[发明专利]基于BDS和UWSNs的数据交换系统与岸上基站的数据交换方法

说明书

技术领域

本发明涉及水下无线传感网络（UnderwaterWirelessSensorNetworks,简称UWSNs）与北斗卫星系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem,简称BDS）的数据交换，属于信息数据交换应用领域,具体是基于BDS和UWSNs的交换系统与岸上基站的数据交换方法。

背景技术

地球表面百分之七十以上被蓝色的海洋所覆盖，更应该称为“水球”。中国是陆地大国，同时也是一个海洋大国，海洋面积居世界前列。一方面，我国的海上石油、天然气资源，潮汐能/风能资源，渔业资源等海洋资源丰富；另一方面，海洋安全是国家安全的重要组成部分与重要保证。因此，有效地开发和保护海洋资源、维护海洋安全具有很高的经济价值和战略意义。

在众多新兴的海洋科技领域中，水下传感器网络因近年来在水体污染监控、水下资源勘探、海洋地理气象数据收集、地震/海啸灾难预防、国防安全领域等方面的应用受到日益广泛的关注。例如，在海洋地理数据收集方面，UWSNs网络利用水面、水下布放的传感器，协作采集三维海洋地理数据。因此，该技术对沿海地区水文气象数据采集，灾害灾难预报方面有着重要意义。

“北斗一号”卫星系统是我国自主研发的同时具有导航和通信功能的通信系统。其波束覆盖中国及其周边海域，非常适合应用于国家海域内，水下无线传感网络网关与岸上基站之间的数据通信。但是“北斗一号”通信没有回执消息，因此存在无法确定接收端是否完整接收全部数据，甚至是否接收到数据的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种基于BDS和UWSNs的数据交换系统与岸上基站的数据交换方法。这种方法能克服水下无线传感网络远距离通信能力的不足、实现有效、可靠的海上数据通信。

实现本发明目的的技术方案是：

基于BDS和UWSNs的数据交换系统，包括

核心控制模块，用于实现整个系统任务的全局处理、数据交换、资源管理；

北斗数据收发模块，用于与北斗卫星系统、水下无线传感网络进行数据交换，同时，北斗数据收发模块接收到的指令、业务要求经过水下无线传感器通信模块转发给区域内的传感器节点；

水下无线网络通信模块，接收来自传感器节点的感知数据，并交由核心控制模块处理，最终接入北斗网络；

协议栈转换模块，对来自水下传感器网络传输的数据，逐层格式转换、数据封装与解析；

所述核心控制模块与北斗数据收发模块、水下无线网络通信模块、协议栈转换模块连接。

包括外部存储模块，所述的外部存储模块为双倍速率同步动态随机存储器，对水下传感数据、定位信息、北斗数据收发模块接收的指令信息进行缓存，通过缓存降低UWSNs与BDS不同网络之间载波频率、数据量、传输速率、网络带宽等差异的影响；所述外部存储模块与核心控制模块连接。

包括能量供应模块，所述能量供应模块用于给系统各模块提供所需电源；所述能量供应模块包括顺序连接的太阳能电池板、充/放电电路、蓄电池和输出稳压电路，设有反馈电路与充/放电电路、蓄电池连接。

所述的核心控制模块包括智能芯片ARM11和与其电连接的万年历时钟电路、自启动晶振电路、数据和地址总线接口电路；

包括与ARM11电连接的液晶显示电路。

所述的北斗数据收发模块包括第一DSP处理器和与其连接的发射电路、接收电路和串行控制接口电路，发射电路、接收电路与圆极型全向天线连接。

所述的水下无线网络通信模块包括第二DSP处理器和与其连接的信号发生器、模数转换模块，信号发生器、模数转换模块与全向天线连接。

信号发生器通过发射端放大电路与全向天线连接。

模数转换模块通过接收端放大电路与全向天线连接。

基于BDS和UWSNs的数据交换系统与岸上基站的数据交换方法，包括上述基于BDS和UWSNs的数据交换系统，所述方法包括如下步骤：

1)水下无线传感网络数据交换过程：

S101：开始；

S102：系统中的传感器采集数据，通过所述数据交换系统中的核心控制模块对数据进行压缩，存入外部存储模块，形成数据发送队列；

S103：核心控制模块根据用户识别SIM卡的通信级别，确定北斗通信的短报文长度，从数据发送队列中提取SIM卡对应长度的数据；