CN115866625A - 一种多基站全地形互补通信方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种多基站全地形互补通信方法和系统采用一个中心基站和多个从属基站的方式，实现对山坳、峡谷等地形的有效覆盖。本发明采用互补通信方式，在对面的山体上安装从属基站实现对上述坡面的信号覆盖，从属基站与中心基站采用定向天线，通信信号的覆盖可以扩展的很远，从属基站信号的区域采用全向天线通信，尽可能覆盖大面积的，由中心基站和从属基站构成的一整套通信方法，可以对全地形进行有效覆盖且成本很低，中心基站和从属基站通信功率远低于当前的移动通信基站，采用风光互补方式供电，不依赖电力系统，北斗卫星全球覆盖，可以低成本大面积部署，而且无人机机载基站可以灵活介入从属基站所覆盖的地域，快速构建牧场通信系统。

Description

一种多基站全地形互补通信方法和系统

技术领域

本发明属于智能检测和管理技术领域，具体地说是一种多基站全地形互补通信方法和系统，涉及无线通信传输和人工智能等领域。

背景技术

青藏高原牧区及偏远野外条件具有复杂地形，缺少电力、通信等基础设施覆盖，难以开展智慧放牧、智慧农业等产业技术应用。受广阔的地域、复杂地形遮挡、交通不便以及农牧产业低经济效益制约，电力、通信基础设施建设面临投入高、实施难、回报产出低等现实问题，无法在该地区全面投入建设，导致青藏高原地区及偏远野外无法开展智慧放牧、智慧农业、灾害监测等应用。基于移动通信技术的上述应用无法在该地区全面推广使用，主要问题和缺陷包括：

移动通信基站难以覆盖山坳、峡谷以及地形遮挡区域，无法保证牲畜在全域、全地形条件下的得到实时监管和有效通信。

移动通信基站建设费用高、安装维护要求高，功率高、耗电多、使用成本极高，不适合放牧养殖、偏远野外条件商业应用。

移动通信技术的高功率消耗特点，影响终端设备的续航时间，无法有效满足牲畜长时间在放牧条件下的实时监测需求。

从以上现有技术可看出，没有具体的地形和通信模式以及切合实际的畜牧基站通信方案，监测的实时性不好，准确度不高。

发明内容

针对山坳、峡谷以及地形遮挡区域条件，现有移动通信技术通常采用在山顶架设基站方式，无法有效针对山坳、峡谷以及地形遮挡区域进行通信。本发明采用一个中心基站和多个从属基站的方式实现对山坳、峡谷等地形的有效覆盖。

根据本发明的第一方面，本发明请求保护一种多基站全地形互补通信方法，应用于山地牧场，方法的特征在于包括：

中心基站向自身的辐射范围内广播第一数据监控请求，第一数据监控请求携带有第一项圈唤醒指令；

处于中心基站辐射范围内的项圈接收第一数据监控请求指令，根据第一项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到项圈自身的定位信息和项圈属性信息，项圈将定位信息和项圈属性信息发送回中心基站；

中心基站判断定位信息和项圈属性信息是否完全；

当定位信息和项圈属性信息完全时，将获取到的定位信息和项圈属性信息上传至北斗接收基站；

北斗接收基站将定位信息和项圈属性信息发送至云平台，用户通过云平台连接移动终端的应用程序显示定位信息和项圈属性信息；

当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传。

具体的，山地牧场至少包括第一山体牧场、第二山体牧场和第三山体牧场；

山体牧场包括山顶、山腰和山谷；

第一山体牧场和第二山体牧场相对，第二山体牧场和第三山体牧场相对；

中心基站设置于山地牧场的山顶位置或搭载于无人机上，从属基站设置于山体牧场的山腰位置；

从属基站至少包括第一从属基站、第二从属基站、第三从属基站、第四从属基站；

第一从属基站设置于第一山体牧场面对第二山体牧场的山腰位置，第二从属基站设置于第二山体牧场面对第一山体牧场的山腰位置，第一从属基站和第二从属基站进行互补通信信号覆盖；

第三从属基站设置于第二山体牧场面对第三山体牧场的山腰位置，第四从属基站设置于面对第二山体牧场的山腰位置，第三从属基站和第四从属基站进行互补通信信号覆盖。

具体的，中心基站执行北斗短报文广域网通信和局域网无线通信；

从属基站执行局域网无线通信，多个从属基站之间形成通信中继网络；

从属基站具有全向天线和定向天线，全向天线用于与项圈通信，接收项圈的定位信息和项圈属性信息，定向天线用于与中心基站进行通信。

具体的，中心基站判断定位信息和项圈属性信息是否完全，具体包括：

中心基站在接收到定位信息和项圈属性信息之后，提取项圈属性信息的第一项圈标识集；

中心基站将第一项圈标识集和预存储在数据库中的项圈总数据的全项圈标识集进行比对，当数据库中的项圈总数据的全项圈标识集与中心基站接收到的第一项圈标识集完全一致时，认定定位信息和项圈属性信息完全；

