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      基于rs編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法、監(jiān)測站及系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:8542849閱讀:588來源:國知局
      基于rs編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法、監(jiān)測站及系統(tǒng)的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及氣象監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域,特別是指一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法、監(jiān)測站及系統(tǒng)。
      【背景技術(shù)】
      [0002]目前,國內(nèi)外采用的氣象監(jiān)測系統(tǒng)按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以分為集中式和分布式。其中,集中式監(jiān)測系統(tǒng)由一個控制中心負責(zé)對系統(tǒng)內(nèi)部各種信息進行統(tǒng)一加工處理并進行任務(wù)的分配,由于所有控制任務(wù)都由控制中心完成,一旦控制中心出現(xiàn)故障,整個系統(tǒng)也將無法正常運轉(zhuǎn)。分布式監(jiān)測系統(tǒng)將信息加工等任務(wù)分配給系統(tǒng)內(nèi)部各個子單元協(xié)同控制及管理,一旦系統(tǒng)內(nèi)部某個子單元發(fā)生故障,其他單元仍能夠繼續(xù)正常運作,從而改善系統(tǒng)的可靠性。
      [0003]采用分布式結(jié)構(gòu)的氣象采集系統(tǒng)按信息傳輸方式可以分為有線和無線兩種。其中,有線數(shù)據(jù)傳輸多以現(xiàn)場總線(例如CAN總線)技術(shù)實現(xiàn)各傳感器與數(shù)據(jù)采集器的連接,數(shù)據(jù)傳輸范圍可達10km。但遠距離的數(shù)據(jù)傳輸將導(dǎo)致布線成本的大幅增加,同時也加大數(shù)據(jù)傳輸延時,無法保證數(shù)據(jù)采集的同步性。無線數(shù)據(jù)傳輸多以WSN(無線傳感器網(wǎng)絡(luò))技術(shù)實現(xiàn),降低了采用電纜傳輸數(shù)據(jù)帶來的較高經(jīng)濟成本和數(shù)據(jù)延時。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小,數(shù)據(jù)量不大時,一般使用無線數(shù)據(jù)傳輸方式,直接傳輸氣象數(shù)據(jù)即可滿足系統(tǒng)需求。但是,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量較大時,由于當(dāng)前技術(shù)限制,無線傳輸只具有較為有限的帶寬,且其傳輸效率(也即數(shù)據(jù)正確率)易受到當(dāng)前所處氣象環(huán)境影響(尤其是在雷雨等高濕度天氣),有效傳輸效率不高、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘汀?br>
      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]為了解決現(xiàn)有的分布式無線氣象監(jiān)測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)在惡劣氣象環(huán)境下有效傳輸效率不高、可靠性低的問題,本發(fā)明提供一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法、監(jiān)測站及系統(tǒng),本發(fā)明提供的分布式無線氣象監(jiān)測方案將RS編碼方式應(yīng)用到無線氣象數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)據(jù)傳輸效率高、可靠性高。
      [0005]本發(fā)明提供的一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法,包括步驟:
      [0006]通過傳感器節(jié)點采集需要監(jiān)測的氣象信息并將其進行處理及RS編碼加密得到密文的氣象數(shù)據(jù),并將所述密文的氣象數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測站計算機;
      [0007]監(jiān)測站計算機接收密文的氣象數(shù)據(jù),并將密文的氣象數(shù)據(jù)解碼后進行數(shù)據(jù)預(yù)處理和存儲,并通過以太網(wǎng)發(fā)送到氣象數(shù)據(jù)中心。
      [0008]其中,所述通過傳感器節(jié)點采集氣象信息并將其進行處理及RS編碼加密得到密文的氣象數(shù)據(jù),并將所述密文的氣象數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測站計算機的步驟包括:
      [0009]傳感器節(jié)點采集需要監(jiān)測的氣象信息;
      [0010]將采集到的氣象信息轉(zhuǎn)換為氣象數(shù)據(jù);
      [0011]將所述氣象數(shù)據(jù)進行RS編碼加密得到密文的氣象數(shù)據(jù);
      [0012]將所述密文的氣象數(shù)據(jù)采用無線方式傳輸至監(jiān)測站計算機。
      [0013]其中,所述將所述氣象數(shù)據(jù)進行RS編碼加密通過FPGA芯片實現(xiàn)。
      [0014]其中,所述監(jiān)測站計算機接收密文的氣象數(shù)據(jù),并將密文的氣象數(shù)據(jù)解碼后進行數(shù)據(jù)預(yù)處理和存儲,并通過以太網(wǎng)發(fā)送到氣象數(shù)據(jù)中心的步驟包括:
      [0015]監(jiān)測站計算機接收所述密文的氣象數(shù)據(jù);
      [0016]將所述密文的氣象數(shù)據(jù)進行BM譯碼得到解碼后的氣象數(shù)據(jù);
