王鳳軍熊學(xué)軍蒲 定楊秉林

(1.國家海洋局第一海洋研究所,山東青島266061; 2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實驗室區(qū)域海洋動力學(xué)與數(shù)值模擬功能實驗室,山東青島266237; 3.中海石油深海開發(fā)有限公司,廣東深圳518067)

海洋觀測數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸鏈路—以Iridium傳輸鏈路應(yīng)用分析為例

王鳳軍1,熊學(xué)軍1,2*,蒲 定3,楊秉林3

(1.國家海洋局第一海洋研究所,山東青島266061; 2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實驗室區(qū)域海洋動力學(xué)與數(shù)值模擬功能實驗室,山東青島266237; 3.中海石油深海開發(fā)有限公司,廣東深圳518067)

為了使全球性的海洋觀測數(shù)據(jù)能夠及時、可靠、準確地接收,介紹了基于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)海洋觀測數(shù)據(jù)傳輸鏈路的組成,對衛(wèi)星傳輸鏈路的3個組成部分進行詳細說明,包括:Iridium,Argos,Inmarsat和中國北斗四種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及比較分析,各衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)發(fā)送終端的分類分析以及陸地接收系統(tǒng)數(shù)據(jù)下載方式的比較分析。以Iridium網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為例,建設(shè)可實現(xiàn)全球覆蓋的海洋觀測數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳輸鏈路,完成現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)的實時回傳,為海洋觀測數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳輸鏈路的建設(shè)提供示范,對比PSTN和M2M兩種數(shù)據(jù)下載方式,通過實驗分析,結(jié)果表明該海洋觀測數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸鏈路具備可行性和可靠性,可以進行業(yè)務(wù)化運行。

海洋觀測數(shù)據(jù);衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);海面發(fā)射系統(tǒng);陸地接收系統(tǒng)

中華文明正在從大陸文明向海洋文明拓展,我們對海洋的探索也正從近海走向遠海,這就對海洋調(diào)查技術(shù)水平提出了更高的要求。海洋是流體,其狀態(tài)處在不斷變化中,現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)理應(yīng)及時處理,特別是應(yīng)用于海洋災(zāi)害預(yù)警的觀測數(shù)據(jù),對實時傳輸要求更高。但是通常海洋環(huán)境的觀測主要采取調(diào)查船現(xiàn)場觀測、潛標定期觀測等方式,成本高、風(fēng)險大、效率低,信息產(chǎn)品需要等待測量船舶返航到岸站處理中心后才能生成,尤其是大洋遠海的海洋環(huán)境觀測,數(shù)據(jù)回收并處理成信息產(chǎn)品的滯后時間更長,觀測數(shù)據(jù)的價值也就大打折扣。因此海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸技術(shù)是海洋觀測亟待解決的重要技術(shù)。

海洋觀測數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù)有多種方式,包括:無線電通訊、GSM蜂窩電話數(shù)據(jù)通訊以及衛(wèi)星通訊等,國內(nèi)對各種通訊方式都有過相當(dāng)?shù)奶剿?。對于地面網(wǎng)絡(luò)無法到達的遠海大洋區(qū)域,數(shù)據(jù)傳輸鏈路應(yīng)具備覆蓋面更廣、可靠性高、誤碼率低、抗干擾能力強等特點,衛(wèi)星傳輸是現(xiàn)代化海洋調(diào)查的必備技術(shù),也是實現(xiàn)全球化調(diào)查網(wǎng)的重要支撐,以衛(wèi)星作為海洋觀測數(shù)據(jù)的傳輸方式在國內(nèi)是分散的,對多種衛(wèi)星的使用并沒有系統(tǒng)的比較,不能充分了解多種衛(wèi)星之間的差距,本文就海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸鏈路進行詳細說明,對建設(shè)傳輸鏈路的技術(shù)解決和業(yè)務(wù)化運行提供可靠參考。

(陳 靖 編輯)

