一种机载物联网终端及信息传输方法技术

本发明专利技术公开了一种机载物联网终端及信息传输方法，属于物联网技术领域；通过将机载物联网终端安装在无人机或通用飞行器内部接收机载传感器传来的数据，并传输至卫星射频单元实现变频，以使同步或中低轨道通信卫星能够通过二维相控阵天线的发射行为接收到信号；本发明专利技术的有益效果是：利用一个终端实现同步或中低轨道轨道卫星的物联网通信，通过卫星的远距离覆盖，解决了传统物联网传输距离近，无法实现跨区域覆盖的信息采集的问题；并实现了在飞机静止和高速运行中的准确和快速的对准卫星，完成信息的实时通信。

An airborne Internet of things terminal and information transmission method

The invention discloses an airborne Internet of things terminal and information transmission method, belonging to the technical field of the Internet of things; by installing the airborne Internet of things terminal in the internal receiver of the UAV or general aircraft, the data transmitted by the sensor is transmitted to the satellite radio frequency unit to realize frequency conversion, so that the synchronous or medium low orbit communication satellite can receive through the transmission behavior of the two-dimensional phased array antenna The invention has the following beneficial effects: using a terminal to realize the Internet of things communication of synchronous or low orbit satellites, solving the problem that the traditional Internet of things has a short transmission distance and can't realize the information collection of cross area coverage through the long-distance coverage of satellites, and realizing the accurate and fast alignment of satellites in the static and high-speed operation of the aircraft, so as to complete the realization of information Time communication.

