一种广域低功耗物联网通讯系统及其传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种广域低功耗物联网通讯系统，属于物联网技术领域；一种广域低功耗物联网通讯系统，包括多个物联网终端，通过所述物联网终端模块接收数据进行预处理，并传输至卫星射频单元实现变频，以使同步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，同步轨道通信卫星接受信息后并转发给卫星物联网网关站，由卫星物联网网关站接收并传输至云计算中心，经云服务器处理后并上传至客户物联网应用平台；本发明专利技术的有益效果是：利用同步轨道卫星和网关站，使各类物联网终端组成一个广域的物联网络，实现广域的物联网通信；采用了低功耗的设计，通过对数据的监听，实现终端卫星射频单元自主唤醒和关闭，延长了终端工作时间。

A wide area low power Internet of things communication system and its transmission method

The invention discloses a wide area low-power Internet of things communication system, which belongs to the technical field of the Internet of things; a wide area low-power Internet of things communication system, which comprises a plurality of Internet of things terminals, receives data through the Internet of things terminal module for preprocessing, and transmits it to the satellite radio frequency unit to realize frequency conversion, so that the synchronous orbit communication satellite can transmit through the two-dimensional phased array antenna The behavior receives the signal, the synchronous orbit communication satellite receives the information and forwards it to the satellite Internet of things gateway station, the satellite Internet of things gateway station receives and transmits it to the cloud computing center, the cloud server processes it and uploads it to the customer Internet of things application platform; the beneficial effect of the invention is: using the synchronous orbit satellite and the gateway station, making all kinds of Internet of things terminals form a wide area of things Connect the network to realize the wide area Internet of things communication; adopt the design of low power consumption, through monitoring the data, realize the terminal satellite RF unit to wake up and shut down independently, and extend the working time of the terminal.

【技术实现步骤摘要】
一种广域低功耗物联网通讯系统及其传输方法
本专利技术涉及物联网
，具体涉及一种广域低功耗物联网通讯系统及其传输方法。
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。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种广域低功耗物联网通讯系统，利用现有同步轨道通信卫星，实现跨地域、远距离的多种应用环境下的广域物联网通信功能。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种广域低功耗物联网通讯系统，包括传感器收发系统、卫星以及移动客户端处理系统；所述传感器收发系统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；所述卫星为同步或中低轨道通信卫星，用于将接收到的信息发送至地面信息处理站；所述客户端处理系统包括卫星物联网网关站，用于接收卫星传来的信息或向卫星发送采集指令；云服务中心，用于接收卫星物联网网关站传来的信息发送给行业用户或接收行业用户的采集指令发送至卫星物联网网关站。进一步地，所述物联网终端模块：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车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。所述卫星物联网网关站：包括多个相并联的多通道网关设备，所述多通道网关设备包括射频分合路器、多信道网关模块、网络模块和电源模块；接收信息时，射频分合路器用于接收卫星射频单元的卫星物联网信息并分路给多信道网关模块；发送信息时，射频分合路器用于将多信道网关模块的卫星物联网信息合路后，传输至卫星射频单元；接收信息时，多信道网关模块将自射频分合路器接收的卫星物联网信息解码解调为基带信息，再通过网络接口传输至地面网络；发送信息时，接收地面网络的基带信息并调制编码成卫星物联网信息格式，通过卫星射频单元、卫星通信天线传输至卫星；接收信息时，网络模块用于将多信道网关模块解调的基带信息汇集后传输至地面网络；发送信息时，网络模块用于将地面网络传来的基带信息调制后发送给至多信道网关模块；电源模块分别用于给多信道网关模块、网络模块和射频分合路器供电。进一步地，所述多信道网关模块包括对外接口、卫星物联网通信模块、多通道卫星物联网网关模块；其中，对外接口用于实现与网络模块和射频分合路器的信息传输；卫星物联网通信模块用于实现卫星物联网信息与基带信号的转换；多通道卫星物联网网关模块用于完成多路通信模块的控制和信息传输。卫星物联网通信模块包括多任务处理单元，所述多任务单元的周围连接有与其接通的FLASH模块、指示灯模块、卫星物联网信道模块、时钟模块、看门狗模块、RS232/RS485收发器模块和网络接口模块；所述卫星物联网信道模块的还与无线接口相连通；所述RS232/RS485收发器模块还通过数据接口模块与所述电源模块相连通；所述网络接口模块还与卫星物联网网关模块相连通；其中，卫星物联网网关模块由8个卫星物联网网关信道模块组成；所述多信道网关模块上并联设有8个不同频率的卫星物联网信道模块，各卫星物联网信道模块组成一个完整的网管模块的频段，当有信号接入时采用频率划分子通信单元。进一步地，所述传感器收发系统还包括用于给车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，所述传感器收发系统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；所述卫星为同步或中低轨道通信卫星，用于将接收到的信息发送至地面信息处理站；所述客户端处理系统包括卫星物联网网关站，用于接收卫星传来的信息或向卫星发送采集指令；云服务中心，用于接收卫星物联网网关站传来的信息发送给行业用户或接收行业用户的采集指令发送至卫星物联网网关站。通过所述物联网终端模块接收数据进行预处理，并传输至卫星射频单元实现变频，以使同步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，同步轨道通信卫星接受信息后并转发给卫星物联网网关站，由卫星物联网网关站接收并传输至云计算中心，经云服务器处理后并上传至客户物联网应用平台。进一步地，所述物联网终端包括对外接口和基带单元，所述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，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；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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种广域低功耗物联网通讯系统，其特征在于：包括传感器收发系统、卫星以及移动客户端处理系统；/n所述传感器收发系统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；/n所述卫星为同步或中低轨道通信卫星，用于将接收到的信息发送至地面信息处理站；/n所述客户端处理系统包括卫星物联网网关站，用于接收卫星传来的信息或向卫星发送采集指令；云服务中心，用于接收卫星物联网网关站传来的信息发送给行业用户或接收行业用户的采集指令发送至卫星物联网网关站。/n

