一种基于天通卫星的数据采集转发装置及通信方法与流程

本发明涉及卫星移动通信领域，具体涉及一种基于天通卫星的数据采集转发装置，还涉及一种基于天通卫星的数据采集转发装置的通信方法。

背景技术：

1、天通卫星采用静止轨道卫星，为海洋、沙漠、森林、山区等地面移动通信网络无法全面覆盖的偏远地区及人口分布不均地区提供通信支持，可以为个人通信、海洋运输、远洋渔业、航空救援、旅游科考等各个领域提供全天候、全天时、稳定可靠的卫星移动通信服务，支持语音、短消息和数据业务，此外，该系统最主要的优势体现在卫星终端的小型化、手机化，便于携带，但对终端的功耗要求比较高。

2、数据采集设备主要用于对环境污染地区、核辐射等地区的污染程度和核辐射等相关数据的采集，但对于环境污染比较严重和具有较强核辐射影响的地区，并不适合工作人员携带数据采集设备进行现场数据的采集工作，为了避免人员长期暴露在危险环境，就需要研制一种无需人工现场干预、能够在作业现场自动进行数据采集及转发功能的数据采集转发装置。对于采集设备可以采用公网信号进行数据的转发，但对于没有公网信号覆盖的地区就需要采用具有广域通信能力的卫星信号来解决数据的转发问题，天通卫星移动通信系统具有我国国土信号全覆盖并支持话音、短消息和数据业务，利用其数据、短信息业务可以解决数据采集设备的数据转发的问题。

3、考虑到数据采集设备的数据采集量小、并不需要数据的连续转发，采用基于天通卫星移动通信系统的数据业务和短消息业务的方式都可以实现采集数据的转发功能，考虑到数据业务在使用过程中需要天通卫星数据采集转发装置始终处于工作状态，对终端的待机时间影响较大，因此采用天通卫星短消息转发采集数据的方式比较合适实际的应用需求。

技术实现思路

1、本发明目的：在于提供一种基于天通卫星的数据采集转发装置及通信方法，将采集到的数据通过天通卫星短消息的形式自动转发给远端天通卫星终端。

2、为实现以上功能，本发明设计一种基于天通卫星的数据采集转发装置，包括相互连接的天通卫星通信模块、数据采集模块，用于通过天通卫星，实现与天通卫星终端的数据收发；

3、其中，数据采集模块用于采集目标区域的数据，并传输至天通卫星通信模块，包括物理接口模块，物理接口模块包括至少两个gpio接口、至少一个uart接口；还包括对物理接口模块供电的电源；

4、天通卫星通信模块用于接收数据采集模块所发送的数据，对数据进行处理后基于射频信号以短消息形式发送至天通卫星终端，包括主控单元，以及分别与主控单元相连接的通信单元、接口单元、供电单元、警示单元、定位单元和交互单元，其中接口单元与数据采集模块的物理接口模块的各接口相对应连接。

5、作为本发明的一种优选技术方案：主控单元包括基带处理模块和应用处理模块，两者之间采用串口通信，所述串口通信基于串口通信协议结构，从下至上依次为串行接口物理层、第二层协议、第三层协议、应用层，其中基带处理模块用于完成高层协议栈、串行接口物理层标准的实现，并与应用处理模块实现数据交互；应用处理模块用于实现上层应用、底层驱动，以及外设管理。

6、作为本发明的一种优选技术方案：串口通信协议结构中的串行接口物理层为天通卫星通信模块与数据采集模块之间连接的uart接口，将数据采集模块所采集的数据以消息帧形式传输至第二层协议，其中消息帧包括消息头、消息体、消息尾；

7、第二层协议用于接收串行接口物理层发送的消息帧，做出应答响应，并接收第三层协议发送的消息帧，对所接收到第三层协议发送的消息帧中的消息体进行打包，将消息帧发送至串行接口物理层；

