CN112290992B - 一种卫星物联网终端工作时隙分配方法 - Google Patents

一种卫星物联网终端工作时隙分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，涉及卫星通信技术领域；该方法包括以下的步骤：S1、卫星物联网终端的位置信息的获取；S2、位置信息的传输；S3、通信参数的得出；S4、通信参数的发送，网关服务器将通信参数传输给地面站网关，地面站网关将通信参数传给卫星，在通过卫星将通信参数传给卫星物联网终端；S5、业务数据的发送，当卫星物联网终端内部的系统时钟的时间与卫星物联网终端内部存储的网关服务器分配的工作时隙相吻合时，卫星物联网终端立即实现对业务数据的发送；本发明的有益效果是：实现终端在整个卫星通信系统中的时隙分配，进一步扩充卫星通信系统的设备接入容量。

Description

一种卫星物联网终端工作时隙分配方法
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，更具体的说，本发明涉及一种卫星物联网终端工作时隙分配方法。
背景技术
卫星物联网通信系统，采用卫星信道作为传输通道。但卫星信道带宽有限，频率资源有限，传输过程中干扰因素较多。对于商业卫星运营商来说，卫星投入运营后，希望能够将收益最大化。收益最大化的一个直接的方法是在有限的带宽/频率资源下，尽可能地提升卫星信道的设备容量，实现更多设备的接入。
当前普遍采用的多是通过空分、频分、码分等方式来实现多设备的随机接入，有一定的效果，但仍未能充分利用卫星信道资源。
也有通过时分方式实现多设备的接入。但每个终端的时隙分配方式比较复杂，网络同步授时由地面站网关或者网管服务器主动发起，对设备的工作时序要求特别高，设备复杂度和稳定性提升，也带来了整个系统的不稳定性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，实现终端在整个卫星通信系统中的时隙分配，进一步扩充卫星通信系统的设备接入容量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，其改进之处在于，该方法包括以下的步骤：
S1、卫星物联网终端的位置信息的获取，通过内置的定位模块，采集卫星物联网终端当前所处的位置信息；
S2、位置信息的传输，卫星物联网终端将采集的位置信息上传给卫星，卫星将位置信息中转给地面站网关，地面站网关再将位置信息通过地面网络传输给云端的网关服务器；
S3、通信参数的得出，网关服务器在接收到位置信息后，通过查询内部的终端参数配置表，得到卫星物联网终端在传输业务数据时允许采用的通信参数，该通信参数包括分配的工作时隙；
S4、通信参数的发送，网关服务器将通信参数传输给地面站网关，地面站网关将通信参数传给卫星，再通过卫星将通信参数传给卫星物联网终端；
S5、业务数据的发送，卫星物联网终端在向网关服务器传输业务数据时，先通过定位模块获取当前的精准时间和地点，该精准时间即为卫星授时时间，通过卫星授时时间校准卫星物联网终端内部的系统时钟，内部的系统时钟在卫星授时时间上不断累加计时；
当卫星物联网终端内部的系统时钟的时间与卫星物联网终端内部存储的网关服务器分配的工作时隙相吻合时，卫星物联网终端立即实现对业务数据的发送。
进一步的，所述的步骤S1和步骤S5中，定位模块为北斗定位模块或者GPS定位模块。
进一步的，所述的步骤S2中，卫星物联网终端通过卫星信道公共频段实现位置信息的上传。
进一步的，所述的步骤S3中，所述的终端参数配置表中记载着位置信息与可用频率和时隙。进一步的，所述的通信参数还包括发射频率和接收频率。
进一步的，所述的步骤S5中，卫星物联网终端采用分配的发射频率，实现业务数据的发送。
进一步的，所述的步骤S4与步骤S5之间还包括以下步骤：
卫星物联网终端在接收到通信参数后，将通信参数保存到卫星物联网终端内部的存储器中。
另一方面，本发明还公开了一种卫星物联网终端工作时隙分配的系统，其改进之处在于，包括卫星物理网终端、卫星、地面站网关以及网关服务器；
所述的卫星物联网终端，与卫星实现通信，该卫星物联网终端用于在其内部的系统时钟的时间与卫星物联网终端内部存储的网关服务器分配的工作时隙相吻合时，实现业务数据的发送；
所述的地面站网关，与卫星和网关服务器实现双向数据的传输；
所述的网关服务器，其内部具有终端参数配置表，用于实现卫星物联网终端在传输业务数据时允许采用的通信参数的输出，并通过地面站网关和卫星将通信参数发送至卫星物理网终端。
在上述的结构中，所述的卫星物联网终端内部设置有终端内部主控制器、卫星定位天线、定位/授时模块、卫星通信收发天线、卫星通信模块、系统时钟芯片以及存储器；
所述的卫星定位天线连接在定位/授时模块上，且定位/授时模块连接在终端内部主控制器上；
所述的卫星通信收发天线与卫星通信模块相连接，且卫星通信模块连接在终端内部主控制器上；
所述的系统时钟芯片和存储器均连接在终端内部主控制器上。
在上述的结构中，所述的终端内部主控制器的型号为STM32L151CBU6，所述的定位/授时模块的型号为ATGM336H-5N，所述的系统时钟芯片的型号为DS1302，所述存储器的型号为W25Q80。
