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P03 · YBO Mate —— 船舶主控(软硬件一体)

类型规格状态草案生命周期spec-draft版本R0.3更新2026-09-22

本文是 Mate 的唯一需求来源。硬件需求编号 FR-nn,软件需求编号 SFR-nn,不混用;所有数值是设计目标 (t),除非另有来源。

Mate 是船的主控,软硬件一体的单一产品(PRODUCT-PLAN §P3,2026-09-13):一台 i.MX93 Linux 网关(硬件面,型号 Hub / Hub 4G)加上运行其上的船上运行时、云端、iOS/Android/网页 App 与船舶管理(软件面)。两者一起销售、一起交付;层级、收入线与合规路径按面分列,但对外不再表述为“硬件 Hub 加软件”两个半边。

面 层级 收入 合规路径
硬件 T0(关键路径 M1–M14) 一次性硬件:Hub $549、Hub 4G $649 (t) RED / RED 网络安全 / CRA / EMC(COMPLIANCE-MATRIX Mate 硬件行)
软件 Free/基础版 T0;Premium 与 Security T1;Fleet 仪表板 GA T2 订阅:Premium €8–12/月、Security €15–25/月 (t)、Fleet 按船计费 GDPR / ePrivacy / CRA(软件与云行)

硬件面角色:船上的 Linux 网关与 UI 宿主——将内部 YBO CAN 总线桥接到 NMEA 2000、MFD、Victron GX、本地 Web UI、Studio 与 Mate 云;运行日程/场景、连接管理器以及 Eye v1/v1.5(PRODUCT-PLAN §P3、§3、§P11)。客户:所有高于独立 Air 套件的 YBO 安装;改装船厂、新造船集成商、船队运营商。构建路径:EVT 采用现成 i.MX93 SOM(Variscite/Compulab 级别),DVT 阶段(M8–9)改为定制板;Wi-Fi 仅存在于 Hub 与 Air Hub 上。

软件面角色:船的数字大副——一个统一数据平台,Core 通道遥测、Sense 传感器、Hub GNSS/N2K 仪表和 J1939 发动机数据都汇入单一船舶模型与时间线;监控与船舶管理是同一份数据的两个视图。客户:船东与船员(移动端 + 网页端)、包租客人(受限角色)、船厂/服务商(限定范围)、船队运营方(Fleet 版)。SW2 负责 App/云端,M6 增聘 1 名软件工程师。

绝不允许成为:安全依赖项——保护、报警逻辑与默认状态映射在 Core/Sense 上执行,Hub 或其软件丢失不得改变任何通道状态;MFD、卫星终端(Starlink 是 WAN 客户端)或 NVR(OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 1);乐观状态的远程控制;有人值守的安防或值班服务(OPEN-QUESTIONS §P3 软件 1);白标产品(OPEN-QUESTIONS §P3 软件 5)。

软件范围与边界:

范围内(§P3 模块) 范围外/由其他产品负责
监控、报警(3 级严重度、确认、值守/静音)、地理围栏/锚泊报警、历史记录、派生洞察、能源子域(在 v1 范围冻结时枚举) 配置 schema、通道分配、脱扣曲线、接线文档——Studio(P07);Mate 仅将 Studio 构建的配置部署到 Hub 并备份
自动化(云端编写、Hub 执行、白名单动作枚举、逐次执行审计);运行时访问控制(舵位锁、船东/船员/包租客人角色) 保护、默认状态与本地报警逻辑——Core/Sense/Hub 固件;安装商/船东配置权限——Studio(OPEN-QUESTIONS §P7 1、§P3 软件 8)
设备登记册、维护、文档、数字交接包、船队版、Security 模块(Eye 片段 + AI 告警 + 捆绑连接)、转售档案;云端:EU 托管的 MQTT 接入、时序存储、OTA 编排、配置备份(§P3 Cloud 行) 摄像头集成与 NPU 推理——Hub/Eye(P11);卫星硬件;超出 Hub API 的 Remote Vessel Infrastructure 指令权限(按项目门控)
型号 角色 主要差异 区域/目标群体说明
Hub 标准网关,MSRP $549 (t) Wi-Fi/BLE 模块、2× CAN(N2K + YBO CAN)、RS-485、2× Ethernet、USB;无蜂窝 欧盟首发 SKU;Wi-Fi/BLE 按 RED 认证;无线电型号冻结为 P0 门槛(COMPLIANCE-MATRIX Hub 行)
Hub 4G Hub + LTE + GNSS,MSRP $649 (t) LTE 模块(Cat-1 与 Cat-4 待定,§10 硬件 2)+ GNSS 接收器 + 2 个额外天线端口;BOM +$20 区域性 LTE 模块型号(EU / NA / 全球);eSIM 流量在 Mate 内转售
Hub + 区域无线电插件 带 EU-433 / EU-868 / US-915 板的 Hub(Air Hub 接收器的替代方案) 定制板上的内部插件槽;规范冻结前不出货插件(§10 硬件 5) 按目的地的允许列表与签名固件规范;捆绑定价
供电项 数值 来源
标称 12 / 24 V DC PRODUCT-PLAN §1
工作范围 8–32 V §1
瞬态 耐受 ISO 16750-2 / ISO 7637-2 脉冲(抛负载、冷启动);由超级电容提供欠压穿越 §1;测试等级 (t)
反极性 理想二极管控制器,−65 V 额定 设计附录 §2
浪涌 24 V 下 ≤ 3 A、≤ 10 ms (t),超级电容预充电限流 (t)
工作功耗(Hub,Wi-Fi AP+STA、2× CAN、2× Ethernet) ≈ 3–4 W(12 V 下 ≈ 0.3 A)(t) (t)
工作功耗(Hub 4G,LTE 发射、NPU 运行) 峰值 ≤ 8 W (t) (t)
低功耗模式 ≤ 1.5 W (t) (t);OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 7
休眠(SOM 关闭,仅 RTC + 唤醒逻辑) ≤ 5 mA (t)——家族规则;SOM 电源路径切断 §1;§10 硬件 6。X01 §9 保留 Hub 的休眠状态(2026-09-11 只取消了 Key 与 Air Hub 的休眠)
I/O 通道 数量 额定/保护 采样分辨率
数字输入(唤醒/报警/防拆) 2 (t) 耐受 0–32 V,反向保护 仅逻辑电平
板载电压/电流监测 1 供电轨遥测 ≈ 0.1 V / 10 mA (t)
USB-A 主机 1 5 V、1 A (t),限流开关 —
总线接口 标准 速率 隔离 终端
NMEA 2000 ISO 11898-2 / N2K,Micro-C 250 kbit/s 非隔离(N2K 参考) 无(骨干已终端)
YBO CAN ISO 11898-2:2024 Classical CAN 2.0B(X01,2026-09-11;不使用 CAN FD) 500 kbit/s (t),载荷 ≤8 字节 非隔离,共直流地 可切换 120 Ω (t)
J1939 SAE J1939-14(250 kbit/s)/ -15 250 / 500 kbit/s 电气隔离(5 kVrms) 可切换 120 Ω
RS-485 TIA-485-A,Modbus RTU ≤ 115.2 kbit/s v1 非隔离 (t);隔离替代方案见设计附录 §2 可切换 120 Ω
Ethernet LAN / WAN IEEE 802.3,10/100/1000BASE-T 1 Gbit/s 网络变压器(标准) —
Wi-Fi / BLE 802.11ax 1×1 2.4/5 GHz,BLE 5.4 — — —
LTE(Hub 4G) Cat-1 bis 或 Cat-4(待定,§10 硬件 2) 10/5 或 150/50 Mbit/s — —
项目 数值
外壳 无风扇;密封压铸铝、SOM 导热至壳壁 (t) vs 通风聚碳酸酯 (t)——M3 决定(§10 硬件 7);热预算为 +70 °C 环境下 8 W
尺寸 ≈ 160 × 120 × 45 mm (t)(Cerbo GX 参考 78 × 154 × 48 mm,§9.1)
安装 壁装/舱壁,4 颗螺钉;DIN 导轨卡扣配件 (t)
防护 IP54 干燥储物舱(§1);IP67 型号稍后推出;连接器朝下
温度 −25…+70 °C 工作(§1);工业级 SOM(−40…+85 °C)
三防涂覆 载板标配(§1);SOM 按供应商涂覆选项
振动/冲击 IEC 60945 严酷等级作为有记录的自愿目标(§1,COMPLIANCE-MATRIX §1)
盐雾 外壳与连接器 IEC 60945 / ISO 9227 96 h (t)
防点燃 不声明;安装指南排除汽油机/油箱舱(COMPLIANCE-MATRIX §1)
层级 内容 层级/进度
Free/基础版 本地 + 基础远程 + 登记册 T0(T0 顺序中的最后一项);App alpha M6–7(本地模式),云端 beta M10–11
Premium 完整监控 + 完整船舶管理 + 交接 T1;上线 M13–14
Security Premium + Eye 片段 + AI 告警 + 捆绑连接 T1;GA M15+
Fleet 全部功能 + 船队运营 T2;GA M15+;按使用量驱动的维护同期

