【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天基物联网卫星通信,尤其是一种带卫星通信功能的网关系统。
技术介绍
1、对于终端客户所承运的物品，尤其是一些高值的、对环境要求严苛的货物来说，客户亟需实时掌握货物所处的位置、环境以及是否发生碰撞等信息，但由于全球仅有5％的海洋面积和20％的陆地面积覆盖了地面通信基站，对于国际贸易中的集装箱而言移动网络只能覆盖整个运输路径上很小的一部分，因此目前对集装箱运输的物品及环境监测还只局限于存在蜂窝移动网络的地方。
2、1、如中国专利公开了移动卫星通信网关(公开号：cn111628813a)(10)包括飞行器通信接口(1)和卫星通信接口(2)。所述飞行器通信接口(1)被设计为在所述卫星通信网关(10)和飞行器(a)的数据网络之间进行双向数据连接，而所述卫星通信接口(2)被设计为在所述卫星通信网关(10)和卫星通信网络(s)之间进行双向数据连接。所述卫星通信网关(10)还包括信号处理设备(3)，该信号处理设备(3)被耦合到所述飞行器通信接口(1)和所述卫星通信接口(2)，并且被设计为在所述飞行器(a)的所述数据网络和所述卫星通信网络(s)之间交换数据。
3、2、一种智能兼容多卫星通信的应急通信网关系统及其工作方法(公开号：cn114095912a)，包括北斗三号短报文终端、北斗卫星、北斗三号民用服务中心、天通卫星通信终端、天通卫星、电信服务中心、vsat终端、中星和/或亚星、星关站、应急通信网关系统、应急通信信息系统，北斗三号短报文终端数据由北斗三号民用服务中心以数据接口形式转发至应急通信网关系统，天通
4、因此，迫切的需要一种通信技术，能够保证在整个货物运输周期内，终端客户能够在广域网实时查看运输物品的信息。这就需要用到卫星通信技术，相对于地面物联网，卫星物联网在覆盖范围、通信容量以及网络建设等方面有明显的优势，尤其是低轨卫星星座系统，能够实现对全球的无缝覆盖，新兴的低轨星座容量提升显著；此外，低轨卫星空间组网不受地面地形与规划的限制，且在自然灾害导致地面网络被损坏的情况下仍可正常工作。
5、因此，对于上述问题有必要提出一种带卫星通信功能的网关系统。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种带卫星通信功能的网关系统，以解决上述问题。
2、一种带卫星通信功能的网关系统，包括mcu模块、卫星天线、卫星网络通信模组、数据采集接口、按键模块、gnss天线、gnss模块、加速度计、移动蜂窝网络通信模块和4g天线，所述卫星天线通过卫星网络模组连接于所述mcu模块，所述数据采集接口和按键模块均连接于mcu模块，所述gnss天线通过gnss模块连接于所述mcu模块，所述加速度计连接于mcu模块，所述4g天线通过移动蜂窝网络通信模块连接于mcu模块。
3、优选地，所述数据采集接口通过485线连接于485总线外部设备、氧浓度传感器和温湿度传感器。
4、优选地，所述mcu模块通过can线外接can总线外部设备，所述mcu模块连接有光mos接口。
5、其网关系统的工作线程包括gnss定位任务、数据采集任务、lte-4g通信任务和卫星通信任务；
6、其中gnss定位任务：每个通信周期进行一次gnss定位，获取当前的位置信息，同时得到精确的世界时间，将本地时间与之同步，这样可以保证系统时间的准确性，同时gnss模块提供1pps秒脉冲信号给卫星模块，解决卫星数据发送时的频率偏移问题。
7、其数据采集任务：每个数据采集周期进行一次各种传感器的数据采集，包括系统电源状态、环境温度、环境湿度、氧气浓度、姿态角、碰撞信息等，为确保数据的实时性，可以将数据采集周期设置较短，同时可以加入数据缓存功能。
8、其lte-4g通信任务：每个通信周期进行一次4g通信，可以将采集到的数据信息打包通过4g移动网络发送给云平台，同时可以对卫星网关运行的各种参数进行配置。由于4g移动网络的通信速度快，还可以执行系统软件升级任务。由于不知道当前位置是否有移动网络覆盖，4g通信可能会不成功，对此可以做一个标记，如果4g通信失败，则执行卫星通信任务。
9、其中卫星通信任务：当到达过顶时间后，将采集到的数据信息组成卫星上行报文，通过卫星网络发送给云平台。
10、其中过顶时间查询步骤为：终端将此时的定位数据(已定位成功的数据)转化为终端状态响应的协议格式发送给模块；获取需要查询过顶时间的卫星的星历，得到星历的utc时间的整秒累加值；将当前时间转换为utc时间的整秒累加值，由于星历里面的起始时间为2000-01-0112:00:00。因此当前时间转换为utc时间的整秒累加值也应该以此时间为起始时间；算出两者的小时制时间差：x；发送过顶时间查询指令，查询当前时间0至24小时以内的过顶时间时，n＝0+x；查询当前时间之后的24至48小时的过顶时间时，n＝24+x，n最大为240。查询过顶时间的响应回复时间根据输入的n的不同相应推迟。n＝0时为2s，n＝24时为4s，n＝48为6s，以此类推。
11、其中卫星报文的上行流程为：
12、在过顶时间内，卫星网关将此时的定位数据转化为卫星网关状态响应的协议格式发送给卫星模块；卫星网关向卫星模块发送通信请求；卫星模块根据接收下行广播信号情况回复通信请求响应；卫星网关向卫星模块发送上行报文消息；卫星模块构造上行业务报文、进行上行业务通信。
13、其中卫星网关低功耗运行流程为：
