專利名稱：基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，尤其涉及一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮 位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
潮位數(shù)據(jù)信息是施工及海道測量工作中最重要的信息之一，在疏浚、圍海造地及 海道測量工程中，獲取準確、及時的潮位數(shù)據(jù)信息是工程施工及測量作業(yè)順利實施的關(guān)鍵。 隨著測量及施工區(qū)域的不斷向外海延伸，傳輸距離越來越長，受外部通訊條件的限制，潮位 數(shù)據(jù)的傳輸成為潮位數(shù)據(jù)信息獲取與管理控制的瓶頸，同時，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，電磁環(huán) 境變化造成通信效果變差，原有的傳統(tǒng)的“音頻調(diào)制解調(diào)器+模擬無線電臺”的潮位信息 傳輸方式已逐漸不適合生產(chǎn)的需求，很有可能會影響到正常的生產(chǎn)及潮位數(shù)據(jù)的綜合管 理。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是我國自行研制開發(fā)的新型的、全天候的、區(qū)域性的有源 三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，是除美國的GPS、俄羅斯的GL0NASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航 系統(tǒng)。該系統(tǒng)由三顆(兩顆工作衛(wèi)星、一顆備用衛(wèi)星)北斗定位衛(wèi)星(北斗一號)、地面控制中 心為主的地面部分、北斗用戶終端三部分組成，可向用戶提供全天候、二十四小時的即時定 位服務(wù)，定位精度可達數(shù)十納秒的同步精度，其精度與GPS相當。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的基本工作原理是“雙星定位”如圖1所示，采用主動定 位方式，先由用戶終端主動向地面控制中心發(fā)出定位請求(入站)，地面控制中心根據(jù)用戶 請求信號以兩顆在軌衛(wèi)星的已知坐標為圓心，各以測定的衛(wèi)星至用戶終端的距離為半徑rl 和r2，形成兩個球面01和02，用戶終端將位于這兩個球面交線的圓弧上，并根據(jù)中心存儲 的數(shù)字高程地圖或用戶請求中所帶的測高信息算出用戶到地心的距離，再由這三個距離按 三球交會測量原理進行定位解算，然后將解算結(jié)果上星廣播(出站)由該用戶終端接收，這 樣就完成了與GPS精度相當?shù)目焖賹崟r定位過程。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于北斗衛(wèi)星通訊系統(tǒng)來實現(xiàn)潮位數(shù)據(jù)遠程、穩(wěn)定 傳輸?shù)母呔瘸蔽粩?shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，其特征在于，由控制單元，數(shù) 據(jù)采集單元和用戶單元組成，其中控制單元包括PC機和北斗通信指揮機，所述PC機和所述 北斗通信指揮機連接，數(shù)據(jù)采集單元包括采集器、第一北斗通信接收機和數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器， 所述采集器與所述數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器和所述北斗通信接收機連接， 用戶單元包括第二北斗通信接收機。上述基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，其中，所述采集器為壓力傳 感器或雷達傳感器。
3[0009]上述基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，其中，所述北斗通信指揮機 內(nèi)設(shè)有GPRS模塊和或CDMA模塊，所述用戶單元還包括GPRS和或CDMA終端。上述基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，其中，所述北斗通信指揮機 的通信連接容量為100臺用戶。上述基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，其中，所述北斗通信指揮機 采用HSK-C-100型指揮機，所述第一北斗通信接收機和所述第二北斗通信接收機均采用 HSK-M-200型接收機。由于采用上述的技術(shù)方案，本實用新型具有以下的有益效果1、使用可向用戶提供全天候、二十四小時即時定位服務(wù)的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，不 再需要依賴相對不太可靠的地面通信網(wǎng)或無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，通信可靠性得到了保證；2、傳輸距離明顯提高，打破了地域限制；3、實現(xiàn)潮位數(shù)據(jù)的定向、定位發(fā)送，進一步提高潮位數(shù)據(jù)的精度；4、可實現(xiàn)施工船舶的高效調(diào)度管理，提高疏浚施工效率。

