[发明专利]遥控无线电浮标的数据收发方法

摘要

本发明公开了一种遥控无线电浮标的数据收发方法，用于由AM接收模块、FSK发射模块、DDS信号产生模块、天线切换器、短波天线、GPS模块和微控制器组成的硬件电路系统，本发明公开的遥控无线电浮标的数据收发方法，其具体应用的硬件电路系统结构简单，所用元器件均为现有常见元器件，硬件投入少，资源消耗小；该数据收发方法公开的数据收发过程简单、可靠、易行，能够实现电浮标与母船的准确、高效通信。本发明的实施，能够克服现有遥控无线电浮标硬件投入过大、操作不灵活的缺点，实现遥控无线电浮标的模块化设计，具有易于批量生产、低成本、操作便捷、通信可靠性高等特点。

主权项

遥控无线电浮标的数据收发方法，其特征在于：该数据收发方法用于由AM接收模块、FSK发射模块、DDS信号产生模块、天线切换器、短波天线、GPS模块和微控制器组成的硬件电路系统，所述的AM接收模块包括依次连接的第一滤波放大器、混频器、第二滤波放大器、解调器和比较器，所述的FSK发射模块包括依次连接的FSK调制器、射频放大器和功率放大器，所述的DDS信号产生模块包括相连接的DDS发生器和射频开关，所述的射频开关分别与所述的混频器和所述的FSK调制器连接，所述的比较器和所述的GPS模块分别与所述的微控制器连接，所述的微控制器与所述的DDS发生器连接，所述的功率放大器、所述的天线切换器和所述的第一滤波放大器依次连接，所述的短波天线与所述的天线切换器连接，所述的天线切换器用于将所述的短波天线切换至数据接收回路或数据发送回路，所述的射频开关用于切换所述的DDS发生器的输出通道，所述的GPS模块用于定位电浮标，该数据收发方法包括以下步骤：步骤1：默认状态下，天线切换器切换至数据接收回路，DDS发生器通过射频开关切换至本地振荡器，并输出2786.5kHz的本振信号；步骤2：当母船呼出机发出寻呼信号时，该寻呼信号由短波天线接收并经第一滤波放大器滤波放大后传送至混频器，再与2786.5kHz的本振信号进行混频并经第二滤波放大器滤波放大得到455kHz的中频信号；所述的寻呼信号为AM调制信号，其载波频率为2331.5kHz，设定寻呼信号的每个寻呼码和电浮标的寻呼码分别由4个码字组成，寻呼信号的每个码字持续的时间为0.2秒，设定寻呼信号的寻呼码频率范围为487.5～787.5Hz，设定码字为0～9这10个数字，各个码字对应的寻呼码频率分别设定为：码字“1”对应的寻呼码频率f1为487.5≤f1＜517.5Hz，码字“2”对应的寻呼码频率f2为517.5≤f2＜547.5Hz，码字“3”对应的寻呼码频率f3为547.5≤f3＜577.5Hz，码字“4”对应的寻呼码频率f4为577.5≤f4＜607.5Hz，码字“5”对应的寻呼码频率f5为607.5≤f5＜637.5Hz，码字“6”对应的寻呼码频率f6为637.5≤f6＜667.5Hz，码字“7”对应的寻呼码频率f7为667.5≤f7＜697.5Hz，码字“8”对应的寻呼码频率f8为697.5≤f8＜727.5Hz，码字“9”对应的寻呼码频率f9为727.5≤f9＜757.5Hz，码字“0”对应的寻呼码频率f0为757.5≤f0＜787.5Hz；步骤3：将得到的455kHz的中频信号经解调器进行解调，得到基带信号，经比较器将基带信号比较整形为方波信号并输送至微控制器；步骤4：微控制器对方波信号的数据接收过程包括步骤4‑1至步骤4‑7；步骤4‑1：微控制器检测到方波信号的上升沿时开始计时，并记录连续两次出现上升沿的时间差，该时间差即为方波信号的周期T，方波信号的频率fre即为fre＝1/T；判定方波信号的频率fre是否在寻呼码频率范围内，若fre在寻呼码频率范围内，执行步骤4‑2；否则，重复步骤4‑1；步骤4‑2：重复步骤4‑1，连续得到方波信号的10个频率fre