專利名稱：分布式水聲定位系統(tǒng)無線電通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及水下目標(biāo)跟蹤技術(shù)。具體涉及水聲浮標(biāo) 測(cè)量系統(tǒng)中的無線電分系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通信協(xié)議是通信系統(tǒng)在通信鏈路上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜任務(wù)的軟件構(gòu)架及程序編寫規(guī)則，任 何通信系統(tǒng)都離不開通信協(xié)議的支持。通信協(xié)議一般可分為三層結(jié)構(gòu)物理層，數(shù)據(jù)鏈路層 和網(wǎng)絡(luò)層。物理層是網(wǎng)絡(luò)中的最底層，主要任務(wù)是透明地傳送二進(jìn)制的比特流。物理層一 方面接收來自數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)幀，并順序傳輸這些數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容；另一方面將數(shù) 據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)鏈路層，進(jìn)行重新組幀。數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是通過設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，在不 太可靠的物理鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠的、無差錯(cuò)的、透明的數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)是要選擇合適 的路由信息，確定和分發(fā)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的路由。這一層本身沒有傳輸錯(cuò)誤檢測(cè)和 糾正機(jī)制，所以必須依賴于數(shù)據(jù)鏈路層端到端的可靠傳輸服務(wù)。相關(guān)文獻(xiàn)包括1.專利申請(qǐng)?zhí)?00710047311. 3 一種用于復(fù)印機(jī)的通信協(xié)議；2.專利申請(qǐng)?zhí)?00780025646. 3用于便攜式電子設(shè)備的通信協(xié)議；3.專利申請(qǐng)?zhí)?8119961. 5用于無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)的通信協(xié)議；4. Patent No. W 0 2 0 1 0 0 3 7 0 1 3 (A 2 ) S Y S T EM AND METHOD FOR COORDINATINGHALF-DUPLEX COMMUNICATIONS PROTOCOLS文獻(xiàn)1發(fā)明了一種用于復(fù)印機(jī)的通信協(xié)議，該通信協(xié)議的模塊結(jié)構(gòu)包括PC Terminal和MCU之間采用的基于異步串行通信方式的安全命令協(xié)議，含兩部分的內(nèi)容命 令/響應(yīng)數(shù)據(jù)格式，含包格式定義的順序和所包括的完整信令流程，含描述的對(duì)象、命令應(yīng) 答順序。文獻(xiàn)2發(fā)明了一種用于便攜式電子設(shè)備的通信協(xié)議，能夠擴(kuò)大或補(bǔ)充便攜式電子 設(shè)備的功能或能力。文獻(xiàn)3公開了一種無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，提供在覆蓋寬服務(wù)區(qū)內(nèi)的尋呼信道上廣播的消 息控制中心和在所述寬服務(wù)區(qū)中分布的、在所述寬服務(wù)區(qū)內(nèi)的本地服務(wù)區(qū)的本地信道上提 供雙向通信的多個(gè)基站。文獻(xiàn)4公開了一種用戶和接入設(shè)備之間進(jìn)行通信的半雙工和頻分雙工協(xié)議。