[發(fā)明專利]超聲風(fēng)速溫度儀局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及測(cè)量方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310325277.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103401745A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙翼俊;羅衛(wèi)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所
• 主分類號(hào): H04L12/40
• 分類號(hào): H04L12/40;H04J3/06;G01P5/24;G01K11/22
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 王澤云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超聲風(fēng)速溫度儀局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及測(cè)量方法，屬于信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)屬于信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中以GPS秒信號(hào)為時(shí)基的對(duì)多臺(tái)超聲風(fēng)速溫度儀進(jìn)行實(shí)時(shí)、同步測(cè)量的局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科研工作的深入和航天、航空或軍事領(lǐng)域特殊的需求，完成某一特定區(qū)域的風(fēng)速和溫度脈動(dòng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)隨時(shí)間和空間演變過(guò)程的精確測(cè)量，特別是進(jìn)行實(shí)時(shí)、同步的測(cè)量，對(duì)拓展大氣相關(guān)領(lǐng)域研究和實(shí)際應(yīng)用具有特別重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種超聲風(fēng)速溫度儀局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及測(cè)量方法，以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)超聲風(fēng)速溫度儀實(shí)時(shí)組網(wǎng)觀測(cè)，入網(wǎng)超聲同步采樣，保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的可比性和正確性的目的。

為達(dá)到所述的目的本發(fā)明的技術(shù)方案和方法是：

一種超聲風(fēng)速溫度儀局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括：

至少一臺(tái)主機(jī)，該主機(jī)為裝置了包括中央處理器、內(nèi)存、控制電路、通信電路、GPS接收和處理模塊及輸入輸出接口的微電腦處理裝置；所述的通信電路為光電隔離和數(shù)字通訊電路，該光電隔離和數(shù)字通訊電路通過(guò)總線與主機(jī)電性連接；

至少一臺(tái)GPS接收機(jī)，該GPS接收機(jī)可接收到含有用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)時(shí)間信息的GPS數(shù)據(jù)包；該GPS接收機(jī)通過(guò)串行口與該光電隔離和數(shù)字通訊電路電性連接；

復(fù)數(shù)個(gè)從機(jī)，所述的從機(jī)為分布在不同空間位置的超聲風(fēng)速溫度儀；該超聲風(fēng)速溫度儀上設(shè)置光電隔離電路，通過(guò)雙絞線與主機(jī)組成局域網(wǎng)絡(luò)；

所述的主機(jī)通過(guò)串行口讀入該GPS數(shù)據(jù)包并解包,得到GPS的時(shí)間信息并透過(guò)主機(jī)作為局域網(wǎng)的時(shí)間基準(zhǔn),控制入網(wǎng)的從機(jī)完成不同空間位置的三維風(fēng)速和溫度脈動(dòng)的實(shí)時(shí)同步測(cè)量。

該光電隔離和數(shù)字通訊電路由單片機(jī)，光電隔離芯片，數(shù)字通訊芯片，接線端子及常用元件組成；

該單片機(jī)的接收端或第10引腳連接到光電隔離芯片第6引腳，光電隔離芯片的第3引腳連接數(shù)字通訊芯片的接收端或第2引腳；

該單片機(jī)的發(fā)送端或第11引腳連接到光電隔離芯片第3引腳，光電耦合芯片的第6引腳連接數(shù)字通訊芯片的發(fā)送端或第5引腳；數(shù)字通訊芯片的引腳12、11、10、9分別連接接線端子的1、2、4、6引腳。

該單片機(jī)為89S52單片機(jī)；該光電隔離芯片為6N137光電隔離器，該數(shù)字通訊芯片為MAX491EPD數(shù)字通訊芯片；該接線端子為JP1或光電耦合型接線端子。

該GPS接收機(jī)硬件主要結(jié)構(gòu)要求其通訊媒體為型號(hào)為SBPV2*0.5的屏蔽雙絞線；收發(fā)器為MAX491E；光電隔離器為6N137；接插件為歐式雙列直插件；通訊媒體匹配電阻為120歐姆金屬膜電阻。

該GPS接收和處理模塊的通信規(guī)程包括：

物理層，物理層通訊規(guī)程為保證局域網(wǎng)以GPS秒信號(hào)為時(shí)基,信息位流有序在超聲主從分布式局域網(wǎng)絡(luò)的無(wú)誤傳送；

數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層把物理層提供的位流，按數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)協(xié)議變成幀流，以便網(wǎng)絡(luò)同位體能正確理解和處理信息的內(nèi)容；所述的幀流包括指令幀和數(shù)據(jù)幀；所述的指令幀分為初始化指令幀，采樣指令幀和令牌指令幀；

話路層，話路層用于為主機(jī)斷開(kāi)、接通入網(wǎng)從機(jī)，并為在它們之間按GPS秒信號(hào)為時(shí)基保持有序?qū)υ挾峁┓?wù)；

應(yīng)用層，應(yīng)用層將通過(guò)局域網(wǎng)正確有序傳送的主機(jī)命令和從機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后輸出。

該指令幀由五個(gè)字節(jié)組成，第一個(gè)字節(jié)為幀頭，第二、三、四字節(jié)為指令，第五個(gè)字節(jié)為幀尾；

該數(shù)據(jù)幀由十八個(gè)字節(jié)組成，第一個(gè)字節(jié)為幀頭，第二個(gè)字節(jié)設(shè)置為用于區(qū)分指令幀和數(shù)據(jù)幀的16進(jìn)制數(shù)字OX00，第三個(gè)字節(jié)表示本幀數(shù)據(jù)的入網(wǎng)超聲地址碼，第四至十五字節(jié)為超聲測(cè)得的數(shù)據(jù)；第十六字節(jié)為幀邊界保護(hù)字節(jié),第十七字節(jié)為校驗(yàn)和,第十八字節(jié)為幀尾。

該指令幀的幀頭和幀尾分別設(shè)置為16進(jìn)制數(shù)字OXAA和OX55；該數(shù)據(jù)幀的幀頭和幀尾分別設(shè)置為16進(jìn)制數(shù)字OXAA和OX55；

該數(shù)據(jù)幀的第十七字節(jié)校驗(yàn)和字節(jié)是第四至十五字節(jié)的代數(shù)和，可用于比較數(shù)據(jù)幀傳輸至主機(jī)時(shí)是否傳輸有誤。

該初始化指令幀的第二、三、四字節(jié)依次為ICMD、NODE和SP/S；該ICMD為初始化指令0XB1，該NODE表示網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)數(shù)，該SP/S為采樣頻率；該SP/S=0X05,OX10,OX11,OX12代表采樣頻率分別為5,10,20,100Hz；

該采樣指令幀的第二、三、四字節(jié)依次為16進(jìn)制數(shù)字OXFF，OX00和OX00；

該令牌指令幀的第二、三、四字節(jié)依次為ADD和16進(jìn)制數(shù)字OX00，OX04；該ADD為入網(wǎng)超聲的地址碼。