CN111263423B - 一种移动载体监控终端及其使用方法 - Google Patents

一种移动载体监控终端及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动载体监控终端及其使用方法，该终端包括综合控制管理云平台和控制终端本体，控制终端本体包括主控模块、位置数据获取模块、时间数据获取模块、综合判定模块、基带开关控制模块、低轨基带模块、低轨射频模块、GNSS模块和蜂窝网数据收发模块，综合控制管理云平台包括终端管理及通信模块、道路及航线检索模块、运单信息获取模块、卫星轨道数据获取模块以及卫星网络覆盖计算模块。本发明利用卫星星座轨道参数，结合道路运输，海运，航运的具体路线固定可预知的场景特点，利用综合控制管理云平台的丰富的云端计算资源，基于终端的资产的运输计划，对卫星与整个运输途中的路网/航线进行覆盖性计算。

Description

一种移动载体监控终端及其使用方法
技术领域
本发明涉及卫星网络技术领域，尤其涉及一种移动载体监控终端及其使用方法。
背景技术
近年来随着国际贸易的发展，物流效率、安全的要求越来越高，尤其随着多式联运建设推进，运输集装箱通常需要在不同的运输载体，承运人之间交互，集装箱的在线可视化追踪，监控的需求越来越迫切，因此具有双向通信链路的智能集装箱受到物流运输业的青睐。
卫星网络是目前唯一可提供全球覆盖的网络通信手段，可以解决集装箱在海洋，偏远地区网络通信问题。传统的高轨卫星网络，由于无法覆盖南北极区域，且轨道高，信号衰减大，地面终端需要较大的尺寸或较高的发射功率，不满足集装箱应用场合的设备安装和低功耗要求。
低轨卫星网络以其全球无缝覆盖、轨道高度低、信号衰减小，终端尺寸小的特点符合集装箱、移动资产位置追踪及状态监控等应用场景需求。
由于集装箱等移动资产位置追踪及监控应用对数据的实时性传输要求并不高，如对于远洋贸易运输，运输周期在半个月以上，每隔几个小时传回一组位置数据足以满足监控需求，因此目前运营中或规划建设中的用于位置、状态采集等业务的物联网低轨卫星星座通常规模较小，或采用边建设组网，边运营的方式，卫星网络对集装箱具有较长的重访周期。
集装箱或车辆通常处于移动状态中，因此终端无法提前获知卫星过顶的准确时间，执行信号接收、入网并发射信号，实现数据包的双向传输的完整流程。当前行业通用做法是，移动载体监控终端的接收及GNSS模块始终处于开机状态，接收模块对潜在的目标卫星的多个下行链路信号进行持续扫描，当卫星飞过终端所在区域时，接收模块信号锁定，终端据此判定此刻具有可用的卫星网络，遂开启功放，发射网络接入申请数据报文，在地面段完成一系列的握手鉴权后，入网并完成数据包的发送。
卫星基带接收模块的持续开机与扫频，造成终端整体功耗升高，对于使用锂电池供电的诸如集装箱运输位置监控等应用场景，电池寿命大大缩短，需要频繁的对电池进行更换，后期将产生非常高的运营和维护成本，制约了该类终端的商业普及和规模化应用。
目前的低轨物联卫星终端通常采用信号扫描的方式完成数据建链与网络接入。终端的基带模块始终处于工作状态，或者按照固定的时间间隔唤醒并扫描卫星数据或信标信号，根据接收信号的强度判断是否有卫星信号过顶，这种方式比较适应于对功耗不敏感，具备外部供电条件的应用场景。集装箱等资产位置及状态监控的应用场景，小时量级的网络接入频率即可满足监控要求，持续基带扫描的建链方式，造成了功耗的浪费，而以固定时间间隔扫描扫描建链方式，适合于静态资产在固定网络下的低功耗设计方法，对于低轨卫星网络的移动载体接入应用场景，由于不能确定具体的网络覆盖时刻，不仅导致接入成功率低，也造成了功耗的浪费。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明实施例提供一种移动载体监控终端及其的低功耗使用方法，解决了电池寿命过短，接入成功率低，功耗浪费的问题。
本发明实施例提供一种移动载体监控终端的使用方法，包括以下步骤：
移动载体监控终端发起超低功耗工作模式申请，发送综合控制管理云平台；
综合控制管理云平台根据终端编号检索匹配集装箱或车辆信息，并从外部物流平台运输订单管理系统获取运单信息；
