WO2013057346A1 - Procedimiento de transferencia de datos entre al menos una boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros y una estación base, y boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros - Google Patents

Procedimiento de transferencia de datos entre al menos una boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros y una estación base, y boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros Download PDF

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WO2013057346A1
WO2013057346A1 PCT/ES2012/070716 ES2012070716W WO2013057346A1 WO 2013057346 A1 WO2013057346 A1 WO 2013057346A1 ES 2012070716 W ES2012070716 W ES 2012070716W WO 2013057346 A1 WO2013057346 A1 WO 2013057346A1
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buoy
base station
data transfer
data
file
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PCT/ES2012/070716
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Inventor
Miguel MARTÍNEZ LEDESMA
Alberto ÁLVAREZ DÍAZ
Guillermo VIZOSO MIQUEL DEL SOLA
Joaquín TINTORÉ SUBIRANA
Original Assignee
Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic)
Universidad De Las Islas Baleares (Uib)
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    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/12—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel
    • H04L1/16—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel in which the return channel carries supervisory signals, e.g. repetition request signals
    • H04L1/1607—Details of the supervisory signal

Definitions

  • the present invention refers on the one hand to a method of transferring data between Lagrangian current measurement buoys for oceanic and coastal environments and a base station and on the other hand refers in addition to the own Lagrangian buoys (drifters) of current measurement for oceanic and coastal environments used.
  • the main field of application of the present invention is that of oceanographic instrumentation for the measurement of currents and other physicochemical parameters. Its use can be framed within oceanographic research and monitoring, as well as for oil spill tracking and marine rescue operations (Search-And-Rescue).
  • the novel design of the buoy object of the present invention reduces the risks associated with its use in coastal environments where there is a high maritime traffic. This increase in safety is obtained by minimizing its size and weight, thus reducing the possible effect that it may cause in a collision with maritime traffic.
  • it uses low-power electronic devices, a bi-directional satellite communications system, and storage, compression and data transfer techniques. The use of these techniques in turn reduces costs associated with communications and increase the life of the buoy.
  • the end user can modify the operation of the buoy (eg sampling periods of its sensors) by transferring configurations using the bi-directional satellite system.
  • This instrument also has the ability to execute files (program codes) transferred through the satellite communications system, thus being able to connect multiple sensors and execute functions dynamically.
  • a time activation system of configurations allows to ensure the message transmission time and the configuration of automatic operating modes to facilitate its recovery.
  • Lagrangian buoys or drifters
  • SVP and CODE drifters These instruments transmit their position periodically to calculate their drift over time (drift) using satellite communications systems.
  • the SVP Surface Velocity Program
  • TOGA Tropical Ocean Global Atmosphere
  • WOCE World Ocean Circulation Experiment
  • CODE Coastal Ocean Dymanics Experiment
  • drifters are capable of measuring the current of the surface layer up to one meter deep, and incorporate a set of batteries for a life time of approximately 9 months.
  • Standard SVP drifters have a spherical design of 40cm in diameter and a total weight of 40kgr.
  • the reduced version of the SVP (mini-SVP) model has a diameter of 32cm and a weight of 15kgr.
  • CODE drifters have a 1 meter long tubular design and a total weight of 8.4kgr.
  • Lagrangian buoys used the satellite communications system ⁇ Argos'.
  • This communication system allows the transfer of mono-directional short messages from the buoy to a ground receiving station, also obtaining positioning data using the Doppler effect on the signal transmitted to the satellite.
  • a new version of this satellite system called x Argos-3 ' allows the bi-directional transfer of messages, thus being able to reduce the amount of redundant messages transmitted and therefore reduce energy consumption.
  • SBD Short Burst Data
  • the invention consists, on the one hand, in a method of data transfer between Lagrangian buoys of current measurement for oceanic and coastal environments and a base station and on the other hand the Lagrangian buoys (drifters) used in the transfer procedure.
  • the present invention aims to reduce the size and weight of standard Lagrangian buoys in order to minimize the effects that could be generated in the event of a collision with maritime traffic, making it safe when currents drift the buoy to coastal areas. This minimization is obtained by reducing the number and size of the batteries used, while maintaining the lifetime provided by existing commercial drifters.
  • the use of the Iridium SBD system and data storage and compression systems used in the present invention reduce the communication costs associated with satellite transfers.
  • the use of the Iridium SBD bi-directional communication link reduces consumption and configures the buoy remotely.
  • the bi-directional communication system allows the transfer of code files to the buoy, being able to modify in real time the behavior to add new sensors and instruments or dynamically execute new functions.
  • a time setting activation system allows to ensure the message transmission time and the configuration of automatic operating modes to facilitate recovery.
  • the data transfer procedure between at least one Lagrangian current measurement buoy for oceanic and coastal environments and a base station described in the present application includes the use of at least one buoy that incorporates at least one Iridium antenna and the minus a GPS antenna, a GPS receiver, parameter measurement sensors, a modem of Iridium SBD communications and an external removable memory.
  • Said method is characterized in that it comprises selecting as a previous phase a mode of data transfer between a conventional mode and a mode comprising the following phases:
  • the method comprises: • compress, when the data transfer period has expired, the at least one first file; Y,
  • the conventional mode of data transfer comprises sending data from the buoy to the base station by sending messages following the format defined by the DBCP (Data Buoy Cooperation Panel) for sending messages from SVP-B buoys using the Iridium SBD communications system.
  • the compression of the at least one first file is performed by an algorithm selected between a GZIP algorithm and another ZLIB.
  • the base station sends short messages and files via the Iridium SBD protocol to the buoys.
  • these files are compressed at the base station by an algorithm selected between GZIP and ZLIB.
  • the information contained in the compressed files comprises being decompressed in the buoy and subsequently executed.
  • the short messages sent from the base station to the buoy and whose Receipt is checked in phase vi) of the general procedure comprising information selected from a new buoy configuration to be activated in the buoy, a request to issue configurations so that the buoy sends a record of the last activated configurations to the base station and some remote execution commands to be executed in the buoy.
  • the short messages received comprise a new buoy configuration
  • it comprises the following phases:
  • short buoy configuration messages sent by the base station are selected from:
  • packets sent in phase v) are automatically retransmitted in the event of reception failure.
  • a timer is configured by the user with a certain period for the buoy to verify the existence of short messages and packages pending receipt.
  • executable commands are transferred to the buoy by the user in a manner selected directly between a serial port and remotely via the Iridium SBD protocol.
  • the information contained in the messages is exported to XML and KML formats for the representation of the information by means of visualization tools.
  • the export is always done in both formats, on the one hand KML to represent in Google Earth, and on the other part to XML to generalize the storage and processing of the data.
  • Another object of the present invention is the Lagrangian buoy or drifter for the measurement of currents for oceanic and coastal environments, used in the procedure described above.
  • These buoys at least comprise:
  • a U-shaped element that has a recess in the outer face of the vertical branches, a hole in its inner face and a prominence in the central area of the horizontal branch comprising a housing for a T-shaped stem;
  • the buoy comprises a plurality of flotation and safety foams located on the outer face of the cylindrical element and surrounding it.
  • the buoy comprises anchoring means on the outer face of the base of the U-shaped element.
  • the cylindrical element together with the flotation and safety foam has a maximum outside diameter of 140 mm and a maximum length of 400 mm.
  • Figure 1. Shows a side view and a plan view of the mechanical design of the Lagrangian buoy object of the invention.
  • Figure 2. Shows a general view of the Lagrangian buoy with the dredge to which it is attached.
  • Figure 3. Shows a diagram of the electronic modules that make up the buoy.
  • Figure 4.- Shows a diagram of the data transfer procedure between the Lagrangian buoy and the base station divided into blocks.
  • FIGS 4A-4I.- They show in detail each of the blocks and those that have been divided in the diagram of Figure 4.
  • Figure 5. Shows a second diagram of the data transfer procedure between the Lagrangian buoy and the base station divided into blocks.
  • FIGS 5A-5H.- show in detail each of the blocks into which the diagram of Figure 5 has been divided.
  • the buoy (1) comprises a tight mechanical structure of small size and weight where the electronic components are housed, and a dredge (drag or dredge sail) (14) that increases friction with the water flow to allow the current to be followed at a desired depth and minimize the effect of wind drift.
  • the buoy (1) is mainly composed of an element cylindrical (2) with its lower base open and having a recess (3) on the inner face of the lower end of the cylindrical element (2).
  • a U-shaped element (4) (which will preferably be PVC, poly-vinyl chloride) having another recess (5) is inserted in the external face of the vertical branches of the U, a hole (6) on its inner face and a prominence (7) in the central area of the horizontal branch of the U comprising a housing for a T-shaped stem (8). It also has an O-ring (9) to seal the inside of the device and a watertight connector (6) closing said hole (6).
  • Surrounding the cylindrical element (2) is a first foam ring (11) and on this first ring (11) a second foam ring (12) of shorter length.
  • the invention features anchoring means (13) for fixing a dredge or sail (14) (shown in Figure 2).
  • the sealed grommet (10) serves as an outlet for the connection of a surface water temperature sensor (sea surface temperature, SST).
  • SST surface temperature
  • the final design of the buoy (1) has a cylindrical shape with a length not exceeding 40cm and a maximum diameter approximately equal to 14cm.
  • the weight of the housing, including electronic components and batteries does not exceed 3Kgr.
  • the outer surface of closed cell foam (11,12) adds flotation to the mechanical housing of the buoy (1) and reduces the possible effects of a collision, making its use safer in coastal environments.
  • the electronics of the present invention use low-power electronic components and low maintenance current.
  • Various switches based on CMOS transistors disconnect the power of the different sensorization and transmission modules of the system, thus reducing energy consumption when no measurement or transmission (idle times) should be performed.
  • the power system (22) is based on a circuit with reed type magnetic sensor (20) that allows the activation or deactivation of the electronics externally using a magnet.
