基于rs編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)站及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣象監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于RS編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)站及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外采用的氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以分為集中式和分布式。其中，集中式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由一個(gè)控制中心負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部各種信息進(jìn)行統(tǒng)一加工處理并進(jìn)行任務(wù)的分配，由于所有控制任務(wù)都由控制中心完成，一旦控制中心出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)也將無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將信息加工等任務(wù)分配給系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)子單元協(xié)同控制及管理，一旦系統(tǒng)內(nèi)部某個(gè)子單元發(fā)生故障，其他單元仍能夠繼續(xù)正常運(yùn)作，從而改善系統(tǒng)的可靠性。
[0003]采用分布式結(jié)構(gòu)的氣象采集系統(tǒng)按信息傳輸方式可以分為有線和無(wú)線兩種。其中，有線數(shù)據(jù)傳輸多以現(xiàn)場(chǎng)總線(例如CAN總線)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各傳感器與數(shù)據(jù)采集器的連接，數(shù)據(jù)傳輸范圍可達(dá)10km。但遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸將導(dǎo)致布線成本的大幅增加，同時(shí)也加大數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)，無(wú)法保證數(shù)據(jù)采集的同步性。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸多以WSN(無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò))技術(shù)實(shí)現(xiàn)，降低了采用電纜傳輸數(shù)據(jù)帶來(lái)的較高經(jīng)濟(jì)成本和數(shù)據(jù)延時(shí)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，數(shù)據(jù)量不大時(shí)，一般使用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，直接傳輸氣象數(shù)據(jù)即可滿足系統(tǒng)需求。但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，由于當(dāng)前技術(shù)限制，無(wú)線傳輸只具有較為有限的帶寬，且其傳輸效率(也即數(shù)據(jù)正確率)易受到當(dāng)前所處氣象環(huán)境影響(尤其是在雷雨等高濕度天氣)，有效傳輸效率不高、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘汀?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)在惡劣氣象環(huán)境下有效傳輸效率不高、可靠性低的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于RS編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)站及系統(tǒng)，本發(fā)明提供的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)方案將RS編碼方式應(yīng)用到無(wú)線氣象數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸效率高、可靠性高。
[0005]本發(fā)明提供的一種基于RS編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)方法，包括步驟:
[0006]通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)采集需要監(jiān)測(cè)的氣象信息并將其進(jìn)行處理及RS編碼加密得到密文的氣象數(shù)據(jù)，并將所述密文的氣象數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)；
[0007]監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)接收密文的氣象數(shù)據(jù)，并將密文的氣象數(shù)據(jù)解碼后進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和存儲(chǔ)，并通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送到氣象數(shù)據(jù)中心。
[0008]其中，所述通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)采集氣象信息并將其進(jìn)行處理及RS編碼加密得到密文的氣象數(shù)據(jù)，并將所述密文的氣象數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)的步驟包括:
[0009]傳感器節(jié)點(diǎn)采集需要監(jiān)測(cè)的氣象信息；
[0010]將采集到的氣象信息轉(zhuǎn)換為氣象數(shù)據(jù)；
[0011]將所述氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行RS編碼加密得到密文的氣象數(shù)據(jù)；
[0012]將所述密文的氣象數(shù)據(jù)采用無(wú)線方式傳輸至監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)。
[0013]其中，所述將所述氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行RS編碼加密通過(guò)FPGA芯片實(shí)現(xiàn)。
[0014]其中，所述監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)接收密文的氣象數(shù)據(jù)，并將密文的氣象數(shù)據(jù)解碼后進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和存儲(chǔ)，并通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送到氣象數(shù)據(jù)中心的步驟包括:
[0015]監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)接收所述密文的氣象數(shù)據(jù)；
[0016]將所述密文的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行BM譯碼得到解碼后的氣象數(shù)據(jù)；
[0017]將解碼后的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和存儲(chǔ)；
[0018]將預(yù)處理后的氣象數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送到氣象數(shù)據(jù)中心。
