CN114448749A - 一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统及方法，用于将卫星网络与地面网络相结合，实现可稳定可靠的物联网数据传输，并且还可降低数据传输成本。系统包括多个通信节点、网关通信模块、卫星通信模块、卫星、卫星地面站以及用户终端；多个通信节点在预设的监测需求下，通过传感器采集各自的监测位置处的传感数据，并将传感数据，基于多个通信节点以及网关通信模块组成的地面广域通信网络，发送至网关通信模块；网关通信模块将传感数据发送至卫星通信模块；卫星通信模块将传感数据，基于卫星通信模块、卫星、卫星地面站构成的卫星通信网络，发送至用户终端，使得用户终端对传感数据进行监测工作涉及的数据处理。
Description
技术领域
本申请涉及通信领域，具体涉及一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统及方法。
背景技术
在地震地灾、农林业以及畜牧业等不同行业的监测场景下，其数据监测的处理，普遍具备区域监测范围广、监测个体多、存在无地面网络覆盖的通信区域等特点。
在具体监测场景中，若使用4G、Nb-Iot等地面通信网络进行数据传输，则仅能解决部分区域、小范围区域的数据监测；而若使用卫星网络进行个体的数据监测，虽然理论上能够保证监测区域的全部覆盖，但又因为成本过高而不具备实用价值。
因此，发明人发现，在监测场景下，需要找到一种既能够实现通信区域全部覆盖，又有较低通信成本的通信方式。
发明内容
本申请提供了一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统及方法，用于将卫星网络与地面网络相结合，实现可稳定可靠的物联网数据传输，并且还可降低数据传输成本。
第一方面，本申请提供了一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统，系统包括多个通信节点、网关通信模块、卫星通信模块、卫星、卫星地面站以及用户终端；
多个通信节点在预设的监测需求下，通过传感器采集各自的监测位置处的传感数据，并将传感数据，基于多个通信节点以及网关通信模块组成的地面广域通信网络，发送至网关通信模块；
网关通信模块将传感数据发送至卫星通信模块；
卫星通信模块将传感数据，基于卫星通信模块、卫星、卫星地面站构成的卫星通信网络，发送至用户终端，使得用户终端对传感数据进行监测工作涉及的数据处理。
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第一种可能的实现方式中，网关通信模块以及卫星通信模块，集成在一个通信网关中。
结合本申请第一方面第一种可能的实现方式，在本申请第一方面第二种可能的实现方式中，通信节点配置了LoRa节点通信模块以及LoRa节点天线，网关通信模块配置了LoRa网关通信模块以及LoRa网关天线，通信节点与网关通信模块之间采用LoRa通信方式进行数据传输，地面广域通信网络具体为LoRa通信网络。
结合本申请第一方面第二种可能的实现方式，在本申请第一方面第三种可能的实现方式中，网关通信模块预先设置了LoRa通信时间，若当前时间到达LoRa通信时间，则通信网关的微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)对网关通信模块执行唤醒操作，网关通信模块唤醒后执行以下内容：
达到工作状态后，向多个通信节点发送组网指令；
接收多个通信节点发送过来的传感数据，并对传感数据按固定的数据帧格式解析；
将通过解析处理剔除掉无效数据后的传感数据存储至带电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM)中；
数据全部解析完毕后从唤醒状态切换至休眠状态。
结合本申请第一方面第三种可能的实现方式，在本申请第一方面第四种可能的实现方式中，卫星通信模块预先设置了卫星通信时间，卫星通信时间在完成卫星通信后重新计算，若当前时间到达了卫星通信时间，则MCU对卫星通信模块执行唤醒操作，卫星通信模块唤醒后执行以下内容：
达到工作状态后，判断有无卫星下行信号；
若无卫星下行信号，则在等待固定时间后，计算下一次卫星通信时间；
若有卫星下行信号，则提取EEPROM存储的传感数据；
将传感数据通过卫星通信网络发送至用户终端；
数据全部发送完毕后，计算下一次卫星通信时间，并从唤醒状态切换至休眠状态。
结合本申请第一方面第四种可能的实现方式，在本申请第一方面第五种可能的实现方式中，通信节点在接收到通信网关模块发送过来的组网指令后，LoRa节点通信模块对通信节点的MCU执行唤醒操作，使得通信节点从休眠状态切换至唤醒状态，通信节点在唤醒后执行以下内容：
通过传感器采集传感数据；
解析完传感数据后，通过LoRa节点通信模块，将传感数据以约定的数据帧格式打包后发送至网关通信模块；