14、根据过顶时间对卫星模块进行休眠唤醒，两颗卫星的星历不同，当模块与卫星通信上后会自动更新星历，当无星历或一颗卫星的星历无效则长期开启模块，一直到跟踪上两颗卫星，当两颗卫星都有星历信息时，卫星网关会将模块进行休眠，当系统时间达到过顶时间后，开启卫星模块，实时跟踪卫星下行信号的信噪比，当snr大于80时，可以进行数据上行，这样可以使得卫星模块在大部分时间内处于休眠模式，从而实现低功耗运行。
15、与现有技术相比，本专利技术有益效果：本专利技术将多点传感器数据采集、gnss定位和授时、蜂窝移动通信以及卫星通信技术相结合，实时监测运输货物的环境信息、位置信息以及其他可定制化的各种关键数据，利用移动通信和卫星通信将数据发送到广域网并提供给客户进行随时查询，解决了传统运输行业，尤其是国际物流行业在整个运输周期内无法实时监控货物信息，尤其是在海上和偏远地区运输时长期失联的问题，填补了业内的空白，具有重大的应用前景。
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1.一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：包括MCU模块、卫星天线、卫星网络通信模组、数据采集接口、按键模块、GNSS天线、GNSS模块、加速度计、移动蜂窝网络通信模块和4G天线，所述卫星天线通过卫星网络模组连接于所述MCU模块，所述数据采集接口和按键模块均连接于MCU模块，所述GNSS天线通过GNSS模块连接于所述MCU模块，所述加速度计连接于MCU模块，所述4G天线通过移动蜂窝网络通信模块连接于MCU模块。
2.如权利要求1所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：所述数据采集接口通过485线连接于485总线外部设备、氧浓度传感器和温湿度传感器。
3.如权利要求1所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：所述MCU模块通过CAN线外接CAN总线外部设备，所述MCU模块连接有光MOS接口。
4.如权利要求1所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：其网关系统的工作线程包括GNSS定位任务、数据采集任务、LTE-4G通信任务和卫星通信任务；
5.如权利要求4所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：其数据
6.如权利要求4所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：其LTE-4G通信任务：每个通信周期进行一次4G通信，将采集到的数据信息打包通过4G移动网络发送给云平台，对卫星网关运行的各种参数进行配置；由于4G移动网络的通信速度快，还可执行系统软件升级任务；由于不知道当前位置是否有移动网络覆盖，4G通信可能会不成功，对此可以做一个标记，如4G通信失败，则执行卫星通信任务。
7.如权利要求6所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：其中卫星通信任务：当到达过顶时间后，将采集到的数据信息组成卫星报文，通过卫星网络发送给云平台。
8.如权利要求7所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：其中过顶时间查询步骤为：
9.如权利要求7所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：其中卫星报文的上行流程为：
10.如权利要求9所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：其中卫星网关低功耗运行流程为：
...【技术特征摘要】
1.一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：包括mcu模块、卫星天线、卫星网络通信模组、数据采集接口、按键模块、gnss天线、gnss模块、加速度计、移动蜂窝网络通信模块和4g天线，所述卫星天线通过卫星网络模组连接于所述mcu模块，所述数据采集接口和按键模块均连接于mcu模块，所述gnss天线通过gnss模块连接于所述mcu模块，所述加速度计连接于mcu模块，所述4g天线通过移动蜂窝网络通信模块连接于mcu模块。
2.如权利要求1所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：所述数据采集接口通过485线连接于485总线外部设备、氧浓度传感器和温湿度传感器。
3.如权利要求1所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：所述mcu模块通过can线外接can总线外部设备，所述mcu模块连接有光mos接口。
4.如权利要求1所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：其网关系统的工作线程包括gnss定位任务、数据采集任务、lte-4g通信任务和卫星通信任务；
5.如权利要求4所述的一种带卫星通信功能的网关系统，其特征在于：其数据采集任务：每...
【专利技术属性】
技术研发人员：宁润苏，吕宝江，闫进峰，
申请(专利权)人：江苏鼎力华业测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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