专利名称：一种基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法
技术领域：
本发明 涉及一种数据传输与控制方法，尤其涉及一种基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法。
背景技术：
潮位数据信息是施工及海道测量工作中最重要的信息之一，在疏浚、围海造地及海道测量工程中，获取准确、及时的潮位数据信息是工程施工及测量作业顺利实施的关键。 随着测量及施工区域的不断向外海延伸，传输距离越来越长，受外部通讯条件的限制，潮位数据的传输成为潮位数据信息获取与管理控制的瓶颈，同时，随着城市建设的发展，电磁环境变化造成通信效果变差，原有的传统的“音频调制解调器 模拟无线电台”的潮位信息传输方式已逐渐不适合生产的需求，很有可能会影响到正常的生产及潮位数据的综合管理。北斗卫星导航定位系统是我国自行研制开发的新型的、全天候的、区域性的有源三维卫星定位与通信系统，是除美国的gps、俄罗斯的gl0nass之后第三个成熟的卫星导航系统。该系统由三颗(两颗工作卫星、一颗备用卫星)北斗定位卫星(北斗一号)、地面控制中心为主的地面部分、北斗用户终端三部分组成，可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达数十纳秒的同步精度，其精度与gps相当。北斗卫星导航定位系统的基本工作原理是“双星定位”如图1所示，采用主动定位方式，先由用户终端主动向地面控制中心发出定位请求(入站)，地面控制中心根据用户请求信号以两颗在轨卫星的已知坐标为圆心，各以测定的卫星至用户终端的距离为半径rl 和r2，形成两个球面01和02，用户终端将位于这两个球面交线的圆弧上，并根据中心存储的数字高程地图或用户请求中所带的测高信息算出用户到地心的距离，再由这三个距离按三球交会测量原理进行定位解算，然后将解算结果上星广播(出站)由该用户终端接收，这样就完成了与gps精度相当的快速实时定位过程。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于北斗卫星通讯系统来实现潮位数据远程、稳定传输的高精度潮位数据传输与控制方法。本发明的目的是通过下述技术方案实现的
一种基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，其特征在于，包括数据采集过程和数据处理发布过程，其中， 所述数据采集过程包括
位于潮位站的数据采集单元中的采集器将采集到的潮位数据模拟信号发送给数据a/d 转换器；
经过所述数据a/d转换器将模拟信号转换为数字信号后传输给第一北斗通信接收机； 所述数据处理发布过程包括所述第一北斗通信接收机基于北斗卫星系统将潮位数据发送到控制单元的北斗通信指挥机上，北斗通信指挥机再将数据传输到pc机上；
所述pc机对潮位数据进行过滤、曲线绘制，并生成标准图表； 北斗通信指挥机和所述pc机相连，用于监控其所接收到的各潮位站数据； 最终北斗卫星系统将处理过的数据对外传输，将数据发送到用户单元中各个授权用户的第二北斗通信接收机上。上述基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，其中，所述方法还包括在控制单元中心站建立网络潮位发布软件平台，用户单元中的各个授权用户通过cdma/gprs上网访问所述潮位发布软件平台，通过身份验证后获得相应的潮位数据。上述基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，其中，所述授权用户是指在控制中心注册过的施工船或测量分队。上述基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，其中，所述方法还 包括所述采集单元每隔一定时间间隔基于北斗卫星系统向控制单元发送一次潮位数据。上述基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，其中，所述北斗通信指挥机的通信连接容量为100台用户。本发明的优点和有益效果是
