CN101592740A - 气象数据的北斗卫星自动发送系统 - Google Patents
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Abstract
一种气象数据的北斗卫星自动发送系统，属于气象设备制造领域。包括自动气象探测仪1，与自动气象探测仪1通过RS－232接口相连接的协议转换器2，与协议转换器2通过RS－232接口相连接的北斗卫星通信终端3，协议转换器2通过RS－232接口接收自动气象探测仪1发送的气象数据，然后采用字典法将这些气象数据压缩到93个字节，最后将这些气象数据编制成北斗卫星终端的数据包，再通过另一RS－232接口发送到北斗卫星通信终端3，由北斗卫星通信终端3将数据上星传输，发送回气象中心。该系统适于野外无人环境长期稳定工作，具有传输效率高，廉价的优点。
Description
技术领域
一种气象数据的北斗卫星自动发送系统，属于气象设备制造领域，特别是气象通信设备制造。
背景技术
现有的自动气象探测仪在向气象中心传输数据的时候，可使用GSM等系统进行无线数据传输。但对于偏远地区来说，由于GSM等商业系统没有网络覆盖，则只能采用卫星进行中继转发，现有的通过卫星自动发送气象数据的装置，需要使用大尺寸天线和复杂的发射系统，无法实现无人值守。因此，在环境恶劣的地区难以使用，同时造价也很高。
北斗卫星是中国第一代区域性导航卫星系统，可以实现覆盖我国全境的24小时不间断中继导航服务。北斗卫星的一个功能就是由地面终端发送数据报文，然后转发给接收方。
自动气象探测仪1和北斗卫星通信终端3采用的都是各自独立的专用通信协议，需要通过协议转换器的转换，才能进行通信。北斗卫星通信终端3每次发送的数据报文长度是有一定限制的(参考《北斗一号用户机数据接口技术要求(2.1版)》协议标准)，超过规定长度的报文必须分成多个段发送，再在接收端重新组合到一起。而自动气象探测仪1生成的探测数据，每小时为183个有效字节，连同报文结束的回车换行符，共185字节，超过了北斗卫星数据终端3所支持的数据长度，必须拆包发送，因此不仅占用了北斗卫星通信信道的更多资源，而且拆包、重组的工作也降低了传输时效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环境适应性强、免维护、低功耗，能够长期、稳定地在野外环境下连续运行，并能把自动气象探测仪1单次采集的数据压缩到不大于北斗卫星通信终端3允许的最大报文长度，经北斗卫星发送到气象中心的气象数据自动发送系统。
本发明的特点是，本发明的硬件结构包括自动气象探测仪1，与自动气象探测仪1通过RS-232接口相连接的、由电子元件和电路构成的协议转换器2，与协议转换器2通过RS232接口相连接的北斗卫星通信终端3。
协议转换器2执行下述步骤进行协议转换：
1)接收自动气象探测仪1通过RS-232接口发送的数据；
2)对接收的数据使用压缩算法进行压缩；
3)将压缩后的数据打包为符合北斗卫星通信系统格式的报文；
4)通过与北斗卫星通信终端3连接的RS-232接口向北斗卫星通信终端3发送步骤3)生成的报文；
5)如果从北斗卫星通信终端3连接的RS-232接口接收到北斗卫星通信终端3发送的握手信息，则返回步骤1)，否则，转入步骤6)；
6)进行异常处理，重新发送或放弃该数据。
其中，步骤2中所述的压缩算法为采用如表1所示的字典压缩。这种压缩算法实际上是由于自动气象仪1发送的数据中，有效字符数量有限的特点，利用数据字典，将8比特的ASCII码转换成为4比特编码，再将两个4比特编码合成为一个8比特编码(即一个字节)，形成数据压缩。
表1压缩字典
| 字符 | 压缩前的十六进制ASCII码 | 压缩后的二进制编码 |
| 0 | 30 | 0000 |
| 1 | 31 | 0001 |
| 2 | 32 | 0010 |
| 3 | 33 | 0011 |
| 4 | 34 | 0100 |
| 5 | 35 | 0101 |
| 6 | 36 | 0110 |
| 7 | 37 | 0111 |
| 8 | 38 | 1000 |
| 9 | 39 | 1001 |
| + | 2B | 1010 |
| - | 2D | 1011 |
| ＝ | 3D | 1100 |
| / | 2F | 1101 |
| 回车换行 | 0D 0A | 1111 |
步骤3)中所述报文的结构如表2所示，它依次包括40比特的指令码、16比特的报文长度值、24比特的受控用户地址、8比特的信息类别、24比特的用户地址、16比特的用户数据长度值、744比特的用户数据和8比特的包数据检验和。该格式符合《北斗一号用户机数据接口技术要求(2.1版)》协议标准。
