CN115333608B - 一种卫星物联网终端地面组网方法及系统 - Google Patents

一种卫星物联网终端地面组网方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种卫星物联网终端地面组网方法及系统，终端节点初始状态均为子节点，子节点通过与无线射频模块向卫星发送连接请求，且连接成功的子节点视为根节点；上述根节点通过卫星向地面站上传数据后，向子节点广播问询帧；接收到问询帧的子节点向信号质量最佳的根节点发送数据；上述根节点接收数据，并通过卫星向地面站上传上述数据，若上传成功，上述收到问询帧的子节点视为中继节；上述中继节点向子节点发送问询帧；上述子节点收到问询帧，并向信号质量最佳的中继节点发送数据；上述中继节点通过数据通路将数据上传至根节点，实现终端设备与卫星的动态通信。

Description

一种卫星物联网终端地面组网方法及系统
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种卫星物联网终端地面组网方法及系统。
背景技术
卫星通信终端具备直接与卫星进行通信的能力，但在某些特定场景下，如远洋货轮中集装箱堆叠场景，终端与卫星间存在遮蔽，会造成信号质量差，难以通信的情况。此时就需要终端在地面先行进行组网，将数据汇集后再发至卫星。卫星终端地面组网往往有以下需求：①支持远距离传输；②功耗低；③抗干扰能力强，因此往往采用星状拓扑结构组网或树状拓扑结构组网。
常见的星状拓扑组网结构：星状拓扑是指从节点依次与中心节点进行通信，中心节点汇聚所有从节点的数据，再向卫星进行数据传输。在这种拓扑结构中有以下问题:①单中心的拓扑结构导致效率低下：中心节点无法同时与所有从节点进行通讯，往往采用轮询:中心节点依次问询-从节点应答的方式，汇聚n个从节点的数据往往需要中心节点至少进行n次以上通信，当节点数量较多时，效率很低，时效性差。②传输成功率不稳定：在星状拓扑结构中，中心节点往往是固定的，但在实际场景中，并无法确定中心节点一定能够与卫星进行有效通信。③覆盖距离短：星状拓扑中，从节点只能与中心节点进行通信，假设两节点通信的有效距离为x千米，那么该结构只能覆盖与中心节点距离低于x千米的节点。从节点距离中心节点较远时，则无法进行通信。
常见的树状拓扑组网结构：树状拓扑结构指叶子节点将数据传输至子节点后，子节点再将汇总后的数据传输至根节点。该拓扑能够有效拓展节点数量，增大覆盖距离；多条线同时进行传输，时效性较好。但对于根节点或子节点的依赖性仍然很高，假如任一子节点发生故障，都会导致不同数量叶子节点的数据无法成功上传。而且，在卫星通讯的复杂条件下，与星状拓扑相同，难以保证根节点能够与卫星成功进行通讯。
此外，上述两种拓扑均有固定的根节点负责汇聚数据后直接与卫星进行通信，但在复杂的卫星通讯场景，如可能存在多层遮蔽、金属干扰等情况，无法保证此类节点能够直接与卫星进行通讯。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是传统静态的组网方式在复杂的卫星通讯场景，常常因为上级节点故障而导致的底层节点数据无法上报目的在于提供一种卫星物联网终端地面组网方法及系统，通过各个节点的类型由每次实际连接情况来动态确定及改变，解决传统组网方式中过于依赖某一固定节点，导致该根节点一旦出现故障，就无法与卫星进行通讯的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种卫星物联网终端地面组网方法，步骤包括：
S1：终端节点通过与无线射频模块连接进行地面组网；
S2：上述终端节点初始状态均为子节点，子节点通过与无线射频模块向卫星发送连接请求，且连接成功的子节点视为根节点；
S3：上述根节点通过卫星向地面站上传数据后，向子节点广播问询帧；
