基于北斗卫星的海洋测量数据传输系统
基于卫星通信的海洋气象数据采集系统设计
该 系 统 主要 由数据 采 集传 输 终 端设 备 ， 卫 星通 信 传输 网络 和气象 数 据 管 理 中心 ３部 分 组成 ， 其 系
统 结构 框 图如 图 １ 所示 。
２ ０ ０ ｋ ｍ 外 的海 洋 上 。这 些 气象 设 备 的 实 时观 测 气 象数据 不再 能 够通 过传 统 通信 方 式 （ 有线 电话 、 ＶＨＦ ／ ｕＨＦ 、 宽带 网络 、 ＧＰ Ｒ Ｓ ） 及 时 传 回 到 岸 上 气 象 信息 处理 中心 ， 在 数 据 传送 通 信 手 段 上 提 出 了新
时收集 ， 为气 象 监测 预 警 和 预测 预 警 提 供 科 学 的数 据 。本 文设 计 的系统 具有 实时 在线 ， 数据 Ｕ 模 块 。智 能处 理终 端 主 要 包 括 发送数 据单 元 、 接收数 据单元 、 数 据分析 处理 单
象 服务 工作 ， 我 国沿 海 各 省气 象 部 门正 逐 步加 大 海
洋 气象 观测 装备建 设 。 目前 已初 步形 成石 油平 台 自 动 气象 站观 测 网 ， 海洋 浮标 气象 观测 站 网 ， 海上 船舶 自动气 象站 观测 网和 海 岛 自动气 象站 观测 网。这些 站 网观 测 装 备 远 离 岸 边 ， 大 部分 观０ ｎ ， ０ 设 备 距 海 岸 １ ０ ０ ｋ ｍ 以外 ， 特 别 是 石 油平 台 自动 气 象 站 ， 都 是 在
符 ２ ， 观测 内容长度 ２ ， 观测 数 据 ２ ， ……， 校 验码 ， 结 束符。 １ ． ３ 气 象数据 管理 中心功 能分析 海洋 气 象数 据 采集 处 理完 成 后 ， 先通 过 标准 串 行 Ｒ Ｓ ２ ３ ２口传送 到卫 星通信用 户机 （ ＤＴ Ｕ） ， 再通 过
第４ １ 卷第 １ 期 ２ ０ １ ３年 ２月
海洋信息工程在海洋地理信息系统中的应用
海洋信息工程在海洋地理信息系统中的应用在当今科技迅速发展的时代，海洋信息工程正以前所未有的力量改变着我们对海洋的认知和管理方式。
海洋地理信息系统作为海洋领域的重要工具，海洋信息工程在其中的应用更是发挥了关键作用，为海洋科学研究、资源开发、环境保护和国防安全等诸多方面提供了强大的支持。
海洋信息工程涵盖了一系列先进的技术和方法，包括传感器技术、数据采集与处理、通信技术、卫星导航、地理信息系统（GIS）技术以及计算机建模与仿真等。
这些技术的融合使得我们能够更全面、准确地获取海洋的各种信息，并对其进行深入分析和有效利用。
在海洋地理信息系统中，传感器技术是获取海洋数据的重要手段。
例如，声学传感器可以用于测量海洋的深度、水温、盐度等物理参数；光学传感器能够检测海洋中的叶绿素浓度、悬浮颗粒物等生物和化学指标。
这些传感器被广泛部署在海洋浮标、潜标、船只以及卫星上，实时采集大量的海洋数据。
然而，仅仅获取数据是不够的，还需要高效的数据采集与处理技术来将这些海量的原始数据转化为有价值的信息。
数据采集与处理系统能够对传感器收集到的数据进行筛选、校准、整合和压缩，去除噪声和错误，提取关键特征，为后续的分析和应用提供可靠的数据基础。
通信技术在海洋信息工程中也起着至关重要的作用。
由于海洋环境的特殊性，传统的通信方式在海洋中面临诸多挑战。
然而，随着卫星通信、水声通信和无线通信技术的不断发展，我们已经能够实现海洋数据的实时传输和远程共享。
卫星通信能够覆盖广阔的海洋区域，将海洋观测站和船只上的数据快速传输到陆地的控制中心；水声通信则适用于水下设备之间的信息传递，为深海探测和海底观测网络提供了通信支持；无线通信技术则在近海区域发挥着重要作用，使得海洋监测设备能够与岸边的基站保持紧密联系。
卫星导航系统，如 GPS、北斗等，为海洋地理信息系统提供了精确的位置信息。
无论是船只的航行、海洋资源的勘探，还是海洋环境的监测，都离不开卫星导航系统的定位服务。
基于北斗卫星导航系统短报文服务的水上安全通信
基于北斗卫星导航系统短报文服务的水上安全通信作者：马甲林来源：《水运管理》2019年第05期【摘要】为实现海区北斗卫星导航系统服务全覆盖，讨论北斗卫星导航系统短报文服务在水上安全通信领域的应用，通过北斗卫星导航系统短报文功能和北斗卫星无线电测定（RDSS）业务为水上领域不同行业众多用户提供基于位置的信息共享、短报文信息转发等服务。
分析基于北斗短报文服务的航标建设、虚拟航标、水上安全信息播发、应急救援等具体应用，以北斗分理服务平台为例，阐述其作为统一平台的功能和优势，为实现救援及其他服务提供便捷的途径。
【关键词】北斗卫星导航服务;北斗分理服务平台;北斗卫星无线电测定（RDSS）0 引言为确保航行安全，在全球海域行驶的船舶需要全天候全天时的导航、定位和授时服务。
北斗卫星导航系统（以下简称“北斗系统”）已经成为全球无线电导航系统组成部分，并获得了面向海事应用的国际合法地位。
北斗系统具有短报文功能，在无公网覆盖的区域更能凸显优势。
同时，北斗系统在应急救援、港口管理、引航、海洋渔业、测绘等海上安全领域都有重要应用。
本文重点讨论北斗系统短报文服务在航标建设、虚拟航标、水上安全信息播发和应急救援等水上安全通信领域的应用，以北斗系统服务为主体，综合物联网、大数据、地理信息系统（GIS）、海图等技术，构建规范、开放、统一的航海保障系统，形成标准化的信息模型、接口和协议，实现不同行业与部门之间的数据服务和共享。
1 北斗系统的应用1.1 卫星无线电导航（RNSS）业务应用RNSS系统具有导航、定位、授时等功能。
该服务可实现由用户机接收卫星无线电导航信号，计算用户位置、速度及航行参数等，自主完成至少到4颗卫星的距离测量。
北斗系统的定位精度在亚太地区已达到5 m左右，而北斗连续运行服务参考站（BD-CORS）系统则实现了实时厘米级、事后毫米级定位，目前，大部分省、市、自治区都建设了北斗地面基站系统，在多个民用领域都有广泛的应用，如高精度约车、电子围栏、高精度导航及建筑工程需要的高精度定位等。
海底地形地貌调查导航定位技术要求
海底地形地貌调查导航定位技术要求是一项重要的技术工作，它涉及到海底地形地貌的调查和导航定位系统的使用。
以下是一份海底地形地貌调查导航定位技术要求的参考内容，约800字：一、技术概述海底地形地貌调查导航定位技术是用于确定海底地形地貌位置、形态、大小等信息的测量技术。
它通过使用各种导航定位设备和方法，实现对海底地形地貌的精确测量和定位。
二、设备要求1. 导航定位设备：包括GPS接收机、北斗卫星接收机、水下声呐定位仪等，用于获取海底地形地貌的地理位置信息。
2. 测量设备：包括水下摄影设备、水下激光扫描仪、水下地形测量仪等，用于获取海底地形地貌的形态、大小等信息。
3. 数据传输设备：包括数据传输线缆、无线通信设备等，用于将测量数据传输到岸上或船上进行处理和分析。
三、操作流程1. 准备工作：包括设备检查、水下环境评估、测量方案制定等。
2. 测量实施：根据测量方案，使用相应的测量设备对海底地形地貌进行测量，记录数据。