1、使用可向用户提供全天候、二十四小时即时定位服务的北斗卫星定位系统，不再需要依赖相对不太可靠的地面通信网或无线数据通信网，通信可靠性得到了保证；
2、传输距离明显提高，打破了地域限制；
3、实现潮位数据的定向、定位发送，进一步提高潮位数据的精度；
4、可实现施工船舶的高效调度管理，提高疏浚施工效率。
图1是北斗卫星导航定位系统的工作原理示意图2是本发明基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法的信号传输过程示意图。
具体实施例方式下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。请参阅图2，本发明方法主要包括数据采集过程和数据处理发布过程，其中，数据采集过程为位于潮位站的数据采集单元中的采集器将采集到的潮位数据模拟信号发送给数据a/d转换器，经过数据a/d转换器将模拟信号转换为数字信号后传输给第一北斗通信接收机；数据处理发布过程为所述第一北斗通信接收机基于北斗卫星系统将潮位数据发送到控制单元的北斗通信指挥机上，北斗通信指挥机再将数据传输到pc机上，所述pc机对潮位数据进行过滤、曲线绘制及处理，按日常的生产要求生成标准图表，北斗通信指挥机和 pc机相连，负责监控其所接收到的各潮位站数据，通过潮位曲线确定其工作状态，若发现问题及时安排管理人员上站处理，最终基于北斗卫星系统将处理过的数据对外发布，将数据发送到用户单元中各个授权用户的第二北斗通信接收机上。具体实施时，需要在公司计算机房内安装一台北斗卫星通信指挥机和一台用于接收和发布潮位数据的pc机，组成控制单元。作为总控中心，控制单元负责进行潮位数据的集中统一管理，对接收到的各潮位站传送来的数据进行监控，判断潮位数据所代表工作状态的正常与否，并通过北斗通信指挥机检查所接收到的各潮位站数据，通过潮位曲线确定其工作状态，若发现问题及时安排管理人员上站处理。配合相应的软件，控制单元利用pc 机实现数据的接收、处理和网络潮位信息的发布数据处理主要进行潮位数据过滤、曲线绘制及处理，按日常的生产要求生成标准的图表，以便于生产应用；利用北斗卫星的通讯功能，控制单元通过北斗通信指挥机将处理过的潮位信息发送给各授权用户，确保潮位数据的安全及有偿使用，北斗指挥机容量为100台用户，为以后潮位系统用户的扩容打基础。数据采集单元由采集器、第一北斗通信接收机和数据a/d转换器组成，用于实现潮位数据的野外采集、数据转换、数据存储及发送，采集器可以选用压力传感器或者雷达传感器，采集到的模拟信号通过数据a/d转换器转换为数字信号后再由第一北斗通信接收机进行传输。 控制单元通过北斗卫星的转发来接收数据采集单元采集到并经过a/d转换的潮 位数据。用户单元都为经过授权后的使用用户，如海上施工船舶、测量船、民用船舶等，在各个授权用户处架设第二北斗通信接收机，通过北斗卫星的转发来接收经控制单元分析处理过的潮位数据。另外，为了不影响生产，可以保留原有的潮位数据发送方式，即在北斗通信指挥机内增设一个gprs模块或者cdma模块，使得gprs模式、cdma模式、北斗卫星发送等模式并存。下面给出一个具体案例，将本发明应用于长江口深水航道疏浚工程。长江口深水航道疏浚施工所用潮位站数据传输一直采用“uhf高频 手机网短信”的传输方式，受传输距离及电磁环境变化等原因造成潮位数据信息无法正常传输。目前，鸡骨礁、牛皮礁等站的距离较远，采用中转转发的方式由北槽中站实时转发，遇气象条件较差时，无法收到各站的实时潮位信息，直接影响到了潮位数据的获取，而利用北斗卫星系统的通讯功能来解决潮位信息的远距离传输成为最佳的选择。建立基于北斗卫星系统的潮位信息系统(1)在公司总部建立潮位管理与控制中心，在控制中心架设hsk-c-100北斗通信指挥机及相关设备，控制中心主要进行潮位数据过滤、曲线绘制，根据北斗卫星的采集坐标，对处于一定位置的用户提供经距离加权处理后的高精度潮位数据。(2)在进行数据采集前，对潮位采集系统的传输系统进行改造，在确保原有系统不变的情况下，在潮位站上加载北斗卫星传输系统，为了不影响生产，仍保留原有的潮位数据发送方式，即高频uhf模式、cdma模式、北斗卫星发送模式三类并存。