專利名稱：分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)及系統(tǒng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能信息獲取和仿生機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種仿生偏振光自主導(dǎo)航中的分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)及系統(tǒng)控制方法。

背景技術(shù)：
太陽(yáng)光是一種自然光，在其進(jìn)入地球大氣的傳播過(guò)程中，由于大氣中粒子的散射和反射，產(chǎn)生偏振光。同時(shí)，地面物質(zhì)的反射也會(huì)改變太陽(yáng)光的偏振特性。具有不同偏振方向，不同偏振強(qiáng)度的太陽(yáng)光，便形成了特定的大氣偏振模式。大氣偏振模式信息主要包括大氣偏振度、偏振化方向等參數(shù)信息。大氣偏振模式和地理位置、太陽(yáng)位置、大氣環(huán)境、天氣情況，以及與地形和地面環(huán)境有著密切的聯(lián)系，其規(guī)律非常復(fù)雜。自然界中，沙蟻(Cataglyphis)依賴其復(fù)眼中特殊的偏振敏感結(jié)構(gòu)來(lái)感受自然界中的偏振光，從而提供準(zhǔn)確的羅盤(pán)方向，能夠到遠(yuǎn)處大范圍尋找食物并沿著幾乎接近直線的路線返回它們的巢穴。這種特殊的導(dǎo)航方法，對(duì)研究仿生機(jī)器人導(dǎo)航具有深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義，具有十分重要的應(yīng)用前景。要實(shí)現(xiàn)利用大氣偏振模式完成自主導(dǎo)航任務(wù)，首先必須建立大氣偏振模式的實(shí)際模型，而大氣偏振模式和地理位置、太陽(yáng)位置、大氣環(huán)境、天氣情況，以及與地形和地面環(huán)境有著密切的聯(lián)系，故大氣偏振模式實(shí)際模型的建立需要快速有效獲取大量大氣偏振模式信息，因而大氣偏振模式信息的快速有效檢測(cè)及大氣偏振模式的建立是關(guān)鍵。
本申請(qǐng)人在2009年9月23日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?009101450480、名稱為“大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)中，提出了一種結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單、檢測(cè)效率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、一維旋轉(zhuǎn)方式且采用無(wú)線通信的大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，以滿足對(duì)于大氣偏振模式檢測(cè)的要求。
大氣偏振模式和地理位置、太陽(yáng)位置、大氣環(huán)境、天氣情況，以及與地形和地面環(huán)境有著密切的聯(lián)系，其規(guī)律非常復(fù)雜。目前包括上述裝置在內(nèi)的針對(duì)大氣偏振模式信息采集的系統(tǒng)都是單一地點(diǎn)采集，其采集過(guò)程需要值守，較難完成長(zhǎng)時(shí)間段采集，難以跟蹤由于太陽(yáng)位置、大氣環(huán)境、天氣情況長(zhǎng)時(shí)間段變化而引起的大氣偏振模式變化；且采集完成后需要較長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)移，不能同時(shí)獲取多種地形和地面環(huán)境下的大氣偏振信息，故無(wú)法滿足大氣偏振模式建模中對(duì)大氣偏振模式信息檢測(cè)的實(shí)際要求。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種能同時(shí)獲取多種地理環(huán)境下大氣偏振信息的分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)，且該系統(tǒng)無(wú)需值守，易于完成長(zhǎng)時(shí)間段采集，可以跟蹤由于太陽(yáng)位置、大氣環(huán)境、天氣情況長(zhǎng)時(shí)間段變化而引起的大氣偏振模式變化，能夠滿足大氣偏振模式檢測(cè)和建模的要求。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案 本發(fā)明分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是系統(tǒng)組成包括大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心、各中繼裝置和分布在各不同地理環(huán)境的地理位置處的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置； 以所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心控制各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置自動(dòng)完成對(duì)于所在地理位置的大氣偏振信息數(shù)據(jù)的采集，接收所述大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置采集的原始大氣偏振信息數(shù)據(jù)，在所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得多地理環(huán)境的大氣偏振信息數(shù)據(jù)并以數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存和管理； 所述各中繼裝置保存其中繼區(qū)域內(nèi)的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的通信地址作為路徑信息，各中繼裝置在位于其中繼區(qū)域內(nèi)的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心之間進(jìn)行信號(hào)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)，以中繼裝置修改自身所保存的路徑信息進(jìn)行路徑選擇以及對(duì)于由中繼裝置劃分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
本發(fā)明分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)也在于 在所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心設(shè)置PC機(jī)，所述PC機(jī)包括具有人機(jī)交互界面的主控制模塊、通信管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和圖形化顯示模塊；以所述PC機(jī)中通信管理模塊與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心的無(wú)線通信模塊相連接；所述PC機(jī)中數(shù)據(jù)處理模塊在接收由所述各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置采集的原始大氣偏振信息數(shù)據(jù)后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理獲得多地理環(huán)境的大氣偏振信息數(shù)據(jù)；所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心是以其無(wú)線通信模塊與各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置進(jìn)行無(wú)線通信。