综合控制管理云平台将生成的可见位置及时刻真值表通过地面蜂窝网或卫星网络传输至移动载体监控终端；
综合控制管理云平台根据最新的卫星轨道参数、路网/航线经纬度数据完成卫星与移动载体的可见位置及时刻真值表；
移动载体监控终端完成时刻真值表的接收并进入低功耗工作模式；
移动载体监控终端根据真值表的时间信息从睡眠模式中唤醒，将当前位置与时刻真值表中的地理位置信息进行综合判定匹配；
匹配成功则打开基带单元并根据过顶卫星参数设置接收参数，完成数据的传输，匹配失败则继续进入休眠模式等待下一次的唤醒；
根据可见位置及时刻真值表目的地信息，生成卫星网络接入日志报告并传输至综合控制管理平台。
进一步地，综合控制管理云平台根据运单信息计算提取出时间日程、运输路网/航线经纬度数据。
进一步地，综合控制管理云平台从外部卫星测控中心获取最新的卫星轨道参数。
进一步地，按照可见位置及时刻真值表中卫星编号配置基带单元参数。
一种移动载体监控终端，包括综合控制管理云平台和控制终端本体，控制终端本体包括主控模块、位置数据获取模块、时间数据获取模块、综合判定模块、基带开关控制模块、低轨基带模块、低轨射频模块、GNSS模块、蜂窝网数据收发模块，综合控制管理云平台包括终端管理及通信模块、道路及航线检索模块、运单信息获取模块、卫星轨道数据获取模块以及卫星网络覆盖计算模块，所述各模块组合连接用于实现权利要求1所述移动载体监控终端的使用方法，所述主控模块分别与综合判定模块、蜂窝网数据收发模块、基带开关控制模块、位置数据获取模块和时间数据获取模块连接，位置数据获取模块和时间数据获取模块均与GNSS模块连接，基带开关控制模块分别连接有低轨基带模块和低轨射频模块；
主控模块用于获取可见位置及时刻信息真值表中的时刻，并控制基带及射频模块的开关；
位置数据获取模块和时间数据获取模块用于从GNSS模块获取位置和授时信息；
终端管理与通信模块用于通过蜂窝网络或卫星网络获取网络接入时间窗口真值表及低功耗工作申请应答报文，并发送到目标移动载体监控终端；
运单信息获取模块用于从运输订单管理系统各种获取对应终端所在载体的运单信息；
道路及航线检索模块用于通过从运单信息中获取的运输起始目的地信息检索出运输的路网或航线信息，并反演出路网/航线的经纬度数据；
卫星轨道数据获取模块用于从卫星测控中心获取最新的卫星星座轨道参数；
卫星网络覆盖计算模块用于利用获得卫星轨道参数、运输线路经纬度数据和时间日程，计算网络可用的地理、时间窗口，生成卫星网络可见位置及时刻信息时刻真值表。
进一步地，从运单信息中提取起始目的地信息和时间日程。
进一步地，以时间日程作为计算分析的时间范围，计算出卫星星座在该时间范围内与整个运输路网/航线的可见位置及时刻信息真值表。
进一步地，综合控制管理云平台还包括接收终端发送的网路接入日志，包括成功接入时间和失败次数，作为终端历史工作日志存档。
进一步地，所述终端管理与通信模块还包括，控制目标终端进入低功耗工作模式。
本发明的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：利用卫星星座轨道参数，结合道路运输，海运，航运的具体路线固定可预知的场景特点，利用综合控制管理云平台的丰富的云端计算资源，基于终端的资产的运输计划，对卫星与整个运输途中的路网/航线进行覆盖性计算，提前预测卫星星座与路网/航线的可见路段范围、可见时间窗口范围，终端根据预测的时间窗口范围进行唤醒、接入判定、入网及数据报文的传输，提高了网络接入的成功率，降低了功耗，延长了供电电池的使用寿命。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明实施例中移动载体监控终端的结构示意图。
图2是本发明实施例中移动载体监控终端综合控制管理云平台的结构示意图。
图3是本发明实施例中移动载体监控终端的使用方法的流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置及相关应用、方法的例子。
图3是本发明实施例中移动载体监控终端的使用方法的流程图，如图3所示，该移动载体监控终端的使用方法，包括以下步骤；