改写潮位站软件，使其与北斗卫星的传输协议一致，以便于远程传输。由于北斗卫星用电的增加，改造潮位站供电系统，有岸电不存在供电问题的不用考虑，水上站的供电采用两种形式进行改造，一方面可增加潮位站的电瓶数量，另一方面也可增加太阳能板，为潮位站提供充足的工作电源。(3)在长江口 5个潮位站(外高桥、横沙、北槽中、牛皮礁、鸡骨礁)上各架设一台 hsk-m-200北斗通信接收机，另有一台hsk-m-200北斗接收机作为综合测试用机，每一个潮位站即是一个潮位采集中心，潮位站每隔一定时间间隔向控制中心发送一次潮位数据。由于北斗卫星系统本身具有授时功能，多站潮位数据在进行潮位数据发送时，不会出现传输过程中的数据“碰撞”现象。(4)建立用户群，只对在控制中心注册的用户群提供相关的潮位数据信息。将控制中心连入公司网络系统，集中收集潮位数据，存入数据库，中心站开发网络潮位发布软件平台，施工船或测量分队可以使用cdma/gprs/3g上网访问公司潮位发布软件平台，通过身份验证就可以获得相应的潮位数据。 以上对本发明的具体实施 例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
权利要求
1.一种基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，其特征在于，包括数据采集过程和数据处理发布过程，其中，所述数据采集过程包括位于潮位站的数据采集单元中的采集器将采集到的潮位数据模拟信号发送给数据a/d 转换器；经过所述数据a/d转换器将模拟信号转换为数字信号后传输给第一北斗通信接收机；所述数据处理发布过程包括所述第一北斗通信接收机基于北斗卫星系统将潮位数据发送到控制单元的北斗通信指挥机上，北斗通信指挥机再将数据传输到pc机上；所述pc机对潮位数据进行过滤、曲线绘制，并生成标准图表；北斗通信指挥机和所述pc机相连，用于监控其所接收到的各潮位站数据；最终北斗卫星系统将处理过的数据对外传输，将数据发送到用户单元中各个授权用户的第二北斗通信接收机上。
2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，其特征在于，所述方法还包括在控制单元中心站建立网络潮位发布软件平台，用户单元中的各个授权用户通过cdma/gprs上网访问所述潮位发布软件平台，通过身份验证后获得相应的潮位数据。
3.根据权利要求2所述的基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，其特征在于，所述授权用户是指在控制中心注册过的施工船或测量分队。
4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，其特征在于，所述方法还包括所述采集单元每隔一定时间间隔基于北斗卫星系统向控制单元发送一次潮位数据。
5.根据权利要求1所述的基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，其特征在于，所述北斗通信指挥机的通信连接容量为100台用户。
全文摘要
本发明公开了一种基于北斗卫星系统的潮位数据传输与控制方法，包括数据采集过程和数据处理发布过程，数据采集过程为采集器将采集到的潮位数据模拟信号发送给数据a/d转换器，经过数据a/d转换器转换为数字信号后传输给第一北斗通信接收机；数据处理发布过程为第一北斗通信接收机基于北斗卫星系统将潮位数据发送到控制单元的北斗通信指挥机上，北斗通信指挥机再将数据传输至pc机上，pc机对潮位数据进行过滤、曲线绘制及处理，按日常的生产要求生成标准图表，北斗通信指挥机和pc机相连，通过潮位曲线确定其工作状态，最终基于北斗卫星系统将处理过的数据对外发布。本发明不受传输距离限制，可实现施工船舶的高效调度管理，提高疏浚施工效率。
文档编号g01c13/00gk102446394sq20101050549
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者万军, 屈如思, 李太春, 焦永强, 王培胜 申请人:上海达华测绘有限公司