数据全部发送完毕后，从唤醒状态切换至休眠状态。
结合本申请第一方面，在本申请第一方面第六种可能的实现方式中，系统还基于传感数据涉及的传输链路，将用户终端发送的控制指令发送至目标通信节点，完成目标通信节点的工作状态控制。
第二方面，本身提供了一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信方法，方法应用于监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统，系统包括多个通信节点、网关通信模块、卫星通信模块、卫星、卫星地面站以及用户终端，方法包括：
多个通信节点在预设的监测需求下，通过传感器采集各自的监测位置处的传感数据，并将传感数据，基于多个通信节点以及网关通信模块组成的地面广域通信网络，发送至网关通信模块；
网关通信模块将传感数据发送至卫星通信模块；
卫星通信模块将传感数据，基于卫星通信模块、卫星、卫星地面站构成的卫星通信网络，发送至用户终端，使得用户终端对传感数据进行监测工作涉及的数据处理。
结合本申请第二方面，在本申请第二方面第一种可能的实现方式中，网关通信模块以及卫星通信模块，集成在一个通信网关中。
结合本申请第二方面第一种可能的实现方式，在本申请第二方面第二种可能的实现方式中，通信节点配置了LoRa节点通信模块以及LoRa节点天线，网关通信模块配置了LoRa网关通信模块以及LoRa网关天线，通信节点与网关通信模块之间采用LoRa通信方式进行数据传输，地面广域通信网络具体为LoRa通信网络。
结合本申请第二方面第二种可能的实现方式，在本申请第二方面第三种可能的实现方式中，网关通信模块预先设置了LoRa通信时间，方法还包括：
若当前时间到达LoRa通信时间，则通信网关的MCU对网关通信模块执行唤醒操作，网关通信模块唤醒后执行以下内容：
达到工作状态后，向多个通信节点发送组网指令；
接收多个通信节点发送过来的传感数据，并对传感数据按固定的数据帧格式解析；
将通过解析处理剔除掉无效数据后的传感数据存储至EEPROM中；
数据全部解析完毕后从唤醒状态切换至休眠状态。
结合本申请第二方面第三种可能的实现方式，在本申请第二方面第四种可能的实现方式中，卫星通信模块预先设置了卫星通信时间，卫星通信时间在完成卫星通信后重新计算，方法还包括：
若当前时间到达了卫星通信时间，则MCU对卫星通信模块执行唤醒操作，卫星通信模块唤醒后执行以下内容：
达到工作状态后，判断有无卫星下行信号；
若无卫星下行信号，则在等待固定时间后，计算下一次卫星通信时间；
若有卫星下行信号，则提取EEPROM存储的传感数据；
将传感数据通过卫星通信网络，发送至用户终端；
数据全部发送完毕后，计算下一次卫星通信时间，并从唤醒状态切换至休眠状态。
结合本申请第二方面第四种可能的实现方式，在本申请第二方面第五种可能的实现方式中，方法还包括：
通信节点在接收到通信网关模块发送过来的组网指令后，LoRa节点通信模块对通信节点的MCU执行唤醒操作，使得通信节点从休眠状态切换至唤醒状态，通信节点在唤醒后执行以下内容：
通过传感器采集传感数据；
解析完传感数据后，通过LoRa节点通信模块，将传感数据以约定的数据帧格式打包后发送至网关通信模块；
数据全部发送完毕后，从唤醒状态切换至休眠状态。
结合本申请第二方面，在本申请第二方面第六种可能的实现方式中，方法还包括：
系统还基于传感数据涉及的传输链路，将用户终端发送的控制指令发送至目标通信节点，完成目标通信节点的工作状态控制。
第三方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有多条指令，指令适于处理器进行加载，以执行本申请第二方面或者本申请第二方面任一种可能的实现方式提供的方法。
从以上内容可得出，本申请具有以下的有益效果：
针对于物联网涉及的监测场景，本申请一方面基于多个通信节点以及网关通信模块构建了一地面广域通信网络，另一方面基于卫星通信模块、卫星、卫星地面站构建了一卫星通信网络，如此，末端位置的通信节点采集到传感数据后，可通过该地面广域通信网络传输至网关通信模块，网关通信模块再将该传感数据传输至卫星通信模块，由卫星通信模块将该传感数据通过卫星通信网络传输至远方的用户终端侧，如此将卫星网络与地面网络相结合，实现可稳定可靠的物联网数据传输，并且还可降低数据传输成本，可取得低成本、广域范围、全球通信等优势。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统的一种结构示意图；
图2为本申请通信节点的一种结构示意图；
图3为本申请通信网关的一种结构示意图
图4为本申请网关通信模块的一种工作流程示意图；
图5为本申请卫星通信模块的一种工作流程示意图；
图6为本申请通信节点的一种工作流程示意图；