所述中繼裝置具有作為中繼裝置控制中心的MCU單片機(jī)C、無(wú)線通信模塊C、提供系統(tǒng)時(shí)間的實(shí)時(shí)時(shí)鐘C、存儲(chǔ)路徑信息和中繼裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊C、供用戶輸入命令和進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)液晶顯示的人機(jī)交互模塊C、電源模塊C和USB接口C；以所述中繼裝置中無(wú)線通信模塊C在大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心和本中繼區(qū)域中的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置之間進(jìn)行無(wú)線通信；以所述中繼裝置中的USB接口C與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心進(jìn)行有線連接； 所述中繼裝置保存其中繼區(qū)域內(nèi)的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的通信地址作為路徑信息，提供其中繼區(qū)域內(nèi)大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心的信號(hào)中繼轉(zhuǎn)發(fā)路徑，所述中繼裝置檢查收到的每一幀數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)幀目的地址在本中繼裝置中繼區(qū)域內(nèi)或?yàn)閺V播地址，源地址為大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心地址，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀；如果數(shù)據(jù)幀目的地址為大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心地址，源地址為本中繼裝置中繼區(qū)域內(nèi)地址，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀；如果數(shù)據(jù)幀目的地址為本地地址，則該數(shù)據(jù)幀為控制幀，執(zhí)行該數(shù)據(jù)幀中的控制命令；如果為其它情況，則忽略該數(shù)據(jù)幀。
所述大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)置包括 一組大氣偏振信息檢測(cè)傳感器(401)，用于大氣偏振信息檢測(cè)； 一光強(qiáng)測(cè)試模塊(402)，具有光強(qiáng)檢測(cè)裝置、用于光強(qiáng)信號(hào)檢測(cè)； 一多維檢測(cè)平臺(tái)(403)，具有扇形傳感器安裝架(501)、柱形連桿(502)、底座(503)和數(shù)據(jù)采集模塊安裝臺(tái)(504)，所述扇形傳感器安裝架(501)設(shè)置為懸臂結(jié)構(gòu)，懸臂的一端水平固定在柱形連桿(502)的頂部，懸臂在水平方向上伸展，伸展的懸臂按整體呈扇形每間隔相同的中心角Φ折彎呈各折面，固定設(shè)置在扇形傳感器安裝架上的各傳感器包括處在柱形連桿頂部中心位置上的中心傳感器和處在扇形傳感器安裝架各折面上沿同一軸線排布的各側(cè)部傳感器； 一數(shù)據(jù)采集模塊(406)，用于接收用戶控制模塊(405)的同步信息和控制命令，實(shí)現(xiàn)大氣偏振信息的采集與傳輸，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括有MCU單片機(jī)A、數(shù)據(jù)采樣模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊A、數(shù)字羅盤(pán)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘A、無(wú)線通信模塊A、USB接口A和電源模塊A；以所述MCU單片機(jī)A作為數(shù)據(jù)采集模塊(406)的控制中心；所述數(shù)據(jù)采樣模塊用于對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣；所述數(shù)字羅盤(pán)用于提供多維檢測(cè)平臺(tái)(403)的起始方位角；以所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘A提供系統(tǒng)時(shí)間；所述無(wú)線通信模塊A用于保持與用戶控制模塊(405)以及與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心之間的無(wú)線通信；以所述USB接口A與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心進(jìn)行有線連接；所述電源模塊A由雙路供電的電源電路組成，用于提供數(shù)據(jù)采集模塊(406)的電源管理與分配； 一用戶控制模塊(405)，控制水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)(404)帶動(dòng)多維檢測(cè)平臺(tái)(403)的水平旋轉(zhuǎn)；控制所述數(shù)據(jù)采集模塊(406)實(shí)現(xiàn)大氣偏振信息檢測(cè)傳感器(401)的數(shù)字采樣和處理，同時(shí)采集由光強(qiáng)測(cè)試模塊(402)記錄的光強(qiáng)信息；控制用戶輸入的監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)狀態(tài)的液晶顯示，以及與所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心的數(shù)據(jù)傳輸，包括有MCU單片機(jī)B、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、無(wú)線通信模塊B、人機(jī)交互模塊B和電源模塊B；以所述MCU單片機(jī)B作為用戶控制模塊(405)的控制中心；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)(404)的旋轉(zhuǎn)；所述無(wú)線通信模塊B用于保持與數(shù)據(jù)采集模塊(406)以及與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心之間的無(wú)線通信；所述人機(jī)交互模塊B用于用戶輸入命令和系統(tǒng)狀態(tài)的液晶顯示；所述電源模塊B提供用戶控制模塊(405)的電源管理與分配。
本發(fā)明分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)控制方法的特點(diǎn)是按如下過(guò)程進(jìn)行 a、用戶啟動(dòng)所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心，發(fā)送喚醒命令喚醒中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，并檢查與各個(gè)中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置間的通信是否正常，以及計(jì)算通信延遲； b、用戶控制大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心選擇大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，設(shè)置采集方式和相應(yīng)設(shè)置信息，發(fā)送開(kāi)始采集命令；中繼裝置根據(jù)其存儲(chǔ)的路徑信息自動(dòng)決定是否轉(zhuǎn)發(fā)其收到的數(shù)據(jù)幀； c、收到開(kāi)始采集命令的大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置存儲(chǔ)大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送的采集方式和相應(yīng)設(shè)置信息，返回確認(rèn)信息，然后開(kāi)始采集大氣偏振模式信息； d、大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置采集結(jié)束，發(fā)送采集結(jié)束信息給大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心； e、所有大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置均采集結(jié)束后，用戶控制大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送接收數(shù)據(jù)命令逐一接收各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的采集數(shù)據(jù)； f、大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心控制數(shù)據(jù)處理模塊自動(dòng)處理接收到的采集數(shù)據(jù)； g、用戶可以選擇是否將本次采集的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，也可以啟動(dòng)圖形化顯示模塊，以圖形化方式查看保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，還可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，查看和管理保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)； h、大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送休眠命令，所有中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置進(jìn)入休眠節(jié)電狀態(tài)，最后大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心關(guān)閉。
