一種衛星傳輸系統的製作方法
2023-05-08 20:25:31
一種衛星傳輸系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種衛星傳輸系統，包括乙太網轉串口晶片、RS232晶片、連接器、電源、數位訊號處理器、第一存儲器、第二存儲器、混合信號集成電路ASIC、溫度補償型石英晶體諧振器、合成器、傳輸鏈路、T/R轉換器和射頻收發器，乙太網轉串口晶片和RS232晶片通過連接器的晶片腳與數位訊號處理器相連接，連接器與電源相連接；數位訊號處理器與混合信號集成電路ASIC、第一存儲器與數位訊號處理器相連接，第二存儲器分別與數位訊號處理器和混合信號集成電路ASIC相連接；合成器與混合信號集成電路ASIC相連接，溫度補償型石英晶體諧振器連接在混合信號集成電路ASIC與合成器之間；傳輸鏈路連接在混合信號集成電路ASIC與T/R轉換器之間，射頻收發器連接在T/R轉換器與衛星系統之間。
【專利說明】一種衛星傳輸系統【技術領域】
[0001]本實用新型涉及森林環境監測領域，具體而言，涉及一種衛星傳輸系統。
【背景技術】
[0002]森林環境監測是森林資源保護與管理的基礎，是建設現代林業、實現森林科學經營的重要保障。森林環境監測可歸納為兩類，一類是對環境因子的監測，主要關心森林環境因子的變化；一類是對森林生態因子的監測，主要是效能監測。本實用新型中所指的森林環境監測特指森林環境因子的監測。無線傳感器網絡(wireless sensor network,WSN)由大量部署在監測區域內的廉價微型傳感器節點組成。這些傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，從而達到感知、採集和處理其網絡覆蓋的地理區域中感知對象的信息。無線傳感器網絡具有實時監測、智能化自組織、可靠性強、低功耗和低成本等特點，是一個有效解決森林監測的可行方案。
[0003]目前，在林業無線傳感器網絡應用中，林區野外傳感器數據主要藉助於公共移動通信網絡的數據鏈路(如GPRS (General Packet Radio Service,通用分組無線服務)或CDMA (Code Division Multiple Access,碼分多址)網絡)實現與用戶之間的通信。但是在林區野外的環境中，很多區域沒有公共網絡的覆蓋，無線傳感器節點採集的數據無法傳輸至用戶，而不得不採取本地硬碟存儲人工手動獲取的方法。在偏遠林區如何將遠程數據自動回傳至用戶是當前亟待解決的技術難題。
實用新型內容
[0004]本實用新型提供一種衛星傳輸系統，用以解決無網絡覆蓋林區的數據傳輸問題。
[0005]為達到上述目的，本實用新型提供了一種衛星傳輸系統，包括:乙太網轉串口晶片、RS232晶片、連接器、電 源、數位訊號處理器、第一存儲器、第二存儲器、混合信號集成電路ASIC、溫度補償型石英晶體諧振器、合成器、傳輸鏈路、T/R轉換器和射頻收發器，其中:
[0006]乙太網轉串口晶片和RS232晶片分別通過連接器的晶片腳與數位訊號處理器相連接，連接器與電源相連接；
[0007]數位訊號處理器與混合信號集成電路ASIC相連接，第一存儲器與數位訊號處理器相連接，第二存儲器分別與數位訊號處理器和混合信號集成電路ASIC相連接；
[0008]合成器與混合信號集成電路ASIC相連接，溫度補償型石英晶體諧振器連接在混合信號集成電路ASIC與合成器之間；
[0009]傳輸鏈路連接在混合信號集成電路ASIC與T/R轉換器之間，射頻收發器連接在T/R轉換器與衛星系統之間。
[0010]較佳的，連接器為14針連接器。
[0011]較佳的，上述衛星傳輸系統還包括:溫度傳感器，與合成器相連接。
[0012]較佳的，上述衛星傳輸系統還包括:看門狗電路，與數位訊號處理器相連接。
[0013]上述實施例中衛星傳輸系統與無線傳感器網絡匯聚節點相連接，讀取傳感器設備中的數據，進而通過與ORBCOMM低軌道衛星通信，可以在全球範圍內提供衛星數據傳輸，實現全天候全球範圍的數據傳輸，實現了無線傳感器網絡在林區無公共網絡覆蓋情況下的數據傳輸問題，對於在林區推廣無線傳感器網絡具有非常重要的價值和意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實用新型一個實施例的衛星傳輸系統結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型一個實施例的衛星傳輸系統數據上傳流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0018]圖1為本實用新型一個實施例的衛星傳輸系統結構示意圖；如圖所示，該衛星傳輸系統包括:乙太網轉串口晶片114、RS232晶片113、連接器111、電源112、數位訊號處理器107、第一存儲器109、第二存儲器108、混合信號集成電路ASIC105、溫度補償型石英晶體諧振器116、合成器115、傳輸鏈路、T/R轉換器102和射頻收發器101，其中:
