【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星移动通信领域，尤其涉及一种基于低轨卫星的远程监测装置及数据传输系统及传输方法。
技术介绍
1、在一些地区受到环境污染、核辐射泄漏等影响时，相关部门需要及时派出技术人员携带专业的数据采集设备到现场采集相关数据、分析并及时汇报监测分析的情况，但对于受到环境污染比较严重和存在较强核辐射影响的地区，出于对人员健康安全方面的考虑，不适合派出人员去现场进行数据采集工作，亟需一种无需人工现场参与就能够在现场自动进行数据采集、分析并自动转发所需数据到指定服务器的监测装置，现有的数据采集器具有数据采集的功能，如要实现数据的自动采集分析和转发，关键是要解决数据自动转发的通信链路问题，特别是受到核辐射泄漏影响的地区往往是处于地理位置偏远，通常没有公网信号覆盖的区域，为实现监测数据的自动转发就需要借助具有广域通信能力的卫星移动通信系统用于解决数据转发所需的通信链路问题，而且通常这些数据采集器也具有采集的数据量比较小、这些数据也不需要连续转发的特点。
2、低轨卫星移动通信系统具有覆盖范围广，抗毁能力强的特点，特别适用于上述远程监测装置的应用场景，但如采用国外主流的低轨卫星移动通信系统作为数据转发的通道，则这些需要转发的数据信息一般是先要落地到国外的数据中心再分发给国内用户，相关敏感数据的信息安全就难以得到保证。
3、2021年中国卫星网络集团有限公司成立，并于2021年发射了01、02先导实验星，2022年发射了3颗低轨通信先导实验星，并计划于2023年发射多颗实验星，使得星网的低轨卫星移动通信系统全球组网成为可
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种基于低轨卫星的远程监测装置及数据传输系统及传输方法。根据数据安全性的要求和监测装置转发数据的特点，采用基于星网窄带系统的基带通信模组来设计实现远程监测装置和数据传输系统。
2、技术方案：本专利技术的一种基于低轨卫星的远程监测装置，包括数据采集器和低轨数据通信终端，所述低轨数据通信终端与数据采集器和低轨卫星通信连接，所述低轨数据通信终端包括mcu单片机，以及与mcu单片机相连的北斗定位模块、蓝牙模块、低轨卫星通信模块、rtc模块、充电芯片、tf卡、led灯、蜂鸣器及接口模块。
3、进一步的，所述mcu单片机采用gd32f470芯片作为主控，该芯片采用arm cortex-m4内核，处理器主频高达240mhz，可提供多达4个usart和uart，3个i2c，多达82个io接口，1个sdio接口；所述低轨卫星通信模块采用iot5141l型低轨窄带物联网模组，支持低轨卫星物联网体制和窄带物联网数据传输功能；所述蓝牙模块采用fc41d模组实现蓝牙通信功能，该模组符合蓝牙5.2和ieee802.11b/g/n标准协议规范；所述北斗定位模块采用lc86g模块，该模块具有北斗和gps定位功能；所述蜂鸣器用于数据终端在开机上电瞬间产生声响，用于实现提醒用户开机的辅助功能；所述led灯用于显示电源、串口、蓝牙及低轨卫星模块的相关状态；所述rtc模块选用sd3078芯片作为时钟芯片，用于实现终端的定时开关机功能；所述tf卡用于数据的存储；所述mcu单片机的uart口通过接口芯片可分别转换成rs232和rs485接口并通过航插口提供对外连接的物理接口用于连接数据采集器。
4、进一步的，所述低轨数据通信终端内置电池，经过充电芯片转出成vbat电源给系统供电及电池充电；充电芯片选用sgm41524芯片，经过充电芯片的vbat电压经过转换为各个功能模块供电。
5、进一步的，所述低轨数据通信终端的软件基于mcu gd32f4xx平台开发，包括驱动软件、核心业务处理软件和应用软件；所述驱动软件包括：串口驱动软件、gpio驱动软件、spi驱动软件、i2c驱动软件及sdio驱动软件；所述核心业务处理软件包括：数据采集处理模块、北斗接收处理模块、蓝牙通信处理模块、低轨卫星通信处理模块、gpio处理模块、flash操作处理模块、rtc操作处理模块、tf卡读写处理模块；所述应用软件包括：串口数据解析及封装、北斗数据接收应用、蓝牙通信应用、串口数据透传及转发、led控制应用、蜂鸣器应用、flash读写应用、时间读取及设置、tf卡读写应用。