本發(fā)明是以大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心、中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置組成完整的分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)。以大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心控制系統(tǒng)運(yùn)行，并處理和保存采集的大氣偏振信息數(shù)據(jù)；中繼裝置提供無(wú)線信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，用于使本分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)能夠覆蓋較大范圍的地域，進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分和路徑選擇，以及執(zhí)行大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心針對(duì)中繼裝置的控制命令，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置接受大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心的控制，采集其所在地點(diǎn)的大氣偏振信息，并將采集的數(shù)據(jù)回傳給大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在 1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)多種地理環(huán)境下的大氣偏振模式信息的檢測(cè)，提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的可比性與有效性 本發(fā)明在多個(gè)地點(diǎn)放置大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，以一個(gè)大氣偏振模式檢測(cè)大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心控制大氣偏振信息大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置群的工作，大氣偏振模式檢測(cè)大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心可以通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)廣播的控制方式使得多個(gè)大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置同時(shí)工作，從而能夠獲取不同地點(diǎn)同一時(shí)刻的大氣偏振信息，進(jìn)而獲得多種地理環(huán)境下的大氣偏振模式信息。而現(xiàn)有檢測(cè)設(shè)備是采用分時(shí)檢測(cè)方法，由于大氣偏振模式是隨時(shí)間變化而變化的，因此本發(fā)明的同時(shí)檢測(cè)提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的可比性與有效性，檢測(cè)結(jié)果更加真實(shí)可靠。
2、本發(fā)明分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)多地理位置采集無(wú)需專人值守，易于完成長(zhǎng)時(shí)間段采集，可以跟蹤由于太陽(yáng)位置、大氣環(huán)境、天氣情況長(zhǎng)時(shí)間段變化而引起的大氣偏振模式變化 在多處地理位置進(jìn)行采集時(shí)，只需在采集地點(diǎn)放置大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，用戶操作大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)控制所有中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)地點(diǎn)的大氣偏振信息的采集和處理，故各處地理位置無(wú)需專人值守，易于完成長(zhǎng)時(shí)間段采集，可以跟蹤由于太陽(yáng)位置、大氣環(huán)境、天氣情況長(zhǎng)時(shí)間段變化而引起的大氣偏振模式變化。
3、本發(fā)明通過(guò)中繼裝置覆蓋較大地域和實(shí)現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)控制 由中繼裝置提供無(wú)線信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，用于使本基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)能夠覆蓋較大范圍的地域，進(jìn)行子網(wǎng)劃分和路徑選擇，實(shí)現(xiàn)靈活的網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制，以及執(zhí)行大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心針對(duì)中繼裝置的修改路徑信息的控制命令，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
4、本發(fā)明通過(guò)大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)部分以及全天域的大氣偏振模式信息的檢測(cè) 本發(fā)明有多路在垂直方向上成一設(shè)定間隔放置的大氣偏振信息檢測(cè)傳感器，每路檢測(cè)傳感器實(shí)現(xiàn)所對(duì)應(yīng)的部分天空區(qū)域的大氣偏振模式信息檢測(cè)，多維檢測(cè)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了0度到60度范圍內(nèi)的有效視角的全天域的大氣偏振信息的檢測(cè)。
5、本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)可以采用無(wú)線通信方式，降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)可用性 本發(fā)明采用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)方式，避免了鋪設(shè)通信線路的問(wèn)題，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和易用性，并減少了由于通信線路而引起的故障。



圖1為本發(fā)明分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心組成框圖； 圖3為本發(fā)明中繼裝置組成框圖； 圖4為本發(fā)明大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置示意圖； 圖5為本發(fā)明多維檢測(cè)平臺(tái)示意圖； 圖6為本發(fā)明大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置組成框圖； 圖7為本發(fā)明用戶控制模塊組成框圖； 圖8為本發(fā)明數(shù)據(jù)采集模塊組成框圖； 圖9為本發(fā)明分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制流程； 圖10為本發(fā)明中繼裝置控制流程； 圖11為本發(fā)明大氣偏振信息采集控制流程； 圖12為本發(fā)明大氣偏振信息數(shù)據(jù)傳輸控制流程； 以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

具體實(shí)施例方式 參見(jiàn)圖1，是分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)施例中分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)組成包括大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心、各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置分布在各不同地理環(huán)境的地理位置處。大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心、各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置之間通過(guò)無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)傳輸功能。