  • a low consumption microcontroller manages the control and verification system (23) of the operation of the different modules of the system.
  • a GPS receiver (24) with low consumption and low position acquisition time obtains the status of the buoy (1).
  • An analog module (25) is used to amplify and capture the signal from a temperature sensor, a battery voltage meter and an external analog input (to add other analog sensors on demand).
  • An Iridium SBD (26) communications modem (model SBD9601 or SBD9602) is used to transfer data and receive configurations. At least two external inputs, not shown in Figure 3, with serial port connection are used to add new sensors or actuators according to the demand of the end user.
  • An SD card (21) of up to 2GBytes capacity is used for data storage.
  • the electronic assembly consists of a single printed circuit board where all the devices are positioned.
  • a dual Iridium / GPS antenna (27) is placed in the highest part of the housing to allow obtaining signal from said satellite systems.
  • the battery pack is positioned in the lowest possible part of the housing to increase the dynamic stability of the buoy.
  • the method object of the present invention comprises the storage of data in files (file data logging) and its subsequent transmission (file transmission) thus minimizing the amount of energy required to transfer data via satellite.
  • the energy consumption of transferring Iridium SBD messages is the same for messages of different lengths, for that reason by maximizing the use of the content of the transferred packets and reducing the number of transfers the final energy consumption is reduced. This fact allows the number and volume of the batteries used to be greatly reduced.
  • the procedure minimizes the overhead introduced (number of bytes used as protocol information). This purpose is achieved by minimizing the size of the headers of the Iridium SBD messages, where information regarding the file being transmitted is indicated.
  • some of the parameters of said header have been designed to be optional, being transmitted only depending on the data and the state of the transmission. The complete list of the header parameters used in the procedure is shown in the following table.
  • the maximum size of transmitted files is 64Kbyte (2 bytes per position).
  • the header format indicates that each file segment must be uniquely indexed by the TXid and TXcount identifiers.
  • the TXid parameter is a unique byte identifier of the file that is currently being transmitted. For each new transmitted file a new TXid identifier is obtained by increasing the previous value.
  • the TXcount indicator gives information about the position relative to the beginning of the first byte file of the segment being transmitted. It is important to note that the length of the header may change due to the use of optional parameters, so the number of bytes transmitted per segment may vary.
  • the transmitted file In order to automatically retransmit file segments, the transmitted file must be stored in the local file system (SD card (21)).
  • An internal list serves as a link between the TXid identifier and the real name of the file in the local file system. That list also contains an additional parameter to indicate the time in which the file was transmitted. This feature allows you to reuse TXid identifiers temporarily, reusing older identifiers before.
  • the use of a byte to represent the TXid parameter allows automatic retransmitting of segments of up to 256 files stored locally.
  • the file transfer needs to indicate the name and size of the file transmitted for Rearrange it later at reception. This feature is obtained using the optional parameters of the SIZE and ⁇ AME header. These parameters are only sent when the TXcount parameter is zero (that is, the beginning of the file).
  • the file name is transmitted without path information (storage path), and is limited to 8 characters, a period and 3 characters for the file extension.
  • the optional RETXid and RETXcount parameters of the header are used to indicate the corresponding file identifier (TXid) and position on the file (TXcount).
  • a field in the STATUS parameter of the header (“relay request” field) is activated to identify that these fields are active. If those fields are detected active on reception, the system attempts to retransmit the required segment. In case of impossibility of retransmission, another field of the STATUS parameter is used to indicate the error ("impossibility of retransmission"). Due to the use of optional parameters in the header the sent segments may have a divergence in length from the retransmitted segments. This problem is solved by using the position of the data with respect to the start of the file (TXcount).
  • the STATUS parameter of the header contains information about the optional parameters sent and the type of message being transmitted, but also contains information that can be useful to detect the status of the buoy instantaneously.
  • the STATUS parameter fields of the packet header are: "RAM SBDFile", "relay request”, “impossibility of Relay ",” file received full ",
  • the overhead generated by the procedure object of this request in the Mobile-Originated (MO-SDB) transmitted messages (340 bytes) and in the Mobile-Terminated (MT-SDB) received messages (270 bytes) is shown in the next table.
  • the user initializes the drifter (1) before launching it into the water by extracting a magnet. This process activates the operation of the reed relay (20) that feeds the internal circuitry.
  • the drifter (1) reads the configuration stored in its internal Flash memory and verifies the operation of the internal devices (30) (e.g. SD card (21)). If the verification is correct, a set of sounds is performed by using a "buzzer" to indicate the correct system startup to the user.
  • a command line is activated through the serial port (33) (in case this option is activated in the system configuration (32)) that Allows access to all system functions.
  • This invention includes a task execution system by command line (33) through one of the external serial ports (32) of the buoy (1).
  • This command interface can also be accessed through the satellite communications system.
  • the command line (33) implemented allows the verification of the status of the buoy or the execution of specific tasks in a timely and remote manner. Functions such as the display of device statistics, directory listing, file management, verification of the free space of the SD card, or the activation of the different modules of the system have been implemented in this command line.
  • This serial interface is activated whenever the drifter wakes up from its low consumption mode and is automatically deactivated after a certain time without interaction with the user, continuing with the autonomous operating mode depending on the selected configurations (37).
  • the capture of the positioning data (GPS) (40.41) and of the analog circuit sensor measurements (battery voltage and external temperature sensor) (42.43) is activated.
  • GPS positioning data
  • analog circuit sensor measurements battery voltage and external temperature sensor
  • an acoustic indication alerts the user of the error in the data capture.
  • the sampling period of these sensors is configured by means of a short SBDFile configuration message transmitted from the base station containing the configuration of the update periods of the different system tasks (message "update cfg").
  • the configuration has activated the storage of data in files and the transmission of said files (48), the data obtained is stored (51) in a file of the SD memory card (21).
  • the transfer of the file through the Iridium SBD system will not be activated until the end of the file transfer period (55,103).
  • DBCP SVP-B messages (52) is active, a new message will be transferred to the satellite communications system (54,110-115).
  • the sent message will encapsulate (53) the sensor information following the international standard of SVP-B (Barometrical SVP) drifters message transfer defined by the DBCP (Data Buoy Cooperation Panel) for Iridium SBD communications.
  • the file To send a file using the method object of the invention, the file must be stored in the "/ TO_SEND" folder of the local file system (60,63,66). This procedure verifies the existence of files in that folder (67,106) and activates its transmission (68, 108). Once activated, the file is stored in the "/ SENT" folder (69,107) and the list of transmitted files is modified. That list, stored in the file "tx_index. Ind", contains the TXid identifiers and the file name associated with said identification numbers. If a new transmission identifier is finally obtained, the transmission of the file (68,108) begins by transmitting segments of the original file and encapsulating them in packets (109,121,123,124).
  • a maximum number of transmission retries per file segment (118,119). When that counter reaches its maximum value, the segment transmission ends. This method ensures that power consumption will be limited in cases of poor coverage of the Iridium SBD network.
  • a second counter limits the maximum number of transmissions per activation of the electronics.
  • RAM SBDFile short messages
  • STATUS parameter of the header.
  • Messages with this active field known as short messages (or RAM) SBDFile, are not stored on the SD card, nor are they treated as files. Thus, they are read, loaded and executed directly in the system RAM.
  • This mechanism allows data transfer even when the local file system (SD card) is not available (for example, when the card is full), but limits the transfer size to only one message.
  • This type of message is used to transfer configurations (131), and remotely execute the commands implemented in the command line (132). This system allows programmers and advanced users the possibility to access the internal options of the buoy, list files, check the status or execute functions stored in files.
  • the transfers made by the user of new configurations to the buoy are transferred as short SBDFile messages (131). These messages are sent as an email attachment to an Iridium SBD network receiving email server. The data of these messages are stored in the Iridium network until the buoy makes a transfer to transmit or receive data, at which time they are downloaded to the Iridium modem (130). To limit the maximum period of time without the buoy downloading new configurations, a reception timer has been added which can be configured (in the configuration message "update. Cfg"). This timer is useful in the case where you want to make file transfers with very long periods, but at the same time you want to be prepared to receive new configurations in a shorter period of time. If said timer is activated (117), the buoy makes a transfer with an empty message every time the timer reaches its limit to attempt to download messages from the network (120). This timer is reset every time a transfer is made correctly.
  • the microcontroller uses two modes of information transfer selectable by the end user.
  • the basic mode (DBCP mode SVP-B) is used by standard SVP drifters with communications via Iridium SBD.
  • This protocol defined by the international organization DBCP (Data Buoy Cooperation Panel), defines the format, length and position of the bit fields where the sensor data is stored in the message sent. In this mode the data is transferred (110-115) immediately after being obtained by the buoy (52-54), thus obtaining a very low reception delay.
  • the second transfer mode object of the present invention, stores the measurements in files (51) of the SD card (21).
  • a timer (48) whose period can be set by the user, activates the transfer of said files.
  • the files are segmented into packets (of maximum length determined by the maximum message size allowed by the modem) that are transferred using a protocol with very low overhead and automatic retransmission of packets in case of failure (105-109).
  • the values stored in the files are stored in bit fields with a resolution higher than that obtained by the DBCP SVP-B mode.
  • a program on a computer is responsible for the reception, reordering, interpretation and export of messages and files.
  • This program downloads the messages from the Iridium network, transferred as messages in e-mail attachments, and processes the content of the files and messages received. After downloading and verifying its content, the files and messages received are interpreted and exported in XML and KML format for representation through visualization tools.
  • the files can be compressed before transfer using a GZIP file compressor (56,57,61,62) or ZLIB (58,59,64,65). This compression reduces the final file size, and therefore minimizes the consumption associated with its transmission.
  • GZIP file compressor 56,57,61,62
  • ZLIB 58,59,64,65
  • a study of the consumption of the system demonstrates an increase of up to 55% of the life of the buoy using compression and transfer of files with respect to the transfer of messages used in the DBCP SVP-B protocol.
