CN111385014A - 卫星通信的数据接收、发送方法及装置、网关、终端 - Google Patents

卫星通信的数据接收、发送方法及装置、网关、终端 Download PDF

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Abstract

一种卫星通信的数据接收、发送方法及装置、网关、终端，所述数据接收方法包括：接收终端上报的数据；如果所述数据未正确接收，那么当周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含指示数据重传的通信指令，以使得所述终端重传所述数据，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的。通过本发明提供的技术方案，可以实现所述终端和接收网关的双向通信，同时，基于这种双向通信机制，既可以实现所述终端的数据可靠传输，也可以达到对所述终端的远程控制效果。

Description

卫星通信的数据接收、发送方法及装置、网关、终端
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，具体地涉及一种卫星通信的数据接收、发送方法及装置、网关、终端。
背景技术
基于北斗卫星收发短报文的应用是目前技术和市场都比较活跃的应用领域。北斗短报文功能是北斗导航定位系统区别与其它卫星导航系统的独特功能，在诸多方面都具有重大的作用。通过短报文功能，北斗终端可以实现全天候的对外通信。目前，北斗短报文功能已经应用于：紧急救援、森林防火、野外作业、海上作业、测绘行业、气象应用等方面。
相较于其它远距离通信终端(例如，3G终端设备)，北斗物联网终端具有传输距离无限制、使用地域范围广、通信内容高保密等一系列优点。但同时也存在一定的局限性。例如，北斗短报文通信容易受应用环境影响，特别是在有遮挡的应用环境中，会导致通信成功率急剧下降。为提高通信成功率，终端设备通过简单重复上报的方式提高数据回传率，却降低了通信有效性，又不能保证数据的可靠传输。
如何在有限的工作时间内完成数据的可靠传输，对于低功耗设备具有重要意义。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何基于终端和卫星网关的双向通信实现数据的可靠传输。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种卫星通信的数据接收方法，包括：接收终端上报的数据；如果所述数据未正确接收，那么当周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含指示数据重传的通信指令，以使得所述终端重传所述数据，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的。
可选的，在接收终端上报的数据之前，所述方法还包括：如果未初始化，则获取所述卫星时间。
可选的，所述接收终端上报的数据包括：接收所述终端利用短报文通信上报的数据，所述短报文通信指的是通信数据的长度小于预设长度的卫星通信。
可选的，所述数据接收方法还包括：当所述周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含参数调整指示信息的通信指令，以使所述终端根据所述参数调整指示信息调整参数。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种卫星通信的数据发送方法，包括：向卫星网关上报数据；当周期通信时隙到达时，接收所述卫星网关下发的通信指令，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的；如果所述通信指令指示数据重传，则向所述卫星网关重传所述数据。
可选的，在向卫星网关上报数据之前，所述数据发送方法还包括：如果未初始化，则获取所述卫星时间，否则，根据记录的差值以及终端本地时间确定每次上报数据的时刻，所述记录的差值为初始化时获取的卫星时间与所述终端本地时间的差值，其中，所述上报数据的时刻以卫星时间来计。
可选的，所述向卫星网关上报数据包括：利用短报文通信向所述卫星网关上报所述数据，所述短报文通信指的是通信数据的长度小于预设长度的卫星通信。
可选的，所述数据发送方法还包括：当所述周期通信时隙到达时，如果所述通信指令包含参数调整指示信息，则根据所述参数调整指示信息调整参数。
