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基于最优通信链路选择的跨域通信浮标系统

邢铭涵 商志刚 乔钢 周锋 聂东虎 张通 李天水 谢佳轩

邢铭涵, 商志刚, 乔钢, 等. 基于最优通信链路选择的跨域通信浮标系统[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(4): 650-658 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0113
引用本文: 邢铭涵, 商志刚, 乔钢, 等. 基于最优通信链路选择的跨域通信浮标系统[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(4): 650-658 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0113
XING Minghan, SHANG Zhigang, QIAO Gang, ZHOU Feng, NIE Donghu, ZHANG Tong, LI Tianshui, XIE Jiaxuan. Cross-Domain Communication Buoy System Based on Optimal Communication Link Selection[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(4): 650-658. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0113
Citation: XING Minghan, SHANG Zhigang, QIAO Gang, ZHOU Feng, NIE Donghu, ZHANG Tong, LI Tianshui, XIE Jiaxuan. Cross-Domain Communication Buoy System Based on Optimal Communication Link Selection[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(4): 650-658. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0113

基于最优通信链路选择的跨域通信浮标系统

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0113
基金项目: 国家重点研发计划(2023YFC2810200); 科技委领域基金资助(KY10500220115); 深圳市科技计划资助(JSGG20220831103800001); 三亚市科技创新专项(2022KJCX33).
详细信息
    作者简介:

    邢铭涵(2000-), 男, 在读硕士, 主要研究方向为空海跨域通信、嵌入式系统设计

  • 中图分类号: TJ6; U675.7

Cross-Domain Communication Buoy System Based on Optimal Communication Link Selection

  • 摘要: 现有海洋浮标通信方式单一、可靠性低、丢包率高且实时性差, 无法满足海洋数据大量采集与跨域通信的需求。为了进一步加强海洋全域互联互通建设, 以多源通信为核心, 文中设计并制作了一种跨域通信浮标系统, 该系统可完成多种通信方式的切换、多源信息采集与多链路实时跨域通信。针对该系统设计了一种最优通信链路选择算法, 根据各通信模块实时信号质量进行最优通信链路的选择, 以提高通信的可靠性, 同时关闭信号质量较差的通信模块, 减少同时使用多种通信手段可能出现的系统通信大量冗余与功耗增加的问题。试验结果表明, 该系统实现了水上与水下数据的跨域传输, 多源通信设计切实可行, 各通信链路稳定可靠, 综合通信成功率达99%以上, 为海洋全域观测网和通信网的建设提供了参考。

     

  • 图  1  系统总体设计图

    Figure  1.  Diagram of system overall design

    图  2  电源管理示意图

    Figure  2.  Diagram of power management

    图  3  主控程序运行流程

    Figure  3.  Running process of main control program

    图  4  最优通信链路选择设计流程

    Figure  4.  Flow chart of optimal communication link selection

    图  5  跨域通信浮标系统

    Figure  5.  Cross-domain communication buoy system

    图  6  岸基操作台

    Figure  6.  Shore-side operating floor

    图  7  岸基操作台数据交互界面

    Figure  7.  Data interaction interface of shore-based operating floor

    表  1  系统接收信息测试情况

    Table  1.   Test situation of receiving information of the system

    序号 移动通信
    发送数据
    包数
    北斗发
    送数据
    包数
    数传电台
    发送数据
    包数
    移动通信
    接收数据
    包数
    北斗接
    收数据
    包数
    数传电台
    接收数据
    包数
    1 500 500 500 500 489 499
    2 500 500 500 500 491 498
    3 500 500 500 500 486 500
    4 500 500 500 500 488 498
    下载: 导出CSV

    表  2  系统发送信息测试情况

    Table  2.   Test situation of sending information of the system

    序号 移动通信
    发送数据
    包数
    北斗发
    送数据
    包数
    数传电台
    发送数据
    包数
    移动通信
    接收数据
    包数
    北斗接
    收数据
    包数
    数传电台
    接收数据
    包数
    1 500 500 500 500 488 500
    2 500 500 500 500 486 496
    3 500 500 500 500 490 499
    4 500 500 500 500 487 497
    下载: 导出CSV

    表  3  水声通信测试情况

    Table  3.   Test situation of underwater acoustic communication

    序号 操作台
    用OFDM
    调制发
    送数据
    包数
    系统用
    OFDM
    调制接
    收数据
    包数
    操作台用
    OFDM
    调制接
    收数据
    包数
    操作台用
    扩频调制
    发送数据
    包数
    系统用
    扩频调制
    接收数据
    包数
    操作台用
    扩频调制
    接收数据
    包数
    1 500 500 500 500 500 500
    2 500 500 500 500 500 500
    3 500 500 500 500 500 500
    4 500 500 500 500 500 500
    下载: 导出CSV

    表  4  最优通信链路选择测试情况

    Table  4.   Test situation of optimal communication link selection

    序号 系统发
    送数据
    包数
    岸基操作
    台接收数
    据包数
    移动通信
    实际接收
    数据包数
    数传电台
    实际接收
    数据包数
    北斗实际
    接收数据
    包数
    水声(模拟)
    传输数据
    包数
    1 500 497 241 212 13 31
    2 500 493 203 238 18 34
    3 500 494 265 193 9 27
    4 500 496 237 216 10 33
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-12
  • 修回日期:  2024-07-20
  • 录用日期:  2024-07-22
  • 网络出版日期:  2024-07-25

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