  • File compression reduces the cost of communications since the Iridium SBD communications system is priced per number of bytes transmitted. This reduces the final cost of using the buoy.
  • a cost study indicates a monthly saving of between 20-40% of communication costs (for typical sampling periods between 1 and 2 hours) compared to the transfer used in the DBCP SVP-B protocol.
  • the file storage system proposed in the present invention increases the final delay in obtaining data (data retrieval delay), a fact that can be a functional impediment in tasks where obtaining data with a low delay is necessary (for example, in spill monitoring tasks or in marine rescue operations). For this reason, a system for configuring the sampling and transmission periods selectable by the end user has been implemented, which adapts the delays obtained to the particular needs of each application.
  • Another functionality of the invention is a system of time activated configurations.
  • a configuration message is stored in memory without being applied.
  • This message includes an activation time after which it must be automatically configured inside the buoy (34-36).
  • the initial instants of the periodic configurations can be configured with accuracy, ensuring the moment in which the sampling and transmission tasks will be carried out.
  • An added advantage of this feature is the configuration of specific modes of operation that can be activated as a function of time, such as a recovery mode of the device in which the buoy sends its position with a much higher sampling period. This feature facilitates the positioning of the instrument for collection from a date determined by the user.
  • the file transfer system has also been implemented allowing the loading of files in the buoy (transferring them from a ground station) (133,138).
  • This functionality is used to load code files that the buoy can execute.
  • This type of code loading allows the dynamic execution of functions to add new sensors or implement new functionalities, or even solve code problems remotely. These dynamic executions can be configured by using various timers.
  • the data transfer is initiated through of the Iridium SBD modem (73, 100).
  • Files transmitted through the SBDFile procedure are sent through the Iridium SBD communications system (101,122) in different segments of maximum length equal to the maximum Iridium SBD message size.
  • the received messages can be short messages (Short SBDFile) (131,132) or file segments following the SBDFile format (133).
  • Short messages may contain new settings (131), requests to send the latest settings (131), or commands from the command interface (132). These messages are processed without being stored on the SD card, thus ensuring its operation even in cases of external memory failure.
  • the received files (126) can be compressed using the GZIP or ZLIB compression algorithms (127), being automatically decompressed on reception once the download is finished (128).
  • the contents of these files may contain code to be executed in the buoy by means of the "exec" command on the command line.
  • various counters 113,116,119
  • the maximum value of these counters can be set by the user through the "transmit.
  • Cfg configuration messages In this way the user can define the maximum number of retries for transmitting DBCP SVP-B messages (113), messages (116) or SBDFile file segments (119), or attempts to download data from the Iridium SBD network (120), to limit system consumption.
  • this type of configuration message it is also possible to configure the activation of the storage of all the Iridium SBD messages transmitted or received, as well as the maximum waiting time to obtain the minimum coverage value necessary to transmit through the Iridium SBD system (102 ).
  • the system verifies the minimum amount of time remaining to activate the configured tasks (depending on the current instant and of the configured periods) (76). Subsequently, the system will enter its low consumption mode, leaving only a real time clock (RTC) activated that will wake up the electronics after the period of time previously measured (78).
  • RTC real time clock
  • CRC32 cyclic redundancy error control code
  • commands. cfg Command Configuration Settings are executed automatically based on some commands
  • the "update cfg" configuration message allows the user to modify the periodicity of measuring data, transfer DBCP SVP-B messages, transfer files, make connections to the Iridium network to download new configurations or periodically execute commands. If the update period contained in any of the above fields is equal to zero, the associated task is disabled (e.g. disable file transmission, and only transmit DBCP SVP-B messages).
  • the type of configuration message "timedact. Cfg” allows to transmit a configuration of type “update. Cfg” that is activated by time on a date and time defined by the user.
  • a timer verifies the time in which the configuration (34) has to be activated, and wakes the buoy from its mode of low consumption to apply it in the system (35).
  • a confirmation of the new system configuration is sent via a short SBDFile message to the base station (36). This allows the user to define the sampling and transmission behavior that they want to execute at a predefined time.
  • the user can transmit from the base station a message of type "execute" (132) with various commands to be executed in the buoy (136). These commands are defined in the command line accessible by serial port at startup, and allow to obtain the status of devices, usage statistics or access internal functions (e.g. list of SD card files).
  • the procedure downloads it at the time of making an Iridium SBD transfer (130). Once the correct format of the message (132) has been verified, it is executed immediately in order to obtain the response to said execution in the minimum time span (136). In the event that the execution returns a text string, this result is transferred as a short SBDFile message (104,111,114,116,125) through the Iridium SBD system (137).
  • This implementation of the command interface allows the end user to control and verify the behavior of all internal functions of the buoy remotely.
  • the user can transfer a file from the ground station to the buoy with code that can be executed by the microcontroller of the buoy, being sent by segments or packages (133, 138).
  • This utility has been designed to facilitate remote modification of the code that runs on the buoy.
  • the command line command "exec” allows the execution of the received files in the buoy.
  • the "exec” command loads the contents of the file into RAM and verifies a cyclic redundancy code (CRC32) to ensure its correct content. If the content is correct, the library version and revision codes used are verified, in order to ensure a correct location of the data in the memory. After these verifications, the contents of the program counter (PC) of the CPU are recorded at the beginning of the file content and the codes contained therein are executed. After the dynamic execution is finished, the program counter is returned to the normal code flow and the system execution continues.
  • This dynamic loading and execution mechanism allows modifying the buoy process to solve software failures or add new functionalities (such as adding new sensors or transmitters).
  • the "exec” command can be configured to be activated periodically in the buoy by means of the configuration messages of type "commands. Cfg” and "update. Cfg".
  • the "commands. Cfg” configuration messages contain the configuration of five different command executions (command lines of up to 40 characters) that the user can enter. These five commands are identified as “Periodic” (38.39), “Measure 1” (44.45)), “Measure 2" (46.47), “Transmission” (70.71) and “Save” (49 ,fifty) .
  • the Commands entered in these fields will be activated (if the text of the configured command contains any character) according to the periods indicated in the configuration message "update.
  • the "update cfg" configuration message contains the activation periods of the first four commands, while the "Save” command (49.50) will be activated in the instant before the default storage code (51). This feature allows you to modify the file storage format to suit future needs or store parameters other than those set by default.
  • a timer has been introduced that resets the electronics of the buoy in the case of reaching its maximum value (31,77) (behavior known as "watchdog” or “watchdog”). This timer is activated at the moment when the system wakes up from its low consumption mode (31) and deactivates (77) when the low consumption mode (78) is activated again.
  • the maximum value of that timer can be modified by the user through the "infernal. Cfg" configuration messages.

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Abstract

Procedimiento de transferencia de datos entre al menos una boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros y una estación base, que comprende capturar datos por parte de la boya mediante los sensores de medición de parámetros y el receptor GPS Y almacenarlos un primer fichero que es segmentado en paquetes de una longitud máxima definida por el protocolo Iridium SBD para su posterior envío a la estación base. Otro objeto de la invención es la boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros empleada en el procedimiento.

Description

PROCEDIMIENTO DE TRANSFERENCIA DE DATOS ENTRE AL MENOS UNA BOYA LAGRANGIANA DE MEDICIÓN DE CORRIENTES PARA ENTORNOS OCEÁNICOS Y COSTEROS Y UNA ESTACIÓN BASE, Y BOYA LAGRANGIANA DE MEDICIÓN DE CORRIENTES PARA ENTORNOS
OCEÁNICOS Y COSTEROS
OBJE TO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva se refiere por un lado a un procedimiento de transferencia de datos entre boyas lagrangianas de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros y una estación base y por otro lado se refiere además a las propias boyas lagrangianas (drifters) de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros empleadas. El principal campo de aplicación de la presente invención es el de la instrumentación oceanográfica para la medición de corrientes y de otros parámetros fisico-quimicos . Su utilización se puede enmarcar dentro de la monitorización e investigación oceanográfica, asi como para operaciones de seguimiento de vertidos (oil-spill tracking) y de operaciones de salvamento marítimo (Search-And-Rescue) .
El novedoso diseño de la boya objeto de la presente invención reduce los riesgos asociados a su uso en entornos costeros donde existe un elevado tráfico marítimo. Este aumento de seguridad lo obtiene minimizando su tamaño y peso, reduciendo así el posible efecto que pueda ocasionar en una colisión con tráfico marítimo. Para poder obtener esta reducción de sus características mecánicas hace uso de dispositivos electrónicos de bajo consumo, de un sistema bi- direccional de comunicaciones satélite, y de técnicas de almacenamiento, compresión y transferencia de datos. El uso de éstas técnicas permite a su vez reducir los costes asociados a las comunicaciones y aumentar el tiempo de vida de la boya. El usuario final puede modificar el funcionamiento de la boya (p.e. periodos de muestreo de sus sensores) transfiriendo configuraciones mediante el sistema satelital bi-direccional . Este instrumento tiene además la capacidad de ejecutar ficheros (códigos de programa) transferidos mediante el sistema de comunicaciones satélite, pudiendo asi conectar múltiples sensores y ejecutar funciones dinámicamente. Un sistema de activación por tiempo de configuraciones permite asegurar el tiempo de transmisión de mensajes y la configuración de modos de funcionamiento automáticos para facilitar su recuperación.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las boyas lagrangianas (o drifters) más estándares en la industria son los drifters SVP y CODE . Estos instrumentos transmiten su posición de forma periódica para calcular su deriva a lo largo del tiempo (drift) utilizando sistemas de comunicaciones vía satélite.
Los drifters SVP (Surface Velocity Program) , desarrollados en el marco de los experimentos TOGA (Tropical Ocean Global Atmosphere) y WOCE (World Ocean Circulation Experiment) , han sido diseñados para la medición de corrientes típicamente a 15 metros de profundidad y presentan tiempos de vida como máximo de 2 años aunque su tiempo medio de funcionamiento es de unos 15 meses aproximadamente.