[0019]本發(fā)明還提供一種基于RS編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)站，包括監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)和若干個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和所述監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線連接；所述傳感器節(jié)點(diǎn)采集需要監(jiān)測(cè)的氣象信息并將其進(jìn)行處理及RS編碼加密得到密文的氣象數(shù)據(jù)，并將所述密文的氣象數(shù)據(jù)傳輸至所述監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)；所述監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)接收密文的氣象數(shù)據(jù)，并將密文的氣象數(shù)據(jù)解碼后進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和存儲(chǔ)，并通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給指定對(duì)象。
[0020]其中，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括:
[0021]采集單元，用于采集需要監(jiān)測(cè)的氣象信息并輸出；
[0022]FPGA單元，通過(guò)FPGA芯片將所述采集單元采集到的氣象信息轉(zhuǎn)換為氣象數(shù)據(jù)，并對(duì)所述氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行RS編碼加密，得到密文的氣象數(shù)據(jù)并輸出；
[0023]無(wú)線發(fā)送單元，與所述監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)無(wú)線連接，用于將所述FPGA單元輸出的密文的氣象數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式傳輸至所述監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)。
[0024]其中，所述采集單元包括:
[0025]氣象傳感器模塊，用于采集需要監(jiān)測(cè)的氣象信息并輸出；
[0026]信號(hào)調(diào)理模塊，用于對(duì)所述氣象傳感器模塊輸出的氣象信息進(jìn)行降噪濾波。
[0027]其中，所述FPGA單元包括控制模塊、采集轉(zhuǎn)換模塊和RS編碼模塊；所述控制模塊分別和采集轉(zhuǎn)換模塊、RS編碼模塊連接，所述采集轉(zhuǎn)換模塊還分別與所述采集單元、RS編碼模塊連接；所述RS編碼模塊還和無(wú)線發(fā)送單元連接；所述控制模塊通過(guò)所述采集轉(zhuǎn)換模塊控制所述采集單元采集需要監(jiān)測(cè)的氣象信息，所述采集轉(zhuǎn)換模塊用于將所述采集單元輸出的氣象信息轉(zhuǎn)換為氣象數(shù)據(jù)并輸出給所述RS編碼模塊，所述控制模塊還用于控制所述RS編碼模塊對(duì)所述氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行RS編碼加密，得到密文的氣象數(shù)據(jù)并輸出。
[0028]其中，所述監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)包括:
[0029]無(wú)線接收單元，用于接收傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的密文的氣象數(shù)據(jù)；
[0030]RS解碼單元，用于將所述無(wú)線接收單元接收的密文的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行BM譯碼得到解碼后的氣象數(shù)據(jù)并輸出；
[0031]數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元，用于將所述RS解碼單元輸出的解碼后的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和存儲(chǔ)后輸出；
[0032]以太網(wǎng)通信單元，用于將所述數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元預(yù)處理后的氣象數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給指定對(duì)象。
[0033]本發(fā)明還提供一種基于RS編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括氣象數(shù)據(jù)中心以及若干個(gè)與所述氣象數(shù)據(jù)中心無(wú)線連接的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)站，所述分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)站為上述任一種基于RS編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)站。
[0034]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0035]上述方案中，將RS編碼方式應(yīng)用到無(wú)線氣象數(shù)據(jù)傳輸，可以在惡劣氣象環(huán)境下降低無(wú)線傳輸氣象數(shù)據(jù)的傳輸誤碼情況，從而提高數(shù)據(jù)有效性，以此實(shí)現(xiàn)通過(guò)較低帶寬提供高效的氣象數(shù)據(jù)傳輸；并且，進(jìn)一步地，使用FPGA芯片對(duì)RS編碼進(jìn)行門級(jí)電路實(shí)現(xiàn)，相比單片機(jī)等片上系統(tǒng)(SOC)技術(shù)可以更加快速的實(shí)現(xiàn)編碼，從而減少了氣象數(shù)據(jù)從采集經(jīng)過(guò)傳輸?shù)竭_(dá)接收端的延時(shí)。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為本發(fā)明提供的一種基于RS編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)方法流程圖；
[0037]圖2為本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于RS編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)站結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于RS編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)站的優(yōu)選實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于RS編碼的分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040][主要附圖標(biāo)記說(shuō)明]
[0041]1、 分布式無(wú)線氣象監(jiān)測(cè)站；
[0042]2、 氣象數(shù)據(jù)中心；
[0043]11、 傳感器節(jié)點(diǎn)；
[0044]12、 監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)；
[0045]111、采集單元；
[0046]112、FPGA 單元；
[0047]113、無(wú)線發(fā)送單元；
[0048]121、無(wú)線接收單元；
[0049]122、RS 解碼單元；
[0050]123、數(shù)據(jù)處理及存