[發(fā)明專利]一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)和方法

在審

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• 申請日: 2023-03-30
• 公開（公告）號: CN116436944A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉彬;胡宏濤;陳威;宋召軍;李勇華;潘晉;樂京霞;鄧義斌;范澤清;劉航
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: H04L67/12
• 分類號: H04L67/12;H04L69/22;H04W4/80
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 姜婷

1.一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括多個無人監(jiān)測船、Lora網(wǎng)關(guān)和岸端上位機(jī)；

所述無人監(jiān)測船，用于獲取海洋環(huán)境數(shù)據(jù)和所述Lora網(wǎng)關(guān)發(fā)送的配置信息，根據(jù)所述配置信息將海洋環(huán)境數(shù)據(jù)實時傳輸給所述Lora網(wǎng)關(guān)；

所述Lora網(wǎng)關(guān)，用于向每個所述無人監(jiān)測船發(fā)送配置信息，接收所述無人監(jiān)測船發(fā)送的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)格式對所述海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，得到封裝數(shù)據(jù)，并將所述封裝數(shù)據(jù)傳輸至所述岸端上位機(jī)；

所述岸端上位機(jī)，用于接收所述Lora網(wǎng)關(guān)發(fā)送的封裝數(shù)據(jù)，對所述封裝數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，對解析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將分析結(jié)果進(jìn)行上傳。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述Lora網(wǎng)關(guān)包括配置模塊、數(shù)據(jù)封裝模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；

所述配置模塊，用于根據(jù)所述無人監(jiān)測船的空間地址和編號信息對所述無人監(jiān)測船進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置；

所述數(shù)據(jù)封裝模塊，用于對所述海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則對預(yù)處理后的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，得到封裝數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，用于對所述封裝數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制、擴(kuò)頻調(diào)制和射頻調(diào)制后發(fā)送給所述無人監(jiān)測船。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述配置模塊包括信道配置模塊；

所述信道配置模塊用于根據(jù)所述無人監(jiān)測船的空間地址和編號信息分配第一信道和第二信道；所述第一信道用于實時獲取所述無人監(jiān)測船實時發(fā)送的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)；所述第二信道用于發(fā)送配置指令；

其中，第一信道和第二信道的網(wǎng)絡(luò)頻段不同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述配置指令包括數(shù)據(jù)時間戳、所述無人監(jiān)測船發(fā)送數(shù)據(jù)對應(yīng)的時間窗以及數(shù)據(jù)傳輸速率。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)格式包括：前導(dǎo)碼、數(shù)據(jù)報頭、有效負(fù)載數(shù)據(jù)、前向糾錯碼率和校驗碼。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述Lora網(wǎng)關(guān)模塊還包括加密模塊，所述岸端上位機(jī)包括解析模塊；

所述加密模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的加密方法對所述封裝數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，得到加密數(shù)據(jù)，并將所述加密數(shù)據(jù)傳輸給所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；

所述解析模塊，用于對所述加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的加密方法包括：基于對稱加密方法對所述封裝數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述岸端上位機(jī)包括提取模塊、監(jiān)測模塊以及判斷模塊；

所述提取模塊用于提取所述封裝數(shù)據(jù)中的有效負(fù)載數(shù)據(jù)；

所述監(jiān)測模塊用于根據(jù)所述有效負(fù)載數(shù)據(jù)確定監(jiān)測水域、監(jiān)測類型和監(jiān)測數(shù)值；

所述判斷模塊用于根據(jù)所述監(jiān)測類型和監(jiān)測數(shù)值判斷所述監(jiān)測水域是否存在異常或突發(fā)情況。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括中繼Lora節(jié)點；

所述中繼節(jié)點用于對所述無人監(jiān)測船發(fā)送的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行二次轉(zhuǎn)發(fā)至所述岸端上位機(jī)。

10.一種基于Lora通信的海洋監(jiān)測方法，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-9任一所述的基于Lora通信的海洋監(jiān)測系統(tǒng)，所述方法包括：

通過Lora網(wǎng)關(guān)向每個無人監(jiān)測船發(fā)送配置信息；

通過所述無人監(jiān)測船獲取海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，接收所述Lora網(wǎng)關(guān)發(fā)送的配置信息，并根據(jù)所述配置信息將海洋環(huán)境數(shù)據(jù)實時傳輸給所述Lora網(wǎng)關(guān)；

通過所述Lora網(wǎng)關(guān)接收所述無人監(jiān)測船發(fā)送的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)格式對所述海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)封裝，得到封裝數(shù)據(jù)，并將所述封裝數(shù)據(jù)傳輸至所述岸端上位機(jī)；

通過所述岸端上位機(jī)接收所述Lora網(wǎng)關(guān)發(fā)送的封裝數(shù)據(jù)，對所述封裝數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，對解析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和存儲，將分析結(jié)果進(jìn)行上傳。