数据通信论文：无线网的资料浮标通讯体系的建构范文
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作者：唐原广李保成王朋朋单位：中国海洋大学工程学院
系统构成
随着CDMA技术的发展及应用，近年来以CDMA网络作为无线数据传输的平台，也被应用到了海洋资料浮标上。将CDMA数据终端和数据接收中心接入到CDMA网络平台中来实现浮标数据的传输。浮标总体系统框架如图1所示。
浮标系统通讯部分包含了浮标端的数据发射终端和浮标数据接收处理端的数据接收中心。浮标数据发射终端DTU硬件组成部分主要包括CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块等。CD-MADTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线CDMAMODEM的结合;它具备CDMA拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。并且提供串口数据双向转换功能。另外DTU采用了心跳包，可保持永久在线。浮标数据接收处理端的数据接收中心包括接收系统和数据库。
系统方案
本系统采用点对点数据传输方式。CDMADTU开机之后自动连接到CDMA网络中，并与数据中心建立通信链路。CDMADTU通过串口将数据从数据采集处理系统读入，然后对数据打包，使用AT指令以报文形式通过网络发送到具有固定公网IP的数据中心。数据接收中心通过网络接收到数据后，然后对数据解析。数据解析后，显示数据并存储数据。
资料浮标数据中心软件设计
1接收系统软件设计
浮标数据接收中心安装在具有固定公网IP的电脑上，本系统采用专线。若中心电脑是通过路由器上网的，在路由器上要设置数据转发。数据接收中心包含三个方面:数据通信、数据处理及系统配置。上位机软件采用VisualC++进行编程。程序采用了UML建模思想。一是根据采集的参数设计了各个参数组件，如气温、气压等控件。在主程序中调用参数组件显示接收到的数据。二是状态机的设计。根据接收情况分为不同处理方式。
CDMA接收程序中，读取DTU发送的数据包有三种方式:阻塞、非阻塞及消息模式。文中采用消息模式。消息模式基于windows的消息机制，启动服务的时候DSC需要传输一个窗口句柄、一个消息类型给开发包，同时窗口实现一个消息处理函数来处理该消息类型。开发包在收到数据的时候，将向触发消息函数，通过消息函数自动完成数据的读取、处理过程的流程。数据通信子程序的流程图如图2所示：在数据通信模块与数据处理模块关联中，文中采用了有限状态机FSM思想。有限状态机的工作原理为发生事件(event)后，根据当前状态(current_state)，决定执行的动作(action)，并设置下一个状态号(next_state)。
本程序采用switchcaseFSM。数据处理软件设计流程如图3所示，其中数据处理程序中还包含了波浪主波向确定方法，即对十六个采样点采用加权平均的方式求出主波向。系统配置:通过查询，可以获得浮标主机参数配置，同时也可以通过无线网络设定浮标各个传感器的工作模式。包括采样间隔、发送数据时间、是整点发送还是半点发送。
2数据库
数据库系统包括两个部分:实时数据存储、数据查询和数据管理。实时数据存储:系统整点接收到数据后，不仅在实时界面显示浮标各参数数据。同时为了清晰地看出浮标参数的变化，添加了参数的曲线示意图。而且对整点接收到的数据存入到数据库中，同时根据库中已存数据，进行日统计数据的输出显示。由于浮标存储的数据不是大容量数据，而access数据库操作简洁、方便，不用依赖Server也可以对数据进行操作，因此本系统采用了access数据库存储数据。数据查询:可以查询某个时间段的数据。同时也可以导入到excel表格中。加以改进可以生成每月浮标数据报表。
数据管理:由于实时显示的只是各整点的数据，而中间采样点的数据是以二进制文件存储在计算机中的，要想直观查看采样点数据，就必须对数据进行处理，因此在数据管理中可以看到采样点数据原始数据及处理后的数据。数据管理模块还可以扩展插入、删除数据库数据操作等。
为了测试浮标的整体性能，海洋监测实验室于2011年8月在上海芦潮港海洋站附近布放SZF型多功能波浪浮标一套，与芦潮港海洋观测站进行一个星期的比测。其气象数据对比图如图4、5所示。从上述对比曲线可以看出，浮标测得的气象数据和海洋站测得的数据基本一致。2012年3月13日至17日于象山海域使用波浪骑士进行了波浪比测试验，其对比结果如表1。国外主波向计算一般采用画方向谱然后分析得到主波向。国内对方向谱研究也有一定成果。如管长龙等研究的扩展本征矢法(EEV)等，文中也对波浪谱进行了分析，结果基本符合要求。
结束语
基于CDMA无线网络的浮标数据通信系统为用户提供了低成本、高效的双向数据传输方式。具有广阔的应用前景。系统经过室内拷机及海上试验，现已正常运行6个月。