上述文獻(xiàn)中的技術(shù)內(nèi)容均與本發(fā)明有本質(zhì)區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在已有天線高度、發(fā)射功率、接收機(jī)靈敏度條件下，可 以提高通信系統(tǒng)的有效性和可靠性的分布式水聲定位系統(tǒng)無線電通信方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的分布式水聲定位系統(tǒng)，在非實(shí)時(shí)工作狀態(tài)下，基站處于偵聽狀態(tài)，基站隨機(jī)地向單個(gè)浮標(biāo)發(fā)送監(jiān)控信令，浮標(biāo)根據(jù)基站的請(qǐng)求發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)或相應(yīng)地改變工作狀態(tài)，信令 發(fā)送后，時(shí)隙被分配給被叫浮標(biāo)，當(dāng)浮標(biāo)接到基站發(fā)送來的信息幀后，向基站返回一個(gè)數(shù)據(jù) 幀，此時(shí)，信道是由基站控制隨機(jī)分配的；實(shí)時(shí)工作狀態(tài)下，采用基站輪詢、集中控制動(dòng)態(tài)分 配時(shí)隙的方式，基站的同步幀啟動(dòng)一個(gè)輪詢周期，基站依據(jù)路由表依次對(duì)各浮標(biāo)進(jìn)行呼叫， 差錯(cuò)控制采用自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)方式，如果基站發(fā)送完監(jiān)控信令后，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到終 端站的回送的確認(rèn)幀，基站就認(rèn)定前一信令傳輸不成功，并立即再次重復(fù)發(fā)送信令。本發(fā)明還可以包括1、在浮標(biāo)里設(shè)置有一個(gè)桶形緩沖區(qū)用來存放實(shí)時(shí)回傳的數(shù)據(jù)，桶形緩沖區(qū)的大小 和系統(tǒng)同步周期、涌浪周期、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度有關(guān)。2、利用幀序號(hào)作為浮標(biāo)和基站的確認(rèn)信息。本發(fā)明的分布式水聲定位系統(tǒng)由船載分系統(tǒng)和浮標(biāo)分系統(tǒng)組成，船載分系統(tǒng)和浮 標(biāo)分系統(tǒng)之間通過無線電通信鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通信方法主要包括通信方式，差錯(cuò)控制，信 令幀格式，時(shí)隙分配，涌浪應(yīng)對(duì)策略，節(jié)點(diǎn)間不完全同步應(yīng)對(duì)策略等。本發(fā)明的水下目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中的浮標(biāo)分系統(tǒng)和船載跟蹤顯控分系統(tǒng)通過無線電 通信鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。無線電通信鏈由基站和浮標(biāo)中的通信部分構(gòu)成。在現(xiàn)有天線高度， 發(fā)射功率，接收機(jī)靈敏度條件下，通過合理的通信方法，提高通信系統(tǒng)的有效性和可靠性。本發(fā)明的有益效果是可以提高通信系統(tǒng)的有效性和可靠性，最大限度的將實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)傳回船載跟蹤顯控系統(tǒng)，以便于船載跟蹤顯控系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行解算。


圖1是系統(tǒng)無線局域網(wǎng)拓?fù)鋱D。圖2是系統(tǒng)時(shí)隙分配示意圖。圖3是系統(tǒng)桶形緩沖區(qū)示意圖。圖4是系統(tǒng)傳輸差錯(cuò)示意圖。圖5是基站與浮標(biāo)不完全同步示意圖。圖6的表1是信令類型。圖7的表2是系統(tǒng)工作模式。圖8的表3是數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)。圖9的表4是實(shí)時(shí)工作模式下數(shù)據(jù)段定義。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述本發(fā)明的技術(shù)方案是系統(tǒng)采用時(shí)分多址方法，節(jié)點(diǎn)間通過唯一的物理地址來加 以區(qū)分，時(shí)隙分配采用隨機(jī)分配與基站集中控制動(dòng)態(tài)分配相結(jié)合的方法。在非實(shí)時(shí)工作狀 態(tài)下，基站處于偵聽狀態(tài)，根據(jù)需要隨機(jī)地向單個(gè)浮標(biāo)發(fā)送監(jiān)控信令，浮標(biāo)根據(jù)基站的請(qǐng)求 發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)或相應(yīng)地改變工作狀態(tài)，信令發(fā)送后，時(shí)隙被分配給被叫浮標(biāo)，當(dāng)浮標(biāo)接到 基站發(fā)送來的信息幀后，向基站返回一個(gè)數(shù)據(jù)幀。