[发明专利]一种用于浮标的多种无线通信集成系统及方法

说明书

本发明涉及一种用于浮标的多种无线通信集成系统及方法，系统包括：控制模块和与其分别连接的通信模块、数据存储模块、拔码开关，供电模块为上述模块提供电能。方法包括：控制模块通过拔码开关判断系统工作模式，在配置模式下开启配置通道并进行通信模块的参数配置；在通信模式下采集浮标观测数据，并在每个数据发送周期内根据信号强度选择最优通信方式发送浮标观测数据给陆基数据接收站。该系统及方法既保证浮标观测数据的接收实时完整性，又避免相同数据重复发送，减轻陆基接收服务器的数据管理、分析的工作量，同时由于在每一个数据采集发送周期内，只有最佳通信方式模块进行数据传输，其它通信模块处于休眠状态，所以也降低了浮标通信系统的整体功耗。

技术领域

本发明涉及海洋观测领域，具体地说一种用于浮标的多种无线通信集成系统及方法。

背景技术

为实时了解海洋环境动态变化信息并掌握海上运行浮标的安全状况，中国科学院近海海洋观测研究网络黄、东海站(以下简称黄、东海站)布放的海洋综合观测浮标主要采用GPRS、CDMA无线网络通信方式与“北斗”卫星通信方式，形成了一个覆盖中国近海的多方式大范围数据无线传输网络，实时地将浮标观测数据和状态信息传送到陆基数据接收站。

为了保证浮标的安全以及观测数据接收的完整性，黄、东海站的每套浮标均采用至少两种通信方式进行优势互补，距离岸边较近的浮标采用CDMA+GPRS的通信方式组合，距离岸边较远的浮标采用CDMA+北斗的通信方式组合，如图1所示。在每一个浮标观测数据发送周期，通信系统中的全部通信模块均通电工作，按相应的方式发送观测数据，陆基数据接收站实时接收来自所有浮标以各种方式发送的观测数据，并对这些数据进行处理、显示和存储。浮标使用的各种通信方式优缺点对比见下表。

目前浮标通信系统中的各通信模块属于独立运行，缺乏统一管理，存在的问题如下：

1.重要数据缺失：

由于北斗一次传输的数据量比较小，而浮标的观测数据量则比较大，因此在使用北斗方式进行通信时只能将一组浮标观测数据分成若干子包进行分时传输，当其中任何一个子包发生错误或丢失就会导致这组观测数据无法使用。此外，陆基站服务器要同时接收多个浮标的观测数据，不同浮标的数据发送频率各不相同(1次/10分钟、1次/半小时或1次/一小时)，这样在某一时间点上(尤其是整点时刻)大量浮标同时发送数据就会造成数据接收拥塞，甚至造成数据包丢失的情况。综合考虑上述问题，为了保证北斗通信的畅通和有效，使用北斗发送的观测数据分为3个子包，并且不包含风、气温、湿度、气压等气象参数的分时数据，这些分时数据只能通过CDMA或GPRS传输。当CDMA或GPRS信号偏弱时，无法通过陆基站实时了解气象的分时变化，如图2(a)和图2(b)所示，而在极端天气和应急情况下的气象分时数据却尤为重要。

2.相同数据重复发送：

当三种通信方式的信号均比较强时，浮标的同一组观测数据就会重复发送，如图3(a)和图3(b)所示，一台服务器同时接收多个浮标每种通信方式发送的观测数据时，会导致运行缓慢，数据接收严重滞后，甚至造成系统死机，多条相同的观测数据同时也增加了数据处理、存储和管理的工作量。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明设计了一种用于浮标的多种无线通信集成系统及方法，代替浮标原来的通信系统，将GPRS、CDMA模块、北斗通信模块进行集成管理，在每个数据发送周期，选择当前信号质量最优的通信方式将浮标的观测数据实时发送到陆基接收站，以便及时了解海洋环境动态变化信息并掌握浮标在海上的运行状态。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于浮标的多种无线通信集成系统及方法。

一种用于浮标的多种无线通信集成系统，包括：