以大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心控制各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置自動(dòng)完成對(duì)于所在地理位置的大氣偏振信息數(shù)據(jù)的采集，接收大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置采集的原始大氣偏振信息數(shù)據(jù)，在大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得多地理環(huán)境的大氣偏振信息數(shù)據(jù)并以數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存和管理。
各中繼裝置保存其中繼區(qū)域內(nèi)的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的通信地址作為路徑信息，各中繼裝置在位于其中繼區(qū)域內(nèi)的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心之間進(jìn)行信號(hào)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)，以中繼裝置修改自身所保存的路徑信息來(lái)實(shí)現(xiàn)其路徑選擇以及對(duì)于由中繼裝置劃分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
參見(jiàn)圖2，是大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心組成框圖。大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心設(shè)置包括有具有人機(jī)交互界面的主控制模塊、通信管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和圖形化顯示模塊的PC機(jī)，以所述PC機(jī)中通信管理模塊與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心的無(wú)線通信模塊相連接。主控制模塊具有人機(jī)交互界面，供用戶設(shè)置和控制整個(gè)大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)；通信管理模塊控制無(wú)線通信模塊，保證和各中繼裝置、各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置之間的正常通信；數(shù)據(jù)處理模塊在接收由各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置采集的原始大氣偏振信息數(shù)據(jù)后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理獲得多地理環(huán)境的大氣偏振信息數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫(kù)模塊保存原始設(shè)置數(shù)據(jù)、原始大氣偏振信息數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)，提供人機(jī)交互界面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理并從中提取出有用的大氣偏振信息；圖形化顯示模塊將數(shù)據(jù)以圖形化的方式顯示出來(lái)，給用戶提供一個(gè)直觀的印象，幫助用戶得到大氣偏振模式信息；大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心以其無(wú)線通信模塊與各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置進(jìn)行無(wú)線通信。
數(shù)據(jù)庫(kù)基于SQL Server 2000，其設(shè)計(jì)如下所示 Information表 續(xù)Information表 其中sn為主碼。天氣信息包括晴空萬(wàn)里、有云但基本晴朗、云基本覆蓋了天空、云全部覆蓋天空，地理信息包括城市、鄉(xiāng)村、原野、水域，以上信息編碼后存入數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶還可以方便地自定義相應(yīng)信息和編碼。
Data表 其中，data_sn為主碼，sn為外碼。
本發(fā)明中，大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心、各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置都有一個(gè)唯一的地址，用于保證相互之間的通信；廣播地址為一特定地址，在大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送廣播數(shù)據(jù)幀時(shí)，目的地址為廣播地址，所有中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置都需要處理該廣播數(shù)據(jù)幀。大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心、各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置之間的通信數(shù)據(jù)幀格式如下所示 大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心、各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置之間的通信數(shù)據(jù)幀有如下幾種 (1)Start大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心通知大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置開(kāi)始采集大氣偏振信息。該幀格式為 其中，0x7E為幀同步，DA為目的地址，SA為源地址，00為幀類型，NUM為幀號(hào)，LEN為幀長(zhǎng)，CRC32為CRC32校驗(yàn)碼，START＝0x01為命令字，Init_Data包含控制、采集方式、天氣、日期時(shí)間等信息。
(2)Ack中繼裝置或大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置應(yīng)答。該幀格式為 其中，ACK＝0x08為命令字，Information為保留字。
(3)Done大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置完成采集大氣偏振信息。該幀格式為 其中，DONE＝0x09為命令字，Information為保留字。
(4)Resend大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心、中繼裝置或大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置要求通信對(duì)方重傳。該幀格式為 其中，RESEND＝0x04為命令字，Resend_Num為要求對(duì)方重發(fā)的數(shù)據(jù)幀號(hào)。
(5)Receive大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心要求接收采集數(shù)據(jù)。該幀格式為 其中，RECEIVE＝0x02為命令字，Start_Position為要求接收采集數(shù)據(jù)的起始地址，End_Position為要求接收采集數(shù)據(jù)的結(jié)束地址。
(6)Error中繼裝置或大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置運(yùn)行出錯(cuò)。該幀格式為 其中，ERROR＝0x05為命令字，Error_Code為錯(cuò)誤代碼。
(7)Data大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置發(fā)送采集數(shù)據(jù)。該幀格式為 其中，DATA＝0x06為命令字，Data表示采集數(shù)據(jù)。
(8)Wakeup大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心喚醒中繼裝置或大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置。該幀格式為 其中，WAKEUP＝0x10為命令字，Information為保留字。