Los drifters CODE (Coastal Ocean Dymanics Experiment) , son por el contrario capaces de medir la corriente de la capa superficial hasta un metro de profundidad, e incorporan un conjunto de baterías para un tiempo de vida de aproximadamente 9 meses.
El elevado tiempo de vida de los drifters estándar se obtiene mediante la utilización de un gran número de baterias, obteniendo asi un peso y tamaños elevados. Los drifters SVP estándar tienen un diseño esférico de 40cm de diámetro y un peso total de 40kgr. La versión reducida del modelo SVP (mini-SVP) tiene un diámetro de 32cm y un peso de 15kgr. Los drifters CODE tienen un diseño tubular de 1 metro de largo y un peso total de 8.4kgr.
Habitualmente las boyas lagrangianas utilizaban el sistema de comunicaciones satelital λArgos' . Este sistema de comunicaciones permite la transferencia de mensajes cortos mono-direccionales desde la boya a una estación de recepción en tierra, obteniendo además datos de posicionamiento utilizando el efecto Doppler sobre la señal transmitida al satélite. Una nueva versión de este sistema satélite llamada xArgos-3' permite la transferencia bi-direccional de mensajes, pudiendo asi reducir la cantidad de mensajes redundantes transmitidos y por lo tanto reducir el consumo de energía.
Aunque existen múltiples sistemas de comunicaciones vía satélite utilizados en drifters comerciales (Orbcomm, Inmarsat, etc.), el sistema ^ridium' es el único proveedor de comunicaciones vía satélite de voz y datos globales y continuas, con cobertura en toda la superficie de la Tierra. El sistema de transferencia de mensajes cortos de Iridium, llamado SBD (Short Burst Data) , está siendo utilizado en la actualidad por las diferentes compañías que manufacturan drifters para minimizar los costes y consumos de sus boyas y proveer de enlaces bi- direccionales a dichos instrumentos.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados anteriormente, la invención consiste por un lado en un procedimiento de transferencia de datos entre boyas lagrangianas de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros y una estación base y por otro lado las propias boyas lagrangianas (drifters) empleadas en el procedimiento de transferencia .
La presente invención tiene como objetivo reducir el tamaño y peso de las boyas lagrangianas estándar con el fin de minimizar los efectos que pudiera generar en el caso de colisión con tráfico marítimo, haciéndola segura cuando las corrientes derivan la boya a zonas costeras. Esta minimización se obtiene reduciendo el número y tamaño de las baterías utilizadas, logrando a su vez mantener el tiempo de vida proporcionado por los drifters comerciales existentes.
La utilización del sistema Iridium SBD y de sistemas de almacenamiento y compresión de datos utilizados en la presente invención reducen los costes de comunicación asociados a las transferencias satelitales. La utilización del enlace bi-direccional de comunicaciones Iridium SBD permite reducir el consumo y configurar la boya a distancia. A su vez el sistema de comunicación bi- direccional permite transferir ficheros de código a la boya, pudiendo modificar en tiempo real el comportamiento para añadir nuevos sensores e instrumentos o ejecutar dinámicamente nuevas funciones. Un sistema de activación de configuraciones por tiempo permite asegurar el tiempo de transmisión de mensajes y la configuración de modos de funcionamiento automáticos para facilitar la recuperación .
Así pues, el procedimiento de transferencia de datos entre al menos una boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros y una estación base descrito en la presente solicitud comprende el uso de al menos una boya que incorpore al menos una antena Iridium y al menos una antena GPS, un receptor GPS, unos sensores de medición de parámetros, un modem de comunicaciones Iridium SBD y una memoria extraible externa. Dicho procedimiento se caracteriza porque comprende seleccionar como fase previa un modo de transferencia de datos entre un modo convencional y un modo que comprende las siguientes fases:
i) configurar por parte de un usuario un periodo de captura de datos por parte de los sensores de medición de parámetros y del receptor GPS y un periodo de transferencia de datos desde la boya hasta la estación base;
ii) capturar datos por parte de la boya mediante los sensores de medición de parámetros y el receptor GPS en los momentos correspondientes al periodo de captura de datos establecido en la fase i);
iii) almacenar los datos capturados durante el periodo de transferencia de datos establecido en la fase i) en al menos un primer fichero de la memoria externa extraible y seleccionarlo;
iv) segmentar el fichero seleccionado en paquetes de una longitud máxima definida por el modem de comunicaciones Iridium SBD cuando ha expirado el periodo de transferencia de datos;
v) enviar los paquetes desde la boya hasta la estación base mediante el protocolo Iridium SBD;
vi) comprobar, por parte de la boya, la recepción de unos mensajes cortos y unos paquetes procedentes de la estación base y;
vii) reordenar y verificar por parte de la estación base los datos contenidos en los mensajes Iridium SBD recibidos.
En una realización de la invención, como etapas previas a la segmentación de la fase iv) , el procedimiento comprende: • comprimir, cuando ha expirado el periodo de transferencia de datos, el al menos un primer fichero; y,
• comparar los tamaños del primer fichero original y del primer fichero comprimido y seleccionar el de menor tamaño.
En otra realización de la invención, el modo convencional de transferencia de datos comprende el envío de datos desde la boya a la estación base mediante el envío de mensajes siguiendo el formato definido por el DBCP (Data Buoy Cooperation Panel) para el envío de mensajes de boyas SVP-B utilizando el sistema de comunicaciones Iridium SBD. La compresión del al menos un primer fichero, en otra realización de la invención, se realiza mediante un algoritmo seleccionado entre un algoritmo GZIP y otro ZLIB.
En otra realización de la invención, la estación base envía mensajes cortos y ficheros mediante protocolo Iridium SBD a las boyas. En otra realización de la invención, como fase previa al envío de ficheros desde la estación base a las boyas, estos ficheros son comprimidos en la estación base mediante un algoritmo seleccionado entre GZIP y ZLIB.
En otra realización de la invención, la información contenida en los ficheros comprimidos comprende ser descomprimida en la boya y posteriormente ejecutada.
No obstante estos ficheros habrán sido previamente comprimidos o no en función de la redundancia y la entropía de la información contenida en el fichero. Si la compresión no supone una reducción del tamaño del archivo éste se envía sin comprimir.
En otra realización de la invención, los mensajes cortos enviados desde la estación base a la boya y cuya recepción se comprueba en la fase vi) del procedimiento general comprenden una información seleccionada entre una nueva configuración de boya para ser activada en la boya, una petición de emisión de configuraciones para que la boya envíe a la estación base un registro de las últimas configuraciones activadas y unos comandos de ejecución remota para ser ejecutados en la boya.
En otra realización de la invención, cuando los mensajes cortos recibidos comprenden una nueva configuración de boya, comprende las siguientes fases:
• activar la nueva configuración, una vez finalizadas unas tareas de la configuración anterior; y,
• enviar un mensaje corto desde la boya a la estación base con la nueva configuración recibida para confirmar el cambio de configuración realizado.
En otra realización de la invención, los mensajes cortos de nueva configuración de boya enviados por la estación base están seleccionados entre:
• mensajes cortos de tipo 1, que comprenden configurar parámetros de funcionamiento interno de la boya;
• mensajes cortos de tipo 2, que comprenden modificar la configuración de las capturas de datos del receptor GPS y de los sensores de medición de parámetros y seleccionar el algoritmo de compresión de la información;
• mensajes cortos de tipo 3, que comprenden modificar parámetros relativos a la transmisión de los datos mediante protocolo Iridium SBD;
• mensajes cortos de tipo 4, que comprenden comandos ejecutables seleccionados por el usuario para su ejecución en la boya;
• mensajes cortos de tipo 5, que comprenden configurar unos temporizadores que controlan el periodo de captura de datos por parte de los sensores de medición de parámetros y del receptor GPS, el periodo de transferencia de datos desde la boya hasta la estación base y el periodo de ejecución de comandos en la boya; y,
• mensajes cortos de tipo 6, que comprenden establecer una hora y fecha de activación de un temporizador en la boya para configurar los temporizadores que controlan el periodo de captura de datos por parte de los sensores de medición de parámetros y del receptor GPS, el periodo de transferencia de datos desde la boya hasta la estación base y el periodo de ejecución de comandos en la boya.
En otra realización de la invención, se retransmiten automáticamente los paquetes enviados en la fase v) en caso de fallo en la recepción.
En otra realización de la invención, se configura por parte del usuario un temporizador con un periodo determinado para que la boya verifique la existencia de mensajes cortos y paquetes pendientes de ser recibidos.
En otra realización de la invención, se transfieren por parte del usuario a la boya, unos comandos ejecutables en la boya de un modo seleccionado entre de forma directa a través de un puerto serie y de forma remota mediante protocolo Iridium SBD.
En otra realización de la invención, tras las descarga de los mensajes recibidos en la fase vii) se exportar la información contenida en los mensajes a unos formatos XML y KML para la representación de la información mediante herramientas de visualización . La exportación se realiza siempre a ambos formatos, por una parte KML para representar en Google Earth, y por otra parte a XML para generalizar el almacenamiento y procesado de los datos.
Otro objeto de la presente invención es la boya lagrangiana o drifter para la medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros, empleada en el procedimiento anteriormente descrito. Dichas boyas al menos comprenden:
• un elemento cilindrico con su base inferior abierta y que presenta un cajeado en la cara interna del extremo inferior del elemento cilindrico;
• un elemento en forma de U que presenta un cajeado en la cara externa de la las ramas verticales, un orificio en su cara interior y una prominencia en la zona central de la rama horizontal que comprende un alojamiento para un vástago en forma de T;
• un junta tórica situada entre el elemento cilindrico y el elemento en forma de U para sellar el interior del dispositivo.
