[发明专利]基于北斗的船舶水文气象数据传输控制系统及方法

摘要

本发明涉及一种基于北斗的船舶水文气象数据传输控制系统，它包括水文气象中心和多个水文气象观测点，其中，每个水文气象观测点设置在一艘对应的船舶上，水文气象中心包括计算控制服务器、第一RDSS通讯模块和数据服务器，每个水文气象观测点均包括RNSS定位模块、第二RDSS通讯模块、计算模块、控制模块、水文气象多要素采集模块和船舶状态信息采集模块。本发明能够根据水文气象信息变化幅度和水文气象观测点的疏密自动调整数据传输频度，能够准确反映水文气象信息变化的同时减少北斗报文数量，从而节省能耗和宝贵的卫星通讯带宽。

主权项

1.一种利用基于北斗的船舶水文气象数据传输控制系统的船舶水文气象数据传输方法，基于北斗的船舶水文气象数据传输控制系统包括水文气象中心(1)和多个水文气象观测点(2)，其中，每个水文气象观测点(2)设置在一艘对应的船舶上，水文气象中心(1)包括计算控制服务器(1.1)、第一RDSS通讯模块(1.2)和数据服务器(1.3)，每个水文气象观测点(2)均包括RNSS定位模块(2.1)、第二RDSS通讯模块(2.2)、计算模块(2.3)、控制模块(2.5)、水文气象多要素采集模块(2.6)和船舶状态信息采集模块(2.7)；所述计算控制服务器(1.1)的数据服务器通信端连接数据服务器(1.3)的通信端，计算控制服务器(1.1)的RDSS接线端连接第一RDSS通讯模块(1.2)的服务器接线端；每个水文气象观测点(2)中计算模块(2.3)的RDSS接线端连接第二RDSS通讯模块(2.2)的计算模块接线端，计算模块(2.3)的RNSS接线端连接RNSS定位模块(2.1)的通信端，水文气象多要素采集模块(2.6)的通信端连接控制模块(2.5)的水文气象数据获取及水文气象采集间隔控制接口，船舶状态信息采集模块(2.7)的通信端连接控制模块(2.5)的船舶状态数据获取及船舶状态采集间隔控制接口，控制模块(2.5)的水文气象数据及船舶航行数据输出端连接计算模块(2.3)的水文气象数据及船舶航行数据输入端；计算模块(2.3)的北斗报文发送间隔输出端连接控制模块(2.5)的北斗报文发送间隔输入端；所述第一RDSS通讯模块(1.2)通过北斗卫星与每个水文气象观测点(2)的第二RDSS通讯模块(2.2)无线通信；其特征在于，船舶水文气象数据传输方法，包括如下步骤：步骤1：每个水文气象观测点(2)中，水文气象多要素采集模块(2.6)实时采集海洋被测区域的水文信息和气象信息，船舶状态信息采集模块(2.7)实时采集被测船舶航行数据；RNSS定位模块(2.1)对相应水文气象观测点(2)进行全球卫星定位，并将相应水文气象观测点(2)的全球卫星定位数据传输给计算模块(2.3)；步骤2：每个水文气象观测点(2)中，控制模块(2.5)采集海洋被测区域的水文信息和气象信息以及被测船舶航行数据，并将采集到的海洋被测区域的水文信息和气象信息以及被测船舶航行数据传输给对应的计算模块(2.3)，该计算模块(2.3)根据船舶航行数据修正所采集的水文气象信息，修正方式为通过船舶的航速和航向对水文气象信息中的风速和风向进行修正，计算模块(2.3)将修正后的水文气象信息与对应水文气象观测点(2)的全球卫星定位数据采用差值压缩的方法打包为北斗报文；步骤3：每个水文气象观测点(2)中，计算模块(2.3)根据预设的初始数据发送间隔将北斗报文通过第二RDSS通讯模块(2.2)、北斗卫星和第一RDSS通讯模块(1.2)发送给计算控制服务器(1.1)，计算控制服务器(1.1)将北斗报文发送给数据服务器(1.3)；步骤4：计算控制服务器(1.1)分别为每个水文气象观测点(2)计算新的北斗报文发送间隔，每个水文气象观测点i的新北斗报文发送间隔Ti根据如下公式计算：Ti＝v1Ai+v2Bi其中，Ai和Bi分别是决定发送间隔Ti的水文气象因素和地理因素，v1为Ai的权值，v2为Bi的权值；水文气象观测点i的水文气象因素Ai如下计算：其中，ΔTi是水文气象观测点i现有的北斗报文发送间隔，即计算控制服务器(1.1)收到的水文气象观测点i的上一条记录到这条记录的时间差，ΔEij是第i个水文气象观测点上一条记录和这一条记录中第j个水文气象要素的差值，wj是该水文气象要素的权值，j＝1，…，n，n为水文气象要素个数；观测点i地理因素Bi如下计算：其中，Dik是水文气象观测点i与水文气象观测点k之间的距离；v2对于所有水文气象观测点i都是固定值，通过下式计算可得：其中，min(Bi,i＝1,...k,)表示所有水文气象观测点中最小的Bi，Tmin表示第二RDSS通讯模块(2.2)发送报文的最小间隔；wp和wq为wj分别满足：令：除了wp和wq外，其余的wj值保持不变；v1对于所有的水文气象观测点(2)是一个预设值，该预设值使得所有水文气象观测点(2)的发送间隔Ti处于最小间隔Tmin和最大间隔Tmax之间；步骤5：如果某个水文气象观测点(2)新的北斗报文发送间隔与与原发送的北斗报文发送间隔不相同，则该计算控制服务器(1.1)通过第一RDSS通讯模块(1.2)、北斗卫星和第二RDSS通讯模块(2.2)将新的北斗报文发送间隔发送给对应的计算模块(2.3)，计算模块(2.3)接收到新的北斗报文发送间隔后将更新自身的北斗报文发送间隔，并将新的北斗报文发送间隔发送给对应的控制模块(2.5)，控制模块(2.5)根据新的北斗报文发送间隔调整对应水文气象多要素采集模块(2.6)和船舶状态信息采集模块(2.7)的信息采集间隔，所述气象多要素采集模块(2.6)和船舶状态信息采集模块(2.7)的信息采集间隔始终与同一时刻的北斗报文发送间隔相等。