一种xcp投弃式海流剖面仪中动态数据传输方法
【专利说明】一种XCP投弃式海流剖面仪中动态数据传输方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种投弃式海流剖面仪的数据传输方法，具体涉及一种XCP投弃式海流剖面仪中动态数据传输方法。
【背景技术】
[0003]海水在地磁场中运动时，由于切割地磁场磁力线，因此产生感应电动势和感应电流。在地磁场稳定的情况下，电动势的大小主要取决于海流的速度。因此，通过测量海流产生的感生电场，就可以反推出海流的大小和方向，从而研宄海流的运动特征。
[0004]为了能够测量到不同深度的海水的运动特征，探头必须在在动态下沉的过程中不停地测得探头所在位置的海流、温度、压力数据。为了实时的把这些数据传输到海面上，就需要运用动态数据传输技术。
[0005]实验证明，海水对漆包线中的电信号传输有着很大影响。有的仪器采用模拟信号传输，但是常常引入较大噪声，使得仪器精度下降。所以从探头到浮筒间的漆包线数据传输，常常成为限制投弃式剖面测量仪器发展的关键因素之一。本技术就很好的解决了这个长距离数据传输的问题。
【发明内容】
[0006]本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种XCP投弃式海流剖面仪中动态数据传输方法，能够实现从探头到浮筒间的漆包线数据的长距离传输，通过改进型的LVDS数据传输方式即在RS232协议的基础上加上Manchester编码，确保数据传输的效率和准确性，具有极佳的使用效果和精确性。
[0007]为解决上述问题，本发明采用技术方案为:
一种XCP投弃式海流剖面仪中动态数据传输方法，该方法基于的硬件结构包括XCP探头、浮筒模块和船体甲板接收端，XCP探头通过数传漆包线与浮筒模块连接，浮筒模块通过无线数据传输方式与船体甲板接收端连接；
XCP探头包括与数传漆包线连接的SOPC模块和模拟信号调理模块，模拟信号调理模块分别接收XCP探头检测到的电极信号、罗盘信号和温度信号，模拟信号调理模块分别通过VF转换模块、电压比较模块和A/D转换模块与SOPC模块连接，SOPC模块通过数传漆包线与浮筒模块连接；XCP探头检测到的数据信号通过SOPC模块和漆包线传输至浮筒模块，浮筒模块继而将数据信号通过无线传输方式传输至船体甲板接收端；
XCP投弃式海流剖面仪中动态数据传输方法为:
动态数据传输方法的数据传输的物理层采用改进型的LVDS数据传输方式；用漆包线作为基带数字信号的传输信道；作为发送端的XCP探头的SOPC模块采用信道编码；改进型的LVDS数据传输方式即在RS232协议的基础上，加上Manchester编码，以此减少传输信号的低频直流成分，提高信号的传输效率和精确性；编码后的信号送入传输信道即漆包线；数字系统中传输的主要是二元数字信号，由于未经调制的二进制脉冲信号通常是从直流或低频开始，因此称为基带信号。数字基带信号可以在某些有线信道中直接传输，称之为数字信号的基带传输。基带数字信号在信道中传输，必须考虑的是传输信道的带宽。用漆包线作为传输信道，其频带宽度是低通受限的，在浮筒接收端采用信道均衡技术，使用特制变压器作为均衡器，所以整体来讲传输信道是带宽受限的带通信道。编码后的信号送入传输信道，采用LVDS电平，LVDS是对地隔离的差分信号，发送部分具有预加重功能，能更好的适应低通信道。而且具有更强的电流驱动能力，适用于高速长距离低功耗传输。
[0008]浮筒接收端采用信道均衡技术，使用变压器作为均衡器；信道均衡器是特制的通信用变压器，其主要作用是幅度均衡，使得在信道频带内的幅频曲线更平直。