8、第三层协议用于对消息帧进行消息分拣，根据消息帧所属的消息类型，将消息帧分发到不同的应用程序，并接收应用层发送的数据块，将数据块拆分重组为消息帧后发送到第二层协议；

9、应用层包含对消息进行解析的功能模块，将数据块发送到第三层协议。

10、作为本发明的一种优选技术方案：所述通信单元包括相互连接的天通卫星天线、射频模块，天通卫星天线用于向天通卫星发射或接收射频信号，射频模块用于对天通卫星天线与天通卫星之间的射频信号进行变频、滤波、功率放大处理，射频模块包括射频集成电路、与射频集成电路输出端相连接的发射端口、与射频集成电路输入端相连接的接收端口、与发射端口和接收端口相连接的切换开关，切换开关与天通卫星天线相连接，射频集成电路与主控单元相连接。

11、作为本发明的一种优选技术方案：所述接口单元包括分别与主控单元相连接的串口和卫星卡，其中串口与数据采集模块的物理接口模块相对接，用于实现天通卫星通信模块、数据采集模块之间数据和指令的收发。

12、作为本发明的一种优选技术方案：所述警示单元包括分别与主控单元相连接的马达、蜂鸣器、闪光灯，用于针对超标或异常数据发出警示。

13、作为本发明的一种优选技术方案：所述交互单元包括分别与主控单元相连接的按键、led，其中按键用于数据采集转发装置的开关机，led用于指示入网状态。

14、本发明还设计一种基于天通卫星的数据采集转发装置的通信方法，基于所述的一种基于天通卫星的数据采集转发装置，完成对目标区域的数据采集，并通过天通卫星，实现与天通卫星终端的数据收发：

15、步骤s1、分别将数据采集转发装置和天通卫星终端安装卡号相互对应的卫星卡，当数据采集转发装置和天通卫星终端处于目标区域预设位置后开机上电，并等待数据采集装置上表示入网成功的led灯亮，进入步骤s2；

16、步骤s2、天通卫星通信模块开机上电入网后，通过数据采集模块的uart接口接收数据采集模块所发送的数据，通过短消息的形式将经过处理的数据通过天通卫星，转发到天通卫星终端，其中，短消息发送的次数、时间间隔和短消息接收天通卫星终端的卫星卡卡号均在数据采集转发装置中的天通卫星通信模块中进行预先设置；

17、步骤s3、当数据采集转发装置完成预先设置的短消息发送次数后，进入待机状态，若天通卫星终端没有收到相应的短消息的时长超过预设时间阈值后也进入待机状态；

18、步骤s4、数据采集转发装置待机预设时间后，进入睡眠状态，若数据采集转发装置收到预设激活短消息，则数据采集转发装置被唤醒；

19、步骤s5、数据采集转发装置被唤醒后，天通卫星通信模块通过接口单元接收数据采集模块发送的数据，通过提取信息并打包处理，通过短消息的形式转发至天通卫星终端，在完成预先设置的发送次数后，进入待机状态；

20、步骤s6、天通卫星通信模块进入待机状态后，天通卫星终端也相继进入待机状态，以预设周期重复步骤s1-步骤s5的数据采集循环过程。

21、有益效果：相对于现有技术，本发明的优点包括：

22、本发明设计了一种基于天通卫星的数据采集转发装置及通信方法，通过该数据采集转发装置，可以在不改变数据采集模块物理结构的基础上利用天通卫星移动通信系统拓展其采集数据的自动转发功能，天通卫星通信模块和数据采集模块通过有线连接两者之间数据的可靠安全传输；通过其睡眠唤醒方法，可以显著降低移动通信终端和天通卫星通信模块的功耗，延长数据采集转发装置的使用和待机时间，通过定制的天通卫星数据采集打包转发软件可以实现数据采集的全自动采集和转发，减少人为干预，对于在特点地域和环境下的使用具有特别重要的意义。