[0019]乙太網轉串口晶片114和RS232晶片113分別通過連接器111的晶片腳與數位訊號處理器107相連接，針對林業傳感器設備不同數據傳輸接口的需求，可以通過RS232串口讀取或乙太網口讀取無線傳感器設備的數據；連接器111與電源1112相連接；
[0020]數位訊號處理器107與混合信號集成電路ASIC105相連接，第一存儲器109與數位訊號處理器107相連接，第二存儲器108分別與數位訊號處理器107和混合信號集成電路ASIC105相連接，其中，混合信號集成電路ASIC可以採用MobiApps (—家從事機器對機器通信技術開發的公司)混合信號集成電路ASIC ；
[0021]合成器115與混合信號集成電路ASIC105相連接，溫度補償型石英晶體諧振器116連接在混合信號集成電路ASIC105與合成器115之間；
[0022]傳輸鏈路連接在混合信號集成電路ASIC105與T/R轉換器102之間，射頻收發器101連接在T/R轉換器102與衛星系統之間，其中，傳輸鏈路包括VSWR (Voltage StandingWave Ratio,電壓駐波比)保護傳輸鏈路和接收鏈路。
[0023]例如，上述連接器可以採用14針連接器。
[0024]例如，上述衛星傳輸系統還包括:溫度傳感器106，與合成器115相連接。
[0025]例如，上述衛星傳輸系統還包括:看門狗電路110，與數位訊號處理器107相連接。
[0026]為方便用戶對數據的獲取，上述衛星傳輸系統可以採用主動和被動兩種方式從傳感器設備獲取數據。被動方式為程序以默認的時間間隔從無線傳感器設備獲得林業傳感器、圖像數據等林業數據。主動方式是用戶以發送控制指令的形式，獲得在用戶指定的時間範圍內的林業傳感器數據、圖像數據等林業數據。
[0027]衛星傳輸系統還需對獲取的數據進行處理，包括:
[0028]I)將傳感器數據生成XML (Extensible Markup Language,可擴展標記語言)文件格式
[0029]根據獲得的傳感器的數據形式進行解析，並保存為標準的XML文件格式，以便數據的傳輸和存儲。
[0030]2)將原始圖像數據生成JPG圖像格式
[0031]根據原始圖像的二進位流進行讀取，保存為標準JPG圖像格式。
[0032]3)數據分塊
[0033]針對衛星通信一次上傳的數據量不能大於8KB，而採集的圖像數據大小一般為40KB左右，因此系統對採集的圖像數據進行分塊處理，使每一分塊的數據量為8KB。
[0034]4)數據壓縮
[0035]為減少衛星通信上傳的數據量，系統對每個分塊的圖像數據進行GZIP無損壓縮處理，在傳送至伺服器端之後解壓縮，這樣可以減小數據在傳輸過程的數據量。
[0036]GZIP作為一個無損壓縮算法，其算法原理是:首先使用LZ77算法的一個變種進行壓縮，對得到的結果再使用Huffman編碼的方法進行壓縮。因其具有很高的壓縮比和壓縮效率，可極大地提高傳輸效率和節省網絡資源。
[0037]衛星傳輸系統在對獲得的傳感器數據、圖像等林業數據上傳至ORBCOMM衛星時，數據上傳流程如圖2所示:
[0038]S110，生成文件列表；
[0039]S120，初始化衛星傳輸系統；
[0040]S130，判斷是否在衛星覆蓋區域，如果是則執行步驟S140，否則執行步驟S190 ；
[0041]S140，判斷是否讀到文件列表末尾，如果是則執行步驟S190，否則執行步驟S150 ；
[0042]S150，發送數據；
[0043]S160，獲取返回包；
[0044]S170，判斷是否發送成功，如果是則執行步驟S130，否則執行步驟S180 ；
[0045]S180，休眠設定時間(如I秒)後，執行步驟S160 ；
[0046]S190，結束。
[0047]上述數據上傳流程實現了以下4個功能:
[0048]A)生成文件列表,對應自定義函數get_file_list 。
[0049]程序讀取指定文件夾內的以「A」開頭的數據，並將數據的絕對路徑存入文件列表fileList.txt0
[0050]B)讀取文件內容,對應fopen函數。