当数据库中的项圈总数据的全项圈标识与中心基站接收到的第一项圈标识不完全一致时，认定定位信息和项圈属性信息不全。

具体的，当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传，包括：

当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，认定项圈遗漏，中心基站向所有的从属基站广播第二数据监控请求，第二数据监控请求携带有从属基站唤醒指令；

中心基站根据自身接收到的项圈的信息与数据库中的信息比对结果，得出遗漏项圈标识集，并将遗漏项圈标识集发送给所有的从属基站；

从属基站接收到第二数据监控请求后，根据从属基站唤醒指令由休眠状态调整为激活状态；

从属基站向自身的辐射范围内广播第三数据监控请求，第三数据监控请求携带有第二项圈唤醒指令；

处于从属基站的辐射范围内的项圈接收第二数据监控请求指令，根据第二项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到项圈自身的定位信息和项圈属性信息，项圈将定位信息和项圈属性信息发送回从属基站；

多个从属基站分别将获取的项圈将定位信息和项圈属性信息发送给中心基站；

中心基站提取所有的从属基站发送的项圈将定位信息和项圈属性信息中的第二项圈标识集与遗漏项圈标识集进行比对；

当第二项圈标识集与遗漏项圈标识集完全一致时，认定项圈检测数据完全；

当第二项圈标识集与遗漏项圈标识集不完全一致时，认定项圈检测丢失，并上报丢失项圈标识。

针对中心基站安装后，由于山地的坡度影响，导致靠近基站的坡面无法获得信号覆盖问题。本发明采用互补通信方式，在对面的山体上安装从属基站实现对上述坡面的信号覆盖，

从属基站与中心基站采用定向天线，通信信号的覆盖可以扩展的很远，从属基站信号的区域采用全向天线通信，尽可能覆盖大面积的，由中心基站和从属基站构成的一整套通信方法，可以对全地形进行有效覆盖且成本很低。

根据本发明的第二方面，本发明请求保护一种多基站全地形互补通信系统，应用于山地牧场，系统至少包括：中心基站、从属基站、项圈、北斗接收基站、云平台、用户移动终端，其中：

中心基站向自身的辐射范围内广播第一数据监控请求，第一数据监控请求携带有第一项圈唤醒指令；

项圈接收第一数据监控请求指令，根据第一项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到项圈自身的定位信息和项圈属性信息，将定位信息和项圈属性信息发送回中心基站；

中心基站判断定位信息和项圈属性信息是否完全，当定位信息和项圈属性信息完全时，将获取到的定位信息和项圈属性信息上传至北斗接收基站，当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传；

云平台接收北斗接收基站发送的定位信息和项圈属性信息，

用户移动终端上的应用程序与云平台连接，显示定位信息和项圈属性信息。

具体的，山地牧场至少包括第一山体牧场、第二山体牧场和第三山体牧场；

山体牧场包括山顶、山腰和山谷；

第一山体牧场和第二山体牧场相对，第二山体牧场和第三山体牧场相对；

中心基站设置于山地牧场的山顶位置或搭载于无人机上，从属基站设置于山体牧场的山腰位置；

从属基站至少包括第一从属基站、第二从属基站、第三从属基站、第四从属基站；

第一从属基站设置于第一山体牧场面对第二山体牧场的山腰位置，第二从属基站设置于第二山体牧场面对第一山体牧场的山腰位置，第一从属基站和第二从属基站进行互补通信信号覆盖；

第三从属基站设置于第二山体牧场面对第三山体牧场的山腰位置，第四从属基站设置于面对第二山体牧场的山腰位置，第三从属基站和第四从属基站进行互补通信信号覆盖。

具体的，中心基站执行北斗短报文广域网通信和局域网无线通信；

从属基站执行局域网无线通信，多个从属基站之间形成通信中继网络；

从属基站具有全向天线和定向天线，全向天线用于与项圈通信，接收项圈的定位信息和项圈属性信息，定向天线用于与中心基站进行通信。

具体的，中心基站判断定位信息和项圈属性信息是否完全，具体包括：

中心基站在接收到定位信息和项圈属性信息之后，提取项圈属性信息的第一项圈标识集；

中心基站将第一项圈标识集和预存储在数据库中的项圈总数据的全项圈标识集进行比对，当数据库中的项圈总数据的全项圈标识集与中心基站接收到的第一项圈标识集完全一致时，认定定位信息和项圈属性信息完全；

当数据库中的项圈总数据的全项圈标识与中心基站接收到的第一项圈标识不完全一致时，认定定位信息和项圈属性信息不全。

具体的，当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传，包括：

当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，认定项圈遗漏，中心基站向所有的从属基站广播第二数据监控请求，第二数据监控请求携带有从属基站唤醒指令；

