CN116073884B - 一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信***及方法。该海洋浮标通信***包括海洋浮标,海洋浮标一方面通过海洋浮标上设置的低轨卫星天线通信连接低轨卫星,低轨卫星再依次通信连接低轨卫星信关站、低轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,海洋浮标另一方面通过海洋浮标上设置的高轨卫星天线通信连接高轨卫星,高轨卫星再依次通信连接高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台。该海洋浮标通信***和方法具有通信能力强、通信稳定、低功耗并且实用性强的优势。
Description
技术领域
本发明涉及海洋通信技术领域,具体涉及一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信***及方法。
背景技术
海洋浮标作为海洋观测站,需要在恶劣的环境下长时间且24小时连续工作,每天定时地对海洋环境数据进行采集和传输,很多远洋监测主要区域没有地面网络覆盖,数据无法及时有效的传送给科研单位,且海洋浮标体积较小,使用的太阳能供电单元普遍功率较小,对海洋浮标终端的休眠功耗要求极高。
传统的海洋浮标通讯终端主要依靠单一卫星网络实现采集数据的传递,但只能覆盖部分海洋区域,价格昂贵,且功耗较高,在无网络覆盖的深海远洋区域,则无法将所需数据及时有效的传递出来,这些区域的应用无法有效实施。因此如何提供一种通信能力强、通信稳定、低功耗并且实用性强的海洋浮标通信***和方法是亟需解决的问题。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处,本发明提供一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信***。该海洋浮标通信***包括海洋浮标,海洋浮标一方面通过海洋浮标上设置的低轨卫星天线通信连接低轨卫星,低轨卫星再依次通信连接低轨卫星信关站、低轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,海洋浮标另一方面通过海洋浮标上设置的高轨卫星天线通信连接高轨卫星,高轨卫星再依次通信连接高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台。
作为本发明进一步地改进,低轨卫星为北斗行云卫星,高轨卫星为北斗三号短报文卫星。
作为本发明进一步地改进,海洋浮标包括MCU主控单元,MCU主控单元分别连接数据采集模块、单片机、存储器、低轨卫星通信模块、高轨卫星通信模块和定位授时模块,低轨卫星通信模块连接低轨卫星天线,高轨卫星通信模块和定位授时模块均连接高轨卫星天线,海洋浮标上还包括供电模块,供电模块通过电路给海洋浮标的其他设备供电。
作为本发明进一步地改进,MCU主控单元通过RS232串口连接数据采集模块,存储器为FLASH存储器。
作为本发明进一步地改进,单片机为超低功耗单片机。
作为本发明进一步地改进,低轨卫星天线为北斗行云卫星天线,高轨卫星天线为北斗三号短报文卫星天线。北斗行云卫星与北斗三号短报文卫星的通信频率相近,为防止通行时互相干扰,采用隔离设计,分别采用一体化收发天线,经过仿真设计,北斗行云卫星天线与北斗三号短报文卫星天线相距30CM以上可满足通信要求。由于海上波浪较大,天线安装需要固定安装在海洋浮标的顶部。海洋浮标定位授时模块的天线接收频率在北斗三号短报文卫星天线的接收范围之内,因此可以复用,不需要再使用单独的定位授时模块天线。
本发明还提供一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信方法,该方法为:海洋浮标处于低功耗定时开关机模式,当海洋浮标到达定时开机时间需要和海洋观测大数据平台进行通信时,海洋浮标通过其上设置的低轨卫星通信模块,搜索低轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给低轨卫星,低轨卫星再将海洋数据依次传递给低轨卫星信关站、低轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,如果海洋浮标搜索不到低轨卫星通信信号或者数据丢包时,则关闭低轨卫星通信模块,仅开启其上设置高轨卫星通信模块,搜索高轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给高轨卫星,高轨卫星再将海洋数据依次传递给高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,数据质量满足要求时,本次通信结束后海洋浮标进入关闭模式,并等待下次定时开机时间进行通信,数据质量不满足要求时,则继续开启高轨卫星通信模块,搜索高轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给高轨卫星,高轨卫星再将海洋数据依次传递给高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台。