3. 数据处理：将测量数据传输到岸上或船上，进行数据处理和分析，生成海底地形地貌的三维模型或图像。
4. 质量控制：确保测量数据的准确性和可靠性，对测量过程进行质量控制。
四、技术难点与解决方案1. 水下环境复杂：海底地形地貌复杂，水下环境不稳定，容易受到水流、洋流等影响，导致测量数据不准确。
解决方案包括使用稳定的水下定位仪、加强水下环境评估、提高测量设备的稳定性等。
2. 设备易受腐蚀：海底环境潮湿、盐分高，容易导致测量设备腐蚀损坏。
解决方案包括选择耐腐蚀的测量设备、定期对设备进行维护保养、使用防腐材料等。
3. 数据传输不稳定：水下环境复杂，容易导致数据传输不稳定或中断。
解决方案包括使用高质量的数据传输设备、加强数据传输过程中的信号监测、采用多种数据传输方式等。
五、安全要求1. 遵守相关安全规定，确保人员和设备安全。
2. 穿戴专业潜水装备或船只设备，确保在水下或船上作业时的安全。
3. 定期进行安全培训和演练，提高人员安全意识。
我国海洋大地测量基准与海洋导航技术研究进展与展望
我国海洋大地测量基准与海洋导航技术研究进展与展望一、本文概述随着全球经济的不断发展和海洋资源的日益重要，我国海洋大地测量基准与海洋导航技术的研究和应用显得愈发重要。
本文旨在全面概述我国在这一领域的最新研究进展，并对未来的发展趋势进行展望。
海洋大地测量基准是海洋测量的基础，它提供了海洋地理信息的基准框架，对于海洋资源开发、海洋环境保护、海洋灾害预警等方面都具有重要意义。
海洋导航技术则是海洋运输、海洋探测、海上作业等领域的关键技术，其精确度和稳定性直接影响到海上活动的安全性和效率。
近年来，我国在海洋大地测量基准与海洋导航技术研究方面取得了显著进展。
通过实施多项国家重大科技项目，我国在海洋测量设备研制、数据处理方法、系统集成等方面取得了重要突破。
我国积极参与国际交流与合作，推动了相关技术的国际标准化和产业化发展。
然而，面对全球海洋事业发展的新挑战和新机遇，我国在海洋大地测量基准与海洋导航技术方面仍面临诸多问题和挑战。
例如，海洋测量数据的精度和覆盖范围仍有待提高，海洋导航技术的智能化和自主化水平还需进一步加强。
因此，本文在概述研究进展的还将对未来发展策略进行探讨，以期为我国在这一领域的持续发展提供有益参考。
二、我国海洋大地测量基准的研究进展随着我国海洋事业的快速发展，海洋大地测量基准的研究取得了显著进展。
海洋大地测量基准是海洋测量工作的基础，对于保障海洋权益、推动海洋经济发展具有重要意义。
在海洋大地测量基准建设方面，我国已经建立起较为完善的海洋测量基准体系。
这一体系以国家大地测量基准为基础，通过卫星大地测量、海洋重力测量、海底地形测量等手段，逐步实现了从陆地到海洋的无缝衔接。
其中，卫星大地测量技术的发展尤为突出，我国已经成功发射了多颗高分辨率的卫星，为海洋测量提供了丰富的数据源。
在海洋导航技术研究方面，我国也取得了重要突破。
随着北斗卫星导航系统的全面建成和投入使用，我国海洋导航技术迈上了新台阶。
北斗卫星导航系统不仅提高了导航精度和稳定性，还为我国海洋测量提供了自主可控的技术支持。
北斗卫星导航系统在测绘工程中的实际应用
北斗卫星导航系统在测绘工程中的实际应用摘要：随着北斗卫星导航系统的不断完善和普及，其在测绘工程中的实际应用正日益广泛。
北斗系统不仅能够为测绘工程提供高精度和高稳定性的定位服务，还能够与其他传感器和设备结合，实现多模态数据的采集和处理。
无论是在城市规划、资源调查还是灾害监测等方面，北斗系统都发挥着重要的作用。
其应用不仅提高了测绘工程的效率和准确性，还为测绘数据的多元化应用奠定了基础。
基于此，以下对北斗卫星导航系统在测绘工程中的实际应用进行了探讨，以供参考。
关键词：北斗卫星导航系统；测绘工程；实际应用引言北斗卫星导航系统作为中国自主研发的全球卫星导航定位系统，已经广泛应用于测绘工程中。
北斗系统具有高精度、高可靠性和全球覆盖等特点，为测绘工程提供了强大的定位和导航支持。
通过接收北斗信号，测绘人员可以准确获取地理位置信息，并实现地图制作、地形测量、工程规划等多个方面的应用。
北斗卫星导航系统在测绘工程中的实际应用正推动着测绘行业的进一步发展和创新。
1测绘工程概述测绘工程是一项关键的科学技术活动，旨在获取、处理和分析地球表面及其相关要素的准确空间位置信息。
它涉及多个领域，包括测量学、地理信息系统以及地图制作与解读。
测绘工程的目标是为社会经济发展、国土资源管理、地理环境保护和国家安全提供有力支持。
测绘工程的重要性不容忽视。
首先，它为国家建设和规划提供基础数据。
通过测绘工程获取的地理信息和空间数据，可以用于土地利用规划、城市设计、交通网络规划等方面。
这些数据的准确性和可靠性对于决策者制定合理的政策和规划至关重要。
其次，测绘工程在国土资源管理中发挥着重要作用。
通过对地表的测量和记录，可以准确掌握国土资源的分布情况、数量以及质量特征，为资源开发和利用提供科学依据。
在矿产资源勘查、土地调查等领域，测绘工程为决策者提供了必要的信息支持。
此外，测绘工程在环境保护和自然灾害防控中也具有重要地位。
通过对地表特征、地质构造等进行测绘，可以准确把握环境变化的动态过程和趋势，为环境监测、生态保护以及灾害风险评估提供数据支持。
基于北斗卫星的海洋调查测量监控系统的设计与实现
龙源期刊网
基于北斗卫星的海洋调查测量监控系统的设计与实现
作者：邓玉芬张博张明亮
来源：《现代电子技术》2012年第19期
摘要：通信针对目前我国海洋调查测量单点作业模式的现状，采用我国自主研发的“北斗”卫星导航系统作为无线信道单元，设计了基于北斗卫星的分布式海洋调查测量监控系统，实现岸站或母船的监控中心对一个或多个测量终端的遥测遥控，建立了船与岸、船与船之间的实时联系，形成分布式的海洋调查测量模式，对海量调查数据的实时高效传输及实时调整调查测量计划任务都具有战略性的意义。
关键词：北斗卫星; 海洋调查船; 监测中心; 监测终端; 嵌入式数据采集仪。
基于北斗卫星的海上浮标应用研究
基于北斗卫星的海上浮标应用研究北斗卫星是我国自主研发的全球卫星导航系统，具有覆盖范围广、定位精度高、授时能力强等特点，被广泛应用于各个领域。
海上浮标作为监测海洋水文、气象、环境等重要的海洋观测设备，其布设和监测过程需要借助定位导航技术，而北斗卫星的高精度、全天候的服务为海上浮标提供了便捷的解决方案。
1.提供高精度定位。
北斗卫星系统是全球性的卫星导航系统，其定位精度高，可为海上浮标提供准确的定位服务。
通过北斗卫星系统，可以实现海上浮标的实时、精确、全天候定位。
2.降低安装和维护难度。
传统的海上浮标定位设备通常需要加装地基站或使用激光定位等技术，这些技术的成本较高，安装和维护难度也较大。
而北斗卫星系统具有全天候、全地形、全球覆盖的特点，可以免除海上浮标的基础设施建设和维护成本。
3.实现远程监测和控制。
借助北斗卫星网络，可以实现对海上浮标的远程监测和控制。
通过北斗卫星传输数据，可以实时接收海上浮标的观测数据、环境参数和工作状态等信息，对海洋环境和海上浮标设备的状态进行实时监控和评估。
