CN208723898U - 一种天基物联网装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天基物联网装置，所述装置包括物联网卫星、地面站、数据中心、区域中心站、地面终端、地面网络通讯器和无线通信器；所述物联网卫星分别与所述地面站、所述区域中心站和所述地面终端通过无线通信器连接，所述物联网卫星具有数据发送装置，所述物联网卫星接收所述区域中心站或所述地面终端发送的数据，将数据传送至所述地面站；所述地面站与所述数据中心通过地面网络通讯器或无线通信器连接，所述数据中心具有存储器，用于存储所述物联网卫星传送的数据。本实用新型构建了天地一体的物联网体系，整个装置设计灵活，将地面站、卫星等多种设施组合在一起，构建了天地一体的物联网体系。

Description

一种天基物联网装置

技术领域

本实用新型涉及一种物联网装置，尤其涉及一种天基物联网装置。

背景技术

物联网卫星是带有物联网数据采集载荷的卫星。物联网卫星通信是利用人造地球卫星做中继站转发无线电信号，以及卫星直接与传感器无线电通信，实现星与地、星与星以及地与地等三种方式通信。卫星通信的主要优势包括：(1)通信距离远，覆盖范围广，不受地理条件限制，因此能够提供较大范围的无缝连续覆盖；(2)通信系统与地面通信基础设施相互独立，网络路由相比地面网络简洁易维护，因此可靠性以及抗破坏性较强：(3)建设速度快，周期短，成本低。利用卫星通信传输距离远、观测区域广、覆盖面积大的技术特点，卫星通信接入网可以结合移动终端组成广域甚至全球的数据采集与监测系统，从而为物联网提供丰富的地理与空间环境信息。

目前天基物联网数据采集分发系统利用卫星通信将分散在各地的数据采集平台有机地联系在一起，构成DCS(数据采集系统Data CollectionSystem)系统，该系统采用航天中的遥测、遥控和遥监等技术，将远端数据采集平台采集的各种监测量经过卫星实时或存储转发后传输到地面数据处理中心，最后由数据处理中心将数据交付给用户使用。

数据采集平台大多被设计为自动完成数据的采集、发送，因此数据采集平台可分布的地域广阔，不受环境、地理条件的限制，特别适合安装在人烟稀少或环境恶劣地区，进行野外工作。另一方面，天基卫星可将接收到的地面传感器数据进行储存，然后发送到地面通信模块，并且卫星可时刻将自己的状态广播出去，使整个物联网系统保持有序工作。

由于目前的天基物联网中传感器依赖于地面通信工作，所用的传感器只能分布在有地面网络的地方，难以对山体、海洋、河流、森林、导航、无人机等进行监控，通信覆盖地域小，而且数据采集平台易受天气的影响，不能保证全天候工作，且整个系统在自然灾害、突发事件情况下容易出现故障，甚至失效，抗干扰性差。

实用新型内容

针对现有天基物联网存在的问题，本实用新型提供了一种天基物联网装置，该装置构建了天地一体的物联网服务体系，具有全球广域范围的各类传感器数据和通信数据的收集、存储功能。

为实现上述目的，本实用新型的具体技术方案是：

一种天基物联网装置，其特征在于，所述装置包括物联网卫星、地面站、数据中心、区域中心站和地面终端、地面网络通讯器和无线通信器；

所述物联网卫星分别与所述地面站、所述区域中心站和所述地面终端通过无线通信器连接，所述物联网卫星具有数据发送装置，所述物联网卫星接收所述区域中心站或所述地面终端发送的数据，将数据传送至所述地面站；

所述地面站与所述数据中心通过地面网络通讯器或无线通信器连接，所述数据中心具有存储器，用于存储所述物联网卫星传送的数据。

进一步地，所述数据中心通过地面网络通讯器分别与所述区域中心站和所述地面终端相连接，用以通过地面网络通讯器接收并存储所述区域中心站和所述地面终端采集的数据。

进一步地，所述装置还包括中继转发器，所述物联网卫星与所述中继转发器通过无线通信器连接。

进一步地，所述区域中心站与所述中继转发器相连，所述区域中心站通过所述中继转发器接收数据。

进一步地，所述装置包括多个所述区域中心站，多个所述区域中心站分别与所述物联网卫星和所述数据中心相连。

进一步地，所述装置包括多个所述地面终端，多个所述地面终端分别与所述物联网卫星和所述数据中心相连。

进一步地，所述物联网卫星还具有指令生成装置，所述指令生成装置经由所述物联网卫星与所述地面站相连。

进一步地，所述装置还包括物联网传感器，所述区域中心站和所述地面终端分别与附近的所述物联网传感器通过地面网络通讯器或无线通信器连接。

进一步地，所述区域中心站与多个所述物联网传感器分别相连。

进一步地，所述装置中包括多个所述物联网卫星，多个所述物联网卫星之间通过无线通信器连接，与所述物联网卫星分别相连的多个所述地面站之间通过地面网络通讯器或无线通信器连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型构建了天地一体的物联网体系，整个装置设计灵活，将地面站、卫星等多种设施组合在一起，构建了天地一体的物联网体系。