硬件平台为 NXP i.MX 93(2× Cortex-A55 + Cortex-M33 + Ethos-U65 NPU;由 PRODUCT-PLAN §1 固定,Eye v1.5 需要 NPU),EVT 用现成工业级 SOM,DVT 定制载板,PVT 保留 SOM 还是芯片直贴在 M8 决定(§10 硬件 13)。SoC、SOM、无线模块、CAN/RS-485/以太网收发器、LTE、GNSS、电源与 RTC 的候选器件及数据手册依据在硬件设计附录 §2,在 M3 门槛(SOM、无线电、电源)与 Hub DVT 门槛(M8,定制板)冻结。软件平台:Yocto Linux,A/B 根文件系统,云端拓扑与技术栈按 PRODUCT-PLAN §6 事项 6(M3)。

验收列指向 §9.3 的测试行;“—”表示尚无对应测试行,在 DVP&R 中补齐。

ID 要求 验收
FR-01 Hub 应将 YBO CAN 与 NMEA 2000 作为两条独立物理总线进行桥接;任何专有帧不得转发到 N2K(§1 骨干规则) 双总线架构
FR-02 Hub 应发布 N2K 数字开关 PGN 127501/127502 以及标准电源/电池 PGN,使 Garmin、Simrad 与 Raymarine MFD 无需 Hub UI 插件即可显示并控制 YBO 通道(§P3 UI 界面;COMPLIANCE-MATRIX §3 声明措辞) 双总线架构
FR-03 通过 Hub 下发的每条命令(Web UI、Mate、MFD、日程、自动化)仅在设备确认回读后显示;约 5 s 内无回读则 UI 回退并提示重试(§1 控制面原则) 实船
FR-04 每个远程或自动化动作应写入仅追加的审计日志(谁/什么/何时/结果),在 eMMC 上保留 ≥ 12 个月 (t) 并同步至 Mate 实船
FR-05 Hub 应运行连接管理器,优先级为 Wi-Fi STA > WAN Ethernet > LTE,自动故障切换 ≤ 30 s (t) 并可故障恢复,且在无链路时对所有遥测/事件进行存储转发(§3 软件规则) 链路故障切换、存储转发
FR-06 告警负载应随链路等级降级:Wi-Fi/WAN 上传完整片段,LTE 上传快照,最小链路仅传文本(§3) §9.4 告警投递与降级
FR-07 Hub 应同时作为 Wi-Fi AP(船上网络)与 STA(岸基上行)运行(§3) SOM 启动
FR-08 本地 Web UI 应在零互联网条件下完全可用:实时状态、控制、报警、日程、配置查看、日志导出(§P3 软件) 实船
FR-09 Hub 应提供 Studio 部署端点:接收签名的版本化 JSON 配置,校验模式,通过 YBO CAN 暂存到各模块,并在任一模块 NACK 时回滚(§1 配置模型) —
FR-10 云连接应使用带每设备身份的双向 TLS MQTT;Hub 不得在 WAN/LTE 上开放任何入站监听端口;远程访问经云代理(§3 安全) RED/网络安全预评估
FR-11 OTA 应使用签名的 A/B 镜像,若新槽位在启动计数限制内未能达到健康状态则自动回滚;Hub 还应通过 YBO CAN 中继签名的模块固件并上报每个模块的结果(§1 固件/OTA) OTA A/B 回滚
FR-12 日程、场景与自动化在 Hub 上执行;Hub 丢失应使每个模块保持在最后确认状态,且绝不触发通道变更(§1 失效安全;OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 4) —
FR-13 Hub 应读取 Victron GX 能源数据(v1 为只读)并与 YBO 数据并列显示(§P3;OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 5) 实船
FR-14 J1939 端口应在第二路 CAN 上解码发动机/变速箱参数并在 N2K 与 MQTT 上重新发布;该端口应与 Hub 地电气隔离 J1939 网关
FR-15 RS-485 Modbus RTU 主站应轮询第三方设备(充电机、交流电表、Air 独立目标),寄存器映射由 Studio 逐项配置 —
FR-16 Eye v1:Hub 应发现 ONVIF 摄像头,将 RTSP 实时画面代理至 UI/应用,并将事件片段存储于 eMMC 或 USB SSD;v1.5:在 Ethos-U65 上以低帧率进行运动 + 人员检测,并支持地理围栏布防告警(§P11) Eye v1
FR-17 Hub 4G:GNSS 位置应在本地驱动走锚与地理围栏报警,并上报至 Mate(§P3) —
FR-18 直流掉电时,超级电容备份应为 SOM 供电足够长时间以刷写日志并干净卸载存储(≥ 5 s (t)),并从 RTC 记录掉电时间戳 超级电容关机
