基于ARM9260的多模式浮標岸基數據收發平臺

摘要：針對于海洋特殊的環境，數據傳輸能力不能滿足海洋環境檢測的需求現狀，文中提出將多種無線傳輸方式與AT91SAM9260結合構造多模式浮標岸基數據收發平臺的設計方案，并給出具體的通信協議。同時，用VC++語言設計了岸基數據接收服務中心軟件。本設計已成功用于海洋數據傳輸，對我國海洋環境檢測技術的發展有較大的意義。
關鍵詞：海洋通信；無線傳輸；多模；AT91SAM9260；協議

海洋占據了地球表面的三分之二以上面積，并以其豐富的資源、廣闊的空間以及對地球環境氣候的巨大調節作用，成為全球生態系統和人類發展的一個重要組成部分，因此，發展海洋科技，尤其是海洋高新技術已成為世界新技術革命的重要內容。然而，由于海洋特殊的環境，使得很多在陸地上已經運用自如且性能良好的通信技術無法在海洋上使用，ARG0是以10～14天為周期通過衛星系統來傳輸的，海洋通信技術成為了限制海洋技術發展的瓶頸。本文設計的基于AT91SAM9260的多模式浮標岸基數據收發平臺將多種數據傳輸方式集合在一起，很好的滿足了海洋數據全天侯長時間傳輸的需求。

1 系統概述
基于AT91SAM9260的多模式浮標岸基數據收發平臺(以下簡稱收發平臺)系統結構圖如圖1所示，本系統提供了四種通信方式：無線通信、數傳電臺通信、GPRS通信和銥星通信。這四種通信方式由AT91SAM920配置和管理，依據一定的通信選擇策略實現四種通信方式的智能切換。圖中，實線為電源線、長虛線為天線連接線、點虛線為串口通信信號線。

CPU是系統的核心，通過COM2～COM5依次與銥星模塊、無線模塊、速傳電臺模塊及GPRS模塊相連。COM6為用戶接口，可依據協議對本系統進行配置及實現數據傳輸，COM7為調試串口，可打印系統的運行信息，并可實現系統深入配置。
系統中各種通信方式各有優點：如果浮標是部署在近海，可以直接通過無線模塊進行通信，不但速度快而且無需資費；若距離有所增加，則可以使用無線數傳電臺，此時仍可獲得較快的傳輸速率。若無線模塊和無線數傳電臺不能滿足需求，則可以使用GPRS，此時傳輸速率有所下降，且有較小延時；若在遠海，則可以使用銥星模塊。本系統可以同時滿足近海和遠海數據通信的需求。

2 系統原理
2．1 通信方式智能切換選擇策略
本收發平臺使用的選擇策略主要是：優先級選擇策略、信號質量選擇策略和通信保持策略。
優先級選擇策略：由于四種通信方式有不同的傳輸速率、不同的傳輸距離和不同的延遲，同時考慮到海洋上特殊的環境以及盡量高速率、長傳輸距離、小延遲的通信要求，所以設置無線模塊、數傳電臺模塊、GPRS模塊及銥星模塊的優先級依次為0～3，值越小，優先級越高，同時可以依據協議由用戶設置模塊優先級。
信號質量選擇策略：系統在運行后，會運行通信守護進程，并定時檢測各通信方式的信號質量，從而進一步保證通信的正常進行。
通信保持策略：收發平臺會優先使用最近使用過的通信方式，若該通信方式故障，則會嘗試盡量多的次數來完成未完成的數據傳輸。用戶可依據協議設置嘗試次數及超時時間。
用戶也可以依據協議設置以上三種策略的優先關系。
2．2 通信協議制定
通信協議是通信能否正常進行的重要保證。本收發平臺具有如下特點：一、用戶與收發平臺之間的通信需要有基本的重發確認機制，考慮到使用RS232通信鏈路重復出現故障的可能性叫小，所以該機制不需要復雜；二、用戶需要對收發平臺進行簡單的配置；三、收發平臺之間的通性應該可以實現定點傳輸、廣播傳輸及轉發。因此，協議的制定至少包括兩個方面：用戶與收發平臺通信協議和收發平臺間通信協議。