基于BDS的海域环境监测浮标定位通信装置设计

发布时间：2021-11-23 17:19

　　为适应复杂海域情况,确保通信稳定可靠,将基于BDS开发应用于海域环境监测浮标的定位通信装置。该装置以FPGA为主控芯片,集成卫星定位通信模块、备份存储模块等,利用可再生能源太阳能自主供电;配合监测浮标配套上位机软件,完成回传数据的解码和显示。经过720 h实验测试,结果表明,系统通信未出现丢字错字情况;在全天候情况下,北斗短报文总体发送成功率大于86%。该设计方案可在保证定位精度与通信稳定的前提下,减小系统能耗,延长待机时间,提高系统可靠性,保证浮标长期安全可靠地工作。 

【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020,(09)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

海域环境立体监测系统总体结构

该海域环境监测浮标系统内部硬件结构如图2所示,主要包括电源管理模块、主控模块、DSP解算模块、卫星定位通信模块、海水常规测量模块和存储备份模块。其中,定位通信装置设计在硬件上,主要与4个模块直接相关:主控模块、卫星定位通信模块、存储备份模块和电源管理模块。该硬件设计在满足定位精度要求和通信成功率的前提下尽可能遵循了电路简单、稳定可靠、功耗低、体积小、成本低的原则。2.1 主控模块

针对海面工作特点,利用北斗导航系统不依赖周围网络覆盖的能力,来设计海域环境检测浮标通信装置的卫星定位通信模块。结合本次设计需求,从RDSS(radio determination satellite service)的通信成功率和发射功率、RNSS(radio navigation satellite service)的定位精度和定位需时、模块的体积、外形、质量、工作电压、待机功耗、接口特性、工作环境指标等多方面综合考虑,采用BDM910高集成模块作为本次卫星导航通信模块。该模块外形尺寸为58.3 mm×54 mm×12 mm,质量≤75 g,工作温度为-20～+85 ℃,发射功率≥40 dBm,待机功耗低,能够在湿度≤95%的环境下长期工作,工作可靠性高,且该模块采用BDS+GPS双模定位的定位模式,可在星数不多时增强定位可靠性。卫星定位模块外设电路原理图如图3所示。2.3 存储备份模块

【参考文献】：
期刊论文
[1]便携型多模式水声浮标监测系统[J]. 郭杨阳,王博.  舰船科学技术. 2019(09)
[2]基于FPGA的光纤布拉格光栅解调系统设计[J]. 陶辉,莫金海,赵克,徐学武,潘海波.  仪表技术与传感器. 2019(04)
[3]基于FPGA的高精度模拟量变换器设计[J]. 刘勇良,沈三民,李建军,刘文倩.  仪表技术与传感器. 2019(02)
[4]水质监测浮标数据采集和接收系统设计及其应用[J]. 曹文熙,孙兆华,李彩,邹国旺.  热带海洋学报. 2018(05)
[5]中国海洋卫星及应用进展[J]. 蒋兴伟,林明森,张有广.  遥感学报. 2016(05)
[6]北斗卫星导航系统的发展与思考[J]. 谭述森.  宇航学报. 2008(02)
[7]基于USB2.0高速大容量固态存储系统的设计与实现[J]. 廉佳琦,罗丰,吴顺君.  现代电子技术. 2007(06)

硕士论文
[1]浮标定位通信装置设计与实现[D]. 曹立平.哈尔滨工程大学 2017
[2]弹载小型抗高过载微惯性测量系统设计[D]. 胡陈君.中北大学 2015
[3]海洋水质监测与预报系统研究[D]. 靳玉峰.大连海事大学 2009



本文编号：3514336