第３１卷增刊１ 计算机应用 Ｖｏ１．３１ Ｓｕｐｐ１．１ ２０１１年６月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｊｕｎｅ ２０１１ 文章编号：１００１—９０８１（２０１１）Ｓ１—００１５—０４ 内蒙古气象全程全网全视频监控系统的设计与开发 王 英 ，李健 ，常骏 ，李永利 ，白月波 （１．内蒙古自治区气象局信息中心，呼和浩特０１００５１；２．内蒙古工业大学信息工程学院，呼和浩特０１００５１； ３．包头市气象局局机关，内蒙古包头０１４０３０） ｆ Ｗａｎｇｙｉｎｇ２００３０８０１＠ｖｉｐ．ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ） 摘要：内蒙古气象全程全网全视频监控系统，是内蒙古气象信．ｇ－ｑ－心为提高内蒙古气象系统所有气象观测台 站的观测数据传输质量，加强数据传输质量管理而设计的一套信息监控系统。该系统集成了各类数据传输情况链路 状态监控、传输质量统计、报文查询、短信告警、声音告警、远程系统雏护与管理等信息，使全区业务人员使用一套系统 即可对数据采集业务、传输业务、监控业务等每个业务流程进行实时监控。系统的实际应用情况证明，该系统设计合 理，不仅对全区观测业务进行了应用层的有效整合，而且有效降低了信息网络监控人员的劳动强度。 关键词：网络监控；传输统计；实时告警；按需定制；远程维护 中图分类号：ＴＰ３９３．０９ 文献标志码：Ａ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ＷＡＮＧ ｒｉｎｇ ，ＬＩ Ｊｉａｎ ，ＣＨＡＮＧ Ｊｕｎ ，ＬＩ Ｙｏｎｇ．．１ｉ，ＢＡＩ． Ｙｕｅ—ｂｏ。 （１．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｗｅａｔｈｅｒ Ｂｕｒｅａｕ，Ｈｏｈｈｏｔ Ｎｅｉ Ｍｏｎｇｏｌ０１００５１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｏｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｇｎ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨｏｈｈｏｔＮｅｉＭｏｎｇｏｌ ０１００５１，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｂｏａｒｄ ＡｕｔｈｏｒｉｔｙＢａｏｔｏｕ ＷｅａｔｈｅｒＢｕｒｅａｕ，ＢａｏｔｏｕＮｅｉＭｏｎｇｏｌ ０１４０３０，Ｃｈ／ｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ａｌｌ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｔ ａｌｌ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ，Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｏ￣ｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｏｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ－ ｗｈｏｌｅ ａｎｄ ｎｅｔｗｏｒｋ—ｗｈｄｅ ｖｉｄｅｏ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｉｇｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｅｎｔｅｒ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｆｕｌｉｆｌｌｓ ａ ｒｅａｌ・ ｔｉｍｅ ｎｅｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ Ｏｉｌ ｔｈｅ ｃａｓｅ：ｏｆ ｔｒｎａｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｔｏ ｒｅｃｏｒｄ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ａｎｄ ｔｏ ｉｎｔｅｇｒａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ， ＳＭＳ ａｌａｒｍｓ，ｓｏｕｎｄ ａｌａｒｍｓ，ｒｅｍｏｔｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｉｆｎｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｏｎｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｄａｔａ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｅｔｅ．ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｅｔｗｏｒｋ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ；ｒｅａｌ・・ｔｉｍｅ ａｌａｒｍ；ｏｎ・，ｄｅｍａｎｄ；ｒｅｍｏｔｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ０ 引言 发展的需求，是系统研究和开发的主要方向Ｌ２“Ｊ。 系统建设的目标就是以流程驱动的概念为指导，建立一 内蒙古气象全程全网全视频监控系统，简称“三全”系统 套集各类考核数据传输情况的全程实时监控、质量统计和查 （Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｗｈｏｌｅ 询、实时短信告警、声音告警、远程系统维护与管理于一体的 ｐｒｏｃｅｓｓ—ｗｈｏｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋ—ｗｈｏｌｅ ｖｉｄｅｏ Ｍｏｎｉｔｏｉｒｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ＰＮＶ），是 实用性强、智能化程度高、操作简单的数据监控系统，从而有 一个基于Ｂ／Ｓ架构的信息传输监控系统。“全程”指对气象 效降低业务人员劳动强度，同时又能有效提高信息传输质量， 报文信息从气象观测台站、盟市、自治区三级模式的整个传输 满足探测系统所产生的数据传输需求。 路由的实时跟踪；“全网”是指依托气象专用广域网络环境， 近几年全国各省气象部门都在研究传输监控，但是以流 实现观测台站级、盟市级、自治区级的三级网络运行情况的实 程驱动的概念为指导，整合所有传输业务并全程监控的较少。 时监控；“全视频”是指从气象观测台站、盟市、自治区三级中 任意节点，都能够以视频的方式进行实时设备运行状态监控、 １ 系统结构设计 实时设备远程维修维护和相关技术指导等ｌ１］。 １．１原有系统结构 随着科学技术的飞速发展和气象现代化建设的不断深 原有系统结构如图１所示。 入，新型气象业务的应用需求也对现有业务提出了更高 １．２“三全”系统结构设计 的挑战。原有业务系统的支撑能力越来越不能满足新业务的 系统设计目标：台站级改变以往的监控程序，把通过各自 应用需求，集约化程度不能满足快速发展的气象现代化业务 的观测项目的传输监控系统群改变为通过一套监控平台 的高速传输、快速存储、及时查询、高效利用等需求。基于现 即可实现所有观测项目的全程传输监控，达到直观、方便、快 有网络环境和基础设施环境，建设集约化程度高，业务拓展能 速、简单的效果，使值班员很快就能对本台站所发报文的去向 力强、科技含量高的业务应用系统，更好地适应新型气象业务 快速了解，心中有数；盟市级通过这套监控平台即可实现本盟 收稿日期：２０１０—１２—０１；修回日期：２０１１一Ｏｌ一２７。 作者简介：王英（１９７０一），女，内蒙古呼和浩特人，高级工程师，主要研究方向：计算机网络、数据质量控制；李健（１９６０一），男，河北张家 口人，教授，硕士，主要研究方向：自动化工程、信息系统；常骏（１９６９一），男，山西忻州人，高级工程师，博士，主要研究方向：计算机网络、图像 处理；李永利（１９６９一），女，内蒙古呼和浩持人，高级工程师，主要研究方向：计算机通信、信息系统；白月波（１９６６一），男，内蒙古包头人，高 级工程师，主要研究方向：天气预报、动力模式。 