• Un elemento de sellado seleccionado entre un conector y un pasamuros estanco, situado en el orificio del elemento en forma de U para colocar sensores de medición.
En una realización de la invención, la boya comprende una pluralidad de espumas de flotación y seguridad situadas en la cara externa del elemento cilindrico y rodeándolo.
En otra realización de la invención, la boya comprende medios de anclaje en la cara externa de la base del elemento en forma de U.
En otra realización de la invención, el elemento cilindrico junto con la espuma de flotación y seguridad presenta un diámetro exterior máximo de 140 mm y una longitud máxima de 400 mm. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1.- Muestra una vista lateral y una vista en planta del diseño mecánico de la boya lagrangiana objeto de la invención.
Figura 2.- Muestra una vista general de la boya lagrangiana con la draga a la que se une.
Figura 3.- Muestra un esquema de los módulos electrónicos que integran la boya.
Figura 4.- Muestra un diagrama del procedimiento de transferencia de datos entre la boya lagrangiana y la estación base divido en bloques.
Figuras 4A-4I.- Muestran en detalle cada uno de los bloques e los que se ha dividido el diagrama de la figura 4.
Figura 5.- Muestra un segundo diagrama del procedimiento de transferencia de datos entre la boya lagrangiana y la estación base divido en bloques.
Figuras 5A-5H.- Muestran en detalle cada uno de los bloques en los que se ha dividido el diagrama de la figura 5.
DESCRIPCIÓN DE VARIOS EJEMPLOS DE REALIZACIÓN DE LA
INVENCIÓN
Seguidamente se realizan, con carácter ilustrativo y no limitativo, una descripción de varios ejemplos de realización de la invención, haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras.
De acuerdo con las figuras 1 y 2 de la presente invención, la boya (1) comprende una estructura mecánica estanca de pequeño tamaño y peso donde se alojan los componentes electrónicos, y una draga (vela de arrastre o drogue) (14) que aumenta el rozamiento con el flujo de agua para permitir seguir la corriente a una profundidad deseada y minimizar el efecto de deriva por viento. La boya (1) se compone principalmente de un elemento cilindrico (2) con su base inferior abierta y que presenta un cajeado (3) en la cara interna del extremo inferior del elemento cilindrico (2) . En el mencionado cajeado (3) se inserta un elemento en forma de U (4) (que preferentemente será de PVC, poly-vinyl chloride) que presenta otro cajeado (5) en la cara externa de las ramas verticales de la U, un orificio (6) en su cara interior y una prominencia (7) en la zona central de la rama horizontal de la U que comprende un alojamiento para un vástago en forma de T (8) . Además presenta una junta tórica (9) para sellar el interior del dispositivo y un conector o pasamuros estanco (10) cerrando el mencionado orificio (6) . Rodeando el elemento cilindrico (2) hay un primer anillo de espuma (11) y sobre este primer anillo (11) un segundo anillo de espuma (12) de menor longitud. En la cara inferior del elemento en forma de U (4), la invención presenta unos medios de anclaje (13) para la fijación de una draga o vela (14) (mostrada en la figura 2) . El pasamuros estanco (10) sirve de salida para la conexión de un sensor de temperatura superficial del agua (sea surface temperatura, SST) . El diseño final de la boya (1) tiene una forma cilindrica con una longitud no superior a los 40cm y diámetro máximo aproximadamente igual a los 14cm. El peso de la carcasa, incluidos los componentes electrónicos y baterías no excede los 3Kgr. La superficie externa de espuma (11,12) de celda cerrada añade flotación a la carcasa mecánica de la boya (1) y reduce los posibles efectos de una colisión, haciendo más seguro su uso en entornos costeros.
La electrónica de la presente invención (mostrada en la figura 3) utiliza componentes electrónicos de bajo consumo y baja corriente de mantenimiento (low quiescent current) . Diversos conmutadores basados en transistores CMOS desconectan la alimentación de los diferentes módulos de sensorización y transmisión del sistema, reduciendo asi el consumo de energía cuando no debe realizarse ninguna medición o transmisión (idle times) . El sistema de alimentación (22) está basado en un circuito con sensor magnético tipo reed (20) que permite la activación o desactivación de la electrónica de forma externa utilizando un imán.
Un microcontrolador de bajo consumo gestiona el sistema de control y verificación (23) del funcionamiento de los diferentes módulos del sistema. Un receptor GPS (24) de bajo consumo y bajo tiempo de adquisición de posición obtiene la situación de la boya (1) . Un módulo analógico (25) se utiliza para amplificar y capturar la señal de un sensor de temperatura, un medidor de voltaje de baterías y una entrada analógica externa (para añadir otros sensores analógicos según demanda) . Un modem de comunicaciones Iridium SBD (26) (modelo SBD9601 o SBD9602) se utiliza para transferir los datos y recibir configuraciones. Al menos dos entradas externas, no mostradas en la figura 3, con conexión de puerto serie se utilizan para añadir nuevos sensores o actuadores según demanda del usuario final. Una tarjeta SD (21) de hasta 2GBytes de capacidad se utiliza para el almacenamiento de los datos.
El montaje electrónico está formado por una única placa de circuito impreso donde se posicionan todos los dispositivos. Una antena dual Iridium/GPS (27) se sitúa en la parte más alta de la carcasa para permitir obtener señal de dichos sistemas satelitales. El conjunto de baterías se posiciona en la parte más baja posible de la carcasa para aumentar la estabilidad dinámica de la boya.
El procedimiento objeto de la presente invención, de aquí en adelante llamado también procedimiento SBDFile, que se muestra en las figuras 4 y 5, comprende el almacenamiento de datos en ficheros (file data logging) y su posterior transmisión (file transmission) minimizando asi la cantidad de energía necesaria para transferir los datos vía satélite. El consumo energético de transferir mensajes Iridium SBD es el mismo para mensajes de distinta longitud, por esa razón al maximizar la utilización del contenido de los paquetes transferidos y reducir el número de transferencias el consumo energético final se ve reducido. Ese hecho permite reducir en gran cantidad el número y volumen de las baterías utilizadas.
Además, el procedimiento minimiza el overhead introducido (cantidad de bytes utilizados como información de protocolo) . Esa finalidad se consigue minimizando el tamaño de las cabeceras de los mensajes Iridium SBD, donde se indica información relativa al fichero que está siendo transmitido. Además, algunos de los parámetros de dicha cabecera han sido diseñados para ser opcionales, siendo solo transmitidos dependiendo de los datos y del estado de la transmisión. La lista completa de los parámetros de la cabecera empleada en el procedimiento se muestra en la siguiente tabla.
Tabla de cabeceras de los paquetes
Parámetro Definición
Type Formato del mensaje 1 byte
Status Información sobre el estado de las 1 byte transmisiones
TXid índice de transmisión del archivo 1 byte
TXcount Posición actual del archivo (3) 2 bytes
ReTXid índice de retransmisión del archivo (1) 1 byte
ReTXcount Posición de retransmisión del archivo 2 bytes
(1)
Size Tamaño de archivo (2) 2 bytes ame Nombre de archivo (2) 12 bytes Sólo si se solicita la retransmisión del archivo.
Sólo se activa en la primera transmisión del archivo. El tamaño máximo de archivos transmitidos es 64Kbyte (2 bytes por posición) .
El formato de la cabecera indica que cada segmento de fichero debe estar unívocamente indexado por los identificadores TXid y TXcount . El parámetro TXid es un único byte identificador del fichero que está siendo actualmente transmitido. Para cada nuevo fichero transmitido se obtiene un nuevo identificador TXid incrementando el valor anterior. El indicador TXcount da información sobre la posición relativa al principio del fichero del primer byte del segmento que está siendo transmitido. Es importante notar que la longitud de la cabecera puede cambiar debido al uso de los parámetros opcionales, por lo que el número de bytes transmitidos por segmento puede variar.
Para poder retransmitir de forma automática segmentos de fichero, el fichero transmitido debe ser almacenado en el sistema de ficheros local (tarjeta SD (21)) . Una lista interna sirve de enlace entre el identificador TXid y el nombre real del fichero en el sistema de ficheros local. Esa lista contiene además un parámetro adicional para indicar el instante de tiempo en el que el fichero fue transmitido. Esa característica permite reutilizar los identificadores TXid de modo temporal, reutilizando los identificadores más antiguos antes. El uso de un byte para representar el parámetro TXid permite retransmitir de forma automática segmentos de hasta 256 ficheros almacenados de forma local.
La transmisión de ficheros necesita indicar el nombre y el tamaño del fichero transmitido para reorganizarlo posteriormente en recepción. Esa característica se obtiene utilizando los parámetros opcionales de la cabecera SIZE y ÑAME. Esos parámetros solo se envían cuando el parámetro TXcount es cero (es decir, el inicio del fichero) . El nombre del fichero se transmite sin información del path (ruta de almacenamiento) , y está limitado a 8 caracteres, un punto y 3 caracteres para la extensión del fichero.
Cuando el receptor de los mensajes (boya o estación base) detecta que algún segmento de fichero no ha sido correctamente recibido, se realiza de forma automática una petición de dicho segmento. En ese caso, los parámetros opcionales RETXid y RETXcount de la cabecera se utilizan para indicar el correspondiente identificador de fichero (TXid) y posición sobre el fichero (TXcount) . Un campo en el parámetro STATUS de la cabecera (campo "petición de retransmisión") se activa para identificar que esos campos están activos. Si esos campos se detectan activos en recepción, el sistema intenta retransmitir el segmento requerido. En caso de imposibilidad de retransmisión, otro campo del parámetro STATUS se utiliza para indicar el error ("imposibilidad de retransmisión") . Debido al uso de parámetros opcionales en la cabecera los segmentos enviados pueden tener una divergencia en longitud respecto a los segmentos retransmitidos. Ese problema se solventa gracias al uso de la posición de los datos respecto al inicio del fichero (TXcount) .