圖1是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的工作原理示意圖；圖2是本實用新型基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成示 意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，但不作為本實用新型的 限定。本實用新型潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)建立，其基本架構(gòu)請參閱 圖2所示，系統(tǒng)主要分為三個部分控制單元1、數(shù)據(jù)采集單元2和用戶單元3。在公司計算機房內(nèi)安裝1臺北斗衛(wèi)星通信指揮機102和一臺用于接收和發(fā)布潮位 數(shù)據(jù)的PC機101，組成控制單元1。作為總控中心，控制單元1負責進行潮位數(shù)據(jù)的集中統(tǒng) 一管理，對接收到的各潮位站傳送來的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，判斷潮位數(shù)據(jù)所代表工作狀態(tài)的正 常與否，并通過北斗通信指揮機102檢查所接收到的各潮位站數(shù)據(jù)，通過潮位曲線確定其 工作狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)問題及時安排管理人員上站處理。配合相應(yīng)的軟件，控制單元1利用PC 機101實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、處理和網(wǎng)絡(luò)潮位信息的發(fā)布數(shù)據(jù)處理主要進行潮位數(shù)據(jù)過濾、曲 線繪制及處理，按日常的生產(chǎn)要求生成標準的圖表，以便于生產(chǎn)應(yīng)用；利用北斗衛(wèi)星的通訊 功能，控制單元1通過北斗通信指揮機102將處理過的潮位信息發(fā)送給各授權(quán)用戶，確保潮 位數(shù)據(jù)的安全及有償使用，北斗指揮機容量為100臺用戶，為以后潮位系統(tǒng)用戶的擴容打 ■石出。數(shù)據(jù)采集單元2由采集器201、第一北斗通信接收機203和數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器202組 成，用于實現(xiàn)潮位數(shù)據(jù)的野外采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲及發(fā)送，采集器201可以選用壓力 傳感器或者雷達傳感器，采集到的模擬信號通過數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器202轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后再 由第一北斗通信接收機203進行傳輸?？刂茊卧?通過北斗衛(wèi)星4的轉(zhuǎn)發(fā)來接收數(shù)據(jù)采集 單元2采集到并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的潮位數(shù)據(jù)。[0023]用戶單元3都為經(jīng)過授權(quán)后的使用用戶，如海上施工船舶、測量船、民用船舶等， 在各個授權(quán)用戶處架設(shè)第二北斗通信接收機301，通過北斗衛(wèi)星4的轉(zhuǎn)發(fā)來接收經(jīng)控制單 元1分析處理過的潮位數(shù)據(jù)。另外，為了不影響生產(chǎn)，可以保留原有的潮位數(shù)據(jù)發(fā)送方式，即在北斗通信指揮機 102內(nèi)增設(shè)一個GPRS模塊或者CDMA模塊，使得GPRS模式、CDMA模式、北斗衛(wèi)星發(fā)送等模式并存。下面給出一個具體案例，將本實用新型系統(tǒng)應(yīng)用于長江口深水航道疏浚工程。長江口深水航道疏浚施工所用潮位站數(shù)據(jù)傳輸一直采用“UHF高頻+手機網(wǎng)短 信”的傳輸方式，受傳輸距離及電磁環(huán)境變化等原因造成潮位數(shù)據(jù)信息無法正常傳輸。目 前，雞骨礁、牛皮礁等站的距離較遠，采用中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的方式由北槽中站實時轉(zhuǎn)發(fā)，遇氣象條 件較差時，無法收到各站的實時潮位信息，直接影響到了潮位數(shù)據(jù)的獲取，而利用北斗衛(wèi)星 系統(tǒng)的通訊功能來解決潮位信息的遠距離傳輸成為最佳的選擇。建立基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位信息系統(tǒng)(1)在公司總部建立潮位管理與控制中 心，在控制中心架設(shè)HSK-C-100北斗通信指揮機及相關(guān)設(shè)備，控制中心主要進行潮位數(shù)據(jù) 過濾、曲線繪制，根據(jù)北斗衛(wèi)星的采集坐標，對處于一定位置的用戶提供經(jīng)距離加權(quán)處理后 的高精度潮位數(shù)據(jù)。