作为本发明进一步地改进,海洋浮标初次开机时,其各模块先进行初始化和自检,定位授时模块通过高轨卫星天线和高轨卫星通信获得海洋浮标的初始位置和时间信息,定位授时模块再将初始位置和时间信息传递给MCU主控单元,MCU主控单元提取存储器中的参数,再根据MCU主控单元中初始设定的通信频次来计算数据采集模块、单片机、高轨卫星通信模块和低轨卫星通信模块的开启和关闭时间,然后,海洋浮标中除了单片机继续开启其他单元和模块均按照MCU主控单元计算的关闭时间进行关闭,当到达MCU主控单元开启时间时,单片机唤醒MCU主控单元,MCU主控单元给数据采集模块发出数据采集的指令,数据采集模块再将采集到的海洋数据传递给MCU主控单元,MCU主控单元将海洋数据存储在存储器中,当到达高轨卫星通信模块或低轨卫星通信模块的开启时间时,MCU主控单元将存储器中的海洋数据通过高轨卫星通信模块或低轨卫星通信模块,以及高轨卫星天线或低轨卫星天线传递给高轨卫星或低轨卫星,数据质量满足要求时,海洋浮标和高轨卫星或低轨卫星一次通信结束,海洋浮标中除了单片机继续开启其他单元和模块均按照MCU主控单元计算的关闭时间进行关闭,等待下次MCU主控单元开启时间,数据质量不满足要求时,MCU主控单元继续将存储器中的海洋数据通过高轨卫星通信模块或低轨卫星通信模块,以及高轨卫星天线或低轨卫星天线传递给高轨卫星或低轨卫星。
作为本发明进一步地改进,海洋浮标存储器中存储数据和读取数据是两个独立进程,存储数据时,存储器收到数据后,从起始地址0开始存储数据,当存储地址到达最大存储容量时,则从起始地址0开始擦除旧的数据,进行覆盖存储,读取数据时,从读取地址开始读取需要发送的数据,当读取地址达到存储地址时,表示数据已经全部读取。
与现有技术相比,本发明提供的一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信***及方法具有如下优势:
1.本发明可实现高轨卫星网络与低轨卫星网络的融合通信,海洋浮标在不同卫星网络环境下自适应选择高低轨通信信道,增强终端通信能力;
2.本发明采用低功耗模式,通过高低轨卫星的搭配设计,保证海洋浮标在通信状态下的最优选择,在休眠状态下的极低功耗工作;
3.在低轨卫星网络无法使用或数据丢包时,可无缝转换为高轨卫星网络进行数据补传,将大幅提升通信稳定性,降低丢包率,提高终端的实用性。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信***的示意图;
图2为本发明一种实施例公开的一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信***中海洋浮标内部结构示意图;
图3为本发明一种实施例公开的一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信方法流程示意图;
图4为本发明一种实施例公开的一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信方法中海洋浮标工作流程示意图;
图5为本发明一种实施例公开的换热一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信方法中海洋浮标存储器工作示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述:
如图1所示,本发明提供一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信***。该海洋浮标通信***包括海洋浮标,海洋浮标一方面通过海洋浮标上设置的低轨卫星天线通信连接低轨卫星,低轨卫星再依次通信连接低轨卫星信关站、低轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,海洋浮标另一方面通过海洋浮标上设置的高轨卫星天线通信连接高轨卫星,高轨卫星再依次通信连接高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台。其中,低轨卫星为北斗行云卫星,高轨卫星为北斗三号短报文卫星。
如图2所示,海洋浮标包括MCU主控单元,MCU主控单元分别连接数据采集模块、单片机、存储器、低轨卫星通信模块、高轨卫星通信模块和定位授时模块,低轨卫星通信模块连接低轨卫星天线,高轨卫星通信模块和定位授时模块均连接高轨卫星天线,海洋浮标上还包括供电模块,供电模块通过电路给海洋浮标的其他设备供电。MCU主控单元通过RS232串口连接数据采集模块,存储器为FLASH存储器。单片机为超低功耗单片机。低轨卫星天线为北斗行云卫星天线,高轨卫星天线为北斗三号短报文卫星天线。北斗行云卫星与北斗三号短报文卫星的通信频率相近,为防止通行时互相干扰,采用隔离设计,分别采用一体化收发天线,经过仿真设计,北斗行云卫星天线与北斗三号短报文卫星天线相距30CM以上可满足通信要求。由于海上波浪较大,天线安装需要固定安装在海洋浮标的顶部。海洋浮标定位授时模块的天线接收频率在北斗三号短报文卫星天线的接收范围之内,因此可以复用,不需要再使用单独的定位授时模块天线。