【技术实现步骤摘要】
一种机载物联网终端及信息传输方法
本专利技术涉及物联网
，具体涉及一种机载物联网终端及信息传输方法。
技术介绍
现有的物联网主要是基于运营商地面公共移动通信网络或者自建网关搭建的近距离的封闭物联网络，物联网终端利用VHF\UHF等几百MHz的较低频率实现短距离的无线通信；其必须依赖运营商地面网络或者接入网关，在偏远地区、海洋、空中等区域，在运营商地面网络无法覆盖、或者无法布置接入网关的区域，将不能提供物联网的通信连接。申请号为201410845811.1的中国专利提出了一种基于北斗卫星定位的冷藏箱专用物联网网关的方法。该专利利用北斗卫星定位功能实现位置信息采集，并将位置、温度等信息通过GPRS传输至平台；因此在此专利技术专利中卫星仅起到的定位功能，而物联网传输功能由运营商提供GPRS数据通信服务实现。申请号为201711416665.0的中国专利提出了一种基于多个物联网小卫星组成的物联网星座实现物联网数据采集传输的系统，该专利中的物联网卫星为轨道高度为几百到一千公里左右的低轨道小卫星，且需要几十颗甚至上千颗才能实现实时的大范围地面覆盖，并且从实施到投入运营提供服务需要若干年时间，无法解决当前快速蓬勃的物联网应用发展需要，而且专利中未涉及具体的物联网终端设计和结构等内容。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种机载物联网通信终端及信息传输方法，利用同步或者中低轨道通信卫星，实现跨地域、远距离的移动机载应用环境下的物联网实时通信。本专利技术是通过以下技术方案来实现：机载物联网终端安装在无人机或飞行器上，用于接收静止或飞行中的机载传感器传来的信息，并传输至卫星射频单元实现变频，以使同步或中低轨道通信卫星能够通过二维相控阵天线的发射行为接收到信号；若需要采集特定信息，则通过地面信息处理站将采集指令发送至卫星，所述卫星经二维相控阵天线将采集指令传输至卫星射频单元，卫星射频单元接收采集指令并发送至物联网终端，物联网终端通过采集指令控制传感器采集信息。进一步地，所述机载物联网终端包括对外接口和基带单元，所述机载物联网终端通过对外接口与指定地点或指定区域内的传感器相互连接，机载物联网终端接收到对外接口传来的传感器数据后，基带单元对数据进行用于适应卫星信道传输的调制编码，并在调制编码中增加4/5编码率的冗余纠错符号对突发性误码纠正；机载物联网终端还包括处理单元，所述处理单元用于唤醒或休眠基带单元，所述唤醒包括定时唤醒和定点唤醒，所述定时唤醒用于唤醒指定地点内的物联网终端，所述定点唤醒用于唤醒指定区域内的物联网终端；或对地面信息处理站发出的采集指令实现响应并唤醒机载物联网终端完成对所需数据的采集和传输。进一步地，所述基带单元对来自传感器数据端口数据进行适合卫星信道传输的协议打包；并增加冗余纠错符号用于远距离无线信道传输数据引发的突发性误码纠正；所述基带单元还用于将调制编码后的数据包分组，并对分组后的数据包进行扩频调制，使其适应于远距离卫星信道传输。进一步地，当无人机或通用飞行器在指定区域内的飞行时，二维相控阵天线通过驱动单元、驱动控制单元调整波束的指向，实现对准和跟踪同步或中低轨道通信卫星；其中，驱动控制单元分别接收GPS定位模块和姿态航向传感器的信息，确定二维相控阵天线当前的位置、姿态和航向信息，根据同步或中低轨道通信卫星的要求获取二维相控阵天线对准需调整的俯仰角度和方位角度，然后发送给驱动单元；驱动单元根据俯仰角度和方位角度进行调整使二维相控阵天线的波束对准卫星。进一步地，包括传感器数据接口，用于接收外部传感器的检测信息；物联网终端模块，接收来自传感器数据接口传来的信息传输至卫星射频单元；卫星射频单元，对发送到卫星的信息进行变频并发送给二维相控阵天线；二维相控阵天线，将变频后的信息发送至同步或中低轨道通信卫星；同步或中低轨道通信卫星，将接收到的信息发送至地面信息处理站；地面信息处理站，用于接收卫星传来的信息或向卫星发送采集指令；所述机载物联网终端可以在随无人机或通用飞行器静止或飞行中用来接收飞机机载传感器传来的信息，并传输至卫星射频单元实现变频，以使同步或中低轨道通信卫星能够接收到二维相控阵天线的发射信号并发送至地面信息处理站。进一步地，还包括用于给机载物联网终端供电锂离子电池模块；用于物联网终端内部控制的驱动控制单元；用于物联网终端与中心站之间的数据透传的同步轨道通信卫星；所述锂离子电池模块分别与驱动控制单元、物联网终端模块、传感器数据接口、微型射频单元和二维相控阵天线相互连通，所述驱动控制单元还与物联网终端模块相连通，所述物联网终端模块还分别与卫星射频单元和传感器数据接口相连通，所述卫星射频单元还与二维相控阵天线相连通。进一步地，物联网终端模块：包括对外接口、基带单元和处理单元，所述基带单元对来自传感器数据端口数据进行适合卫星信道传输的协议打包；并增加冗余纠错符号用于远距离无线信道传输数据引发的突发性误码纠正；所述基带单元还用于将调制编码后的数据包分组，并对分组后的数据包进行扩频调制，使其适应于远距离卫星信道传输；所述处理单元用于唤醒或休眠基带单元，所述唤醒包括定时唤醒和定点唤醒，所述定时唤醒用于唤醒指定地点内的物联网终端，所述定点唤醒用于唤醒指定区域内的物联网终端；或对地面信息处理站发出的采集指令实现响应并唤醒机载物联网终端完成对所需数据的采集和传输；卫星射频单元：包括上变频模块和下变频模块，所述上变频模块对发送到卫星的信息进行上波段变频，所述下变频模块对卫星返回的信息进行下波段变频；二维相控阵天线：通过俯仰方位实现二维扫描，并用于发送至同步轨道通信卫星射频信号的波束跟踪和调制编码。进一步地，若所述卫星射频单元上传信息，所述机载物联网终端模块通过传感器数据接口采集数据，并对接收到的有效信息进行调制编码；卫星射频单元的上变频模块对调制编码后的上传数据从L波段上变频至L、S、C、X、Ku、Ka或EHF频段波段信号，二维相控阵天线对变频后的上传数据接收和放大后，发送至同步或中低轨道通信卫星。进一步地，若所述卫星射频单元下载信息，则卫星射频单元的下变频模块对同步或中低轨道通信卫星传来的信息从L、S、C、X、Ku、Ka或EHF频段波段信号下变频至L波段，物联网终端模块接收下变频信息后并通过对外数据接口发送至传感器。进一步地，所述对外接口为射频接口、数据接口或电源接口中的一或多个。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：利用物联网数据接口、物联网终端、卫星射频单元和天线集成在一个终端内，实现同步或中低轨道卫星的物联网通信，通过卫星的远距离覆盖，解决了传统物联网传输距离近，无法实现跨区域覆盖的无人机或通用飞行器上信息采集的问题；同时采用采用二维相控阵天线，实现了终端的小型化、低轮廓，易于安装于各类不同的无人机或通用飞行器以及移动、固定平台使用，并实现了在飞机静止和运行中的准确和快速的对准卫星，完成信息的实时通信。附图说明图1为本专利技术的同步轨道通信卫星物联网终端组成示意图；图2为本专利技术的传输数据工作流程示意图；图3为本专利技术的相控阵天线跟踪对星流程图；图4为本专利技术的物联网终端内部模块示意图；图5为本专利技术的物联网终端安装在飞机上的结构示意图。图中：1-机载物联网终端；2-透波罩。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载物联网信息传输方法，其特征在于：机载物联网终端安装在无人机或飞行器上，用于接收静止或飞行中的机载传感器传来的信息，并传输至卫星射频单元实现变频，以使同步或中低轨道通信卫星能够通过二维相控阵天线的发射行为接收到信号；若需要采集特定信息，则通过地面信息处理站将采集指令发送至卫星，所述卫星经二维相控阵天线将采集指令传输至卫星射频单元，卫星射频单元接收采集指令并发送至物联网终端，物联网终端通过采集指令控制传感器采集信息。

