一種基於天基通信的數據傳輸系統的製作方法

2023-09-16 10:48:40

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種基於天基通信的數據傳輸系統。

背景技術：

為實現天基短數據通信服務，我國已經建立了北鬥衛星導航系統，另外還包括一個還在建設中的天通衛星移動通信系統。這兩個系統都具有一定的數據通信能力。

北鬥衛星導航系統是我國自主研製的全球衛星導航系統。在2012年底，開始向亞太地區提供定位、導航、授時和短報文通信服務。北鬥短報文通信功能採用時分串行收發機制。地面中心站的系統捕獲接收能力是兩路信號相差≥3納秒即可入站成功，在理想條件下每秒鐘服務約等於3億次，用戶端發射頻度幾乎不受限制，但是由於系統發送給用戶的信息受限，所有用戶採用時分復用模式(Technical Data Management，簡稱TDM)方式復用下行8kbps信道，限制了用戶的通信頻度和用戶容量。因此，目前北鬥系統只能通過IC卡限制用戶使用頻度和字長來限制北鬥簡訊服務，按現有體制北鬥短報文通信功能只適合於應急通信和位置報告。

而天通衛星移動通信系統，是中國自主研製建設的衛星移動通信系統，也被譽為「中國版的海事衛星」，其成功發射標誌著我國進入到了衛星移動通信的手機時代，填補了國內空白，具有重要的裡程碑意義。但是天通主要提供語音通信和中高速數據通信為主，其使用過程中，用戶1要連接用戶2時，用戶1首先要向中心站發出申請，中心站準備好了會向用戶2發出響應，用戶2得到響應後需向中心站發出回應，用戶1和用戶2才算建立了連接。因此先建立握手機制，對於短數據通信應用，效率不高。

因此，如何實現在不限制用戶的通信頻度和用戶容量前提下，高效率的傳輸短數據報文是亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基於天基通信的數據傳輸系統。

第一方面，本發明實施例提供了一種基於天基通信的數據傳輸系統，該系統包括：

通信衛星、地面通信裝置、用戶終端、目的終端以及天基數據管理中心；

通信衛星通過地面通信裝置分別和用戶終端以及天基數據管理中心建立通信連接；

天基數據管理中心與目的終端建立通信連接。

本發明的有益效果是：通過該系統中的不同部件之間的通信連接關係,實現用戶傳輸報文不受限制,無需建立握手機制,提升數據傳輸效率。尤其適用於戶外大節點容量的短數據高頻度的數據通信。可用於監測信息採集、物流監管、簡訊息通信等業務，適用範圍廣泛。

進一步，通信衛星包括：第一通信衛星，用於接收天基數據管理中心通過地面通信裝置轉發的目的終端發送的控制指令信息；並將控制指令信息發送至用戶終端。

採用上述進一步的方案的有益技術效果在於，第一衛星可以直接轉發控制指令信息至用戶終端，由此避免了目的終端和用戶終端之間建立握手機制的過程。提高了控制指令傳輸效率。

進一步，通信衛星還包括：第二通信衛星，用於接收用戶終端發送的數據信息；並將數據信息通過地面通信裝置和天基數據管理中心，發送至目的終端。

採用上述進一步的技術方案的有益技術效果在於，與上一步類似的，用戶終端和目的終端之間傳輸數據時，可以不再建立握手機制，直接通過第二通信衛星傳輸以及地面通信裝置等裝置進行傳輸，提升了數據傳輸速率。

進一步的，天基數據管理中心包括：數據收發處理裝置，用於當第二通信衛星將數據信息通過地面通信裝置發送至天基數據管理中心時，對數據信息進行IP協議轉換，並將經過IP協議轉換後的數據信息發送至目的終端。

採用上述進一步的技術方案的有益技術效果在於:基於現有衛星資源，實現衛星的IP通信，不需要研製信道衛星載荷和發射信道衛星。

進一步的，天基數據管理中心還包括：數據管理服務裝置，用於對用戶終端進行註冊和授權,以使用戶終端轉換為目的終端；

數據存儲處理裝置，用於對天基數據管理中心的數據進行存儲和處理。

採用上述進一步的方案的有益技術效果在於，利用數據管理服務裝置，對用戶終端進行註冊和授權，以使用戶終端轉換為目的終端，以便用戶終端轉換為目的終端後，可以和其他目的終端共享信息資源；而利用數據存儲處理裝置，則可以對天基數據管理中心的數據進行存儲和處理。

進一步的，當用戶終端包括至少兩個時，第一通信衛星還用於接收與至少兩個用戶終端中的一個用戶終端對應的第一標識信息，第一標識信息用於指示第一通信衛星將控制指令信息發送至與第一標識信息對應的用戶終端。

採用上述進一步的技術方案的有益技術效果在於，當第用戶終端為至少兩個時，目的終端向多個用戶終端中的一個用戶終端發送控制指令時，還可以發送第一標識信息至第一通信衛星，以便第一通信衛星根據第一標識信息，確定需要將控制指令發送至於第一標識信息對應的第一用戶終端。