S4：接收到问询帧的子节点向信号质量最佳的根节点发送数据；
S5：上述根节点接收数据，并通过卫星向地面站上传上述数据，若上传成功，上述收到问询帧的子节点视为中继节点，并建立中继节点至根节点的数据通路；
S6：上述中继节点向子节点发送问询帧；
S7：上述子节点收到问询帧，并向信号质量最佳的中继节点发送数据；上述中继节点通过数据通路将数据上传至根节点；
S8：判断地面站是否接收所有终端节点的数据，若否，则返回S5。
该方案中，上述终端节点通过与无线射频模块连接进行地面组网，上述无线射频模块为Lora无线通信模块，上述终端节点通过无线射频模块与卫星之间实现通讯。
上述终端节点初始状态均为子节点，子节点通过与无线射频模块向卫星发送连接请求，且成功与卫星连接的子节点视为根节点；在实际情况下，并不是所有的终端节点都具备直接与卫星进行通信的能力，这里将能够与卫星直接通信的终端节点即子节点视为根节点。
上述根节点通过卫星向地面站上传数据后，上述根节点通过无线射频模块，将需要问询的信息即问询帧，通过以无线电的形式向子节点广播出去，上述问询帧包括根节点自身类型、ID与待上传数据；
上述根节点的广播由于距离或遮挡等原因，只有部分子节点能够接收到问询帧，接收到问询帧的子节点根据信号强度与根节点ID，(上述接收到问询帧的子节点，可通过Lora无线射频模块对根节点信号强弱进行检测，并根据根节点ID确定质量最佳的根节点)，上述接收到问询帧的子节点向质量最佳的根节点发送数据，上述数据包括子节点自身类型、ID与待上传数据；
上述根节点接收到数据，且成功通过卫星向地面站上传上述数据，根据上述子节点的ID，上述根节点通过无线射频模块返回子节点自身类型和ID，且上述根节点向子节点发送成功响应，子节点接收到成功响应后，上述子节点视为中继节点，并记录上述中继节点至根节点之间的数据通路。
上述中继节点与根节点相似，上述中继节点向子节点，将需要闻讯的信息即问询帧，通过以无线电的形式向子节点广播出书，上述问询帧包括根节点自身类型、ID与待上传数据；
上述子节点收到来自中继节点的问询帧，并根据信号强度向信号质量最佳的中继节点发送数据，上述数据包括子节点的自身类型、ID与待上传数据，上述中继节点接收数据后并通过中继节点至根结的数据通路将数据上传至根节点；
地面站判断是否接收所有终端节点的数据，若没有说明地面站仍需接收终端节点的数据，则返回S5，上述根节点接收数据后通过卫星上传至地面站，若上传成功，根据上述子节点的ID，上述根节点向中继节点发送成功响应，上述中继节点通过无线射频模块返回子节点自身类型、ID及发送成功响应，子节点接收到成功响应后，上述子节点也视为中继节点，上述中继节点继续广播其自身节点类型、ID与问询信息，直至上述地面站接收到所有终端节点待上传的数据。
综上所述，先根据能与卫星直接通信的终端节点视为根节点，上述根节点根据信号强弱不断发展下线中继节点，上述中继节点再根据信号强弱不断同化中继节点，直至所有子节点都向地面站完成数据传输。提出的地面网络包含根节点、子节点和中继节点三类节点，各个节点的类型由每次实际连接情况来动态确定及改变，代替了传统组网方法中，节点类型较为固定且提前确定的方式。避免了因上级节点故障而导致的底层节点数据无法上报的风险。
在一些可实施的方案中，一种卫星物联网终端地面组网方法，上述终端节点为终端设备，上述终端设备通过无线射频模块与卫星通讯。
该方案中，上述终端节点为与卫星无线通讯的终端设备。
在一些可实施的方案中，一种卫星物联网终端地面组网方法，上述S2包括：
A1：上述子节点通过与无线射频模块向卫星发送连接请求，若连接成功则执行A2，若连接不成功则执行A3；
A2：上述子节点视为根节点；
A3：上述终端节点仍视为子节点。
该方案中，上述子节点通过与无线射频模块向卫星发送连接请求，若连接成功上述子节点视为根节点；若连接不成功或连接超时，上述终端节点仍视为子节点。