2.海上浮标安全监控。
海上浮标可作为海上交通标志设备，协助船舶进行航行和避让。
当海上浮标发生异常或遭遇恶劣天气等情况时，通过北斗卫星系统，可以对其进行实时监测和远程控制，保障海上浮标及周边海域的安全。
3.海洋资源开发和利用。
海上浮标可通过安装各种海洋测量设备，进行海洋资源开发和利用的勘测、调查和监测。
借助北斗卫星的高精度定位功能，可以实现对海洋资源开发和利用的准确定位，从而提高资源开发和利用的效率和精度。
三、结论。
基于北斗卫星的海上浮标应用研究
基于北斗卫星的海上浮标应用研究1. 引言1.1 研究背景在这样的背景下，基于北斗卫星的海上浮标应用成为了当前研究的热点之一。
北斗卫星系统作为中国自主建设的卫星导航定位系统，具有全球覆盖、高精度、高可靠性等优势，在海洋领域具有广阔的应用前景。
研究如何将北斗卫星应用于海上浮标，提高海上浮标的定位精度和信息传输效率，对于推动海洋产业发展，保障海洋安全具有重要意义。
本文旨在深入研究北斗卫星在海上浮标中的应用，探讨海上浮标数据传输技术及在海洋监测中的应用，为海上浮标的发展提供新思路和技术支持。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨基于北斗卫星的海上浮标在海洋监测中的应用情况，以及分析其在海上浮标数据传输技术方面的优势和不足。
通过深入研究北斗卫星系统在海上浮标中的应用，可以为海洋监测领域提供更加准确、快速和可靠的数据采集和传输方案。
通过研究海上浮标数据传输技术，可以探索更有效的数据传输方式，提高海洋监测数据的实时性和精准度。
研究海上浮标在海洋监测中的应用，可以为海上灾害预警、渔业资源管理、海洋环境保护等领域提供更好的技术支持和决策依据。
通过本研究，旨在推动北斗卫星系统在海上浮标应用领域的发展，促进海洋监测技术的进步和海洋资源的合理利用。
1.3 研究意义海上浮标作为海洋监测和海洋资源开发的重要工具，在海洋工程、海洋环境保护、海上交通管理等领域起着至关重要的作用。
海上浮标基于北斗卫星系统的研究和应用，具有明显的现实意义和深远的科学价值。
海上浮标基于北斗卫星系统的研究和应用，可以提高海洋监测的效率和精度。
北斗卫星系统具有全球覆盖、高精度定位等优势，可以为海上浮标提供高质量的定位信息，并实现对海洋环境、气象海况等重要参数的实时监测，有助于提升海洋监测的精准度和实时性。
海上浮标基于北斗卫星系统的研究和应用，可以促进海洋资源的合理开发和利用。
通过利用北斗卫星系统提供的高精度定位信息，可以更好地监测海洋资源分布和变化，为海洋资源的科学开发和合理利用提供支持和保障。
海洋要素多设备数据采集系统的设计
海洋要素多设备数据采集系统的设计高振斌;毛健【摘要】针对海洋遥感定标检验平台系统集成的需求,设计了一种海洋要素数据采集系统.该系统依托海洋石油平台,集成多种观测设备,实现各观测子系统的统一监控.采用模块化设计,系统分为现场采集、现场控制、远程监控、电源管理4个部分.基于RS485总线和自定义通信协议,寻址通信各个观测设备,完成多种海洋要素的实时采集.在Windows环境下采用MFC编程开发系统应用软件,给出了应用软件框架和数据采集、显示、存储和传输等主要功能的具体实现.实验室模拟调试实验结果表明,系统工作稳定,能够为海洋遥感定标检验提供准确、多样的科研数据.%According to the needs of the system integration of calibration and validation platform, this paper designed a data acquisition system for marine elements. A variety of observation equipments were integrated on offshore oil platform and the unified control of the observed subsystems was achieved. With modular design, the system was divided into four parts: site acquisition, site control, remote monitoring and power management. Based on RS485 bus and custom communication protocol, the observation equipments were communicated by their addresses to complete the real-time acquisitionofmarineelements. The application software was developed with MFC in the Windows environment. The software framework and the major system functions such as data acquisition, display, storage and transmission were given. Laboratory simulation debugging result showed that the system was stable and could provideaccurate and diverse scientific data for calibration and validation of ocean remote sensing.【期刊名称】《河北工业大学学报》【年(卷),期】2011(040)002【总页数】5页(P20-24)【关键词】定标检验;系统集成;寻址通信;实时采集;海洋遥感【作者】高振斌;毛健【作者单位】河北工业大学,信息工程学院,天津,300401;河北工业大学,信息工程学院,天津,300401【正文语种】中文【中图分类】TP274.2随着定量遥感技术的发展，人们对遥感数据的准确度提出了更高的要求，除了不断改进和研制新型遥感器外，还需要对遥感器的测量结果进行精确定标，也就是用现场观测仪器采集的数据校准遥感器或评价遥感数据[1].作为实现海洋监测的有效手段之一的海洋遥感技术同样面临定标检验的问题，充足的校验数据对海洋监测的发展具有重大意义.目前，国际海洋环境监测正在向着高集成度、综合性、持续性、多平台、立体化、网络化和智能化方向发展，如NOAA综合海洋观测系统（IOOS）[2].而我国在海洋监测信息数据处理和分析方面相对比较落后，发展比较缓慢，其中一个制约因素就是缺乏区域和局地尺度的连续监测[3]，缺少现场海洋数据.现有的一些数据采集系统[4]或是观测设备种类单一，不能提供多样化的数据，或者针对性不强[5]，不能满足海洋遥感定标检验这一特殊应用.