CN113014308A - 一种卫星通信大容量通道并行的物联网数据接收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卫星通信大容量通道并行的物联网数据接收方法，步骤1、DCS卫星载荷开机后，完成系统状态初始化；步骤2、数据采集模块(1)做周期查询；步骤3、数据解析模块(5)周期查询到接收数据内存池有报文时，解析接收报文信息；步骤4、数据解析模块(5)将空闲地址写入到已保存报文信息的堆中；步骤5、数据发送模块(4)查询到已保存报文堆有报文时，读取优先级最高的报文写入发送数据缓存区；步骤6、状态信息处理模块(3)更新数据存储、数据收发状态，并将数据存储、数据收发状态信息组帧送入发送报文缓存区。该方案通过数据采集模块进行轮询，可以将暂存的采集数据快速取走，给通道腾出内存空间，因此增加了并行接入通道数量。

Description

一种卫星通信大容量通道并行的物联网数据接收方法
技术领域
本发明涉及到一种物联网数据通信方法，尤其涉及一种卫星通信大容量通道并行的物联网数据接收方法。
背景技术
根据国际电信联盟定义，物联网是解决物品与物品，人与物品，人与人之间的互联互通的网络。天基物联网是以天基通信网络为核心和基础，并融合了天基导航、遥感等服务，为物品与物品，人与物品，人与人提供无障碍交互的综合信息系统。鉴于天基信息系统的特点，天基物联网相比传统物联网增加了许多独特的优势：
(1)通信网络覆盖地域广，可实现全球覆盖，传感器的布设几乎不受空间限制。
(2)几乎不受天气、气候影响，全天时全天候工作。
(3)系统抗毁性强，自然灾害、突发事件等应急情况下依旧能够正常工作。
利用天基信息网络的优势，通过天基物联网载荷和终端设备，将复杂环境下的传感器连入天基物联网，实现物联信息的跨地域传输，是解决目前传统地面物联网短板的有效途径。随着我国天地一体化信息网络技术的不断发展，天基物联网的应用前景充满潜力。
目前，天基物联网中的采集类应用一般用于森林、矿产、海洋、农业、电力等领域的监测方面。应用时，从地面传感器获得各类监测信息，由数据采集终端将环境监测信息采集、存储并发送至低轨DCS(Data Collection System，数据采集系统)卫星星座，一般情况下通过DCS卫星星座将监测信息发送至地面网关站，送至数据处理中心进行数据的解析处理，即遥感信息可直接进入通过天基网络，送入处理中心处理，然后通过地面网络将数据发送至用户的监测中心；在特殊模式下，如地面网络出现问题时，可直接在空间数据处理中心对监测数据进行处理，然后通过卫星网络直接将数据发送给用户的监测中心。图1给出了天基物联网在采集类应用中的工作模式。
天基物联网是以天基通信网络为核心的物联网系统。通信卫星成本高，数量少且卫星持续运动状态下不能持续与地面传感器保持通信。
在目前市场上的技术方案采用“先握手，后传输”(地面传感器向卫星载荷发送“握手”报文，收到卫星应答报文后，向卫星载荷发送传感器数据)。地面传感器的数据传输通过卫星载荷进行分配。这种方案能够提高接收准确率(卫星载荷会通过应答报文告知地面传感器的信号接收状态或者直接分配接收通道)，由于卫星相对于地面传感器是运动的通信时间较短，通过“握手”方式传输数据降低了数据通信的效率。
为了省去“握手”时间，最大利用卫星载荷的通信时间。通过设计了多通道并行接入的数字处理模块并针对多通道数据的并行接收发明了大容量通道并行数据的处理方法。
发明内容
本发明的目的是为了提高并行信号接入效率。
本发明的目的在于如何及时处理多通道数据，解析数据，完成数据重新组帧、存储和发送。如何根据数据类型进行发送策略控制，从而构建了一个快速存储，快速读取的数据传输方法。
本发明的技术方案是提供了一种卫星通信大容量通道并行的物联网数据接收方法，其特征在于：
步骤1、DCS卫星载荷开机后，完成系统状态初始化，配置接收数据内存池、发送数据缓存区、已保存报文信息堆栈、已读取报文信息地址链表，启动时间片调度器，时间片调度器的轮询由芯片配置的定时器提供心跳；
步骤2、数据采集模块做周期查询，在查询到接收数据更新时，将接收数据搬移到接收数据内存池中；状态信息处理模块记录接收报文的状态信息；
步骤3、数据解析模块周期查询到接收数据内存池有报文时，解析接收报文信息，并且从已读取报文地址链表中获取一个空闲地址；数据解析模块将接收报文组帧，并将数据写入空闲地址；
步骤4、数据解析模块将步骤3的空闲地址写入到已保存报文信息的堆中，表示对应的地址已经存有数据，不是空闲的；
步骤5、数据发送模块查询到已保存报文堆有报文时，读取优先级最高的报文写入发送数据缓存区；同时将获取的报文存储地址写入已读取报文地址链表，标志对应报文存储地址变为空闲；
步骤6、状态信息处理模块更新数据存储、数据收发状态，并将数据存储、数据收发状态信息组帧送入发送报文缓存区；对应帧用于地面管理员获取卫星报文数据的收发状态。
进一步地，时间片调度器配置为数据采集模块为4ms间隔查询一次，数据发送模块4为间隔4ms间隔查询一次，状态信息处理模块3为每隔10ms间隔查询一次，数据解析模块为每隔10ms间隔查询一次
本发明的有益效果在于:
(1)模块化处理各个阶段的处理流程，便于各个模块的优化和升级；
(2)每个通道虽然是并行的，每个通道的数据更新是有间隔的，通过数据采集模块进行轮询，可以将暂存的采集数据快速取走，给通道腾出内存空间，因此增加了并行接入通道数量。
附图说明
图1是天基物联网数据采集应用示意图；
图2是模块调度流程的示意图；
图3是多通道数据存储与读取处理流程图；
具体实施方式
以下将结合附图1至图3对本发明进行详细说明。
如图2-3所示，该实例提供了一种卫星通信大容量通道并行的物联网数据接收装置，包括数据采集模块1、时间片调度器2、状态信息处理模块3、数据发送模块4、数据解析模块5。
配置接收数据内存池用于存储数据采集模块1采集到的原始报文数据。
接收数据存储区用于原始报文数据经数据解析模块5解析后的存储。接收数据存储区是一块连续的内存。
已保存报文信息堆用于将接收数据存储区已经写入报文的优先级的信息存储成的一个堆。
已读取报文信息地址链表用于接收数据存储区没有存储报文的空闲地址。
发送数据缓存区用于存储将要发送出去的报文。
如图3所示，该实施例提供了一种卫星通信大容量通道并行的物联网数据接收方法，具体包括以下方法：
步骤1、DCS卫星载荷开机后，完成系统状态初始化，配置接收数据内存池、发送数据缓存区、已保存报文信息堆栈、已读取报文信息地址链表，启动时间片调度器2，时间片调度器2的轮询由芯片配置的定时器提供心跳；时间片调度器2用于配置数据采集模块1、数据发送模块4的查询间隔，数据采集模块1为4ms间隔查询一次，数据发送模块4为间隔4ms间隔查询一次，状态信息处理模块3为每隔10ms间隔查询一次，数据解析模块5为每隔10ms间隔查询一次。
步骤2、数据采集模块1做周期查询，在查询到接收数据更新时，将接收数据搬移到接收数据内存池中；状态信息处理模块3记录接收报文的状态信息。
步骤3、数据解析模块5周期查询到接收数据内存池有报文时，解析接收报文信息，并且从已读取报文地址链表中获取一个空闲地址；数据解析模块5将接收报文组帧，并将数据写入空闲地址。
步骤4、数据解析模块5将步骤3的空闲地址写入到已保存报文信息的堆中，表示对应的地址已经存有数据，不是空闲的。
步骤5、数据发送模块4查询到已保存报文堆有报文时，读取优先级最高的报文写入发送数据缓存区；同时将获取的报文存储地址写入已读取报文地址链表，标志对应报文存储地址变为空闲。由于报文存优先级是无序的，所以要记录空闲的内存块，否则内存在逐渐增加，最终内存溢出。
步骤6、状态信息处理模块3更新数据存储、数据收发状态，并将数据存储、数据收发状态信息组帧送入发送报文缓存区；对应帧用于地面管理员获取卫星报文数据的收发状态。
重复步骤2-7可以完成对种卫星通信大容量通道并行的物联网数据接收方法。
以上对本发明所提供的方法进行了详细的介绍，但应理解的是，这些描述仅仅用具体的个例对原理以及实施方式进行阐述，并非用来限制本发明专利的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明专利保护范围和精神下针对发明专利所做的各种变性，改革及等效方案。