本发明的有益效果是：由卫星物联网终端主动获取授时的方式来实现终端在整个卫星通信系统中的时隙分配，该方法通过低成本的卫星定位模块，结合网关服务器和终端位置信息，实现时隙分配，并通过卫星定位模块的精准授时，实现终端在整个卫星通信系统中的时钟同步；该方案简单可行、成本低、稳定性好，易于网络扩充。
附图说明
图1为本发明的一种卫星物联网终端工作时隙分配方法的流程示意图。
图2为本发明的一种卫星物联网终端工作时隙分配的系统的结构原理图。
图3为本发明的卫星物联网终端结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1、图2所示，本发明揭示了一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，具体的，在本实施例中，该方法包括以下的步骤：
S1、卫星物联网终端的位置信息的获取，通过内置的定位模块，采集卫星物联网终端当前所处的位置信息；
步骤S1，定位模块为北斗定位模块或者GPS定位模块，本方案中，定位模块采用北斗定位模块；
S2、位置信息的传输，卫星物联网终端将采集的位置信息上传给卫星，卫星将位置信息中转给地面站网关，地面站网关再将位置信息通过地面网络传输给云端的网关服务器；具体的，所述的步骤S2中，卫星物联网终端通过卫星信道公共频段实现位置信息的上传；
S3、通信参数的得出，网关服务器在接收到位置信息后，通过查询内部的终端参数配置表，得到卫星物联网终端在传输业务数据时允许采用的通信参数，该通信参数包括分配的工作时隙；本实施例中，所述的终端参数配置表中记载着位置信息与可用频率和时隙的对应关系；另外，所述的通信参数还包括发射频率和接收频率。
S4、通信参数的发送，网关服务器将通信参数传输给地面站网关，地面站网关将通信参数传给卫星，在通过卫星将通信参数传给卫星物联网终端；
所述的步骤S4与步骤S5之间还包括以下步骤：卫星物联网终端在接收到通信参数后，将通信参数保存到卫星物联网终端内部的存储器中。
S5、业务数据的发送，卫星物联网终端在向网关服务器传输业务数据时，先通过定位模块获取当前的精准时间和地点，该精准时间即为卫星授时时间，通过卫星授时时间校准卫星物联网终端内部的系统时钟，内部的系统时钟在卫星授时时间上不断累加计时；当卫星物联网终端内部的系统时钟的时间与卫星物联网终端内部存储的网关服务器分配的工作时隙相吻合时，卫星物联网终端立即实现对业务数据的发送。本实施例中，卫星物联网终端将业务数据发送给云端数据中心平台，云端数据中心平台即为云服务器，所述的网关服务器即包括在云服务器中。进一步的，所述的步骤S5中，卫星物联网终端采用分配的发射频率，实现业务数据的发送；并且，该步骤中的定位模块即为步骤S1中的定位模块。
通过上述的叙述，本发明提供了一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，由卫星物联网终端主动获取授时的方式来实现终端在整个卫星通信系统中的时隙分配，该方法通过低成本的卫星定位模块，结合网关服务器和终端位置信息，实现时隙分配，并通过卫星定位模块的精准授时，实现终端在整个卫星通信系统中的时钟同步；该方案简单可行、成本低、稳定性好，易于网络扩充，可在传统空分、频分、码分基础上，进一步扩充卫星通信系统的设备接入容量，大大降低设备数据在空中的碰撞。
结合图2所示，本发明还提供了一种卫星物联网终端工作时隙分配的系统，该系统具体包括卫星物理网终端10、卫星20、地面站网关30以及网关服务器40；所述的卫星物联网终端，通过卫星信道公共频段与卫星20实现通信，该卫星物联网终端用于在其内部的系统时钟的时间与卫星物联网终端内部存储的网关服务器40分配的工作时隙相吻合时，实现业务数据的发送；所述的地面站网关30，与卫星20和网关服务器40实现双向数据的传输；所述的网关服务器40，其内部具有终端参数配置表，用于实现卫星物联网终端在传输业务数据时允许采用的通信参数的输出，并通过地面站网关30和卫星将通信参数发送至卫星物理网终端10。
对于所述的卫星物联网终端，如图3所示，本发明提供了一具体实施例，该卫星物联网终端内部设置有终端内部主控制器101、卫星定位天线102、定位/授时模块103、卫星通信收发天线104、卫星通信模块105、系统时钟芯片106以及存储器107；其中，所述的定位/授时模块103即为上述的定位模块；结合图3，所述的卫星定位天线102连接在定位/授时模块103上，且定位/授时模块103连接在终端内部主控制器101上；所述的卫星通信收发天线104与卫星通信模块105相连接，且卫星通信模块105连接在终端内部主控制器101上；所述的系统时钟芯片106和存储器107均连接在终端内部主控制器101上。
结合上述的方案，所述的卫星通信收发天线104用于实现与卫星20之间的通信，卫星通信模块105则将卫星通信收发天线104收发的数据传递至终端内部主控制器101中，卫星通信模块105起到了数据传输、信道配置参数交互等作用，该卫星通信模块105可以采用现有技术已经成熟的模块，例如Digi M10卫星通信模块。
