【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長，氣候條件越來越惡劣，各種氣象災害頻發(fā)，而海洋與大氣是密不可分的，為了更好的了解氣象，需要更好的了解海洋。海洋監(jiān)測技術是認識研究海洋、開發(fā)利用海洋的基礎，是開發(fā)海洋的技術支撐，是研究海氣相互作用的基礎，是海上安全保障的第一需要，為了保衛(wèi)本國的海洋權益，迫切需要大力發(fā)展海洋監(jiān)測技術，提高海上防御力量。在海洋監(jiān)測中，海洋儀器設備是人類認識海洋、開發(fā)利用海洋資源和保護海洋環(huán)境的重要技術手段。其中海洋資料浮標是海洋監(jiān)測的主要手段之一。 本文依托海洋公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目—海洋維權執(zhí)法目標探測識別與信息傳輸技術應用研究及示范中的子任務。該項目利用在我國已業(yè)務化運行的10m大型水文氣象資料浮標上加裝聲陣列探測系統(tǒng)、全景視頻探測系統(tǒng)，對海上的侵權目標船只進行探測與識別，通過高速衛(wèi)星將獲取的海上資料實時傳輸?shù)桨渡辖邮諜C。浮標岸站接收系統(tǒng)是整個浮標系統(tǒng)最后一個重要環(huán)節(jié)，最終的聲陣列、聲指紋、氣象、水文等資料都要通過接收岸站處理出來，由岸站負責浮標發(fā)送數(shù)據(jù)的接收、處理、顯示、存儲及轉發(fā)，可及時了解浮標的動態(tài)信息，并使有關氣象、水文資料得到有效的利用。 本文主要完成了浮標岸站接收系統(tǒng)的設計及測試，經(jīng)過為期10天的實際聯(lián)合調(diào)試后岸站接收系統(tǒng)能夠準確、穩(wěn)定得接收數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)基于高速海事衛(wèi)星BGAN通訊系統(tǒng)，通過Internet網(wǎng)絡接收數(shù)據(jù)采集終端發(fā)送的數(shù)據(jù)并進行存儲和處理。軟件采用模塊化設計，在微軟架構下前臺采用功能強大的Visual C++語言，充分利用其面向對象編程的特點，開發(fā)出友好的人機界面。使用基于客戶端/服務器模式的多線程Socket（套接字）網(wǎng)絡編程技術，按照協(xié)商的通信協(xié)議，使岸站系統(tǒng)能同時與浮標主機、聲陣列模塊和聲指紋模塊的采集終端分別進行通信，不僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和處理的實時性，而且極大的提高了系統(tǒng)的整體性能。配合簡單靈活的ADO數(shù)據(jù)庫訪問技術，使用完善、成熟的SQL Server2005數(shù)據(jù)庫長期可靠的存儲數(shù)據(jù)。 為保證軟件的可靠性和穩(wěn)定性，需要對軟件進行測試。浮標每半小時會將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給岸站，由于現(xiàn)有的TCPUDP測試工具沒有自動發(fā)送功能，為了能模擬浮標連續(xù)發(fā)送的功能，本文根據(jù)現(xiàn)有的TCPUDP網(wǎng)絡測試工具，通過控制外部軟件中的控件的方法，編寫了適合本系統(tǒng)的能夠控制TCPUDP測試工具的小軟件，最終使TCPUDP測試工具能模擬浮標的整個發(fā)送過程，實現(xiàn)了對軟件的測試。 目前該軟件已經(jīng)編寫和測試完畢。實驗室實驗及實際聯(lián)合調(diào)試證明本岸站接收系統(tǒng)能夠接收處理顯示數(shù)據(jù)，儲存接收全部的數(shù)據(jù)，并建立相應的數(shù)據(jù)庫長期存儲數(shù)據(jù)。而且實現(xiàn)了岸站接收系統(tǒng)對浮標系統(tǒng)的遠程控制，即數(shù)據(jù)能夠雙向通訊，可隨時根據(jù)需要調(diào)整浮標系統(tǒng)的設置（包括采樣周期、參數(shù)設置等）。本系統(tǒng)最終可以實現(xiàn)浮標主機數(shù)據(jù)的顯示、存儲、查看等多項功能，可以接收聲陣列、聲指紋數(shù)據(jù)，達到項目要求的監(jiān)測目的。
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：P715.2;TP274
【圖文】：

圖 1-1 浮標系統(tǒng)整體框圖表層大型浮標包含有組合電源供給系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集成處理系統(tǒng)、浮標安全監(jiān)控系統(tǒng)（包括：GPS 定位、艙溫、艙進水、艙門開、錨燈、雷達反射器）、水文氣象（包含風速、風向、氣溫、氣壓、波高、波向、波周期、表層水溫等參數(shù)）觀測系統(tǒng)、全天候海面圖像采集系統(tǒng)及衛(wèi)星數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)等 5 個子系統(tǒng)，同時在浮標底部安裝有通訊電纜，可與水下聲陣列浮標進行數(shù)據(jù)傳輸并通過該電纜為水下浮標提供電源。水下聲陣列浮標包含有聲陣列目標探測識別系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、與水面浮標進行數(shù)據(jù)通訊接口等 3 個部分組成。雙層錨系包含有水面大型浮標與水下聲陣列浮標之間的連接、水下聲陣列浮標單點系留錨系。其中表層大型浮標和水下聲陣列浮標及錨系的系統(tǒng)結構如圖 1-2 所示：

圖 1-2 海上浮標系統(tǒng)框圖采集系統(tǒng)根據(jù)相關規(guī)范完成數(shù)據(jù)采集、處的聲識別和聲指紋數(shù)據(jù)，然后通過高速衛(wèi)站接收并處理后，以報文的形式通過因特心將各浮標信號的報文數(shù)據(jù)整理后形成相站接收系統(tǒng)軟件的編寫。部分即浮標信息采集系統(tǒng)，在浮標體結構內(nèi)，采集器連接起來。浮標系統(tǒng)主機具有最高器的參數(shù)數(shù)據(jù)，各前端采集器也可以主動統(tǒng)主機在收集到相關數(shù)據(jù)后，根據(jù)相關規(guī)還可以接收岸站的遠程控制指令，對浮標和控制。組合電源供給系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集成處理系統(tǒng)、

圖 1-3 基于 CAN 總線的浮標信息采集系統(tǒng)結構框圖浮標體結構采用我國成熟的 10m 海洋資料浮標殼體技術求，對浮標體進行相應的改造設計。經(jīng)過改造后的大浮型高 2.2m。上體為圓柱體，下體為截圓錐體，底板直徑統(tǒng)數(shù)據(jù)集成傳輸技術采用基于嵌入式技術、CAN 總線技耗單片機；具有開放式系統(tǒng)平臺、可智能擴展、可維護性特點。該系統(tǒng)已成功應用于我國的大型資料浮標上。針對統(tǒng)的體系結構仍采用上述基于 CAN 總線的分布式數(shù)據(jù)采加一種支持以太網(wǎng)絡的前置采集器，用于處理圖像、水聲信息。件系統(tǒng)基于 ARM-Cotex3 開發(fā)，軟件基于嵌入式操作系以太網(wǎng)絡的前置采集器基于 FPGA 實現(xiàn)，實現(xiàn)高可靠性，理板。信方面浮標信息采集系統(tǒng)主機采用雙以太網(wǎng)結構，一個衛(wèi)星通信，另一個以太網(wǎng)絡接口負責采集圖像和水聲數(shù)據(jù)

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本文編號：2758018