FR-19 应可选择低功耗模式(Wi-Fi/LTE 占空循环、Ethernet 关闭、CAN 仅监听),并支持由 CAN 报警帧、RTC 或数字输入唤醒(OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 7) —
FR-20 硬件看门狗应在内核或监督程序挂起时复位 SOM;恢复出厂按钮应恢复最近已知良好的配置槽位而不擦除审计日志 —
FR-21 YBO CAN 上的诊断:Hub 心跳、链路状态、供电电压、板温、存储健康——在 Studio 与 Mate 中可见 —
FR-22 Hub 出货应附带 SBOM、签名更新策略与漏洞接收渠道,作为 CRA/RED 网络安全发布证据(COMPLIANCE-MATRIX Hub 行) RED/网络安全预评估

身份与入网

  • SFR-01 每台联云设备(Hub、独立 Air Hub)携带工厂预置的逐设备 X.509 身份,并以双向 TLS 认证;无共享密钥 (t)。
  • SFR-02 入网通过认领码(设备上的二维码)加上在 ≤10 min 配对窗口内于设备上进行的物理确认,将设备绑定到船舶和船东账户 (t)。
  • SFR-03 独立 Air Hub 以同样流程入网并作为船舶的上行链路;之后加入 Hub 时,网关重新注册为总线节点,Hub 接管上行链路与 UI,无需重新认领船舶(§P5 Air Hub modes;独立模式属另行评审的扩展,P05-air-hub-design.md §2.4)。
  • SFR-04 所有权转移(转售)将船舶记录、登记册和历史迁移到新船东,并在前船东收到导出档案后撤销所有先前会话、角色和共享链接。
  • SFR-05 每个 UI 控件都标注其写入目标(设备与通道),且仅渲染设备确认的回读状态;约 5 s 内无回读的指令在视觉上回退并提示重试(§1 控制面准则)。

监控与报警

  • SFR-06 实时状态显示每个 Core 通道的状态、电流和脱扣原因、Sense 水箱/温度值、电池/能源子域、位置和发动机数据,每个值带有“最后可见”时间戳。
  • SFR-07 报警具有 3 级严重度(notice/warning/critical)、确认流程和值守/静音模式;静音绝不抑制 critical(§P3 Monitoring;OPEN-QUESTIONS §P3 软件 7)。
  • SFR-08 critical 报警推送到达所有船东/船员设备,目标为 4G 链路下从 Hub 事件到手机 ≤30 s p95 (t),且告警随链路降级:Wi-Fi/Starlink 下完整片段,4G 下快照,最小链路下仅文本(§3 Software rules)。
  • SFR-09 地理围栏和锚泊报警使用 Hub GNSS 并在 Hub 上执行;云端仅转发和记录。
  • SFR-10 历史记录是每艘船的单一时间线(遥测、报警、指令、自动化运行、日志、文档),可按时间范围和来源查询。
  • SFR-11 派生洞察(续航、消耗率,例如淡水可用天数)由时间线计算得出,并标注为估算值及其依据。
  • SFR-12 App 在船上 Wi-Fi/BLE 上以本地模式工作,无需互联网(alpha M6–7),遵循同样的回读规则。

自动化

  • SFR-13 任务在云端或 App 中编写,按白名单动作枚举校验,由云端签名并在 Hub 上执行;枚举仅随版本发布变更,绝不随配置变更(OPEN-QUESTIONS §P3 软件 8)。
  • SFR-14 已同步任务在云端不可达时继续运行;执行结果被缓冲并稍后同步(存储转发)。
  • SFR-15 每次执行写入一条审计记录(创建者、触发时间、动作、结果、重试次数);任何任务不得成为关键回路的唯一控制路径(Studio 规则)。
  • SFR-16 任务在 critical 报警激活期间的行为(抑制或继续)为逐任务属性,默认为“抑制” (t),待 OPEN-QUESTIONS §P3 软件 8 决定。

运行时访问控制与审计

  • SFR-17 角色:船东、船员、包租客人(只读加舒适性回路)、服务商(仅写入工作记录,限时)和船队运营方;角色与 Studio 配置权限相互独立。
  • SFR-18 舵位锁(操作锁)阻止对某艘船或某区域的远程切换,且只能在船上解除 (t)。
  • SFR-19 每个远程或自动化动作都在设备端和云端进行审计记录(谁/什么/何时/结果);审计记录为仅追加,保留 ≥5 年 (t),待 OPEN-QUESTIONS §P3 软件 8 决定。
  • SFR-20 远程指令携带过期时间(≤60 s (t))和幂等键;已过期的指令在链路恢复后绝不执行(§3 Remote Vessel 连接门槛适用于所有船舶)。