6、本专利技术还公开一种基于低轨卫星的数据传输系统，包括远程监测装置、低轨卫星和数据库服务器，所述低轨卫星分别与远程监测装置和数据库服务器通信连接；远程监测装置将采集的数据进行分析处理并结合其他的数据信息进行打包处理，并通过低轨卫星转发给远端的数据服务器。
7、本专利技术还一种基于低轨卫星的远程监测装置的数据传输方法，包括以下步骤：
8、s1、通过线缆连接数据采集器和低轨卫星数据通信终端的物理接口，或者通过蓝牙匹配对两者进行无线连接，并开机；
9、s2、低轨卫星数据通信终端上电后初始化mcu单片机和各功能模块；
10、s3、低轨卫星数据通信终端通过串口或者蓝牙方式接收数据采集器发送来的数据信息并分析对比指标数据；
11、s4、低轨卫星数据通信终端读取北斗定位模块的信息；
12、s5、低轨卫星数据通信终端将北斗信息和数据采取器发送来的处理后的信息及其他需要发送的信息进行组包；
13、s6、启动和查询低轨通信模组的入网状态，如果入网成功进入s7，如果没有入网，则将需要发送的数据进行文本保存，留到下次发送时再进行相关信息的补发；
14、s7、低轨卫星数据通信终端将打包后的数据通过低轨卫星模块经过低轨卫星移动通信系统通信链路发送到远端数据库服务器；
15、s8、发送完数据后，低轨卫星数据通信终端进入睡眠状态；
16、s9、低轨卫星数据通信终端通过定时器设定的时间进入关机状态，后根据定时器设定的时间实现重新开机，开始新一轮的数据采集、分析和自动转发流程。
17、进一步的，步骤s4中，所述北斗定位模块的信息包括经度、纬度及高度信息。
18、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：本专利技术提供了基于低轨卫星的远程监测装置及数据传输系统，通过该远程监测装置，可以在不改变原有数据采集器物理形态和功能的情况下，通过有线或者无线方式实现数据采集器和低轨数据通信终端的连接，连接的通道作为两者之间数据传输的通道，通过基于低轨卫星模组设计的低轨卫星数据通信终端，扩展其通信范围，由于采用国内自有的低轨卫星移动通信模组，基于国内自组可控的低轨卫星移动通信系统的通信链路，相关的关键敏感数据输出、传输和保存的安全性得到很好的保证，通过定时开关机的方式，可以显著降低采集器和低轨数据通信终端的功耗，延长远程监测装置的整体使用时间，用户在监控中心通过登录用户界面可及时获取相关信息，便于研判相关情况，大大降低了数据采集人员的主动参与，降低了人身安全风险，该远程监测装置在一些污染严重、存在核辐射等危险地区有很高的实用价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于低轨卫星的远程监测装置，其特征在于，包括数据采集器和低轨数据通信终端，所述低轨数据通信终端与数据采集器和低轨卫星通信连接，所述低轨数据通信终端包括MCU单片机，以及与MCU单片机相连的北斗定位模块、蓝牙模块、低轨卫星通信模块、RTC模块、充电芯片、TF卡、LED灯、蜂鸣器及接口模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星的远程监测装置，其特征在于，所述MCU单片机采用GD32F470芯片作为主控，该芯片采用ARM Cortex-M4内核，处理器主频高达240MHz，可提供多达4个USART和UART，3个I2C，多达82个IO接口，1个SDIO接口；所述低轨卫星通信模块采用IoT5141L型低轨窄带物联网模组，支持低轨卫星物联网体制和窄带物联网数据传输功能；所述蓝牙模块采用FC41D模组实现蓝牙通信功能，该模组符合蓝牙5.2和IEEE802.11b/g/n标准协议规范；所述北斗定位模块采用LC86G模块，该模块具有北斗和GPS定位功能；所述蜂鸣器用于数据终端在开机上电瞬间产生声响，用于实现提醒用户开机的辅助功能；所述LED灯用于显示电源、串口、蓝牙及低