(9)Sleep大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心命令中繼裝置或大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置進(jìn)入睡眠節(jié)電狀態(tài)。該幀格式為 其中，SLEEP＝0x11為命令字，Information為保留字。
此外，通信數(shù)據(jù)幀還可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用隨時(shí)擴(kuò)充，從而滿足實(shí)際應(yīng)用需要。
參見(jiàn)圖3，是中繼裝置組成框圖。中繼裝置具有作為中繼裝置控制中心的MCU單片機(jī)C、無(wú)線通信模塊C、提供系統(tǒng)時(shí)間的實(shí)時(shí)時(shí)鐘C、存儲(chǔ)路徑信息和中繼裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊C、供用戶輸入命令和進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)液晶顯示的人機(jī)交互模塊C、電源模塊C和USB接口C；以無(wú)線通信模塊C在大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心和本中繼區(qū)域中的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置之間進(jìn)行無(wú)線通信；以USB接口C與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心進(jìn)行有線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通信功能。
以中繼裝置提供其中繼區(qū)域內(nèi)大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心的信號(hào)中繼轉(zhuǎn)發(fā)路徑，中繼裝置檢查收到的每一幀數(shù)據(jù)，根據(jù)路徑信息判斷該幀數(shù)據(jù)源地址是否為本中繼裝置地址或隸屬本中繼裝置的中繼區(qū)域范圍，從而判斷是否轉(zhuǎn)發(fā)其收到的數(shù)據(jù)幀或執(zhí)行相應(yīng)的指令。
參見(jiàn)圖4和圖6，分別是大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置示意圖和裝置組成框圖。大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置用于采集其所在地點(diǎn)的大氣偏振信息，包括大氣偏振信息檢測(cè)傳感器401、光強(qiáng)測(cè)試模塊402、多維檢測(cè)平臺(tái)403、水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)404、用戶控制模塊405、數(shù)據(jù)采集模塊406。
大氣偏振信息檢測(cè)傳感器401具有兩組偏振信息檢測(cè)單元，兩組偏振信息檢測(cè)單元中設(shè)置的偏振片起始偏振化方向具有固定角度差60°，且在傳感器的受光面上安裝紫外干涉濾光片，只允許大氣偏振光信息中的紫外波段光進(jìn)入偏振光傳輸通道，以增強(qiáng)傳感器信號(hào)的穩(wěn)定性與抗干擾能力；大氣偏振信息檢測(cè)傳感器401對(duì)天空的感光視角α設(shè)置為15°，對(duì)應(yīng)15°錐范圍的天空區(qū)域的大氣偏振信息。
光強(qiáng)測(cè)試模塊402是環(huán)境光強(qiáng)度感應(yīng)和記錄中心，具有光強(qiáng)檢測(cè)裝置，實(shí)時(shí)記錄檢測(cè)環(huán)境光強(qiáng)，用于檢測(cè)數(shù)據(jù)的比較和分析。
圖5所示為多維檢測(cè)平臺(tái)403，多維檢測(cè)平臺(tái)403是裝置的主體支架結(jié)構(gòu)，具有扇形傳感器安裝架501、柱形連桿502、底座503和數(shù)據(jù)采集模塊安裝臺(tái)504，扇形傳感器安裝架501設(shè)置為懸臂結(jié)構(gòu)，懸臂的一端水平固定在柱形連桿502的頂部，懸臂在水平方向上伸展，伸展的懸臂按整體呈扇形每間隔15°折彎，固定設(shè)置在扇形傳感器安裝架上的各傳感器包括處在柱形連桿頂部中心位置上的中心傳感器和處在扇形傳感器安裝架各折面上沿同一軸線分布的四路側(cè)部傳感器，用以獲得60°檢測(cè)區(qū)域中的大氣偏振信息的無(wú)縫采集。多維檢測(cè)平臺(tái)403中扇形傳感器安裝架501采用5毫米優(yōu)質(zhì)鋼板，柱形連桿502選用直徑為5厘米的鋼管，底座503選用10厘米厚的鑄鐵，用以保證裝置堅(jiān)固平穩(wěn)的同時(shí)最大限度的降低自身重量，提高檢測(cè)裝置的可靠性。
水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)404從多維檢測(cè)平臺(tái)403中底座503下方中心嵌入其中，內(nèi)部通過(guò)精密齒輪相連，包括高精度步進(jìn)電機(jī)、齒輪傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置；所述步進(jìn)電機(jī)與齒輪傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置緊密銜接，將步進(jìn)電機(jī)垂直方向的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為柱形連桿502水平方向的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)扇形傳感器安裝架501水平旋轉(zhuǎn)；齒輪傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置周?chē)鶆蛟O(shè)置0°到360°的精準(zhǔn)刻度，允許直接讀出扇形傳感器安裝架501所轉(zhuǎn)過(guò)的實(shí)際角度，用以與檢測(cè)結(jié)果直接進(jìn)行對(duì)比。
圖7所示是用戶控制模塊框圖。用戶控制模塊405包括MCU單片機(jī)B、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、無(wú)線通信模塊B、人機(jī)交互模塊B和電源模塊B；其中，MCU單片機(jī)B是用戶控制模塊405的控制中心；步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)404的旋轉(zhuǎn)；無(wú)線通信模塊B具有超小型、低功耗、無(wú)線收發(fā)一體的特點(diǎn)，用于保持與數(shù)據(jù)采集模塊406以及計(jì)算機(jī)之間的無(wú)線通信；人機(jī)交互模塊B用于用戶輸入命令和系統(tǒng)狀態(tài)的液晶顯示；電源模塊B提供用戶控制模塊405的電源管理與分配。
圖8所示為數(shù)據(jù)采集模塊框圖。數(shù)據(jù)采集模塊406包括MCU單片機(jī)A、數(shù)據(jù)采樣模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊A、數(shù)字羅盤(pán)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘A、無(wú)線通信模塊A、USB接口A和電源模塊A；其中，MCU單片機(jī)A是數(shù)據(jù)采集模塊406的控制中心；數(shù)據(jù)采樣模塊用于對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊A，用于存儲(chǔ)檢測(cè)狀態(tài)記錄和采樣得到的大氣偏振信息檢測(cè)數(shù)據(jù)；數(shù)字羅盤(pán)用于提供多維檢測(cè)平臺(tái)403的起始方位角，使多維檢測(cè)平臺(tái)403在任意位置都可以開(kāi)始檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，提高了檢測(cè)系統(tǒng)的靈活性，簡(jiǎn)化了檢測(cè)程序，使檢測(cè)實(shí)驗(yàn)更加方便；實(shí)時(shí)時(shí)鐘A用于提供系統(tǒng)時(shí)間；無(wú)線通信模塊A采用與無(wú)線通信模塊B同樣的裝置，用于保持與用戶控制模塊405以及與計(jì)算機(jī)之間的無(wú)線通信；USB接口A用于與計(jì)算機(jī)進(jìn)行有線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通信功能；電源模塊A由雙路供電的電源電路組成，兩路電源互為備份，在其中一路意外掉電情況下，單片機(jī)系統(tǒng)立刻啟動(dòng)備份電源，使得檢測(cè)數(shù)據(jù)不丟失。