1 鏈路組成

海洋觀測數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸鏈路主要由海上發(fā)送單元、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和陸地接收系統(tǒng)三部分組成。海上發(fā)送單元和陸地接收系統(tǒng)是由用戶自己設(shè)計和搭建的,而中間的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由所選衛(wèi)星廠商提供。圖1為海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸鏈路組成圖。

圖1 海洋觀測數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸鏈路組成Fig.1 The components of the satellite transmission link of ocean observation data

海上發(fā)送單元部分是數(shù)據(jù)采集和發(fā)送單元,主要有3種搭載方式:1)海上觀測平臺:在海上觀測平臺上搭建可實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)送單元,將觀測平臺固定位置采集到的多種海洋觀測數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星實時回傳至岸站數(shù)據(jù)處理中心;2)移動調(diào)查船舶:在移動的調(diào)查船舶或志愿船上搭建衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送單元,對沿途海域進行海洋環(huán)境觀測,并將調(diào)查船舶現(xiàn)場的觀測數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星實時回傳至岸基數(shù)據(jù)處理中心;3)觀測浮標/觀測潛標:在浮標潛標可浮出水面部分安裝衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)送單元,定點定時或定點實時地將采集到的海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)回傳至岸基數(shù)據(jù)處理中心,及時處理,發(fā)布信息產(chǎn)品。

海上發(fā)送單元將觀測傳感器推送的數(shù)據(jù)上傳至空間部分的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),傳輸給衛(wèi)星的服務(wù)基站,簡單處理后,用戶建立的陸地接收系統(tǒng)可以通過PSTN網(wǎng)絡(luò)或者是通過接收單元下載現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)[1]。陸地接收系統(tǒng)是數(shù)據(jù)下載和處理中心,對不同數(shù)據(jù)類型進行分類處理,分析數(shù)據(jù)特性,及時發(fā)布信息產(chǎn)品,為海洋災(zāi)害防范,海洋領(lǐng)域維護做出及時應(yīng)對方案。

1.1 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

依據(jù)衛(wèi)星軌道高度衛(wèi)星系統(tǒng)可分為:高軌道衛(wèi)星(離地距離35 000 km)、中軌道衛(wèi)星(離地距離10 000 km)和低軌道衛(wèi)星(離地距離＜1 000 km)。對于單顆衛(wèi)星而言,衛(wèi)星軌道越高,其通訊覆蓋面積越廣,通訊距離越遠,通訊時發(fā)射電磁波所需要的能量也就越大,數(shù)據(jù)發(fā)送單元功耗也就越大。在實際使用中,應(yīng)根據(jù)項目觀測地點和觀測范圍,選擇合適的衛(wèi)星通訊系統(tǒng)。圖2簡單對比常見衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。

圖2 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍對比圖Fig.2 Comparison of satellite network coverage

由圖2可知,我國自行研制的北斗衛(wèi)星覆蓋范圍較小,主要覆蓋我國國土和領(lǐng)海范圍,具體范圍為70°～145°E,5°～55°N[1],對于中國近海的海洋調(diào)查數(shù)據(jù)可參考使用,但北斗系統(tǒng)是我國自主產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),能夠保證通信的安全性和保密性,而不受國外限制;Inmarsat是由分布在大西洋、印度洋和太平洋上空的3顆衛(wèi)星組成,覆蓋了幾乎整個地球,不包括南北極區(qū);Iridium和Argos衛(wèi)星是低軌道衛(wèi)星,由于兩者空間衛(wèi)星較多,所以在保證功耗較低的前提下實現(xiàn)了全球覆蓋。

在具體數(shù)據(jù)傳輸鏈路的建設(shè)中,結(jié)合項目要求,在考慮衛(wèi)星傳輸范圍的基礎(chǔ)上,還應(yīng)考慮延遲時間、衛(wèi)星高度、通訊方向和通訊費用等方面選擇合適的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),各衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重要指標對比見表1。