El parámetro STATUS de la cabecera contiene información sobre los parámetros opcionales enviados y el tipo de mensaje que se está transmitiendo, pero además contiene información que puede ser útil para detectar el estado de la boya de forma instantánea. Los campos del parámetro STATUS de la cabecera de los paquetes son: "RAM SBDFile", "petición de retransmisión", "imposibilidad de retransmisión", "archivo recibido completo",
"funcionamiento correcto del sistema de archivos", "análisis de mensaje defectuoso", "recepción de mensaje erróneo", "transmisión de mensaje defectuosa".
A modo de ejemplo, el overhead generado por el procedimiento objeto de esta solicitud en los mensajes transmitidos Mobile-Originated (MO-SDB) (340 bytes) y en los mensajes recibidos Mobile-Terminated (MT-SDB) (270 bytes) se muestra en la siguiente tabla.
Overhead generado por las cabeceras del procedimiento SBDFile
Figure imgf000018_0001
Como etapa previa a la ejecución del procedimiento descrito en la presente solicitud, el usuario inicializa el drifter (1) antes de lanzarlo al agua mediante la extracción de un imán. Ese proceso activa el funcionamiento del relé reed (20) que alimenta la circuiteria interna. Al inicializarse (figura 4) el drifter (1) lee la configuración almacenada en su memoria interna Flash y verifica el funcionamiento de los dispositivos internos (30) (p.e. tarjeta SD (21)) . Si la verificación es correcta se realizan un conjunto de sonidos mediante el uso de un "buzzer" para indicar al usuario el correcto arranque del sistema.
Una vez verificadas las funciones internas de la boya (1), se activa una linea de comandos a través de puerto serie (33) (en el caso de que dicha opción esté activada en la configuración del sistema (32)) que permite acceder a todas las funciones del sistema. Esta invención incluye un sistema de ejecución de tareas por linea de comandos (33) a través de uno de los puertos serie externos (32) de la boya (1) . Esta interfaz de comandos puede ser también accedida mediante el sistema de comunicaciones satélite. La linea de comandos (33) implementada permite la verificación del estado de la boya o la ejecución de tareas especificas de forma puntual y remota. Funciones como la visualización de estadísticas de dispositivos, listado de directorios, gestión de ficheros, verificación del espacio libre de la tarjeta SD, o la activación de los diferentes módulos del sistema han sido implementadas en ésta línea de comandos.
Esta interfaz serie se activa siempre que el drifter se despierta de su modo de bajo consumo y se desactiva automáticamente al pasar un cierto tiempo sin tener interacción con el usuario, continuando con el modo de funcionamiento autónomo en función de las configuraciones seleccionadas (37) .
Una vez iniciado el sistema (30), se activa la captura de los datos de posicionamiento (GPS) (40,41) y de medidas de sensores del circuito analógico (voltaje de batería y sensor de temperatura externa) (42,43) . En el caso de fallo de alguno de dichos sistemas, una indicación acústica avisa al usuario del error en la captura de los datos. El periodo de muestreo de dichos sensores se configura mediante un mensaje corto SBDFile de configuración transmitido desde la estación base que contiene la configuración de los periodos de actualización de las diferentes tareas del sistema (mensaje "actualiz . cfg") .
Si la configuración tiene activado el almacenamiento de datos en ficheros y la transmisión de dichos ficheros (48), los datos obtenidos se guardan (51) en un fichero de la tarjeta de memoria SD (21) . La transferencia del fichero a través del sistema Iridium SBD no se activará hasta concluir el periodo de transferencia de ficheros (55,103) . En el caso de que esté activa la transmisión de mensajes DBCP SVP-B (52), un nuevo mensaje se transferirá al sistema de comunicaciones satélite (54,110-115) . El mensaje enviado encapsulará (53) la información de los sensores siguiendo el estándar internacional de transferencia de mensajes de drifters SVP-B (Barometrical SVP) definido por el DBCP (Data Buoy Cooperation Panel) para comunicaciones Iridium SBD.
Si algún fichero se encuentra en la carpeta "/TO_GZIP" (61) o "/TO_ZLIB" (64) se comprimirá utilizando los compresores GZIP (62) o ZLIB (65) implementados , y el fichero resultante de la compresión (en el caso de tener un tamaño inferior al original) se almacenará en la carpeta " /TO_SEND" (63,66) .
Para enviar un fichero utilizando procedimiento objeto de la invención el fichero debe ser almacenado en la carpeta "/TO_SEND" del sistema de ficheros local (60,63,66) . Dicho procedimiento verifica la existencia de ficheros en esa carpeta (67,106) y activa su transmisión (68, 108) . Una vez activada, el fichero se almacena en la carpeta "/SENT" (69,107) y la lista de ficheros transmitidos se modifica. Esa lista, almacenada en el fichero "tx_index . ind" , contiene los identificadores TXid y el nombre de fichero asociado a dichos números de identificación. Si finalmente se obtiene un nuevo identificador de transmisión, la transmisión del fichero (68,108) se inicia transmitiendo segmentos del fichero original y encapsulándolos en paquetes (109,121,123,124) .
Para evitar transmitir el mismo segmento de fichero un número infinito de veces cuando la comunicación Iridium SBD falla, se ha configurado un número máximo de reintentos de transmisión por segmento de fichero (118,119) . Cuando ese contador llega a su valor máximo, la transmisión del segmento se finaliza. Este método permite asegurar que el consumo de potencia se limitará en casos de mala cobertura de red Iridium SBD. Además, un segundo contador limita el número máximo de transmisiones por activación de la electrónica.
Una característica importante del presente procedimiento es la introducción del campo "RAM SBDFile" en el parámetro STATUS de la cabecera. Los mensajes con dicho campo activo, conocidos como mensajes cortos (o RAM) SBDFile, no son almacenados en la tarjeta SD, ni son tratados como ficheros. Así, son leídos, cargados y ejecutados directamente en la memoria RAM del sistema. Este mecanismo permite la transferencia de datos incluso cuando el sistema de ficheros local (tarjeta SD) no está disponible (por ejemplo, cuando está llena la tarjeta), pero limita el tamaño de transferencia a únicamente un mensaje. Este tipo de mensajes se utiliza para transferir configuraciones (131), y ejecutar de forma remota los comandos implementados en la línea de comandos (132) . Este sistema permite a programadores y usuarios avanzados la posibilidad de acceder a las opciones internas de la boya, listar ficheros, verificar el estado o ejecutar funciones almacenadas en ficheros.
Las transferencias que realiza el usuario de nuevas configuraciones a la boya se transfieren como mensajes cortos SBDFile (131) . Estos mensajes se envían como ficheros adjuntos de un correo electrónico con destino un servidor de recepción de emails de la red Iridium SBD. Los datos de estos mensajes se almacenan en la red Iridium hasta que la boya realiza una transferencia para transmitir o recibir datos, momento en el cual se descargan al modem Iridium (130) . Para limitar el periodo máximo de tiempo sin que la boya descargue nuevas configuraciones se ha añadido un temporizador de recepción que puede ser configurado (en el mensaje de configuración "actualiz . cfg") . Este temporizador es útil en el caso en el que se desee realizar transferencias de ficheros con periodos muy largos, pero al mismo tiempo se desee estar preparado para recibir nuevas configuraciones en un plazo de tiempo inferior. Si se activa dicho temporizador (117), la boya realiza una transferencia con un mensaje vacio cada vez que el temporizador llega a su limite para intentar descargar mensajes de la red (120) . Este temporizador se resetea cada vez que se realiza una transferencia de forma correcta.
El microcontrolador utiliza dos modos de transferencia de información seleccionables por el usuario final. El modo básico (modo DBCP SVP-B) es el utilizado por los drifters estándar SVP con comunicaciones vía Iridium SBD. Dicho protocolo, definido por el organismo internacional DBCP (Data Buoy Cooperation Panel), define el formato, longitud y posición de los campos de bits donde se almacenan los datos de los sensores en el mensaje enviado. En este modo los datos son transferidos (110-115) inmediatamente después de haber sido obtenidos por la boya (52-54), obteniendo asi un retardo de recepción muy bajo.
El segundo modo de transferencia, objeto de la presente invención, almacena las mediciones en ficheros (51) de la tarjeta SD (21) . Un temporizador (48), cuyo periodo puede ser configurado por el usuario, activa la transferencia de dichos ficheros. Para su transmisión, los ficheros son segmentados en paquetes (de longitud máxima determinada por el tamaño máximo de mensaje permitido por el modem) que son transferidos utilizando un protocolo con muy bajo overhead y con retransmisión automática de paquetes en caso de fallo (105-109) . Los valores almacenados en los ficheros se guardan en campos de bits con una resolución superior a la obtenida por el modo DBCP SVP-B.
En una estación en tierra (sistema de recepción), un programa en una computadora se encarga de la recepción, reordenación, interpretación y exportación de los mensajes y ficheros. Dicho programa descarga los mensajes de la red Iridium, transferidos como mensajes en ficheros adjuntos de e-mails, y procesa el contenido de los ficheros y mensajes recibidos. Tras la descarga y verificación de su contenido, los ficheros y mensajes recibidos son interpretados y exportados a formato XML y KML para su representación mediante herramientas de visuali zación .
Los ficheros pueden ser comprimidos antes de su transferencia utilizando un compresor de ficheros GZIP (56,57,61,62) o ZLIB (58,59,64,65) . Esta compresión reduce el tamaño final del fichero, y por lo tanto minimiza el consumo asociado a su transmisión. Un estudio del consumo del sistema demuestra un incremento de hasta el 55% del tiempo de vida de la boya utilizando compresión y transferencia de ficheros respecto a la transferencia de mensajes utilizada en el protocolo DBCP SVP-B.
