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北斗衛星通信技術(shù)中水文氣象數據的傳輸論文
摘要：北斗通信技術(shù)在水文氣象觀(guān)測數據遙報中的應用是十分重要的，彌補了GPRS/CDMA的缺陷，保證了數據傳輸的實(shí)時(shí)性、穩定性。
關(guān)鍵詞：北斗衛星通信；水文氣象；交換協(xié)議；數據傳輸
一、引言
隨著(zhù)國家沿海經(jīng)濟的發(fā)展，以及國家對南沙及西沙群島的科學(xué)開(kāi)發(fā)，目前用于沿海的各類(lèi)型監測系統日益繁多，因此需要一種適用于偏遠海區、全天候、全地形的數據傳輸方式，來(lái)滿(mǎn)足各海域的監測系統的建設要求。北斗衛星通信技術(shù)作為一種我國自主研發(fā)、具有完全獨立的自主知識產(chǎn)權的新型的通信技術(shù)，由于覆蓋范圍廣、不受地形條件的影響、實(shí)時(shí)性，保密性、穩定性強的特點(diǎn)完全符合我國海洋監測數據傳輸要求，因此推廣并使用北斗衛星通信技術(shù)在水文氣象數據傳輸中的應用顯得十分重要。
二、GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)
GPRS/CDMA是基于GSM與3G之間的2.5代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，是我國水文氣象觀(guān)測及環(huán)境監測數據傳輸主要方式。GPRS/CDMA通信方式允許用戶(hù)在端到端分組轉移模式下發(fā)送和接受數據，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò )資源，從而提供了一種傳輸快，成本低，永遠在線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)數據傳輸業(yè)務(wù)，特別適用于頻繁而少量的數據傳輸。目前移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)發(fā)展的相對成熟，使用資費較低，傳輸數據速度隨著(zhù)3G網(wǎng)絡(luò )的迅猛發(fā)展更到了很大程度的提高。對于大部分地區（比如珠江口水域及我國大部分沿海區域）使用GPRS/CDMA通信方式具有一定的優(yōu)點(diǎn)。但對于人煙稀少的海島，偏遠海區，由于移動(dòng)基站少會(huì )存在信號弱，以及靠近邊境各地區GPRS/CDMA信號交匯干擾，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )就會(huì )存在不穩定及發(fā)生中斷的情況。因此，覆蓋范圍廣、全天候、全地形的北斗通信技術(shù)在水文氣象觀(guān)測數據遙報中應用顯得十分重要，彌補了GPRS/CDMA的缺陷，保證了數據傳輸的實(shí)時(shí)、穩定性。
三、“北斗衛星”系統的功能
1．“北斗衛星”系統是我國自行研制、具有完全自主知識產(chǎn)權的區域性衛星導航系統。該系統主要由空間衛星、地面中心站和用戶(hù)終端三部分組成，具有雙向通信、快速定位和精密授時(shí)三大功能。覆蓋范圍包括了中國全境及亞洲大部分地區，具體為5°~55°N、70°~145°E。
2．北斗衛星通信系統具有短報文收發(fā)功能，無(wú)需人值守的特點(diǎn)。用戶(hù)通過(guò)短報文可以實(shí)現無(wú)人值守的水文觀(guān)測站點(diǎn)的數據傳輸。
3．北斗衛星具有高精度、穩定，抗干擾的特性，能有效保證各水文氣象站點(diǎn)數據傳輸的穩定性。
四、北斗衛星短報文通訊
短報文通訊是“北斗衛星導航系統”的一大特色，即可為用戶(hù)機與用戶(hù)機、用戶(hù)機與地面中心站之間提供每次最多120個(gè)漢字或1,680bit的短報文通訊服務(wù)。每個(gè)用戶(hù)機都有唯一的一個(gè)ID號，并采用1戶(hù)1密的加密方式，通訊均需經(jīng)過(guò)地面中心站轉發(fā)。其流程是：
�。�1）短報文發(fā)送方首先將包含接收方ID號和通訊內容的通訊申請信號加密后通過(guò)衛星轉發(fā)入站；
�。�2）地面中心站接收到通訊申請信號后，經(jīng)脫密和再加密后加入持續廣播的出站廣播電文中，經(jīng)衛星廣播給用戶(hù)；
�。�3）接收方用戶(hù)機接收出站信號，解調解密出站電文，完成一次通訊。與定位功能相似，短報文通訊的傳輸時(shí)延約0.5s，通訊的最高頻度也是1s一次。
五、北斗衛星通信在四尺巖水文站的應用
1．工作原理根據需求，在用戶(hù)層完成水文氣象信息交換協(xié)議的制定，通過(guò)制定符合北斗通信系統的協(xié)議來(lái)進(jìn)行水文氣象信息數據轉換。北斗氣象通信終端的工作模式為通信終端進(jìn)入“自主工作模式”，ARM處理器將接收到的水文氣象數據進(jìn)行選擇性數據壓縮，并完成北斗協(xié)議轉換，轉化為符合用戶(hù)需求的短報文水文氣象數據，然后通過(guò)北斗衛星發(fā)送至北斗通信接收端，通信接收端把數據上傳至用戶(hù)服務(wù)器。
2．方案設計四尺巖礁位于桂山錨地以北，榕樹(shù)頭出海航道以西，位列香港水域以西，，地理位置為緯度22°08′41″經(jīng)度113°46′30″，位處于桂山島以西海中央，距離桂山島陸地最近2.3海里，2011年廣州海事測繪中心完成了四尺巖燈樁的水文設備的安裝，并投入使用，四尺巖采用傳統的GPRS/CDMA通信模塊將采集器的數據發(fā)回廣州海事測繪中心服務(wù)器。由于四尺巖礁位處海中央，四尺巖水域海面被香港、澳門(mén)，大陸三方信號覆蓋，經(jīng)常出現各方信號相互干擾、移動(dòng)通信信號不穩定、數據傳輸中斷現象。為改變這一現狀，維護四尺巖水文站的日常穩定運行，針對四尺巖水文站位置特殊的現狀，制定基于北斗衛星通信數據傳輸的設計方案.
六、結論
基于北斗衛星的報文通信為水文氣象數據傳輸提供了一種科學(xué)、有效的傳輸方案，同時(shí)可以很好地解決偏遠海區信號覆蓋少、及各種復雜信號相互干擾的問(wèn)題。本文提出了北斗通信技術(shù)在水文觀(guān)測遙報實(shí)現方案，并針對了四尺巖水文站通信的復雜情況，通過(guò)北斗衛星通信技術(shù)可有效解決存問(wèn)題。伴隨著(zhù)北斗衛星通信技術(shù)的的快速發(fā)展，它在水文氣象觀(guān)測、海域環(huán)境監測中的應用有更加廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻
[1]彭偉，徐俊臣，杜玉杰等.基于北斗系統的海洋環(huán)境監測數據傳輸系統設計[J].海洋技術(shù)，2009，03.
[2]孟憲偉，范曉東.北斗衛星通信在自動(dòng)氣象站數據傳輸中的應用[J].衛星應用，2014，03.
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