图7为本申请监测场景下的天地一体化网络的广域通信方法的一种流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。在本申请中出现的对步骤进行的命名或者编号，并不意味着必须按照命名或者编号所指示的时间/逻辑先后顺序执行方法流程中的步骤，已经命名或者编号的流程步骤可以根据要实现的技术目的变更执行次序，只要能达到相同或者相类似的技术效果即可。
本申请中所出现的模块的划分，是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本申请中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本申请方案的目的。
首先，参阅图1，图1示出了本申请监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统的一种结构示意图，本申请提供的监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统，其在系统架构中，主要包括多个通信节点、网关通信模块、卫星通信模块、卫星、卫星地面站以及用户终端，这些组件实现了一物联网背景下的监测场景，具体的：
多个通信节点在预设的监测需求下，通过传感器采集各自的监测位置处的传感数据，并将传感数据，基于多个通信节点以及网关通信模块组成的地面广域通信网络，发送至网关通信模块；
可以理解，通信节点，也可以称为数据采集终端，为需要采集数据的现场配置的设备，在整个监测场景中处于末端位置，可以在现场采集相关的数据供监测工作使用。
通信节点其主要功能就是采集数据以及与网关通信模块进行通信，其设备形态可以随所需采集的数据而调整，例如可以根据所需采集数据的现场地形、数据采集形式、数据采集所需环境等不同方面，而调整自身的形态，此外，多个的通信节点之间也可存在不同的形态，从而为整体的监测场景提供不同方面的数据采集功能。
其中，通信节点所配置的传感器，具体可以为感应红外光、压力、位移、速度等不同方面的传感器，传感器的数量以及类别，具体可以随实际需要而调整。
通信节点与网关通信模块之间，则可构成一地面广域通信网络，其具体可以采用4G、Nb-Iot等地面通信方式进行通信，可以理解，在该地面广域通信网络中，其可以根据所需采集数据的数据源，精确地部署通信环境，如此可以在灵活部署的小面积的覆盖范围内得到较佳的通信质量。
而关于本申请涉及的两大通信网络，除了地面广域通信网络，还有卫星通信网络，与地面广域通信网络中网关通信模块执行数据的集中处理类似的，卫星通信网络中执行数据的集中处理的是卫星通信模块，因此，网关通信模块可以将从大量的通信节点采集到的传感数据发送至卫星通信模块，促使传感数据继续向后传输。
卫星通信模块可以理解，在实际应用中，一般是与地面广域通信网络中的网关通信模块相邻设置的，以便两者可以稳定、方便地完成两个通信网络的对接工作，而在接收到网关通信模块发送过来的传感数据后，卫星通信模块则可将传感数据，基于卫星通信模块、卫星、卫星地面站构成的卫星通信网络，发送至用户终端，即，在卫星通信网络中将传感数据经卫星发送至于用户终端相近的为卫星地面站，使得该卫星地面站通过超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol，HTTP)或者消息队列遥测传输(Message QueuingTelemetry Transport，MQTT)等多种应用程序协议将传感数据发送给用户终端。
而当用户终端接收到监测现场采集到的传感数据后，则可对传感数据进行监测工作涉及的数据处理，例如分析变化趋势、整理监测报告等，此外，对于该传感数据，用户终端也可从预设字段中提取出传递信息，该传递信息可以标识该传感数据经过了哪些设备节点，以供传输链路的记录、还原。
可以理解，卫星通信网络，具备非常广的信号覆盖范围，而将其作为传感数据从邻近现场的位置(卫星通信模块)发送至用户终端位置，又具有通信链路单一的特点，因此应用成本显著降低，在提供高效率、超大范围的通信环境的同时，又可保持较低的通信成本。
其中，用户终端(User Equipment，UE)，具体可以为台式电脑、笔记本电脑、电脑一体机、个人数字助理(Personal Digital Assistance，PDA)等不同类型的终端设备，用户可以在用户终端处通过人机交互操作完成处理结果的查看以及工作指令的输入等操作。
整体来说，从图1所示实施例可看出，针对于物联网涉及的监测场景，本申请一方面基于多个通信节点以及网关通信模块构建了一地面广域通信网络，另一方面基于卫星通信模块、卫星、卫星地面站构建了一卫星通信网络，如此，末端位置的通信节点采集到传感数据后，可通过该地面广域通信网络传输至网关通信模块，网关通信模块再将该传感数据传输至卫星通信模块，由卫星通信模块将该传感数据通过卫星通信网络传输至远方的用户终端侧，如此将卫星网络与地面网络相结合，实现可稳定可靠的物联网数据传输，并且还可降低数据传输成本，可取得低成本、广域范围、全球通信等优势。
