CN111669212A - 星地直连系统及星地直连终端的数据传输方法 - Google Patents

星地直连系统及星地直连终端的数据传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种星地直连系统及星地直连终端的数据传输方法，该方法包括：数据上传方法和数据接收方法。数据上传方法包括：星地直连终端搜索有无可连接的移动站；若无可连接的移动站，星地直连终端直接向卫星发送数据；若有可连接的移动站，星地直连终端发送数据到移动站，移动站将数据发送给卫星；数据接收方法包括：卫星过顶时，星地直连终端搜索有无可连接的移动站；若无可连接的移动站，星地直连终端与卫星建立通信连接，发送数传命令到卫星，卫星下传数据到星地直连终端；若有可连接的移动站，星地直连终端与移动站建立通信连接，发送数传命令到移动站，移动站将数传命令转发至卫星，卫星下传数据到移动站，移动站转发数据到星地直连终端。

Description

星地直连系统及星地直连终端的数据传输方法
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种星地直连系统及星地直连终端的数据传输方法。
背景技术
星地直连终端是卫星地面应用系统的重要组成部分，是在传统移动通信网络无法覆盖区域的重要通信手段。随着低轨卫星应用的不断拓展，如天基物联网、天基互联网，星地直连终端的数量将迎来爆发式增长。
随着传感器技术的发展，越来越多的传感器被集成到同一终端中，以提高终端的环境感知能力。因此，终端所获得的数据量也不断增加。同时，终端也可能向卫星请求下传数据。但星地直连终端的发射功率有限、天线尺寸较小等因素极大地限制了星地间的数据传输速率。如果大量终端同时接入卫星时，单个终端可用的星地带宽资源将进一步降低。现有技术中，终端可以通过两种方法提升星地间的数据传输速率：(1)增加星地直连终端天线尺寸；(2)对数据进行预处理，如压缩、删减，降低星地间传输的数据量。然而，通过增加天线尺寸的方式将增加星地直连终端的尺寸和重量，会极大地降低终端的便携性。对数据进行预处理将增加终端的运算量，从而缩短终端的待机时间。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种星地直连系统及星地直连终端的数据传输方法。具体技术方案如下：
第一方面，提供了一种星地直连系统，所述系统包括：星地直连终端、移动站和卫星；所述移动站同时与所述星地直连终端和所述卫星通信连接；所述星地直连终端和所述卫星通信连接。
在一种可能的设计中，所述移动站包括：终端通信天线和卫星通信天线；所述终端通信天线用于与所述星地直连终端进行通信；所述卫星通信天线用于与所述卫星进行通信。
在一种可能的设计中，所述终端通信天线与所述星地直连终端之间的数据传输速率和通信距离可调。
在一种可能的设计中，所述移动站通过调整所述终端通信天线尺寸的方式调节与所述星地直连终端之间的数据传输速率。
在一种可能的设计中，所述移动站通过调整所述终端通信天线功率的方式调节通信距离。
在一种可能的设计中，所述星地直连终端内的通信天线具备高功率模式和低功率模式两种工作模式，所述星地直连终端采用高功率模式与所述卫星直接通信，采用低功率模式与所述移动站进行通信。
第二方面，提供了一种如上述任一项所述的星地直连系统中星地直连终端的数据传输方法，所述方法包括：数据上传方法和数据接收方法；
所述数据上传方法包括：星地直连终端搜索有无可连接的移动站；若无可连接的移动站，星地直连终端直接向卫星发送数据；若有可连接的移动站，星地直连终端发送数据到移动站，移动站将数据发送给卫星；
所述数据接收方法包括：卫星过顶时，星地直连终端搜索有无可连接的移动站；若无可连接的移动站，星地直连终端与卫星建立通信连接，发送数传命令到卫星，卫星下传数据到星地直连终端；若有可连接的移动站，星地直连终端与移动站建立通信连接，发送数传命令到移动站，移动站将数传命令转发至卫星，卫星下传数据到移动站，移动站转发数据到星地直连终端。
在一种可能的设计中，所述数据上传方法中，若星地直连终端搜索到可连接的移动站数量超过1个时，选择信号最强的移动站作为目标移动站，并与目标移动站建立通信连接。
在一种可能的设计中，所述数据接收方法中，若星地直连终端搜索到可连接的移动站数量超过1个时，选择信号最强的移动站作为目标移动站，并与目标移动站建立通信连接。