表1 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標對比[2]Table 1 Comparison of the technical indices of satellite systems[2]

除此之外,全球通信衛(wèi)星都在高速穩(wěn)定地發(fā)展,新型的衛(wèi)星系統(tǒng)正在不斷涌現(xiàn),就民商用通信衛(wèi)星而言,美國發(fā)射國際通信衛(wèi)星-34(Intlsat-34),歐洲國際移動衛(wèi)星公司的第五代第2、3顆衛(wèi)星發(fā)射成功,我國成功發(fā)射天通一號01星和全球首顆量子衛(wèi)星“墨子號”,并將在今年擇機發(fā)射首顆高通量通信衛(wèi)星實踐十三號通信衛(wèi)星(中星16號)。

1.2 海上發(fā)送單元

海上發(fā)送單元可以搭載在3種不同的觀測平臺上,而對于任何一種使用方式,海上發(fā)送單元的發(fā)送模塊應(yīng)該浮于水面,才能保證衛(wèi)星發(fā)送模塊的信號強度滿足數(shù)據(jù)傳輸要求,3種不同的使用方式,對衛(wèi)星發(fā)送模塊又有體積、通訊速率、功耗等方面的特殊要求,衛(wèi)星發(fā)送終端的大小決定了整個浮標系統(tǒng)的體積,對漂流浮標等小型浮標系統(tǒng),衛(wèi)星終端越小越好;浮標的通訊速率決定了浮標系統(tǒng)大功率工作的時間,對于相同數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)而言,通訊速率越高,大功率工作時間越短;發(fā)射功率決定了持續(xù)觀測時間,對無人值守的浮標,衛(wèi)星終端的發(fā)射功耗越小,浮標儲能要求越低,完成工作可能性也就越大。設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合觀測數(shù)據(jù)特點和觀測方式來選擇合適的衛(wèi)星發(fā)送模塊。通過表2對Iridium,Inmarsat、北斗和Argos四種衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送終端的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進行對比。

表2 衛(wèi)星發(fā)送終端技術(shù)指標對比[2-6]Table 2 Comparison of the technical indices of satellite transmitting terminals[2-6]

由表2可知,Iridium衛(wèi)星終端傳輸速率最高,功耗最低,適合對體積要求不是很高的浮標系統(tǒng)使用; Inmarsat衛(wèi)星終端單包字節(jié)量最大,且功耗較高,比較適合數(shù)據(jù)傳輸量較大的調(diào)查船和觀測平臺使用;北斗衛(wèi)星是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星系統(tǒng),能夠保證通信的安全性和保密性,其政治、經(jīng)濟意義非同尋常,適合用于保密項目的數(shù)據(jù)傳輸;Argos衛(wèi)星體積最小,質(zhì)量最輕,可集成制作較小的浮標系統(tǒng),這也正是Argos廣泛應(yīng)用于海洋的重要原因。海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)傳輸鏈路的海面發(fā)送系統(tǒng),要綜合考慮衛(wèi)星發(fā)送終端的體積、傳輸速率、發(fā)送單包字節(jié)量等指標,選擇和設(shè)計合適的海面發(fā)送系統(tǒng)。

1.3 陸地接收系統(tǒng)

衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以通過M2M(Machineto Machine)或通過PSTN(Public Switched Telephone Network)兩種方式下載。M2M即終端與終端之間的數(shù)據(jù)傳輸,不用經(jīng)過網(wǎng)絡(luò),傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更為安全且實現(xiàn)較為方便,但是整條鏈路具備2個或2個以上的終端,鏈路建設(shè)成本和通訊費用相對較高;PSTN方式傳輸數(shù)據(jù)一般又可以分為“點對Email”和“點對服務(wù)器”兩種,通過PSTN設(shè)計建設(shè)陸地接收系統(tǒng)需具備網(wǎng)絡(luò),傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸,對數(shù)據(jù)安全有一定的影響,但是鏈路建設(shè)只需要一個海上發(fā)送終端,鏈路建設(shè)成本低,且通訊費用是M2M方式的一半。

