基于rs編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法、監(jiān)測站及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及氣象監(jiān)測技術領域，特別是指一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法、監(jiān)測站及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，國內外采用的氣象監(jiān)測系統(tǒng)按系統(tǒng)結構可以分為集中式和分布式。其中，集中式監(jiān)測系統(tǒng)由一個控制中心負責對系統(tǒng)內部各種信息進行統(tǒng)一加工處理并進行任務的分配，由于所有控制任務都由控制中心完成，一旦控制中心出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)也將無法正常運轉。分布式監(jiān)測系統(tǒng)將信息加工等任務分配給系統(tǒng)內部各個子單元協(xié)同控制及管理，一旦系統(tǒng)內部某個子單元發(fā)生故障，其他單元仍能夠繼續(xù)正常運作，從而改善系統(tǒng)的可靠性。
[0003]采用分布式結構的氣象采集系統(tǒng)按信息傳輸方式可以分為有線和無線兩種。其中，有線數據傳輸多以現(xiàn)場總線(例如CAN總線)技術實現(xiàn)各傳感器與數據采集器的連接，數據傳輸范圍可達10km。但遠距離的數據傳輸將導致布線成本的大幅增加，同時也加大數據傳輸延時，無法保證數據采集的同步性。無線數據傳輸多以WSN(無線傳感器網絡)技術實現(xiàn)，降低了采用電纜傳輸數據帶來的較高經濟成本和數據延時。當網絡規(guī)模較小，數據量不大時，一般使用無線數據傳輸方式，直接傳輸氣象數據即可滿足系統(tǒng)需求。但是，當網絡數據量較大時，由于當前技術限制，無線傳輸只具有較為有限的帶寬，且其傳輸效率(也即數據正確率)易受到當前所處氣象環(huán)境影響(尤其是在雷雨等高濕度天氣)，有效傳輸效率不高、數據傳輸的可靠性低。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決現(xiàn)有的分布式無線氣象監(jiān)測系統(tǒng)中數據在惡劣氣象環(huán)境下有效傳輸效率不高、可靠性低的問題，本發(fā)明提供一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法、監(jiān)測站及系統(tǒng)，本發(fā)明提供的分布式無線氣象監(jiān)測方案將RS編碼方式應用到無線氣象數據傳輸，數據傳輸效率高、可靠性高。
[0005]本發(fā)明提供的一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法，包括步驟:
[0006]通過傳感器節(jié)點采集需要監(jiān)測的氣象信息并將其進行處理及RS編碼加密得到密文的氣象數據，并將所述密文的氣象數據傳輸至監(jiān)測站計算機；
[0007]監(jiān)測站計算機接收密文的氣象數據，并將密文的氣象數據解碼后進行數據預處理和存儲，并通過以太網發(fā)送到氣象數據中心。
[0008]其中，所述通過傳感器節(jié)點采集氣象信息并將其進行處理及RS編碼加密得到密文的氣象數據，并將所述密文的氣象數據傳輸至監(jiān)測站計算機的步驟包括:
[0009]傳感器節(jié)點采集需要監(jiān)測的氣象信息；
[0010]將采集到的氣象信息轉換為氣象數據；
[0011]將所述氣象數據進行RS編碼加密得到密文的氣象數據；
[0012]將所述密文的氣象數據采用無線方式傳輸至監(jiān)測站計算機。
[0013]其中，所述將所述氣象數據進行RS編碼加密通過FPGA芯片實現(xiàn)。
[0014]其中，所述監(jiān)測站計算機接收密文的氣象數據，并將密文的氣象數據解碼后進行數據預處理和存儲，并通過以太網發(fā)送到氣象數據中心的步驟包括:
[0015]監(jiān)測站計算機接收所述密文的氣象數據；
[0016]將所述密文的氣象數據進行BM譯碼得到解碼后的氣象數據；
[0017]將解碼后的氣象數據進行預處理和存儲；
[0018]將預處理后的氣象數據通過以太網發(fā)送到氣象數據中心。