可选的，所述数据发送方法还包括：当周期休眠时隙到达时，进入休眠状态。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种卫星通信的数据接收装置，包括：接收模块，适于接收终端上报的数据；发送模块，如果所述数据未正确接收，那么所述发送模块适于当周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含指示数据重传的通信指令，以使得所述终端重传所述数据，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种卫星通信的数据发送装置，包括：发送模块，适于向卫星网关上报数据；接收模块，适于当周期通信时隙到达时，接收所述卫星网关下发的通信指令，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的；重传模块，如果所述通信指令指示数据重传，则所述重传模块适于向所述卫星网关重传所述数据。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上述方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种网关，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明实施例提供一种卫星通信的数据接收方法，包括：接收终端上报的数据；如果所述数据未正确接收，那么当周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含指示数据重传的通信指令，以使得所述终端重传所述数据，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的。通过本发明实施例提供的技术方案，当终端上报的数据未正确接收时，可以通过网关下发数据重传的通信指令，以对未正确接收的数据进行重传，实现终端与网关之间的双向通信。基于这种双向通信机制，可以使终端对未正确接收的数据进行重发，有效提高卫星通信的数据回收率，实现所述终端的数据可靠传输，提高数据的传输可靠性，提高通信有效性。进一步，对比现有技术采用的简单重复上报数据提高数据回传率，本发明实施例仅在未正确接收到数据时才进行数据重传，可以有效减少重复上报次数，有效缩短设备的数据传输时长，有利于节约功耗。
进一步，在接收终端上报的数据之前，所述数据接收方法还包括：如果未初始化，则获取所述卫星时间。通过本发明实施例提供的技术方案，可以基于卫星时间对终端和网关进行同步，使得通信双方可以在精准时隙内进行通信，可以缩短终端接收通信指令的时间，进一步有利于降低终端功耗。
进一步，当所述周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含参数调整指示信息的通信指令，以使所述终端根据所述参数调整指示信息调整参数。本发明实施例可以通过网关下发的包含参数调整指示信息的通信指令，可以实现远程指令设置终端的工作状态，达到远程控制的效果。
附图说明
图1是现有技术的一种基于北斗卫星进行通信的通信网络示意图；
图2是本发明实施例的一种卫星通信的数据接收方法的流程示意图；
图3是本发明实施例的一种卫星通信的数据发送方法的流程示意图；
图4是本发明实施例的一种卫星通信的数据接收装置的结构示意图；
图5是本发明实施例的一种卫星通信的数据发送装置的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所言，现有技术方案的通信有效性较低，且难以保证数据的可靠传输。
图1是现有技术的一种基于北斗卫星进行通信的通信网络示意图。如图1所示，通信系统100是利用北斗短报文通信的分布式物联网系统，采用星型网络拓扑结构进行通信。各个分布式数据采集终端(例如，北斗物联网终端101)完成各种复杂环境下的信息采集，并通过北斗短报文(图未示)将数据经北斗卫星102、北斗卫星网关103发送至数据运营服务中心104。数据运营服务中心104能够完成各种传感器信息的可视化显示、大数据分析或者是远程操控等功能。进一步，北斗网关103和数据运营服务中心104可以通过因特网与监控指挥中心105进行通信。
北斗短报文通信有通信频率的限制和单次传输的数据容量限制。一般而言，北斗物联网终端可以支持的短报文发送频度为每60秒一次、且每次最大的发送数据量为78.5个字节。由于短报文通信带宽有限，终端设备通过简单重复上报的方式来提高数据回传率，既会降低通信有效性，又不能保证数据的可靠传输。
由于卫星处于高轨，因而利用卫星通信的终端需要的发射功率通常会比较大。例如，北斗终端的卫星无线电测定业务(Radio Determination Satellite Service，简称RDSS)模块标称功率为5瓦，但实际由于电源效率等问题，RDSS通信模块的瞬时发射功耗可能超过13瓦。因而，目前常见的通过电池来供电的北斗终端的工作频率和工作时长都具有明显限制，例如，1小时进行一次数据传输，工作时长通常为1年。
受功耗限制的约束，基于电池供电的北斗终端的工作方式大都仅在数据发送时开启RDSS通信模块的电源。在单向通信模式下，通信终端的短报文通信数据回收率难以达到100％。而北斗终端往往工作在地理偏远、无人值守、环境恶劣的条件中，因而，如何有效的提高数据回收率，提高数据传输可靠性，对于应用卫星通信的整个系统而言具有重要的意义。
考虑到北斗设备之间的短报文通信过程为一种尽力传输的无回执过程，因而网关设备可以通过下发指令确认通信是否成功，以实现数据的可靠传输。
