基于北斗的气象数据传输终端设计

发布时间：2017-05-27 04:11

  本文关键词：基于北斗的气象数据传输终端设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国自动气象站的建设,对气象观测数据传输的稳定性(包含到报率、实时率和误码率等)要求愈来愈高,特别是无地面信号覆盖或者信号不稳定的偏远地区,怎样高效地将气象观测数据上传到气象信息中心,是目前急切需要解决的问题。本文根据北斗卫星短报文通信功能,设计一款适用于气象行业的北斗气象数据传输终端,实现气象观测数据的实时传输,确保数据传输的及时性、可靠性、保密性。本文所设计的气象数据传输终端具有如下功能：具有北斗短报文通信、北斗授时、北斗定位等功能；具有气象数据的采集和处理功能；提供远程参数设置和状态查询功能,为远程设备管理提供便利；结合中心站平台软件,具有数据组帧、错帧重传、丢帧补录等功能；考虑到野外工作环境,具有多种节能模式,实现不同条件下的低功耗。论文首先介绍了北斗卫星导航系统定位系统的情况和气象自动站数据传输的特点和现状,其次从总体上论述了北斗气象数据传输系统的结构和终端的软硬件方案；接下来论述了终端的具体电路模块,对北斗基带单元和电源部分进行了详细阐述；随后详细介绍了终端的关键功能的软件实现方法；然后对终端的实际应用进行测试和分析；最后就本文工作做了总结并给出了后续要完善的工作。从最终产品的实际部署运行情况来看,本文所设计的终端设备,性能稳定,功耗低,可利用太阳能供电,在不同种类的气象站中作为主链路或者备份链路,数据传输稳定,成功率高,解决了偏远地区气象数据传输的难题,同时数据通信的功能也适用于其他行业的数据传输。相信通过本文的详细描述,能够帮助相关北斗应用行业的人员设计出符合行业要求的北斗通信终端。
【关键词】：北斗导航卫星 气象数据 传输 短报文 气象站
【学位授予单位】：中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P413;TN967.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 本课题的研究现状11-15
• 1.2.1 北斗卫星导航定位系统简介11-12
• 1.2.2 自动气象站数据传输的现状12-15
• 1.3 本文主要研究内容及论文结构15-18
• 第二章 整体设计18-24
• 2.1 北斗气象数据传输系统结构18-20
• 2.1.1 系统组成18-19
• 2.1.2 信息流程19-20
• 2.1.3 指挥机组网20
• 2.2 终端的总体设计方案20-23
• 2.2.1 终端设计思想20-21
• 2.2.2 软硬件设计方案21-23
• 2.3 小结23-24
• 第三章 终端硬件设计24-42
• 3.1 硬件电路整体设计24-26
• 3.1.1 需求分析24
• 3.1.2 硬件整体设计24-26
• 3.2 ARM处理器选型及介绍26-34
• 3.2.1 ARM处理器选型26-27
• 3.2.2 STM32F103处理器介绍27-34
• 3.3 北斗基带单元34-36
• 3.3.1 主要功能35
• 3.3.2 工作原理35-36
• 3.3.3 主要性能36
• 3.4 接口单元36-37
• 3.5 电源部分设计37-41
• 3.5.1 设计原则及电源框图38
• 3.5.2 采用的技术38-40
• 3.5.3 电源部分原理图40-41
• 3.6 小结41-42
• 第四章 终端软件设计42-66
• 4.1 终端主要功能简介42
• 4.2 处理器硬件资源分配42-46
• 4.2.1 10配置42-43
• 4.2.2 中断向量43-45
• 4.2.3 内存管理45-46
• 4.3 终端主要功能设计与实现46-61
• 4.3.1 主程序设计46-49
• 4.3.2 气象数据采集及处理49-52
• 4.3.3 终端设置与查询52-56
• 4.3.4 北斗卫星数据接收处理56-58
• 4.3.5 数据组帧及错帧重传58-60
• 4.3.6 数据补录60-61
• 4.4 外部FLASH存储管理61-64
• 4.4.1 总体结构说明61-63
• 4.4.2 常数定义部分63-64
• 4.4.3 函数说明部分64
• 4.5 小结64-66
• 第五章 终端的性能指标分析及应用案例66-74
• 5.1 北斗气象数据传输终端的性能指标66-67
• 5.2 北斗气象数据传输终端功耗分析67-68
• 5.2.1 北斗终端功耗及工作要求67
• 5.2.2 铅酸电池容量计算67
• 5.2.3 电池选型67-68
• 5.2.4 太阳能电池板选型68
• 5.3 通信成功率的分析68-69
• 5.3.1 数据包成功率分析69
• 5.3.2 数据补包重传成功率分析69
• 5.4 北斗气象数据传输终端的应用案例69-73
• 5.4.1 区域自动站数据传输应用70-71
• 5.4.2 水利水文监测应用71-72
• 5.4.3 电力传输线路环境监测72-73
• 5.5 小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-78
• 致谢78-80
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 曹年红,易道机,江海深;北斗通信技术在光照水电站水情测报系统中的应用[J];水电自动化与大坝监测;2004年06期

2 许冬彦;马丽娜;王维嘉;;北斗卫星导航系统应用产品开展合格评定工作的思考[J];导航定位学报;2015年01期

3 李兴宝;侯方;;基于自动气象站与自动雨量站的气象服务、监视及自动报警系统[J];气象科技;2009年01期

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本文编号：398805