中心基站根据自身接收到的项圈的信息与数据库中的信息比对结果，得出遗漏项圈标识集，并将遗漏项圈标识集发送给所有的从属基站；

从属基站接收到第二数据监控请求后，根据从属基站唤醒指令由休眠状态调整为激活状态；

从属基站向自身的辐射范围内广播第三数据监控请求，第三数据监控请求携带有第二项圈唤醒指令；

处于从属基站的辐射范围内的项圈接收第二数据监控请求指令，根据第二项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到项圈自身的定位信息和项圈属性信息，项圈将定位信息和项圈属性信息发送回从属基站；

多个从属基站分别将获取的项圈将定位信息和项圈属性信息发送给中心基站；

中心基站提取所有的从属基站发送的项圈将定位信息和项圈属性信息中的第二项圈标识集与遗漏项圈标识集进行比对；

当第二项圈标识集与遗漏项圈标识集完全一致时，认定项圈检测数据完全；

当第二项圈标识集与遗漏项圈标识集不完全一致时，认定项圈检测丢失，并上报丢失项圈标识。

本发明中的中心基站和从属基站均为简易的通信装置，通信功率远低于当前的移动通信基站，且成本低，采用风光互补方式供电，不依赖电力系统，北斗卫星为全球覆盖，因而可以低成本大面积部署。在牧场中心区域地形高点安装中心基站，中心基站具备北斗短报文通信(广域网通信)和局域网无线通信功能；在中心基站周边坡面安装从属基站，从属基站具有局域网无线通信功能；从属基站与中心基站采用定向天线实现局域网无线通信和数据传输；从属基站面向中心基站无法提供信号（受地形遮挡）区域，和其他需要扩展的通信区域提供局域网无线通信服务；从属基站与其他从属基站构成通信中继网络，实现局域网无线通信的大面积扩展。

在实施牧场监控的时候，中心基站按照设定的规则唤醒所有项圈并收集项圈数据；判断并识别没有唤醒项圈的编号，中心基站编号发送给从属基站；从属基站再对未唤醒项圈进行唤醒操作并收集项圈数据；从属基站将收集到的项圈数据发送给中心基站，中心基站将所有数据发回给北斗短报文基站接收端，完成牧场监测和数据传输；无人机搭载中心基站灵活、快速飞临牧场上空，与牧场从属基站组建成新的广域网-局域网通信网络，实现牧场灵活通信和大面积扩展。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所涉及的一种多基站全地形互补通信方法的工作流程图；

图2为本发明所涉及的一种多基站全地形互补通信方法的场景示意图；

图3为本发明所涉及的一种多基站全地形互补通信方法中项圈的结构示意图；

图4为本发明所涉及的一种多基站全地形互补通信方法中从属基站的结构示意图；

图5为本发明所涉及的一种多基站全地形互补通信系统的结构模块图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参照附图1，根据本发明的第一实施例，其请求保护根据本发明的第一方面，本发明请求保护一种多基站全地形互补通信方法，应用于山地牧场，方法的特征在于包括：

中心基站向自身的辐射范围内广播第一数据监控请求，第一数据监控请求携带有第一项圈唤醒指令；

处于中心基站辐射范围内的项圈接收第一数据监控请求指令，根据第一项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到项圈自身的定位信息和项圈属性信息，项圈将定位信息和项圈属性信息发送回中心基站；

中心基站判断定位信息和项圈属性信息是否完全；

当定位信息和项圈属性信息完全时，将获取到的定位信息和项圈属性信息上传至北斗接收基站；

北斗接收基站将定位信息和项圈属性信息发送至云平台，用户通过云平台连接移动终端的应用程序显示定位信息和项圈属性信息；

当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传。

该实施例通过在牧场中心区域地形高点安装中心基站，中心基站具备北斗短报文通信(广域网通信)和局域网无线通信功能。

在中心基站周边坡面安装从属基站，从属基站具有局域网无线通信功能；从属基站与中心基站采用定向天线实现局域网无线通信和数据传输；从属基站面向中心基站无法提供信号（受地形遮挡）区域，和其他需要扩展的通信区域提供局域网无线通信服务；从属基站与其他从属基站构成通信中继网络，实现局域网无线通信的大面积扩展；在实施牧场监控的时候，中心基站按照设定的规则唤醒所有项圈并收集项圈数据；判断并识别没有唤醒项圈的编号，中心基站编号发送给从属基站；从属基站再对未唤醒项圈进行唤醒操作并收集项圈数据；从属基站将收集到的项圈数据发送给中心基站，中心基站将所有数据发回给北斗短报文基站接收端，完成牧场监测和数据传输。