此時(shí)，信道是由基站控制隨機(jī)分配的。實(shí) 時(shí)工作狀態(tài)下，由于浮標(biāo)實(shí)時(shí)報(bào)送目標(biāo)的聲學(xué)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度具有不確定性，此時(shí)采用基站輪詢、 集中控制動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙的方式?；镜耐綆瑔?dòng)一個(gè)輪詢周期，基站依據(jù)路由表依次對(duì)各浮標(biāo)進(jìn)行呼叫。差錯(cuò)控制采用自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)方式，如果基站發(fā)送完監(jiān)控信令后，在規(guī)定時(shí) 間內(nèi)沒有收到終端站的回送的確認(rèn)幀，基站就認(rèn)定前一信令傳輸不成功，并立即再次重復(fù) 發(fā)送信令。涌浪會(huì)影響天線高度和姿態(tài)，從而影響系統(tǒng)通信質(zhì)量。為了減小涌浪對(duì)通信質(zhì)量 的影響，在浮標(biāo)里設(shè)置一個(gè)桶形緩沖區(qū)用來存放實(shí)時(shí)回傳的數(shù)據(jù)，桶形緩沖區(qū)的大小和系 統(tǒng)同步周期、涌浪周期、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度有關(guān)?；竞透?biāo)同步脈沖不完全同步，會(huì)造成數(shù)據(jù)幀丟失或重復(fù)上傳，采取的策略是 改進(jìn)浮標(biāo)和基站間的確認(rèn)機(jī)制，利用幀序號(hào)作為浮標(biāo)和基站的確認(rèn)信息。結(jié)合圖1，本通信系統(tǒng)是一種分布式通信系統(tǒng)，通信節(jié)點(diǎn)包含基站和浮標(biāo)，基站是 網(wǎng)絡(luò)的中心控制節(jié)點(diǎn)，浮標(biāo)是終端站，基站和浮標(biāo)構(gòu)成一個(gè)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線局域網(wǎng)通信 系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都由唯一的物理地址來加以區(qū)分。表1是系統(tǒng)的主要信令類型。系統(tǒng)主要信令類型有三種監(jiān)控信令，允許發(fā)送信 令，和數(shù)據(jù)信令?；景l(fā)送監(jiān)控信令和允許發(fā)送信令，浮標(biāo)只發(fā)送數(shù)據(jù)信令。監(jiān)控信令包括 基站查詢浮標(biāo)狀態(tài)，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置等等。允許發(fā)送信令是在實(shí)時(shí)跟蹤模式下，基站向浮標(biāo)發(fā) 出數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令，只有收到該信令的浮標(biāo)才被授權(quán)可以發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)信令是浮標(biāo)響應(yīng)基 站的信令而發(fā)出的。表2說明系統(tǒng)有兩種工作模式實(shí)時(shí)跟蹤模式和非實(shí)時(shí)模式。在實(shí)時(shí)跟蹤模式下， 基站發(fā)出允許發(fā)送信令，在一個(gè)同步周期內(nèi)依次詢問每個(gè)浮標(biāo)，盡可能地將測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí) 回傳給基站。在非實(shí)時(shí)模式下，基站發(fā)出監(jiān)控信令，查詢浮標(biāo)的工作狀態(tài)，設(shè)置參數(shù)等等。錯(cuò)誤！未找到引用源。是系統(tǒng)的時(shí)隙分配圖，系統(tǒng)采用時(shí)分多址方法，在實(shí)時(shí)狀態(tài) 下，一個(gè)同步周期內(nèi)，基站要依次詢問各個(gè)浮標(biāo)，因此有必要對(duì)時(shí)隙進(jìn)行劃分。同步信號(hào)控制著系統(tǒng)通信周期，一個(gè)同步信號(hào)觸發(fā)了一個(gè)新的系統(tǒng)通信周期的開 始；1.基站呼叫第一個(gè)浮標(biāo)，基站發(fā)射占用時(shí)間Tl，然后進(jìn)入等待狀態(tài)，等待狀態(tài)占 用時(shí)間tl ；2.Tl+tl時(shí)間之后，時(shí)隙被分配給浮標(biāo)，浮標(biāo)上傳測(cè)量數(shù)據(jù)，浮標(biāo)發(fā)射占用時(shí)間 T2，然后再次進(jìn)入等待狀態(tài)，等待狀態(tài)占用時(shí)間t2 ；3.