船舶管理

  • SFR-21 设备登记册列出每台设备的型号、序列号、安装日期、手册和保修,自动关联到其 Core 通道,使实时状态和运行时长显示在记录旁。
  • SFR-22 维护计划基于真实发动机小时/运行时长;快速记录动作(加油、排污、滤芯/保养)从实时视图直接盖章到时间线;工作日志接受照片和票据,并输入船厂/服务商交接报告。
  • SFR-23 文档(登记、保险、检验)带有到期日和提醒;提醒仅为建议性质,绝不声称适航(OPEN-QUESTIONS §P3 软件:船舶管理事项 2)。
  • SFR-24 数字交接包由 Studio 配置、登记册和实时状态生成,作为受控工件(文档编号、修订号、生效日期)与 Studio 接线文档处于同一版本链,并带有包租客人简报模式;目标熟悉时间 ≤1 小时。
  • SFR-25 船东可随时以机器可读和 PDF 形式导出完整船舶档案(历史、登记册、日志、文档)(数据可携带性;OPEN-QUESTIONS §P3 软件:船舶管理事项 5)。

船队、Security 模块与 OTA

  • SFR-26 Fleet 版显示多船状态(岸电、电池、舱底、位置、资产标签)、周转检查清单、船队级维护与合规跟踪,并按船设定角色范围。
  • SFR-27 Security 层级接收 Eye 事件片段和 AI 告警(上传而非流式传输),布防/撤防与地理围栏联动,片段保留按 §7 执行。
  • SFR-28 Tag MOB 告警以 critical 报警形式到达,附带 Hub 标记的 GNSS 位置和船员名册;Mate 不触发任何执行动作(§P12 Alert chain)。
  • SFR-29 OTA 编排按环(内部 → 试点 → 船队)调度签名镜像,设备在本地验证签名,失败率超过阈值时自动暂停推送 (t),配置备份保留每个 Studio 部署版本并可经 Hub 一键回滚(§1 Config model)。
  • SFR-30 演示模式无需任何设备即可运行 Studio 虚拟船数据集;夜间模式(红色/低亮度配色)和 v1 语言集(OPEN-QUESTIONS §P3 软件 10/11)为 v1 范围项。
规则 行为
默认状态 Hub 不保存任何通道默认状态;仅镜像模块 NVM 映射(§1)
看门狗 监督程序上的外部硬件看门狗;服务上的 Linux 软件看门狗;复位绝不发出 CAN 控制帧
手动旁路 Hub 不适用——旁路按模块实现(§1);Hub 丢失对旁路不可见
命令 → 回读 → 确认 UI 将命令状态灰显直至模块回读到达;约 5 s 超时则回退并提示重试(§1);MFD PGN 127501 状态仅来自回读
超时 云命令携带过期时间与幂等键;过期命令记录日志而不执行(§3 远程船舶连接门槛)
报警升级 模块本地报警 → Hub UI/键盘 → Mate 推送(最小链路下为文本)→ 退避重复;确认动作被审计
配置故障 模式不匹配或模块 NACK 使部署原子性中止;最近已知良好配置保持生效
Hub 丢失后保留 与安全相关的一切均不受影响:模块默认状态映射、保护与报警均为本地(§1);日程/场景停止(OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 4)
  • 船内:Core / Sense / Key 经 YBO CAN 向 Hub 提供状态、遥测与报警;Studio 经 Hub 部署配置;Mate 软件在 Hub 上执行已同步的任务,并经 MQTT(出站 mTLS)接入 Mate 云与 App。
  • 与 Air Hub 的关系:Mate 经局域网 MQTT 与 YBO CAN 两条途径到达 Air Hub。Air Hub 与 Air 是独立产品线,不属于 Mate,可以脱离 Mate 运行;船外由 P09 Control 定义其产品形态。
  • 失效安全:Mate 不是安全依赖项。保护、报警逻辑与默认状态映射在 Core/Sense 上执行;Hub 或其软件丢失不得改变任何通道状态。

总线位置:Hub 是两条总线上的节点——也是唯一必须同时位于两条总线上的节点。它在 YBO CAN ↔ N2K(PGN 发布、MFD 控制页面)、YBO CAN ↔ J1939(第二路 CAN,发动机数据)以及一切 ↔ IP(Web UI、MQTT、Studio、摄像头)之间做网关。

方向 对象 关系
依赖于 Core / Sense / Key 通过 YBO CAN 提供状态、遥测与报警;所有控制在本地执行
依赖于 Studio(P07) 拥有 JSON 配置模式;Hub 是部署端点并分发模块配置
依赖于 Mate 云 MQTT 代理、OTA 编排、配置备份;Hub 在无云时完全可用
依赖于 船舶直流供电、N2K 骨干供电(N2K 端口不由总线供电) 8–32 V(§2.2)
被依赖于 Mate 应用、本地 Web UI、MFD、Victron GX(读取)、Air Hub(系统模式)、Eye 摄像头 UI 托管、PGN 发布、摄像头片段存储
被依赖于 Remote Vessel Infrastructure 规范(T3) 面向独立任务计算机的版本化 API + CAN/Modbus 集成
DC IN 8-32 V ──[fuse]──[ideal-diode reverse-polarity]──[TVS / ISO 7637 clamp]──[wide-Vin buck 5 V]──┬──[supercap backup ctrl]──► 5 V_SYS
└──► always-on 3.3 V (RTC, M33 wake logic)
5 V_SYS ──► i.MX93 SOM (2x A55 + M33 + Ethos-U65, 1-2 GB LPDDR4, 8-16 GB eMMC, Wi-Fi 6 / BLE 5.4 module)
├─ FlexCAN0 ──[CAN SIC]────────────────────────────── N2K port (Micro-C, 250 kbit, not bus-powered)
├─ FlexCAN1 ──[CAN SIC]────────────────────────────── YBO CAN port (connector: §5.1)
│ └─ mux to [isolated CAN] ───────────── J1939 port (connector + isolation: §5.1) — see §10 hardware 14
├─ LPUART ──[RS-485]────────────────────────────────── Modbus RTU terminal block
├─ ENET_QOS (TSN) ──[PHY]──[magnetics] ────────────── LAN (cameras, View, MFD Ethernet)
├─ ENET1 ──────────[PHY]──[magnetics] ────────────── WAN (Starlink / marina router)
├─ USB2.0 #1 ────────────────────────────────────── USB-A host (SSD for clips)
├─ USB2.0 #2 ────────────────────────────────────── LTE module (Hub 4G) — Cat-1 / Cat-4
├─ LPUART + PPS ───────────────────────────────────── GNSS receiver (Hub 4G)
├─ LPSPI + LPUART + GPIO + u.FL ─────────────────── regional radio plug-in header (reserved, §10 hardware 5)
├─ I2C ──[RTC + coin cell] [board temp sensor] [voltage/current monitor]
└─ GPIO ── status LEDs, factory-reset button, tamper/enclosure switch, external watchdog kick
Antennas: Wi-Fi/BLE, LTE main (+ diversity), GNSS — external SMA (§10 hardware 8)