基于这种情况，本文设计了一种多设备的数据采集系统，将多种观测仪器集成到同一平台，统一管理，实现长时间的连续监测，完成多种海洋要素的实时采集，可以为海洋遥感定标检验提供全面可靠的实验数据.1 系统组成图1 系统组成框图Fig.1 System block diagram本系统安装于海洋石油平台上，为了便于维护，整个系统采用模块化设计，共分为现场采集单元、现场控制及数据处理单元、远程监控及通信单元、电源管理单元4个部分，如图1所示.1.1 现场采集单元现场采集单元主要包括科研用观测仪器，如微波散射计、微波辐射计、水上光谱仪、太阳光度计、CCD相机等，除此还有GPS、自动气象站等辅助设备.其能够按照控制指令转换工作状态并及时向现场监控单元反馈信息，协同完成现场海洋数据的采集任务.1.2 现场控制及数据处理单元这部分主要由两台计算机组成，其中一台负责控制，通过接口电路，完成本地单元和现场采集单元之间的通信，根据预先设置的观测方案或按照远程监控单元的指令对系统进行观测控制，接收采集的数据并存储、显示；另一台负责数据的进一步处理，将数据备份和负责向远端传输采集的数据.1.3 远程监控及通信单元这个单元负责数据的管理及观测指令的控制.远程监控计算机通过通信网络对平台观测活动进行监控，接收平台传回的数据.用户根据权限对数据中心进行操作，获得所需数据信息.1.4 电源管理单元主要负责对整个系统的电源供给.采用市电为主，UPS电源为辅的方式.工作时采用市电供电，遇到断电情况自动切换到UPS电源供电模式，以维持系统的短时间运行，完成数据的存储、系统的正常退出等工作.2 主要功能实现及关键技术本系统软件基于Windows操作系统编程实现，采用VisualC++语言使用MFC进行设计，完成人机交互和数据的传输、存储、查询等功能.2.1 软件界面由于本系统涉及多个观测仪器，因此选择单文档多视图结构，利用多视图把系统中与各个仪器对应的功能模块表现出来.2.1.1 主窗口切分将主窗口设计成3部分，分别对应视图SysView、ViewN(N=1、2、…)和StateView.通过在CMainFrame类中增加虚函数OnCreateClient，利用其中CMySplitterWnd类型的两个对象m_wndSplitter和m_wndSplitter2实现主窗口切分，主要代码如下：2.1.2 多视图之间的切换人机交互操作主要是在 CViewN(N=1、2、…)中完成，当前显示的总是用户正在操作的某一个界面.在SysView中添加一个树形控件，通过鼠标点击控件的不同节点来发送对应的消息，完成视图之间的切换.切换过程如图2所示.相关代码如下：图2 视图切换过程Fig.2 View sw itching process2.2 现场通信鉴于观测设备都带有RS232/485接口，系统采用串行通信完成本地控制计算机与现场观测仪器之间的数据传输.在Windows环境下实现串行通信常见有3种编程方法：应用MSComm控件、利用API函数编程和使用CSerialPort类.本系统选用第1种方法，以RS485总线将各观测仪器连成网络，通过统一通信协议进行控制.CCD相机接口特殊，本文不作讨论.2.2.1 通信协议本系统采用主从式网络结构，通信协议中数据包的构成如表1所示.采用ASCII编码方式，通过包头和包尾表示数据的起止；为每个设备分配一个唯一的通信地址，通过不同的设备标识寻址通信；命令参数是功能码；数据段表示数据的具体内容，其结构见表2.表1 数据包结构Tab.1 Data packet structure内容类型字符长度描述包头字符2 字符##设备地址十六进制整数 2 观测仪器的通信ID，如02命令参数十六进制整数 2 如03表示读数据数据段字符 N 具体数据信息，如风速、纬度CRC校验十六进制整数 4 数据段的校验结果，例如4B30包尾字符 2 <CR><LF>（回车、换行）根据实际定义功能码，功能码告之被访问的从设备要执行何种功能，数据段包含了要执行功能的任何附加信息.当从设备回应时，它使用功能码来指示是正常回应还是异议回应.对正常回应，从设备仅回应相应的功能代码.对异议回应，从设备对功能码最高要位置1.例如：发往从设备的数据包要求读寄存器数据，将产生如下功能代码：00000011（十六进制03H）.对正常回应，从设备仅回应同样的功能代码03.对异议回应，它返回：10000011（十六进制83H）.这样，同CRC校验一起保证通信的可靠性.2.2.2 对数据包的处理对数据包的处理一般过程是边接收边处理[6]，对接收的每一个字符进行判断，在程序中每当串口缓冲区有一个或一个以上字符时就触发串口通信事件，该事件驱动串口通信事件处理函数，对接收的数据处理，判断是否为包头，再判断是否为包尾，若是包尾，就对数据进行校验，校验正确则将数据拆包，按照规则读出数据信息.在程序的主线程中完成数据接收，在CSysView类中完成通信事件处理函数OnComm，对串口数据包的处理流程如图3所示.表2 数据段结构Tab.2 Data segment structure名称类型长度描述子系统标示ST 字符 2 ST=32表示大气命令编号CN 字符 4 CN=2011表示实时数据包设备唯一标识MN 字符 14 MN=120100LDGDZ001对应水上光谱仪指令参数CP 字符N NCP=&&数据区&&2.3 数据存储本系统的主要目的就是获取海洋数据，因此数据存储也是很重要的内容.需要存储的数据包括两个方面，一是观测数据，一是系统工作日志.考虑到以文件的形式保存数据更便于使用，设计了文件结合数据库的存储方案.各观测数据以文件的形式单独存储，按年、月设2级存储目录，以“设备名+日期”的命名文件，每个仪器每工作一次存储2个文件，一个头文件.cfg和一个数据文件.dat.本地数据处理计算机共享采集到的数据并生成一个前两个文件的压缩包，以便于网络传输时节约带宽.在MFC编程中，CFile类提供了对文件的支持，应用CFile类可以很好的实现观测数据的存储.可利用CArchive重载的“<<”操作符将数据串行化到对应的文件中，非常方便.系统的工作日志也需要存储，如仪器开关机时间、值班人员基本信息、系统的运行模式、数据文件的索引、系统故障信息，这样便于整个系统的维护、管理，表3举例列出了几个需要存储的信息.利用ADO访问ACCESS数据库方式构建数据中心[7].ADO实际上是一种基于COM的自动化接口技术，并以OLEDB为基础，在使用时，首先需要导入ADO 库，然后建立和维护与数据库的连接，对数据库的操作主要是应用_Connection、_Command和_RecordsetPtr这三个智能指针完成，与此相关联的3个对象如下：1）Connection对象：用来建立与维护与数据库的连接.2）Command对象：用来在数据库中执行命令，如执行SQL语句.3）RecordsetPtr对象：用来更新数据库，如插入新纪录.