一种基于低轨卫星的天地一体化物联网构建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于低轨卫星的天地一体化物联网系统及构建方法，该系统包括：传感器终端，布设于地面上，通过地面网络与数据处理中心通信连接，用于采集并传输数据；低轨卫星，低轨卫星分别与传感器终端、通信卫星和地面站通信连接，且不同的低轨卫星之间通信连接，低轨卫星用于接收和转发数据；通信卫星，通信卫星位于中轨道或高轨道，与地面站通信连接，用于接收和转发数据；地面站，地面站通过地面网络与数据处理中心通信连接，用于接收和转发数据；数据处理中心，数据处理中心用于接收并处理传感器终端和/或地面站发送的数据。本发明专利技术能够实现高效的传感器数据采集和传输，显著提高实际网络覆盖范围、数据回传效率和通信宽带利用率。宽带利用率。宽带利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于低轨卫星的天地一体化物联网构建方法


[0001]本专利技术涉及物联网
，尤其涉及一种基于低轨卫星的天地一体化物联网系统及构建方法。

技术介绍

[0002]随着物联网技术的不断发展，各行各业正在一步步迈向“万物互联”时代，如智慧交通、智慧家居等。当前，在天基物联网方面，通过在卫星上搭载各种传感器载荷的方式，实现对不同数据的采集；在地基物联网方面，通过在地面上布设各类传感器采集不同的数据，并利用地面网络实现数据的传输。
[0003]其中，天基物联网通过通信卫星实现数据的采集和传输，其具有广域覆盖、抗灾害性强等优点，但是由于卫星上的空间有限，卫星自身所能够携带的传感器载荷的种类和数量较少，导致所能采集的数据种类非常有限，并且，相比于普通的地面用传感器，星载传感器载荷的成本也较高。而地基物联网通过地面上布设的传感器和地面网络实现数据的采集和传输，具有采集数据类型多、成本低等优点，但是在戈壁、沙漠、海洋等地面网络基础设施无法覆盖的区域，则难以实现高效的数据采集和传输，受地理环境的限制较大。