要建設(shè)覆蓋全球的海洋觀測數(shù)據(jù)衛(wèi)星傳輸鏈路,要求通訊效果較好,通訊費用較低,所以Iridium系統(tǒng)是比較合適的衛(wèi)星系統(tǒng)之一,基于Iridium系統(tǒng)建設(shè)陸地接收系統(tǒng)的3種通訊方式進行詳細介紹。

三種通訊方式的共同特點:

1)Iridium基站存儲:數(shù)據(jù)上傳至Iridium基站后如未及時下載至接收終端,依規(guī)會存儲24 h,有時也會存儲1周。

2)數(shù)據(jù)發(fā)送到接收時間間隔:傳輸延時始終是存在的,SBD格式傳輸?shù)墓俜綍r間在15 s以內(nèi),如果出現(xiàn)不暢,會不斷查詢接收端信號,直至回傳成功。

3)傳輸字節(jié)量:目前有2種終端模塊:①9602或9603(接收270 b或發(fā)送340 b);②9523或9522(接收1 890 b或發(fā)送1 960 b)。

4)流量收費標準:每個Iridium終端接收和發(fā)送都要收費,對同一包數(shù)據(jù),發(fā)送模塊收費,接收模塊也收費。中國電信收費方式:①0.1元/10 b+100元基本費/月;②包月套餐:150元/10 kb。

點對點傳輸:Iridium終端與終端之間傳輸數(shù)據(jù),與其他的方式相比較,點對點方式可建立移動的陸地接收系統(tǒng),陸地接收系統(tǒng)只需要一個PC電腦和另一個與海上Iridium終端綁定的Iridium終端即可。點對點傳輸又可分為:“1發(fā)多收”和“多發(fā)1收”兩種方式,分別應(yīng)用于不同的工作模式中。

圖3為“點對點(1發(fā)5收)”的通訊方式:一個Iridium終端發(fā)送數(shù)據(jù)最多5個終端同時接收數(shù)據(jù),可應(yīng)用于陸地接收系統(tǒng)同時向5個海上發(fā)送單元發(fā)送指令,同時控制5個海上發(fā)送單元的工作狀態(tài)。具體工作流程為:陸地接收系統(tǒng)的Iridium終端發(fā)送指令至Iridium矩陣,星上處理和星間鏈路技術(shù)讓發(fā)送的指令可以在星間互傳,并發(fā)送到Iridium網(wǎng)管基站;基站處理數(shù)據(jù)(加4個字節(jié),作為牽手協(xié)議)后,查詢接收端信號,在Iridium信號強度滿足傳輸要求時,通過Iridium陣列回傳至接收端,完成數(shù)據(jù)傳輸。

圖3 點對點(1發(fā)5收)通訊方式Fig.3 M2 M(1 transmit to 5 receive)

圖4為“點對點(多發(fā)1收)”通訊方式:多個(無限個)Iridium終端發(fā)送數(shù)據(jù),1個終端接收數(shù)據(jù),可應(yīng)用于建立一個陸地接收系統(tǒng),接收多個海上發(fā)送單元的觀測數(shù)據(jù)。具體工作流程與點對點(1發(fā)5收)基本相同,陸地接收系統(tǒng)會按照海上發(fā)送單元發(fā)送時間的先后,依次接收數(shù)據(jù)。為區(qū)別不同Iridium終端,建議海上發(fā)送單元對發(fā)送的數(shù)據(jù)添加編號標識,方便陸地接收系統(tǒng)對各海上發(fā)送單元發(fā)送的數(shù)據(jù)進行分類保存。

圖4 點對點(多發(fā)1收)通訊方式Fig.4 M2M(multiple transmits to 1 receive)