在一些可实施的方案中，一种卫星物联网终端地面组网方法，上述S3包括：
B1：上述根节点通过卫星向地面站上传数据及自身ID后，执行B2；
B2：上述根节点向子节点发送根节点类型、ID与问询信息。
该方案中，上述根节点通过卫星向地面站上传数据及自身ID后，上述根节点通过无线射频模块以无线电的方式向子节点发送根节点类型、ID与问询信息；实现判断哪些子节点能够接收到上述根节点发送的问询信息，确定哪些子节点有成为与根节点实现数据传输的中继节点的潜能。
在一些可实施的方案中，一种卫星物联网终端地面组网方法，上述S5包括：
D1：上述根节点接收数据，并通过卫星向地面站上传数据，若上传成功，则执行D2；若上传失败，则执行D5；
D2：上述根节点根据子节点的ID，通过无线射频模块向收到问询帧的子节点发送上述根节点自身类型、ID与传输成功响应，并执行D3；
D3：上述收到问询帧的子节点接收传输成功响应后，上述收到问询帧的子节点视为中继节点，并执行D4；
D4：上述中继节点记录根节点ID，并建立中继节点至根节点的数据通路；
D5：上述收到问询帧的子节点仍视为子节点。
该方案中，上述根节点接收数据，并通过卫星向地面站上传数据，若上传成功，上述根节点根据子节点的ID，通过无线射频模块向收到问询帧的子节点发送上述根节点其自身类型、ID与传输成功响应，上述收到问询帧的子节点接收传输成功响应后，上述收到问询帧的子节点视为中继节点；上述中继节点根据根节点发送的其自身类型和ID，记录上述根节点ID，并根据上述根节点ID建立中继节点至根节点的数据通路；
上述根节点接收数据，并通过卫星向地面站上传数据，若上传失败，说明上述节点可能离根节点距离较远或其他原因，不能很好完成子节点至地面站之间的数据传输，上述收到问询帧的子节点仍视为子节点。
在一些可实施的方案中，一种卫星物联网终端地面组网方法，上述S7包括：
E1：上述子节点收到问询帧后，向信号质量最佳的中继节点发送自身类型、ID及待上传数据；
E2：上述中继节点记录子节点ID，建立子节点至中继节点的数据通路；
E3：中继节点再通过中继节点至根节点的数据通路，将待上传数据传输给根节点。
该方案中，上述子节点收到问询帧后，上述子节点通过无线射频模块对接收到的问询帧进行信号强弱检测，并向信号质量最佳的中继节点发送自身类型、ID及待上传数据；上述中继节点记录子节点ID，建立子节点至中继节点的数据通路；中继节点再通过中继节点至根节点的数据通路，将待上传数据传输给根节点。
在一些可实施的方案中，一种卫星物联网终端地面组网方法，上述S8包括：
F1：上述地面站记录所有终端设备的ID；
F2：上述地面站接收子节点发送的自身类型、ID及待上传的数据；
F3：上述终端设备将接收的子节点ID与记录的所有终端设备的ID比较，判别上述地面站是否完成所有终端节点的数据接收，若否，则执行F4；若是，则执行F5；
F4：返回S5；
F5：上述地面站向根节点发送停止上传数据指令，上述根节点向中继节点发送停止上传数据指令，并转化为子节点；上述中继节点向子节点发送停止上传数据指令，并转化为子节点；上述子节点接收停止上传数据指令后，停止发送数据。
该方案中，上述地面站根据所有终端设备的ID作为标准，与上述地面站接收到的子节点即终端设备的ID逐一对比，判别是否完成所有终端设备的数据接收，若完成，上述地面站向根节点发送停止上传数据指令，上述根节点向中继节点发送停止上传数据指令，并转化为子节点；上述中继节点向子节点发送停止上传数据指令，并转化为子节点；上述子节点接收停止上传数据指令后，停止发送数据；若没有完成，则返回S5，上述中继节点继续将子节点同化为中继节点，直至完成所有子节点即终端设备的数据传输。
在一些可实施的方案中，一种卫星物联网终端地面组网方法，上述无线射频模块为Lora无线通信模块。
在一些可实施的方案中，一种卫星物联网终端地面组网系统，采用一种卫星物联网终端地面组网方法，包括：
终端设备；
无线射频模块，该无线射频模块包括Lora采集器、Lora无线网关和卫星通信模组；每个上述终端设备均电连接有一个Lora采集器，多个上述Lora采集器通过Lora智能网关与卫星通讯模组无线连接，上述卫星通讯模组与卫星无线连接；
地面站，该地面站包括微处理器，上述微处理器与卫星无线连接，上述微处理器用于判断上述地面站是否接收所有终端节点的数据。
该方案中，每个上述终端设备均电连接有一个Lora采集器，上述终端设备依次通过Lora采集器、Lora无线网关和卫星通信模组与卫星之间实现数据传输；
上述地面站包括有微处理器，上述微处理器与卫星无线连接，上述微处理器具有本地存储能力，通过根据子节点收到的发送成功响应，并对子节点进行解析，获取子节点的ID，并存数于微处理器的本地ROM中，实现判断上述地面站是否接收所有终端节点的数据。
在一些可实施的方案中，一种卫星物联网终端地面组网系统，上述微处理器设置有数据库，上述数据库用于存储所有终端设备的ID。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
终端节点通过与无线射频模块连接进行地面组网；上述终端节点初始状态均为子节点，子节点通过与无线射频模块向卫星发送连接请求，且连接成功的子节点视为根节点；上述根节点通过卫星向地面站上传数据后，向子节点广播问询帧；接收到问询帧的子节点向信号质量最佳的根节点发送数据；上述根节点接收数据，并通过卫星向地面站上传上述数据，若上传成功，上述收到问询帧的子节点视为中继节点，并建立中继节点至根节点的数据通路；上述中继节点向子节点发送问询帧；上述子节点收到问询帧，并向信号质量最佳的中继节点发送数据；上述中继节点通过数据通路将数据上传至根节点；判断地面站是否接收所有终端节点的数据，若否，则返回S5。
综上所述，先根据能与卫星直接通信的终端节点视为根节点，上述根节点根据信号强弱不断发展下线中继节点，上述中继节点再根据信号强弱不断同化中继节点，直至所有子节点都向地面站完成数据传输。提出的地面网络包含根节点、子节点和中继节点三类节点，各个节点的类型由每次实际连接情况来动态确定及改变切换节点类型，通过中继节点不断扩展地面网络覆盖范围，达到所有节点自动组网的目的。代替了传统组网方法中，节点类型较为固定且提前确定的方式。避免了因上级节点故障而导致的底层节点数据无法上报的风险。
相对于传统卫星物联网终端的地面组网方法相比，本方法具有以下优点：①覆盖广：通过中继节点不断向外扩展的方式，将更多的子节点变为中继节点并纳入地面网络中，达到网络覆盖面积不断扩大的目的；②对上级节点的依赖性低：每次数据传输的根节点、中继节点都是通过实际通信结果动态确定的，能够有效绕过故障节点；③传输效率高：整个地面网络结构是多中心、多分支的，数据通过多根节点并行汇总数据，传输效率较星型结构高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。在附图中：
图1为实施例1提供一种卫星物联网终端地面组网方法中S1的结构示意图；
图2为实施例1提供一种卫星物联网终端地面组网方法中S2的结构示意图；
图3为实施例1提供一种卫星物联网终端地面组网方法中S3的结构示意图；
图4为实施例1提供一种卫星物联网终端地面组网方法中S4的结构示意图；
图5为实施例1提供一种卫星物联网终端地面组网方法中S5和S6的结构示意图；
图6为实施例1提供一种卫星物联网终端地面组网方法中S7的结构示意图；
图7为实施例1提供一种卫星物联网终端地面组网方法中S8中返回S5的结构示意图；
图8为实施例1提供一种卫星物联网终端地面组网方法中S8根节点停止传输数据的结构示意图；
图9为实施例1提供一种卫星物联网终端地面组网方法中S8的结构示意图；
图10为实施例2提供一种卫星物联网终端地面组网系统第一种立体示意图；
