CN112822273A - 一种天地一体化网络系统及其控制方法 - Google Patents

一种天地一体化网络系统及其控制方法 Download PDF

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常晨
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Abstract

本发明公开了一种天地一体化网络系统及其控制方法，所述天地一体化网络系统包括：地面管理中心、与所述地面管理中心通信连接的至少一个第一卫星以及与所述第一卫星通信连接的至少一个第二卫星；所述第一卫星用于采集地面上的终端产生的终端数据，并将所述终端数据发送至所述地面管理中心；所述地面管理中心用于接收并处理所述第一卫星发送的所述终端数据；所述第二卫星用于获取各个所述第一卫星之间的网络连接关系以生成各个所述第一卫星发送所述终端数据的数据转发路由信息。本发明通过卫星采集地面上的终端产生的终端数据，能够实现偏远地区的物联网设备的数据传输。

Description

一种天地一体化网络系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种天地一体化网络系统及其控制方法。
背景技术
目前，随着物联网的发展，物联网设备越来越多，很多物联网设备都位于偏远地区，地面网络不能为其提供直接接入服务，导致很多物联网产生的数据不能通过网络传输。
因此，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种天地一体化网络系统及其控制方法，旨在解决现有技术中位于偏远地区的物联网设备产生的数据不能通过网络传输的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的第一方面，提供一种天地一体化网络系统，包括：
地面管理中心、与所述地面管理中心通信连接的至少一个第一卫星以及与所述第一卫星通信连接的至少一个第二卫星；
所述第一卫星用于采集地面上的终端产生的终端数据，并将所述终端数据发送至所述地面管理中心；
所述地面管理中心用于接收并处理所述第一卫星发送的所述终端数据；
所述第二卫星用于获取各个所述第一卫星之间的网络连接关系以生成各个所述第一卫星发送所述终端数据的数据转发路由信息。
所述的天地一体化网络系统，其中，所述第一卫星为LEO卫星，所述第二卫星为GEO卫星。
所述的天地一体化网络系统，其中，每个所述第二卫星的覆盖范围内的各个所述第一卫星形成卫星簇，所述卫星簇内的一个所述第一卫星为所述卫星簇的控制卫星，所述控制卫星上部署有控制器，所述控制器用于采集所述卫星簇内其他所述第一卫星发送的数据发送请求并根据所述数据发送请求获取对应的所述数据转发路由信息，所述数据发送请求在采集到所述终端数据时产生。
所述的天地一体化网络系统，其中，所述第一卫星上设置有感知模块，所述感知模块用于感知所述终端以使得所述第一卫星采集所述终端数据。
所述的天地一体化网络系统，其中，所述第一卫星上还设置有数据提取模块，所述数据提取模块用于根据所述终端的类别对采集到的数据进行提取以得到所述终端数据。
所述的天地一体化网络系统，其中，诉搜狐第一卫星上还设置有安全检测模块，所述安全检测模块用于在检测到所述终端数据为安全数据后生成数据发送请求。
所述的天地一体化网络系统，其中，所述天地一体化网络系统还包括：
数据采集辅助平台，所述数据采集辅助平台包括高空平台和低空平台；
所述高空平台包括至少一个高空辅助数据采集装置；
所述低空平台包括至少一个低空辅助数据采集装置。
所述的天地一体化网络系统，其中，所述高空辅助数据采集装置包括飞艇和气球中的至少一种；
所述低空辅助数据采集装置包括无人机、民用飞机和战斗机中的至少一种。
本发明的第二方面，提供一种基于第一方面的天地一体化网络系统的控制方法，所述控制方法包括：
确定所述第二卫星覆盖范围下的各个所述第一卫星与所述第二卫星之间的距离；
根据所述距离在所述第二卫星覆盖范围下的各个所述第一卫星中确定控制卫星，所述控制卫星用于接收第二卫星覆盖范围下的各个所述第一卫星发送的数据发送请求并根据所述数据发送请求获取对应的数据转发路由信息。
本发明的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述第二方面所述的控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明提供了一种天地一体化网络系统及其控制方法，通过卫星采集地面上的终端产生的终端数据，并将终端数据发送至地面管理中心，能够实现为物联网设备提供卫星网络的接入，由于卫星网络具有覆盖广的优势，能够实现偏远地区的物联网设备的数据传输。
附图说明
图1为本发明提供的天地一体化网络系统的实施例的示意图；
图2为本发明提供的天地一体化网络系统的实施例中第一卫星采集终端数据的流程示意图；
图3为本发明提供的控制方法的实施例的流程图；
图4为本发明提供的控制方法的实施例中动态选择控制卫星的逻辑框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种天地一体化网络系统，包括地面管理中心、与所述地面管理中心通信连接的至少一个第一卫星以及与所述第一卫星通信连接的至少一个第二卫星。
所述第一卫星用于采集地面上的终端产生的终端数据，并将所述终端数据发送至所述地面管理中心，所述地面管理中心用于接收并处理所述第一卫星发送的发送的所述终端数据，所述第二卫星用于获取各个所述第一卫星之间的网络连接关系以生成各个所述第一卫星发送所述终端数据的数据转发路由信息。
所述第一卫星可以为LEO(low earth orbit，近地轨道)卫星，所述第二卫星可以为GEO(geostationary earth orbit，对地静止轨道)卫星。