技术实现思路

[0004]为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本专利技术提供一种基于低轨卫星的天地一体化物联网系统及构建方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]第一方面，提供了一种基于低轨卫星的天地一体化物联网系统，包括：
[0007]传感器终端，布设于地面上，通过地面网络与数据处理中心通信连接，用于采集并传输数据；
[0008]低轨卫星，所述低轨卫星分别与所述传感器终端、通信卫星和地面站通信连接，且不同的所述低轨卫星之间通信连接，所述低轨卫星用于接收和转发数据；
[0009]所述通信卫星，所述通信卫星位于中轨道或高轨道，与所述地面站通信连接，用于接收和转发数据；
[0010]所述地面站，所述地面站通过地面网络与所述数据处理中心通信连接，用于接收和转发数据；
[0011]所述数据处理中心，所述数据处理中心用于接收并处理所述传感器终端和/或所述地面站发送的数据。
[0012]在一些可能的实现方式中，所述低轨卫星上设置有信号接收与转发载荷，所述信号接收与转发载荷用于接收所述传感器终端发送的数据、以及用于将数据转发至所述通信卫星和/或所述地面站。
[0013]在一些可能的实现方式中，所述低轨卫星上设置有星间通信载荷，不同的所述低轨卫星通过所述星间通信载荷进行信息交流和数据传输。
[0014]在一些可能的实现方式中，所述低轨卫星上设置有传感器载荷，所述传感器载荷用于采集数据。
[0015]在一些可能的实现方式中，所述低轨卫星上设置有存储模块，所述存储模块分别与所述低轨卫星上的各个载荷连接，用于存储各个载荷获取的信息和数据。
[0016]第二方面，还提供了一种用于上述的基于低轨卫星的天地一体化物联网系统的基于低轨卫星的天地一体化物联网构建方法，包括：
[0017]传感器终端通过地面采集模式、直接转发模式、低轨转发模式、中高轨转发模式、或者低轨
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中高轨转发模式将采集的数据传至数据处理中心；
[0018]其中，所述地面采集模式包括：传感器终端将采集的数据通过地面网络传至数据处理中心；
[0019]所述直接转发模式包括：传感器终端将采集的数据发送至低轨卫星，以使低轨卫星将数据转发至地面站、以及使地面站将数据转发至数据处理中心；
[0020]所述低轨转发模式包括：传感器终端将采集的数据发送至低轨卫星，以使低轨卫星将数据转发至另一个低轨卫星、使另一个低轨卫星将数据转发至地面站、以及使地面站将数据转发至数据处理中心；
[0021]所述中高轨转发模式包括：传感器终端将采集的数据发送至低轨卫星，以使低轨卫星将数据转发至通信卫星、使通信卫星将数据转发至地面站、以及使地面站将数据转发至数据处理中心；
[0022]所述低轨
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中高轨转发模式包括：传感器终端将采集的数据发送至低轨卫星，以使低轨卫星将数据转发至另一个低轨卫星、使另一个低轨卫星将数据转发至通信卫星、使通信卫星将数据转发至地面站、以及使地面站将数据转发至数据处理中心。
[0023]在一些可能的实现方式中，当地面网络能够覆盖传感器终端时，所述传感器终端通过地面采集模式将采集的数据传至数据处理中心。
[0024]在一些可能的实现方式中，当地面网络无法覆盖传感器终端时，所述传感器终端通过直接转发模式、低轨转发模式、中高轨转发模式、或者低轨
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中高轨转发模式将采集的数据传至数据处理中心。
[0025]在一些可能的实现方式中，当地面网络无法覆盖传感器终端时，所述传感器终端通过直接转发模式、低轨转发模式、中高轨转发模式、或者低轨
‑
中高轨转发模式将采集的数据传至数据处理中心，包括：
[0026]当地面网络无法覆盖传感器终端时，所述传感器终端将采集的数据发送至能够与其进行通信的低轨卫星，低轨卫星判断地面站是否在其信号覆盖范围内，若是，则低轨卫星将接收到的数据转发至地面站，地面站将接收到的数据转发至数据处理中心；
[0027]若低轨卫星判定地面站不在其信号覆盖范围内，则低轨卫星确定能够与其进行星间通信的其他低轨卫星对地面站的信号覆盖情况，若存在其他低轨卫星能够覆盖地面站，则从能够覆盖地面站的其他低轨卫星中选择一个低轨卫星，将接收到的数据转发至所选低轨卫星，所选低轨卫星将接收到的数据转发至地面站，地面站将接收到的数据转发至数据处理中心；
[0028]若不存在其他低轨卫星能够覆盖地面站，则低轨卫星判断是否能够与通信卫星进行通信，若是，则低轨卫星将接收到的数据转发至通信卫星，通信卫星将接收到的数据转发
至地面站，地面站将接收到的数据转发至数据处理中心；
[0029]若不能与通信卫星进行通信，则低轨卫星确定能够与其进行星间通信的其他低轨卫星是否能够与通信卫星进行通信，若存在其他低轨卫星能够与通信卫星进行通信，则从能够与通信卫星进行通信的其他低轨卫星中选择一个低轨卫星，将接收到的数据转发至所选低轨卫星，所选低轨卫星将接收到的数据转发至通信卫星，通信卫星将接收到的数据转发至地面站，地面站将接收到的数据转发至数据处理中心；
[0030]若不存在其他低轨卫星能够与通信卫星进行通信，则低轨卫星等待下次过境时，重新判断地面站是否在其信号覆盖范围内，并根据判断结果继续执行对应动作，直至将数据转发至数据处理中心。
[0031]在一些可能的实现方式中，低轨卫星从能够覆盖地面站的其他低轨卫星中选择与其通信速率最大的一个低轨卫星，从能够与通信卫星进行通信的其他低轨卫星中选择与其通信速率最大的一个低轨卫星。
[0032]本专利技术技术方案的主要优点如下：
[0033]本专利技术的基于低轨卫星的天地一体化物联网系统及构建方法通过利用多个低轨卫星进行组网、以及采用中
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高轨中继通信转发的方式进行传感器数据的转发传输，能够在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低轨卫星的天地一体化物联网系统，其特征在于，包括：传感器终端，布设于地面上，通过地面网络与数据处理中心通信连接，用于采集并传输数据；低轨卫星，所述低轨卫星分别与所述传感器终端、通信卫星和地面站通信连接，且不同的所述低轨卫星之间通信连接，所述低轨卫星用于接收和转发数据；所述通信卫星，所述通信卫星位于中轨道或高轨道，与所述地面站通信连接，用于接收和转发数据；所述地面站，所述地面站通过地面网络与所述数据处理中心通信连接，用于接收和转发数据；所述数据处理中心，所述数据处理中心用于接收并处理所述传感器终端和/或所述地面站发送的数据。2.根据权利要求1所述的基于低轨卫星的天地一体化物联网系统，其特征在于，所述低轨卫星上设置有信号接收与转发载荷，所述信号接收与转发载荷用于接收所述传感器终端发送的数据、以及用于将数据转发至所述通信卫星和/或所述地面站。3.根据权利要求2所述的基于低轨卫星的天地一体化物联网系统，其特征在于，所述低轨卫星上设置有星间通信载荷，不同的所述低轨卫星通过所述星间通信载荷进行信息交流和数据传输。4.根据权利要求3所述的基于低轨卫星的天地一体化物联网系统，其特征在于，所述低轨卫星上设置有传感器载荷，所述传感器载荷用于采集数据。5.根据权利要求2
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4中任一项所述的基于低轨卫星的天地一体化物联网系统，其特征在于，所述低轨卫星上设置有存储模块，所述存储模块分别与所述低轨卫星上的各个载荷连接，用于存储各个载荷获取的信息和数据。6.一种用于如权利要求1
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5中任一项所述的基于低轨卫星的天地一体化物联网系统的基于低轨卫星的天地一体化物联网构建方法，其特征在于，包括：传感器终端通过地面采集模式、直接转发模式、低轨转发模式、中高轨转发模式、或者低轨
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中高轨转发模式将采集的数据传至数据处理中心；其中，所述地面采集模式包括：传感器终端将采集的数据通过地面网络传至数据处理中心；所述直接转发模式包括：传感器终端将采集的数据发送至低轨卫星，以使低轨卫星将数据转发至地面站、以及使地面站将数据转发至数据处理中心；所述低轨转发模式包括：传感器终端将采集的数据发送至低轨卫星，以使低轨卫星将数据转发至另一个低轨卫星、使另一个低轨卫星将数据转发至地面站、以及使地面站将数据转发至数据处理中心；所述中高轨转发模式包括：传感器终端将采集的数据发送至低轨卫星，以使低轨卫星将数据转发至通信卫星、使通信卫星将数据转发至地面站、以及使地面站将数据转发至数据处理中心；所述低轨
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中高轨转发模式包括：传感器终端将采集的数据发送至低轨卫星，以使低轨卫星将数据转发至另一个低轨卫星、使另一个低...

【专利技术属性】
技术研发人员：张飞，曹璐，覃江毅，汤敏，郭鹏宇，刘勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：