等待狀態(tài)之后，基站根據(jù)浮標(biāo)返回的數(shù)據(jù)決定下一次呼叫；4.依此方式直至所有終端站均無需上傳數(shù)據(jù)或進(jìn)入保護(hù)時(shí)隙，則本周期的輪詢?nèi)?務(wù)結(jié)束?？偠灾?，基站是時(shí)隙分配的策劃者，為主叫方；終端站只被動(dòng)地偵聽，不能主動(dòng) 地發(fā)射信息，為被叫方?；緦?duì)浮標(biāo)完成一次呼叫所需要的時(shí)間為Ta = Tl+T2+tl+t2，保護(hù)時(shí)隙時(shí)長(zhǎng)為 t3，若浮標(biāo)數(shù)為n，則基站完成一次輪詢所需要的時(shí)間至少為n*Ta+t3，因此T需要滿足T > n*Ta+t3。結(jié)合表3，信令幀格式如表所示。信令幀主要由網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志符、目的地址、源地址、命 令類型、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)段和CRC校驗(yàn)碼組成。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符是本網(wǎng)內(nèi)信令幀的標(biāo)志，是一個(gè)人為定義的、不容易為隨機(jī)干擾所偽 造而產(chǎn)生錯(cuò)誤檢測(cè)的獨(dú)特字，通過對(duì)其有效檢測(cè)可以保證系統(tǒng)正確地提取信令幀。
目的地址規(guī)定了接收該幀的浮標(biāo)的地址。只有當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到目的地址和浮標(biāo)本身 的地址一致時(shí)，系統(tǒng)才開始接收這一幀數(shù)。源地址指明了該數(shù)據(jù)幀的來源。幀類型規(guī)定了該信令幀的類型，如查詢是否進(jìn)入 同步，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)等等。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度指明了該數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)段包含了該信令幀的數(shù) 據(jù)。校驗(yàn)碼采用循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，循環(huán)冗余校驗(yàn)碼是較常用的數(shù)據(jù)塊檢測(cè)錯(cuò)誤碼，一 方面應(yīng)使校驗(yàn)碼具有較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力，另一方面從編解碼工作所花費(fèi)的時(shí)間來考慮，還應(yīng) 使編解碼盡可能簡(jiǎn)單。綜合考慮，系統(tǒng)選用CRC-CCITT生成多項(xiàng)式，這種校驗(yàn)碼形式可 100%地捕捉一位錯(cuò)、兩位錯(cuò)和所有奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤，可以捕捉突發(fā)性錯(cuò)長(zhǎng)度小于16的全部錯(cuò) 誤、長(zhǎng)度為17的突發(fā)錯(cuò)誤的99. 98%、長(zhǎng)度為18以上的突發(fā)錯(cuò)的99. 997%。系統(tǒng)桶形緩沖區(qū)如錯(cuò)誤！未找到引用源。所示。桶形緩沖區(qū)是在系統(tǒng)的RAM中 定義這樣一段存儲(chǔ)區(qū)域，每接收到一幀聲學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)，新周期數(shù)加1，接收指針前進(jìn)一個(gè)數(shù) 據(jù)段長(zhǎng)度，當(dāng)桶形緩沖區(qū)存滿以后，接收指針跳回桶形緩沖區(qū)起始處，從起始處開始存放數(shù) 據(jù)。當(dāng)發(fā)送聲學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，每發(fā)送一幀聲學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)送周期數(shù)加1，新周期數(shù)減1，發(fā) 送指針前進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度。