所述北斗接收基站通过北斗短消息技术，用于接收从中心基站发送的数据，并上传到云平台。北斗接收基站框图包括数据上传单元、主控制电路单元和北斗短报文信息单元。

具体的，山地牧场至少包括第一山体牧场、第二山体牧场和第三山体牧场；

山体牧场包括山顶、山腰和山谷；

第一山体牧场和第二山体牧场相对，第二山体牧场和第三山体牧场相对；

中心基站设置于山地牧场的山顶位置或搭载于无人机上，从属基站设置于山体牧场的山腰位置；

从属基站至少包括第一从属基站、第二从属基站、第三从属基站、第四从属基站；

第一从属基站设置于第一山体牧场面对第二山体牧场的山腰位置，第二从属基站设置于第二山体牧场面对第一山体牧场的山腰位置，第一从属基站和第二从属基站进行互补通信信号覆盖；

第三从属基站设置于第二山体牧场面对第三山体牧场的山腰位置，第四从属基站设置于面对第二山体牧场的山腰位置，第三从属基站和第四从属基站进行互补通信信号覆盖。

具体的，中心基站执行北斗短报文广域网通信和局域网无线通信；

从属基站执行局域网无线通信，多个从属基站之间形成通信中继网络；

从属基站具有全向天线和定向天线，全向天线用于与项圈通信，接收项圈的定位信息和项圈属性信息，定向天线用于与中心基站进行通信。

进一步地，针对该实施例，由于受地形影响，在靠近北斗基站的山谷，无法由北斗基站提供信号覆盖，并且受复杂地形遮挡，其他地势较低区域（含山谷），无法由北斗基站提供信号覆盖。将北斗基站架设在牧场中心且地势较高的山顶，由该基站向周围提供信号覆盖。该基站可以为对面山体提供较好的信号覆盖。但在北斗基站所在山体一侧的山谷，因地形遮挡，很难实现通信的有效覆盖。该实施例采用互补通信机制，针对在北斗基站所在山体一侧的山谷，无法建立通信的问题，采用在对面山体半山腰处安装从属基站方式，为本侧山谷提供信号覆盖，其中北斗基站与从属基站之间的通信采用定向通信方式，确保传输距离和通信质量。从属基站对山谷的信号覆盖采用全向天线，以获得最大的通信覆盖范围。第一从属基站和第二从属基站、第三从属基站和第四从属基站构成了互补通信方式，使得复杂地形条件下具有良好的通信信号覆盖。同时，对于更复杂地形遮挡情况，可以使用从属基站中继方式，扩展通信覆盖范围，从属基站之间信号相互覆盖，将从属基站在山谷两侧相对安装，仍然可以实现如第一从属基站和第二从属基站、第三从属基站和第四从属基站所示的互补通信信号覆盖。

对于该实施例的方案，参照图2，当中心基站搭载于无人机上时，所述方法配置为在基于无人机的放牧应用，具体的，该应用的运行逻辑如下：

1)无人机搭载机载基站飞到牧场上空，通过LORA模块唤醒项圈；

2)项圈被唤醒后，启动GPS定位功能，获取自身的位置信息并通过LORA发送给机载基站；

3)机载基站将搜集到的项圈位置信息发送给北斗接收基站；

4)北斗接收基站将项圈数据上传到阿里云，在手机APP显示项圈的当前位置；

5)在1）中未能唤醒的项圈，交由从属基站执行进一步的搜索唤醒，并将搜集到的信息发送给北斗基站。

具体的，中心基站判断定位信息和项圈属性信息是否完全，具体包括：

中心基站在接收到定位信息和项圈属性信息之后，提取项圈属性信息的第一项圈标识集；

中心基站将第一项圈标识集和预存储在数据库中的项圈总数据的全项圈标识集进行比对，当数据库中的项圈总数据的全项圈标识集与中心基站接收到的第一项圈标识集完全一致时，认定定位信息和项圈属性信息完全；

当数据库中的项圈总数据的全项圈标识与中心基站接收到的第一项圈标识不完全一致时，认定定位信息和项圈属性信息不全。

在该实施例中，参照图3，项圈包括主电路板、GPS/北斗定位单元电路、LORA单元电路、锂电池供电模块，所述主电路板包括电源电路和微控制器电路。

所述项圈根据第一项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态时，对项圈自身进行激活状态的转变并进行初始化，启用LORA单元电路用于接收所述项圈的定位信息，判断所述第一数据监控请求是否存在接收标志位，当存在所述接收标志位时，向所述GPS/北斗定位单元电路供电，获取所述项圈的定位信息，之后将定位信息和项圈属性信息发送回中心基站，发送完毕之后，所述项圈关闭所述GPS/北斗定位单元电路，进入休眠状态，等待其他数据监控请求。

所述中心基站的主控使用STM32L系列芯片，包含多个LORA通信电路和北斗短报文通信电路；所述中心基站还包括：flash存储单元、多个串口、定时器；所述多个LORA通信电路至少包括LORA1通信电路、LORA2通信电路、LORA3通信电路、LORA4通信电路，所述多个串口至少包括串口1、串口2、串口3、串口4、串口5、串口6。

所述中心基站执行的工作包括：通用数据处理、项圈LORA定位数据接收处理、数据上报处理。

所述通用数据处理过程中，中心基站开启串口1接收定时器的定时，当达到预设定时数值时，所述中心基站进入等待数据处理状态，判断是否有数据需要进行处理，当存在数据需要处理时，对数据进行处理并将处理后的数据存储如所述flash存储单元中，当不存在时，继续等待状态。