软件面的依赖关系:

依赖 被依赖
Hub:MQTT 上行、连接管理器(Wi-Fi > WAN/Starlink > 4G)、存储转发缓冲、已同步任务的本地执行、用于地理围栏/MOB 的 GNSS Studio(P07):云端备份、经 Mate 部署路径、虚拟船数据集复用为 Mate 演示模式
独立模式下的 Air Hub(P05,扩展):直接云客户端,与 Hub 遵循同样的身份/OTA/无入站端口规则;Core/Sense/Key(P01/P02/P05):经 Hub 通过 YBO CAN 回读状态与审计记录;签名镜像流水线(§6) Eye(P11):片段上传、AI 告警投递、布防/撤防与地理围栏联动(Security 层级);Tag(P12):MOB 告警链终点(Hub GNSS 位置 → Mate 推送/船队告警)、船员名册;YBO AC(P04):切换日志与能源仪表板
云端拓扑 (t):设备 → mTLS MQTT broker(EU 区域)→ 接入 → 时序 + 事件/审计 + 对象存储(片段、文档、交接包)→ REST/WebSocket API iOS/Android App、网页 App、船队仪表板;任何船上设备无入站端口,远程访问由云端代理(§7)
接口 连接器 引脚/说明 理由
直流电源 2 针可插拔端子块,5.08 mm (t) +BAT、GND;按安装指南外置保险丝 便于改装,与模块一致
NMEA 2000 Micro-C M12 公头,5 针 NMEA 2000 标准;Hub 不从总线取电 (t) 与所有骨干互操作
YBO CAN 待定——M8 vs RJ45 vs Micro-C PRODUCT-PLAN §6 第 3 项(M3) 必须与 Core/Sense/Key 一致
J1939 待定——Deutsch DT vs M12 vs 端子块 §6 第 2 项(M3);隔离端口 机舱线束惯例
RS-485 3 针可插拔端子块,3.5 mm (t) A、B、GND(iso) 工业惯例
Ethernet LAN / WAN 2× RJ45 带密封护套 (t);M12 X 编码作为 IP67 选项 (t) LAN 供给 PoE 交换机配件(§P11);WAN 接入 Starlink/码头路由器 通用线缆
USB 1× USB-A 主机 可选 SSD;亦用于维护/日志导出 计划 §P3(USB 3.0 见 §10 硬件 1)
天线 SMA 母头 ×1(Hub)/ ×3(Hub 4G:Wi-Fi/BLE、LTE、GNSS)(t) 外置舱壁天线;甲板下 GNSS 无法看到天空 §10 硬件 8
区域无线电插件 内部板对板排针 + u.FL,供应商中立 供电 3.3 V、SPI、UART、2× GPIO(IRQ/复位)、ID 引脚;规范于 M8 定义 §6 第 9 项;§3 区域矩阵

5.2 数据、配置与接口(软件面)

章节标题:“5.2 数据、配置与接口(软件面)”
项目 定义 (t)
船舶模型 单一船舶文档:身份、设备、通道(来自 Studio 配置版本)、传感器、能源来源、船员名册、角色;每个实体具有与 Studio 共享的稳定 ID
时间线 每艘船的仅追加事件流:遥测样本、状态回读、报警(+ 确认)、指令(+ 结果)、自动化运行、快速记录、工作日志、文档、交接修订;每条记录带有设备时间和云端接收时间
时序与存储 按 Hub 上报速率的逐通道电流/电压/状态;降采样分层(原始 30 d,1-min 1 yr,1-h ≥5 yr),使档案寿命长于船舶;EU 区域托管存储,技术栈选型按 PRODUCT-PLAN §6 事项 6(M3)
MQTT 主题(设备 ↔ 云端) ybo/v1/<vessel>/<device>/telemetry、.../event、.../alarm、.../audit、.../cmd(云端 → 设备,已签名、带过期)、.../cmd/ack、.../config、.../ota;QoS 1;last-will 消息用于在线状态
REST/WebSocket(App) /v1/vessels、/v1/vessels/{id}/status(仅回读)、/timeline、/alarms(+ /ack)、/commands(pending → confirmed/reverted)、/tasks、/registry、/maintenance、/documents、/handover、/export;WebSocket 用于实时状态;船队:/v1/fleet/vessels、/checklists、/compliance(预订系统集成推迟,OPEN-QUESTIONS §P3 软件 4)
离线行为 设备缓冲所有遥测/事件(Hub 按上报速率 ≥7 天),重连后按序同步;云端显示“离线自”;已同步任务本地运行;指令过期(SFR-20);App 缓存最后状态和档案供只读
报警严重度模型 notice(记录 + 角标)、warning(推送,允许静音,自动清除)、critical(推送给所有人,重复直至确认,忽略静音模式);推送之外的升级(重复 → 第二联系人 → SMS)见 OPEN-QUESTIONS §P3 软件 6