图11为实施例2提供一种卫星物联网终端地面组网系统第二种立体示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-子节点，2-中继节点，3-根节点，4-无线射频模块，41-Lora采集器，42-Lora智能网关，43-卫星通信模组，5-地面站，51-微处理器。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-图9所示，本实施例1提供一种卫星物联网终端地面组网方法，步骤包括：
S1：终端节点通过与无线射频模块4连接进行地面组网；
S2：上述终端节点初始状态均为子节点1，子节点1通过与无线射频模块4向卫星发送连接请求，且连接成功的子节点1视为根节点3；
S3：上述根节点3通过卫星向地面站5上传数据后，向子节点1广播问询帧；
S4：接收到问询帧的子节点1向信号质量最佳的根节点3发送数据；
S5：上述根节点3接收数据，并通过卫星向地面站5上传上述数据，若上传成功，上述收到问询帧的子节点1视为中继节点2，并建立中继节点2至根节点3的数据通路；
S6：上述中继节点2向子节点1发送问询帧；
S7：上述子节点1收到问询帧，并向信号质量最佳的中继节点2发送数据；上述中继节点2通过数据通路将数据上传至根节点3；
S8：判断地面站5是否接收所有终端节点的数据，若否，则返回S5。
具体的实施例，上述终端节点通过与无线射频模块4连接进行地面组网，上述无线射频模块4为Lora无线通信模块，上述终端节点通过无线射频模块4与卫星之间实现通讯。
上述终端节点初始状态均为子节点1，子节点1通过与无线射频模块4向卫星发送连接请求，且成功与卫星连接的子节点1视为根节点3；在实际情况下，并不是所有的终端节点都具备直接与卫星进行通信的能力，这里将能够与卫星直接通信的终端节点即子节点1视为根节点3。
上述根节点3通过卫星向地面站5上传数据后，上述根节点3通过无线射频模块4，将需要问询的信息即问询帧，通过以无线电的形式向子节点1广播出去，上述问询帧包括根节点3自身类型、ID与待上传数据；
上述根节点3的广播由于距离或遮挡等原因，只有部分子节点1能够接收到问询帧，接收到问询帧的子节点1根据信号强度与根节点3ID，上述接收到问询帧的子节点1，可通过Lora无线射频模块4对根节点3信号强弱进行检测，并根据根节点3ID确定质量最佳的根节点3，上述接收到问询帧的子节点1向质量最佳的根节点3发送数据，上述数据包括子节点1自身类型、ID与待上传数据；
上述根节点3接收到数据，且成功通过卫星向地面站5上传上述数据，根据上述子节点1的ID，上述根节点3通过无线射频模块4返回子节点1自身类型和ID，且上述根节点3向子节点1发送成功响应，子节点1接收到成功响应后，上述子节点1视为中继节点2，并记录上述中继节点2至根节点3之间的数据通路。
上述中继节点2与根节点3相似，上述中继节点2向子节点1，将需要闻讯的信息即问询帧，通过以无线电的形式向子节点1广播出书，上述问询帧包括根节点3自身类型、ID与待上传数据；
上述子节点1收到来自中继节点2的问询帧，并根据信号强度向信号质量最佳的中继节点2发送数据，上述数据包括子节点1的自身类型、ID与待上传数据，上述中继节点2接收数据后并通过中继节点2至根结的数据通路将数据上传至根节点3；
地面站5判断是否接收所有终端节点的数据，若没有说明地面站5仍需接收终端节点的数据，则返回S5，上述根节点3接收数据后通过卫星上传至地面站5，若上传成功，根据上述子节点1的ID，上述根节点3向中继节点2发送成功响应，上述中继节点2通过无线射频模块4返回子节点1自身类型、ID及发送成功响应，子节点1接收到成功响应后，上述子节点1也视为中继节点2，上述中继节点2继续广播其自身节点类型、ID与问询信息，直至上述地面站5接收到所有终端节点待上传的数据。
上述终端节点为终端设备，上述终端设备通过无线射频模块4与卫星通讯。