通俗来讲，实际应用中，在地面广域通信网络里，每个监测个体上可安装一个通信节点，通信节点采集需要监测的数据，并将数据通过地面广域通信网络发送至网关通信模块，网关通信模块接收所有节点的数据后将数据发送给卫星通信模块，在卫星通信网络里，卫星通信模块将数据转发至卫星，最终卫星将数据下发至卫星地面站后转发至用户手中，最终将地面广域通信网络与卫星通信网络相结合，形成天地一体化数据通信网络。
此外，上述内容是从数据采集方面说明的，而在实际应用中，对于通信节点采集的传感数据，用户侧还可反馈出相应的处理，调整末端的、现场的通信节点的工作状态，即系统还可基于传感数据涉及的传输链路，将用户终端发送的控制指令发送至目标通信节点，完成目标通信节点的控制。
具体的，用户也可以利用天地一体化数据通信网络，发送控制指令反向控制执行数据采集工作的通信节点，改变通信节点的工作状态等，在该场景下，用户需要将控制指令发送给卫星地面站，卫星地面站将其转发至卫星，卫星发送给卫星通信模块后，卫星通信模块将数据发送给网关通信模块，最终网关模块将控制指令发送给各个通信节点，完成反馈控制，从而实现天地一体化数据通信网络的双向通信。
在该灵活的双向通信场景中，天地一体化数据通信网络，可以实现全球无死角通信，亦可以在灾害性事件发生时，如地震，泥石流等情况下，依然可以监控数据状态，提升数据传送的可靠性和稳定性，且使用网关与节点的组合使用方式，可以节约成本，还可在多个广域其数据传输应用领域中使用。
此外，针对于实际应用，本申请还可配置一系列的相关优化设置，以进一步提高系统的使用性能。
如上面内容提及的，卫星通信模块可以与地面广域通信网络中的网关通信模块相邻设置的，两者距离越近，显然，对于地面广域通信网络与卫星通信网络之间的对接工作的质量更有利，因此，作为一种适于实用的实现方式，网关通信模块以及卫星通信模块两者，具体可以直接集成在一个设备中，也就是说，作为两个通信网络的数据中转服务，可以由同一个设备提供，如图1，网关通信模块、卫星通信模块两者集成在了通信网关(单一的设备)中。
进一步的，作为又一种适于实用的实现方式，在地面广域通信网络中，具体可以采用LoRa通信技术。
对应的，一方面通信节点具体可以配置LoRa节点通信模块以及LoRa节点天线，另一方面网关通信模块具体可以配置LoRa网关通信模块以及LoRa网关天线，在该硬件的基础上，通信节点与网关通信模块之间可以采用LoRa通信方式进行数据传输，也就是说，本申请所涉及的地面广域通信网络，具体可以为LoRa通信网络。
可以理解，LoRa通信方式，在实际应用中，具有低功耗的特点，适用于物联网网络中的现场数据采集环境。
具体的，对于通信节点，以LoRa通信方式为例，其硬件组成可以参考图2示出的本申请通信节点的一种结构示意图，在本申请中，通信节点，主要可以包括电源模块、数据采集模块、MCU控制单元、LoRa节点通信模块以及天线等。
其中，电源模块给各模块提供工作电压，保证通信节点的工作状态稳定；
数据采集模块由多个传感器构成，传感器模块将通过SPI/UART/IIC等多个串口通信方式将采集的监测数据发送给MCU；
MCU对采集的传感数据进行解析处理，得到有效数据，并将该数据发送给LoRa节点通信模快；
LoRa节点通信模快负责将MCU转发过来的传感数据通过LoRa节点天线发送出去，最终让通信网关模块接收。
而对于网关通信模块，以LoRa通信方式为例，若其与卫星通信模块集成在一设备-通信网关上，其硬件组成可以参考图3示出的本申请通信网关的一种结构示意图，其主要可以包括电源模块、MCU、卫星通信模块、卫星天线、GNSS定位模块、GPS/BD天线、LoRa网关通信模块、LoRa网关天线以及存储模块等。
其中，电源模块负责给各模块提供稳定的工作电压；
GNSS定位模块将提供当前通信网关的位置信息和时间，并将数据发送给MCU处理；
LoRa网关通信模块负责接收通信节点发送过来的传感数据，并转发至MCU；
存储模块将实现数据的存储与提取；
卫星通信模组将MCU发来的数据通过卫星天线发送至卫星；
MCU负责控制卫星通信模块、GNSS定位模块、LoRa网关通信模块以及存储模块等各模块的工作。
此外，在具体应用中，本申请还引入休眠-唤醒机制，以进一步降低系统功耗，从而具备更佳的实用价值。
作为又一种示例性的实现方式，参照图4示出的本申请网关通信模块的一种工作流程示意图，网关通信模块可以预先设置LoRa通信时间，若当前时间到达LoRa通信时间，则通信网关的MCU可以对网关通信模块执行唤醒操作，将其从休眠状态切换至唤醒状态(正常工作状态)，网关通信模块唤醒后则可以执行以下内容：
达到工作状态后，向多个通信节点发送组网指令；