當(dāng)涌浪引起無線電通信鏈中斷時(shí)，沒來得及發(fā)送給基站的數(shù) 據(jù)被保存在桶形緩沖區(qū)中，此時(shí)發(fā)送指針沒有更新，停留在最近一次發(fā)送成功的數(shù)據(jù)幀處， 等到無線電通信鏈恢復(fù)時(shí)，再把沒有發(fā)送給基站的數(shù)據(jù)上傳。若無線電通信鏈中斷時(shí)間太 長(zhǎng)，則新數(shù)據(jù)會(huì)把沒有上傳的數(shù)據(jù)覆蓋，但是系統(tǒng)RAM大小有限而且無線電通信鏈每次最 多上傳數(shù)據(jù)有限，因此桶形緩沖區(qū)不可能無限大，桶形緩沖區(qū)大小要根據(jù)涌浪周期，同步周 期時(shí)長(zhǎng)，每周期數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，無線電通信鏈最大發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度來合理選擇。表4是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)段定義。系統(tǒng)有兩種工作模式，實(shí)時(shí)跟蹤模式和非實(shí)時(shí)模式，在 非實(shí)時(shí)模式下，數(shù)據(jù)段中的數(shù)據(jù)無特殊含義，而在實(shí)時(shí)跟蹤模式下，數(shù)據(jù)段定義如表4所示。在實(shí)時(shí)跟蹤狀態(tài)下，基站向浮標(biāo)所發(fā)信令幀數(shù)據(jù)段的第一個(gè)字為上次 接收數(shù)據(jù)的周期號(hào)，浮標(biāo)判斷接收到的周期號(hào)是否與上次發(fā)給基站的數(shù)據(jù)周期號(hào)相吻合， 若二者相等，則認(rèn)為上次發(fā)送成功，否則，則認(rèn)為上次發(fā)送失敗。浮標(biāo)向基站所發(fā)信令幀數(shù) 據(jù)段的第一個(gè)字為桶形緩沖區(qū)中的剩余周期數(shù)，第二個(gè)字為本次所發(fā)周期數(shù)，基站根據(jù)收 到的剩余周期數(shù)來判斷桶形緩沖區(qū)中的剩余的新周期數(shù)，若剩余周期數(shù)不為0，基站在完成 對(duì)所有浮標(biāo)詢問之后，若沒有進(jìn)入保護(hù)時(shí)隙，基站將再次詢問改浮標(biāo)，直至所有數(shù)據(jù)傳完為 止。錯(cuò)誤！未找到引用源。是數(shù)據(jù)的傳輸錯(cuò)誤類型。數(shù)據(jù)傳輸差錯(cuò)包括兩種類型數(shù) 據(jù)幀丟失和數(shù)據(jù)幀被損。數(shù)據(jù)幀丟失指的是數(shù)據(jù)幀不能到達(dá)收端或被損壞而難以識(shí)別；數(shù) 據(jù)幀被損指的是數(shù)據(jù)幀已經(jīng)到達(dá)，但出現(xiàn)位錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)通信中常用的差錯(cuò)控制主要有三種前向糾錯(cuò)方式，自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)方式和混 合糾錯(cuò)方式，前向糾錯(cuò)方式所發(fā)出的碼字具有相當(dāng)?shù)募m錯(cuò)能力；自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)方式所發(fā)送 出的碼字只需有檢錯(cuò)能力，而不一定要有糾錯(cuò)能力；混合糾錯(cuò)方式是自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)和前向 糾錯(cuò)方式的綜合。前向糾錯(cuò)方式只是對(duì)改正單一位錯(cuò)誤行之有效，而且在傳輸數(shù)據(jù)中需添 加足夠的冗余量以讓接收站點(diǎn)改正差錯(cuò)，需要大量的系統(tǒng)開銷。本通信網(wǎng)絡(luò)的通信信道為 海面，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)表明，在IOkm以內(nèi)的數(shù)據(jù)通信基本無誤碼，而在通信的極限距離附近， 誤碼率較高，實(shí)時(shí)工作狀態(tài)下終端站數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最多為200字，所以誤碼位數(shù)會(huì)很多。綜合來看，ARQ最適合于本系統(tǒng)。錯(cuò)誤！未找到引用源。(a)是正常情況，基站發(fā)送允 許發(fā)送信令，浮標(biāo)正確接收以后，回復(fù)數(shù)據(jù)信令給基站，基站正確接收。錯(cuò)誤！未找到引用 源。