Claims (2)

1.一种卫星通信大容量通道并行的物联网数据接收方法，其特征在于：
步骤1、DCS卫星载荷开机后，完成系统状态初始化，配置接收数据内存池、发送数据缓存区、已保存报文信息堆栈、已读取报文信息地址链表，启动时间片调度器(2)，时间片调度器(2)的轮询由芯片配置的定时器提供心跳；
步骤2、数据采集模块(1)做周期查询，在查询到接收数据更新时，将接收数据搬移到接收数据内存池中；状态信息处理模块(3)记录接收报文的状态信息；
步骤3、数据解析模块(5)周期查询到接收数据内存池有报文时，解析接收报文信息，并且从已读取报文地址链表中获取一个空闲地址；数据解析模块(5)将接收报文组帧，并将数据写入空闲地址；
步骤4、数据解析模块(5)将步骤3的空闲地址写入到已保存报文信息的堆中，表示对应的地址已经存有数据，不是空闲的；
步骤5、数据发送模块(4)查询到已保存报文堆有报文时，读取优先级最高的报文写入发送数据缓存区；同时将获取的报文存储地址写入已读取报文地址链表，标志对应报文存储地址变为空闲；
步骤6、状态信息处理模块(3)更新数据存储、数据收发状态，并将数据存储、数据收发状态信息组帧送入发送报文缓存区；对应帧用于地面管理员获取卫星报文数据的收发状态。
2.根据权利要求1所述的卫星通信大容量通道并行的物联网数据接收方法，其特征在于：时间片调度器(2)配置为数据采集模块(1)为4ms间隔查询一次，数据发送模块4为间隔4ms间隔查询一次，状态信息处理模块3为每隔10ms间隔查询一次，数据解析模块(5)为每隔10ms间隔查询一次。
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