海冰預(yù)測是氣候研究與航道保護(hù)的重要措施之一。由東北師范大學(xué)、中國海洋大學(xué)等單位聯(lián)合研制的極區(qū)拖曳式海洋剖面測量浮標(biāo)以極區(qū)海冰的及時(shí)預(yù)測為目的,綜合了冰上氣象與海洋淺層水文數(shù)據(jù)的采集。該浮標(biāo)采用Argos衛(wèi)星通信系統(tǒng)完成早期開發(fā)工作,但存在數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)長、數(shù)據(jù)可視化程度低、丟數(shù)率大、單日可傳輸數(shù)據(jù)量有限、雙向傳輸可靠性差以及數(shù)據(jù)處理復(fù)雜等問題。本文針對極區(qū)拖曳式海洋剖面測量浮標(biāo)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸問題展開研究,提出銥星移動通信系統(tǒng)的衛(wèi)星通信應(yīng)用方案,實(shí)現(xiàn)了浮標(biāo)系統(tǒng)低功耗運(yùn)行、數(shù)據(jù)傳輸?shù)蛠G失率、數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)、客戶端數(shù)據(jù)整合處理、浮標(biāo)遠(yuǎn)程控制等具體功能。根據(jù)浮標(biāo)整體性能要求,采用基于銥星SBD數(shù)據(jù)服務(wù)的銥星9602終端模塊,完成了浮標(biāo)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸總體方案設(shè)計(jì)。在浮標(biāo)端,設(shè)計(jì)了可控的銥星9602電源電路、兼容Arogs通信方案的電源轉(zhuǎn)換接口,開發(fā)了兼容Arogs通信方案天線接口的銥星9602轉(zhuǎn)接板。根據(jù)銥星9602模塊的基本通信協(xié)議,制定了衛(wèi)星信號強(qiáng)度檢測、浮標(biāo)數(shù)據(jù)多重發(fā)送、超時(shí)主動放棄的雙向傳輸程序方案,綜合考慮了模塊的低功耗運(yùn)行與數(shù)據(jù)高效傳輸。根據(jù)浮標(biāo)運(yùn)行要求,設(shè)計(jì)了浮標(biāo)運(yùn)行參數(shù)修改、主機(jī)軟件復(fù)位等遠(yuǎn)程指令執(zhí)行程序,實(shí)現(xiàn)了浮標(biāo)遠(yuǎn)程控制功能。在用戶端,由于銥星9602模塊的SBD通信服務(wù)單次傳輸字節(jié)數(shù)的限制,造成用戶端數(shù)據(jù)整合工作繁重,對此基于郵箱POP3協(xié)議以及SMTP協(xié)議利用Delphi7圖形軟件集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)了銥星通信PC客戶端軟件,實(shí)現(xiàn)了基本郵件的收發(fā)、銥星SBD數(shù)據(jù)服務(wù)郵件篩選以及浮標(biāo)傳輸數(shù)據(jù)的直接顯示、合并、存儲等功能。本文對銥星通信系統(tǒng)各部分進(jìn)行了功能測試,以及極區(qū)拖曳式海洋剖面測量浮標(biāo)的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)拷機(jī)。通過實(shí)驗(yàn)室聯(lián)調(diào)、白山湖模擬布放拷機(jī)以及北極實(shí)地布放等環(huán)節(jié),驗(yàn)證了該通信方案的穩(wěn)定性與可靠性。系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了該浮標(biāo)的低功耗運(yùn)行、數(shù)據(jù)高效傳輸以及遠(yuǎn)程可控等要求,PC客戶端軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)用大大減輕了用戶的浮標(biāo)數(shù)據(jù)整合壓力。
【學(xué)位單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P715.2
【部分圖文】：

大氣研究計(jì)劃(GARP)、熱帶海洋和全球大氣計(jì)劃(TOGA)、世界海洋環(huán)流實(shí)驗(yàn)天氣監(jiān)測網(wǎng)以及海洋剖面探測的 Argo 計(jì)劃等[45]。面對天地一體化的互聯(lián)網(wǎng)信息高速傳輸?shù)男枨�，隨著空間科技的進(jìn)步以及本的降低，預(yù)計(jì)不久的未來擁有數(shù)百顆衛(wèi)星的低軌移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)將迎來，移動衛(wèi)星通信資費(fèi)將繼續(xù)降低。對于科研工作者來說，從事遠(yuǎn)離海岸的浮的研究將會擁有更多的通信方案可以選擇。然而目前，海事衛(wèi)星、歐星以及雖然擁有廣泛的商業(yè)化應(yīng)用卻無法覆蓋到南北極地區(qū)，而覆蓋到南北極高緯r(shí)bcomm 系統(tǒng)則主要面向商業(yè)用戶，因此對于極地科考的應(yīng)用價(jià)值不大，當(dāng)研領(lǐng)域的衛(wèi)星通信應(yīng)用大多仍局限于銥星和 Argos 衛(wèi)星通信系統(tǒng)兩種。由于行，這兩種衛(wèi)星系統(tǒng)能夠在低軌道覆蓋南北極以及赤道等高中低緯度地區(qū)，應(yīng)用范圍與較低的通訊功耗。星座多條軌道在兩極的交叉也使得該系統(tǒng)在極密集的信號覆蓋，如圖 1.1 銥星系統(tǒng)模型所示。

第2章 極區(qū)拖曳式海洋剖面測量浮標(biāo)概述.1 浮標(biāo)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與工作流程極區(qū)拖曳式海洋剖面測量浮標(biāo)分冰基型與海洋型兩種，除了部分外形結(jié)構(gòu)與傳感置外，兩者結(jié)構(gòu)基本相同，可以劃分為冰上（水上）浮標(biāo)、拖曳通信電纜以及水下浮標(biāo)三部分，基本結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。

中菝咦刺??約跎儐低徹?模?映じ”曄褂檬倜?Ｍ?2.2 極區(qū)拖曳式海洋剖面浮標(biāo)循環(huán)工作流程圖2.2 主機(jī)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)極區(qū)拖曳式海洋剖面測量浮標(biāo)主機(jī)控制系統(tǒng)封裝在冰上（水上）浮標(biāo)內(nèi)部，系統(tǒng)以STC15 系列單片機(jī)為核心，通過高效電源管理模式控制外圍相關(guān)模塊，其基本結(jié)構(gòu)如圖2.3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2869092