CN103840924B - 基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法，在海洋自主观测平台上利用北斗通信系统实现大数据的实时传输、卫星通讯间断后的数据断点补发。本发明重点针对北斗通信系统带宽限制以及拉格朗日漂流浮标等海上自主平台易受风浪影响出现卫星通讯间断的问题，采用多组通信模块平行传输数据和将数据分包压缩发送并利用多组通信模块优势补发丢失数据包的方式，实现大数据的实时传输、提高数据发送成功率和数据传输效率。

Description

基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法

技术领域

本发明涉及海洋通讯监测领域，特别涉及一种基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法。

背景技术

随着科学技术的进步，海洋自主观测平台获取的海洋要素数据向多样化、高精度、大范围方向发展，成为促进海洋观测实现三维实时观测的重要方式。目前观测者主要通过两种方式获取海洋自主观测平台的观测数据：一是回收平台中大容量数据储存器，该方式成本较高，不能实时监控平台运行状态，风险较大(一旦平台损坏或丢失，无法获取数据)；二是通过近岸无线信号传输或卫星通讯将数据定期传输给数据接收端，在远离海岸的大洋上，数据传输只能通过卫星通讯，该方法自动化程度高，可实时监控平台仪器运行状况，尤其适合应用于抛弃式仪器，适于大范围观测。目前用于这方面的国际卫星通信平台存在着功耗高(ARGOS通信系统)、成本高(铱星通信系统)、对地面网络依赖度高、数据传输及时性差(全球星通信系统)等问题，而且数据传输的安全性得不到保证，不利于保护国家近海权益。

随着我国自主研发的北斗卫星定位和通信系统投入运行，我国海洋科研和工程等活动，强烈要求有使用北斗卫星定位与通信的海洋自主观测系统。现阶段受限于北斗通信带宽限制，实现海洋自主观测平台大数据的实时传输是一大技术难题；而由于拉格朗日漂流浮标等海上自主观测平台受表面海浪影响晃动较厉害，因此也常常会出现卫星通讯间断的情况。

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供一种可以实现数据的平行传输和断电续传的于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法，其包括以下步骤：

1)在海洋自主观测平台的信号发射终端上设置多组北斗通信模块以及与其连接的微处理器，通过微处理器从采集的数据中分出大数据并对大数据压缩编号形成多个数据包，多个数据包分别通过多组北斗通信模块以平行传输的方式发送至陆基信号接收终端；

2)陆基信号接收终端的控制单元比对发送过来的多个数据包的完整性，若数据包完整则生成第一反馈信息，若数据包不完整则生成第二反馈信息；

3)第一反馈信息通过北斗通信经多组北斗通信模块反馈至微处理器，陆基信号接收终端对数据包作合并和存储处理；第二反馈信息通过北斗通信经多组北斗通信模块反馈至微处理器，微处理器根据第二反馈信息在规定时间内控制相应通道内的北斗通信模块补发第二数据包，陆基信号接收终端接收第二数据包并将其与已有的数据包作合并和存储处理。

进一步地，上述的第3)步骤中，若第二数据包未在规定时间内成功发出，则在规定时间到达后，陆基信号接收终端再次向信号发射终端发送第二反馈信息，微处理器替代性地改为控制其他北斗通信模块作为新的通道补发第二数据包。

进一步地，上述的第3)步骤中，陆基信号接收终端再次接受第二数据包，若数据完整便对所有数据包作合并和存储处理；若数据仍然不完整便再次向信号发射终端反馈信息。

进一步地，上述的陆基信号接收终端经多次向所述信号发射终端反馈信息后，数据仍未完整，信号发射终端查询反馈次数，若反馈次数未超过设定次数，则继续反馈信息，若反馈次数超过设定次数，则判定数据传输失败。

进一步地，上述的设定次数为五次。

进一步地，上述的第1)步骤中，采集的数据中除去大数据后，剩余的数据作为其他数据通过单组的北斗通信模块依次传输。

采用以上技术方案所取得的有益效果主要在于：在基于北斗通信的海洋自主观测平台上集成多组北斗通信模块，对数据实行分包压缩和平行传输，利用北斗系统双通道特点，建立信号收发反馈机制，并充分利用多组模块优势，选择不同通道补发丢失数据，实现断点续传。北斗系统单时次报文长度通常限制为98字节，采用本发明的多组通信终平行发送，除去数据压缩包识别标示等信息外，可将单时次发报数据成倍扩展；海洋自主观测平台数据接收率要低于船载观测，已测数据平均接收率约为70％，高海况时更低，采用断点续传技术后可获得提升，经实验测量可提升至90％以上。通过这两点的相结合可以有效节约带宽资源，提高海洋自主观测平台的通信效率。

附图说明

图1为数据平行传输技术的工作流程图。

图2为断点续传技术的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，如图1-2所示，本发明所涉及的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法的第一种实施方式中，其采用拉格朗日漂流浮标作为海洋自主观测平台实例，该方法包括以下步骤：

1)在海洋自主观测平台的信号发射终端上设置多组北斗通信模块以及与其连接的微处理器，通过微处理器从采集的数据中分出大数据并对大数据压缩编号形成多个数据包，多个数据包分别通过多组北斗通信模块以平行传输的方式发送至陆基信号接收终端；其中，北斗通信模块可以根据数据的长度等来做出调整，在此不作具体的数量限定，微处理器则可以采用单片机等已知的用于控制信号采集发射的控制单元，而对于数据的判断则可以通过在微处理器内进行设定后来根据采集的数据类型和数据长度来自动识别，然后再根据设定对数据进行分包压缩编号；