表2报文格式
自动气象站1的数据通过RS-232串行数据通信端口传输到协议转换器2，由协议转换器2完成数据压缩，并按照北斗卫星通信终端3的通信协议组成数据包后，再经与北斗卫星通信终端3相连接的RS-232串行数据通信端口发送给北斗卫星通信终端3，最后由北斗卫星通信终端3经北斗卫星发往气象中心。
经过压缩的气象数据通过北斗卫星终端3发送后，由气象中心的北斗卫星终端接收这些数据，再通过数据中心的计算机系统，利用上述表1所提供的字典表还原自动气象仪的数据，并将这些数据保存到数据库服务器中。
协议转换器2为含有协议转换与传输控制步骤程序的计算机系统。该计算机系统含有两个分别与自动气象仪1和北斗卫星通信终端3相连接的RS-232接口，它的存储器中存放有程序，该程序执行前述用于协议转换与传输控制步骤。这样的计算机系统可以是PC机。
协议转换器2也可以是一个固化有协议转换与传输控制程序单片机系统。
由于北斗卫星终端体积小，环境适应性强，对电源、温度的要求不高，故障率很低，无需人工维护，很适合于在野外使用。当使用单片机系统作为协议转换器硬件时，由于单片机对电源和使用温度范围的要求较宽，环境的耐受性远高于PC机，成本也远低于PC机，因此更具优越性，完全可以实现高可靠性无人值守气象站的数据传输。
附图说明
为进一步通过具体实施方式更好地介绍本实用新型，现将附图介绍如下：
附图1，整体结构图；
附图2，具体实施方式的机箱结构图；
附图3，协议转换器2的工作过程框图。
具体实施方式
为进一步说明本发明，现将优选实施方式介绍如下，但在实际中应不限于所列的实施方式。
请见附图1本实施例所描述的气象数据卫星自动发送装置，包括自动气象探测仪1(芬兰产，型号为VAISALA MILOS520)，与该自动气象探测仪1通过RS-232接口相连接的协议转换器2，与协议转换器2通过RS-232接口相连接的北斗卫星通信终端3，所述协议转换器2包括背面板带有RS-232接口插座4、电源接口5，正面板有电源通断指示器6和复位按键7的机箱8，固接在机箱8内、由AT91SAM7S64芯片为核心单片机及与该型单片机相适应的周围电路构成的系统板(见附图4，5)。固化程序用Keil C编制，编译后烧录到AT91SAM7S64芯片自带的存储器上。
协议转换器2也可以仅包含由AT91SAM7S64芯片为核心单片机及与该型单片机相适应的周围电路构成的系统板，该系统板与自动气象探测仪1集成在一个机箱中。
固化程序用于实现协议转换与传输控制步骤，具体过程见图1。
自动气象探测仪1通过RS-232串行通信接口定时主动向接口协议转换器2发送气象探测数据。
VAISALA MILOS520型自动气象探测仪1生成的探测数据，每小时为183个有效字节，连同报文结束的回车换行符，共185字节。有效字符范围是：数字(0～9)、加号(+)、减号(-)、等号(＝)、斜杠(/)共14个。
在协议转换器2内部，由数据采集模块A1接收自动探测仪1发送的数据，存入本地存储器；
数据压缩模块A2对本地存储器中的气象数据，根据表1所示的字典，在丢弃报文结束的回车换行符后，用专用字典压缩算法压缩到93个字节，除作为报文结束标志的回车、换行外，把原先报文中8bit的字符压缩到4bit，相邻的两个字符压缩后用1个字节表示。
数据打包模块A3按照《北斗一号用户机数据接口技术要求(2.1版)》协议标准，将上述压缩后的93个字节数据包装为北斗卫星数据包格式(如表2所示)，93个字节(744比特)的压缩数据存放在用户数据段。
数据包发送模块A5用于将数据打包模块A3生成的北斗卫星数据包通过RS-232串行数据接口向发送给北斗卫星通信终端3。
当北斗卫星通信终端3接收到指令发送模块A5发送的数据后，通过RS-232串行数据接口向协议转换器2返回应答信息。
协议转换器2中的应答信息接收和处理模块A7收到上述应答信息后，根据应答信息的内容进行判断，如应答信息是正常握手信息，则持续将报文发送完毕，否则，将转向控制/异常处理模块A6。
控制/异常处理模块A6根据预先设定，确定是执行数据包发送模块A5，重新发送数据；还是丢弃该组数据，转向数据采集模块A1，等待自动气象探测仪1发送下一组数据。
北斗卫星通信终端1正确收到协议转换器2发送的数据后，上星传输，在接收端通过计算机解压缩，并将解压数据存储到气象数据服务器中。
自动气象探测仪1与北斗卫星通信终端3之间的协议转换器2，通过单片机实现了数据协议的转换，并具有良好的环境适应性，能够长期、稳定地在野外环境下连续运行。此外，由于采用了数据压缩技术，可以节省通信资源，并能够获得更高的数据传输时效。