接收多个通信节点发送过来的传感数据，并对传感数据按固定的数据帧格式解析；
将通过解析处理剔除掉无效数据后的传感数据存储至EEPROM存中；
数据全部解析完毕后从唤醒状态切换至休眠状态。
可以理解，网关通信模块可以在唤醒后以实施构建地面广域通信网络的方式，通过组网指令与各通信节点组件通信网络，当然，该组网指令也可以为触发指令，在原构建的通信网络的基础上提示通信节点发送采集的传感数据过来。
而在接收到个通信节点汇报的传感数据后，网关通信模块则可进行汇总以及无效数据的筛除，并进行有效数据的存储，供发送至卫星通信模块使用。
示例性的，LoRa通信时间具体可以是固定的频次，如一天通信4次，则可设置为每天的0时、6时、12时、18时，其唤醒时间固定。
可以发现，对于网关通信模块而言，若其与卫星通信模块集成在同一设备上，还可无需涉及到向卫星通信模块直接发送传感数据的处理，而是以一种间接发送的方式，将其存储至EEPROM中，供卫星通信模块调取使用，如此其休眠效果更佳，进一步减少数据处理量，仅需由卫星通信模块单方面进行提取即可，在传输传感数据时不用涉及到数据交互。
而对于卫星通信模块，参照图5示出的本申请卫星通信模块的一种工作流程示意图，其则可预先设置卫星通信时间，由于物联网场景下所使用的卫星一般为低轨卫星，本申请认为其通信时间不固定，因此可在每次通信结束后，重新计算、设定新的唤醒时间，即，预设的卫星通信时间会在完成卫星通信后重新计算，若当前时间到达了卫星通信时间，则MCU对卫星通信模块执行唤醒操作，卫星通信模块唤醒后执行以下内容：
达到工作状态后，判断有无卫星下行信号；
若无卫星下行信号(与手机通话场景中判断是否有手机信号类似，可以理解为判断是否存在正常的卫星通信环境)，则在等待固定时间后，计算下一次卫星通信时间；
若有卫星下行信号，则提取EEPROM存储的传感数据；
将传感数据通过卫星通信网络，发送至用户终端；
数据全部发送完毕后，计算下一次卫星通信时间，并从唤醒状态切换至休眠状态。
此外，通信节点同样可以引入休眠-唤醒机制，通信节点可以配置为低功耗设备，便于长期使用，因此在不进行数据采集和通信时将处于休眠状态。
具体的，参照图6示出的本申请通信节点的一种工作流程示意图，通信节点(LoRa节点通信模块)在接收到通信网关模块发送过来的组网指令后，LoRa节点通信模块对通信节点的MCU执行唤醒操作，使得通信节点从休眠状态切换至唤醒状态，通信节点在唤醒后执行以下内容：
通过传感器采集传感数据；
解析完传感数据后，通过LoRa节点通信模块，将传感数据以约定的数据帧格式打包后发送至网关通信模块；
数据全部发送完毕后，从唤醒状态切换至休眠状态。
以上是本申请提供监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统的介绍，在该监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统的基础上，本申请还从控制方法角度提供了一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信方法。
参阅图7，图7示出了本申请监测场景下的天地一体化网络的广域通信方法的一种流程示意图，其是在本申请监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统的基础上提出的，方法包括：
步骤S701，多个通信节点在预设的监测需求下，通过传感器采集各自的监测位置处的传感数据，并将传感数据，基于多个通信节点以及网关通信模块组成的地面广域通信网络，发送至网关通信模块；
步骤S702，网关通信模块将传感数据发送至卫星通信模块；
步骤S703，卫星通信模块将传感数据，基于卫星通信模块、卫星、卫星地面站构成的卫星通信网络，发送至用户终端，使得用户终端对传感数据进行监测工作涉及的数据处理。
在一种示例性的实现方式中，网关通信模块以及卫星通信模块，集成在一个通信网关中。
在又一种示例性的实现方式中，通信节点配置了LoRa节点通信模块以及LoRa节点天线，网关通信模块配置了LoRa网关通信模块以及LoRa网关天线，通信节点与网关通信模块之间采用LoRa通信方式进行数据传输，地面广域通信网络具体为LoRa通信网络。
在又一种示例性的实现方式中，网关通信模块预先设置了LoRa通信时间，方法海还包括：
若当前时间到达LoRa通信时间，则通信网关的MCU对网关通信模块执行唤醒操作，网关通信模块唤醒后执行以下内容：
达到工作状态后，向多个通信节点发送组网指令；
接收多个通信节点发送过来的传感数据，并对传感数据按固定的数据帧格式解析；
将通过解析处理剔除掉无效数据后的传感数据存储至EEPROM中；
数据全部解析完毕后从唤醒状态切换至休眠状态。
在又一种示例性的实现方式中，卫星通信模块预先设置了卫星通信时间，卫星通信时间在完成卫星通信后重新计算，方法还包括：
