一種xcp投棄式海流剖面儀中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸方法
【專利說明】一種XCP投棄式海流剖面儀中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種投棄式海流剖面儀的數(shù)據(jù)傳輸方法，具體涉及一種XCP投棄式海流剖面儀中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0003]海水在地磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于切割地磁場(chǎng)磁力線，因此產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。在地磁場(chǎng)穩(wěn)定的情況下，電動(dòng)勢(shì)的大小主要取決于海流的速度。因此，通過測(cè)量海流產(chǎn)生的感生電場(chǎng)，就可以反推出海流的大小和方向，從而研宄海流的運(yùn)動(dòng)特征。
[0004]為了能夠測(cè)量到不同深度的海水的運(yùn)動(dòng)特征，探頭必須在在動(dòng)態(tài)下沉的過程中不停地測(cè)得探頭所在位置的海流、溫度、壓力數(shù)據(jù)。為了實(shí)時(shí)的把這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶Ｃ嫔希托枰\(yùn)用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。
[0005]實(shí)驗(yàn)證明，海水對(duì)漆包線中的電信號(hào)傳輸有著很大影響。有的儀器采用模擬信號(hào)傳輸，但是常常引入較大噪聲，使得儀器精度下降。所以從探頭到浮筒間的漆包線數(shù)據(jù)傳輸，常常成為限制投棄式剖面測(cè)量儀器發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。本技術(shù)就很好的解決了這個(gè)長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種XCP投棄式海流剖面儀中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸方法，能夠?qū)崿F(xiàn)從探頭到浮筒間的漆包線數(shù)據(jù)的長距離傳輸，通過改進(jìn)型的LVDS數(shù)據(jù)傳輸方式即在RS232協(xié)議的基礎(chǔ)上加上Manchester編碼，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎蜏?zhǔn)確性，具有極佳的使用效果和精確性。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案為:
一種XCP投棄式海流剖面儀中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法基于的硬件結(jié)構(gòu)包括XCP探頭、浮筒模塊和船體甲板接收端，XCP探頭通過數(shù)傳漆包線與浮筒模塊連接，浮筒模塊通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式與船體甲板接收端連接；
XCP探頭包括與數(shù)傳漆包線連接的SOPC模塊和模擬信號(hào)調(diào)理模塊，模擬信號(hào)調(diào)理模塊分別接收XCP探頭檢測(cè)到的電極信號(hào)、羅盤信號(hào)和溫度信號(hào)，模擬信號(hào)調(diào)理模塊分別通過VF轉(zhuǎn)換模塊、電壓比較模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊與SOPC模塊連接，SOPC模塊通過數(shù)傳漆包線與浮筒模塊連接；XCP探頭檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信號(hào)通過SOPC模塊和漆包線傳輸至浮筒模塊，浮筒模塊繼而將數(shù)據(jù)信號(hào)通過無線傳輸方式傳輸至船體甲板接收端；
XCP投棄式海流剖面儀中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸方法為:
動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸方法的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢韺硬捎酶倪M(jìn)型的LVDS數(shù)據(jù)傳輸方式；用漆包線作為基帶數(shù)字信號(hào)的傳輸信道；作為發(fā)送端的XCP探頭的SOPC模塊采用信道編碼；改進(jìn)型的LVDS數(shù)據(jù)傳輸方式即在RS232協(xié)議的基礎(chǔ)上，加上Manchester編碼，以此減少傳輸信號(hào)的低頻直流成分，提高信號(hào)的傳輸效率和精確性；編碼后的信號(hào)送入傳輸信道即漆包線；數(shù)字系統(tǒng)中傳輸?shù)闹饕嵌獢?shù)字信號(hào)，由于未經(jīng)調(diào)制的二進(jìn)制脈沖信號(hào)通常是從直流或低頻開始，因此稱為基帶信號(hào)。數(shù)字基帶信號(hào)可以在某些有線信道中直接傳輸，稱之為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸?；鶐?shù)字信號(hào)在信道中傳輸，必須考慮的是傳輸信道的帶寬。用漆包線作為傳輸信道，其頻帶寬度是低通受限的，在浮筒接收端采用信道均衡技術(shù)，使用特制變壓器作為均衡器，所以整體來講傳輸信道是帶寬受限的帶通信道。編碼后的信號(hào)送入傳輸信道，采用LVDS電平，LVDS是對(duì)地隔離的差分信號(hào)，發(fā)送部分具有預(yù)加重功能，能更好的適應(yīng)低通信道。而且具有更強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力，適用于高速長距離低功耗傳輸。
[0008]浮筒接收端采用信道均衡技術(shù)，使用變壓器作為均衡器；信道均衡器是特制的通信用變壓器，其主要作用是幅度均衡，使得在信道頻帶內(nèi)的幅頻曲線更平直。
[0009]在浮筒接收端，須將信號(hào)放大450?550倍，浮筒接收端的電路由兩級(jí)運(yùn)放即高通放大和低通放大電路組成；基帶數(shù)字信號(hào)先由浮筒接收端的低通濾波器去除直流漂移和起到幅度均衡的作用，然后依次由高通放大電路和低通放大電路將信號(hào)放大，放大后的正負(fù)變化的交流信號(hào)再經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路將正負(fù)電平轉(zhuǎn)換成OV和3.3V的TTL電平，再將信號(hào)送入解碼器還原信號(hào)。