[0051]程序判斷衛星傳輸系統是否在衛星覆蓋區域內及是否讀到文件列表的末尾。如果在衛星覆蓋區域，而數據未讀到文件列表末尾，程序將根據文件列表的數據的絕對路徑讀取二進位數據流。
[0052]C)數據發送,對應MlO衛星模塊SC_sndMessage 函數。
[0053]程序將讀取的二進位數據流通過SC_SndMeSSage函數進行發送。通過SC_GetNextPacketQ獲取發送後的返回包，來判斷數據的發送狀態。如果發送成功，則開始進行下一個數據的上傳，並將該上傳成功的數據的開頭「A」改為開頭「B」。如果沒有成功，則
繼續發送。
[0054]D)數據接收，並進行數據的解壓縮和數據的組合。
[0055]在伺服器端獲得衛星發送過來的分塊壓縮數據後，程序對壓縮的數據進行GZIP解壓縮，對應uncompress 函數。然後通過判斷文件的後綴名對分塊的數據進行重新組合成完整的數據文件，對應compose 方法。
[0056]此外，還可以通過ORBCOMM衛星系統向本實用新型的衛星傳輸系統發送用戶控制指令。用戶通過SMTP協議發送控制指令給ORBCOMM衛星系統的網關控制中心，網關控制中心將數據發送給網關地面站，網關地面站通過ORBCOMM衛星將控制指令下傳到衛星傳輸系統。
[0057]用戶還可以對衛星傳輸系統的任務進行定製，用戶可以根據自己的需求，定製自己的監測任務，獲得特定時間段的數據。定製監測數據類別分為林業傳感器數據類型和圖像數據類型。通過指定監測的開始時間、結束時間、監測數據類別及監測時間間隔參數，用戶可以靈活獲得指定時間段的監測數據。
[0058]本實用新型通過測試表明，當衛星信號良好時，傳輸速率穩定在31.27比特/秒，當傳感器節點的採集數據間隔設置在100s時，衛星傳輸系統能及時將單節點傳感器獲得的數據進行上傳而不產生數據的累積，實現了無線傳感器在全球範圍內全天候的數據傳輸，解決了林區無公共移動通信網絡覆蓋情況下小數據量傳輸的問題，對在無網絡覆蓋的林區推廣無線傳感器設備具有重要意義。
[0059]本領域普通技術人員可以理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程並不一定是實施本實用新型所必須的。
[0060]本領域普通技術人員可以理解:實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布於實施例的裝置中，也可以進行相應變化位於不同於本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合併為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。
[0061]最後應說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施例技術方案的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種衛星傳輸系統，其特徵在於，包括:乙太網轉串口晶片、RS232晶片、連接器、電源、數位訊號處理器、第一存儲器、第二存儲器、混合信號集成電路ASIC、溫度補償型石英晶體諧振器、合成器、傳輸鏈路、T/R轉換器和射頻收發器，其中: 所述乙太網轉串口晶片和所述RS232晶片分別通過所述連接器的晶片腳與所述數位訊號處理器相連接，所述連接器與所述電源相連接； 所述數位訊號處理器與所述混合信號集成電路ASIC相連接，所述第一存儲器與所述數位訊號處理器相連接，所述第二存儲器分別與所述數位訊號處理器和所述混合信號集成電路ASIC相連接； 所述合成器與所述混合信號集成電路ASIC相連接，所述溫度補償型石英晶體諧振器連接在所述混合信號集成電路ASIC與所述合成器之間； 所述傳輸鏈路連接在所述混合信號集成電路ASIC與所述T/R轉換器之間，所述射頻收發器連接在所述T/R轉換器與衛星系統之間。
2.根據權利要求1所述的衛星傳輸系統，其特徵在於，所述連接器為14針連接器。
3.根據權利要求1所述的衛星傳輸系統，其特徵在於，還包括: 溫度傳感器，與所述合成器相連接。
4.根據權利要求1所述的衛星傳輸系統，其特徵在於，還包括: 看門狗電路，與所述數位訊號處理器相連接。
【文檔編號】G08C17/02GK203397497SQ201320506302
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】於新文, 張旭, 楊彥臣, 陳雄華, 馬勇 申請人:中國林業科學研究院資源信息研究所