实体字段、主题载荷与 REST 资源的完整定义在软件设计附录。

项目 设计
OS Yocto Linux(§1);A55 集群休眠时由 M33 运行电源/唤醒监督程序与 CAN 监听器
启动/更新 A/B 根文件系统,RAUC 或 Mender 级别(§1);由 EdgeLock 链式安全启动;镜像签名、bundle 版本固定;健康检查失败即回滚
模块 OTA Hub 通过 YBO CAN 将签名的 S32K 镜像暂存到 Core/Sense/Key;结果上报 Mate
配置 Studio 拥有的 JSON 模式;Hub 校验、存储版本化副本、分发并提供一键回滚(§1 配置模型)
总线遥测 心跳、链路状态、供电、温度、存储健康、配置版本、OTA 状态
云 MQTT over mTLS,出厂配置每设备 X.509 身份;eMMC 上的存储转发队列
过程证据 每次发布的 SBOM、依赖扫描、漏洞接收、支持期声明(CRA 报告自 2026-09 起;COMPLIANCE-MATRIX §1)

COMPLIANCE-MATRIX Hub 行:RED(安全/EMC/频谱)+ RED 网络安全、RoHS、WEEE、CRA、云/位置的 GDPR;即使使用已认证模块也需要整机评估;NMEA 认证不构成 MFD UI 集成。

证据项 目标标准/工件
无线电 EN 300 328(2.4 GHz)、EN 301 893(5 GHz)、EN 301 908-1/-13(LTE,Hub 4G)、EN 303 413(GNSS 接收器)(t)
EMC EN 301 489-1/-17(Wi-Fi/BT)、-52(LTE)(t);IEC 60945 严酷等级作为自愿目标
安全 EN IEC 62368-1 (t)
网络安全 EN 18031-1/-2/-3 差距评估、威胁模型、SBOM、签名更新、漏洞流程
NMEA 2000 M10–12 进行 PGN 发送/接收认证;在此之前措辞按 COMPLIANCE-MATRIX §3
隐私 GDPR 数据地图、位置与视频的 DPIA 筛查
环境 ISO 16750-2 / ISO 7637-2 瞬态、IP54、−25…+70 °C、盐雾、振动
主题 规则
传输、身份、账户 双向 TLS MQTT、逐设备身份、签名 OTA、无入站端口;云端绝不在运行时签名固件——签名密钥离线/HSM (t);passkey 或密码 + TOTP,角色、转移和导出操作需重新认证 (t);设备端与云端审计记录仅追加且可导出,保留期按 SFR-19
GDPR 位置历史、片段和船员名册属于个人数据;云端 beta 前完成数据地图、控制者/处理者角色和 DPIA 筛查(COMPLIANCE-MATRIX 行 “Studio / Mate / cloud”);固定 EU 托管;导出(SFR-25)同时也是可携带性义务(OPEN-QUESTIONS §P3 软件 2)
保留期与包租隐私 (t) 位置历史:Free 30 d,付费层级为船舶生命周期且船东可控清除;摄像头片段 30 d 滚动,报警片段固定保留至确认后 + 90 d;在已预订的包租期间,船东/运营方看不到比船队区域更精细的实时位置,且除非 critical 报警激活否则看不到内部片段;全部待 OPEN-QUESTIONS §P3 软件 2 与 §P11 1/2 决定
CRA / RED 安全开发生命周期、SBOM 与依赖流程、漏洞接收、安全更新政策和支持期作为发布证据;法律顾问确认远程处理的 CRA 角色(COMPLIANCE-MATRIX;报告义务自 2026 年 9 月 11 日起)
消费者条款 付费层级适用消费者合同规则;Security GA 前完成 T&C “非有人值守安防服务”及非值班告警措辞(OPEN-QUESTIONS §P3 软件 1)
项目 数值 来源
BOM $85–120;Hub 4G +$20 PRODUCT-PLAN §P3、§5
MSRP $549;Hub 4G $649 (t) §P3、§5
最高到岸 COGS(50 % 毛利,25–35 % 渠道) $178.43–205.88;Hub 4G $210.93–243.38 §5
4G Cat-4 相对 Cat-1 的差价 +$10–15 (t) §6 第 7 项
主要成本驱动 SOM(供应商标价起价 $34–59,设计附录 §2);LTE 模块 + 天线;压铸外壳与密封连接器;隔离 CAN + 超级电容级;无线电/网络安全合规摊销 设计附录 §2、§7.1
层级 价格 门槛(COMMERCIAL-MODEL §4) 需计量的可变成本项
Free 本地 + 基础远程 + 登记册 基础设施成本计入付费层级群组经济性或作为获客成本承担 broker 连接、遥测保留、推送
Premium €8–12/mo ≥70 % 贡献毛利;可变成本 ≤€2.40–3.60/mo 时序存储、推送/SMS、应用商店/支付手续费、支持
Security €15–25/mo (t) ≥50 % 贡献毛利;可变成本 ≤€7.50–12.50/mo eSIM/漫游数据、片段存储与出口流量、AI 告警处理、支持
Fleet 按船签约 扣除运营方支持后 ≥60 %;随首个付费船队合同确定 运营方支持、集成

挂钩:从第一天起按船计量数据量、片段字节数、推送/SMS 次数和支持工单;各层级 4G 片段上传硬上限见 OPEN-QUESTIONS §P3 软件 3。eSIM、视频/存储、消息、应用商店/支付和支持的报价仍缺失(COMMERCIAL-MODEL §7 事项 6;ASSUMPTIONS F-02)。在 1,000 艘船规模下,100 % 付费采用率在 €12 时仅产生 €144k ARR,在 €20 时为 €240k——前三年由硬件/服务经济性主导(COMMERCIAL-MODEL §4)。