Claims (6)
1.一种气象数据的北斗卫星自动发送系统，其特征在于，包括自动气象探测仪(1)，与自动气象探测仪(1)通过RS-232接口相连接的、由电子元件和电路构成的协议转换器(2)，与协议转换器(2)通过RS-232接口相连接的北斗卫星通信终端(3)。
2.根据权利要求1所述的气象数据的北斗卫星自动发送系统，其特征在于，所述协议转换器(2)顺序执行下述协议转换与传输控制步骤：
1)接收自动气象探测仪(1)通过RS-232接口发送的数据；
2)对接收的数据使用压缩算法进行压缩；
3)将压缩后的数据打包为符合北斗卫星通信系统格式的报文；
4)通过与北斗卫星通信终端(3)连接的RS-232接口向北斗卫星通信终端(3)发送指令；
5)如果从北斗卫星通信终端(3)连接的RS-232接口接收到北斗卫星通信终端(3)发送的握手信息，则返回步骤1)，否则，转入步骤6)；
6)进行异常处理，重新发送或放弃该数据。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述步骤2)的压缩算法为字典压缩，字典如下表：
4.根据权利要求2和3所述的系统，其特征在于：步骤3)中所述报文的结构依次包括40比特的指令码、16比特的报文长度值、24比特的受控用户地址、8比特的信息类别、24比特的用户地址、16比特的用户数据长度值、744比特的用户数据和8比特的包数据检验和。
5.根据权利要求2～4任一所述的系统，其特征在于，协议转换器(2)为含有协议转换与传输控制步骤程序的计算机系统。
6.根据权利要求2～4任一所述的系统，其特征在于：协议转换器(2)为固化有协议转换与传输控制程序的单片机系统。
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| CNA2006101649293A CN101592740A (zh) | 2006-12-08 | 2006-12-08 | 气象数据的北斗卫星自动发送系统 |
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Publications (1)
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| CN101592740A true CN101592740A (zh) | 2009-12-02 |
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| CNA2006101649293A Pending CN101592740A (zh) | 2006-12-08 | 2006-12-08 | 气象数据的北斗卫星自动发送系统 |
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| CN (1) | CN101592740A (zh) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN103067071A (zh) * | 2013-01-31 | 2013-04-24 | 成都天奥电子股份有限公司 | 一种移动终端与北斗通信卫星通信方法和系统 |
| CN107911570A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-04-13 | 公安部交通管理科学研究所 | 一种对图片特征进行压缩及解压的方法 |
| CN111596385A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-08-28 | 上海眼控科技股份有限公司 | 报文的生成方法、装置及系统 |
| CN113923274A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-01-11 | 航天新气象科技有限公司 | 一种判断传输数据是否被干扰的方法、装置及存储介质 |
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2006
- 2006-12-08 CN CNA2006101649293A patent/CN101592740A/zh active Pending
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