2)陆基信号接收终端的控制单元比对发送过来的多个数据包的完整性，若数据包完整则生成第一反馈信息，若数据包不完整则生成第二反馈信息；其中，陆基信号接收终端可以包括陆基北斗天线、信号处理器及计算机，通过包括有信号处理器和计算机的控制单元来根据设定对数据包进行相应的处理；

3)第一反馈信息通过北斗通信经多组北斗通信模块反馈至微处理器，陆基信号接收终端对数据包作合并和存储处理；第二反馈信息通过北斗通信经多组北斗通信模块反馈至微处理器，微处理器根据第二反馈信息在规定时间内控制相应通道内的北斗通信模块补发第二数据包，陆基信号接收终端接收第二数据包并将其与已有的数据包作合并和存储处理。

本发明在基于北斗通信的海洋自主观测平台上集成多组北斗通信模块，对数据实行分包压缩和平行传输，利用北斗系统双通道特点，建立信号收发反馈机制，并充分利用多组模块优势，选择不同通道补发丢失数据，实现断点续传。北斗系统单时次报文长度通常限制为98字节，采用本发明的多组通信终平行发送，除去数据压缩包识别标示等信息外，可将单时次发报数据成倍扩展；海洋自主观测平台数据接收率要低于船载观测，已测数据平均接收率约为70％，高海况时更低，采用断点续传技术后可获得提升，经实验测量可提升至90％以上。通过这两点的相结合可以有效节约带宽资源，提高海洋自主观测平台的通信效率。

为了进一步地优化本发明的实施效果，如图2所示，本发明所涉及的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法的第二种实施方式中，基于第一种实施方式，在上述的第3)步骤中，若第二数据包未在规定时间内成功发出，则在规定时间到达后，陆基信号接收终端再次向信号发射终端发送第二反馈信息，微处理器替代性地改为控制其他北斗通信模块作为新的通道补发第二数据包。其中，规定时间可以根据需要自行设定，其并不限于某些特定的时间长度。

为了进一步地优化本发明的实施效果，如图2所示，本发明所涉及的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法的第三种实施方式中，基于第二种实施方式，在上述的第3)步骤中，陆基信号接收终端再次接受第二数据包，若数据完整便对所有数据包作合并和存储处理；若数据仍然不完整便再次向信号发射终端反馈信息。

为了进一步地优化本发明的实施效果，如图2所示，本发明所涉及的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法的第四种实施方式中，基于第三种实施方式，上述的陆基信号接收终端经多次向所述信号发射终端反馈信息后，数据仍未完整，信号发射终端查询反馈次数，若反馈次数未超过设定次数，则继续反馈信息，若反馈次数超过设定次数，则判定数据传输失败。

为了进一步地优化本发明的实施效果，如图2所示，本发明所涉及的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法的第五种实施方式中，基于第四种实施方式，上述的设定次数为五次。

为了进一步地优化本发明的实施效果，本发明所涉及的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法的第六种实施方式中，基于第一种实施方式，上述的第1)步骤中，采集的数据中除去大数据后，剩余的数据作为其他数据通过单组的北斗通信模块依次传输。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在海洋自主观测平台的信号发射终端上设置多组北斗通信模块以及与其连接的微处理器，通过所述微处理器从采集的数据中分出大数据并对所述大数据压缩编号形成多个数据包，所述多个数据包分别通过所述多组北斗通信模块以平行传输的方式发送至陆基信号接收终端；

2)所述陆基信号接收终端的控制单元比对发送过来的所述多个数据包的完整性，若所述数据包完整则生成第一反馈信息，若所述数据包不完整则生成第二反馈信息；

3)所述第一反馈信息通过北斗通信经多组北斗通信模块反馈至所述微处理器，所述陆基信号接收终端对所述数据包作合并和存储处理；所述第二反馈信息通过北斗通信经多组北斗通信模块反馈至所述微处理器，所述微处理器根据所述第二反馈信息在规定时间内控制相应通道内的北斗通信模块补发第二数据包，所述陆基信号接收终端接收所述第二数据包并将其与已有的所述数据包作合并和存储处理。

2.根据权利要求1所述的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法，其特征在于：所述第3)步骤中，若所述第二数据包未在规定时间内成功发出，则在所述规定时间到达后，所述陆基信号接收终端再次向所述信号发射终端发送所述第二反馈信息，所述微处理器替代性地改为控制其他北斗通信模块作为新的通道补发所述第二数据包。

3.根据权利要求2所述的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法，其特征在于：所述第3)步骤中，所述陆基信号接收终端再次接受所述第二数据包，若数据完整便对所有数据包作合并和存储处理；若数据仍然不完整便再次向所述信号发射终端反馈信息。

4.根据权利要求3所述的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法，其特征在于：所述陆基信号接收终端经多次向所述信号发射终端反馈信息后，数据仍未完整，所述信号发射终端查询反馈次数，若所述反馈次数未超过设定次数，则继续反馈信息，若所述反馈次数超过设定次数，则判定数据传输失败。

5.根据权利要求4所述的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法，其特征在于：所述设定次数为五次。

6.根据权利要求1所述的基于北斗通信的海洋自主观测平台数据传输方法，其特征在于：所述第1)步骤中，所述采集的数据中除去所述大数据后，剩余的数据作为其他数据通过单组的北斗通信模块依次传输。