产品 引用数据 来源
Victron Cerbo GX MK2 8–70 V;3× VE.Direct(隔离)、VE.Bus、VE.Can 1 隔离 + VE.Can 2 非隔离、10/100 Ethernet、2.4 GHz Wi-Fi(88.1 mW)、BLE、4 数字/4 液位/4 温度输入、2 继电器;78 × 154 × 48 mm;−20…+50 °C;IP20;EN 18031-1 接口披露;经 websockets 的 MQTT、Remote Console Cerbo GX 手册 §21;Victron 产品矩阵
Maretron MBB300C 9–36 V;< 10 W,无风扇;双光隔离 CAN(M12)用于单/冗余 N2K;IP 摄像头用 Ethernet;VGA/HDMI;SSD;室内安装 MBB300C 手册;Maretron 产品矩阵
Garmin EmpirBus WDU v2(010-02642-00) 面向手机/平板/GPSMAP 的 HTML5 Web 服务器;NMEA 2000;Garmin Marine Network / Ethernet RJ45;Wi-Fi;自定义图形需 Garmin FSE;MCU v2 提供 2× CAN + 2× RS-485 Garmin;Garmin EmpirBus 产品矩阵
CZone Network Bridge Interface(80-911-0057-00)/ Wireless Interface(80-911-0090-00) 隔离两个 N2K/CZone 网段,+40 节点,阻断损坏报文,允许一条总线断电;Wireless Interface:Wi-Fi 平板 UI、Ethernet、最多 3 个客户端 CZone 网络接口;CZone 产品矩阵

要点:现有厂商产品提供一路隔离 CAN、10/100 Ethernet 与仅 2.4 GHz 的 Wi-Fi;YBO Hub 以双 GbE(LAN + WAN)、Wi-Fi 6 双频、隔离 J1939、LTE + GNSS 选项与 NPU 形成差异化——而无需匹配 Cerbo 的 8–70 V 范围(按 §1 为 8–32 V)。

产品 引用事实 与 Mate 的相关性
Siren Marine Siren 3 Pro / GOST NAV-Tracker Siren:蜂窝套餐 $22/月,Global 5G LTE-M,所有系统均需订阅(Siren Marine);GOST:Inmarsat 卫星跟踪、地理围栏告警、90 天归档跟踪、报价制定价(GOST) 安防监控订阅锚点与捆绑连接模式;卫星不在 Mate v1 范围
Garmin OnDeck Hub / OneHelm Hub $849.99;3 个月促销后年付套餐 $12.99/月,月付套餐 $19.99;最多控制 5 路开关;经 ActiveCaptain 云存储最长 10 年(Garmin 新闻中心 2020 年新闻稿,garmin.com);OneHelm 页面取决于船厂档案和合作伙伴状态,并非即插即用(Garmin EmpirBus 产品矩阵) Premium 价格区间;MFD 生态锁定——舵位 UI 保留在 MFD PGN 和 Hub UI 上,而非 Mate
Victron VRM 配 GX 设备免费;用户可配置报警,支持邮件/推送/网页;Remote Console 和远程固件更新;数千套系统的安装总览;高级数据存储 ≥6 个月,kWh 数据 ≥5 年(VRM manual,VRM FAQ) 能源数据的免费层级预期;VRM API/MQTT 互操作路径(Victron 产品矩阵)
阶段 测试 方法 通过标准
EVT(M1–3) SOM 启动 载板上的供应商 Yocto BSP:2× CAN、2× GbE、Wi-Fi AP+STA、USB、RTC 所有接口枚举成功;24 h 老化无内核错误
EVT(M1–3) 双总线架构 Hub + Core 样机接入 N2K 与 YBO CAN;N2K 分析仪抓包 N2K 上无 YBO 帧;PGN 127501/127502 被 2 个 MFD 品牌接受
EVT(M4–5) OTA A/B 回滚 刷入损坏的 B 槽位;更新过程中断电 2 个周期内从 A 启动;无配置丢失
EVT(M4–5) 链路故障切换 依次断开 Wi-Fi、WAN、LTE 故障切换 ≤ 30 s (t);故障恢复还原优先级
EVT(M4–5) 存储转发 离线 24 h 并注入合成事件 重连后 100 % 按序送达
EVT(M4–5) 超级电容关机 8 W 负载下切断直流 干净卸载、记录时间戳、≥ 5 s (t) 维持
DVT(M8–9) 定制板电源 ISO 7637-2 脉冲 1、2a、3a/b;16750-2 抛负载;冷启动至 8 V 无复位、无损坏
DVT(M8–9) 热性能 所选外壳内 +70 °C 下 8 W 耗散 SoC 结温在供应商限值内;6 W 以下无降频 (t)
DVT(M8–9) EMC 预扫 按 EN 301 489-1/-17 的辐射/传导,CAN/RS-485 抗扰 裕量 ≥ 6 dB (t)
DVT(M8–9) RED/网络安全预评估 EN 18031 差距审查、端口扫描、mTLS/OTA 签名测试 无开放入站端口;所有差距有责任人
DVT(M8–9) J1939 网关 发动机模拟器 + 隔离测试 参数出现在 N2K/MQTT;5 kVrms 隔离验证通过
DVT(M8–9) Eye v1 2 个 ONVIF 摄像头,片段存储于 USB SSD 实时画面 + 片段;记录 NPU 人员检测延迟
PVT(M10–12) 环境 IP54、盐雾、振动、−25…+70 °C 循环 功能保持;无腐蚀
PVT(M10–12) 合规 实验室进行无线电、EMC、安全、NMEA 测试 技术文件所需报告
实船(M6–12) 实船 演示船 + 试点 #1–6:完整系统、Victron GX 读取、MFD 页面、Mate 告警 零未确认命令;审计日志完整
阶段 测试 方法 通过标准 (t)
Alpha(M6–7) 本地模式回读与入网 在演示船上对 200 个通道下指令,丢弃 10 % 的 ACK;认领 Hub 和独立网关,然后向网关船加入 Hub 每个丢弃的 ACK 在约 5 s 内回退,零乐观状态;上行链路交接无需重新认领;转移后旧会话失效
Beta(M10–11) 负载 1,000 艘模拟船按 Hub 上报速率运行 72 h 无接入丢失;p95 API 延迟 ≤500 ms
Beta 离线同步 切断演示船上行链路 72 h,然后恢复 时间线完整且有序;已同步任务按计划执行;过期指令绝不执行
Beta 告警投递与降级 经 Wi-Fi、4G 和强制最小链路发送 500 条 critical 报警,附带片段 4G 下 p95 Hub 事件 → 手机 ≤30 s;按链路提供片段/快照/仅文本,绝不阻塞
Beta 访问控制、安全、隐私 角色矩阵含包租客人、服务商、舵位锁;外部渗透测试;SBOM 与漏洞流程演练;DPIA 筛查、数据地图、保留期与导出测试 无未授权写入;舵位锁仅可在船上解除;无 critical/high 发现未关闭;CRA 证据包完整;法律顾问签字;导出完整且可重新导入
Premium GA(M13–14) 交接试验 5 名不熟悉演示船的船长使用交接包 在 ≤1 h 内操作并定位所有系统
Security GA(M15+) OTA 编排 使用故意失败的镜像做环式推送 自动暂停;设备启动至前一镜像

