基于北斗通信系统气象水文漂流浮标设计与实现

孔卫奇+杨志勇+马尚昌

摘 要： 目前海洋监测大都采用锚碇浮标和Argos卫星通信技术，针对其监测范围有限、通信时限受卫星过顶时间限制、供电系统续航能力差、数据的安全得不到保证等问题，在参考已有的漂流浮标系统的基础上，设计一种新的小型化系统结构，在其经过的路径完成对相关海域的气象水文数据实时、连续、长期、准确地采集。为了最大限度地提高浮标运行时长，采用超低功耗微处理器、配置太阳能充电模块及为所有部件设置独立电源控制。浮标通信主要采用我国自主研发的北斗通信系统，不仅覆盖范围广，而且数据安全性能得到保证。实验测试结果表明该浮标数据采集及通信系统性能优良，对于深远海洋气象水文观测意义重大。

关键词： 漂流浮标； 气象水文； 北斗通信； 数据采集

中图分类号： TN914?34； P715.2 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）19?0160?04

Design and realization of Beidou communication system based drifting

buoy for meteorology and hydrology observation

KONG Weiqi1， YANG Zhiyong2， MA Shangchang1， 3

（1. Chengdu University of Information Technology， Chengdu 610225， China；

2. Huayun Sounding （Beijing） Meteorological Technology Corporation， Beijing 102299， China；

3. CMA Key Laboratory of Atmospheric Sounding， Chengdu 610225， China）

Abstract： The moored buoy and Argos satellite communication technology are mostly used in the marine monitoring， which have the problems of poor cruising ability of power supply system and limited monitoring range， can′t guarantee the data security， and their communication time is limited by the satellite covering time. By referring to the existing drifting buoy system， a new miniaturized system structure was designed to realize the real?time， continuous， long?term and accurate acquisition of meteorological and hydrological data in relevant sea areas for the passing path. In order to prolong the operation time of buoy to the maximum extent， the ultra?low power consumption microprocessor is adopted， the solar charging module is configured， and the independent power control is set for all components. The Beidou communication system developed by China independently is used in buoy communication， which has wide coverage area and can guarantee the data security. The experimental test results show that the buoy data acquisition and communication system has excellent performance， and has great significance for the meteorology and hydrology observation of deep ocean.

Keywords： drifting buoy； meteorology and hydrology； Beidou communication； data acquisition

0 引 言

海洋是我國领土的重要组成部分和宝贵的财富资源，具有重要的国防战略地位和经济实用价值。十八大报告中明确提出建设海洋强国，充分体现了国家对海洋的重视。而海洋水文气象观测是认识海洋、研究海洋、开发利用海洋的基础，海洋观测仪器则是海洋观测的工具和手段[1]。近年来为满足社会发展的需要，地面气象观测已实现业务化，观测技术与观测方法都得到了显著地提高，形成了全国的观测网。在各种硬件平台的基础上，设计并编写高效率的运行程序来完成地面气象数据处理加工。……