步骤201、移动载体监控终端发起超低功耗工作模式申请，发送综合控制管理云平台。
步骤202、综合控制管理云平台根据终端编号检索匹配集装箱或车辆信息，并从外部物流平台运输订单管理系统获取运单信息。
综合控制管理云平台根据运单信息计算提取出时间日程、运输路网/航线经纬度数据。
综合控制管理云平台从外部卫星测控中心获取最新的卫星轨道参数。
步骤203、综合控制管理云平台将生成的可见位置及时刻真值表通过地面蜂窝网或卫星网络传输至移动载体监控终端。
综合控制管理云平台根据最新的卫星轨道参数、路网/航线经纬度数据完成卫星与移动载体的可见位置及时刻真值表。
按照可见位置及时刻真值表中卫星编号配置基带单元参数。
步骤204、移动载体监控终端完成时刻真值表的接收并进入低功耗工作模式。
步骤205、移动载体监控终端根据真值表的时间信息从睡眠模式中唤醒，将当前位置与时刻真值表中的地理位置信息进行综合判定匹配。
步骤206、匹配失败则继续进入休眠模式等待下一次的唤醒。
在唤醒时刻，低功耗MCU从睡眠模式中唤醒，并控制综合判定模块对当前终端的位置信息与可见位置及时刻信息真值表进行综合判定，当满足网络接入条件，控制基带开关控制模块完成基带参数配置，并打开基带单元，完成网络接入和数据包的发送。
步骤207、匹配成功则打开基带单元并根据过顶卫星参数设置接收参数，完成数据的传输。
步骤208、根据可见位置及时刻真值表目的地信息，生成卫星网络接入日志报告并传输至综合控制管理平台。
图1是本发明实施例中移动载体监控终端的结构示意图，图2是本发明实施例中移动载体监控终端综合控制管理云平台的结构示意图，如图1和图2所示，该移动载体监控终端，包括综合控制管理云平台10和控制终端本体1，包括主控模块11、位置数据获取模块12、时间数据获取模块13、综合判定模块14、基带开关控制模块15、低轨基带模块16、低轨射频模块17、GNSS模块18和蜂窝网数据收发模块19，综合控制管理云平台包括终端管理及通信模块101、道路及航线检索模块102、运单信息获取模块103、卫星轨道数据获取模块104以及卫星网络覆盖计算模块105，各模块组合连接用于实现上述移动载体监控终端的使用方法，主控模块分别与综合判定模块、蜂窝网数据收发模块、基带开关控制模块、位置数据获取模块和时间数据获取模块连接，位置数据获取模块和时间数据获取模块均与GNSS模块连接，基带开关控制模块分别连接有低轨基带模块和低轨射频模块。
在运输途中，依据获取到的卫星可见位置及时刻真值表，在可见时刻唤醒，并运输载体此刻的位置信息与真值表的可见位置区域进行综合判断，是否具有接入卫星链路的条件，当同时符合可见时间并进入可见接收位置范围内，才对接收机以及发射模块进行唤醒，否则进行休眠模式，等待下一个时刻，从而极大的降低了终端的功耗。
主控模块用于获取可见位置及时刻信息真值表中的时刻，并控制基带及射频模块的开关。
位置数据获取模块和时间数据获取模块用于从GNSS模块获取位置和授时信息。
终端管理与通信模块用于通过蜂窝网络或卫星网络获取网络接入时间窗口真值表及低功耗工作申请应答报文，并发送到目标移动载体监控终端。
道路及航线检索模块用于通过从运单信息中获取的运输起始目的地信息检索出运输的路网或航线信息，并反演出路网/航线的经纬度数据。
运单信息获取模块用于从运输订单管理系统各种获取对应终端所在载体的运单信息，从运单信息中提取起始目的地信息、时间日程、利用道路及航线检索模块。
卫星轨道数据获取模块用于从卫星测控中心获取最新的卫星星座轨道参数，分析计算出卫星网络在运输日程时间范围内与整个运输路网/航线的可见位置及时刻信息真值表。
卫星网络覆盖计算模块用于利用获得卫星轨道参数、运输线路经纬度数据和时间日程，计算网络可用的地理、时间窗口，生成卫星网络可见位置及时刻信息时刻真值表。
综合控制管理云平台还包括接收终端发送的网路接入日志，包括成功接入时间和失败次数，作为终端历史工作日志存档。