具体地，当所述第一卫星与所述地面管理中心的通信距离在一定范围内时，所述第一卫星将所述终端数据发送给所述地面管理中心可以是直接发送给所述地面管理中心，而当所述第一卫星与所述地面管理中心之间的通信距离过远时，需要经过其他的所述第一卫星进行转发，描述所述终端数据在所述终端数据的采集卫星与其他节点(如其他的卫星或所述地面管理中心)之间的转发路径的信息为所述数据转发路由信息，所述第二卫星用于获取所述至少一个第一卫星之间的网络连接关系从而得到各个所述第一卫星到其他节点之间的所述数据转发路由信息，具体地，所述第二卫星可以是将所述网络连接关系发送给所述地面管理中心，所述地面管理中心计算得到所述数据转发路由信息，所述第二卫星也可以是自身根据所述网络连接关系计算得到所述数据转发路由信息。
当所述第一卫星接收到所述终端数据后，首先获取所述数据转发路由信息，在一种可能的实现方式中，所述第一卫星可以直接向所述第二卫星请求所述数据转发路由信息，在本实施例中，为了便于控制和管理，将各个所述第一卫星划分为多个簇，具体地，每个所述第二卫星的覆盖范围内的各个所述第一卫星形成卫星簇，设置所述卫星簇内的一个所述第一卫星为所述卫星簇的控制卫星，所述控制卫星上部署有控制器，所述控制器用于采集所述卫星簇内其他所述第一卫星发送的数据发送请求，并根据所述数据发送请求获取对应的所述数据转发路由信息，所述数据发送请求在所述第一卫星采集到所述终端数据产生，所述第一卫星采集到所述终端数据后，需要将所述终端数据发送给所述地面管理中心，产生从所述第一卫星向指定节点(例如地面管理中心或其他的所述第一卫星)发送数据的所述数据发送请求。所述控制器根据所述数据发送请求获取对应的所述数据转发路由信息可以是向所述卫星簇对应的所述第二卫星转发所述数据发送请求，所述第二卫星查找到所述数据发送请求对应的所述数据转发路由信息后发送给所述控制卫星，所述控制卫星将所述数据转发路由信息发送给所述数据转发路由信息对应的所述第一卫星，所述第一卫星根据所述数据转发路由信息进行数据转发，进一步地，所述控制卫星接收到所述数据发送请求后存储所述数据发送请求，当下次接收到同样的所述数据转发请求后，可以直接在自身查找所述数据发送请求后返回给所述第一卫星。
例如：第一卫星A采集到终端数据后，向第一卫星A所在的卫星簇的控制卫星B发送需要发送数据的数据发送请求，控制卫星B首先在自身查找该数据发送请求对应的数据转发路由信息，若查找到，则将数据转发路由信息发送给第一卫星A，若没有查找到，则向该卫星簇对应的第二卫星C发送该数据发送请求，第二卫星C查找该数据发送请求对应的数据转发路由信息，若查找后到，则发送给控制卫星B，控制卫星B再转发给第一卫星A，第一卫星A接收到数据转发路由信息后，根据数据转发路由信息对终端数据进行转发。
所述第一卫星采集所述终端数据可以是通过感知模块实现，具体地，所述第一卫星上设置有感知模块，所述感知模块能够实现无线感知，用于感知所述终端以使得所述第一卫星采集所述终端数据，如图2所示，所述第一卫星采集所述终端数据的过程可以如下：
所述第一卫星通过所述感知模块采集所述终端产生的数据，而对于物联网终端来说，并不是所有产生的数据都是需要采集并传输的，不同种类的终端对应的有效数据不同(例如，烟雾报警器只有在检测到烟雾时产生的数据才是有效数据)，因此，所述第一卫星采集到所述终端产生的数据后，对数据进行初步处理，得到所述终端数据，具体地，所述第一卫星上设置有用于根据所述终端的类别对采集到的数据进行提取以得到所述终端数据。在一种可能的实现方式中，所述第一卫星上还设置有安全检测模块，所述安全检测模块用于对所述终端数据进行安全检测，在检测到所述终端数据为安全数据时生成所述数据发送请求，即在确定所述终端数据安全后将所述终端数据发送出去。
为了使得本实施例提供的天地一体化网络系统覆盖更多的物联网终端，在一种可能的实现方式中，所述天地一体化网络系统还包括：数据采集辅助平台，所述数据采集辅助平台包括高空平台和低空平台，所述高空平台包括至少一个高空辅助数据采集装置，所述低空平台包括至少一个低空辅助数据采集装置。所述高空辅助数据采集装置包括飞艇和气球中的至少一种；所述低空辅助数据采集装置包括无人机、民用飞机和战斗机中的至少一种，所述数据采集辅助平台能够形成对所述第一卫星采集所述终端数据的补充，实现更广的数据收集覆盖范围。
综上所述，本实施例提供了一种天地一体化网络系统，通过卫星采集地面上的终端产生的终端数据，并将终端数据发送至地面管理中心，能够实现为物联网设备提供卫星网络的接入，由于卫星网络具有覆盖广的优势，能够实现偏远地区的物联网设备的数据传输。
应该理解的是，虽然本发明说明书附图中给出的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取计算机可读存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
实施例二
基于实施例一提供的天地一体化网络系统，本发明的一个实施例中，还提供了所述天地一体化网络系统的控制方法，如图3所示，所述控制方法包括：
S100、确定所述第二卫星覆盖范围下的各个所述第一卫星与所述第二卫星之间的距离；
S200、根据所述距离在所述第二卫星覆盖范围下的各个所述第一卫星中确定控制卫星，所述控制卫星用于接收第二卫星覆盖范围下的各个所述第一卫星发送的数据发送请求并根据所述数据发送请求获取对应的数据转发路由信息。
在本发明中，将所述第二卫星覆盖范围下的各个所述第一卫星作为一个卫星簇，每个所述卫星簇中设置有控制卫星，在确定所述卫星簇内的所述控制卫星时，获取卫星簇内每个所述第一卫星与所述卫星簇对应的所述第二卫星的距离，将距离最近的所述第一卫星作为所述卫星簇的所述控制卫星，所述卫星簇内的其他卫星需要进行数据转发时，将数据转发请求发送给所述控制卫星，所述控制卫星根据所述数据发送请求获取对应的数据转发路由信息，具体可以参见实施例一中的说明。
如图4所示，所述卫星簇内的所述控制卫星可以是动态变化的，即每隔一段时间确定一次所述控制卫星，具体地，可以是每隔一段时间判断所述卫星簇是否发生改变(增加或减少了卫星)或者所述卫星簇内与对应的所述第二卫星距离最近的所述第一卫星发生了改变，若是，则选择新的所述第一卫星作为所述控制卫星。
实施例三
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的天地一体化网络系统的步骤。
最后应说明的是：以上实施例仅用以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)

