基于双卫星智能通讯的船载水文气象系统设计

为了解决船载水文气象系统中北斗卫星信号不能全球覆盖和国外卫星通讯资费较高的矛盾,本文设计了一种以北斗卫星为主铱星为辅的智能实时船载水文气象系统,阐述了观测设备组成,双卫星智能传输模块的硬件电路设计、软件设计和数据通讯协议,陆地数据中心组成及管理软件接收处理北斗、铱星数据流程。并在实际项目中应用,通过对应用中的北斗、铱星数据到报率统计与分析,表明该系统的数据传输率,能够满足实际需求,即达到了有效降低数据通讯费用,又能保证数据安全、有效传输的目的,该系统可广泛应用于近海、远海的船舶海洋水文气象辅助观测。     

基于北斗卫星的海洋测量数据传输系统

针对目前我国海洋测量船上测量数据无法实时传输的现状,采用我国自主研发的北斗卫星导航系统为无线信道单元,结合数据压缩及长报文通信协议等技术,设计了基于北斗卫星的海洋测量数据传输系统,解决了海洋测量船上测量数据实时传输的问题。     

基于北斗短报文的海洋观测实时通信系统的设计与研发

北斗一代和北斗二代短报文每次通信数据长度只有78个字节，每次通信后间隔60秒或者300秒才能进行下一次通信，远远满足不了海洋观测实时通信的需求。设计了一套基于北斗短报文的海洋观测实时通信系统，北斗多卡机作为数据发送端，采用哈夫曼压缩算法将观测数据压缩后分成多个数据包，通过多个北斗卡分别发送，岸站接收系统接收到分包的数据后，将接收的数据包解压缩并整合成完整的观测数据。哈夫曼压缩算法将观测数据压缩50%左右，将1组观测数据压缩后发送3次，通过岸上3个月和海上1个月的测试，观测数据接收成功率达到了96%以上，验证了基于北斗短报文的海洋观测实时通信系统的可行性和实用性。     

双星移动目标监控系统的设计与实现

简要介绍了北斗卫星导航定位系统的定位原理和特点。根据北斗卫星导航定位系统的特点设计了一套基于北斗卫星导航定位的双星移动目标监控系统,并详细分析了系统的功能、特点及应用前景。     

基于"北斗"卫星导航系统的长报文通信协议

"北斗"卫星导航系统已经广泛应用在海洋、气象、水利和农业等领域中,利用短报文方式传输各类观测数据。文中介绍了一个基于"北斗"卫星导航系统的长报文通信协议,很好地解决了利用"北斗"卫星导航系统长报文传输时存在的数据丢包问题。     

支持灵活构建北斗通信网络的节点设备

采用北斗管理型用户终端设备和北斗数据采集型终端设备构建通信网络的方式,在一定程度上能够满足迅速组网的需求,但是该网络一旦建成后,就不能随意进行变动。这不利于北斗系统的大规模推广应用。为了解决该问题,通过详细分析北斗组网功能的技术体制,并对现有北斗通信网络设计的优缺点进行分类对比,最后提出基于节点设备灵活构建北斗通信网络的方法。该方法的核心是设计了一种节点设备,该设备由北斗数据采集型终端设备和相关软件构成。利用该设备能够非常方便地将各个分通信网络组合成大的统一的通信网络,同时也支持不同通信网络的子网络之间的任意迁移和改动。     

船载超声波测风系统设计与研究

设计了可应用于船载条件下风速风向测量系统,该系统基于超声波传播时间差法原理,并采用由陀螺仪、加速度计和磁力计组成,全球导航卫星系统辅助的低成本微型组合导航技术来测量风速风向。硬件设计方面搭建了以STM32F4xx和可编程逻辑器件为核心的船载测风硬件系统,软件设计中通过编程实现对测量数据的采集和分析处理。该系统可实现船载海洋环境风速风向参数的智能化采集、管理及发布,具有广泛的应用前景和较高的应用价值。     