(b)是錯(cuò)誤類型A，基站發(fā)送允許發(fā)送信令，浮標(biāo)沒有收到基站的信令，基站在經(jīng)過等待 時(shí)間之后自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)，直至浮標(biāo)正確接收。錯(cuò)誤！未找到引用源。(c)是錯(cuò)誤類型B，基 站發(fā)送允許發(fā)送信令，浮標(biāo)正確接收后，返回給基站數(shù)據(jù)信令，基站經(jīng)過等待時(shí)間之后，沒 有正確接收浮標(biāo)的數(shù)據(jù)信令，自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)，直至基站接收到浮標(biāo)返回的數(shù)據(jù)信令。錯(cuò)誤！未找到引用源。是基站同步脈沖和浮標(biāo)同步脈沖不完全同步示意圖。在實(shí) 時(shí)跟蹤過程中，在每個(gè)同步周期浮標(biāo)要將測(cè)量的水聲數(shù)據(jù)回傳到基站。理想情況下，浮標(biāo)與 浮標(biāo)、浮標(biāo)與基站的同步脈沖是完全同步的，但是實(shí)際情況可能并非如此，由于浮標(biāo)與基站 的硬件平臺(tái)并不完全相同，同步脈沖有可能會(huì)產(chǎn)生偏差。當(dāng)基站同步脈沖3到來時(shí)，基站發(fā)出允許發(fā)送信令，浮標(biāo)正確接收并返回?cái)?shù)據(jù)信 令，數(shù)據(jù)信令被基站正確接收后，基站同步脈沖4到來，基站再次發(fā)出允許發(fā)送信令，告知 浮標(biāo)上次接收是否成功并請(qǐng)求浮標(biāo)發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。當(dāng)基站同步脈沖和浮標(biāo)同步脈沖完全 同步時(shí)，上述邏輯可以確保不丟失數(shù)據(jù)幀，當(dāng)基站同步脈沖和浮標(biāo)同步脈沖不完全同步時(shí)， 上述邏輯有可能造成數(shù)據(jù)幀丟失和重復(fù)上傳。當(dāng)基站同步脈沖3到來之后，基站正確接收浮標(biāo)返回的數(shù)據(jù)信令，當(dāng)基站同步脈 沖4到來之后，基站要告知浮標(biāo)上次接收成功并發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)，若在基站同步脈沖4和浮 標(biāo)同步脈沖5這段期間，基站并沒有收到浮標(biāo)發(fā)送的數(shù)據(jù)信令，則在浮標(biāo)同步脈沖5和基站 同步脈沖5期間，基站還在告知浮標(biāo)上次接收成功并發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)，浮標(biāo)就會(huì)將浮標(biāo)同 步脈沖5所測(cè)量的數(shù)據(jù)發(fā)送給基站，這樣就造成了浮標(biāo)同步脈沖4測(cè)量的數(shù)據(jù)丟失。當(dāng)基站脈沖3到來之后，基站正確接收浮標(biāo)返回的數(shù)據(jù)信令，當(dāng)基站同步脈沖4到 來之后，基站告知浮標(biāo)上次接收成功并發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)，然而基站并沒有收到浮標(biāo)返回的 數(shù)據(jù)信令，基站再次發(fā)出允許發(fā)送信令，此時(shí)接收成功標(biāo)志位更改為接收失敗標(biāo)志位，在基 站同步脈沖4和浮標(biāo)同步脈沖5期間，倘若浮標(biāo)正確接收到基站再次發(fā)送的允許發(fā)送信令， 浮標(biāo)則將浮標(biāo)同步脈沖3和浮標(biāo)同步脈沖4測(cè)量數(shù)據(jù)一起傳回基站，造成數(shù)據(jù)重復(fù)上傳。解決脈沖數(shù)據(jù)丟失和重復(fù)上傳的辦法是改變基站浮標(biāo)間通信成敗的確認(rèn)機(jī)制。由 于幀序號(hào)是由同步脈沖來計(jì)數(shù)的，每來一個(gè)同步脈沖，幀序號(hào)加1，因此可以使用幀序號(hào)作 為確認(rèn)信息。浮標(biāo)根據(jù)基站返回的幀序號(hào)判斷基站成功接收了哪一個(gè)同步脈沖的測(cè)量數(shù) 據(jù)。例如浮標(biāo)同步脈沖2測(cè)量數(shù)據(jù)已經(jīng)成功上傳到基站，那么基站下傳到浮標(biāo)的確認(rèn)信息 應(yīng)該是幀序號(hào)2，即使由于通信質(zhì)量差而導(dǎo)致浮標(biāo)同步脈沖3、4、5都沒有成功上傳到基站， 但是由于確認(rèn)信息還是幀序號(hào)2，所以基站同步脈沖6到來之后，浮標(biāo)會(huì)將浮標(biāo)同步脈沖3、 4、6、6的數(shù)據(jù)都上傳到基站，從而保證數(shù)據(jù)既沒有丟失也沒有重復(fù)。由此可見，經(jīng)過這一確 認(rèn)機(jī)制的改動(dòng)，可以成功的解決在基站浮標(biāo)同步脈沖發(fā)生偏差甚至完全不同步時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù) 的重復(fù)上傳和丟失的問題。