[0009]在浮筒接收端，须将信号放大450?550倍，浮筒接收端的电路由两级运放即高通放大和低通放大电路组成；基带数字信号先由浮筒接收端的低通滤波器去除直流漂移和起到幅度均衡的作用，然后依次由高通放大电路和低通放大电路将信号放大，放大后的正负变化的交流信号再经过信号调理电路将正负电平转换成OV和3.3V的TTL电平，再将信号送入解码器还原信号。
[0010]优选的，信号调理电路是由一个滞回比较器和一个加减比例运算电路实现；滞回比较器的作用是去除过零点的毛刺，使得眼图更加清晰。
[0011]优选的，改进型的LVDS数据传输方式的传输码型及数据传输协议为:数据传输协议在RS232协议基础上进行优化，并叠加入Manchester编码；改进型的LVDS数据传输方式叠加入的Manchester编码为准Manchester编码；
优化的RS232协议中，将I位起始位、8位数据位和I位停止位，组成一帧；一次发送一帧数据，发送端的波特率和接收端的波特率必须一致；接收方以数传波特率的16倍速率对接收信号进行检测，当发现起始位有效后，会对后续8位数据和I位停止位进行16倍过采样，并选取第7、8、9次的采样值进行记录，采用多数表决法，当存在两次或两次以上的采样值相同时，将采样值送到移位寄存器；读完8个数据位后，读入最后一位停止位，如果停止位有效，则认为8位数据位有效，将中断标志位设置为有效状态，否则将放弃这次接收的一帧数据，复位接收电路，继续等待起始位有效。数据传输利用很成熟的RS232协议进行改进，既可以减少硬件制作成本和复杂度，又可以利用串行通信的强抗干扰能力，大大提高数据传输系统的抗噪声性能。
[0012]优选的，改进型的LVDS数据传输方式在Manchester编码过程中加入了冗余，在浮筒接收端解码的同时进行校验和纠错，同时进行统计计算，通过计算前向码元和后向码元进行部分纠错处理。
[0013]优选的，A/D转换模块采用型号为CS5532的24位AD转换器。
[0014]优选的，SOPC模块是由SOPC芯片与SRAM、FLASH组成的最小数字系统，能够有效降低功耗，并且能够满足数据处理能力的要求。
[0015]优选的，SOPC芯片的型号为EP3C5。
[0016]优选的，VF转换模块是以AD650为核心的压频转换电路。
[0017]优选的，电压比较模块是LM393电压比较器电路。
[0018]优选的，漆包线是由直径为0.1mm的双线并行的漆包线组成。
[0019]优选的，经过编码后在漆包线中传输的信号，主要能量集中在0.5k到7k之间，这正是漆包线可以利用的频带范围，能够满足漆包线长距离传输的需求，确保信号传输的准确性和效率。
[0020]本发明的优点和有益效果为:
本发明XCP投弃式海流剖面仪中动态数据传输方法，发送端采用信道编码，在RS232协议的基础上，加上Manchester编码，减少传输信号的低频直流成分；编码后的信号送入传输信道，采用LVDS电平，LVDS是对地隔离的差分信号，发送部分具有预加重功能，能更好的适应低通信道，而且具有更强的电流驱动能力，适用于高速长距离低功耗传输；
本发明XCP投弃式海流剖面仪中动态数据传输方法，改进型的LVDS数据传输方式在Manchester编码过程中加入了冗余，在浮筒接收端解码的同时进行校验和纠错，同时进行统计计算，通过计算前向码元和后向码元进行部分纠错处理，确保了数据传输的准确性；本发明XCP投弃式海流剖面仪中动态数据传输方法，能够实现从探头到浮筒间的漆包线数据的长距离传输，通过改进型的LVDS数据传输方式即在RS232协议的基础上加上Manchester编码，确保数据传输的效率和准确性，具有极佳的使用效果和精确性，解决了投弃式剖面测量仪器在水下长距离数据传输困难的问题。
【附图说明】
[0021]图1为本发明XCP投弃式海流剖