[發明專利]分布式無線氣象編碼監測方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201310498870.1
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103532673B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 劉濤;胡廣大;李歡;張鵬程
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;G08C17/02;G01W1/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及氣象監測技術領域，特別是指一種分布式無線氣象編碼監測方法、裝置及系統。

背景技術

目前，國內外采用的氣象監測系統按系統結構可以分為集中式和分布式。其中，集中式監測系統由一個控制中心負責對系統內部各種信息進行統一加工處理并進行任務的分配，由于所有控制任務都由控制中心完成，一旦控制中心出現故障，整個系統也將無法正常運轉。分布式監測系統將信息加工等任務分配給系統內部各個子單元協同控制及管理，一旦系統內部某個子單元發生故障，其他單元仍能夠繼續正常運作，從而改善系統的可靠性。

采用分布式結構的氣象采集系統按信息傳輸方式可以分為有線和無線兩種。其中，有線數據傳輸多以現場總線（例如CAN總線）技術實現各傳感器與數據采集器的連接，數據傳輸范圍可達10km。但遠距離的數據傳輸將導致布線成本的大幅增加，同時也加大數據傳輸延時，無法保證數據采集的同步性。無線數據傳輸則多以WSN（無線傳感器網絡）技術實現，降低了采用電纜傳輸數據帶來的較高經濟成本和數據延時。當網絡規模較小，數據量不大時，直接傳輸氣象數據即可滿足系統需求。但當網絡數據量較大時，由于當前技術限制，無線傳輸只具有較為有限的帶寬，且其傳輸效率（也即數據正確率）易受到當前所處氣象環境影響（尤其是在雷雨等高濕度天氣），因此需要對數據進行特定的編碼處理以使其可以通過較低帶寬提供高效的數據傳輸。

由于采集的氣象信息數據信號經過傳輸時，會產生錯誤。信息數據在噪聲信道的可靠傳輸是數字信息和通信系統的基本要求。這里的傳輸既可以理解為空間的傳輸，例如通過移動無線信道的傳輸，也可以理解為時間上的傳遞，如將信息存入適當存儲媒體。由于此要求，系統很大程度上依賴于有效的信道編譯碼方法。可靠的數字通信系統必須將差錯率控制在允許的范圍內。提高信息傳輸的可靠性和有效性，是本發明所追求的目標。糾錯碼技術是提高信息傳輸可靠性的一種重要手段，而RS碼是一種循環碼，有嚴謹的代數結構，在碼率固定的情況下它具有較大的糾錯能力，可以提高數據傳輸的可靠性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種分布式無線氣象編碼監測方法、裝置及系統，克服現有分布式無線氣象監測系統中數據在惡劣氣象環境下有效傳輸效率不高的問題。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種分布式無線氣象編碼監測方法，包括：

傳感器節點將采集到的氣象數據通過FPGA芯片進行RS編碼加密，并將密文的氣象數據通過無線方式傳輸至監測站計算機；

監測站計算機接收密文的氣象數據，并將密文的氣象數據解碼后進行數據預處理和存儲，并通過以太網發送到氣象數據中心。

所述傳感器節點將采集到的氣象數據通過FPGA芯片進行RS編碼加密，并將密文的氣象數據通過無線方式傳輸至監測站計算機包括：

將采集到的氣象信息轉換為氣象數據；

將所述氣象數據送入FPGA芯片進行RS編碼加密；

將密文的氣象數據采用無線方式傳輸至監測站計算機。

所述將采集到氣象信息轉換為氣象數據包括：

采集需要監測的氣象信息；

將所述氣象信息轉換為氣象數據。

所述監測站計算機接收密文的氣象數據，并將密文的氣象數據解碼后進行數據預處理和存儲，并通過以太網發送到氣象數據中心包括：

接收密文的氣象數據；

將密文的氣象數據進行解碼；

將解碼后的氣象數據進行預處理和存儲；

將預處理后的氣象數據通過以太網發送到氣象數據中心。

一種分布式無線氣象編碼監測裝置，包括：傳感器節點和監測站計算機，

所述傳感器節點用于將采集到的氣象數據通過FPGA芯片進行RS編碼加密，并將密文的氣象數據通過無線方式傳輸至監測站計算機；

所述監測站計算機用于接收所述傳感器節點發送密文的氣象數據，并將密文的氣象數據解碼后進行數據預處理和存儲，并通過以太網發送到氣象數據中心。

所述傳感器節點包括：

采集單元，用于將采集到的氣象信息轉換為氣象數據；

FPGA單元，用于將所述氣象數據送入FPGA芯片進行RS編碼加密；

無線發送單元，用于將密文的氣象數據采用無線方式傳輸至監測站計算機。

所述采集單元包括：

氣象傳感器模塊，用于采集需要監測的氣象信息；

信號調理模塊，用于對氣象傳感器信號進行降噪濾波。

所述監測站計算機包括：

無線接收單元，用于接收密文的氣象數據；