一种用于海上船队作业时船台-岸台通信的信道接入方法技术

本发明专利技术公开了一种用于海上船队作业时船台

【技术实现步骤摘要】
一种用于海上船队作业时船台
‑
岸台通信的信道接入方法


[0001]本专利技术涉及通信
，更具体涉及一种用于海上船队作业时船台
‑
岸台通信的信道接入方法。

技术介绍

[0002]多址接入(Multiple Access,MA)技术是适用于无人协同数据链中的一项关键技术，可解决多个节点在同一个物理信道中通信的问题，进而可以有效利用信道资源(时间、频率、空间、正交码字等)。
[0003]但多址接入协议的设计不是一成不变的，需要根据特定的环境需求以及拓扑结构进行改变。针对海上场景，为保证出海作业的船队中的各个船只进行超远距离的通信。但是现有海上船台通信设备通信距离短、组网难、传播业务量少。

技术实现思路

[0004]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种用于海上船队作业时船台
‑
岸台通信的信道接入方法，以解决现有海上船台通信设备通信距离短、组网难、传播业务量少的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。
[0006]一种用于海上船队作业时船台
‑
岸台通信的信道接入方法，包括以下步骤：
[0007]S1、基于TDMA接入算法，在船队正常工作中对船台节点基于ID号进行预先的时隙划分；
[0008]S2、基于船队出海工作建立的模型，计算出相应的吞吐率和端到端时延；
[0009]S3、基于TDMA接入算法和最小ID号算法，在船队工作中对船台节点数量和簇首节点进行自适应、动态调整。
[0010]进一步优化技术方案，所述步骤S1中，所划分的时隙的个数是根据船台节点的个数进行动态调整的。
[0011]进一步优化技术方案，所述步骤S3具体包括以下步骤：
[0012]S31、获取当前组网中在网船台节点数；
[0013]S32、根据当前船队在网船台节点数获得每个帧中的时隙个数；
[0014]S33、获取待接入船台节点，基于所述待接入船台节点的入网请求更新网络通信路由表以及slot分配方案；
[0015]S34、基于在网船台节点的退网请求更新网络通信路由表以及slot分配方案；
[0016]S35、基于所述簇首节点发布的网络维护帧实时更新网络通信路由表以及slot分配方案；
[0017]S36、对新入网的船台节点进行时间同步。
[0018]进一步优化技术方案，所述船台节点具备中继功能，并通过以下方法实现：
[0019]让每个船台节点在发送信息的同时传输本节点的网络拓扑连接矩阵；
[0020]每个船台节点通过比较本节点的网络拓扑连接矩阵和除本节点之外其他节点的
网络拓扑连接矩阵，来计算出本节点需要转发的节点信息；
[0021]船台节点首先判断收到的数据是否为有效的语音信息；如果收到了有效语音信息，则在播放的同时判断其余节点是否需要本节点转发该信息；如果不需要转发，则再分配给本节点的时隙发送自身数据；如果需要转发，则优先进行中继数据的转发，随后发送自身数据。
[0022]进一步优化技术方案，所述船台节点发送数据的策略为：
[0023]对讲机产生的数据存入到CPU中；
[0024]判断CPU中是否有数据；从CPU中读取数据或生成随机数再读取；
[0025]组帧后通过DMA把数据发送到调制器；
[0026]调制器对数据调制后进行发送。
[0027]进一步优化技术方案，所述船台节点接收数据的策略为：
[0028]判断接收包的data_length是否为0，如果为0则抛弃，否则解析MAC信息；
[0029]通过状态字判断收到的包是否为需要转发的包，如果不是需要转发的则存储包ID，并把语音数据存入CPU等待播放；
[0030]如果收到需要转发的包，则判断MAC信息中用户ID是否是本节点的ID；若是，则代表接收到的是其他船台节点转发本节点发送的包，抛弃；如果不是本节点发送的包，则根据包ID判断本节点是否接收过这个包，如果接收过则抛弃，否则储存包ID，并存下语音信息等待播放。
[0031]进一步优化技术方案，所述步骤S33中，待接入船台节点的入网策略为：
[0032]如果节点开机后监听信道时发现信道中已经有节点在发送消息，那么在空时隙发送入网请求帧，簇首节点在收到入网请求帧后，广播网络时隙分配帧，新节点根据时隙分配方案入网。
[0033]进一步优化技术方案，所述步骤S34中，网船台节点的退网分为主动退网和被动退网两种情况；针对主动退网的情况，分为簇首节点退网以及成员节点退网；
[0034]若为簇首节点退网，簇首节点在关机前发送退网帧，并指定簇首节点通信范围内的一个节点接替簇首节点的位置，等到下一个周期，新簇首节点会发送新的网络时隙分配帧；