ｌ６ 计算机应用 ２０１１年 市所有观测台站、所有观测项目的传输监控，改变以往通过各 硬件设备，符合业务建设集约化的理念。 自、操作繁琐的传输监控系统群才能实现的监控工作；自 治区级通过这套监控平台即可快速对全区所有观测台站上传 的所有文件进行全程、全网监控跟踪；同时在台站设备发生故 障时，进行远程维护和技术指导，在有天气过程时实现实景回 传等。 图ｌ 原有业务网络组织结构示意图 图２“三全”系统建设完成后的业务网络组织结构示意图 ２ 系统总体功能设计与业务流程 “三全”系统主要包括以下具体功能：全区所有１１８个测 报台站的地面观测业务传输情况监控；全区所有站网网络的 通断情况的实时监控；网络系统视频方式维护监控功能；传输 质量统计功能；文本方式查看传输情况功能；按盟市查询功 能；按报类的类别查询功能；短信报警功能；声音告警功能；台 站报文发送更正功能；信息实时刷新；每周质量排名功能等。 “三全”系统业务流程如图３所示。 ３ 系统总体技术实现方案 ３．１采用Ｂ／Ｓ结构设计“三全”系统功能 Ｂ／Ｓ结构是目前最流行的系统架构之一。其优势在于用 户不需要安装任何软件，采用皿浏览器即可实现所有功能的 使用。“三全”系统采用该结构充分考虑了Ｂ／Ｓ结构的优势， 服务器部署在自治区气象信息中心，客户端不需要配置任何 图３“三全”系统业务流程 ３．２ Ａｓｐ．ＮＥＴ作为系统开发运行环境 Ａｓｐ．ＮＥＴ的语法在很大程度上与ＡＳＰ兼容，同时还提供 一种新的编程模型和结构，可生成伸缩性和稳定性更好的应 用程序，并提供更好的安全保护。这一点取决于Ａｓｐ．ＮＥＴ的 代码分离技术结构。 “三全”系统的网站开发利用Ａｓｐ．ＮＥＴ ２．０作为开发技 术，使用Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ２００５作为开发工具，ｃ＃ｆｌｚ为代码开发语 言，将控件事件ｃ＃代码与ＨＴＭＬ代码分别存放，方便程序员 的后期改动 －６ｊ。 ３．３ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ作为“三全”系统后台数据库支撑 系统后台数据库采用ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００系统作为技术支 撑，充分利用数据库的存储过程技术，作为网站后台信息的支 撑。 存储过程使程序变得简单快捷，并且可以通过存储过程 控制相同记录不能入库的功能，这一点极大地减轻了开发人 员的负担，程序只需连接数据库调用存储过程，而不需要对重 复数据进行复杂判断”』。 ３．４使用ＡＪＡｘ技术。实现界面内容的实时刷新 应用ＡＪＡｘ技术，通过ＡＪＡＸ引擎在后台进行定时的轮 询，向“三全”系统后台数据库服务器发送请求，查看是否有 最新数据，或者判断数据库里的初始值有没有发生变化，如果 有则将新的数据（而不是所有数据）下载并且在页面上进行 动态更新，通过改变地图上圆点颜色、改变链路状态图中线条 的颜色、催报通知栏的信息变化、短信报警、声音报警等方式 通知业务人员目前的变化，而不需要将整个页面都更新。这 样既避免了用户不断手工刷新页面的不便，也不会因为重复 刷新页面而造成资源浪费 。 ３．５地理信息系统概念的引入 利用地理信息系统的概念，通过“地图＋站点”的图片显 示方式进行查询、查看导航，在“三全”系统的网站上利用不 同颜色显示不同监控状态，来直观表示报文发送的实时状态。 ４ 系统各功能模块设计与实现方法 ４．１实时数据监控 功能描述：利用地理信息系统的概念，通过“地图＋站 点”的图片显示方式进行查询、查看导航，在“三全”系统的网 站上利用不同颜色显示不同监控状态，来直观表示报文发送 的实时状态。 实现方法：预先通过Ａｓｐ．ＮＥＴ读取全区经纬度文件，按 像素比例生成全区没有站点信息的边界底图、各盟市边界底 图，同时将站点信息参数记录下来。Ａｓｐ．ＮＥＴ读取用户定制 增刊１ 王英等：内蒙古气象全程全网全视频监控系统的设计与开发 ４．４实时数据统计 １７ 信息、数据库中报类的时效信息、站点经纬度参数信息等，确 定显示区域和站点颜色，然后通过ｃ祥调取Ｇｒａｐｈｉｃｓ对象画半 圆。