[0010]優(yōu)選的，信號(hào)調(diào)理電路是由一個(gè)滯回比較器和一個(gè)加減比例運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)；滯回比較器的作用是去除過零點(diǎn)的毛刺，使得眼圖更加清晰。
[0011]優(yōu)選的，改進(jìn)型的LVDS數(shù)據(jù)傳輸方式的傳輸碼型及數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為:數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議在RS232協(xié)議基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，并疊加入Manchester編碼；改進(jìn)型的LVDS數(shù)據(jù)傳輸方式疊加入的Manchester編碼為準(zhǔn)Manchester編碼；
優(yōu)化的RS232協(xié)議中，將I位起始位、8位數(shù)據(jù)位和I位停止位，組成一幀；一次發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，發(fā)送端的波特率和接收端的波特率必須一致；接收方以數(shù)傳波特率的16倍速率對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)起始位有效后，會(huì)對(duì)后續(xù)8位數(shù)據(jù)和I位停止位進(jìn)行16倍過采樣，并選取第7、8、9次的采樣值進(jìn)行記錄，采用多數(shù)表決法，當(dāng)存在兩次或兩次以上的采樣值相同時(shí)，將采樣值送到移位寄存器；讀完8個(gè)數(shù)據(jù)位后，讀入最后一位停止位，如果停止位有效，則認(rèn)為8位數(shù)據(jù)位有效，將中斷標(biāo)志位設(shè)置為有效狀態(tài)，否則將放棄這次接收的一幀數(shù)據(jù)，復(fù)位接收電路，繼續(xù)等待起始位有效。數(shù)據(jù)傳輸利用很成熟的RS232協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，既可以減少硬件制作成本和復(fù)雜度，又可以利用串行通信的強(qiáng)抗干擾能力，大大提高數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能。
[0012]優(yōu)選的，改進(jìn)型的LVDS數(shù)據(jù)傳輸方式在Manchester編碼過程中加入了冗余，在浮筒接收端解碼的同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)和糾錯(cuò)，同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，通過計(jì)算前向碼元和后向碼元進(jìn)行部分糾錯(cuò)處理。
[0013]優(yōu)選的，A/D轉(zhuǎn)換模塊采用型號(hào)為CS5532的24位AD轉(zhuǎn)換器。
[0014]優(yōu)選的，SOPC模塊是由SOPC芯片與SRAM、FLASH組成的最小數(shù)字系統(tǒng)，能夠有效降低功耗，并且能夠滿足數(shù)據(jù)處理能力的要求。
[0015]優(yōu)選的，SOPC芯片的型號(hào)為EP3C5。
[0016]優(yōu)選的，VF轉(zhuǎn)換模塊是以AD650為核心的壓頻轉(zhuǎn)換電路。
[0017]優(yōu)選的，電壓比較模塊是LM393電壓比較器電路。
[0018]優(yōu)選的，漆包線是由直徑為0.1mm的雙線并行的漆包線組成。
[0019]優(yōu)選的，經(jīng)過編碼后在漆包線中傳輸?shù)男盘?hào)，主要能量集中在0.5k到7k之間，這正是漆包線可以利用的頻帶范圍，能夠滿足漆包線長距離傳輸?shù)男枨?，確保信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和效率。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
本發(fā)明XCP投棄式海流剖面儀中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸方法，發(fā)送端采用信道編碼，在RS232協(xié)議的基礎(chǔ)上，加上Manchester編碼，減少傳輸信號(hào)的低頻直流成分；編碼后的信號(hào)送入傳輸信道，采用LVDS電平，LVDS是對(duì)地隔離的差分信號(hào)，發(fā)送部分具有預(yù)加重功能，能更好的適應(yīng)低通信道，而且具有更強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力，適用于高速長距離低功耗傳輸；
本發(fā)明XCP投棄式海流剖面儀中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸方法，改進(jìn)型的LVDS數(shù)據(jù)傳輸方式在Manchester編碼過程中加入了冗余，在浮筒接收端解碼的同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)和糾錯(cuò)，同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，通過計(jì)算前向碼元和后向碼元進(jìn)行部分糾錯(cuò)處理，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性；本發(fā)明XCP投棄式海流剖面儀中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸方法，能夠?qū)崿F(xiàn)從探頭到浮筒間的漆包線數(shù)據(jù)的長距離傳輸，通過改進(jìn)型的LVDS數(shù)據(jù)傳輸方式即在RS232協(xié)議的基礎(chǔ)上加上Manchester編碼，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎蜏?zhǔn)確性，具有極佳的使用效果和精確性，解決了投棄式剖面測(cè)量儀器在水下長距離數(shù)據(jù)傳輸困難的問題。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明XCP投棄式海流剖