本发明实施例提供一种卫星通信的数据接收方法，包括：接收终端上报的数据；如果所述数据未正确接收，那么当周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含指示数据重传的通信指令，以使得所述终端重传所述数据，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的。通过本发明实施例提供的技术方案，当终端上报的数据未正确接收时，可以通过网关下发数据重传的通信指令，以对未正确接收的数据进行重传，实现终端与网关之间的双向通信。基于这种双向通信机制，可以使终端对未正确接收的数据进行重发，有效提高卫星通信的数据回收率，实现所述终端的数据可靠传输，提高数据的传输可靠性，提高通信有效性。
进一步，对比现有技术采用的简单重复上报数据提高数据回传率，本发明实施例仅在未正确接收到数据时才进行数据重传，可以有效减少重复上报次数，有效缩短设备的数据传输时长，有利于节约功耗。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图2是本发明实施例的一种卫星通信的数据接收方法的流程示意图。具体而言，所述数据接收方法可以应用于网关(例如，卫星网关)一侧，由卫星网关执行。具体地，所述数据接收方法可以包括以下步骤：
步骤S201，接收终端上报的数据；
步骤S202，如果所述数据未正确接收，那么当周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含指示数据重传的通信指令，以使得所述终端重传所述数据，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的。
在具体实施中，为了缩短低功耗设备用于指令接收的时间，终端通常在指定的周期时隙接收卫星发送的数据(例如，指令信息)，并且在整个系统中使用卫星时间进行通信同步。卫星网关和终端在开始工作前可以获取卫星时间。
对卫星网关而言，卫星网关可以在初始化时获取卫星时间，并基于卫星时间与终端进行卫星通信。例如，北斗卫星网关(亦称北斗网关)可以通过RDSS模块的“ZDA”指令获取卫星时间。
对终端而言，如果终端开机时未进行初始化，则可以通过卫星指令获取所述卫星时间，并记录初始化时获取的卫星时间与所述终端本地时间的差值。例如，北斗终端可以通过RDSS模块的“ZDA”指令获取卫星时间，并记录终端的终端本地时间和北斗时间的差值以完成后续通信的时间同步。
作为一个变化例，如果所述终端已经完成初始化，那么可以根据记录的差值以及终端本地时间确定每次上报数据的时刻。其中，所述上报数据的时刻可以是以卫星时间来计时的。在实际实施中，所述上报数据的时刻也可以是以终端本地时间来计时的。
以北斗终端为例，在周期通信时隙到达时，北斗终端可以开启RDSS模块的电源一段时间(如5秒钟)，以接收卫星网关下发的通信指令。相应地，北斗网关可以在此周期通信时隙下发通信指令。本领域技术人员理解，所述周期通信时隙是以同步后的卫星时间为基准确定的。
在步骤S201中，在完成时间同步之后，终端可以上报数据，和卫星网关可以进行数据通信。例如，终端可以通过卫星向卫星网关(例如，北斗网关)发送数据。所述数据可以是短报文数据，所述短报文数据可以是通信数据的长度小于预设长度的数据。基于通信数据的长度小于预设长度的数据进行的卫星通信可以称之为短报文通信。
例如，北斗短报文通常可以传输44个汉字，申请核准的可以传输60个汉字或210个二进制编码的十进制数(Binary-Coded Decimal，简称BCD)。卫星网关可以从所述终端接收到其上报的北斗短报文数据。
在步骤S202中，如果所述卫星网关数据未正确接收所述终端上报的数据，那么当周期通信时隙到达时，所述卫星网关可以向所述终端下发包含指示数据重传的通信指令，以使得所述终端重传所述数据。未正确接收的数据可以是译码错误的数据，也可以是丢失的数据。
对于终端而言，所述终端可以在所述周期通信时隙到达时开启指令接收，以接收所述通信指令。当所述通信指令包含数据重传的指示信息时，所述终端可以根据所述通信指令进行数据重传。
在具体实施中，所述卫星网关还可以在所述周期通信时隙向所述终端下发包含参数调整指示信息的通信指令，以使所述终端可以根据所述参数调整指示信息调整参数。所述终端可以在完成参数调整之后，进行其他操作。所述通信指令还可以包括状态控制指令，以对所述终端实现远程控制。例如，所述通信指令可以控制终端增加终端上报数据的上报频率，或者延长终端的休眠时间等，这里不再一一列举。
在周期休眠时隙到达时，所述终端可以进入休眠状态，以节约功耗。本领域技术人员理解，如果所述终端无需进行其他操作，那么在所述周期通信时隙接收到包含数据重传的通信指令并完成数据重传之后，所述终端可以直接进入休眠状态。
或者，在接收到包含参数调整指示信息的通信指令并根据所述参数调整指示信息调整参数之后，可以直接进入休眠状态，而无需在周期休眠时隙到达时再进行休眠状态。
图3是本发明实施例的一种卫星通信的数据发送方法的流程示意图。所述数据发送方法可以由终端(例如，卫星终端)执行。优选的，可以由通过电池供电的低功耗终端执行。具体而言，所述数据发送方法可以包括以下步骤：
步骤S301，向卫星网关上报数据；
步骤S302，当周期通信时隙到达时，接收所述卫星网关下发的通信指令，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的；