大氣偏振信息檢測(cè)傳感器401完成空間偏振信息的檢測(cè)與轉(zhuǎn)換，由數(shù)據(jù)采集模塊406采集并按照點(diǎn)偏振信息獲取數(shù)據(jù)處理方法的公式進(jìn)行計(jì)算，得到相應(yīng)區(qū)域的偏振信息，偏振信息獲取數(shù)據(jù)處理方法的公式是

其中，φ為偏振化方向角或太陽(yáng)方位角、d為偏振度、P1(φ)和P2(φ)是大氣偏振信息檢測(cè)傳感器401中兩組偏振信息檢測(cè)單元同步輸出信號(hào)的采樣數(shù)據(jù)，

和

由P1(φ)和P2(φ)利用S型函數(shù)進(jìn)行去對(duì)數(shù)處理后得到。
大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，以多維檢測(cè)平臺(tái)403進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)，采集水平旋轉(zhuǎn)過(guò)程中以掃描的方式獲得的各區(qū)域偏振信息。
參見(jiàn)圖9，是分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制流程，如下所示 1、用戶啟動(dòng)大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心，大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送Wakeup數(shù)據(jù)幀喚醒各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置接收到Wakeup數(shù)據(jù)幀后，發(fā)送Ack數(shù)據(jù)幀，大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心通過(guò)這一過(guò)程檢查與各個(gè)中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的通信是否正常以及計(jì)算通信延遲，并在界面上顯示相應(yīng)信息； 2、用戶控制大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心輸入控制、采集方式、天氣、日期時(shí)間等信息，并選擇大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，然后點(diǎn)擊發(fā)送鍵發(fā)送Start數(shù)據(jù)幀給用戶選擇的采集節(jié)點(diǎn)，Start數(shù)據(jù)幀包含控制、采集方式、天氣、日期時(shí)間等信息； 3、收到Start數(shù)據(jù)幀的大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置首先存儲(chǔ)大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送的控制、采集方式、天氣和日期時(shí)間等信息，然后發(fā)送Ack數(shù)據(jù)幀給大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心以示確認(rèn)，接著采用大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送的采集方式的設(shè)置開(kāi)始采集大氣偏振信息； 4、大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置采集結(jié)束，發(fā)送Done數(shù)據(jù)幀給大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心； 5、所有大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置均采集結(jié)束后，用戶逐一選擇相應(yīng)大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，點(diǎn)擊“接收采集數(shù)據(jù)”按鍵，大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心對(duì)該大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置發(fā)送Receive數(shù)據(jù)幀接收其采集數(shù)據(jù)，大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置根據(jù)Receive數(shù)據(jù)幀的控制信息發(fā)送Data數(shù)據(jù)幀傳輸對(duì)應(yīng)的采集數(shù)據(jù)； 6、大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心控制數(shù)據(jù)處理模塊自動(dòng)處理接收到的采集數(shù)據(jù)，具體包括比較大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置發(fā)送的信息是否符合大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送的相關(guān)設(shè)置信息，判斷本次采集數(shù)據(jù)是否有效，使用前述偏振信息獲取數(shù)據(jù)處理方法的公式處理采集數(shù)據(jù)，組合設(shè)置信息數(shù)據(jù)、原始采集數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)得到本次采集的數(shù)據(jù)； 7、用戶通過(guò)大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心提供的人機(jī)交互界面管理本次采集的數(shù)據(jù)通過(guò)點(diǎn)擊“保存數(shù)據(jù)”按鍵將本次采集的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中；選擇某一大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置后，點(diǎn)擊“顯示曲線圖”按鍵以圖形化(曲線圖)的方式查看本次采集的數(shù)據(jù)；點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)庫(kù)”按鍵訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，查看歷史數(shù)據(jù)，分析綜合信息； 8、用戶關(guān)閉大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心時(shí)，大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心首先對(duì)各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置發(fā)送Sleep數(shù)據(jù)幀，各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置接收到Sleep數(shù)據(jù)幀后，發(fā)送Ack數(shù)據(jù)幀，然后進(jìn)入休眠節(jié)電狀態(tài)，大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心接收到全部Ack數(shù)據(jù)幀或通信超時(shí)后顯示相關(guān)信息，最后大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心關(guān)閉。
參見(jiàn)圖10，是中繼裝置控制流程。中繼裝置啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)，如果接收到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)幀，則檢查該數(shù)據(jù)幀的源地址和目的地址，如果數(shù)據(jù)幀目的地址在本中繼裝置中繼區(qū)域內(nèi)或?yàn)閺V播地址，源地址為大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心地址，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀；如果數(shù)據(jù)幀目的地址為大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心地址，源地址為本中繼裝置中繼區(qū)域內(nèi)地址，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀；如果數(shù)據(jù)幀目的地址為本地地址，則該數(shù)據(jù)幀為控制幀，執(zhí)行該數(shù)據(jù)幀中的控制命令；如果為其它情況，則忽略該數(shù)據(jù)幀。