图3 数据包处理流程图Fig.3 Packet processing flow chart2.4 数据显示和查询表3 系统工作日志Tab.3 Directory of system log内容描述/investigators 值班人员/affiliations 所属单位/station 石油平台编号/calibration_files 定标文件的文件名/start_date 开始采集数据的日期，YYYYMMDD /start_time 开始采集数据的时间由于数据接收存储和显示是在不同的视图里，所以需要在不同视图之间的进行数据传递，本文使用全局变量达到这一目的，这样不同视图在访问同一变量时非常方便.UpdateA llViews函数会通知视图刷新，在CView1、CView2、…各自的OnUpdate函数中完成数据的更新显示.OnDraw函数一般是用来响应画图的，但是考虑到数据曲线的绘制比较费时，可另开一个线程用来绘制数据曲线.以文件的形式存储数据，非常便于检索.通过数据库表中的文件索引字段查找到文件位置，利用CArchive重载的“>>”操作符直接将数据从对应的文件中读取出来，通过查询界面显示.2.5 定时采集采集的数据主要是海洋要素，或者说是气象数据，这些数据变化连续，在极短的时间内不会骤变，即使丢掉个别数据也不会对结果造成重要影响，因此本文选择使用最常用的Windows定时器来设置采集周期，在CSysView中添加WM_TIMER消息.为每个需要定时采集的设备分配一个定时器，在回调函数OnTimer中根据定时器ID分别发送采集命令.2.6 网络传输网络通信负责两个工作，一是远程监控单元向现场发送控制指令；二是远程监控单元接收现场传回的观测数据文件.实现第一个内容的方法是远程发送自定义简单协议，现场解析，根据协议具体内容完成远程监控.传输文件的思路是读取文件到buffer中，发送buffer中的数据流，接收方将接收的数据流再重新存储成文件.传回的观测数据相对控制指令数据量是比较大的，应选用合适的通信网络.首选海底光缆，通过石油系统内部网络，实现简单，传输速度快，安全可靠，而且成本比较低.也可选择无线传输，借助INMARSAT海事卫星通信，这种通信方式费用相对比较高.我国自主研发的北斗系统也逐渐被应用到实际工作中[8].考虑到对数据使用的时效性要求不高，所以人工携带移动存储设备将现场数据拷贝到远程数据中心可作为一种辅助的手段，这种方法尤其是针对CCD相机采集的图像数据.网络部分可以采用socket编程，CSocket类派生于CAsyncSocket，可配合CSocketFile和CArchive完成数据的发送和接收.远程计算机发出请求，待平台应答后数据开始传递，系统能够自动从上一次数据传递的节点继续传递，也可人为选择所需的数据传递.如果传递成功则标记此信息已传输.通信的可靠性由底层的TCP/IP协议进行保障.3 实验室模拟调试在软件调试的过程中，以3m in为采样周期，按照前面的自定义通信协议对4个温度传感器进行定时采集实验，收到的数据包内容如下：##01,03,ST=26,CN=2011,MN=120100LDGDZ001,CP=&& Temp-Rtd=18.40,&&,EEC9,<CR><LF>.将其中有用的温度数据提取出来进行显示和存储，如图4、表4所示.通过表4可以看到，Windows定时器能够完成采集工作，且数据接收正常，未出现丢帧现象，系统工作稳定.图4 软件运行界面Fig.4 Software interface4 结束语本文给出了海洋要素数据采集系统的设计方案，针对主要功能，详细地说明了实现方法，编写了系统应用软件.设计的自定义串行通信协议将各观测设备集中控制，基于文件和ADO技术的存储方案符合系统实际需要.本系统依托海洋石油平台，保证了试验场环境的真实性，整体设计能够满足海洋遥感定标检验平台对多设备集成的要求，能够为定标检验提供可靠的科研数据.表4 数据文件列表Tab.4 Data listGPY20110109 GDJ20110109 WSJ20110109 WFJ20110109 10:23 C:18.4 10:23 C:18.4 10:23 C:18.6 10:23 C:18.7 10:26C:18.4 10:26 C:18.5 10:26 C:18.6 10:26 C:18.7 10:29 C:18.7 10:29 C:18.510:29 C:18.6 10:29 C:19.0 10:32 C:18.7 10:32 C:18.5 10:32 C:18.6 10:32C:18.5 10:35 C:18.4 10:35 C:18.5 10:35 C:18.9 10:35 C:18.6…… …… …… ……参考文献：[1]陈清莲，唐军武，王项南.海洋光学遥感器的辐射定标与数据真实性检验综述[J].海洋技术，1998，17（3）：13-26.[2]NOAA integrated ocean observing system(IOOS)program[R].The united states national oceanic and atmospheric adm inistration.2007.[3]靳熙芳，王硕.海洋环境数据智能化监控的现状与关键技术[J].海洋预报，2009，26（2）：95-102.[4]杨跃忠，孙兆华，曹文熙，等.海洋光学浮标的设计及应用试验 [J].光谱学与光谱分析，2009，29（2）：565-569.[5]姜静波，李思忍，龚德俊，等.海洋要素多通道实时采集系统的设计 [J].测控自动化，2009，25（4）：91-92.[6]龚建伟，熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信编程实践 [M].北京：电子工业出版社，2004.10.[7]李立刚，赵彩云，秦明慧，等.海洋观测数据管理系统的设计与实现 [J].海洋预报，2010，27（2）：53-57.[8]彭伟，徐俊臣，杜玉杰，等.基于北斗系统的海洋环境监测数据传输系统设计[J].海洋技术，2009，28（3）：13-15.。
基于北斗通信与定位的深海回收信标系统研制课题答辩
⑤
⑥
上位机
甲板接收机
①
③
②
北斗指挥机
北斗系统地面中心站 浏览器客户端
海洋
陆地
系统方案
水下信标系统
①天线盖
北斗天线 定位天线
信标电路主板
②主仓体
通信模块
③信标机主板
信标电路主板
定位模块 MCU 用户配置 电源模块
电池 仓， 信标 机的 供电 设备
④电池仓
⑤压力开关
机械结构，控 制电源开关
系统方案
3V R26 1.5K R27 22 GND R28 22 IO1 GND IO2 IO1 VCC IO2 3V
USB_VCC
USB_VCC
R6 330
Vbus DD+ NC GND
C39 0.1uF
USBDM USBDP
USBLC6-2P6 GND
CHRG CHRG GND VBAT+ GND BAT LTC4054 VCC PROG
USB
稳压变换 18650电池2节并 联供电
Micro-USB 接口
5V
电量检测
水下信标机
甲板接收机
技术方案
电源方案