在该实施例中，中心基站通过设定的LORA通信电路，每2小时唤醒一次牧场上的所有项圈；

所述项圈LORA定位数据接收处理过程中，中心基站开启串口2-5，接收定时器的定时并在当达到LORA1通信电路预设定时数值时或所述项圈频段符合LORA2通信电路指定频段时，向项圈发送第一数据监控请求，而对于未能唤醒的项圈交由从属基站执行进一步的搜索唤醒，并将搜集到的信息发送给中心基站，该过程通过LORA3模块进行通信

在该实施例中，中心基站中的LORA2通信电路用于修改指定项圈的通信频率；中心基站中的LORA4通信电路专用于特殊用途，如实现远程程序下载等。

所述数据上报处理过程中，中心基站开启串口6，判断是否接收到串口2-5发送过来的数据，当接收到数据后，处理接收到数据并改变定时器的定时数值，如果没有接收到数据，则进入等待状态并打印任务进程，设置发送到北斗接收基站的发送时间，当达到发送时间后取出所述flash存储单元中的数据，将数据发送至北斗接收基站。

具体的，当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传，包括：

当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，认定项圈遗漏，中心基站向所有的从属基站广播第二数据监控请求，第二数据监控请求携带有从属基站唤醒指令；

中心基站根据自身接收到的项圈的信息与数据库中的信息比对结果，得出遗漏项圈标识集，并将遗漏项圈标识集发送给所有的从属基站；

从属基站接收到第二数据监控请求后，根据从属基站唤醒指令由休眠状态调整为激活状态；

从属基站向自身的辐射范围内广播第三数据监控请求，第三数据监控请求携带有第二项圈唤醒指令；

处于从属基站的辐射范围内的项圈接收第二数据监控请求指令，根据第二项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到项圈自身的定位信息和项圈属性信息，项圈将定位信息和项圈属性信息发送回从属基站；

多个从属基站分别将获取的项圈将定位信息和项圈属性信息发送给中心基站；

中心基站提取所有的从属基站发送的项圈将定位信息和项圈属性信息中的第二项圈标识集与遗漏项圈标识集进行比对；

当第二项圈标识集与遗漏项圈标识集完全一致时，认定项圈检测数据完全；

当第二项圈标识集与遗漏项圈标识集不完全一致时，认定项圈检测丢失，并上报丢失项圈标识。

参照图4，所述从属基站用于和中心基站配合，补充固定的中心基站不能覆盖到的区域，可以灵活地构建LORA网络，实现更广泛的覆盖范围。所述从属基站

选择STM32L系列单片机作为主电路板，以降低单片机的功耗，采用太阳能供电，使用双LORA单元电路和双天线设计，一个选用全向天线，用于接收项圈数据，一个选用定向天线，专门用于和中心基站进行基站通信。

所述从属基站在工作时，等待中心基站的监控请求信号，当接收到监控请求信号后，激活从属基站前先向中心基站反馈该从属基站的状态为运行正常，之后激活从属基站并搜索中心基站遗漏项圈的项圈标识，当经过第一次广播找到时，记录广播搜索结果，当经过第一次广播未找到时，再次进行广播搜索，当再次未找到时，记录广播搜索结果，将所述搜索结果发送给中心基站。

根据本实施例，当中心基站搭载于无人机上时，为了更好地对中心基站的功能进行针对性数据处理以及更好地利用无人机的性能，该实施例使用多台无人机进行中心基站的搭载，所述多台无人机至少包括：第一无人机、第二无人机、第三无人机；

所述第一无人机搭载中心基站的指令发送模块，在中心基站辐射范围内飞行向范围内的项圈发送数据监控请求，所述项圈响应所述数据监控请求并等待数据传送；

所述第二无人机搭载中心基站的项圈数据接收功能模块，在中心基站辐射范围内飞行使用LORA电路接收项圈发送的定位信息和项圈属性信息，把接收到的定位信息和项圈属性信息上报到北斗接收基站，之后进一步由北斗接收基站将数据上传至云平台，由用户通过移动终端与云平台连接进行操作处理；当所述第二无人机接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，认定所述项圈遗漏，所述第二无人机将遗漏项圈标识集发送至第三无人机；

所述第三无人机搭载中心基站的与从属基站的通信模块，所述第三无人机在从属基站的辐射范围内向所有的从属基站广播第二数据监控请求，所述从属基站接收到所述第二数据监控请求后，向自身的辐射范围内广播第三数据监控请求，处于所述从属基站的辐射范围内的项圈接收所述第二数据监控请求指令，根据所述第二项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到所述项圈自身的定位信息和项圈属性信息，所述项圈将所述定位信息和项圈属性信息发送回所述从属基站；多个所述从属基站分别将获取的项圈将所述定位信息和项圈属性信息发送给所述第三无人机；所述第三无人机提取所有的从属基站发送的项圈将所述定位信息和项圈属性信息中的第二项圈标识集与所述遗漏项圈标识集进行比对；当所述第二项圈标识集与所述遗漏项圈标识集完全一致时，认定项圈检测数据完全；当所述第二项圈标识集与所述遗漏项圈标识集不完全一致时，认定项圈检测丢失，并向北斗接收基站上报丢失项圈标识。