为了让底图同站点有效结合，并且根据不同分辨率放大 功能描述：该功能是为业务管理人员向管理部门上报传 输情况而开发设计的；业务管理人员以及业务管理部门可以 缩小时正常显示，边界底图的生成及站点都是同样的比例。 具体流程如图４所示。 图４系统主界面生成流程 ４．２按需定制 功能描述：用户可以根据自己所在的地区定制需要监控 的区域，比如赤峰用户登录网站时，可以根据系统提供的定制 条件，来定制系统界面上显示的赤峰地图，以及监控的报类。 网络状态图也将显示赤峰地区所属台站的网络连接状态图； 同时在主界面上也可以根据需要提供对各种报的大类所属的 小类进行实时查询，如点击“自动站”下拉菜单，即可对自动 站数据文件传输情况进行监控查询，亦可以对自动站的状态 文件进行监控查询，比如自动站共发送４种文件，包括数据文 件、辐射文件、日文件、状态文件，其他类似。 实现方法：Ａｓｐ．ＮＥＴ读取用户定制参数，判断显示区域， 调取区域边界图和站点图，同时将主界面信息更新。 ４．３文本显示方式查询 功能描述：该功能实现将主界面上显示的信息以文本方 式进行实时和历史信息查阅。 实现方法：Ａｓｐ．ＮＥＴ调取表格控件，根据数据表结构的 不同动态生成表格，将数据库字段信息直接动态显示到表格 里。实现按条件查询功能。区局接收信息实现方法流程如图 ５所示，区局上传国家局流程同理。 图５ 区局接收台站信息流程 通过登录网站，点击“统计”按钮，进行统计查询。系统提供 各类报的查询定制条件，用户可以根据条件的选择进行时效 统计。同时系统提供下载功能，业务管理部门进行存档、打印 等。 实现方法：用户通过定制界面将定制信息提交到服务器， Ａｓｐ．ＮＥＴ读取界面定制参数，读取存储过程每日生成的时效 信息，进行累加，实现统计并可将结果下载使用 “。流程如 图６所示。 图６统计功能流程 ４．５实时告警 功能描述：该功能是专门为网络信息监控值班员以及网 络管理员设计的，目的是能够在时效允许的时间范围内及时 发现问题，并及时解决问题。当系统在规定时间内没有收到 或收到而没有发送出去时，系统将即时生成告警文件发送给 １２１２１手机系统，发送到系统管理员手机上。而且，系统生成 告警文件时是通过判断报类、地区、台站号、时次，从而有针对 性地发给其所属地区的网络管理员，而不是全区所有管理员 群发。一旦发现大面积缺报，则全区群发告警信息。同时，系 统将发出声音告警信息，用以提醒业务人员及时查找原因，解 决问题。 实现方法：Ａｓｐ．ＮＥＴ按照不同时效报类，定时调取数据 库报文时效字段信息，如果发现字段值为“Ｙ”，则生成逾限报 详细信息文本，发送到１２１２１系统指定目录下。１２１２１系统 通过站点同手机信息的对应关系及时将信息发送到对应手机 里进行提示。具体流程如图７所示。 图７报警信息业务流程 ４．６远程视频监控与维护 功能描述：基于我区“视频会议系统”而设计开发，随时 可以实现点对点进行远程呼叫，同时可以通过系统进行远程 遥控。该功能模块的设计也为系统管理员、预报员、相关业务 人员，通过远程摄像头提供实景回传功能，为防灾减灾提供一 种远程资料收集的手段。而且，该功能也可以用于业务人员 考核值班员。 远程视频监控功能实现方法如图８所示。 １８ 计算机应用 ２０１１生 率）的值，将结果人时效库，并且根据时效为及时率的值进行 排序，在根据排序情况显示前１２位和后１２位。时效统计存 储过程流程如图１Ｏ所示。 图８视频模块功能实现图 网内任意用户通过ｍ浏览器访问某台远程终端，视频信 息服务器会将自动捕获的发起指令信号的ＩＩ＇地址、被监控的 远程终端ＩＩ＇地址及指令控制信号信息传送至远程终端，终端 按照收到的控制信号将相应的音视频流直接返回至指令发起 的用户Ｐｃ，通过该Ｐｃ系统内安装的播放器实现对音视频信 号的编解码处理。 在编解码技术方面，因考虑ＭＰＥＧ占用带宽高，所以采用 占用带宽低的Ｈ．３２３方式下实现编解码技术，其压缩比例 高，在１０：１以上，音视频通信信息流执行比例较高。鉴于Ｂ／ Ｓ处理效率比Ｃ／Ｓ低，因此，将信息流量较小的指令控制信息 采用Ｂ／Ｓ模式处理，而将信息流量较大的音视频流采用Ｃ／Ｓ 模式处理。 图９报文请求重发流程 ４．７链路状况实时监控 功能描述：根据用户需要显示我区任何地域所属台站的 链路状态。