La compresión de ficheros reduce el coste de las comunicaciones ya que el sistema de comunicaciones Iridium SBD se tarifica por número de bytes transmitidos. Esto reduce el coste final del uso de la boya. Un estudio del coste indica un ahorro mensual de entre el 20-40% de los costes de comunicación (para periodos de muestreo típicos entre 1 y 2 horas) comparado con la transferencia utilizada en el protocolo DBCP SVP-B. El sistema de almacenamiento en ficheros propuesto en la presente invención aumenta el retardo final de la obtención de los datos (data retrieval delay) , hecho que puede ser un impedimento funcional en tareas donde la obtención de datos con bajo retardo es necesaria (por ejemplo, en tareas de seguimiento de vertidos o en operaciones de salvamento marítimo) . Por esa razón se ha implementado un sistema de configuración de los periodos de muestreo y de transmisión seleccionable por el usuario final, hecho que adecúa los retardos obtenidos a las necesidades particulares de cada aplicación.
Otra funcionalidad de la invención es un sistema de configuraciones activadas por tiempo. En este sistema un mensaje de configuración es almacenado en memoria sin ser aplicado. Este mensaje incluye un tiempo de activación a partir del cual debe ser configurado de forma automática en el interior de la boya (34-36) . Con esta funcionalidad los instantes de inicio de las configuraciones periódicas pueden ser configurados con exactitud, asegurando el instante en el que van a realizarse las tareas de muestreo y de transmisión. Una ventaja añadida de esta característica es la configuración de modos de operación específicos que se pueden activar en función del tiempo, como por ejemplo un modo de recuperación del dispositivo en el que la boya envía su posición con un periodo de muestreo mucho más elevado. Esta característica facilita el posicionamiento del instrumento para su recogida a partir de una fecha determinada por el usuario.
Gracias a la característica de bi-direccionalidad del sistema de comunicaciones satélite utilizado, el sistema de transferencia de ficheros se ha implementado permitiendo también la carga de ficheros en la boya (transfiriéndolos desde una estación en tierra) (133,138) . Esta funcionalidad se utiliza para la carga de ficheros de código que la boya puede ejecutar. Este tipo de carga de códigos permite la ejecución dinámica de funciones para añadir nuevos sensores o implementar nuevas funcionalidades, o incluso solventar problemas de código de forma remota. Estas ejecuciones dinámicas pueden configurarse mediante el uso de diversos temporizadores .
Tal y como se representa en la figura 5, en el caso de haberse activado la transmisión de algún fichero o mensaje corto SBDFile, o la transmisión de un mensaje con formato DBCP SVP-B (72), se inicia la transferencia de datos a través del modem Iridium SBD (73, 100) . Los ficheros transmitidos mediante el procedimiento SBDFile son enviados a través del sistema de comunicaciones Iridium SBD (101,122) en diferentes segmentos de longitud máxima igual al tamaño máximo de mensaje Iridium SBD. Una vez finalizadas las transferencias Iridium SBD, se verifica la recepción correcta de algún mensaje que haya sido transmitido desde la estación base (130) . Los mensajes recibidos pueden ser mensajes cortos (Short SBDFile) (131,132) o segmentos de ficheros siguiendo el formato SBDFile (133) . Los mensajes cortos pueden contener nuevas configuraciones (131), peticiones de envío de las últimas configuraciones (131), o comandos de la interfaz de comandos (132) . Estos mensajes son procesados sin ser almacenados en la tarjeta SD, asegurando así su funcionamiento incluso en casos de fallo de la memoria externa. Los ficheros recibidos (126) pueden estar comprimidos mediante los algoritmos de compresión GZIP o ZLIB (127), siendo descomprimidos automáticamente en recepción una vez finalizada la descarga (128) . El contenido de dichos ficheros puede contener código para ser ejecutado en la boya mediante el comando "exec" de la línea de comandos. En caso de fallos de transmisión de los mensajes Iridium SBD debidos a una mala cobertura o a fallos en el sistema, se han introducido diversos contadores (113,116,119) que permiten limitar el número máximo de reintentos de transmisión o recepción de mensajes. El valor máximo de estos contadores puede ser configurado por el usuario mediante los mensajes de configuración "transmit . cfg" . De este modo el usuario puede definir el número máximo de reintentos de transmisión de mensajes DBCP SVP-B (113), de mensajes (116) o segmentos de fichero SBDFile (119), o de intentos de descarga de datos de la red Iridium SBD (120), para limitar el consumo del sistema. En este tipo de mensaje de configuración además se permite configurar la activación del almacenamiento de todos los mensajes Iridium SBD transmitidos o recibidos, asi como el tiempo máximo de espera para obtener el valor mínimo de cobertura necesario para transmitir a través de sistema Iridium SBD (102) .
Una vez finalizada la transmisión de todos los mensajes o ficheros, y la recepción de todos los mensajes que se encuentren en la red Iridium (129), el sistema verifica la mínima cantidad de tiempo restante para activar las tareas configuradas (en función del instante actual y de los periodos configurados) (76) . Posteriormente el sistema entrará en su modo de bajo consumo, dejando activado únicamente un reloj en tiempo real (RTC) que despertará la electrónica pasado el periodo de tiempo medido anteriormente (78) .
En el caso de haber recibido algún mensaje de configuración a través del sistema Iridium SBD, una vez finalizadas todas las tareas pendientes para ese periodo de ejecución (74), la nueva configuración se almacena en la memoria Flash del sistema y se modifican los parámetros de funcionamiento internos según la configuración recibida (75) . Este sistema de activación de la configuración asegura que ninguna configuración que pueda afectar al comportamiento interno pueda bloquear el funcionamiento de la boya mientras éste se encuentra en uso .
Una vez se descarga una nueva configuración de la red Iridium (131), ésta se almacena en la memoria RAM del microcontrolador (134), esperando a ser activada una vez hayan finalizado las tareas correspondientes a la configuración actual (74) . Cuando el sistema recibe una nueva configuración (131), ésta se retransmite a la estación base con el fin de avisar al usuario de la correcta realización del cambio de configuración (135) .
Existen diversos tipos de mensajes de configuración, dependiendo de las opciones que permitan configurar. Todos ellos finalizan con un código de control de errores de tipo redundancia cíclica (CRC32), para asegurar una llegada correcta de los datos.
. : Explicación Tipo fichero
enviado
(mensa e
¡¡¡¡¡¡¡|iiii||¡¡¡¡¡¡¡¡
SBDFile)
internal . cfg Parámetros internos de la Configuraciones lógica (velocidad de proceso internas del microcontrolador, nivel
de debug, etc . ) .
measure . cfg Configuración de cómo se Configuraciones capturan los datos del GPS de medición
(número de posiciones
válidas, tiempo máximo de
captura) y sensores
analógicos (frecuencia de
muestreo y número de
muestras), y del sistema de
compresión a utilizar
(Ninguno, ZLIB o GZIP) .
transmit . cfg Configuraciones de Configuraciones transmisión (número máximo de de transmisión reintentos, máximo tiempo de
espera de señal, etc.) . commands . cfg Configuración de comandos que Configuraciones se ejecutan de forma de comandos automática en función de unos
periodos de muestreo.
actualiz . cfg Configuración de los periodos Configuraciones de actualización de las de
tareas de muestreo, actualización transmisión y comandos.
timedact . cfg Configuración de periodos de Configuraciones actualización activada por de
tiempo (idéntico a actualización "actualiz . cfg" con una fecha temporizadas y hora de activación) .
config . get Petición de transmisión de Peticiones de las configuraciones configuración almacenadas en el sistema (el
contenido del fichero es el
nombre del fichero de
configuración a enviar, p.e.
"actualiz . cfg) .
execute Petición de la lista de Ejecución de comandos almacenada en el comandos mensaje. La salida o
resultado de la ejecución de
los comandos se envía como un
mensaje corto SBDFile con
nombre "xxxxxxxx . rsp" .
El mensaje de configuración "actualiz . cfg" permite al usuario modificar la periodicidad de medir datos, transferir mensajes DBCP SVP-B, transferir ficheros, realizar conexiones a la red Iridium para realizar descargas de nuevas configuraciones o ejecutar de forma periódica comandos. Si el periodo de actualización contenido en alguno de los campos anteriores es igual a cero, la tarea asociada se deshabilita (p.e. deshabilitar la transmisión de ficheros, y transmitir únicamente mensajes DBCP SVP-B) .
El tipo de mensaje de configuración "timedact . cfg" permite transmitir una configuración de tipo "actualiz . cfg" que se activa por tiempo en una fecha y hora definidas por el usuario. Un temporizador verifica el instante de tiempo en el que ha de activarse la configuración (34), y despierta a la boya de su modo de bajo consumo para aplicarla en el sistema (35) . Una vez configurada en el sistema se envía una confirmación de la nueva configuración del sistema mediante un mensaje corto SBDFile a la estación base (36) . Esto permite al usuario definir el comportamiento de muestreo y transmisión que se desee ejecutar en un instante de tiempo predefinido.
El usuario puede transmitir desde la estación base un mensaje de tipo "execute" (132) con diversos comandos para ser ejecutados en la boya (136) . Estos comandos están definidos en la línea de comandos accesible por puerto serie en el arranque, y permiten obtener el estado de dispositivos, estadísticas de uso o acceder a funciones internas (p.e. listado de ficheros de la tarj eta SD) .
Cuando un usuario transmite un mensaje corto SBDFile de ejecución de comandos, el procedimiento lo descarga en el momento de realizar una transferencia Iridium SBD (130) . Una vez verificado el formato correcto del mensaje (132), éste se ejecuta inmediatamente para poder obtener la respuesta a dicha ejecución en el mínimo lapso temporal (136) . En el caso de que la ejecución devuelva una cadena de texto, éste resultado se transfiere como un mensaje corto SBDFile (104,111,114,116,125) a través del sistema Iridium SBD (137) . Esta implementación de la interfaz de comandos permite al usuario final controlar y verificar el comportamiento de todas las funciones internas de la boya de forma remota.