在一种可能的设计中，所述数据上传方法中，移动站根据星地直连终端的要求采用直接发送或处理后再发送方式将数据发送给卫星。
本发明技术方案的主要优点如下：
本发明的星地直连系统及星地直连终端的数据传输方法，星地直连终端利用移动站作为中转站向卫星发送数据或接收卫星数传数据，能提高星地直连终端与卫星间的数据传输速率，降低星地直连终端的能源开销。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一实施例提供的星地直连系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的星地直连终端的数据传输方法中数据上传方法的流程图；
图3为本发明一实施例提供的星地直连终端的数据传输方法中数据接收方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
第一方面，本发明实施例提供了一种星地直连系统，如附图1所示，该系统包括：星地直连终端、移动站和卫星；移动站同时与星地直连终端和卫星通信连接；星地直连终端和卫星通信连接。
本发明实施例提供的星地直连系统，星地直连终端可以与卫星直接进行数据传输，或者通过移动站与卫星进行数据传输，与星地直连终端相比，卫星移动站受能源和尺寸等因素约束较小，具备更强的数据处理能力和更高的星地数据传输效率，且可以采用车载、飞艇、无人机、舰船等方式进行灵活部署，通过将移动站作为通信中转站，可以利用其计算资源和星间宽带资源来提升星地直连终端与卫星的数据传输速率，降低星地直连终端的能源开销。
可选地，为了实现移动站的基本通信功能，如附图1所示，移动站包括：终端通信天线和卫星通信天线；终端通信天线用于与星地直连终端进行通信；卫星通信天线用于与卫星进行通信。
其中，终端通信天线与星地直连终端之间的数据传输速率和通信距离可调。移动站通过调整终端通信天线尺寸的方式调节与星地直连终端之间的数据传输速率。移动站通过调整终端通信天线功率的方式调节通信距离。具体地，由于移动站受尺寸和能源限制较小，移动站可根据需要通过增加终端通信天线尺寸的方式提高与终端间的数据传输速率，或者，通过增加终端通信天线功率的方式提高通信距离。如此设置，移动站可以根据需要对终端通信天线参数进行调整，能在不增加终端能耗的前提下，提高星地直连终端与移动站间数据传输效率。
由于受地形、噪声等因素的影响，移动站的终端通信天线覆盖范围远小于卫星的信号覆盖范围。因此，本发明实施例中假定卫星过顶某个移动站时，信号同时能覆盖与该移动站连接的星地直连终端。故星地直连终端内只需设置一套通信天线，星地直连终端内的通信天线具备高功率模式和低功率模式两种工作模式，星地直连终端采用高功率模式与卫星直接通信，采用低功率模式与移动站进行通信。如此设置，可以在不增加星地直连终端尺寸的前提下，降低星地直连终端传输的能源开销。
可以理解的是，上述高功率模式和低功率模式只表示相对概念，并不构成对功率数值的具体限定。即，星地直连终端内的通信天线具备功率不同的两种工作模式，功率较高的工作模式命名为高功率模式，功率较低的工作模式命名为低功率模式。高功率模式的功率只需满足星地直连终端与卫星通信的使用需求即可，低功率模式的功率只需满足星地直连终端与移动站的通信需求即可。
第二方面，本发明实施例提供了一种如上述任一项的星地直连系统中星地直连终端的数据传输方法，该方法包括：数据上传方法和数据接收方法；
如附图2所示，数据上传方法包括：
星地直连终端搜索有无可连接的移动站；
若无可连接的移动站，星地直连终端直接向卫星发送数据；如附图1中的星地直连终端2。
若有可连接的移动站，星地直连终端发送数据到移动站，移动站将数据发送给卫星。如附图1中的星地直连终端1。
如附图3所示，数据接收方法包括：
卫星过顶时，星地直连终端搜索有无可连接的移动站；
若无可连接的移动站，星地直连终端与卫星建立通信连接，发送数传命令到卫星，卫星下传数据到星地直连终端；如附图1中的星地直连终端2。
若有可连接的移动站，星地直连终端与移动站建立通信连接，发送数传命令到移动站，移动站将数传命令转发至卫星，卫星下传数据到移动站，移动站转发数据到星地直连终端。如附图1中的星地直连终端1。