[x](x＝0,1,2…,9)，判断这10个频率中是否有8个频率相近，判断方法为：从这10个频率中任取8个频率，判断该8个频率中两两频率之差的绝对值是否小于15Hz，若是，执行步骤4‑3；否则，重复步骤4‑2；步骤4‑3：将步骤4‑2中得到的8个频率取其平均值作为暂存的码字频率，记为buf_fre[0]；步骤4‑4：重复步骤4‑1和步骤4‑2，并将得到的8个频率取其平均值记为buf_fre[1]，将buf_fre[1]与buf_fre[0]比较，判断两者之差的绝对值是否大于20Hz，若是，表明buf_fre[1]为新的码字频率；否则，重复步骤4‑4；步骤4‑5：重复步骤4‑1和步骤4‑2，并将得到的8个频率取其平均值记为buf_fre[2]，将buf_fre[2]与buf_fre[1]比较，判断两者之差的绝对值是否大于20Hz，若是，表明buf_fre[2]为新的码字频率；否则，重复步骤4‑5；步骤4‑6：重复步骤4‑1和步骤4‑2，并将得到的8个频率取其平均值记为buf_fre[3]，将buf_fre[3]与buf_fre[2]比较，判断两者之差的绝对值是否大于20Hz，若是，表明buf_fre[3]为新的码字频率；否则，重复步骤4‑6；步骤4‑7：将四个码字频率buf_fre[0]、buf_fre[1]、buf_fre[2]、buf_fre[3]分别与步骤2中设定的电浮标的寻呼码的4个码字对应的寻呼码频率进行比对，若四个码字频率分别与步骤2中设定的电浮标的寻呼码的4个码字对应的寻呼码频率一致，则微控制器对方波信号的数据接收完毕，天线切换器切换至数据发送回路，DDS发生器通过射频开关切换至FSK发射模块；否则，重复步骤4‑1至步骤4‑7；步骤5：微控制器开启GPS模块的电源，并开启微控制器上的定时器开始计时，同时微控制器等待GPS模块发送有效GPS信息，所述的有效GPS信息包括电浮标的位置经纬度、时间、日期和速度；当微控制器收到有效GPS信息或定时器的计时时间大于40s时，微控制器关闭GPS模块的电源，开始数据处理；步骤6：微控制器的数据处理过程为：微控制器将电浮标编号、所述的有效GPS信息、向微控制器供电的电池的电压数据、电浮标周边水温信息数据转化为BCD码并存储在微控制器上的电浮标数据存储区；电浮标数据存储区的数据分为46组，每组10个码元，每组码元以“1”开头，“0”结尾，中间8位码元为有效信息，该有效信息分别表示数据帧头、电浮标编号、有效GPS信息、电池的电压数据、水温信息数据、间隔符和帧尾的BCD码；数据处理结束后，微控制器开始数据发送；步骤7：微控制器的数据发送过程为：DDS发生器产生FSK载波信号，微控制器将电浮标数据存储区存储的数据经FSK调制器进行FSK调制，得到FSK调制信号，FSK调制信号经射频放大器射频放大和功率放大器功率放大后得到FSK基带信号，经短波天线向母船接收机发送该FSK基带信号；所述的FSK载波信号的频率记为F0和F1，设定F0比F1小200Hz；所述的FSK基带信号中码元传输速率为100baud，当所述的FSK基带信号为“0”时发送F0频率，当所述的FSK基带信号为“1”时发送F1频率，所述的FSK基带信号的发送过程包括步骤7‑1至步骤7‑7；步骤7‑1：发送前部“0”，持续时间为1s；步骤7‑2：以100baud的速率发送电浮标数据存储区存储的数据；步骤7‑3：发送间隔“0”，持续时间为1s；步骤7‑4：以100baud的速率发送电浮标数据存储区存储的数据；步骤7‑5，发送间隔“0”，持续时间为1s；步骤7‑6：以100baud的速率发送电浮标数据存储区存储的数据；步骤7‑7：发送尾部“0”，持续时间为1s；步骤8：微控制器的数据发送结束，天线切换器切换至数据接收回路，DDS发生器通过射频开关切换至本地振荡器，等待母船呼出机的下一次寻呼。