海洋遥感数据快速分发与服务技术系统设计与实现

海洋遥感数据快速分发与服务技术系统是针对我国海洋系列卫星数据实时获取和应用中存在的瓶颈问题设计的一套数据共享与服务系统,整个系统覆盖了从多源数据管理、专题产品处理、数据快速分发到数据综合分析应用全业务链条。通过地面专网和宽带卫星通信与北斗短报文的数据发布系统,向用户提供及时的海洋遥感数据服务与技术支撑,解决海洋遥感数据分发的"最后一公里"问题,提高海洋遥感数据的分发和共享服务能力。     

船载内波快速观测技术设计

针对船载内波尤其内孤立波观测所面临的数据采样和快速下放所面临的技术问题,系统介绍了船载内波快速观测技术设计的基本路线.主要设计包括:系统的总体设计,SBE-49 CTD外部扩展数据采集系统技术,C8051F320和NAND结构的FLASH设计和甲板作业设备.满足了内波快速观测技术设计的要求.     

基于北斗短报文卫星通信网络的海洋倾废记录仪数据实时安全传输系统

为保障海洋倾废数据传输的实时性和安全性,有效遏制违法倾废行为,文章设计海洋倾废记录仪数据实时安全传输系统并模拟应用。研究结果表明:该系统基于北斗短报文卫星通信网络,采用AES与RSA相结合的加密算法,集成DTU模块、北斗短报文卫星通信模块和Hellobeidou云平台等,可在移动通信网络盲区实时传输海洋倾废记录仪采集的数据,数据加解密兼具快速性和安全性,与经由中国联通通信网络传输数据相比更加持续和稳定,可用于监控倾废船舶,便于执法人员及时获取违法倾废信息并现场查证,保护海洋生态环境。     

北斗卫星通信系统在海洋探测平台上的应用

卫星的通信导航定位是现代海洋环境立体观探测平台不可或缺的重要组成部分。基于北斗三号卫星全球导航通信融合技术特点,结合全域海洋环境探测任务背景,以站位国家海洋战略发展和工程集成现实的双向视角,剖析北斗三号功能、性能特性及在海洋环境立体观探测领域的应用需求;立足终端,重点从形态、方案、指标3个方面探讨北斗三号导通一体模组与海洋环境观探测无人平台嵌入式、模块化综合集成方案的实现。     

实时传输潜标平台中的水上通信浮标设计

介绍了实时传输潜标中水上通信浮标的设计方案。该浮标通过红外模块与潜标的主浮体通信,存储主浮体发送的测量数据;在收到主浮体释放命令后,水上通信浮标上浮至水面通过北斗卫星发送数据,北斗指挥机作为岸站接收端接收数据,完成潜标数据的准实时传输;介绍了水上通信浮标的结构组成、硬件和软件流程设计。海上试验表明,该技术方案实现了对潜标数据准实时传输的预期目标。     

适用于中国近海观测研究浮标的北斗/GPS双模信标系统的研制与应用

为了提高海洋观测研究浮标在位运行的安全性,自主设计了一种北斗/GPS双模定位信标。该信标采用传统的GPS技术进行定位结合“北斗”卫星特有的报文通信和定位功能,通过解决传统GPS信号盲区问题,为中国近海海洋观测研究浮标安全运行提供了更加有力的保障,同时提高了数据保密能力。该系统采用外部供电和内部自主供电相结合的模式,即使外部供电中断,也可保证正常运行不低于1 a,而且基本上不需要对信标进行专门维护,大大降低了运行和维护成本。与该信标配套的岸站管理系统具备发送和短信和邮件报警的功能,可实现浮标运行状态实时监控。     

北斗三号,“很中国”

正2018年11月19日,长征三号乙运载火箭以"一箭双星"发射方式顺利将我国第18、19颗北斗三号导航卫星送入太空。至此,北斗三号卫星导航系统基本系统星座部署圆满完成,中国"北斗"迈出从区域走向全球的"关键一步"。北斗三号卫星导航系统具有高精度、高可靠、高保险、多功能等诸多特点。与其他卫星导航系统相     