其中，数据上传方法中，若星地直连终端搜索到可连接的移动站数量超过1个时，选择信号最强的移动站作为目标移动站，并与目标移动站建立通信连接。通过选用信号最强的移动站作为目标移动站，可以降低星地直连终端与移动站之间数据传输的能源消耗。
其中，数据接收方法中，若星地直连终端搜索到可连接的移动站数量超过1个时，选择信号最强的移动站作为目标移动站，并与目标移动站建立通信连接。通过选用信号最强的移动站作为目标移动站，可以降低星地直连终端与移动站之间数据传输的能源消耗。
进一步地，本发明实施例提供的星地直连终端的数据传输方法中的数据上传方法中，移动站根据星地直连终端的要求采用直接发送或处理后再发送方式将数据发送给卫星。如此，使移动站转发上传的数据形式与星地直连终端直接上传的数据形式相同，保持功能一致性。
综上所述，本发明实施例提供的星地直连系统及星地直连终端的数据传输方法的有益效果如下：
1、星地直连终端采用同一通信天线的两种工作模式分别与卫星和移动站进行通信，能在不增加星地直连终端尺寸的前提下，降低星地直连终端数据传输的能源开销。
2、移动站可根据需要对其内终端通信天线的参数进行调整，能在不增加星地直连终端能耗的前提下，提高移动站与星地直连终端间数据传输速率。
3、星地直连终端利用移动站作为中转站向卫星发送数据或接收卫星数传数据，能提高星地直连终端与卫星间的数据传输速率，降低星地直连终端的能源开销。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种星地直连系统，其特征在于，所述系统包括：星地直连终端、移动站和卫星；
所述移动站同时与所述星地直连终端和所述卫星通信连接；
所述星地直连终端和所述卫星通信连接。
2.根据权利要求1所述的星地直连系统，其特征在于，所述移动站包括：终端通信天线和卫星通信天线；
所述终端通信天线用于与所述星地直连终端进行通信；
所述卫星通信天线用于与所述卫星进行通信。
3.根据权利要求2所述的星地直连系统，其特征在于，所述终端通信天线与所述星地直连终端之间的数据传输速率和通信距离可调。
4.根据权利要求3所述的星地直连系统，其特征在于，所述移动站通过调整所述终端通信天线尺寸的方式调节与所述星地直连终端之间的数据传输速率。
5.根据权利要求3所述的星地直连系统，其特征在于，所述移动站通过调整所述终端通信天线功率的方式调节通信距离。
6.根据权利要求1-5任一项所述的星地直连系统，其特征在于，所述星地直连终端内的通信天线具备高功率模式和低功率模式两种工作模式，所述星地直连终端采用高功率模式与所述卫星直接通信，采用低功率模式与所述移动站进行通信。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的星地直连系统中星地直连终端的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：数据上传方法和数据接收方法；
所述数据上传方法包括：
星地直连终端搜索有无可连接的移动站；
若无可连接的移动站，星地直连终端直接向卫星发送数据；
若有可连接的移动站，星地直连终端发送数据到移动站，移动站将数据发送给卫星；
所述数据接收方法包括：
卫星过顶时，星地直连终端搜索有无可连接的移动站；
若无可连接的移动站，星地直连终端与卫星建立通信连接，发送数传命令到卫星，卫星下传数据到星地直连终端；
若有可连接的移动站，星地直连终端与移动站建立通信连接，发送数传命令到移动站，移动站将数传命令转发至卫星，卫星下传数据到移动站，移动站转发数据到星地直连终端。
8.根据权利要求7所述的星地直连终端的数据传输方法，其特征在于，所述数据上传方法中，若星地直连终端搜索到可连接的移动站数量超过1个时，选择信号最强的移动站作为目标移动站，并与目标移动站建立通信连接。
9.根据权利要求7或8所述的星地直连终端的数据传输方法，其特征在于，所述数据接收方法中，若星地直连终端搜索到可连接的移动站数量超过1个时，选择信号最强的移动站作为目标移动站，并与目标移动站建立通信连接。
10.根据权利要求7或8所述的星地直连终端的数据传输方法，其特征在于，所述数据上传方法中，移动站根据星地直连终端的要求采用直接发送或处理后再发送方式将数据发送给卫星。
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