一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块与方法与流程

1.本发明涉及海洋科学和通信信息技术领域，尤其涉及一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块与方法。


背景技术：

2.目前市场上应用的数据传输模块，主要是基于无线、gps、3g、4g或传统的usb、rs232、rj45网口等物理接口来实现数据传输，对海上复杂环境下的海上移动平台，如海上无人船、海上无人艇、波浪滑翔器、水下机器人、海上浮动平台、海上监测装置、海上油井平台等装置在远海情况下，这一类的数据传输模块，存在传统数据传输模块在海上移动平台应用时网络覆盖区域小、可达性差的特点，传统数据传输模块在海上移动平台应用时有效性差，大部分关注数据传输功能，对扩展功能缺乏相应要求，并且传统数据传输模块采用消费级或工业级器件，对海上复杂环境下测试比较少，不适合于特定的海上移动平台应用场景，需要进行改进。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块与方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：所述一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块，所述一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块是由多模态实时数据传输模块、供电部分和扩展模块组成，所述多模态实时数据传输模块包括低功率mcu、dc-dc单元、can、铱星单元、铱星天线、网口、存储单元、gps/北斗二合一单元、电子罗盘和扩展接口。
5.为了对供电部分的功能进行相关细分，本发明改进有，所述低功率mcu的输出端与dc-dc单元的输入端电性连接，所述供电部分包括太阳能面板、电源接口和外部供电模块。
6.为了实现dc-dc单元与供电部分的连接功能，本发明改进有，所述dc-dc单元的输出端与电源接口的输入端电性连接，所述电源接口的输出端与太阳能面板、外部供电模块的输入端电性连接。
7.为了实现低功率mcu与can、网口的连接功能，本发明改进有，所述低功率mcu的输出端通过can通道与can的输入端电性连接，所述低功率mcu的输出端通过mii通道与网口的输入端电性连接。
8.为了实现低功率mcu与铱星天线的数据传输功能，本发明改进有，所述低功率mcu的输出端通过rs232通道与铱星单元的输入端电性连接，所述铱星单元的输出端通过rf通道与铱星天线的输入端信号连接。
9.为了实现存储单元的数据存储功能，本发明改进有，所述存储单元包括sd卡和usb，所述sd卡的输出端通过sdio通道与低功率mcu的输入端电性连接，所述usb的输出端通过usb通道与低功率mcu的输入端电性连接。
10.为了实现低功率mcu与gps/北斗二合一单元、电子罗盘、扩展接口的连接功能，本发明改进有，所述低功率mcu的输出端通过rs232通道与gps/北斗二合一单元、电子罗盘、扩展接口的输入端电性连接，所述电子罗盘包括加速传感器、磁传感器和陀螺仪。
11.为了实现扩展接口与扩展模块的连接功能，本发明改进有，所述扩展接口为四通道芯片，所述扩展接口的输出端与扩展模块的输入端电性连接。
12.为了对扩展模块的功能进行细分，本发明改进有，所述扩展模块包括无线模块、4g模块、气象台和传感器，所述传感器包括但不限于压力传感器、温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器。
13.一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块的方法，包括以下步骤：
14.s1：通过太阳能面板或外部供电模块对多模态实时数据传输模块进行供电，模块在供电后进行初始化流程，低功率mcu启动模块进行工作；
15.s2：通过gps/北斗二合一单元进行位置信息的交互，通过电子罗盘提供姿态航向信息，通过扩展接口与扩展模块连接，并通过扩展模块内部的气象站提供气象数据、通过传感器进行数据采集；
16.s3：低功率mcu进行数据处理、运算和分析，判断数据的有效性，如果判断分析数据有误，则返回至多模态实时数据传输模块供电流程，重新初始化，如果判断正确，则对数据进行传输；
17.s4：如选择为存储单元，则将数据存储至sd卡发送至usb，程序运行结束，如选择数据交互与信息传递，则将数据发送至铱星单元、扩展接口通信模块、can或网口，数据交互成功则结束程序，交互失败则返回至多模态实时数据传输模块供电流程，重新初始化。
18.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
19.本发明中，多模态实时数据传输模块在近海和远海都可以使用，考虑了两种场景，在远海主要以铱星传输数据，近海主要通过连接扩展接口的外部通信模组实现数据传输，多模态实时数据传输模块网络信号覆盖广、可达性好，多模态实时数据传输模块在海上移动平台应用时能够独立工作、实时传输数据到岸基设备，多模态实时数据传输模块稳定且有效性好，适合在海上复杂环境使用，适合海上移动平台的使用，具有特定的扩展功能，如定位、电子罗盘、外接扩展接口，多模态实时数据传输模块属于轻量级数据传输，功能全且设计简洁，模块功耗低且可以实现待机控制，可兼容用太阳能清洁能源，预留太阳能面板持续给核心模块供电。
附图说明
20.图1为本发明提出一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块与方法的整体程序图；
21.图2为本发明提出一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块与方法的程序功能示意图；
