一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位系统、方法

技术领域

本发明涉及海洋监测领域，特别是涉及一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位系统、方法。

背景技术

走航式智能监测平台以波浪能滑翔器为主体，通过搭载多种传感器，不受能源限制，可长期大范围作业，且无需现场维护的低成本自主监测平台，可以有效满足海洋调查大尺度、长时序的需求并解决海洋调查环境恶劣和成本昂贵的问题。为保障海洋监测平台的正常运行，其卫星通讯与定位系统的可靠运行至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位系统、方法，采用冗余卫星通讯方式和冗余定位方式，可确保走航式智能监测平台的数据通讯稳定性和平台安全性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案。

一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位系统，所述系统包括：定位模块、通信模块和控制系统。

定位模块和通信模块均与控制系统连接。

所述定位模块用于定位走航式智能监测平台的位置，并采用冗余定位方式将位置信息发送至控制系统。

所述控制系统用于接收走航式智能监测平台上的传感器数据和平台状态数据，并分别对传感器数据和平台状态数据进行解析和打包。

所述通信模块用于采用冗余卫星通讯方式将打包后的传感器数据和平台状态数据回传至陆地的岸基中心。

可选地，所述定位模块的冗余定位方式包括北斗定位和GPS定位。

所述通信模块的冗余卫星通讯方式包括北斗卫星短报文通讯、天通通信和紧急铱星短报文通讯。

可选地，所述系统还包括：数据存储模块。

数据存储模块与控制系统连接。所述数据存储模块用于存储解析后的传感器数据和平台状态数据。

可选地，所述系统还包括：无线通信模块。

无线通信模块与控制系统连接。所述无线通信模块用于向控制系统传输平台状态数据和指令，并将打包后的传感器数据和平台状态数据回传到陆地的岸基中心。

一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位方法，包括：获取走航式智能监测平台的传感器数据和平台状态数据。

分别对传感器数据和平台状态数据进行解析和打包，同时开启定位和通信。

采用冗余卫星通讯方式将传感器数据和平台状态数据回传到陆地的岸基中心。

采用冗余定位方式确定走航式智能监测平台的位置信息。

可选地，采用冗余卫星通讯方式将传感器数据和平台状态数据回传到陆地的岸基中心，具体包括：采用天通通信将打包后的传感器数据和平台状态数据分包回传至陆地的岸基中心。

当天通通信在连续三组数据回传失败时，开启北斗卫星短报文通讯。

若北斗卫星短报文通讯成功，则采用北斗卫星短报文通讯补发回传失败的三组数据。

在补发完回传失败的三组数据后，切换回天通通信。

若天通通信拨号无响应，则切换采用北斗卫星短报文通讯回传数据。

若天通通信恢复，则关闭北斗卫星短报文通讯。

若北斗卫星短报文通讯失败，则开启紧急铱星短报文通讯进行数据回传。

可选地，所述天通通信和所述北斗卫星短报文通讯在每发送一次数据后，就会反馈发送成功标志位或失败标志位，根据所述成功标志位判定数据回传成功，或根据所述失败标志位判定数据回传失败。

可选地，采用冗余定位方式确定走航式智能监测平台的位置信息，具体包括：通过北斗定位获取走航式智能监测平台的当前位置信息。

当北斗定位连续三次定位失败时，开启GPS定位，重新进行三次定位。

在重新进行三次定位成功后，切换回北斗定位。

若北斗定位继续定位失败，则切换回GPS定位。

若北斗定位成功，则关闭GPS定位。

可选地，所述传感器数据包括：走航式智能监测平台上所有传感器采集的海洋环境数据。

所述平台状态数据包括：时间、定位、姿态、电量和导航信息。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果。

本发明公开一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位系统、方法，定位模块采用冗余定位方式将位置信息发送至控制系统，通信模块采用冗余卫星通讯方式将打包后的传感器数据和平台状态数据回传至陆地的岸基中心，采用冗余卫星通讯方式和冗余定位方式，确保了走航式智能监测平台的数据通讯稳定性和平台安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位方法的流程图。

图3为本发明实施例提供的一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位方法的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位系统、方法，采用冗余卫星通讯方式和冗余定位方式，可确保走航式智能监测平台的数据通讯稳定性和平台安全性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位系统，包括：定位模块、通信模块和控制系统。

定位模块和通信模块均与控制系统连接。所述定位模块用于定位走航式智能监测平台的位置，并采用冗余定位方式将位置信息发送至控制系统。所述控制系统用于接收走航式智能监测平台上的传感器数据和平台状态数据，并分别对传感器数据和平台状态数据进行解析和打包。所述通信模块用于采用冗余卫星通讯方式将打包后的传感器数据和平台状态数据回传至陆地的岸基中心。