采用點對點方式建立陸地接收系統(tǒng),上位機編程相對簡單,通過串口可以將數(shù)據(jù)下載,不經(jīng)過網(wǎng)絡(luò),保證數(shù)據(jù)的安全。陸地接收系統(tǒng)可移動,但點對點方式通訊費用較高,陸地接收系統(tǒng)的Iridium終端接收數(shù)據(jù)也要收費。

圖5為“點對Email”通訊方式,“點對Email”和點對服務(wù)器都屬于Iridium終端與PSTN之間的連接。與“點對點”方式不同,Iridium終端與PSTN之間的連接,只需要一個海上發(fā)送單元的Iridium終端,陸地接收系統(tǒng)只需要滿足上網(wǎng)要求。數(shù)據(jù)傳輸給Iridium基站后,基站直接向綁定的郵箱發(fā)送郵件,一個郵箱可以綁定多個海上發(fā)送單元的Iridium終端,可以雙向傳輸。

圖5 點對Email通訊方式Fig.5 PSTN(Email)

1)數(shù)據(jù)接收:Iridium終端綁定Email后,對于Iridium終端發(fā)送的數(shù)據(jù),郵箱以SBD的附件形式接收,文件內(nèi)容與終端接收的內(nèi)容一致。

2)數(shù)據(jù)發(fā)送:Email向終端發(fā)送信息:①收件人:data@sbd.iridium.com;②主題:Iridium序列號;③以附件形式添加發(fā)送內(nèi)容,附件后綴為sbd。

采用Email方式建立陸地接收系統(tǒng),這種形式較為靈活方便,只要能上網(wǎng)的地方即可,無需申請靜態(tài)的IP,是比較廉價的方式,由于受到公共郵箱的制約限制,大量傳輸時會被認為是黑客攻擊,安全性較差。通訊費只有海上發(fā)送單元發(fā)送的費用,Email接收和發(fā)送不收取費用。

圖6為點對服務(wù)器通訊方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,與點對Email方式相同,點對服務(wù)器屬于Iridium終端與PSTN的連接,采用點對服務(wù)器通訊方式的陸地接收系統(tǒng)需要連接網(wǎng)絡(luò),將Iridium終端綁定到一個固定IP的用戶應(yīng)用服務(wù)器上,該應(yīng)用服務(wù)器可作為信息處理中心,可與多個Iridium終端綁定,借助Iridium SBD業(yè)務(wù),實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸,此種方式,需要申請固定的IP地址,適應(yīng)于實時性高,多點集中管理的應(yīng)用場合?；谄渌l(wèi)星建立陸地接收系統(tǒng),在下載數(shù)據(jù)時也主要分為M2M和PSTN兩種方式,陸地接收系統(tǒng)的建立方式基本一致。

圖6 點對服務(wù)器通訊方式Fig.6 PSTN(IP Direct)

2 基于Iridium系統(tǒng)的實驗效果分析

基于Iridium系統(tǒng)設(shè)計的海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸鏈路實驗(圖7)采用的觀測儀器為RBR-D。將RBR-D固定水底,在規(guī)定海域進行實時觀測,并不斷推送觀測數(shù)據(jù);集成了Iridium-9602的浮標浮于海面,將采集的數(shù)據(jù),通過Iridium網(wǎng)絡(luò)實時回傳。陸地接收系統(tǒng)同時采用“點對點”和“點對Email”兩種方式下載數(shù)據(jù)。

圖7 Iridium實驗鏈路Fig.7 The experimental transmission link in Iridium

2.1 實驗設(shè)計

實驗的觀測儀器采用水位計RBRvirtuiso D測量水下壓力,數(shù)據(jù)輸出格式簡單,用于數(shù)據(jù)集成較為方便,其技術(shù)指標如表3所示。

實驗浮標的主控單元采用STM32單片機,對水位計推送的數(shù)據(jù)進行簡單的處理和存儲備份,打包成傳輸?shù)墓潭ǜ袷?通過串口把要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳推送至發(fā)送模塊Iridium-9602,浮標系統(tǒng)查詢衛(wèi)星信號強度,如果滿足發(fā)送的條件,開始發(fā)送觀測數(shù)據(jù);若不滿足,持續(xù)發(fā)送直至信號強度滿足為止。浮標電路結(jié)構(gòu)如圖8所示,浮標系統(tǒng)實測功耗為35 m A @12 V。