具体的实施例，上述终端节点为与卫星无线通讯的终端设备。
上述S2包括：
A1：上述子节点1通过与无线射频模块4向卫星发送连接请求，若连接成功则执行A2，若连接不成功则执行A3；
A2：上述子节点1视为根节点3；
A3：上述终端节点仍视为子节点1。
具体的实施例，上述子节点1通过与无线射频模块4向卫星发送连接请求，若连接成功上述子节点1视为根节点3；若连接不成功或连接超时，上述终端节点仍视为子节点1。
上述S3包括：
B1：上述根节点3通过卫星向地面站5上传数据及自身ID后，执行B2；
B2：上述根节点3向子节点1发送根节点3类型、ID与问询信息。
具体的实施例，上述根节点3通过卫星向地面站5上传数据及自身ID后，上述根节点3通过无线射频模块4以无线电的方式向子节点1发送根节点3类型、ID与问询信息；实现判断哪些子节点1能够接收到上述根节点3发送的问询信息，确定哪些子节点1有成为与根节点3实现数据传输的中继节点2的潜能。
上述S5包括：
D1：上述根节点3接收数据，并通过卫星向地面站5上传数据，若上传成功，则执行D2；若上传失败，则执行D5；
D2：上述根节点3根据子节点1的ID，通过无线射频模块4向收到问询帧的子节点1发送上述根节点3自身类型、ID与传输成功响应，并执行D3；
D3：上述收到问询帧的子节点1接收传输成功响应后，上述收到问询帧的子节点1视为中继节点2，并执行D4；
D4：上述中继节点2记录根节点3ID，并建立中继节点2至根节点3的数据通路；
D5：上述收到问询帧的子节点1仍视为子节点1。
具体的实施例，上述根节点3接收数据，并通过卫星向地面站5上传数据，若上传成功，上述根节点3根据子节点1的ID，通过无线射频模块4向收到问询帧的子节点1发送上述根节点3其自身类型、ID与传输成功响应，上述收到问询帧的子节点1接收传输成功响应后，上述收到问询帧的子节点1视为中继节点2；上述中继节点2根据根节点3发送的其自身类型和ID，记录上述根节点3ID，并根据上述根节点3ID建立中继节点2至根节点3的数据通路；
上述根节点3接收数据，并通过卫星向地面站5上传数据，若上传失败，说明上述节点可能离根节点3距离较远或其他原因，不能很好完成子节点1至地面站5之间的数据传输，上述收到问询帧的子节点1仍视为子节点1。
上述S7包括：
E1：上述子节点1收到问询帧后，向信号质量最佳的中继节点2发送自身类型、ID及待上传数据；
E2：上述中继节点2记录子节点1ID，建立子节点1至中继节点2的数据通路；
E3：中继节点2再通过中继节点2至根节点3的数据通路，将待上传数据传输给根节点3。
具体的实施例，上述子节点1收到问询帧后，上述子节点1通过无线射频模块4对接收到的问询帧进行信号强弱检测，并向信号质量最佳的中继节点2发送自身类型、ID及待上传数据；上述中继节点2记录子节点1ID，建立子节点1至中继节点2的数据通路；中继节点2再通过中继节点2至根节点3的数据通路，将待上传数据传输给根节点3。
上述S8包括：
F1：上述地面站5记录所有终端设备的ID；
F2：上述地面站5接收子节点1发送的自身类型、ID及待上传的数据；
F3：上述终端设备将接收的子节点1ID与记录的所有终端设备的ID比较，判别上述地面站5是否完成所有终端节点的数据接收，若否，则执行F4；若是，则执行F5；
F4：返回S5；
F5：上述地面站5向根节点3发送停止上传数据指令，上述根节点3向中继节点2发送停止上传数据指令，并转化为子节点1；上述中继节点2向子节点1发送停止上传数据指令，并转化为子节点1；上述子节点1接收停止上传数据指令后，停止发送数据。
具体的实施例，上述地面站5根据所有终端设备的ID作为标准，与上述地面站5接收到的子节点1即终端设备的ID逐一对比，判别是否完成所有终端设备的数据接收，若完成，上述地面站5向根节点3发送停止上传数据指令，上述根节点3向中继节点2发送停止上传数据指令，并转化为子节点1；上述中继节点2向子节点1发送停止上传数据指令，并转化为子节点1；上述子节点1接收停止上传数据指令后，停止发送数据；若没有完成，则返回S5，上述中继节点2继续将子节点1同化为中继节点2，直至完成所有子节点1即终端设备的数据传输。