实际上，在上述的方法中，结合卫星物联网终端，先通过卫星定位天线102和定位/授时模块103获取当前位置的地点和精准时间，该精准时间即为卫星授时时间，通过卫星授时时间校准系统时钟芯片106的内部时钟，此后内部的系统时钟在卫星授时时间上不断累加计时，当卫星物联网终端内部的系统时钟的时间与卫星物联网终端内部存储的网关服务器分配的工作时隙相吻合时，卫星物联网终端立即实现对业务数据的发送。可以理解的是，卫星物联网终端内部存储的网关服务器分配的工作时隙，即通过卫星通信收发天线104和卫星通信模块105的接收，发送至终端内部主控制器101，并通过存储器107进行存储。
在本实施例中，所述的终端内部主控制器101的型号为STM32L151CBU6，所述的定位/授时模块103的型号为ATGM336H-5N，所述的系统时钟芯片106的型号为DS1302，所述存储器107的型号为W25Q80。
基于此，本发明提供了一种卫星物联网终端工作时隙分配的系统，由卫星物联网终端主动获取授时的方式来实现终端在整个卫星通信系统中的时隙分配，该方法通过低成本的卫星定位模块，结合网关服务器40和终端位置信息，实现时隙分配，并通过卫星定位模块的精准授时，实现终端在整个卫星通信系统中的时钟同步。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，其特征在于，该方法应用于卫星物联网终端工作时隙分配系统，包括卫星物理网终端、卫星、地面站网关以及网关服务器；
所述的卫星物联网终端，与卫星实现通信，该卫星物联网终端用于在其内部的系统时钟的时间与卫星物联网终端内部存储的网关服务器分配的工作时隙相吻合时，实现业务数据的发送；
所述的地面站网关，与卫星和网关服务器实现双向数据的传输；
所述的网关服务器，其内部具有终端参数配置表，用于实现卫星物联网终端在传输业务数据时允许采用的通信参数的输出，并通过地面站网关和卫星将通信参数发送至卫星物理网终端；
所述卫星物联网终端工作时隙分配方法包括以下的步骤：
S1、卫星物联网终端的位置信息的获取，通过内置的定位模块，采集卫星物联网终端当前所处的位置信息；
S2、位置信息的传输，卫星物联网终端将采集的位置信息上传给卫星，卫星将位置信息中转给地面站网关，地面站网关再将位置信息通过地面网络传输给云端的网关服务器；
S3、通信参数的得出，网关服务器在接收到位置信息后，通过查询内部的终端参数配置表，得到卫星物联网终端在传输业务数据时允许采用的通信参数，该通信参数包括分配的工作时隙；所述的步骤S3中，所述的终端参数配置表中记载着位置信息与可用频率和时隙的对应关系；所述的通信参数还包括发射频率和接收频率；
S4、通信参数的发送，网关服务器将通信参数传输给地面站网关，地面站网关将通信参数传给卫星，在通过卫星将通信参数传给卫星物联网终端；
S5、业务数据的发送，卫星物联网终端在向网关服务器传输业务数据时，先通过定位模块获取当前的精准时间和地点，该精准时间即为卫星授时时间，通过卫星授时时间校准卫星物联网终端内部的系统时钟，内部的系统时钟在卫星授时时间上不断累加计时；
当卫星物联网终端内部的系统时钟的时间与卫星物联网终端内部存储的网关服务器分配的工作时隙相吻合时，卫星物联网终端立即实现对业务数据的发送；
步骤S5中，卫星物联网终端采用分配的发射频率，实现业务数据的发送。
2.根据权利要求1所述的一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，其特征在于，所述的步骤S1和步骤S5中，定位模块为北斗定位模块或者GPS定位模块。
3.根据权利要求1所述的一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，其特征在于，所述的步骤S2中，卫星物联网终端通过卫星信道公共频段实现位置信息的上传。
4.根据权利要求1所述的一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，其特征在于，所述的步骤S4与步骤S5之间还包括以下步骤：
卫星物联网终端在接收到通信参数后，将通信参数保存到卫星物联网终端内部的存储器中。
5.根据权利要求1所述的一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，其特征在于，所述的卫星物联网终端内部设置有终端内部主控制器、卫星定位天线、定位/授时模块、卫星通信收发天线、卫星通信模块、系统时钟芯片以及存储器；
所述的卫星定位天线连接在定位/授时模块上，且定位/授时模块连接在终端内部主控制器上；
所述的卫星通信收发天线与卫星通信模块相连接，且卫星通信模块连接在终端内部主控制器上；
所述的系统时钟芯片和存储器均连接在终端内部主控制器上。
6.根据权利要求5所述的一种卫星物联网终端工作时隙分配方法，其特征在于，所述的终端内部主控制器的型号为STM32L151 CBU6，所述的定位/授时模块的型号为ATGM336H-5N，所述的系统时钟芯片的型号为DS1302，所述存储器的型号为W25Q80。
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