海洋水文气象数据实时传输系统的设计与实现.pdf

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1、第33卷第3期2014年6月海洋技术学报JOURNALOFOCEANTECHNOLOGYV01．33，No．3Jun，2014海洋水文气象数据实时传输系统的设计与实现孙芳，邓玉芬，刘一帆(海洋测绘研究所，天津300061)摘要：针对目前我国海洋调查测量中水文气象数据传输实时性不强的现状，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。根据水文气象调查设备现状和调查模式，分别在指挥中心和测量终端搭建硬件平台，并研制专用测控软件，设计研制了海洋水文气象数据实时传输监控系统，实现了实时水文气象数据传输及指令交互，达

2、到了提高调查测量数据的质量和调查测量作业效率的目的，为构建突击性强、反应迅速的海洋环境保障作业及实现高效率应急机动测量提供了有效技术手段。该系统的应用对水文气象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；海洋水文气象数据；指挥中心；测量终端；数据采集中图分类号：P716+．1文献标志码：A文章编号：1003—2029(2014)03—0033—05执行任务海域的水文气象条件是海洋环境的重要参数，因此，必须实时掌握任务海域的水文气象条件。在以往执行任务时，是利用电台通过人工的方

3、式将任务海域的水文气象条件报告到指挥所，内容少、实时性差，而且中间环节多、有一定误差。将“北斗”导航系统应用于水文气象监测中，就是将任务海域的海洋水文气象数据直接实时传送到指挥部，供指挥中心指挥决策。本系统根据水文气象调查设备现状和调查模式，分别在指挥中心和测量终端搭建硬件平台，研制专用测控软件，并利用北斗系统数据通讯功能在指挥中心和测量终端之间进行数据传输和指令交互，即将各测量终端采集的水文气象数据按要求实时传送至指挥中心，指挥中心对接收到的数据进行实时处理和分析，并可根据任务需求向各测量终端下达控制指令。1北斗系

4、统功能特点1．1北斗系统功能“北斗”导航系统主要有以下几方面的功能：(1)数据通信：“北斗”系统具有短报文收发功能，每次通信数据数量为98个ASCII码，服务频度为1min，可以替代Inmarsat--C和ARGOS系统在短报文通信领域的应用。(2)快速定位、精密授时：“北斗”导航系统的定位与授时性能与GPS相当。其定位精度一般为几十米，采用差分定位技术，可提高到10m以内。1．2北斗系统特点(1)使用安全：“北斗”系统是我国自主知识产权的卫星导航系统，使用不受外国势力所影响。(2)数据通信实时性强：数据传输快捷，一

5、次发送时间大约为ls，接收端在几秒钟内就可以接收到发送端传输的数据，实时性比较强。(3)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，完全可以取代ARGOS系统在海洋浮标中的应用。“北斗”系统在海洋监测平台上的应用必将有更广阔的前景。收稿日期：2013—11-04作者简介：孙芳(1969一)，女，硕士，高级工程师，主要从事水文气象研究。E-mail：524412779@qq．eom海洋技术学报第33卷1．3北斗短信通

6、信格式北斗系统接口形式为：RS一232接口，9针O型或BD型，孑L座。串口非同步传送，参数定义为：传输速率bit／s(默认)，可根据用户机具体情况设置其他速率。接口数据传输基本格式为：指令／内容，长度，用户地址，信息内容，校验和。北斗终端的短信指令格式为：$TFCA，发信方ID，收信方地址，回执标志，电文长度，电文内容，校验和(OXOA)。电文内容的字符与数字用ASClI码表示，汉字用GB2312码表示，电文内容的长度最长不超过200个字节。2总体方案设计本系统主要由指挥中心、测量终端、北斗数据链路3部分

7、组成。方案原理如图1所示，由岸站的数据接收处理设备构成指挥中心完成水文气象参数的实时处理与显示；由气象站、测波仪、海流仪、数据采集仪等测量设备组成测量终端，完成水文气象参数的测量与同步数据采集、处理；由北斗导航系统完成实时数据通信。图1系统整体结构示意图指挥中心用于接收各测量终端的数据采集仪所上报的水文气象数据，并通过上层应用软件对数据进行分类、分析、整理、备份；同时需监控各测量终端的定位、通信等信息，具备通播发送、在电子海图上跟踪所选目标、轨迹回放、点名定位、电子罗盘导航等指挥调度功能。测量终端的气象观测站、测波仪

8、、测流仪等测量设备在国际上都有现成的成熟产品，采用全固态化电路，全数字处理技术，模块化，小型化等最先进的技术，保证系统的先进性能，且产品稳定性好，可靠性高，保证其可靠性。嵌人式数据采集仪应具备高分辨率彩色屏幕，大字体、高亮度，以方便操作人员对采集数据工作和设备工作状态进行直观观察；同时内嵌WINCE操作系统，具备按键、触摸屏双重输入方式，从而使