El usuario puede transferir un fichero desde la estación en tierra hasta la boya con código que puede ser ejecutado por el microcontrolador de la boya, siendo enviando éste por segmentos o paquetes (133, 138) . Esta utilidad ha sido diseñada para facilitar la modificación remota del código que se ejecuta en la boya. Una vez se han transferido todos los segmentos de un fichero a la boya, éstos se reorganizan y almacenan en un fichero de la tarjeta SD (138) . El fichero es descomprimido tras haber sido recibido si se ha comprimido utilizando los algoritmos de compresión GZIP o ZLIB en la estación base (126-128) .
El comando de la linea de comandos "exec" permite la ejecución en la boya de los ficheros recibidos. El comando "exec" carga en memoria RAM el contenido del fichero y verifica un código de redundancia cíclica (CRC32) para asegurar el contenido correcto del mismo. En caso de que el contenido sea correcto, se verifican los códigos de versión y revisión de librería utilizados, con el fin de asegurar un correcto emplazamiento de los datos en la memoria. Tras estas verificaciones, se apunta el contenido del contador de programa (PC) de la CPU al inicio del contenido del fichero y se ejecutan los códigos contenidos en él. Tras finalizar la ejecución dinámica, el contador de programa es devuelto al flujo normal de código y la ejecución del sistema continúa. Este mecanismo de carga y ejecución dinámica permite modificar el proceso de la boya para solucionar fallos de software o añadir nuevas funcionalidades (como añadir nuevos sensores o transmisores) .
El comando "exec", así como el resto de comandos implementados en la línea de comandos, puede ser configurado para ser activado de forma periódica en la boya mediante los mensajes de configuración de tipo "commands . cfg" y "actualiz . cfg" . Los mensajes de configuración "commands . cfg" contienen la configuración de cinco ejecuciones distintas de comandos (lineas de comandos de hasta 40 caracteres) que el usuario puede introducir. Estos cinco comandos se identifican como "Periodic" (38,39), "Measure 1" (44,45)), "Measure 2" (46,47), "Transmission" (70,71) y "Save" (49,50) . Los comandos introducidos en estos campos se activarán (si el texto del comando configurado contiene algún carácter) según los periodos indicados en el mensaje de configuración "actualiz . cfg" . El mensaje de configuración "actualiz . cfg" contiene los periodos de activación de los cuatro primeros comandos, mientras que el comando "Save" (49,50) se activará en el instante anterior al código de almacenamiento por defecto (51) . Esta característica permite modificar el formato de almacenamiento de los ficheros para adaptarse a futuras necesidades o almacenar parámetros distintos a los configurados por defecto.
Para evitar que un fallo en el contenido de los ficheros ejecutables o en el código firmware bloquee el comportamiento de la boya, se ha introducido un temporizador que resetea la electrónica de la boya en el caso de llegar a su valor máximo (31,77) (comportamiento conocido como "perro guardián" o "watchdog") . Este temporizador se activa en el momento en el que el sistema despierta de su modo de bajo consumo (31) y se desactiva (77) al activarse nuevamente el modo de bajo consumo (78) . El valor máximo de ese temporizador puede ser modificado por el usuario mediante los mensajes de configuración "infernal . cfg" .

Claims

RE IVI DICACIONES
1.- Procedimiento de transferencia de datos entre al menos una boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros y una estación base, que comprende que la al menos una boya incorpore al menos una antena Iridium y al menos una antena GPS, un receptor GPS, unos sensores de medición de parámetros, un modem de comunicaciones Iridium SBD y una memoria extraible externa, que hace uso de un sistema de comunicaciones vía satélite mediante protocolo Iridium SBD, caracterizado porque comprende seleccionar un modo de transferencia de datos entre un modo convencional y un modo que comprende las siguientes fases:
i) configurar por parte de un usuario un periodo de captura de datos por parte de los sensores de medición de parámetros y del receptor GPS y un periodo de transferencia de datos desde la boya hasta la estación base;
ii) capturar datos por parte de la boya mediante los sensores de medición de parámetros y el receptor GPS en los momentos correspondientes al periodo de captura de datos establecido en la fase i);
iii) almacenar los datos capturados durante el periodo de transferencia de datos establecido en la fase i) en al menos un primer fichero de la memoria externa extraible y seleccionarlo;
iv) segmentar el fichero seleccionado en paquetes de una longitud máxima definida por el modem de comunicaciones Iridium SBD cuando ha expirado el periodo de transferencia de datos;
v) enviar los paquetes desde la boya hasta la estación base mediante el protocolo Iridium SBD; vi) comprobar, por parte de la boya, la recepción de unos mensajes cortos y unos paquetes procedentes de la estación base y;
vii) reordenar y verificar por parte de la estación base los datos contenidos en los mensajes Iridium
SBD recibidos.
2.- Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 1, caracterizado porque como etapas previas a la segmentación de la fase iv) , comprende:
• comprimir, cuando ha expirado el periodo de transferencia de datos, el al menos un primer fichero; y,
• comparar los tamaños del primer fichero original y el primer fichero comprimido y seleccionar el de menor tamaño.
3. - Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 1, caracterizado porque el modo convencional de transferencia de datos comprende el envío de datos entre la boya a la estación base mediante un protocolo DBCP SVP-B.
4. - Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende comprimir el al menos un primer fichero mediante un algoritmo de compresión seleccionado entre GZIP y ZLIB.
5. - Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 1, caracterizado porque la estación base envía mensajes cortos y ficheros mediante protocolo Iridium SBD a la al menos una boya.
6. - Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 5, caracterizado porque previamente al envío de ficheros desde la estación base a la al menos una boya, la estación base comprende comprimir los datos contenidos en los ficheros mediante un algoritmo de compresión seleccionado entre GZIP y ZLIB.
7. - Procedimiento de trasferencia de datos, según la reivindicación 6, caracterizado porque la información contenida en los ficheros comprimidos comprende ser descomprimida en la boya y posteriormente ejecutada.
8. - Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 5, caracterizado porque los mensajes cortos enviados desde la estación base a la boya y cuya recepción se comprueba en la fase vi) comprenden una información seleccionada entre una nueva configuración de boya para ser activada en la boya, una petición de emisión de configuraciones para que la boya envíe a la estación base un registro de las últimas configuraciones activadas y unos comandos para ser ejecutados en la boya.
9. - Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 8, caracterizado porque cuando los mensajes cortos recibidos comprenden una nueva configuración de boya, comprende las siguientes fases:
• activar la nueva configuración, una vez finalizadas unas tareas de la configuración anterior; y,
• enviar un mensaje corto desde la boya a la estación base con la nueva configuración recibida para confirmar el cambio de configuración realizado.
10.- Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 8, caracterizado porque los mensajes cortos de nueva configuración de boya enviados por la estación base están seleccionados entre:
· mensajes cortos de tipo 1, que comprenden configurar parámetros de funcionamiento interno de la boya;
• mensajes cortos de tipo 2, que comprenden modificar la configuración de las capturas de datos del receptor GPS y de los sensores de medición de parámetros y seleccionar el algoritmo de compresión de la información;
• mensajes cortos de tipo 3, que comprenden modificar parámetros relativos a la transmisión de los datos mediante protocolo Iridium SBD;
· mensajes cortos de tipo 4, que comprenden comandos ejecutables seleccionados por el usuario para su ejecución en la boya;
• mensajes cortos de tipo 5, que comprenden configurar unos temporizadores que controlan el periodo de captura de datos por parte de los sensores de medición de parámetros y del receptor GPS, el periodo de transferencia de datos desde la boya hasta la estación base y el periodo de ejecución de comandos en la boya; y,
· mensajes cortos de tipo 6, que comprenden establecer una hora y fecha de activación de un temporizador en la boya para configurar los temporizadores que controlan el periodo de captura de datos por parte de los sensores de medición de parámetros y del receptor GPS, el periodo de transferencia de datos desde la boya hasta la estación base y el periodo de ejecución de comandos en la boya.
11.- Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende retransmitir automáticamente los paquetes enviados en la fase vi) en caso de fallo en la recepción.
12.- Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende configurar por parte del usuario un temporizador con un periodo determinado para que la boya verifique la existencia de mensajes cortos y paquetes pendientes de ser recibidos.
13.- Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende transferir desde la estación base a la boya, unos comandos ejecutables en la boya de un modo seleccionado entre de forma directa a través de un puerto serie y de forma remota mediante protocolo Iridium SBD.
14.- Procedimiento de transferencia de datos, según la reivindicación 1, caracterizado porque tras la descarga de los mensajes recibidos en la fase vii) comprende exportar la información contenida en los mensajes a unos formatos XML y KML para la representación de la información mediante herramientas de visuali zación .
15.- Boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos comprende: • un elemento cilindrico con su base inferior abierta y que presenta un cajeado en la cara interna del extremo inferior del elemento cilindrico;
• un elemento en forma de U que presenta un cajeado en la cara externa de la las ramas verticales, un orificio en su cara interior y una prominencia en la zona central de la rama horizontal que comprende un alojamiento para un vástago en forma de T;
• un junta tórica situada entre el elemento cilindrico y el elemento en forma de U para sellar el interior del dispositivo.
• Un elemento de sellado seleccionado entre un conector y un pasamuros estanco, situado en el orificio del elemento en forma de U para colocar sensores de medición.
16. - Boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros, según la reivindicación 15 caracterizado porque comprende una pluralidad de espumas de flotación y seguridad situadas en la cara externa del elemento cilindrico y rodeándolo.
17. - Boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros, según la reivindicación 15 caracterizado porque comprende medios de anclaje en la cara externa de la base del elemento en forma de U.
18. - Boya lagrangiana de medición de corrientes para entornos oceánicos y costeros, según la reivindicación 15 caracterizado porque el elemento cilindrico junto con la espuma de flotación y seguridad presenta un diámetro exterior máximo de 140 rom, y una longitud máxima de 400 mm.
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