L4 2.2uF VBattery U5 4 5 8 6 7 9 C27 0.1uF L1 L2 2 VIN VOUT 1 VINA 10 EN FB PS/SYNC 3 GND PGND TPS63000 R26 200K 3V R24 1M C24
L2
C10 100pF
C36 100pF
C37 100pF
C38 100pF
C40 100pF
C41 100pF
C42 100pF
测绘工程中的海洋测量技术
测绘工程中的海洋测量技术在当今的科技时代，测绘工程扮演着至关重要的角色，而海洋测量技术作为其中的一个重要分支，为我们探索和利用海洋提供了关键的支持。
海洋占据了地球表面的大部分面积，蕴藏着丰富的资源和巨大的潜力。
要深入了解海洋、开发海洋资源、保障海洋安全，都离不开精准的海洋测量技术。
海洋测量技术是一门综合性的学科，它融合了多个领域的知识和技术，包括大地测量学、海洋学、物理学、计算机科学等。
其主要任务是获取海洋的各种物理、几何和地理信息，为海洋科学研究、资源开发、工程建设、航海安全等提供数据支持。
海洋测量中，最基础的工作之一是海洋定位。
确定测量点在海洋中的准确位置是后续各项测量工作的前提。
目前，常用的海洋定位方法有卫星定位、声学定位和光学定位等。
卫星定位系统，如 GPS、北斗等，能够在全球范围内为海洋测量提供高精度的位置信息。
声学定位则利用声波在海水中的传播特性，通过测量声波的传播时间和角度来确定测量点的位置，适用于水下目标的定位。
光学定位则主要用于近岸和浅海区域的测量。
水深测量是海洋测量的另一个重要内容。
了解海洋的水深分布对于航海、海洋工程建设、海底资源开发等具有重要意义。
传统的水深测量方法是使用测深杆和测深锤，但这种方法效率低下，测量范围有限。
随着技术的发展，现在多采用回声测深仪、多波束测深系统等先进设备进行水深测量。
回声测深仪通过向海底发射声波，并接收反射回来的声波来计算水深。
多波束测深系统则能够同时测量多个波束的水深，大大提高了测量效率和精度，能够快速获取大面积的海底地形数据。
海流测量也是海洋测量的重要组成部分。
海流的速度和方向对海洋生态、海洋运输、海洋能源开发等都有着重要的影响。
常用的海流测量仪器有海流计、声学多普勒流速剖面仪等。
海流计可以直接测量海流的速度和方向，声学多普勒流速剖面仪则能够测量不同深度的海流速度和方向，为研究海洋环流提供了有力的手段。
海洋重力测量用于测量海洋中的重力场分布。
卫星通信论文之北斗导航系统
北斗导航系统全球导航系统发展现状及发展北斗的原因目前，世界上正在运行的全球卫星导航定位系统主要有两大系统：一是美国的全球定位系统（Global Positioning System，GPS），二是俄罗斯的格洛纳斯全球卫星导航系统（ Global Navigation Satellite System，GLONASS）。
三十欧盟的伽利略卫星定位系统（Galileo Positioning System，Galileo）。
在此大背景下，我国也开始建设属于自己的卫星导航系统。
建设北斗卫星导航系统，对于提高我国的国际地位，促进经济社会的发展，保障国家安全等许多方面，都具有十分重大特殊的意义。
其一，建设北斗卫星导航系统，是促进和推动经济社会发展的强大动力。
卫星导航系统是服务于众多国民经济领域，带来巨大经济利益的“助推器”。
比如，在金融和贸易工作中，时间的一致性极其重要，往往是差之分秒，损失无数。
因此，在金融和贸易这种特殊的领域，时间的掌握必须由我们国家自己的系统来保障，仅此一点，就不难理解建设独立自主的卫星导航系统的重要性。
另一方面，从卫星导航系统产业的应用效益看，卫星导航系统的广泛应用正在向人们提供这样的信息，卫星导航产业已成为继移动通信和互联网之后，全球第三个发展最快的电子信息产业，正在带来巨大的经济价值，如果没有独立的卫星导航系统，其中的利润也将拱手送人。
其二，建设北斗卫星导航系统，是增强武器效能，维护国家安全的根本命脉。
迄今为止的卫星导航系统，虽然都能发挥民用效益，但追根溯源，初始动机都在于军事用途。
美俄(苏)的两代卫星导航系统都是冷战条件下的产物，欧洲的“伽利略”系统本身就是“欧洲独立防务计划”的一部分；日本的卫星导航计划，既可以看成是日本军事“复兴”计划的一部分，也可以视为美国战略重心东移的一个辅助性计划；印度的卫星导航计划是由空军推动的。
随着武器装备现代化程度的提高，原本被地理空间割裂的不同战区被连通为一个全球战场，如果没有统一、可靠的导航体系，就无法实现诸兵种、跨地域协同作战。
一种基于多模卫星通讯系统的深海潜标实时数据传输系统[发明专利]
![一种基于多模卫星通讯系统的深海潜标实时数据传输系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/bc967f164a35eefdc8d376eeaeaad1f34693112a.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011178539.8(22)申请日 2020.10.29(71)申请人 青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心地址 266237 山东省青岛市即墨市问海中路168号(72)发明人 周春 赵玮 田川 田纪伟 秦承志 管延锋 汪明星 刘文涛 (74)专利代理机构 青岛智地领创专利代理有限公司 37252代理人 陈海滨(51)Int.Cl.H04B 7/185(2006.01)(54)发明名称一种基于多模卫星通讯系统的深海潜标实时数据传输系统(57)摘要本发明公开一种基于多模卫星通讯系统的深海潜标实时数据传输系统，所述多模卫星通讯系统由天通一号卫星、北斗卫星和铱星三个通讯系统组成，所述数据传输系统包括分时控制系统、接收服务器检测系统和低功耗待机休眠系统，天通一号卫星、北斗卫星和铱星通讯系统均采用独立供电模式且三个通讯系统分时开启，优先使用天通一号卫星通讯系统，进行潜标观测数据的发送传输，如遇天通一号卫星通讯系统通讯效果欠佳或工作异常，则切换为北斗卫星进行数据的发送传输，若北斗卫星通讯系统工作异常，则切换铱星通讯系统，进行数据的发送传输。
本发明提高潜标观测数据的时效性，保证数据获取的可靠性和稳定性。
权利要求书2页 说明书4页 附图1页CN 112367112 A 2021.02.12C N 112367112A1.一种基于多模卫星通讯系统的深海潜标实时数据传输系统，其特征在于，所述多模卫星通讯系统由天通一号卫星、北斗卫星和铱星三个通讯系统组成，所述数据传输系统包括潜标实时数据传输系统控制主板、分时控制系统、接收服务器检测系统和低功耗待机休眠系统，三个通讯系统与分时控制系统、接收服务器检测系统和低功耗待机休眠系统均设置在潜标实时数据传输系统控制主板上，天通一号卫星和北斗卫星通讯系统共用一个通讯系统控制主板，铱星通讯系统独用一个通讯系统控制主板，所述分时控制系统内置待机主控电路，天通一号卫星、北斗卫星和铱星通讯系统均采用独立供电模式且待机主控电路控制三个通讯系统分时开启，三个通讯系统共用一路待机主控电路主板的串口通讯接口，所述待机主控电路根据数据接收情况通过所述串口通讯接口控制一个通讯系统的供电、另外两个通讯系统断电，所述接收服务器检测系统兼容天通一号卫星通讯接收终端、北斗卫星通讯接收终端和铱星通讯接收终端且能够接收多个卫星通讯系统传输的数据，满足向多个通讯系统发送接收确认状态信息，所述低功耗待机休眠系统中待机主控板接收到潜标测量的数据对通讯系统进行唤醒，进行数据的传输发送，同时接收发送成功的状态信息，根据是否收到发送成功的状态信息智能判断是否需要切换卫星通讯系统，完成数据传输后，低功耗待机休眠系统控制所述天通一号卫星、北斗卫星、铱星卫星和潜标实时数据传输系统控制主板进入低功耗休眠状态。