[0019]本發(fā)明還提供一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測站，包括監(jiān)測站計算機和若干個傳感器節(jié)點，每個傳感器節(jié)點和所述監(jiān)測站計算機通過無線連接；所述傳感器節(jié)點采集需要監(jiān)測的氣象信息并將其進行處理及RS編碼加密得到密文的氣象數據，并將所述密文的氣象數據傳輸至所述監(jiān)測站計算機；所述監(jiān)測站計算機接收密文的氣象數據，并將密文的氣象數據解碼后進行數據預處理和存儲，并通過以太網發(fā)送給指定對象。
[0020]其中，所述傳感器節(jié)點包括:
[0021]采集單元，用于采集需要監(jiān)測的氣象信息并輸出；
[0022]FPGA單元，通過FPGA芯片將所述采集單元采集到的氣象信息轉換為氣象數據，并對所述氣象數據進行RS編碼加密，得到密文的氣象數據并輸出；
[0023]無線發(fā)送單元，與所述監(jiān)測站計算機無線連接，用于將所述FPGA單元輸出的密文的氣象數據通過無線方式傳輸至所述監(jiān)測站計算機。
[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)測的氣象信息并輸出；
[0026]信號調理模塊，用于對所述氣象傳感器模塊輸出的氣象信息進行降噪濾波。
[0027]其中，所述FPGA單元包括控制模塊、采集轉換模塊和RS編碼模塊；所述控制模塊分別和采集轉換模塊、RS編碼模塊連接，所述采集轉換模塊還分別與所述采集單元、RS編碼模塊連接；所述RS編碼模塊還和無線發(fā)送單元連接；所述控制模塊通過所述采集轉換模塊控制所述采集單元采集需要監(jiān)測的氣象信息，所述采集轉換模塊用于將所述采集單元輸出的氣象信息轉換為氣象數據并輸出給所述RS編碼模塊，所述控制模塊還用于控制所述RS編碼模塊對所述氣象數據進行RS編碼加密，得到密文的氣象數據并輸出。
[0028]其中，所述監(jiān)測站計算機包括:
[0029]無線接收單元，用于接收傳感器節(jié)點發(fā)來的密文的氣象數據；
[0030]RS解碼單元，用于將所述無線接收單元接收的密文的氣象數據進行BM譯碼得到解碼后的氣象數據并輸出；
[0031]數據處理及存儲單元，用于將所述RS解碼單元輸出的解碼后的氣象數據進行預處理和存儲后輸出；
[0032]以太網通信單元，用于將所述數據處理及存儲單元預處理后的氣象數據通過以太網發(fā)送給指定對象。
[0033]本發(fā)明還提供一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測系統(tǒng)，包括氣象數據中心以及若干個與所述氣象數據中心無線連接的分布式無線氣象監(jiān)測站，所述分布式無線氣象監(jiān)測站為上述任一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測站。
[0034]本發(fā)明的上述技術方案的有益效果如下:
[0035]上述方案中，將RS編碼方式應用到無線氣象數據傳輸，可以在惡劣氣象環(huán)境下降低無線傳輸氣象數據的傳輸誤碼情況，從而提高數據有效性，以此實現(xiàn)通過較低帶寬提供高效的氣象數據傳輸；并且，進一步地，使用FPGA芯片對RS編碼進行門級電路實現(xiàn)，相比單片機等片上系統(tǒng)(SOC)技術可以更加快速的實現(xiàn)編碼，從而減少了氣象數據從采集經過傳輸到達接收端的延時。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明提供的一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測方法流程圖；
[0037]圖2為本發(fā)明實施例還提供一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測站結構示意圖；
[0038]圖3為為本發(fā)明實施例提供的基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測站的優(yōu)選實時結構示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種基于RS編碼的分布式無線氣象監(jiān)測系統(tǒng)結構示意圖。
[0040][主要附圖標記說明]
[0041]1、 分布式無線氣象監(jiān)測站；
[0042]2、 氣象數據中心；
[0043]11、 傳感器節(jié)點；
[0044]12、 監(jiān)測站計算機；
[0045]111、采集單元；
[0046]112、FPGA 單元；
[0047]113、無線發(fā)送單元；
[0048]121、無線接收單元；
[0049]122、RS 解碼單元；
[0050]123、數據處理及存