主要利用部署在地面云端的综合控制管理云平台的网络覆盖计算模块进行卫星星座与移动载体在计划的运输日程及路线中的可见时刻进行计算分析与预测，并将预测的可见时刻表通过网络发送至移动载体终端，终端使用该时刻表确定其基带模块的实际开机时刻，在时刻表以外的时间，终端只需处于休眠状态即可。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种移动载体监控终端的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
移动载体监控终端发起超低功耗工作模式申请，发送综合控制管理云平台；
综合控制管理云平台根据终端编号检索匹配集装箱或车辆信息，并从外部物流平台运输订单管理系统获取运单信息；
综合控制管理云平台将生成的可见位置及时刻真值表通过地面蜂窝网或卫星网络传输至移动载体监控终端；
综合控制管理云平台根据最新的卫星轨道参数、路网/航线经纬度数据完成卫星与移动载体的可见位置及时刻真值表；
移动载体监控终端完成时刻真值表的接收并进入低功耗工作模式；
移动载体监控终端根据真值表的时间信息从睡眠模式中唤醒，将当前位置与时刻真值表中的地理位置信息进行综合判定匹配；
匹配成功则打开基带单元并根据过顶卫星参数设置接收参数，完成数据的传输，匹配失败则继续进入休眠模式等待下一次的唤醒；
根据可见位置及时刻真值表目的地信息，生成卫星网络接入日志报告并传输至综合控制管理平台。
2.根据权利要求1所述的移动载体监控终端的使用方法，其特征在于，还包括，综合控制管理云平台根据运单信息计算提取出时间日程、运输路网/航线经纬度数据。
3.根据权利要求1所述的移动载体监控终端的使用方法，其特征在于，还包括，综合控制管理云平台从外部卫星测控中心获取最新的卫星轨道参数。
4.根据权利要求1所述的移动载体监控终端的使用方法，其特征在于，还包括，按照可见位置及时刻真值表中卫星编号配置基带单元参数。
5.一种移动载体监控终端，其特征在于，包括综合控制管理云平台和控制终端本体，控制终端本体包括主控模块、位置数据获取模块、时间数据获取模块、综合判定模块、基带开关控制模块、低轨基带模块、低轨射频模块、GNSS模块、蜂窝网数据收发模块，综合控制管理云平台包括终端管理及通信模块、道路及航线检索模块、运单信息获取模块、卫星轨道数据获取模块以及卫星网络覆盖计算模块，所述各模块组合连接用于实现权利要求1所述移动载体监控终端的使用方法，所述主控模块分别与综合判定模块、蜂窝网数据收发模块、基带开关控制模块、位置数据获取模块和时间数据获取模块连接，位置数据获取模块和时间数据获取模块均与GNSS模块连接，基带开关控制模块分别连接有低轨基带模块和低轨射频模块；
主控模块用于获取可见位置及时刻信息真值表中的时刻，并控制基带及射频模块的开关；
位置数据获取模块和时间数据获取模块用于从GNSS模块获取位置和授时信息；
终端管理与通信模块用于通过蜂窝网络或卫星网络获取网络接入时间窗口真值表及低功耗工作申请应答报文，并发送到目标移动载体监控终端；
运单信息获取模块用于从运输订单管理系统各种获取对应终端所在载体的运单信息；
道路及航线检索模块用于通过从运单信息中获取的运输起始目的地信息检索出运输的路网或航线信息，并反演出路网/航线的经纬度数据；
卫星轨道数据获取模块用于从卫星测控中心获取最新的卫星星座轨道参数；
卫星网络覆盖计算模块用于利用获得卫星轨道参数、运输线路经纬度数据和时间日程，计算网络可用的地理、时间窗口，生成卫星网络可见位置及时刻信息时刻真值表。
6.根据权利要求5所述的移动载体监控终端，其特征在于，还包括，从运单信息中提取起始目的地信息和时间日程。
7.根据权利要求5所述的移动载体监控终端，其特征在于，还包括，以时间日程作为计算分析的时间范围，计算出卫星星座在该时间范围内与整个运输路网/航线的可见位置及时刻信息真值表。
8.根据权利要求5所述的移动载体监控终端，其特征在于，进一步地，综合控制管理云平台还包括接收终端发送的网路接入日志，包括成功接入时间和失败次数，作为终端历史工作日志存档。
9.根据权利要求5所述的移动载体监控终端，其特征在于，所述终端管理与通信模块还包括，控制目标终端进入低功耗工作模式。
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