進一步的，當目的終端包括至少兩個時，第二通信衛星還用於接收用戶終端發送的第二標識信息，第二標識信息用於指示第二通信衛星將數據信息通過地面通信裝置和天基管理中心，發送至與第二標識信息對應的目的終端。

採用上述進一步的技術方案的有益技術效果在於，與上述進一步對應的，當目的終端為至少兩個時，第二通信衛星需要接受用戶終端發送的數據信息的同時，同樣會發送第二標識信息至第二通信衛星，以便第二通信衛星根據第二標識信息，確定將數據信息發送至對應的目的終端。

進一步的，隨時第一通信衛星為天通衛星，第二通信衛星為北鬥衛星。

採用上述進一步的技術方案的有益技術效果在於，採用天通衛星和北鬥衛星，主要利用的是天通衛星的出站資源和北鬥衛星的入站資源。北鬥衛星可以為用戶提供衛星無線電導航服務，又具有位置報告及短報文通信功能。北鬥短報文通信功能採用時分串行收發機制。地面中心站的系統捕獲接收能力是兩路信號相差≥3納秒即可入站成功，在理想條件下每秒鐘服務約等於3億次，用戶端發射頻度幾乎不受限制。而目的終端向用戶終端發送控制指令時，採用天通衛星則不會受到任何限制。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的一種基於天基通信的數據傳輸系統結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的基於天基通信的數據傳輸系統在物流運輸管理中的應用示意圖。

具體實施方式

以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統結構、接口、技術之類的具體細節，以便透切理解本發明。然而，本領域的技術人員應當清楚，在沒有這些具體細節的其它實施例中也可以實現本發明。在其它情況中，省略對眾所周知的系統、電路以及方法的詳細說明，以免不必要的細節妨礙本發明的描述。

圖1為本發明實施例提供的一種基於天基通信的數據傳輸系統結構示意圖。該系統可以應用於物流運輸管理、環境監測信息採集、海洋浮標信息採集、無人氣象站信息採集等眾多應用場景，具有廣泛的應用前景。具體如圖1所示，該系統包括：

通信衛星、地面通信裝置、用戶終端、目的終端以及天基數據管理中心。

通信衛星通過地面通信裝置分別和用戶終端以及天基數據管理中心建立通信連接。而天基數據管理中心與目的終端建立通信連接。

需要說明的是，這裡的通信連接關係不僅僅是單純的一種連接關係。更重要的是體現了一種通信傳輸路徑。

例如，通信衛星可以包括第一通信衛星，用於接收天基數據管理中心通過地面通信裝置轉發的目的終端發送的控制指令信息，並將控制指令信息發送至用戶終端。

優選的，通信衛星還可以包括：第二通信衛星，用於接收用戶終端發送的數據信息；並將數據信息通過地面通信裝置和天基數據管理中心，發送至目的終端。

具體的，第一通信衛星可以是天通衛星，第二通信衛星可以是北鬥衛星。地面通信裝置可以包括第一地面通信裝置和第二地面通信裝置，其中，第一地面通信裝置用於建立第一通信衛星和天基數據管理中心之間的通信連接。第二地面通信裝置用於建立第二通信衛星和天基數據管理中心之間的通信連接。而，在下面的具體實施例中，將以第一通信衛星為天通衛星、第二通信衛星為北鬥衛星，第一地面通信裝置為天通地面通信裝置，第二地面通信裝置為北鬥地面通信裝置為例，進行具體的說明。

在一種情況中，當目的終端需要向用戶終端發送控制指令時，可以通過第一通信衛星傳輸。具體過程包括：

目的終端可以通過無線區域網(Wireless local area network，簡稱WLAN)、長期演進(Long Term Evolution，簡稱LTE)、3G、4G、天通衛星或者北鬥衛星等傳輸數據的手段將控制指令傳輸至天基數據管理中心(具體採用哪種手段，可以根據天基數據管理中心中的路由器根據上述手段傳輸數據時的通信速率等決定)，然後，利用天基數據管理中心可以通過光纜專線等傳輸方式將該控制指令傳輸至第一地面通信裝置，然後第一地面通信裝置採用S上行鏈路推送給天通衛星。天通衛星在接收該控制指令後，將通過天通衛星下行S頻段該控制指令轉發至用戶終端。具體的，這裡的第一地面通信裝置可以指的是天通地面通信裝置。

進一步優選的，當用戶終端的個數為多個時，目的終端在傳輸控制指令時，還需要攜帶第一標識信息，以用於根據第一標識信息確定需要將控制指令發送至與第一標識信息對應的第一用戶終端。也即是，在上傳傳輸信道中，傳輸的不僅僅是控制指令，還包括第一標識信息。