步骤S303，如果所述通信指令指示数据重传，则向所述卫星网关重传所述数据。
更具体而言，终端可以在初始化时获取卫星时间，并记录所述卫星时间与终端本地时间的差值。在初始化之后，终端可以根据记录的差值以及终端本地时间确定每次上报数据的时刻，所述记录的差值为初始化时获取的卫星时间与所述终端本地时间的差值，其中，所述上报数据的时刻可以以卫星时间来计。本领域技术人员理解，终端也可以基于终端本地时间上报数据。
之后，所述终端可以在所述周期通信时隙到达时接收所述卫星网关下发的通信指令。
如果所述终端具有待上报的数据，则可以向卫星网关上报数据。所述数据可以是短报文数据。所述当前时刻是以卫星时间为基准的。利用短报文通信向所述卫星网关上报所述数据，所述短报文通信指的是通信数据的长度小于预设长度的卫星通信。
在步骤S302中，当周期通信时隙到达时，所述终端可以开启指令接收，接收所述卫星网关下发的通信指令，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的。
在接收所述通信指令期间，所述终端可以开启RDSS模块的电源为RDSS模块供电，以接收所述通信指令。
在步骤S303中，如果所述通信指令指示数据重传，则所述终端可以根据所述通信指令向所述卫星网关重传所述数据。
在具体实施中，如果所述通信指令还包含参数调整指示信息，则所述终端可以根据所述参数调整指示信息调整参数。本领域技术人员理解，所述包含参数调整指示信息的通信指令还可以是单独下发的通信指令。
在完成数据重传和/或参数调整之后，所述终端可以在周期休眠时隙到达时，进入休眠状态，或者提前进入休眠状态。
由上，通过本发明实施例提供的技术方案，在终端与卫星网关进行通信时，可以基于卫星网关下发的包含数据重传的通信指令，对未正确接收的数据进行重传，实现终端与网关之间的双向通信。基于这种双向通信机制，可以提高数据的传输可靠性和有效性。
图4是本发明实施例的一种卫星通信的数据接收装置的结构示意图。所述卫星通信的数据接收装置4(为简便，简称为数据接收装置4)可以用于卫星网关一侧，用以执行图2所示的卫星通信的数据接收方法技术方案。
具体地，所述数据接收装置4可以包括：接收模块41和发送模块42。所述接收模块41适于接收终端上报的数据；如果所述数据未正确接收，那么所述发送模块42适于当周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含指示数据重传的通信指令，以使得所述终端重传所述数据，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的。
在具体实施中，所述数据接收装置4还可以包括获取模块43。在接收终端上报的数据之前，如果未初始化，则所述获取模块43适于获取所述卫星时间。
在具体实施中，所述接收模块41可以包括：接收子模块411，适于接收所述终端利用短报文通信上报的数据，所述短报文通信指的是通信数据的长度小于预设长度的卫星通信。
在具体实施中，所述数据接收装置4还可以包括：下发模块44，适于当所述周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含参数调整指示信息的通信指令，以使所述终端根据所述参数调整指示信息调整参数。
关于所述数据接收装置4的工作原理、工作方式的更多内容，可以一并参照上述图2的相关描述，这里不再赘述。
图5是本发明实施例的一种卫星通信的数据发送装置的结构示意图，所述卫星通信的数据发送装置5(为简便，简称为数据发送装置5)可以用于实施上述图3所示方法技术方案。
具体而言，所述数据发送装置5可以包括：发送模块51、接收模块52和重传模块53。
在具体实施中，所述发送模块51适于向卫星网关上报数据；所述接收模块52适于当周期通信时隙到达时，接收所述卫星网关下发的通信指令，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的；如果所述通信指令指示数据重传，则所述重传模块53适于向所述卫星网关重传所述数据。
在具体实施中，所述数据发送装置5还可以包括：获取模块54。在向卫星网关上报数据之前，如果未初始化，则所述获取模块54适于获取所述卫星时间，否则，根据记录的差值以及终端本地时间确定每次上报数据的时刻，所述记录的差值为初始化时获取的卫星时间与所述终端本地时间的差值，其中，所述上报数据的时刻以卫星时间来计。
在具体实施中，所述发送模块51可以包括：发送子模块511，适于利用短报文通信向所述卫星网关上报所述数据，所述短报文通信指的是通信数据的长度小于预设长度的卫星通信。
在具体实施中，所述数据发送装置5还可以包括：调整模块55，适于当所述周期通信时隙到达时，如果所述通信指令包含参数调整指示信息，则根据所述参数调整指示信息调整参数。
在具体实施中，所述数据发送装置5还可以包括：休眠模块56，适于当周期休眠时隙到达时，进入休眠状态。
关于所述数据发送装置5的工作原理、工作方式的更多内容，可以一并参照上述图3的相关描述，这里不再赘述。