所述第二无人机和第三无人机在搜索到项圈时，对所述佩戴项圈的放牧牲畜进行拍照上传；无人机搭载中心基站灵活、快速飞临牧场上空，与牧场从属基站组建成新的广域网-局域网通信网络，实现牧场灵活通信和大面积扩展。

根据本发明的第二方面，参照图5，本发明请求保护一种多基站全地形互补通信系统，应用于山地牧场，系统至少包括：中心基站、从属基站、项圈、北斗接收基站、云平台、用户移动终端，其中：

中心基站向自身的辐射范围内广播第一数据监控请求，第一数据监控请求携带有第一项圈唤醒指令；

项圈接收第一数据监控请求指令，根据第一项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到项圈自身的定位信息和项圈属性信息，将定位信息和项圈属性信息发送回中心基站；

中心基站判断定位信息和项圈属性信息是否完全，当定位信息和项圈属性信息完全时，将获取到的定位信息和项圈属性信息上传至北斗接收基站，当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传；

云平台接收北斗接收基站发送的定位信息和项圈属性信息，

用户移动终端上的应用程序与云平台连接，显示定位信息和项圈属性信息。

具体的，山地牧场至少包括第一山体牧场、第二山体牧场和第三山体牧场；

山体牧场包括山顶、山腰和山谷；

第一山体牧场和第二山体牧场相对，第二山体牧场和第三山体牧场相对；

中心基站设置于山地牧场的山顶位置，从属基站设置于山体牧场的山腰位置；

从属基站至少包括第一从属基站、第二从属基站、第三从属基站、第四从属基站；

第一从属基站设置于第一山体牧场面对第二山体牧场的山腰位置，第二从属基站设置于第二山体牧场面对第一山体牧场的山腰位置，第一从属基站和第二从属基站进行互补通信信号覆盖；

第三从属基站设置于第二山体牧场面对第三山体牧场的山腰位置，第四从属基站设置于面对第二山体牧场的山腰位置，第三从属基站和第四从属基站进行互补通信信号覆盖。

具体的，中心基站执行北斗短报文广域网通信和局域网无线通信；

从属基站执行局域网无线通信，多个从属基站之间形成通信中继网络；

从属基站具有全向天线和定向天线，全向天线用于与项圈通信，接收项圈的定位信息和项圈属性信息，定向天线用于与中心基站进行通信。

具体的，中心基站判断定位信息和项圈属性信息是否完全，具体包括：

中心基站在接收到定位信息和项圈属性信息之后，提取项圈属性信息的第一项圈标识集；

中心基站将第一项圈标识集和预存储在数据库中的项圈总数据的全项圈标识集进行比对，当数据库中的项圈总数据的全项圈标识集与中心基站接收到的第一项圈标识集完全一致时，认定定位信息和项圈属性信息完全；

当数据库中的项圈总数据的全项圈标识与中心基站接收到的第一项圈标识不完全一致时，认定定位信息和项圈属性信息不全。

具体的，当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传，包括：

当中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，认定项圈遗漏，中心基站向所有的从属基站广播第二数据监控请求，第二数据监控请求携带有从属基站唤醒指令；

中心基站根据自身接收到的项圈的信息与数据库中的信息比对结果，得出遗漏项圈标识集，并将遗漏项圈标识集发送给所有的从属基站；

从属基站接收到第二数据监控请求后，根据从属基站唤醒指令由休眠状态调整为激活状态；

从属基站向自身的辐射范围内广播第三数据监控请求，第三数据监控请求携带有第二项圈唤醒指令；

处于从属基站的辐射范围内的项圈接收第二数据监控请求指令，根据第二项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到项圈自身的定位信息和项圈属性信息，项圈将定位信息和项圈属性信息发送回从属基站；

多个从属基站分别将获取的项圈将定位信息和项圈属性信息发送给中心基站；

中心基站提取所有的从属基站发送的项圈将定位信息和项圈属性信息中的第二项圈标识集与遗漏项圈标识集进行比对；

当第二项圈标识集与遗漏项圈标识集完全一致时，认定项圈检测数据完全；

当第二项圈标识集与遗漏项圈标识集不完全一致时，认定项圈检测丢失，并上报丢失项圈标识。

本领域技术人员能够理解，本公开所披露的内容可以出现多种变型和改进。例如，以上所描述的各种设备或组件可以通过硬件实现，也可以通过软件、固件、或者三者中的一些或全部的组合实现。