浮標系統(tǒng)STM32單片機,通過拓展的RS232串口,控制Iridium-9602,通過AT指令完成衛(wèi)星信號查詢和數(shù)據(jù)發(fā)送。

陸地接收系統(tǒng)同時采用點對點和點對Email兩種方式。將點對點方式的Iridium終端置于房頂,保證其信號強度滿足數(shù)據(jù)接收,通過串口與計算機相連;點對Email方式,將綁定的郵箱打開,時刻關(guān)注數(shù)據(jù)接收情況,數(shù)據(jù)接收后,及時下載附件內(nèi)容,防止計算機系統(tǒng)誤認為是病毒郵件而刪除。

表3 RBRvirtuiso D重要技術(shù)指標Table 3 The major technical indices of RBR-D

圖8 浮標電路結(jié)構(gòu)Fig.8 Circuit structure of the buoy

2.2 實驗結(jié)果分析

實驗觀測持續(xù)7 d,觀測周期為10 min,每次觀測浮標主控打包生成48 k B的數(shù)據(jù)包,7 d的數(shù)據(jù)共8 064 kB。衛(wèi)星鏈路傳輸穩(wěn)定,表4為陸地接收系統(tǒng)所采用的兩種通訊方式的對比。

表4 M2M和PSTN通訊效果比較Table 4 Comparison of the communication effects between M2 M and PSTN

通過對比可知,2種通訊方式接收的數(shù)據(jù)都與儀器自身存儲的數(shù)據(jù)相同,“點對Email”的通訊時延和通訊資費都是點對點方式的一半,且“點對Email”未出現(xiàn)漏包現(xiàn)象;“點對點”在工作過程中漏傳24包數(shù)據(jù)。

3 結(jié) 語

海洋觀測數(shù)據(jù)的衛(wèi)星傳輸鏈路是我國實現(xiàn)全球性海洋觀測的重要技術(shù),本文介紹了多種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),分析比較了衛(wèi)星覆蓋范圍、衛(wèi)星終端功耗重要指標。其中Iridium衛(wèi)星可實現(xiàn)全球覆蓋且功耗最低;Argos衛(wèi)星體積最小可以搭載對體積要求較高的小型漂流浮標;北斗衛(wèi)星作為我國自主產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星,可以保證信息的安全性和保密性;Inmarsat作為專門應(yīng)用于海洋的衛(wèi)星主要覆蓋三大洋,衛(wèi)星終端體積較大,其傳輸數(shù)據(jù)量最大,比較適合海上觀測平臺或調(diào)查船舶等大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膱龊?。以Iridium為例,對陸地接收系統(tǒng)建設(shè)的多種方式進行了詳細說明,并通過實際案例對M2M和PSTN兩種方式進行對比,PSTN的通訊時延和通訊資費是M2M通訊方式的一半,但是PSTN更依賴地面網(wǎng)絡(luò),在具體項目中,應(yīng)結(jié)合項目要求和觀測環(huán)境等諸多因素選擇合適的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和通訊方式。

[1] 鮑然.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)的性能比較[J].信息通信,2013,129(7):3-4.

[2] VENKATESAN R,MUTHIAHA M,RAMESH K,et al.Satellite communication systems for ocean observational platforms:societal importance and challenges[J].The Journal of Ocean Technology,2013,8(3):58-63.

[3] 張少永,林玉池,熊焰.Argos衛(wèi)星發(fā)射平臺研究與Argos通訊系統(tǒng)應(yīng)用[J].海洋技術(shù),2005,24(1):25-28.

[4] 鮑然.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與全球定位系統(tǒng)的性能比較[J].信息通信,2013(7):3-4.