在另一種情況中，當用戶終端需要向目的終端發送數據信息時，具體過程如下：

用戶終端通過北鬥RDSS業務L波段將採集的數據上行傳輸至北鬥衛星，北鬥衛星通過星上L/C頻段轉發器，把數據下傳至第二地面通信裝置；第二地面通信裝置通過光纜把採集數據推送至天基數據中心，由天基數據中心通過WLAN、LTE、3G、4G或者天通衛星傳輸等手段將數據推送給目的終端。具體的，這裡的第二地面通信裝置可以指的是北鬥地面通信裝置。

與上一種情況類似的，如果目的終端為至少兩個時，那麼用戶終端在發送數據信息時，同樣會攜帶第二標識信息，第二標識信息用於指示北鬥衛星將數據信息通過北鬥地面通信裝置和天基管理中心，發送至與第二標識信息對應的目的終端。也即是，在上傳傳輸信道中，傳輸的不僅僅是數據信息，還包括第二標識信息。

在另一種情況中，如果進行通信的是兩個目的終端。那麼，北鬥衛星則用於接收第一用戶終端發送的數據信息，以及與第二用戶終端對應的第三標識信息；將第一用戶終端發送的數據信息，以及與第二用戶終端對應的第三標識信息通過北鬥地面通信裝置發送至天基數據管理中心；天基數據管理中心，用於將數據信息，以及第三標識信息通過天通地面通信裝置發送至天通衛星；天通衛星用於根據第三標識信息，將第一用戶終端發送的數據信息發送至第二用戶終端。

在具體執行過程中，第一用戶終端通過北鬥RDSS業務L波段將採集數據上行傳輸到北鬥衛星；北鬥衛星通過星上L/C頻段轉發器，把數據下傳至北鬥地面通信裝置；北鬥地面通信裝置通過光纜把採集數據推送至天基數據中心，由天基數據中心通過光纜將數據推送給天通地面通信裝置，天通地面通信裝置通過光纜把將數據推送給天通衛星，再通過天通衛星下行S頻段將數據傳遞給第二用戶終端，第二用戶終端通過北鬥RDSS業務L波段報告收到回執，通信完畢。

至此，上述三種情況中，實現了用戶終端和目的終端，目的終端和用戶終端，以及用戶終端和用戶終端之間的通信連接。而在上述數據/控制指令傳輸過程中，進一步優選的，可以將數據信息或者控制指令進行IP協議轉換。具體的，在天基數據管理中心中，包括數據收發處理裝置，可以用於當北鬥衛星將數據信息通過北鬥地面通信裝置發送至天基數據管理中心時，或者當天通衛星將控制指令通過天通地面通信裝置發送至天基數據管理中心時，對數據信息/控制指令進行IP協議轉換，並將轉換後的數據信息/控制指令發送至對應的接收端。

由此，在基於現有的衛星資源基礎上，在不需要研製新的衛星載荷和發射新的衛星的前提下，充分利用了北鬥的入站資源和天通衛星的出站資源實現衛星的IP通信。

而且，該方式可以適用於行動網路沒有覆蓋的區域，通過天基用戶終端實現戶外、廣域、大節點IP數據通信和動態監管。

此外，天基數據管理中心還可以包括數據管理服務裝置，用於對用戶終端進行註冊和授權,以使用戶終端轉換為目的終端；以便於當用戶終端轉換為目的終端後，可以和其他目的終端之間共享數據資源。以及，數據存儲處理裝置，用於對天基數據管理中心的數據進行存儲和處理，包括確定數據所要發送的對象，例如接收到的數據，需要轉發至天通衛星還是北鬥衛星等。

在一個具體的例子中，該系統應用於物流運輸管理系統中，具體如圖2所示，用戶終端可以為射頻識別(Radio Frequency Identification，簡稱RFID)感知終端、貨櫃、運輸車以及倉庫中使用的終端設備等。而目的終端可以為各級用戶(包括目的終端、子公司、員工等分別使用的終端設備)。天基數據管理中心在該物流管理系統中，主要體現的是北鬥/天通物流信息收發系統(相當於數據收發處理裝置)、物流應用服務平臺(相當於數據管理服務裝置)以及物流數據中心(數據存儲處理裝置)。北鬥地面總站相當於本申請文件中的北鬥地面通信裝置，天通地面總站可以相當於本申請文件中的天通地面通信裝置。因為，天基數據管理中心傳輸數據給目的終端，或者傳輸控制指令給用戶終端時，可以採用LAN/LTE等等技術手段。如圖2中所示，在天基數據管理中心和用戶終端之間，可以採用3G/LTE方式傳輸控制指令等信息。而具體的傳輸數據或者控制指令的過程已經在上文中做了詳細的介紹，這裡不再贅述。

本發明實施例提供的一種基於天基通信的數據傳輸系統，通過該系統中的不同部件之間的通信連接關係,實現用戶傳輸報文不受限制,無需建立握手機制,提升數據傳輸效率。尤其適用於戶外大節點容量的短數據高頻度的數據通信。可用於監測信息採集、物流監管、簡訊息通信等業務，適用範圍廣泛。

讀者應理解，在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。