      [0017]將解碼后的氣象數(shù)據(jù)進行預(yù)處理和存儲;
      [0018]將預(yù)處理后的氣象數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送到氣象數(shù)據(jù)中心。
      [0019]本發(fā)明還提供一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測站,包括監(jiān)測站計算機和若干個傳感器節(jié)點,每個傳感器節(jié)點和所述監(jiān)測站計算機通過無線連接;所述傳感器節(jié)點采集需要監(jiān)測的氣象信息并將其進行處理及RS編碼加密得到密文的氣象數(shù)據(jù),并將所述密文的氣象數(shù)據(jù)傳輸至所述監(jiān)測站計算機;所述監(jiān)測站計算機接收密文的氣象數(shù)據(jù),并將密文的氣象數(shù)據(jù)解碼后進行數(shù)據(jù)預(yù)處理和存儲,并通過以太網(wǎng)發(fā)送給指定對象。
      [0020]其中,所述傳感器節(jié)點包括:
      [0021]采集單元,用于采集需要監(jiān)測的氣象信息并輸出;
      [0022]FPGA單元,通過FPGA芯片將所述采集單元采集到的氣象信息轉(zhuǎn)換為氣象數(shù)據(jù),并對所述氣象數(shù)據(jù)進行RS編碼加密,得到密文的氣象數(shù)據(jù)并輸出;
      [0023]無線發(fā)送單元,與所述監(jiān)測站計算機無線連接,用于將所述FPGA單元輸出的密文的氣象數(shù)據(jù)通過無線方式傳輸至所述監(jiān)測站計算機。
      [0024]其中,所述采集單元包括:
      [0025]氣象傳感器模塊,用于采集需要監(jiān)測的氣象信息并輸出;
      [0026]信號調(diào)理模塊,用于對所述氣象傳感器模塊輸出的氣象信息進行降噪濾波。
      [0027]其中,所述FPGA單元包括控制模塊、采集轉(zhuǎn)換模塊和RS編碼模塊;所述控制模塊分別和采集轉(zhuǎn)換模塊、RS編碼模塊連接,所述采集轉(zhuǎn)換模塊還分別與所述采集單元、RS編碼模塊連接;所述RS編碼模塊還和無線發(fā)送單元連接;所述控制模塊通過所述采集轉(zhuǎn)換模塊控制所述采集單元采集需要監(jiān)測的氣象信息,所述采集轉(zhuǎn)換模塊用于將所述采集單元輸出的氣象信息轉(zhuǎn)換為氣象數(shù)據(jù)并輸出給所述RS編碼模塊,所述控制模塊還用于控制所述RS編碼模塊對所述氣象數(shù)據(jù)進行RS編碼加密,得到密文的氣象數(shù)據(jù)并輸出。
      [0028]其中,所述監(jiān)測站計算機包括:
      [0029]無線接收單元,用于接收傳感器節(jié)點發(fā)來的密文的氣象數(shù)據(jù);
      [0030]RS解碼單元,用于將所述無線接收單元接收的密文的氣象數(shù)據(jù)進行BM譯碼得到解碼后的氣象數(shù)據(jù)并輸出;
      [0031]數(shù)據(jù)處理及存儲單元,用于將所述RS解碼單元輸出的解碼后的氣象數(shù)據(jù)進行預(yù)處理和存儲后輸出;
      [0032]以太網(wǎng)通信單元,用于將所述數(shù)據(jù)處理及存儲單元預(yù)處理后的氣象數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送給指定對象。
      [0033]本發(fā)明還提供一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測系統(tǒng),包括氣象數(shù)據(jù)中心以及若干個與所述氣象數(shù)據(jù)中心無線連接的分布式無線氣象監(jiān)測站,所述分布式無線氣象監(jiān)測站為上述任一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測站。
      [0034]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
      [0035]上述方案中,將RS編碼方式應(yīng)用到無線氣象數(shù)據(jù)傳輸,可以在惡劣氣象環(huán)境下降低無線傳輸氣象數(shù)據(jù)的傳輸誤碼情況,從而提高數(shù)據(jù)有效性,以此實現(xiàn)通過較低帶寬提供高效的氣象數(shù)據(jù)傳輸;并且,進一步地,使用FPGA芯片對RS編碼進行門級電路實現(xiàn),相比單片機等片上系統(tǒng)(SOC)技術(shù)可以更加快速的實現(xiàn)編碼,從而減少了氣象數(shù)據(jù)從采集經(jīng)過傳輸?shù)竭_接收端的延時。
      【附圖說明】
      [0036]圖1為本發(fā)明提供的一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法流程圖;
      [0037]圖2為本發(fā)明實施例還提供一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測站結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0038]圖3為為本發(fā)明實施例提供的基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測站的優(yōu)選實時結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0039]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
      [0040][主要附圖標(biāo)記說明]
      [0041]1、 分布式無線氣象監(jiān)測站;
      [0042]2、 氣象數(shù)據(jù)中心;
      [0043]11、 傳感器節(jié)點;
      [0044]12、 監(jiān)測站計算機;
      [0045]111、采集單元;
      [0046]112、FPGA 單元;
      [0047]113、無線發(fā)送單元;
      [0048]121、無線接收單元;
      [0049]122、RS 解碼單元;
      [0050]123、數(shù)據(jù)處理及存
      當(dāng)前第1頁1 2 3 
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