基于北斗卫星的XBT数据传输系统设计与实现

针对目前我国海洋测量船上投弃式温深仪(expendable bathythermograph,XBT)数据无法实时传输的现状,采用我国自主研发的北斗卫星导航系统为无线通讯单元,结合数据压缩及数据可视化等技术,设计了基于北斗卫星的XBT数据传输系统,顺利实现了XBT数据的实时传输问题并提高了传输效率。     

基于北斗卫星的大型海洋浮标通信机制研究

针对北斗通信效率低、通信并非百分百可靠等问题,提出了一套新的大型海洋浮标北斗通信机制,包含一套通信协议、一种适用于通信数据的"位拼接-LZW"两重数据压缩机制以及一套适用于通信系统的"主-从"两重状态机通信控制机制。该机制有效地提高了通信传输效率,节约了通信成本,保证了北斗通信的可靠性,并且已成功应用于大型海洋浮标中。     

基于北斗通信的海洋多要素观测系统设计

以低功耗、多参数、安全可靠为设计目标,提出一种基于北斗卫星通信的海洋多要素观测系统设计。设计以嵌入式微控制器STM32F103RET6为核心,实现以漂流浮标为载体的海洋环境噪声测量,同时实现对海洋气温、气压、风速、风向及表层海温的多要素观测;以可充电锂电池组和太阳能电池板组合方式供电,同时进行必要的电源管理,有效提高漂流浮标的工作寿命;采用我国自主知识产权的北斗系统进行定位及双向通信,安全性高。实验表明,基于北斗通信的海洋多要素观测系统设计具有可行性,满足低功耗、多参数、安全可靠的设计要求,为以表面漂流浮标为载体的海洋多要素数据采集控制提供新的硬件设计方法。     

直读拖曳式光纤光栅温度剖面测量系统

针对我国对海水温度剖面的测量需求,在分析已有方法优缺点的基础上提出了一种新的方法——光纤温度剖面连续测量系统.此测量系统以光纤光栅传感器为测量单元,采用波分复用的方式串接在一起组成船载拖曳链,再通过甲板上的解调终端实时显示所测物理参量,从而实现分布式实时测量.这种方法能够以低成本快速高效获得高分辨率的海水温度剖面分布情况,为海洋探测提供丰富有效的数据.课题组设计制作了拖曳链系统的甲板机及60 m长的拖曳链,并在青岛近海进行了拖曳海试,实时获取了试验数据,达到了预期效果.     

基于北斗卫星导航系统的海洋环境监测系统

为提高我国海洋环境监测技术水平,保障海洋环境信息安全,文章基于我国自主研发的北斗卫星导航系统,设计海洋环境监测系统。研究结果表明:基于北斗卫星导航系统的海洋环境监测系统包括北斗海洋环境监测终端和海洋信息综合服务平台2个部分,具有实时定位、实时监测、数据处理、信息预警、电子围栏、数据总览和用户管理7项功能;终端集成微控制单元和传感器等模块,平台包括服务器等硬件和数据处理等软件;经实地部署和严格测试,系统功能和性能均达到设计要求,且安全、稳定、方便和实用。     

基于多传感器融合的波浪谱数据获取与传输方法研究

波浪谱分析是研究随机波浪、构建波浪模型、计算海浪要素的主要方法,也是海洋工程设计、波浪能应用研究等的重要依据。目前对于现场波浪数据的获取仅局限于波浪特征参数和部分频段数据,为了获取准确有效的波浪谱信息,提出微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)和全球定位系统(Global Positioning System,GPS)测波传感器相结合的波浪谱数据获取方法以及利用北斗短报文数据传输的通信方式。综合考虑波浪谱数据特点和北斗短报文通信能力,波浪谱数据选用半精度数据类型编码并设计了相应的数据传输格式。现场海试结果表明该方法对于全波谱数据计算和传输较为准确,有效波高、峰值周期、平均波向和方向扩展的准确率相比于单独GPS传感器计算结果分别提升了12.5%(0.1m)、5%(0.2s)、8%(13°)和13%(8°),为海浪观测资料获取提供了新方法和新思路,可以进一步满足海洋多要素研究和对完整频谱分析的实际应用需求。