若当前时间到达了卫星通信时间，则MCU对卫星通信模块执行唤醒操作，卫星通信模块唤醒后执行以下内容：
达到工作状态后，判断有无卫星下行信号；
若无卫星下行信号，则在等待固定时间后，计算下一次卫星通信时间；
若有卫星下行信号，则提取EEPROM存储的传感数据；
将传感数据通过卫星通信网络，发送至用户终端；
数据全部发送完毕后，计算下一次卫星通信时间，并从唤醒状态切换至休眠状态。
在又一种示例性的实现方式中，方法还包括：
通信节点在接收到通信网关模块发送过来的组网指令后，LoRa节点通信模块对通信节点的MCU执行唤醒操作，使得通信节点从休眠状态切换至唤醒状态，通信节点在唤醒后执行以下内容：
通过传感器采集传感数据；
解析完传感数据后，通过LoRa节点通信模块，将传感数据以约定的数据帧格式打包后发送至网关通信模块；
数据全部发送完毕后，从唤醒状态切换至休眠状态。
在又一种示例性的实现方式中，方法还包括：
系统还基于传感数据涉及的传输链路，将用户终端发送的控制指令发送至目标通信节点，完成目标通信节点的工作状态控制。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的监测场景下的天地一体化网络的广域通信方法的具体工作过程，可以参考如图1对应实施例中监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统的说明，具体在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。
为此，本申请提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本申请如图7对应实施例中监测场景下的天地一体化网络的广域通信方法的步骤，具体操作可参考如图7对应实施例中监测场景下的天地一体化网络的广域通信方法的说明，在此不再赘述。
其中，该计算机可读存储介质可以包括：只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取记忆体(Random Access Memory，RAM)、磁盘或光盘等。
由于该计算机可读存储介质中所存储的指令，可以执行本申请如图7对应实施例中监测场景下的天地一体化网络的广域通信方法的步骤，因此，可以实现本申请如图7对应实施例中监测场景下的天地一体化网络的广域通信方法所能实现的有益效果，详见前面的说明，在此不再赘述。
以上对本申请提供的监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统、方法以及计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统，其特征在于，所述系统包括多个通信节点、网关通信模块、卫星通信模块、卫星、卫星地面站以及用户终端；
多个所述通信节点在预设的监测需求下，通过传感器采集各自的监测位置处的传感数据，并将所述传感数据，基于多个所述通信节点以及所述网关通信模块组成的地面广域通信网络，发送至所述网关通信模块；
所述网关通信模块将所述传感数据发送至所述卫星通信模块；
所述卫星通信模块将所述传感数据，基于所述卫星通信模块、所述卫星、所述卫星地面站构成的卫星通信网络，发送至所述用户终端，使得所述用户终端对所述传感数据进行监测工作涉及的数据处理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述网关通信模块以及所述卫星通信模块，集成在一个通信网关中。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述通信节点配置了LoRa节点通信模块以及LoRa节点天线，所述网关通信模块配置了LoRa网关通信模块以及LoRa网关天线，所述通信节点与所述网关通信模块之间采用LoRa通信方式进行数据传输，所述地面广域通信网络具体为LoRa通信网络。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述网关通信模块预先设置了LoRa通信时间，若当前时间到达所述LoRa通信时间，则所述通信网关的微控制单元MCU对所述网关通信模块执行唤醒操作，所述网关通信模块唤醒后执行以下内容：
达到工作状态后，向多个所述通信节点发送组网指令；
接收多个所述通信节点发送过来的所述传感数据，并对所述传感数据按固定的数据帧格式解析；
将通过解析处理剔除掉无效数据后的所述传感数据存储至带电可擦可编程只读存储器EEPROM中；
数据全部解析完毕后从唤醒状态切换至休眠状态。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述卫星通信模块预先设置了卫星通信时间，所述卫星通信时间在完成卫星通信后重新计算，若当前时间到达了所述卫星通信时间，则所述MCU对所述卫星通信模块执行唤醒操作，所述卫星通信模块唤醒后执行以下内容：