參見(jiàn)圖11，是大氣偏振信息采集控制流程。初始化完成后，大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心首先發(fā)送Start命令，然后啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)進(jìn)程開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)。如果收到Resend數(shù)據(jù)幀或監(jiān)聽(tīng)超時(shí)，則判斷重發(fā)次數(shù)是否大于設(shè)定值，如果重發(fā)次數(shù)不大于設(shè)定值，則重發(fā)并重新監(jiān)聽(tīng)，如果重發(fā)次數(shù)大于設(shè)定值，則返回錯(cuò)誤信息；如果收到Error數(shù)據(jù)幀，則返回錯(cuò)誤信息；如果收到Ack數(shù)據(jù)幀，表示大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，如果收到Done數(shù)據(jù)幀，則返回成功信息，如果超時(shí)，則返回錯(cuò)誤信息。
參見(jiàn)圖12，是大氣偏振信息數(shù)據(jù)傳輸控制流程。初始化完成后，大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心首先發(fā)送Receive命令，然后啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)進(jìn)程開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)。如果收到Resend數(shù)據(jù)幀或監(jiān)聽(tīng)超時(shí)，則判斷重發(fā)次數(shù)是否大于設(shè)定值，如果重發(fā)次數(shù)不大于設(shè)定值，則重發(fā)并重新監(jiān)聽(tīng)，如果重發(fā)次數(shù)大于設(shè)定值，則返回錯(cuò)誤信息；如果收到Error數(shù)據(jù)幀，則返回錯(cuò)誤信息；如果收到Data數(shù)據(jù)幀，則保存采集數(shù)據(jù)，并判斷是否接收完畢，如果接收完畢則返回成功信息，否則修改數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器，然后發(fā)送Receive命令接收下一個(gè)數(shù)據(jù)幀。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)及系統(tǒng)控制方法進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)組成包括大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心、各中繼裝置和分布在各不同地理環(huán)境的地理位置處的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置；
以所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心控制各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置自動(dòng)完成對(duì)于所在地理位置的大氣偏振信息數(shù)據(jù)的采集，接收所述大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置采集的原始大氣偏振信息數(shù)據(jù)，在所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得多地理環(huán)境的大氣偏振信息數(shù)據(jù)并以數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存和管理；
所述各中繼裝置保存其中繼區(qū)域內(nèi)的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的通信地址作為路徑信息，各中繼裝置在位于其中繼區(qū)域內(nèi)的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心之間進(jìn)行信號(hào)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)，以中繼裝置修改自身所保存的路徑信息進(jìn)行路徑選擇以及對(duì)于由中繼裝置劃分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是在所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心設(shè)置PC機(jī)，所述PC機(jī)包括具有人機(jī)交互界面的主控制模塊、通信管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊和圖形化顯示模塊；以所述PC機(jī)中通信管理模塊與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心的無(wú)線通信模塊相連接；所述PC機(jī)中數(shù)據(jù)處理模塊在接收由所述各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置采集的原始大氣偏振信息數(shù)據(jù)后，經(jīng)數(shù)據(jù)處理獲得多地理環(huán)境的大氣偏振信息數(shù)據(jù)；所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心是以其無(wú)線通信模塊與各中繼裝置和各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置進(jìn)行無(wú)線通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述中繼裝置具有作為中繼裝置控制中心的MCU單片機(jī)C、無(wú)線通信模塊C、提供系統(tǒng)時(shí)間的實(shí)時(shí)時(shí)鐘C、存儲(chǔ)路徑信息和中繼裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊C、供用戶輸入命令和進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)液晶顯示的人機(jī)交互模塊C、電源模塊C和USB接口C；以所述中繼裝置中無(wú)線通信模塊C在大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心和本中繼區(qū)域中的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置之間進(jìn)行無(wú)線通信；以所述中繼裝置中的USB接口C與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心進(jìn)行有線連接；
所述中繼裝置保存其中繼區(qū)域內(nèi)的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的通信地址作為路徑信息，提供其中繼區(qū)域內(nèi)大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心的信號(hào)中繼轉(zhuǎn)發(fā)路徑，所述中繼裝置檢查收到的每一幀數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)幀目的地址在本中繼裝置中繼區(qū)域內(nèi)或?yàn)閺V播地址，源地址為大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心地址，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀；如果數(shù)據(jù)幀目的地址為大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心地址，源地址為本中繼裝置中繼區(qū)域內(nèi)地址，則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀；如果數(shù)據(jù)幀目的地址為本地地址，則該數(shù)據(jù)幀為控制幀，執(zhí)行該數(shù)據(jù)幀中的控制命令；如果為其它情況，則忽略該數(shù)據(jù)幀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)置包括
一組大氣偏振信息檢測(cè)傳感器(401)，用于大氣偏振信息檢測(cè)；
一光強(qiáng)測(cè)試模塊(402)，具有光強(qiáng)檢測(cè)裝置、用于光強(qiáng)信號(hào)檢測(cè)；
一多維檢測(cè)平臺(tái)(403)，具有扇形傳感器安裝架(501)、柱形連桿(502)、底座(503)和數(shù)據(jù)采集模塊安裝臺(tái)(504)，所述扇形傳感器安裝架(501)設(shè)置為懸臂結(jié)構(gòu)，懸臂的一端水平固定在柱形連桿(502)的頂部，懸臂在水平方向上伸展，伸展的懸臂按整體呈扇形每間隔相同的中心角Φ折彎呈各折面，固定設(shè)置在扇形傳感器安裝架上的各傳感器包括處在柱形連桿頂部中心位置上的中心傳感器和處在扇形傳感器安裝架各折面上沿同一軸線排布的各側(cè)部傳感器；