本公开中使用了流程图用来说明根据本公开的实施例的方法的步骤。应当理解的是，前面或后面的步骤不一定按照顺序来精确的进行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分的步骤可通过计算机程序来指令相关硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本公开并不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

除非另有定义，这里使用的所有术语具有与本公开所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

以上是对本公开的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本公开的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本公开的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本公开范围内。应当理解，上面是对本公开的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本公开由权利要求书及其等效物限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多基站全地形互补通信方法，应用于山地牧场，所述方法的特征在于包括：

中心基站向自身的辐射范围内广播第一数据监控请求，所述第一数据监控请求携带有第一项圈唤醒指令；

处于中心基站辐射范围内的项圈接收所述第一数据监控请求指令，根据所述第一项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到所述项圈自身的定位信息和项圈属性信息，所述项圈将所述定位信息和项圈属性信息发送回所述中心基站；

所述中心基站判断所述定位信息和项圈属性信息是否完全；

当所述定位信息和项圈属性信息完全时，将获取到的所述定位信息和项圈属性信息上传至北斗接收基站；

所述北斗接收基站将所述定位信息和项圈属性信息发送至云平台，用户通过云平台连接移动终端的应用程序显示所述定位信息和项圈属性信息；

当所述中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传。

2.如权利要求1所述的一种多基站全地形互补通信方法，其特征在于，包括：

所述山地牧场至少包括第一山体牧场、第二山体牧场和第三山体牧场；

所述山体牧场包括山顶、山腰和山谷；

所述第一山体牧场和第二山体牧场相对，所述第二山体牧场和第三山体牧场相对；

所述中心基站设置于所述山地牧场的山顶位置或搭载于无人机上，所述从属基站设置于所述山体牧场的山腰位置；

所述从属基站至少包括第一从属基站、第二从属基站、第三从属基站、第四从属基站；

所述第一从属基站设置于第一山体牧场面对所述第二山体牧场的山腰位置，所述第二从属基站设置于第二山体牧场面对所述第一山体牧场的山腰位置，所述第一从属基站和第二从属基站进行互补通信信号覆盖；

所述第三从属基站设置于第二山体牧场面对所述第三山体牧场的山腰位置，所述第四从属基站设置于面对所述第二山体牧场的山腰位置，所述第三从属基站和第四从属基站进行互补通信信号覆盖。

3.如权利要求1所述的一种多基站全地形互补通信方法，其特征在于，包括：

所述中心基站执行北斗短报文广域网通信和局域网无线通信；

所述从属基站执行局域网无线通信，多个所述从属基站之间形成通信中继网络；

所述从属基站具有全向天线和定向天线，所述全向天线用于与所述项圈通信，接收所述项圈的定位信息和项圈属性信息，所述定向天线用于与中心基站进行通信。

4.如权利要求1所述的一种多基站全地形互补通信方法，其特征在于，包括：

所述中心基站判断所述定位信息和项圈属性信息是否完全，具体包括：

所述中心基站在接收到所述定位信息和项圈属性信息之后，提取所述项圈属性信息的第一项圈标识集；

所述中心基站将所述第一项圈标识集和预存储在数据库中的项圈总数据的全项圈标识集进行比对，当所述数据库中的项圈总数据的全项圈标识集与所述中心基站接收到的第一项圈标识集完全一致时，认定所述定位信息和项圈属性信息完全；

当所述数据库中的项圈总数据的全项圈标识与所述中心基站接收到的第一项圈标识不完全一致时，认定所述定位信息和项圈属性信息不全。

5.如权利要求4所述的一种多基站全地形互补通信方法，其特征在于，包括：

所述当所述中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传，包括：

当所述中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，认定所述项圈遗漏，所述中心基站向所有的从属基站广播第二数据监控请求，所述第二数据监控请求携带有从属基站唤醒指令；

所述中心基站根据自身接收到的项圈的信息与所述数据库中的信息比对结果，得出遗漏项圈标识集，并将所述遗漏项圈标识集发送给所有的从属基站；

所述从属基站接收到所述第二数据监控请求后，根据所述从属基站唤醒指令由休眠状态调整为激活状态；

所述从属基站向自身的辐射范围内广播第三数据监控请求，所述第三数据监控请求携带有第二项圈唤醒指令；

处于所述从属基站的辐射范围内的项圈接收所述第二数据监控请求指令，根据所述第二项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到所述项圈自身的定位信息和项圈属性信息，所述项圈将所述定位信息和项圈属性信息发送回所述从属基站；