进一步地，本发明实施例还公开一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上述图2和图3所示实施例中所述方法技术方案。优选地，所述存储介质可以包括诸如非挥发性(non-volatile)存储器或者非瞬态(non-transitory)存储器等计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质可以包括ROM、RAM、磁盘或光盘等。
进一步地，本发明实施例还公开一种网关，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述图2所示实施例中所述方法技术方案。优选地，所述网关可以为北斗网关。
进一步地，本发明实施例还公开一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述图3所示实施例中所述方法技术方案。优选地，所述终端可以为北斗终端，例如，北斗物联网终端。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种卫星通信的数据接收方法，其特征在于，包括：
接收终端上报的数据；
如果所述数据未正确接收，那么当周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含指示数据重传的通信指令，以使得所述终端重传所述数据，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的。
2.根据权利要求1所述的数据接收方法，其特征在于，在接收终端上报的数据之前，还包括：
如果未初始化，则获取所述卫星时间。
3.根据权利要求1所述的数据接收方法，其特征在于，所述接收终端上报的数据包括：
接收所述终端利用短报文通信上报的数据，所述短报文通信指的是通信数据的长度小于预设长度的卫星通信。
4.根据权利要求1所述的数据接收方法，其特征在于，还包括：
当所述周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含参数调整指示信息的通信指令，以使所述终端根据所述参数调整指示信息调整参数。
5.一种卫星通信的数据发送方法，其特征在于，包括：
向卫星网关上报数据；
当周期通信时隙到达时，接收所述卫星网关下发的通信指令，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的；
如果所述通信指令指示数据重传，则向所述卫星网关重传所述数据。
6.根据权利要求5所述的数据发送方法，其特征在于，在向卫星网关上报数据之前，还包括：
如果未初始化，则获取所述卫星时间，否则，根据记录的差值以及终端本地时间确定每次上报数据的时刻，所述记录的差值为初始化时获取的卫星时间与所述终端本地时间的差值，其中，所述上报数据的时刻以卫星时间来计。
7.根据权利要求5所述的数据发送方法，其特征在于，所述向卫星网关上报数据包括：
利用短报文通信向所述卫星网关上报所述数据，所述短报文通信指的是通信数据的长度小于预设长度的卫星通信。
8.根据权利要求5所述的数据发送方法，其特征在于，还包括：
当所述周期通信时隙到达时，如果所述通信指令包含参数调整指示信息，则根据所述参数调整指示信息调整参数。
9.根据权利要求5至8任一项所述的数据发送方法，其特征在于，还包括：
当周期休眠时隙到达时，进入休眠状态。
10.一种卫星通信的数据接收装置，其特征在于，包括：
接收模块，适于接收终端上报的数据；
发送模块，如果所述数据未正确接收，那么所述发送模块适于当周期通信时隙到达时，向所述终端下发包含指示数据重传的通信指令，以使得所述终端重传所述数据，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的。
11.一种卫星通信的数据发送装置，其特征在于，包括：
发送模块，适于向卫星网关上报数据；
接收模块，适于当周期通信时隙到达时，接收所述卫星网关下发的通信指令，其中，所述周期通信时隙是以所述卫星时间为基准预先确定的；
重传模块，如果所述通信指令指示数据重传，则所述重传模块适于向所述卫星网关重传所述数据。
12.一种存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令运行时执行权利要求1至4任一项或权利要求5至9任一项所述方法的步骤。
13.一种网关，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，其特征在于，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
14.一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，其特征在于，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求5至9任一项所述方法的步骤。
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