1.一种天地一体化网络系统，其特征在于，所述天地一体化网络系统包括：
地面管理中心、与所述地面管理中心通信连接的至少一个第一卫星以及与所述第一卫星通信连接的至少一个第二卫星；
所述第一卫星用于采集地面上的终端产生的终端数据，并将所述终端数据发送至所述地面管理中心；
所述地面管理中心用于接收并处理所述第一卫星发送的所述终端数据；
所述第二卫星用于获取各个所述第一卫星之间的网络连接关系以生成各个所述第一卫星发送所述终端数据的数据转发路由信息。
2.根据权利要求1所述的天地一体化网络系统，其特征在于，所述第一卫星为LEO卫星，所述第二卫星为GEO卫星。
3.根据权利要求1所述的天地一体化网络系统，其特征在于，每个所述第二卫星的覆盖范围内的各个所述第一卫星形成卫星簇，所述卫星簇内的一个所述第一卫星为所述卫星簇的控制卫星，所述控制卫星上部署有控制器，所述控制器用于采集所述卫星簇内其他所述第一卫星发送的数据发送请求并根据所述数据发送请求获取对应的所述数据转发路由信息，所述数据发送请求在采集到所述终端数据时产生。
4.根据权利要求1所述的天地一体化网络系统，其特征在于，所述第一卫星上设置有感知模块，所述感知模块用于感知所述终端以使得所述第一卫星采集所述终端数据。
5.根据权利要求1所述的天地一体化网络系统，其特征在于，所述第一卫星上还设置有数据提取模块，所述数据提取模块用于根据所述终端的类别对采集到的数据进行提取以得到所述终端数据。
6.根据权利要求1所述的天地一体化网络系统，其特征在于，诉搜狐第一卫星上还设置有安全检测模块，所述安全检测模块用于在检测到所述终端数据为安全数据后生成数据发送请求。
7.根据权利要求1所述的天地一体化网络系统，其特征在于，所述天地一体化网络系统还包括：
数据采集辅助平台，所述数据采集辅助平台包括高空平台和低空平台；
所述高空平台包括至少一个高空辅助数据采集装置；
所述低空平台包括至少一个低空辅助数据采集装置。
8.根据权利要求7所述的天地一体化网络系统，其特征在于，所述高空辅助数据采集装置包括飞艇和气球中的至少一种；
所述低空辅助数据采集装置包括无人机、民用飞机和战斗机中的至少一种。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述的天地一体化网络系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
确定所述第二卫星覆盖范围下的各个所述第一卫星与所述第二卫星之间的距离；
根据所述距离在所述第二卫星覆盖范围下的各个所述第一卫星中确定控制卫星，所述控制卫星用于接收第二卫星覆盖范围下的各个所述第一卫星发送的数据发送请求并根据所述数据发送请求获取对应的数据转发路由信息。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求9所述的控制方法的步骤。
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