多个所述从属基站分别将获取的项圈将所述定位信息和项圈属性信息发送给所述中心基站；

所述中心基站提取所有的从属基站发送的项圈将所述定位信息和项圈属性信息中的第二项圈标识集与所述遗漏项圈标识集进行比对；

当所述第二项圈标识集与所述遗漏项圈标识集完全一致时，认定项圈检测数据完全；

当所述第二项圈标识集与所述遗漏项圈标识集不完全一致时，认定项圈检测丢失，并上报丢失项圈标识。

6.一种多基站全地形互补通信系统，应用于山地牧场，所述系统至少包括：中心基站、从属基站、项圈、北斗接收基站、云平台、用户移动终端，其特征在于，包括：

所述中心基站向自身的辐射范围内广播第一数据监控请求，所述第一数据监控请求携带有第一项圈唤醒指令；

所述项圈接收所述第一数据监控请求指令，根据所述第一项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到所述项圈自身的定位信息和项圈属性信息，将所述定位信息和项圈属性信息发送回所述中心基站；

所述中心基站判断所述定位信息和项圈属性信息是否完全，当所述定位信息和项圈属性信息完全时，将获取到的所述定位信息和项圈属性信息上传至北斗接收基站，当所述中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传；

所述云平台接收所述北斗接收基站发送的所述定位信息和项圈属性信息，

所述用户移动终端上的应用程序与云平台连接，显示所述定位信息和项圈属性信息。

7.如权利要求6所述的一种多基站全地形互补通信系统，其特征在于，包括：

所述山地牧场至少包括第一山体牧场、第二山体牧场和第三山体牧场；

所述山体牧场包括山顶、山腰和山谷；

所述第一山体牧场和第二山体牧场相对，所述第二山体牧场和第三山体牧场相对；

所述中心基站设置于所述山地牧场的山顶位置或搭载于无人机上，所述从属基站设置于所述山体牧场的山腰位置；

所述从属基站至少包括第一从属基站、第二从属基站、第三从属基站、第四从属基站；

所述第一从属基站设置于第一山体牧场面对所述第二山体牧场的山腰位置，所述第二从属基站设置于第二山体牧场面对所述第一山体牧场的山腰位置，所述第一从属基站和第二从属基站进行互补通信信号覆盖；

所述第三从属基站设置于第二山体牧场面对所述第三山体牧场的山腰位置，所述第四从属基站设置于面对所述第二山体牧场的山腰位置，所述第三从属基站和第四从属基站进行互补通信信号覆盖。

8.如权利要求6所述的一种多基站全地形互补通信系统，其特征在于，包括：

所述中心基站执行北斗短报文广域网通信和局域网无线通信；

所述从属基站执行局域网无线通信，多个所述从属基站之间形成通信中继网络；

所述从属基站具有全向天线和定向天线，所述全向天线用于与所述项圈通信，接收所述项圈的定位信息和项圈属性信息，所述定向天线用于与中心基站进行通信。

9.如权利要求6所述的一种多基站全地形互补通信系统，其特征在于，包括：

所述中心基站判断所述定位信息和项圈属性信息是否完全，具体包括：

所述中心基站在接收到所述定位信息和项圈属性信息之后，提取所述项圈属性信息的第一项圈标识集；

所述中心基站将所述第一项圈标识集和预存储在数据库中的项圈总数据的全项圈标识集进行比对，当所述数据库中的项圈总数据的全项圈标识集与所述中心基站接收到的第一项圈标识集完全一致时，认定所述定位信息和项圈属性信息完全；

当所述数据库中的项圈总数据的全项圈标识与所述中心基站接收到的第一项圈标识不完全一致时，认定所述定位信息和项圈属性信息不全。

10.如权利要求9所述的一种多基站全地形互补通信系统，其特征在于，包括：

所述当所述中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，激活从属基站，采用从属基站获取中心基站未获取的项圈的定位信息和项圈属性信息并进行上传，包括：

当所述中心基站接收到的定位信息和项圈属性信息不全时，认定所述项圈遗漏，所述中心基站向所有的从属基站广播第二数据监控请求，所述第二数据监控请求携带有从属基站唤醒指令；

所述中心基站根据自身接收到的项圈的信息与所述数据库中的信息比对结果，得出遗漏项圈标识集，并将所述遗漏项圈标识集发送给所有的从属基站；

所述从属基站接收到所述第二数据监控请求后，根据所述从属基站唤醒指令由休眠状态调整为激活状态；

所述从属基站向自身的辐射范围内广播第三数据监控请求，所述第三数据监控请求携带有第二项圈唤醒指令；

处于所述从属基站的辐射范围内的项圈接收所述第二数据监控请求指令，根据所述第二项圈唤醒指令唤醒项圈的定位信息获取状态，得到所述项圈自身的定位信息和项圈属性信息，所述项圈将所述定位信息和项圈属性信息发送回所述从属基站；

多个所述从属基站分别将获取的项圈将所述定位信息和项圈属性信息发送给所述中心基站；

所述中心基站提取所有的从属基站发送的项圈将所述定位信息和项圈属性信息中的第二项圈标识集与所述遗漏项圈标识集进行比对；

当所述第二项圈标识集与所述遗漏项圈标识集完全一致时，认定项圈检测数据完全；

当所述第二项圈标识集与所述遗漏项圈标识集不完全一致时，认定项圈检测丢失，并上报丢失项圈标识。

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