硬件面:

  1. USB 主机带宽——计划 §P3 已于 2026-08-27 修正为 1× USB 2.0 主机,因为 i.MX 93 提供 2× USB 2.0 且无 PCIe(设计附录 §2);定制板上保留分立 USB 3.0 主机控制器选项(OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 1)。提案 (t):出货 USB 2.0 主机(足以在低帧率下存储事件片段);若试点需要 NVR 级吞吐,仅在存在主机接口时增加分立 USB 3.0 控制器——否则 NVR 移至 Hub Vision 型号(§6 第 8 项)。需要更新计划措辞。
  2. 4G 模块 Cat-1 vs Cat-4 及区域 SKU 集合——PRODUCT-PLAN §6 第 7 项(M3),OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 2。
  3. J1939 连接器与隔离——§6 第 2 项(M3)。
  4. YBO CAN 连接器——§6 第 3 项(M3)。
  5. 区域无线电插件接口定义(引脚、供电、射频路径)——§6 第 9 项(M8,Hub DVT)。
  6. 休眠电流:≤ 5 mA 家族规则仅在 SOM 完全断电时满足;此时 CAN 唤醒依赖常供电监督程序——需确认唤醒延迟可接受(Linux 启动 ≈ 10–20 s (t))——OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 7。
  7. 外壳:密封压铸 vs 通风塑料 (t)——由 DVT 热测试决定;新的产品专属事项。
  8. 天线策略(内置 vs 外置、连接器类型)——OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 8。
  9. Hub 失效时日程/场景的行为及双 Hub 故障切换范围——OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 4。
  10. Victron 互操作深度(只读 vs 控制仲裁)——OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 5。
  11. MFD 项目(纯 PGN vs OneHelm / 合作伙伴项目)——OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 6。
  12. RED 网络安全 / CRA 责任人、威胁模型与预算——OPEN-QUESTIONS §P3 硬件 3,ASSUMPTIONS C-02。
  13. SOM 供应商冻结(Variscite vs Compulab)以及量产保留 SOM 还是改为芯片级方案的定制板决策——M3 / M8。
  14. 第三路 CAN 的实现(2026-09-22 记录):本文 §4 框图把 J1939 复用在 FlexCAN1 之后的隔离收发器上,N2K 与 J1939 互斥;FR-14 要求把发动机数据同时重新发布到 N2K,需要三路并发。硬件设计附录 §3、§12 选择 SPI 上的第三路 CAN 控制器并保留复用器为后备。两种读法在 M3 决定,之后更新本文框图——不在本文擅自关闭。

软件面:

  1. 云端技术栈/托管选型、EU 区域——PRODUCT-PLAN §6 事项 6(M3);Hub 4G Cat-1 与 Cat-4 用于片段上传——§6 事项 7;本文引入的产品特定 (t) 值(指令过期、缓冲深度、保留分层、延迟目标)在云端 beta 进入时冻结(M10)。
  2. 报警责任措辞、投递 SLA 与 SMS 回退——OPEN-QUESTIONS §P3 软件 1;升级链——软件 6;严重度/确认模型——软件 7(均在 Security GA 前)。
  3. GDPR 保留期、数据驻留与包租隐私——OPEN-QUESTIONS §P3 软件 2;码头内摄像头隐私——§P11 2。
  4. 数据经济性:各层级 4G 片段上限、eSIM 转售商与毛利——OPEN-QUESTIONS §P3 软件 3;缺失的可变成本报价——COMMERCIAL-MODEL §7 事项 6。
  5. 自动化治理(枚举归属、任务驻留、审计保留期、critical 报警期间行为)——OPEN-QUESTIONS §P3 软件 8;运行时访问控制与 Studio 权限——§P7 1;服务商访问——船舶管理事项 4。
  6. 无 Hub 时独立网关的云端入网与身份——OPEN-QUESTIONS §P5;Victron 配置船上的 Mate 优先软件路线——OPEN-QUESTIONS 跨产品事项 9。
  7. Fleet API 首个集成与船队合规检查清单——OPEN-QUESTIONS §P3 软件 4 与船舶管理事项 3;交接包内容标准——事项 6;历史数据导入——事项 1。
日期 版本 变更 记录
2026-08-27 R0.1 硬件(原 P03 Hub)与软件(原 P08 Mate)初始 spec-draft,依据 PRODUCT-PLAN v1.1、OPEN-QUESTIONS P3、COMPLIANCE-MATRIX Hub 行;芯片候选已在供应商页面核实 PLAN-028
2026-09-12 R0.2 合并 P03 Hub 与 P08 Mate 为一个产品 Mate;文件迁入 mate/,软件需求改为 SFR-nn;层级、定价与合规路径按面保留 changelog
2026-09-14 R0.2 硬件与软件两份 Level-1 文件并入本文;设计附录改名为 -design-hardware / -design-data-model 任务 20260913-2341
2026-09-22 R0.3 改为一条 11 章序列,硬件面与软件面并列;按 PRODUCT-PLAN 2026-09-13 改为单一产品表述;芯片候选表移入硬件设计附录 §2;SKU 与验证行的“CAN FD”改为 X01 的 Classical CAN;新增待决项硬件 14(第三路 CAN);过期编号(P8、P06、P7、OPEN-QUESTIONS P3-n/P3S-n)改写;FR/SFR 文字与编号不变 任务 20260922-0746