实施例2
如图10-图11所示，实施例2在实施例1的基础上提供一种卫星物联网终端地面组网系统，包括：
终端设备；
无线射频模块4，该无线射频模块4包括Lora采集器41、Lora无线网关和卫星通信模组43；每个上述终端设备均电连接有一个Lora采集器41，多个上述Lora采集器41通过Lora智能网关42与卫星通讯模组无线连接，上述卫星通讯模组与卫星无线连接；
地面站5，该地面站5包括微处理器51，上述微处理器51与卫星无线连接，上述微处理器51用于判断上述地面站5是否接收所有终端节点的数据。
具体的实施例，如图10，每个上述终端设备均电连接有一个Lora采集器41，上述终端设备依次通过Lora采集器41、Lora无线网关和卫星通信模组43与卫星之间实现数据传输；
上述终端设备中不是所有的终端设备都具备与卫星进行通信的能力，如假设由于的终端设备1、终端设备2、终端设备3和终端设备4距离卫星距离小且没有遮挡物，故上述终端设备1、终端设备2、终端设备3和终端设备4为根节点3，上述根节点3继续向外扩展，根据信号强弱及数据传输能力将上述终端设备5、终端设备6、终端设备7和终端设备8发展为中继节点2；上述中继节点2继续向外扩展直至终端设备1～12全部将数据传输至地面站5。
上述地面站5包括有微处理器51，上述微处理器51与卫星无线连接，上述微处理器51具有本地存储能力，通过根据子节点1收到的发送成功响应，并对子节点1进行解析，获取子节点1的ID，并存数于微处理器51的本地ROM中，实现判断上述地面站5是否接收所有终端节点的数据。
上述微处理器51设置有数据库，上述数据库用于存储所有终端设备的ID。
具体的实施例，如图11，上述无线射频模块4可为Lora无线通信模块，通过无线射频模块4向卫星传输数据，再通过卫星将数据中转至地面站5，上述地面站5依照所有终端设备的ID比较所有子节点1是否均完成数据传输。
以上上述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上上述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种卫星物联网终端地面组网方法，其特征在于，步骤包括：
S1：终端节点通过与无线射频模块(4)连接进行地面组网；
S2：所述终端节点初始状态均为子节点(1)，子节点(1)通过与无线射频模块(4)向卫星发送连接请求，且连接成功的子节点(1)视为根节点(3)；
所述S2包括：
A1：所述子节点(1)通过与无线射频模块(4)向卫星发送连接请求，若连接成功则执行A2，若连接不成功则执行A3；
A2：所述子节点(1)视为根节点(3)；
A3：所述终端节点仍视为子节点(1)；
S3：所述根节点(3)通过卫星向地面站(5)上传数据后，向子节点(1)广播问询帧；
S4：接收到问询帧的子节点(1)向信号质量最佳的根节点(3)发送数据；
S5：所述根节点(3)接收数据，并通过卫星向地面站(5)上传所述数据，若上传成功，所述收到问询帧的子节点(1)视为中继节点(2)，并建立中继节点(2)至根节点(3)的数据通路；
所述S5包括：
D1：所述根节点(3)接收数据，并通过卫星向地面站(5)上传数据，若上传成功，则执行D2；若上传失败，则执行D5；
D2：所述根节点(3)根据子节点(1)的ID，通过无线射频模块(4)向收到问询帧的子节点(1)发送所述根节点(3)自身类型、ID与传输成功响应，并执行D3；
D3：所述收到问询帧的子节点(1)接收传输成功响应后，所述收到问询帧的子节点(1)视为中继节点(2)，并执行D4；