22.图3为本发明提出一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块与方法的程序运作流程图。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.实施例一
26.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块，一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块是由多模态实时数据传输模块、供电部分和扩展模块组成，多模态实时数据传输模块包括低功率mcu、dc-dc单元、can、铱星单元、铱星天线、网口、存储单元、gps/北斗二合一单元、电子罗盘和扩展接口，通过该种设置，能够对该用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块的主体功能模块进行划分，并对多模态实时数据传输模块进行细分，将信号传输划分为can、铱星单元、铱星天线和网口。
27.请参阅图1-2，低功率mcu的输出端与dc-dc单元的输入端电性连接，dc-dc单元主要为本发明的多模态数据传输模块供电，具有两项主要功能，其一，将外部供电部分的12v或5v电源转换成多模态数据传输模块所需要5v、3.3v、1.8v、1.2v供电，其二，受低功耗的mcu控制，在mcu输出信号后，进入standby状态，整个模块处于超低功耗模式，节约模块工作所需电能供电部分包括太阳能面板、电源接口和外部供电模块，dc-dc单元的输出端与电源接口的输入端电性连接，电源接口的输出端与太阳能面板、外部供电模块的输入端电性连接，多模态实时数据传输模块通过dc-dc单元提供稳定工作的电能，可以是外部电池供电，也可以兼容用太阳能清洁能源，预留外接太阳能面板接口持续给低功耗的mcu供电。
28.请参阅图1-2，低功率mcu的输出端通过can通道与can的输入端电性连接，低功率mcu的输出端通过mii通道与网口的输入端电性连接，can接口和网口的主要功能是与外部其他系统做兼容用，起到辅助或扩展作用，低功率mcu的输出端通过rs232通道与铱星单元的输入端电性连接，铱星单元的输出端通过rf通道与铱星天线的输入端信号连接，铱星单元通过铱星系统与岸基设备或其它装有铱星通信单元的设备进行数据通信和交互。
29.请参阅图1-2，存储单元包括sd卡和usb，sd卡的输出端通过sdio通道与低功率mcu的输入端电性连接，usb的输出端通过usb通道与低功率mcu的输入端电性连接，存储单元的功能是为多模态数据传输模块的数据进行本地存储，保障数据存储完整性，sd卡存储有模块启动程序。
30.请参阅图1-2，低功率mcu的输出端通过rs232通道与gps/北斗二合一单元、电子罗盘、扩展接口的输入端电性连接，电子罗盘包括加速传感器、磁传感器和陀螺仪，电子罗盘通过优化的扩展卡尔曼滤波算法，实时输出高精度姿态信息，具有优异的动态性能，保证了动态测量的高精度。
31.请参阅图1-2，扩展接口为四通道芯片，扩展接口的输出端与扩展模块的输入端电
性连接，扩展模块包括无线模块、4g模块、气象台和传感器，传感器包括但不限于压力传感器、温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器，扩展模块的主要功能是为基于rs232、rs485协议的设备提供扩展应用，如兼容基于rs232、rs485协议的4g、5g、无线、nb-iot、lora、蓝牙、wifi、plc等多种通信模块，兼容基于rs232、rs485协议的各种类型的传感器，如压力传感器、温度传感器、盐度传感器、溶解氧传感器等，并可与基于rs232、rs485协议的气象站、adcp、rov、auv、大型声学设备的接口实现互联，作为数据通信和数据采集的入口。
32.一种用于海上移动平台多模态的实时数据传输模块的方法，包括以下步骤：
33.s1：通过太阳能面板或外部供电模块对多模态实时数据传输模块进行供电，模块在供电后进行初始化流程，低功率mcu启动模块进行工作；
34.s2：通过gps/北斗二合一单元进行位置信息的交互，通过电子罗盘提供姿态航向信息，通过扩展接口与扩展模块连接，并通过扩展模块内部的气象站提供气象数据、通过传感器进行数据采集；
35.s3：低功率mcu进行数据处理、运算和分析，判断数据的有效性，如果判断分析数据有误，则返回至多模态实时数据传输模块供电流程，重新初始化，如果判断正确，则对数据进行传输；
36.s4：如选择为存储单元，则将数据存储至sd卡发送至usb，程序运行结束，如选择数据交互与信息传递，则将数据发送至铱星单元、扩展接口通信模块、can或网口，数据交互成功则结束程序，交互失败则返回至多模态实时数据传输模块供电流程，重新初始化。
37.工作原理：在该模块的整体运行中，首先通过太阳能面板或外部供电模块对多模态实时数据传输模块进行供电，模块在供电后进行初始化流程，低功率mcu启动模块进行工作，通过gps/北斗二合一单元进行位置信息的交互，通过电子罗盘提供姿态航向信息，通过扩展接口与扩展模块连接，并通过扩展模块内部的气象站提供气象数据、通过传感器进行数据采集，而后低功率mcu进行数据处理、运算和分析，判断数据的有效性，如果判断分析数据有误，则返回至多模态实时数据传输模块供电流程，重新初始化，如果判断正确，则对数据进行传输，如选择为存储单元，则将数据存储至sd卡发送至usb，程序运行结束，如选择数据交互与信息传递，则将数据发送至铱星单元、扩展接口通信模块、can或网口，数据交互成功则结束程序，交互失败则返回至多模态实时数据传输模块供电流程，重新初始化。
38.以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。