[0035]若为成员节点主动退网，节点在关机前发送退网帧，其余所有节点听到该消息后均转发一次，簇首节点在接收到退网帧后重新发送一次网络时隙分配帧，全部节点转发一次网络时隙分配帧；
[0036]针对被动退网的情况，则通过簇首节点的网络维护的策略来解决。
[0037]进一步优化技术方案，所述步骤S35中，簇首节点的网络维护的策略为：
[0038]簇首节点每隔一段时间发送一次网络维护帧；
[0039]成员节点在接收到网络维护帧后，修改里面的节点在网矩阵中节点是否在网flag；
[0040]簇首节点在收到成员节点发送回来的网络维护帧后，判断网络是否发生变化，如果发生变化，则重新发送网络时隙分配帧。
[0041]由于采用了以上技术方案，本专利技术所取得技术进步如下。
[0042]本专利技术设计了一种基于自适应D
‑
TDMA的信道接入算法，提出了组网通信的节点如
何入网、退网、正常工作、划分信道，在船队工作中对在网船台的节点数量进行自适应、动态调整，解决了现有海上船台通信设备通信距离短、组网难、传播业务量少的问题。
[0043]本专利技术获取当前组网中在网船台节点数后，根据当前船队在网船台节点数获得每个帧中的时隙个数，并基于待接入船台节点的入网请求或在网船台节点的退网请求或述簇首节点发布的网络维护帧来实时更新网络通信路由表以及slot分配方案，在船队工作中实现对在网船台的节点数量进行自适应、动态调整。
附图说明
[0044]图1为本专利技术TDMA工作原理图；
[0045]图2为本专利技术以四节点为例的动态时隙分配图；
[0046]图3为本专利技术MAC信息内容示意图；
[0047]图4为本专利技术时隙分配示意图(节点1)；
[0048]图5为本专利技术发送数据流程图；
[0049]图6为本专利技术接收数据流程图；
[0050]图7为本专利技术入网退网帧示意图；
[0051]图8为本专利技术网络时隙分配帧示意图；
[0052]图9为本专利技术网络维护帧示意图；
[0053]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于海上船队作业时船台
‑
岸台通信的信道接入方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于TDMA接入算法，在船队正常工作中对船台节点基于ID号进行预先的时隙划分；S2、基于船队出海工作建立的模型，计算出相应的吞吐率和端到端时延；S3、基于TDMA接入算法和最小ID号算法，在船队工作中对船台节点数量和簇首节点进行自适应、动态调整。2.根据权利要求1所述的一种用于海上船队作业时船台
‑
岸台通信的信道接入方法，其特征在于，所述步骤S1中，所划分的时隙的个数是根据船台节点的个数进行动态调整的。3.根据权利要求1所述的一种用于海上船队作业时船台
‑
岸台通信的信道接入方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：S31、获取当前组网中在网船台节点数；S32、根据当前船队在网船台节点数获得每个帧中的时隙个数；S33、获取待接入船台节点，基于所述待接入船台节点的入网请求更新网络通信路由表以及slot分配方案；S34、基于在网船台节点的退网请求更新网络通信路由表以及slot分配方案；S35、基于所述簇首节点发布的网络维护帧实时更新网络通信路由表以及slot分配方案；S36、对新入网的船台节点进行时间同步。4.根据权利要求3所述的一种用于海上船队作业时船台
‑
岸台通信的信道接入方法，其特征在于，所述船台节点具备中继功能，并通过以下方法实现：让每个船台节点在发送信息的同时传输本节点的网络拓扑连接矩阵；每个船台节点通过比较本节点的网络拓扑连接矩阵和除本节点之外其他节点的网络拓扑连接矩阵，来计算出本节点需要转发的节点信息；船台节点首先判断收到的数据是否为有效的语音信息；如果收到了有效语音信息，则在播放的同时判断其余节点是否需要本节点转发该信息；如果不需要转发，则再分配给本节点的时隙发送自身数据；如果需要转发，则优先进行中继数据的转发，随后发送自身数据。5.根据权利要求3所述的一种用于海上船队作业时船台
‑
岸台通信的信道接入方法，其特征在于，所述船台节点发送数据的策略为：对讲机产生的数据存入到CPU中；判断CPU中是否有数据；从CPU中读取数据或生成随机数再读取；组帧后通过DMA把数据发送到调制器；调制器对...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，高源，李奥，徐硕，郭宇东，王振洲，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院渔业工程研究所，
类型：发明
国别省市：