如果主界面设置监控的是全区所有报类，那么网 ／锋储过程等待触发器定＼ ＼时触发络通断状况将显示的是盟市一区局路由器之间的当前通断情 ：是否为０ｏ点 ｌ是 况；如果主界面设置为某个盟市，那么网络通断就显示该盟市 ｔ ｔ ● 到其所属旗县的当前网络通断状况。系统界面刷新时间可以 ＩＣｏｕｎｔ（ｓｘ＝‘Ｑ’） Ｃｏｕｎｔ（ｓｘ＝‘Ｙ’） Ｃｏｕｎｔ（ｓｘ＝‘Ｊ’） ｌ按站号统计时效 按站号统计时效 按站号统计时效 灵活设置，一般设置在３０ ｓ刷新一次。如果在３０ ｓ内系统检 Ｉ为缺报总数 为逾限总数 为及时总数 测到有链路断开，则其连接线被置为红色，如果链路状况良 ｛ ｛ ｌ 好，则连接线显示为蓝色。链路状态的判断结合图像信息和 ｆＣｏｘ＝‘Ｑ’）ｆｊ Ｃｏｕｎｔ（ｓｘ＝‘Ｙ’、 ｝ ｌ按盟市统Ｃｏｕｎｔ（ｓｘ＝‘Ｊ’） 催报通知信息，共同判断信息传输状况。 按ｕｎｔｆｓ按盟市统计时效 计时效 为缺报总数“ 为逾限总数 为及时总数 实现方法：系统定时调用Ｐｉｎｇ命令通过向各盟市路由器 Ｊ Ｊ ’ 发送ＩＣＭＰ回应报文并且监听回应报文的返回，以校验与盟 写入时效数据表Ｉ 市远程路由器和本地计算机的连接。 ● ． ４．８台站报文更正或重发 Ｉ实时监控界面调用统计结果剖 功能描述：主要是为台站实现报文发错的情况下进行本 地编辑并且重发而设计的。基本发报台站通过在网页上编辑 图ｌ０时效统计程序流程 自己发送过的错误报文进行报文更正处理，同时可以实现在 网站上重发报文的功能。用户在更改报文时需要被授权才能 ５ 结语 实现。 实现方法：首先输入用户名、口令提交更正报文申请表 系统设计综合考虑了台站一盟市一区局三个业务层面和 单，然后由系统判断用户权限表中该用户的权限范围，即是否 管理层面的各种需求。“三全”系统在全区所有发报台站都 有权限修改数据，如果有，则调用要修改的数据表单，填写完 在统一使用，采用Ｂ／Ｓ架构实现各功能模块的开发，充分利 成后保存退出。如果没有权限，则结束申请。具体实现流程 用网络资源，不需要安装任何其他软件，在Ⅲ浏览器上输入 如图９所示。 系统网站内网地址，通过Ｗｅｂ方式即可清楚地全程跟踪报文 ４．９传输质量统计排名 发送的各个流程节点情况以及其他相关信息，极大地减轻了 功能描述：该功能模块的设计实现了全区自动站、沙尘暴 业务人员的工作负担，很好地完成全区气象地面观测数据的 数据的传输时效质量统计排行榜显示功能，使全区业务人员 统一监控任务。并且，各级业务管理部门也可以通过该系统 随时了解自己的传输情况，做到心里有数。该模块可以以折 的质量统计、质量排名等功能实时掌握台站传输业务运行情 线图的方式和文本方式显示，实现历史１５天台站累计排名、 况，同时还可以查询任意时段、任意地区的传输情况和质量综 历史１５天盟市累计排名、通过输人台站代码按单站查询名词 合排名，从而能够起到间接业务督促的作用。 等功能，能够有效督促值班人员提高业务传输时效。 系统自开发完成并投入运行以来，不仅使全区数据传输 实现方法：利用数据库存储过程技术来实现，每天国际时 质量稳步提升，同时值班任务由原来的１６入承担减少到了８ ０ｏ点定时触发存储过程来实现统计功能。首先触发器确定 人承担，大大降低了职工的劳动强度，获得了区内外气象部门 当前时间为国际时００点时，根据站号字段、盟市、报类，分别 以及国家气象信息中心等同行业的一致好评。 统计出不同报类时效标志为Ｑ（确报率）＼Ｙ（逾限率）＼Ｊ（及时 （下转第２２页） 计算机应用 ２０１１年 时，误码率随 的变化情况如图８所示。 将图７与图８进行对比分析，当Ａｔ＝２ ｍｓ时，图７中在 ２ｍｓ相对较短的时间内尖峰起伏的幅度非常大，使判决门限 普遍高于其他时刻的电流值，从而使本应判为…１’码的电流 被错判为“Ｏ”码，产生得误码较多；随着△￡的增大，得到的脉 冲数也逐渐增多，尖峰时刻光强产生的电流对门限电流的影 响会逐渐减小。所以ＢＥＲ随 的增大整体上有下降的趋势， 但如果在 时间内有更强的尖峰出现，ＢＥＲ也会随之急剧上 的变化。分析了误码率与积分判别电路时间常数及光强起伏 的关系，得出应根据光强起伏的情况合理设置积分判决电路 时间常数的结论，对实际情况下大气一水下无线光通信系统 的设计提供了具有一定参考价值的方法模型。 参考文献： 【１】ＤＵＮＴＬＥＹ Ｓ Ｑ．Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｏｃｅａｎ８【Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉ－ ｅｔｙ ｏｆＡｍｅｒｉｃａ，１９６３，５３（２）：２１４—２３３． 【２］ＬＶ ＰＥＩ，ＨＥ ＪＵＮＨＵＡ，ＺＨＯＵ ＲＥＮＫＵＩ。ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ 升。所以，在对海无线光通信中，应根据光强起伏的情况合理 设置积分判决电路的时间常数，此时，第３章提出的三维仿真 系统在接收器的优化设计方面有一定的参考价值。 ｕｎｄｅｒ￣＇ａｔｅｒ ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ【ＣＩＮ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ． Ｂｅｌｌｉｎｇｈａｍ，ＷＡ：ＳＰＩＥ，２０（）７，６８３７：６８３７ＯＩ．１—６８３７ＯＩ—ｌＯ． 【３】 ＢＲＵＮＤＡＧＥ Ｈ．Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ａ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉ— ｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ【Ｄ】．Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＵＫ：Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｃｃｈ— ｎｏｌｏｇｙ，２００６． ｆ ４】 ＪＡＲＵＷＡＴＡＮＡＤＩＩＪｏＫ，ＳＥＲＭＳＡＫ．Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒ ｒａｄｉａｔｉｖｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｈｅｏｒｙ【Ｊ】．ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２００８，２６（９）：１６２０—１６２１． 【５】 ＹＯＵＮＧ Ｅ Ｙ Ｓ，ＢＵＬＬＯＣＫ Ａ Ｍ．Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ－ａｉｒｂｏｒｎｅ ｌａｓｅｒ ｔｏｍ． ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ：Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｎｎｅｌ【ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄ・ ｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ．Ｂｅｌｌｉｎｇｈａｍ，ＷＡ：ＳＰＩＥ，２００３，４９７５：１４６—１４７． ［６】 周田华，陈卫标，贺岩，等．通过海气界面的上行激光光场分布 【ｊ】．中国激光，２０１０，３７（８）：１９７８—１９８２． ［７】 ＯＷＥＮＳ Ｊ Ｄ，ＨＯＵＳＴＯＮ Ｍ，ＬＵＥＢＫＥ Ｄ．ｅｔ ｕ１．ＧＰＵ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ［Ｊ】．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ１ＥＥＥ，２００８，９６（５）：８７９—８９９． △ Ｓ 【８】ＬＩＳＡ Ｓ，ＳＨＵＨ Ｍ．Ｗａｔｅｒ ｖｉｄｅｏ ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｃ】／／２００４ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ：ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００４，４：２７０５—２７０８． 