附图说明

图1为本实用新型天基物联网装置结构示意图。

其中：1‐物联网卫星、2‐地面站、3‐数据中心、4‐区域中心站、5‐地面终端、6‐物联网传感器、7‐中继转发器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例记载了一种天基物联网装置，如图1所示，该装置包括物联网卫星1、地面站2、数据中心3、区域中心站4、地面终端5、物联网传感器6、中继转发器7、地面网络通讯器和无线通信器。

物联网卫星1分别与地面站2、区域中心站4、地面终端5和中继转发器7通过无线通信器(无线通信器包括接收器和发射器，用于接收和发射无线信号)连接。物联网卫星1通过区域中心站4或地面终端5接收数据，通过中继转发器7接收其他物联网(如AIS、ADS-B、LTE、Lora、Argos等)数据。物联网卫星1具有数据发送装置，物联网卫星1通过区域中心站4、地面终端5或中继转发器7接收数据，通过数据发送装置将所接收的数据传送至地面站2，使得本实施例中的物联网装置兼容其他物联网装置，增加了本装置的扩展性和兼容性。同时物联网卫星1具有指令生成装置，指令生成装置经由物联网卫星1与地面站2相连，接收地面站2发送的遥控指令，并向区域中心站4、地面终端5或中继转发器7转发与之相关的遥控指令，实现“模拟遥控注入、模拟指令下发”的工作模式，并将物联网卫星1工作状态的信息数据传送至地面站2、区域中心站4和地面终端5，完成星地时空参考传递。

地面站2还与数据中心3通过地面网络通讯器(用于使设备接入地面网络)或无线通信器连接。地面站2将物联网卫星1传送的数据存储在数据中心3中；数据中心3通过地面网络通讯器还分别与区域中心站4和地面终端5相连接，区域中心站4和地面终端5可通过地面网络通讯器将所采集的数据直接存储至数据中心3。数据中心3具有存储器，用于存储地面站2传输的数据以及区域中心站4和地面终端5通过地面网络通讯器传输的数据，用户可根据自己的需求从数据中心3中调取其存储的数据，也可将自己的需求信息通过数据中心3传输至地面站2、区域中心站4或地面终端5中。

地面站2接收物联网卫星1传送的数据和数据中心3传送的用户需求信息，并向物联网卫星1发送遥控指令。

该装置中可包括多个物联网卫星1，多个物联网卫星1之间通过无线通信器连接，与物联网卫星1分别相连的多个地面站2之间通过地面网络通讯器或无线通信器连接，实现多个地面站2之间的数据通信及组网同步(组网同步是指通信组网以及时间同步，即所有地面站2形成一个同步的通信网络)，多个物联网卫星1及多个地面站2之间可相互传送物联网卫星1的遥控指令和数据，也即实现星间同步与通信(即所有物联网卫星1形成一个同步的通信网络)，保证多个物联网卫星1的同步更新及对地覆盖参数的更新。

区域中心站4与数据中心3之间可通过地面网络通讯器接收或传送数据。区域中心站4还与附近的多个物联网传感器6通过地面网络通讯器或无线通信器分别相连，物联网传感器6采集物联网数据，并将其发送到区域中心站4，本实施例中的物联网传感器6可为温湿度传感器、气体浓度传感器、水质采样检测装置等多种传感器。区域中心站4接收物联网传感器6采集的数据，并将数据传送至物联网卫星1或数据中心3中。在区域中心站4内还可设置中继转发器7，区域中心站4通过中继转发器7获得其他物联网的数据，区域中心站4将此数据也传送至物联网卫星1或数据中心3中。该装置中还可包括多个区域中心站4，多个区域中心站4分别与物联网卫星1和数据中心3相连，并分别接收数据、物联网卫星1下发的遥控指令或数据中心3发送的需求信息，并分别将数据传送至物联网卫星1或数据中心3。