达到工作状态后，判断有无卫星下行信号；
若无卫星下行信号，则在等待固定时间后，计算下一次卫星通信时间；
若有所述卫星下行信号，则提取所述EEPROM存储的所述传感数据；
将所述传感数据通过所述卫星通信网络，发送至所述用户终端；
数据全部发送完毕后，计算下一次卫星通信时间，并从唤醒状态切换至休眠状态。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述通信节点在接收到所述通信网关模块发送过来的所述组网指令后，所述LoRa节点通信模块对所述通信节点的MCU执行唤醒操作，使得所述通信节点从休眠状态切换至唤醒状态，所述通信节点在唤醒后执行以下内容：
通过所述传感器采集所述传感数据；
解析完所述传感数据后，通过所述LoRa节点通信模块，将所述传感数据以约定的数据帧格式打包后发送至所述网关通信模块；
数据全部发送完毕后，从唤醒状态切换至休眠状态。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还基于所述传感数据涉及的传输链路，将所述用户终端发送的控制指令发送至目标通信节点，完成所述目标通信节点的工作状态控制。
8.一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信方法，其特征在于，所述方法应用于监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统，所述系统包括多个通信节点、网关通信模块、卫星通信模块、卫星、卫星地面站以及用户终端，所述方法包括：
多个所述通信节点在预设的监测需求下，通过传感器采集各自的监测位置处的传感数据，并将所述传感数据，基于多个所述通信节点以及所述网关通信模块组成的地面广域通信网络，发送至所述网关通信模块；
所述网关通信模块将所述传感数据发送至所述卫星通信模块；
所述卫星通信模块将所述传感数据，基于所述卫星通信模块、所述卫星、所述卫星地面站构成的卫星通信网络，发送至所述用户终端，使得所述用户终端对所述传感数据进行监测工作涉及的数据处理。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述网关通信模块以及所述卫星通信模块，集成在一个通信网关中。
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多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行权利要求8或9任一项所述的方法。
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|---|---|---|---|
| CN202111625059.6A CN114448749A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|
| CN114448749A true CN114448749A (zh) | 2022-05-06 |
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ID=81366520
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| CN202111625059.6A Pending CN114448749A (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种监测场景下的天地一体化网络的广域通信系统及方法 |
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| CN (1) | CN114448749A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115065398A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-09-16 | 亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司 | 一种基于卫星网络的智能边缘网关设备组网方法 |
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2021
- 2021-12-28 CN CN202111625059.6A patent/CN114448749A/zh active Pending
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