图８误码率随时间常数的变化情况 由图８可以看出，仅用ＯＯＫ调制并不能达到正常通信的 要求。为进一步降低误码率，可以增大发射光功率，但增大光 功率对设备要求较高且有一定的局限性” ，因此可考虑采用 空间分集接收的方式，即对具有一定阵列分布的多个探测器 测得的信号进行加权迭加，达到平缓光强起伏强度、提高信噪 比的作用。设空间分集为呈正方形分布的四点接收阵列，对 四点间距分别为０．２ １１１，０．５ ｍ，０．８ ｍ，ｌ ｒＲ，１．２ ｍ，１．５ ｎｌ的情 况进行仿真分析，得出随着接收点间距离的增加，接收到的光 强平均值和方差都逐渐降低，但在０．８ ｎｌ处存在方差极小值 点，即当四个点分别相距０．８ ｍ时，海面波动对光通信影响最 小；同时，也可考虑引入信道编码的方式来改善通信质量，提 【９】李瑞丽．海浪周期若干问题研究【Ｄ】．青岛：中国海洋大学． ２００７． 【１Ｏ】文圣常，泉宇文．海浪理论与计算赋理论【Ｍ】．北京：科学出版 社，１９８４． 【１１】柯熙政，席晓莉．无线激光通信概论［Ｍ】．北京：北京邮电大学出 版社，２００４． 【１２ｌ王敏，刘维亭，王建华．蓝绿激光匕行传输通道的信号能量传递分析 【Ｊ】．华东船舶工业学院学报：自然科学版，２０Ｏ３，１７（４）：３８－４１． 【Ｉ３】安连生，李国栋．照明光学系统照度分布的计算机模拟分析［Ｊｊ． 光学技术，１９９８，２４（６）：４５—４７． 【１４】ＳＭＡＲＴ Ｊ Ｈ，ＬＡＢ Ａ Ｐ，ＵＮＩＶ Ｊ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｏｍ－ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｙｓｔｅｍｓ ｐａｒｔ １：ｖａｒｉａｂｉｌｉｙ ｏｆ ｔｗａｔｅｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｍｍｅｔｅｍ 高系统性能，这也是我们以后的研究方向。 ５ 结语 本文利用Ｗｉｎｄｏｗｓ三维函数库Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ在一定海浪模型 下描述了动态海面，并对光折射的复杂几何计算进行了ＧＰＵ 高性能处理，建立了光传输的大气一水下跨海面的信道仿真 ［Ｃ］／／２００５ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｃｏｍｍｕｎ／ｃａｔｉｏｎｓ． Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ：ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００５，３：１ １４０—１ １４６ 【１５】陈纯毅，杨华民，姜会林，等．大气光通信中大孔径接收性能分析 与孔径尺寸选择【Ｊ】，中国激光，２００９，３６（１１）：２９５７—２９６１． ［１６Ｊ ＡＮＤＲＥＷＳ Ｌ Ｃ，ＰＨＩＬＬＩＰＳ Ｒ Ｌ．Ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｏｎ ｌａｓｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ：ｒｅｃｅｎｔ ａｄｖａｎｏ￣ｉｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇ【Ｊ】．Ｐｒｃｅｅｄ－ｏ ｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，２００２，４４８９：２３—３４． 动态模型并实现三维可视化，使设计过程中可以在不同的海 浪模型参数下直观地预测到光信道的漂移、发散和光强分布 （上接第１８页） 参考文献： 【ｌ】 王英．内蒙古气象局全程全网全视频监控系统的设计与开发 ｆ Ｄ】．呼和浩特：内蒙古工业大学，２００９． 【２】 中国气象局．地面气象观测规范【Ｓ】．北京：气象出版社，２００３． ［３】 内蒙古自治区气象局．气象监测网络业务管理文件汇编【Ｋ］．北 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