一數(shù)據(jù)采集模塊(406)，用于接收用戶控制模塊(405)的同步信息和控制命令，實(shí)現(xiàn)大氣偏振信息的采集與傳輸，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括有MCU單片機(jī)A、數(shù)據(jù)采樣模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊A、數(shù)字羅盤(pán)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘A、無(wú)線通信模塊A、USB接口A和電源模塊A；以所述MCU單片機(jī)A作為數(shù)據(jù)采集模塊(406)的控制中心；所述數(shù)據(jù)采樣模塊用于對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣；所述數(shù)字羅盤(pán)用于提供多維檢測(cè)平臺(tái)(403)的起始方位角；以所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘A提供系統(tǒng)時(shí)間；所述無(wú)線通信模塊A用于保持與用戶控制模塊(405)以及與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心之間的無(wú)線通信；以所述USB接口A與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心進(jìn)行有線連接；所述電源模塊A由雙路供電的電源電路組成，用于提供數(shù)據(jù)采集模塊(406)的電源管理與分配；
一用戶控制模塊(405)，控制水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)(404)帶動(dòng)多維檢測(cè)平臺(tái)(403)的水平旋轉(zhuǎn)；控制所述數(shù)據(jù)采集模塊(406)實(shí)現(xiàn)大氣偏振信息檢測(cè)傳感器(401)的數(shù)字采樣和處理，同時(shí)采集由光強(qiáng)測(cè)試模塊(402)記錄的光強(qiáng)信息；控制用戶輸入的監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)狀態(tài)的液晶顯示，以及與所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心的數(shù)據(jù)傳輸，包括有MCU單片機(jī)B、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、無(wú)線通信模塊B、人機(jī)交互模塊B和電源模塊B；以所述MCU單片機(jī)B作為用戶控制模塊(405)的控制中心；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)水平旋轉(zhuǎn)臺(tái)(404)的旋轉(zhuǎn)；所述無(wú)線通信模塊B用于保持與數(shù)據(jù)采集模塊(406)以及與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心之間的無(wú)線通信；所述人機(jī)交互模塊B用于用戶輸入命令和系統(tǒng)狀態(tài)的液晶顯示；所述電源模塊B提供用戶控制模塊(405)的電源管理與分配。
5.一種權(quán)利要求1的所述分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)控制方法，其特征是按如下過(guò)程進(jìn)行
a、用戶啟動(dòng)所述大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心，發(fā)送喚醒命令喚醒中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，并檢查與各個(gè)中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置間的通信是否正常，以及計(jì)算通信延遲；
b、用戶控制大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心選擇大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置，設(shè)置采集方式和相應(yīng)設(shè)置信息，發(fā)送開(kāi)始采集命令；中繼裝置根據(jù)其存儲(chǔ)的路徑信息自動(dòng)決定是否轉(zhuǎn)發(fā)其收到的數(shù)據(jù)幀；
c、收到開(kāi)始采集命令的大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置存儲(chǔ)大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送的采集方式和相應(yīng)設(shè)置信息，返回確認(rèn)信息，然后開(kāi)始采集大氣偏振模式信息；
d、大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置采集結(jié)束，發(fā)送采集結(jié)束信息給大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心；
e、所有大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置均采集結(jié)束后，用戶控制大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送接收數(shù)據(jù)命令逐一接收各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的采集數(shù)據(jù)；
f、大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心控制數(shù)據(jù)處理模塊自動(dòng)處理接收到的采集數(shù)據(jù)；
g、用戶可以選擇是否將本次采集的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，也可以啟動(dòng)圖形化顯示模塊，以圖形化方式查看保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，還可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，查看和管理保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)；
h、大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心發(fā)送休眠命令，所有中繼裝置和大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置進(jìn)入休眠節(jié)電狀態(tài)，最后大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種分布式大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置分布在各不同地理環(huán)境的地理位置處；以大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心控制各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置自動(dòng)完成對(duì)于所在地理位置的大氣偏振信息數(shù)據(jù)的采集，并接收大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置采集的原始大氣偏振信息數(shù)據(jù)，在大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得多地理環(huán)境的大氣偏振信息數(shù)據(jù)；各中繼裝置保存其中繼區(qū)域內(nèi)的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置的通信地址作為路徑信息，并在位于其中繼區(qū)域內(nèi)的各大氣偏振模式多維檢測(cè)裝置與大氣偏振模式檢測(cè)系統(tǒng)控制中心之間進(jìn)行信號(hào)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明無(wú)需值守，能同時(shí)獲取多種地理環(huán)境下的大氣偏振模式信息。
文檔編號(hào)G01N21/21GK101769862SQ201010046549
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者高雋, 范之國(guó), 崔帥, 胡翊, 范寧生, 潘登凱 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)