3.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星的远程监测装置，其特征在于，所述低轨数据通信终端内置电池，经过充电芯片转出成VBAT电源给系统供电及电池充电；充电芯片选用SGM41524芯片，经过充电芯片的VBAT电压经过转换为各个功能模块供电。
4.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星的远程监测装置，其特征在于，所述低轨数据通信终端的软件基于MCU GD32F4XX平台开发，包括驱动软件、核心业务处理软件和应用软件；所述驱动软件包括：串口驱动软件、GPIO驱动软件、SPI驱动软件、I2C驱动软件及SDIO驱动软件；所述核心业务处理软件包括：数据采集处理模块、北斗接收处理模块、蓝牙通信处理模块、低轨卫星通信处理模块、GPIO处理模块、FLASH操作处理模块、RTC操作处理模块、TF卡读写处理模块；所述应用软件包括：串口数据解析及封装、北斗数据接收应用、蓝牙通信应用、串口数据透传及转发、LED控制应用、蜂鸣器应用、FLASH读写应用、时间读取及设置、TF卡读写应用。
5.一种基于低轨卫星的数据传输系统，其特征在于，包括远程监测装置、低轨卫星和数据库服务器，所述低轨卫星分别与远程监测装置和数据库服务器通信连接；远程监测装置将采集的数据进行分析处理并结合其他的数据信息进行打包处理，并通过低轨卫星转发给远端的数据服务器。
6.一种根据权利要求1所述基于低轨卫星的远程监测装置的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于低轨卫星的远程监测装置的数据传输方法，其特征在于，步骤S4中，所述北斗定位模块的信息包括经度、纬度及高度信息。
...【技术特征摘要】
1.一种基于低轨卫星的远程监测装置，其特征在于，包括数据采集器和低轨数据通信终端，所述低轨数据通信终端与数据采集器和低轨卫星通信连接，所述低轨数据通信终端包括mcu单片机，以及与mcu单片机相连的北斗定位模块、蓝牙模块、低轨卫星通信模块、rtc模块、充电芯片、tf卡、led灯、蜂鸣器及接口模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星的远程监测装置，其特征在于，所述mcu单片机采用gd32f470芯片作为主控，该芯片采用arm cortex-m4内核，处理器主频高达240mhz，可提供多达4个usart和uart，3个i2c，多达82个io接口，1个sdio接口；所述低轨卫星通信模块采用iot5141l型低轨窄带物联网模组，支持低轨卫星物联网体制和窄带物联网数据传输功能；所述蓝牙模块采用fc41d模组实现蓝牙通信功能，该模组符合蓝牙5.2和ieee802.11b/g/n标准协议规范；所述北斗定位模块采用lc86g模块，该模块具有北斗和gps定位功能；所述蜂鸣器用于数据终端在开机上电瞬间产生声响，用于实现提醒用户开机的辅助功能；所述led灯用于显示电源、串口、蓝牙及低轨卫星模块的相关状态；所述rtc模块选用sd3078芯片作为时钟芯片，用于实现终端的定时开关机功能；所述tf卡用于数据的存储；所述mcu单片机的uart口通过接口芯片可分别转换成rs232和rs485接口并通过航插口提供对外连接的物理接口用于连接数据采集器。
3.根据权利要求1所述的一种基于低轨卫星的远程监测装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈寿齐，高建贞，王洪波，张翔，孙国娟，
申请(专利权)人：南京熊猫电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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