【技术特征摘要】
1.一种机载物联网信息传输方法，其特征在于：机载物联网终端安装在无人机或飞行器上，用于接收静止或飞行中的机载传感器传来的信息，并传输至卫星射频单元实现变频，以使同步或中低轨道通信卫星能够通过二维相控阵天线的发射行为接收到信号；若需要采集特定信息，则通过地面信息处理站将采集指令发送至卫星，所述卫星经二维相控阵天线将采集指令传输至卫星射频单元，卫星射频单元接收采集指令并发送至物联网终端，物联网终端通过采集指令控制传感器采集信息。2.根据权利要求1所述的一种机载物联网信息传输方法，其特征在于：所述机载物联网终端包括对外接口和基带单元，所述机载物联网终端通过对外接口与机仓内外的传感器相互连接，机载物联网终端接收到对外接口传来的传感器数据后，基带单元对数据进行用于适应卫星信道传输的调制编码，并在调制编码中增加4/5编码率的冗余纠错符号对突发性误码纠正；机载物联网终端还包括处理单元，所述处理单元用于唤醒或休眠基带单元，所述唤醒包括定时唤醒和定点唤醒，所述定时唤醒用于唤醒指定地点内的物联网终端，所述定点唤醒用于唤醒指定区域内的物联网终端；或对地面信息处理站发出的采集指令实现响应并唤醒机载物联网终端完成对所需数据的采集和传输。3.根据权利要求2所述的一种机载物联网信息传输方法，其特征在于：所述基带单元对来自传感器数据端口数据进行适合卫星信道传输的协议打包；并增加冗余纠错符号用于远距离无线信道传输数据引发的突发性误码纠正；所述基带单元还用于将调制编码后的数据包分组，并对分组后的数据包进行扩频调制，使其适应于远距离卫星信道传输。4.根据权利要求3所述的一种机载物联网信息传输方法，其特征在于：当无人机或通用飞行器在指定区域内的飞行时，二维相控阵天线通过驱动单元、驱动控制单元调整波束的指向，实现对准和跟踪同步或中低轨道通信卫星；其中，驱动控制单元分别接收GPS定位模块和姿态航向传感器的信息，确定二维相控阵天线当前的位置、姿态和航向信息，根据同步或中低轨道通信卫星的要求获取二维相控阵天线对准需调整的俯仰角度和方位角度，然后发送给驱动单元；驱动单元根据俯仰角度和方位角度进行调整使二维相控阵天线的波束对准卫星。5.一种机载物联网通信终端，其特征在于：包括传感器数据接口，用于接收外部传感器的检测信息；物联网终端模块，接收来自传感器数据接口传来的信息传输至卫星射频单元；卫星射频单元，对发送到卫星的信息进行变频并发送给二维相控阵天线；二维相控阵天线，将变频后的信息发送至同步或中低轨道通信卫星；同步或中低轨道通信卫星，将接收到的信息发送至地面信息处理站；地面信息处理站，用于接收卫星传来的信息或向卫星发送采集指令；所述机载物联网终端可以在随无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈牧，
申请(专利权)人：西安天宸量子通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61