论文摘要
表面漂流浮标是一种常用于海洋调查的仪器设备,具有自动连续采集海洋水文气象要素、数据传输及定位的功能。随着海洋科学研究范围不断扩大,海洋观测要素不断增多,漂流浮标越来越向多参数、多功能、综合观测的方向发展。因此,研制一个可靠性高、功耗低、软硬件扩充灵活,并适合海洋环境的综合海洋观测平台对于海洋观测具有非常重要的意义。本文的主要研究内容是设计并实现一种基于多种通信方式的多参数表面漂流浮标数据采集系统,采集要素满足GB/T 12763-2007《海洋调查规范》要求的性能指标,系统具有可靠性高、可扩充性好、低功耗的特点。根据漂流浮标未来发展趋势和我国当前的观测需求,本文在前人结构设计和系留技术研究的基础上,采用高可靠性、多参数、多功能的传感器,进行数据采集与控制、数据传输与通信、能源供给等关键技术研究。具体包括整体方案的研究、基于北斗和铱星系统通信方式设计、微控制器资源的调配和管理、多参数测量、传感器即插即用技术及供电技术等。在已有技术的基础上,对浮标体材料选择、结构设计、海洋环境适应性设计、软硬件抗干扰设计及上位机数据质量控制方法等进行了简单阐述。系统测试表明,本系统能够完成多参数数据采集及传输,采集要素满足《海洋调查规范》要求的性能指标,供电技术满足低功耗要求,系统各项指标满足设计要求。本文的创新点是多参数测量和双通信方式设计。通过对相关海域内的气象、水文及海洋环境噪声的同步观测,有助于海洋环境噪声与水文气象等要素之间的相关性研究。北斗系统和铱星系统的双通信设计使得数据接收率和数据传输可靠性大大增加。此外,高性能芯片的选择和软硬件抗干扰设计有效提高数据采集的可靠性;供电技术延长了漂流浮标在无人值守状态下的工作时间。
论文目录
摘要abstract第一章 绪论 1.1 研究背景及意义 1.2 海洋环境噪声概述 1.3 国内外漂流浮标观测技术发展现状 1.4 本文主要研究工作及章节安排 1.4.1 研究目标 1.4.2 研究内容 1.4.3 论文组织结构安排第二章 多参数表面漂流浮标系统方案设计 2.1 漂流浮标系统组成 2.1.1 系统结构框图 2.1.2 测量要素性能指标 2.2 浮标标体设计 2.2.1 标体材料选择 2.2.2 标体结构设计 2.2.3 海洋环境适应性优化设计 2.3 微控制器及电源选型 2.4 数据通信方式选择 2.4.1 移动网络通信 2.4.2 无线电通信 2.4.3 卫星通信 2.4.4 通信方式确定 2.5 低功耗设计 2.6 本章小结第三章 浮标通信系统原理及实现 3.1 通信系统方案 3.2 北斗通信实现 3.2.1 北斗通信过程 3.2.2 北斗通信协议制定 3.2.3 北斗模块 3.3 铱星通信实现 3.3.1 铱星通信模式 3.3.2 AT命令集 3.3.3 铱星9602 模块 3.4 本章小结第四章 浮标采集系统硬件设计 4.1 采集系统硬件架构 4.2 主控单元 4.3 功能模块设计 4.3.1 水文观测 4.3.2 气象观测 4.3.3 海洋环境噪声测量 4.3.4 传感器总线设计 4.3.5 接口扩展 4.4 供电系统设计 4.4.1 电源容量计算 4.4.2 电源电路设计 4.4.3 电源开关设计 4.5 硬件抗干扰设计 4.6 本章小结第五章 浮标系统软件设计 5.1 软件总体设计方案 5.2 软件设计 5.2.1 时钟设定 5.2.2 配置文件 5.2.3 串口缓冲区 5.2.4 串口数据解析 5.2.5 串口数据发送 5.2.6 数据传输 5.3 数据质量控制 5.4 软件抗干扰设计 5.5 本章小结第六章 系统测试 6.1 系统功能测试 6.1.1 通信模块功能检测 6.1.2 声学模块功能检测 6.2 数据采集测试 6.3 系统功耗测试 6.4 本章小结第七章 总结与展望 7.1 全文总结 7.2 研究展望参考文献发表论文和参加科研情况说明致谢
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 张茜
导师: 张少永
关键词: 表面漂流浮标,多参数,卫星通信,低功耗
来源: 国家海洋技术中心
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 海洋学
单位: 国家海洋技术中心
分类号: P715.2
总页数: 78
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标签：表面漂流浮标论文; 多参数论文; 卫星通信论文; 低功耗论文;