定位模块用于向控制系统提供走航式智能监测平台的位置信息，位置信息具有两路定位来源（北斗和GPS），定位模块的冗余定位方式包括北斗定位和GPS定位。

通信模块为北斗、天通和铱星，用于将控制系统发至通信模块的数据进行卫星回传，通信模块的冗余卫星通讯方式包括北斗卫星短报文通讯、天通通信和紧急铱星短报文通讯。

控制系统是走航式智能监测平台的核心单元，用于与各模块进行数据交互、数据解析等数据处理。

参照图1，卫星通讯与定位系统还包括：数据存储模块。数据存储模块与控制系统连接。数据存储模块用于接收解析后的传感器数据和平台状态数据并进行实时存储。

在一个示例中，卫星通讯与定位系统还包括：无线通信模块。无线通信模块与控制系统连接，无线通信模块用于向控制系统传输平台状态数据和指令，并将打包后的传感器数据和平台状态数据回传到陆地的岸基中心。

本发明实施例还提供了一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位方法，如图2和图3所示，包括以下步骤。

步骤1：获取走航式智能监测平台的传感器数据和平台状态数据。

控制系统接收走航式智能监测平台上的各传感器所采集的数据（传感器数据）以及平台状态数据。传感器数据包含所有传感器采集的海洋环境数据，如气温、气压、风速、风向、水温数据。平台状态数据包含时间、定位、姿态、电量、导航信息

步骤2：分别对传感器数据和平台状态数据进行解析和打包，同时开启定位和通信。

控制系统对传感器数据和平台状态数据进行解析，并将解析后的数据存储在数据存储模块中。

控制系统对接收到的数据解析后，再对解析得到的平台状态数据和传感器数据分别进行数据打包（数据包包含帧头、数据长度、数据内容、校验和帧尾），并开启定位和通信。默认开启北斗定位和天通通信，通过北斗定位获取走航式智能监测平台的当前位置信息，通过通讯模块采用天通卫星拨号方式（天通通信）将打包后的数据回传到陆地的岸基中心（北斗接收终端和天通接收终端）。

步骤3：采用冗余卫星通讯方式将传感器数据和平台状态数据回传到陆地的岸基中心。

示例性的，步骤3的详细过程如下。

当天通卫星拨号方式遇到信号不稳定，连续三组数据回传失败时，开启北斗卫星短报文通讯方式，进行数据补发（补发回传失败的三组数据），在补发完回传失败的三组数据后，后续数据回传继续尝试天通拨号通讯（天通通信），若持续失败（拨号无响应，感知天通拨号通讯一直不上线），则切换北斗卫星短报文通讯方式；若后续数据回传成功，则恢复天通拨号通讯，并关闭北斗卫星报文通讯。

当天通卫星拨号方式与北斗卫星短报文通讯方式均通信失败时，开启紧急铱星短报文通讯，通过紧急铱星短报文通讯（图3中的紧急铱星通讯）将传感器数据和平台状态数据上报岸基监控系统。

其中，天通通信和北斗卫星短报文通讯在每发送一次数据后，就会反馈发送成功标志位或失败标志位，根据成功标志位或失败标志位判定数据回传成功或数据回传失败。

步骤4：采用冗余定位方式确定走航式智能监测平台的位置信息。

当北斗定位连续三次定位失败时，开启GPS定位，重新进行三次定位，在通过GPS重新进行的三次定位成功后，后续定位工作继续尝试北斗定位，若北斗定位持续失败，则切换回GPS定位；若后续北斗定位成功，则恢复北斗定位，并关闭GPS定位。

北斗定位持续失败的判断条件是：间隔2秒采集一组数据，连续三组未定上位，数据为0。

从图3中可以看出，在定位成功、通讯成功以及上报岸基监控系统后，都在进行一个延时后，重新执行步骤2。图3中的走航式智能监测平台数据包括传感器数据和平台状态数据。

本发明实施例提供的一种走航式智能监测平台的卫星通讯与定位方法可应用于走航式智能监测平台的卫星通讯与定位系统。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果。

本发明采用的冗余卫星通讯方式，保障了走航式智能监测平台的海上实时监测数据的稳定回传。卫星通信冗余三种通讯方式，既包含互为补充的正常工作模式下的卫星通信（天通和北斗），也包含紧急状态下的铱星通信方式，极大提高可靠性。

采用的冗余定位方式，保障了走航式智能监测平台的监测信息与监测点位的一一匹配和平台的回收安全。

冗余卫星通讯方式和定位方式，确保走航式智能监测平台的数据通讯稳定性和平台安全性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。