D4：所述中继节点(2)记录根节点(3)ID，并建立中继节点(2)至根节点(3)的数据通路；
D5：所述收到问询帧的子节点(1)仍视为子节点(1)；
S6：所述中继节点(2)向子节点(1)发送问询帧；
S7：所述子节点(1)收到问询帧，并向信号质量最佳的中继节点(2)发送数据；所述中继节点(2)通过数据通路将数据上传至根节点(3)；
S8：所述地面站（5）判断是否接收所有终端节点的数据，若没有，说明地面站（5）仍需接收终端节点的数据，则返回S5，上述中继节点（2）继续将子节点（1）同化为中继节点（2），直至完成所有子节点即终端设备的数据传输；
所述根节点（3）接收数据后通过卫星上传至地面站（5），若上传成功，根据上述子节点（1）的ID，上述根节点（3）向中继节点（2）发送成功响应，上述中继节点（2）通过无线射频模块（4）返回子节点（1）自身类型、ID及发送成功响应，子节点（1）接收到成功响应后，上述子节点（1）也视为中继节点（2），上述中继节点（2）继续广播其自身节点类型、ID与问询信息，直至上述地面站（5）接收到所有终端节点待上传的数据。
2.根据权利要求1所述的一种卫星物联网终端地面组网方法，其特征在于，所述终端节点为终端设备，所述终端设备通过无线射频模块(4)与卫星通信。
3.根据权利要求1所述的一种卫星物联网终端地面组网方法，其特征在于，所述S3包括：
B1：所述根节点(3)通过卫星向地面站(5)上传数据及自身ID后，执行B2；
B2：所述根节点(3)向子节点(1)发送根节点(3)类型、ID与问询信息。
4.根据权利要求1所述的一种卫星物联网终端地面组网方法，其特征在于，所述S7包括：
E1：所述子节点(1)收到问询帧后，向信号质量最佳的中继节点(2)发送自身类型、ID及
待上传数据；
E2：所述中继节点(2)记录子节点(1)ID，建立子节点(1)至中继节点(2)的数据通路；
E3：中继节点(2)再通过中继节至根节点(3)的数据通路，将待上传数据传输给根节点(3)。
5.根据权利要求1所述的一种卫星物联网终端地面组网方法，其特征在于，所述S8包括：
F1：所述地面站(5)记录所有终端设备的ID；
F2：所述地面站(5)接收子节点(1)发送的自身类型、ID及待上传的数据；
F3：所述终端设备将接收的子节点(1)ID与记录的所有终端设备的ID比较，判别所述地
面站(5)是否完成所有终端节点的数据接收，若否，则执行F4；若是，则执行F5；
F4：返回S5；
F5：所述地面站(5)向根节点(3)发送停止上传数据指令，所述根节点(3)向中继节点(2)发送停止上传数据指令，并转化为子节点(1)；所述中继节点(2)向子节点(1)发送停止上传数据指令，并转化为子节点(1)；所述子节点(1)接收停止上传数据指令后，停止发送数据。
6.根据权利要求1所述的一种卫星物联网终端地面组网方法，其特征在于，所述无线射频模块(4)为Lora无线通信模块。
7.一种卫星物联网终端地面组网系统，其特征在于，采用如权利要求1至6中任一所述
的一种卫星物联网终端地面组网方法，包括：
终端设备；
无线射频模块(4)，该无线射频模块(4)包括Lora采集器(41)、Lora无线网关和卫星通信模组(43)；每个所述终端设备均电连接有一个Lora采集器(41)，多个所述Lora采集器(41)通过Lora智能网关(42)与卫星通讯模组无线连接，所述卫星通讯模组与卫星无线连接；
地面站(5)，该地面站(5)包括微处理器(51)，所述微处理器(51)与卫星无线连接，所述微处理器(51)用于判断所述地面站(5)是否接收所有终端节点的数据。
8.根据权利要求7所述的一种卫星物联网终端地面组网系统，其特征在于，所述微处理器(51)设置有数据库，所述数据库用于存储所有终端设备的ID。
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