地面终端5与附近的物联网传感器6通过地面网络通讯器或无线通信器连接，或将物联网传感器6嵌入地面终端5中。物联网传感器6将采集的物联网数据传送至地面终端5，地面终端5将数据传送至物联网卫星1或数据中心3中。地面终端5还与中继转发器7相连，地面终端5与中继转发器7可通过地面网络通讯器或无线通信器连接，也可将中继转发器7设置在地面终端5内，通过中继转发器7向地面终端5中继转发其他物联网的数据。本实施例的装置中可包括多个地面终端5，多个地面终端5分别与物联网卫星1和数据中心3相连。多个地面终端5分别将接收的物联网传感器6数据传输至物联网卫星1或数据中心3，并分别接收物联网卫星1下发的遥控指令或数据中心3发送的需求信息。

本实施例中所说的数据包括协议数据、遥控指令、状态信息的数据或用户的需求信息等，所用的无线通信器可接收和发射无线信号，如射频通信装置，使用者可根据需求自己设计建立射频通信；所用的地面网络通讯器可为地面网络的收发装置，用于接入地面网络，如互联网、3G、4G、5G、蓝牙等网络。

本实施例的天基物联网装置，根据用户的数据采集需求设置，在有多个物联网传感器6的区域设置区域中心站4，在单个物联网传感器6的区域设置地面终端5，在有其他物联网装置的区域加装中继转发器7。根据用户的数据需求，通过物联网传感器6采集物联网数据，并将数据发送到区域中心站4或对应的地面终端5，或通过中继转发器7中继转发其他物联网的数据。在有地面网络的情况下，区域中心站4或地面终端5可将采集的数据通过地面网络通讯器直接传送至数据中心3给用户使用；在无地面网络的情况下，区域中心站4或地面终端5将采集的数据通过物联网卫星1中继转发至地面站2，由地面站2快速送到数据中心3给用户使用；中继转发器7通过物联网卫星1、区域中心站4或地面终端5将其他物联网的数据转发至数据中心3给用户使用。

多个物联网卫星1间通过星间通信可以使区域中心站4或地面终端5采集的物联网数据经中继转发后快速送到数据中心3，提供给用户使用。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天基物联网装置，其特征在于，所述装置包括物联网卫星(1)、地面站(2)、数据中心(3)、区域中心站(4)和地面终端(5)、地面网络通讯器和无线通信器；

所述物联网卫星(1)分别与所述地面站(2)、所述区域中心站(4)和所述地面终端(5)通过无线通信器连接，所述物联网卫星(1)具有数据发送装置，所述物联网卫星(1)接收所述区域中心站(4)或所述地面终端(5)发送的数据，将数据传送至所述地面站(2)；

所述地面站(2)与所述数据中心(3)通过地面网络通讯器或无线通信器连接，所述数据中心(3)具有存储器，用于存储所述物联网卫星(1)传送的数据。

2.根据权利要求1所述的天基物联网装置，其特征在于，所述数据中心(3)通过地面网络通讯器分别与所述区域中心站(4)和所述地面终端(5)相连接，用以通过地面网络通讯器接收并存储所述区域中心站(4)和所述地面终端(5)采集的数据。

3.根据权利要求2所述的天基物联网装置，其特征在于，所述装置还包括中继转发器(7)，所述物联网卫星(1)与所述中继转发器(7)通过无线通信器连接。

4.根据权利要求3所述的天基物联网装置，其特征在于，所述区域中心站(4)与所述中继转发器(7)相连，所述区域中心站(4)通过所述中继转发器(7)接收数据。

5.根据权利要求2所述的天基物联网装置，其特征在于，所述装置包括多个所述区域中心站(4)，多个所述区域中心站(4)分别与所述物联网卫星(1)和所述数据中心(3)相连。

6.根据权利要求2所述的天基物联网装置，其特征在于，所述装置包括多个所述地面终端(5)，多个所述地面终端(5)分别与所述物联网卫星(1)和所述数据中心(3)相连。

7.根据权利要求1所述的天基物联网装置，其特征在于，所述物联网卫星(1)还具有指令生成装置，所述指令生成装置经由所述物联网卫星(1)与所述地面站(2)相连。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的天基物联网装置，其特征在于，所述装置还包括物联网传感器(6)，所述区域中心站(4)和所述地面终端(5)分别与附近的所述物联网传感器(6)通过地面网络通讯器或无线通信器连接。

9.根据权利要求8所述的天基物联网装置，其特征在于，所述区域中心站(4)与多个所述物联网传感器(6)分别相连。

10.根据权利要求1所述的天基物联网装置，其特征在于，所述装置中包括多个所述物联网卫星(1)，多个所述物联网卫星(1)之间通过无线通信器连接，与所述物联网卫星(1)分别相连的多个所述地面站(2)之间通过地面网络通讯器或无线通信器连接。