北斗卫星导航系统在海事领域的应用研究
北斗卫星导航系统在海事领域的应用研究宋强【期刊名称】《《中国海事》》【年(卷),期】2019(000)010【总页数】4页(P42-45)【关键词】北斗; 海事; 前景; 建议【作者】宋强【作者单位】大连海事局大连 116001【正文语种】中文【中图分类】U698.7近年来我国航运业飞速发展，在拉动经济迈上一个又一个台阶的同时，也给海事工作提出了更高的要求。
随着船舶数量不断增多和水域通航密度不断加大，海上遇险数量也在不断增加，如何提高海事监管与搜救水平和航海保障力度是切实需要解决的问题。
本文将结合北斗系统的特点，探究北斗系统在海事领域的应用。
一、北斗系统简介（一）北斗系统的基本信息和发展历史北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，由空间段、地面段和用户段三部分组成，包括北斗一代卫星导航系统和北斗二代卫星导航系统，本文中统一采用北斗系统的表示[1]。
北斗系统的建设规划采取了“三步走”的战略，实施北斗一号、北斗二号、北斗三号系统建设：第一步，2000年年底，建成北斗一号系统，向中国提供服务；第二步，2012年底，建成北斗二号系统，向亚太地区提供服务[2][3]；第三步，建成全球导航系统。
2017年11月5日，中国第三代导航卫星顺利升空，它标志着中国正式开始建造北斗全球卫星导航系统。
2018年11月19日，我国在西昌卫星发射中心以“一箭双星”方式成功发射第四十二、四十三颗北斗导航卫星，这也是北斗三号系统第十八、十九颗组网卫星，标志着我国北斗三号基本系统星座部署完成，迈出从区域走向全球的“关键一步”。
2018年12月27日，我国宣布自主研发的北斗三号卫星系统基本完成三号系统组网，开始提供全球定位服务，北斗系统服务范围由区域扩展为全球，正式迈入全球时代。
我国正在积极推进北斗卫星导航的组网。
2019年4月20日我国成功发射第44颗北斗导航卫星，这也是北斗三号系统第二十颗组网卫星；5月17日我国成功发射第45颗北斗导航卫星，这也是北斗二号系统第四颗备份卫星。
将北斗“移植”进入海里——水下北斗卫星的构造方案
将北斗“移植”进入海里——水下北斗卫星的构造方案作者：姚琴陈世品李芳来源：《硅谷》2014年第20期摘要本文通过海龟精确导航系统、水生动物提前预警地震、海啸等自然灾害的启发，创造性地构思出将北斗导航系统“移植”进入海里的方案。
该方案进行了总体架构设计，探讨了改造过程中的各种技术支持和可行性。
将其命名为“北斗海中卫星”，同时结合海洋卫星的探测能力，构成“北斗导航卫星——…北斗海中卫星‟——海洋卫星”三角合作体系，对于未来的海洋探索、预测、侦查、调研、抗干扰能力和海中导航精度有极大的提高作用。
关键词海龟导航；改造；“北斗海中卫星”；海洋；精度中图分类号：V474.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0007-02导航卫星作为高层空间的“千里眼”，以其能够为载体提供实时位置信息的强大功能而当之无愧地成为了外太空探索领域的霸主。
当前，全世界四大卫星导航系统GPS、伽利略计划、格洛纳斯以及北斗导航系统在全球的卫星导航坐席中都占有了重要地位。
卫星导航各有千秋，如GPS胜在拥有成熟的技术、伽利略的定位精度很高、格洛纳斯的抗干扰能力强、北斗的短报文与双向定位功能体现了互动性与开放性。
受海龟洄游精确导航与水生、半水生动物提前数天感知地震等事件的启发，我们可以将北斗导航的触角真正延伸至海中，大幅度提高北斗卫星的空间探测广度。
当前，北斗导航的应用十分广泛，涉及交通运输、气象、渔业、林业、电信、水利、测绘等，但是这些应用功能都是基于高空之上的北斗卫星进行探测，我们说：北斗已经发射16颗卫星并组网，已形成区域服务能力且到2020年形成全球覆盖能力时就将进入后期完善阶段，但是若能在水中安置北斗卫星，让其与水中信号粒子流“亲密接触”，必能使北斗的实时探测能力达到最大化，实现其他卫星没有我独有的特殊能力。
1 体系架构设计1.1 总体设计北斗导航系统的空间段导航星座是由地球静止轨道卫星与地球倾斜同步轨道卫星结合中轨卫星组成的混合星座[1]。
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第29卷第4期2009年7月海 洋 测 绘HYDROGRA P H I C SURVEY I N G AND CHART I NGV o l 29,N o 4Ju.l ,2009收稿日期:2009 03 11;修回日期:2009 03 31作者简介:邓玉芬(1970 ),女,辽宁葫芦岛人,工程师,硕士研究生,主要从事测绘仪器设备研究。
基于北斗卫星的海洋测量数据传输系统邓玉芬,张 博,沈 明,宋海英,孙 磊(海军海洋测绘研究所,天津 300061)摘要:针对目前我国海洋测量船上测量数据无法实时传输的现状,采用我国自主研发的北斗卫星导航系统为无线信道单元,结合数据压缩及长报文通信协议等技术,设计了基于北斗卫星的海洋测量数据传输系统,解决了海洋测量船上测量数据实时传输的问题。
关键词:北斗卫星;海洋测量船;数据传输;数据压缩;通信协议中图分类号:P 204 文献标识码:B 文章编号:1671 3044(2009)04 0067 031 引 言目前海洋测量船的基本功能是调查采样、数据采集、以及样品和数据的初加工与存储,待测量船返航到岸站处理中心后再将数据加工成信息产品并发布,不能实时与岸站和其他船只进行实时数据传输,存在产品发布周期长、数据更新慢等不足,无法满足信息化条件下的需求。
本文针对海洋测量数据传输系统的现状,利用北斗一号系统空间信息技术和通信技术,设计开发了基于北斗卫星的海洋测量数据实时传输系统,弥补了海洋测量船与岸站或其他船只传输手段的不足。
充分利用现有资源,提高海洋测量数据传输的实时性、数据处理的准确性、决策参考的科学性,为优质、高效的应急保障、海洋灾害预警提供有力的支持。
2 系统总体设计及功能系统的整体结构分为船载单元、岸站指挥单元、无线通信单元。
(1)无线通信单元无线通讯单元采用我国自主研发的北斗卫星导航系统,采用该系统具有的优势是:使用安全:北斗系统是我国自主知识产权的卫星导航系统,能保证通信的安全性和保密性。
