打印/导出通路打通。
  • P1（8 周）：双通道并收、消息管理与 UI、USB 导出、NMEA 0183 输出。
  • P2（12 周）：GNSS + 海图叠加 MVP、环境与 EMC 预检、试渔试航。
  • P3（量产前）：IEC 61097‑6/60945 型式前测、外观与防护优化、产测治具与老炼流程。

附：海图叠加实施要点

  • 数据侧：S‑57（非加密）优先，S‑63 需授权；瓦片缓存与裁剪；
  • 引擎侧：简化 S‑52 呈现（航标/浅区/航道），限于“查看/定位/查看报文”；
  • 功能边界：非 ECDIS，不承诺航行决策功能；仅作信息参考与可视辅助。

开发交付物（建议）

  • 协议与测试：NAVTEX 报文解析库（C/C++）、IQ/IF 录波样例、单元测试用例集；
  • 硬件：原理图/PCB（RF 分区、接地、屏蔽）、BOM 与替代料表、RF 调试指南；
  • 软件：Bootloader、固件升级协议（U 盘/串口/以太网）、日志与导出器、打印适配层；
  • 文档：UI/UE 规格、异常与告警表、量产测试规程、安装与接线手册。

本文为研发架构草案，可据实际器件与认证路径迭代。