【技术特征摘要】
1.一种广域低功耗物联网通讯系统，其特征在于：包括传感器收发系统、卫星以及移动客户端处理系统；
所述传感器收发系统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；
所述卫星为同步或中低轨道通信卫星，用于将接收到的信息发送至地面信息处理站；
所述客户端处理系统包括卫星物联网网关站，用于接收卫星传来的信息或向卫星发送采集指令；云服务中心，用于接收卫星物联网网关站传来的信息发送给行业用户或接收行业用户的采集指令发送至卫星物联网网关站。


2.根据权利要求1所述的一种广域低功耗物联网通讯系统，其特征在于：
所述物联网终端模块：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车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。
所述卫星物联网网关站：包括多个相并联的多通道网关设备，所述多通道网关设备包括射频分合路器、多信道网关模块、网络模块和电源模块；接收信息时，射频分合路器用于接收卫星射频单元的卫星物联网信息并分路给多信道网关模块；发送信息时，射频分合路器用于将多信道网关模块的卫星物联网信息合路后，传输至卫星射频单元；接收信息时，多信道网关模块将自射频分合路器接收的卫星物联网信息解码解调为基带信息，再通过网络接口传输至地面网络；发送信息时，接收地面网络的基带信息并调制编码成卫星物联网信息格式，通过卫星射频单元、卫星通信天线传输至卫星；接收信息时，网络模块用于将多信道网关模块解调的基带信息汇集后传输至地面网络；发送信息时，网络模块用于将地面网络传来的基带信息调制后发送给至多信道网关模块；电源模块分别用于给多信道网关模块、网络模块和射频分合路器供电。


3.根据权利要求2所述的一种广域低功耗物联网通讯系统，其特征在于：
所述多信道网关模块包括对外接口、卫星物联网通信模块、多通道卫星物联网网关模块；
其中，对外接口用于实现与网络模块和射频分合路器的信息传输；
卫星物联网通信模块用于实现卫星物联网信息与基带信号的转换；
多通道卫星物联网网关模块用于完成多路通信模块的控制和信息传输。
卫星物联网通信模块包括多任务处理单元，所述多任务单元的周围连接有与其接通的FLASH模块、指示灯模块、卫星物联网信道模块、时钟模块、看门狗模块、RS232/RS485收发器模块和网络接口模块；所述卫星物联网信道模块的还与无线接口相连通；所述RS232/RS485收发器模块还通过数据接口模块与所述电源模块相连通；所述网络接口模块还与卫星物联网网关模块相连通；其中，卫星物联网网关模块由8个卫星物联网网关信道模块组成；所述多信道网关模块上并联设有8个不同频率的卫星物联网信道模块，各卫星物联网信道模块组成一个完整的网管模块的频段，当有信号接入时采用频率划分子通信单元。


4.根据权利要求2所述的一种广域低功耗物联网通讯系统，其特征在于：所述传感器收发系统还包括用于给车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。


5.一种广域低功耗物联网通讯方法，其特征在于：
所述传感器收发系统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；
所述卫星为同步或中低轨道通信卫星，用于将接收到的信息发送至地面信息处理站；
所述客户端处理系统包括卫星物联网网关站，用于接收卫星传来的信息或向卫星发送采集指令；云服务中心，用于接收卫星物联网网关站传来的信息发送给行业用户或接收行业用户的采集指令发送至卫星物联网网关站。
通过所述物联网终端模块接收数据进行预处理，并传输至卫星射频单元实现变频，以使同步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，同步...

【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