[5] 李子木.INMARSAT系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用[J].無線電工程,2009,39(10):8-10.

[6] ANDRéX,MOREAU B,RESTE S L.Argos-3 satellite communication system:Implementation on the Arvor Oceanographic Profiling Floats[J].Journal of Atmospheric and Oceanic Technology,2015,32(10):1902-1914.

Satellite Transmission Link of Ocean Observation Data—Taking the Application of Iridium Transmission Link as the Example

WANG Feng-jun1,XIONG Xue-jun1,2,PU Ding3,YANG Bing-lin3
(1.The First Institute of Oceanography,SOA,Qingdao 266061,China; 2.Key Lab of Marine Science and Numerical Modeling,SOA,Qingdao 266237,China; 3.CNOOC Deepwater Exploitation Co.Ltd,Shenzhen 518067,China)

For receiving the global ocean observation data timely,reliably and accurately,the components of ocean observation data transmission link in satellite network are introduced.Three components of the satellite transmission link are described in detail,which include the comparative analysis of four types of satellite network systems(i.e.Iridium,ARGOS,INMARSAT and Beidou Satellite Network System of China),the classification analysis of transmitting terminal corresponding to each satellite network and the comparative analysis of the methods for data download in the land receiving system.By taking the network system Iridium as the example,a globally covered satellite transmission link of ocean observation data is built,the real-time return of in-situ measured observation data is completed,the demonstration is provided for the construction of the satellite transmission link of ocean observation data and the comparison between the methods for downloading the PSTN and the M2M data is carried out.The results from the experimental analyses indicate that this satellite transmission link of ocean observation data is of feasibility and reliability and can be run in business.

ocean observation data;satellite network system;emission system on the sea;land receiving system

P714

A

1002-3682(2017)01-0052-10

10.3969/j.issn.1002-3682.2017.01.006

2016-12-23

國家科技重大專項科研任務(wù)——南海北部內(nèi)波流監(jiān)測、預(yù)報、預(yù)警系統(tǒng)研究及應(yīng)用(2016ZX 05057015);海洋工程裝備科研項目——500米水深油田生產(chǎn)裝備TLP自主研發(fā)-內(nèi)波流預(yù)警方案研究及內(nèi)波流監(jiān)測系統(tǒng)研制;國家自然科學(xué)基金項目——黃海暖流的多時相特征及其發(fā)生機制研究(41376038);國家自然科學(xué)基金委員會-山東省人民政府聯(lián)合資助海洋科學(xué)研究中心項目——海洋環(huán)境動力學(xué)和數(shù)值模擬(U1606405);全球變化與海氣相互作用專項子課題——黑潮結(jié)構(gòu)時空變化特征對中國近海環(huán)流的影響分析(GASI-03-01-01-02);全球變化與海氣相互作用專項子課題——黑潮不穩(wěn)定性及多核結(jié)構(gòu)(GASI-IPOVAI-01-05);國家重大科學(xué)研究計劃——太平洋印度洋對全變暖的響應(yīng)及其對氣候變化的調(diào)控作用-熱帶太平洋印度洋海洋觀測(2012CB955601);海洋公益性行業(yè)科研專項——常用海底聲納測量儀器計量檢測關(guān)鍵技術(shù)研究與示范應(yīng)用(200905024);國家自然科學(xué)基金青年基金項目——東海黑潮三維結(jié)構(gòu)及季節(jié)變化研究(40406009);國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項——自容式聲學(xué)多普勒流速剖面儀開發(fā)(2012YQ12003908)

王鳳軍(1991-),男,碩士研究生,主要從事區(qū)域海洋動力學(xué)及調(diào)查技術(shù)方面研究.E-mail:wangfj@fio.org.cn

*通訊作者:熊學(xué)軍(1976-),男,研究員,博士,主要從事區(qū)域海洋動力學(xué)及調(diào)查技術(shù)方面研究.E-mail:xiongxj@fio.org.cn

Received:December 23,2016