数据通信实时性强:数据传输快捷,一次发送时间大约为1s ,接收终端在几秒钟之内就可以接收到发送端传输的数据,实时性比较强。
!设备及通信费用低、系统容量大并发能力强,可以同时处理30万用户的申请;数据传输快捷,发送一包数据用时约为1s ;功能强大,具有定位和授时功能。
∀发展前景广阔:随着北斗二代的建设,北斗系统发展成为具有全球导航能力的卫星定位系统,定位体制也将变为垂直定位,而且通信终端的性能也将逐步提高。
基于北斗系统的通信优势,再结合设计的平台软件、数据无损压缩技术及长报文通信协议等技术手段,能确保海洋调查测量数据实时、安全、有效地传输。
(2)船载单元船载单元上安装的局域网系统可将所有的调查数据传输到数据中心,平台软件对测量设备采集得到的数据进行分析,提取较为关键的信息,例如水深、温度、盐度、船位等信息,存至本地服务器,同时将分析得到的信息进行打包、压缩、校验,通过北斗用户机定期发送至岸站指挥单元的北斗用户机。
(3)岸站单元岸站指挥单元配备北斗通讯模块、数据分析处理模块、数据存储模块、数据显示模块、网络模块等。
数据分析处理模块负责对接收到实时性海洋调查测量数据进行解码、报文识别、报文格式检查、报文订正处理、要素译码和质量控制等数据预处理工作。
数据存储模块按照不同的数据种类分类,进行数据组织和管理,把数据存储到中心数据库。
数据显示模块和网络模块对数据库中的数据进行历史数据查询和实时数据显示,生成指导性数值产品,并将数据发布到所需单位。
3 系统关键技术的解决3 1 数据长度限制问题北斗系统每次数据通信的长度为98个字节,如海 洋 测 绘第29卷果通信数据超过这个数目,则必须采用数据压缩技术进行分包发送。
数据压缩算法的选取和设计依赖于海洋测量数据的使用要求和统计特征。
本项目对于各种报文数据采用无损压缩,采用无损压缩技术的优点是不但可以降低通信数据数量,降低通信费用,而且可以提高通信效率,缩短通信时间。
其中数值预报产品数据采用H u ff m an 算法压缩,ASC II 码的保障数据采用LZ W 算法进行压缩。
数据压缩流程如图1所示。
图1 数据压缩流程图3 2 数据丢失现象在实验中发现,每发送40包数据,大约丢失2~3包,表1为2008年9月18日做的无通信协议实验记录。
从表1中可以看出,发送了8次长报文(2.27k),其中6次有数据丢包,成功率为25%。
8次通信共发送了40#8=320个数据包,14个包没有接收到,丢包率为4.38%。
以上可以看出,北斗卫星系统进行数据通信时数据丢包还是非常严重的。
数据丢包可能与通信终端性能以及天气现象对卫星信号的影响有关。
但无论什么原因,所造成的结果都是一样的,即接收端无法完整地接收到数据。
因此需要设计一个合理的通信协议,应用到通信控制中,实现北斗数据通信的可靠性。
表1无通信协议实验记录序号实验时间发送总包数丢失包数12008.9.18 8∃1040022008.9.18 9∃0940332008.9.18 10∃0840242008.9.18 11∃1040252008.9.18 14∃3040062008.9.18 15∃2040272008.9.18 16∃1540382008.9.18 17∃104023 3 数据包丢失问题的解决为解决数据包丢失问题,制定了长报文通信协议。
基于北斗卫星导航系统的长报文通信协议的制定思路,是对大的数据包进行拆包并加相应的包头,接收端对接收的数据包拆除包头,并对数据合并,如果有数据包丢失,则要求发送端重新发送丢失的数据包,直到所有的数据接收完毕为止。
同时还必须采取超时控制等措施,保证数据通信效率和降低通信费用。
图2为数据发送端的工作流程。
一个完整的长报文发送过程包括长报文发送、查询响应信息分析和补包三部分。
查询响应信息是指发送端发送查询信息后,接收端的回应信息。
如果数据一次性发送成功,就不需要数据补包。
长报文发送完毕,发送查询命令的作用是通知接收端本次发送的数据包总数量,接收端根据报文总数量,检查接收数据有无丢包,如果有丢包,则统计丢失的包号并反馈到发送端进行重新发送。
补包结束后,发送查询命令的作用是通知接收端补包完毕,查询数据是否已经完整。
对一些查询信息如果没有收到响应则等待一定时间后重新发送,但对重发次数进行限制(本协议中默认为三次,可以设置)。
此外,如果一次补包不成功的话,可以进行第二次补包,但对补包次数也应进行限制,超过一定次数如果仍不成功,则放弃补包,本次长报文发送失败。
这样设计的目的一方面是考虑到信息可能丢失的现实;另一方面又可避免陷入死循环,不致因为某一个环节出现了问题而使通信链接长时间无法进行。
图2 数据发送端的工作流程图3为数据接收端的工作流程。
接收端接收到数据后,首先对数据包头进行分析。
如果是长报文68第4期邓玉芬,等 基于北斗卫星的海洋测量数据传输系统数据包,则将数据保存到数据缓冲区;如果是长报文补包数据,则将数据补充到数据缓冲区;如果是查询命令,则根据命令检查有无数据丢包,如果有丢包,则通过命令查询响应信息反馈到发送端。
同样,如果响应信息得不到发送端的回应,则重复发送,超过一定次数后停止发送,认为本次通信失败。
图3 数据接收端的工作流程3 4 长报文通信协议实验为了检验所制定的基于北斗卫星导航系统的长报文通信协议的可行性,于2008年9月25、26日又进行了通信实验验证,实验记录见表2。
从表2中可以看出,12次长报文发送,有10次发生数据丢包现象,根据长报文通信协议而自动补发数据成功次数达到9次,1次补发失败,原因是卫星信号锁定不了而无法通信,根据通信协议延时一定时间后自动取消本次通信。
通信成功率达到了91.67%。
对比两次实验结果,可以看出:采用了长报文通信协议,数据收发的成功几率得到了大大提高。
这也说明了制定长报文通信协议的必要性,同时也说明了所制定的长报文通信协议是可行的。
表2采用长报文通信协议的实验记录序号实验时间发送总包数丢失包数备 注12008.9.258∃0040022008.9.259∃01403自动补发成功32008.9.259∃55402自动补发2次成功42008.9.2511∃10402补发2次,失败52008.9.2514∃3040062008.9.2515∃20402自动补发成功72008.9.2516∃15403自动补发成功82008.9.2517∃10402自动补发成功92008.9.269∃00402自动补发成功102008.9.2610∃01402自动补发成功112008.9.2610∃55403自动补发成功122008.9.2611∃10402自动补发2次成功4 结束语由于北斗系统是我国自主知识产权的卫星导航系统,能保证通信的安全性和保密性,因而被广泛应用于远程数据传输。
考虑目前北斗每次通信长度受限制,我们制定了北斗卫星导航系统长报文通信协议,并进行了试验,在一定程度上解决了长报文的传输问题。
但对于海量数据利用北斗进行传输,还有待于北斗导航系统的进一步发展。
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