權(quán)利要求
一種分布式水聲定位系統(tǒng)無線電通信方法，其特征是分布式水聲定位系統(tǒng)在非實(shí)時(shí)工作狀態(tài)下，基站處于偵聽狀態(tài)，基站隨機(jī)地向單個(gè)浮標(biāo)發(fā)送監(jiān)控信令，浮標(biāo)根據(jù)基站的請(qǐng)求發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)或相應(yīng)地改變工作狀態(tài)，信令發(fā)送后，時(shí)隙被分配給被叫浮標(biāo)，當(dāng)浮標(biāo)接到基站發(fā)送來的信息幀后，向基站返回一個(gè)數(shù)據(jù)幀，此時(shí)，信道是由基站控制隨機(jī)分配的；實(shí)時(shí)工作狀態(tài)下，采用基站輪詢、集中控制動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙的方式，基站的同步幀啟動(dòng)一個(gè)輪詢周期，基站依據(jù)路由表依次對(duì)各浮標(biāo)進(jìn)行呼叫。差錯(cuò)控制采用自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)方式，如果基站發(fā)送完監(jiān)控信令后，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到終端站的回送的確認(rèn)幀，基站就認(rèn)定前一信令傳輸不成功，并立即再次重復(fù)發(fā)送信令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式水聲定位系統(tǒng)無線電通信方法，其特征是在浮標(biāo)里 設(shè)置有一個(gè)桶形緩沖區(qū)用來存放實(shí)時(shí)回傳的數(shù)據(jù)，桶形緩沖區(qū)的大小和系統(tǒng)同步周期、涌 浪周期、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度有關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分布式水聲定位系統(tǒng)無線電通信方法，其特征是利用 幀序號(hào)作為浮標(biāo)和基站的確認(rèn)信息。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種分布式水聲定位系統(tǒng)無線電通信方法。在非實(shí)時(shí)工作狀態(tài)下，基站處于偵聽狀態(tài)，基站隨機(jī)地向單個(gè)浮標(biāo)發(fā)送監(jiān)控信令，浮標(biāo)根據(jù)基站的請(qǐng)求發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)或相應(yīng)地改變工作狀態(tài)，信令發(fā)送后，時(shí)隙被分配給被叫浮標(biāo)，當(dāng)浮標(biāo)接到基站發(fā)送來的信息幀后，向基站返回一個(gè)數(shù)據(jù)幀；實(shí)時(shí)工作狀態(tài)下，基站的同步幀啟動(dòng)一個(gè)輪詢周期，基站依據(jù)路由表依次對(duì)各浮標(biāo)進(jìn)行呼叫，差錯(cuò)控制采用自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)方式，如果基站發(fā)送完監(jiān)控信令后，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到終端站的回送的確認(rèn)幀，基站就認(rèn)定前一信令傳輸不成功，并立即再次重復(fù)發(fā)送信令。本發(fā)明可以提高分布式水聲定位系統(tǒng)的有效性和可靠性，最大限度的將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳回船載跟蹤顯控系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04W28/14GK101888266SQ20101014233
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者付進(jìn), 嵇建飛, 林旺生, 梁國(guó)龍, 王燕 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)