极区拖曳式海洋剖面测量浮标的铱星应用研究

发布时间：2020-11-03 21:00

　　 海冰预测是气候研究与航道保护的重要措施之一。由东北师范大学、中国海洋大学等单位联合研制的极区拖曳式海洋剖面测量浮标以极区海冰的及时预测为目的,综合了冰上气象与海洋浅层水文数据的采集。该浮标采用Argos卫星通信系统完成早期开发工作,但存在数据传输延时长、数据可视化程度低、丢数率大、单日可传输数据量有限、双向传输可靠性差以及数据处理复杂等问题。本文针对极区拖曳式海洋剖面测量浮标的远程数据传输问题展开研究,提出铱星移动通信系统的卫星通信应用方案,实现了浮标系统低功耗运行、数据传输低丢失率、数据传输实时性强、客户端数据整合处理、浮标远程控制等具体功能。根据浮标整体性能要求,采用基于铱星SBD数据服务的铱星9602终端模块,完成了浮标远程数据传输总体方案设计。在浮标端,设计了可控的铱星9602电源电路、兼容Arogs通信方案的电源转换接口,开发了兼容Arogs通信方案天线接口的铱星9602转接板。根据铱星9602模块的基本通信协议,制定了卫星信号强度检测、浮标数据多重发送、超时主动放弃的双向传输程序方案,综合考虑了模块的低功耗运行与数据高效传输。根据浮标运行要求,设计了浮标运行参数修改、主机软件复位等远程指令执行程序,实现了浮标远程控制功能。在用户端,由于铱星9602模块的SBD通信服务单次传输字节数的限制,造成用户端数据整合工作繁重,对此基于邮箱POP3协议以及SMTP协议利用Delphi7图形软件集成开发环境开发了铱星通信PC客户端软件,实现了基本邮件的收发、铱星SBD数据服务邮件筛选以及浮标传输数据的直接显示、合并、存储等功能。本文对铱星通信系统各部分进行了功能测试,以及极区拖曳式海洋剖面测量浮标的系统联调拷机。通过实验室联调、白山湖模拟布放拷机以及北极实地布放等环节,验证了该通信方案的稳定性与可靠性。系统软硬件设计实现了该浮标的低功耗运行、数据高效传输以及远程可控等要求,PC客户端软件的设计应用大大减轻了用户的浮标数据整合压力。
【学位单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P715.2
【部分图文】：

大气研究计划(GARP)、热带海洋和全球大气计划(TOGA)、世界海洋环流实验天气监测网以及海洋剖面探测的 Argo 计划等[45]。面对天地一体化的互联网信息高速传输的需求，随着空间科技的进步以及本的降低，预计不久的未来拥有数百颗卫星的低轨移动卫星通信系统将迎来，移动卫星通信资费将继续降低。对于科研工作者来说，从事远离海岸的浮的研究将会拥有更多的通信方案可以选择。然而目前，海事卫星、欧星以及虽然拥有广泛的商业化应用却无法覆盖到南北极地区，而覆盖到南北极高纬rbcomm 系统则主要面向商业用户，因此对于极地科考的应用价值不大，当研领域的卫星通信应用大多仍局限于铱星和 Argos 卫星通信系统两种。由于行，这两种卫星系统能够在低轨道覆盖南北极以及赤道等高中低纬度地区，应用范围与较低的通讯功耗。星座多条轨道在两极的交叉也使得该系统在极密集的信号覆盖，如图 1.1 铱星系统模型所示。

第2章 极区拖曳式海洋剖面测量浮标概述.1 浮标系统的总体结构与工作流程极区拖曳式海洋剖面测量浮标分冰基型与海洋型两种，除了部分外形结构与传感置外，两者结构基本相同，可以划分为冰上（水上）浮标、拖曳通信电缆以及水下浮标三部分，基本结构如图 2.1 所示。

中菝咦刺??约跎傧低彻?模?映じ”晔褂檬倜?Ｍ?2.2 极区拖曳式海洋剖面浮标循环工作流程图2.2 主机控制系统基本结构极区拖曳式海洋剖面测量浮标主机控制系统封装在冰上（水上）浮标内部，系统以STC15 系列单片机为核心，通过高效电源管理模式控制外围相关模块，其基本结构如图2.3 所示。
【参考文献】

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本文编号：2869092