(2)在進行數(shù)據(jù)采集前，對潮位采集系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)進行改造，在確保 原有系統(tǒng)不變的情況下，在潮位站上加載北斗衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，為了不影響生產(chǎn)，仍保留原有 的潮位數(shù)據(jù)發(fā)送方式，即高頻UHF模式、CDMA模式、北斗衛(wèi)星發(fā)送模式三類并存。改寫潮位 站軟件，使其與北斗衛(wèi)星的傳輸協(xié)議一致，以便于遠程傳輸。由于北斗衛(wèi)星用電的增加，改 造潮位站供電系統(tǒng)，有岸電不存在供電問題的不用考慮，水上站的供電采用兩種形式進行 改造，一方面可增加潮位站的電瓶數(shù)量，另一方面也可增加太陽能板，為潮位站提供充足的 工作電源。(3)在長江口 5個潮位站(外高橋、橫沙、北槽中、牛皮礁、雞骨礁)上各架設(shè)一臺 HSK-M-200北斗通信接收機，另有一臺HSK-M-200北斗接收機作為綜合測試用機，每一個潮 位站即是一個潮位采集中心，潮位站每隔10分鐘向控制中心發(fā)送一次潮位數(shù)據(jù)。由于北斗 衛(wèi)星系統(tǒng)本身具有授時功能，多站潮位數(shù)據(jù)在進行潮位數(shù)據(jù)發(fā)送時，不會出現(xiàn)傳輸過程中 的數(shù)據(jù)“碰撞”現(xiàn)象。(4)建立用戶群，只對在控制中心注冊的用戶群提供相關(guān)的潮位數(shù)據(jù) 信息。將控制中心連入公司網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集中收集潮位數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫，中心站開發(fā)網(wǎng)絡(luò)潮 位發(fā)布軟件平臺，施工船或測量分隊可以使用CDMA/GPRS/3G上網(wǎng)訪問公司潮位發(fā)布軟件 平臺，通過身份驗證就可以獲得相應(yīng)的潮位數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，其特征在于，包括控制單元，數(shù) 據(jù)采集單元和用戶單元，其中控制單元包括PC機和北斗通信指揮機，所述PC機和所述北斗 通信指揮機連接，數(shù)據(jù)采集單元包括采集器、第一北斗通信接收機和數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器，所述 采集器與所述數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器和所述北斗通信接收機連接，用戶 單元包括第二北斗通信接收機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述采集器為壓力傳感器或雷達傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述北斗通信指揮機內(nèi)設(shè)有GPRS模塊和或CDMA模塊，所述用戶單元還包括GPRS和或 CDMA終端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述北斗通信指揮機的通信連接容量為100臺用戶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，其特征在 于，所述北斗通信指揮機采用HSK-C-100型指揮機，所述第一北斗通信接收機和所述第二 北斗通信接收機均采用HSK-M-200型接收機。
專利摘要本實用新型公開了一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的潮位數(shù)據(jù)傳輸與控制系統(tǒng)，由控制單元，數(shù)據(jù)采集單元和用戶單元組成，其中控制單元包括PC機和北斗通信指揮機，PC機和北斗通信指揮機連接，數(shù)據(jù)采集單元包括采集器、第一北斗通信接收機和數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器，采集器與數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器連接，數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器和北斗通信接收機連接，用戶單元包括第二北斗通信接收機。本實用新型不需要依賴相對不太可靠的地面通信網(wǎng)或無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，通信可靠性得到了保證；傳輸距離明顯提高，打破了地域限制；實現(xiàn)潮位數(shù)據(jù)的定向、定位發(fā)送，進一步提高潮位數(shù)據(jù)的精度；可實現(xiàn)施工船舶的高效調(diào)度管理，提高疏浚施工效率。
文檔編號G08C17/02GK201859533SQ201020559359
公開日2011年6月8日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者屈如思, 李太春, 潘賢亮, 焦永強, 王培勝 申請人:上海達華測繪有限公司