海洋浮标的电池模块通常使用太阳能或者电池,作为一次性抛弃式浮标类型,需要长时间的对远洋环境进行监测,因此对功耗的要求极高,为了降低海洋浮标的功耗,本发明在海洋浮标中采取超低功耗单片机定时唤醒主控芯片的形式,在设定数据通信时间唤醒各个模块,在不通信时使耗电量高的芯片进入休眠状态,并且关闭其他模块的供电,达到整个装置的超低功耗设计,能够将电流控制在小于5μA的范围内。
如图3所示,本发明还提供一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信方法。该方法为:海洋浮标处于低功耗定时开关机模式,当海洋浮标到达定时开机时间需要和海洋观测大数据平台进行通信时,海洋浮标通过其上设置的低轨卫星通信模块,搜索低轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给低轨卫星,低轨卫星再将海洋数据依次传递给低轨卫星信关站、低轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,如果海洋浮标搜索不到低轨卫星通信信号或者数据丢包时,则关闭低轨卫星通信模块,仅开启其上设置高轨卫星通信模块,搜索高轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给高轨卫星,高轨卫星再将海洋数据依次传递给高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,数据质量满足要求时,本次通信结束后海洋浮标进入关闭模式,并等待下次定时开机时间进行通信,数据质量不满足要求时,则继续开启高轨卫星通信模块,搜索高轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给高轨卫星,高轨卫星再将海洋数据依次传递给高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台。
如图4所示,海洋浮标初次开机时,其各模块先进行初始化和自检,定位授时模块通过高轨卫星天线和高轨卫星通信获得海洋浮标的初始位置和时间信息,定位授时模块再将初始位置和时间信息传递给MCU主控单元,MCU主控单元提取存储器中的参数,再根据MCU主控单元中初始设定的通信频次来计算数据采集模块、单片机、高轨卫星通信模块和低轨卫星通信模块的开启和关闭时间,然后,海洋浮标中除了单片机继续开启其他单元和模块均按照MCU主控单元计算的关闭时间进行关闭,当到达MCU主控单元开启时间时,单片机唤醒MCU主控单元,MCU主控单元给数据采集模块发出数据采集的指令,数据采集模块再将采集到的海洋数据传递给MCU主控单元,MCU主控单元将海洋数据存储在存储器中,当到达高轨卫星通信模块或低轨卫星通信模块的开启时间时,MCU主控单元将存储器中的海洋数据通过高轨卫星通信模块或低轨卫星通信模块,以及高轨卫星天线或低轨卫星天线传递给高轨卫星或低轨卫星,数据质量满足要求时,海洋浮标和高轨卫星或低轨卫星一次通信结束,海洋浮标中除了单片机继续开启其他单元和模块均按照MCU主控单元计算的关闭时间进行关闭,等待下次MCU主控单元开启时间,数据质量不满足要求时,MCU主控单元继续将存储器中的海洋数据通过高轨卫星通信模块或低轨卫星通信模块,以及高轨卫星天线或低轨卫星天线传递给高轨卫星或低轨卫星。
如图5所示,海洋浮标存储器中存储数据和读取数据是两个独立进程,存储数据时,存储器收到数据后,从起始地址0开始存储数据,当存储地址到达最大存储容量时,则从起始地址0开始擦除旧的数据,进行覆盖存储,读取数据时,从读取地址开始读取需要发送的数据,当读取地址达到存储地址时,表示数据已经全部读取。
实施例一、海洋浮标工作实施例
海洋浮标初次开机时,其各模块先进行初始化和自检,定位授时模块通过北斗三号短报文卫星天线和北斗三号短报文卫星通信获得海洋浮标的初始经纬度位置和UTC时间信息,定位授时模块再将初始位置和时间信息传递给MCU主控单元,MCU主控单元提取存储器中的参数,再根据MCU主控单元中初始设定的24小时通信频次来计算数据采集模块、单片机、北斗三号短报文卫星通信模块和北斗行云卫星通信模块的开启和关闭时间,然后,海洋浮标中除了超低功率单片机继续开启其他单元和模块均按照MCU主控单元计算的关闭时间进行关闭。当到达MCU主控单元开启时间时,超低功率单片机唤醒MCU主控单元,MCU主控单元通过RS232串口给数据采集模块发出数据采集的指令,数据采集模块再将采集到的海洋数据传递给MCU主控单元,MCU主控单元将海洋数据存储在存储器中,当到达北斗三号短报文卫星通信模块或北斗行云卫星通信模块的开启时间时,MCU主控单元将存储器中的海洋数据通过北斗三号短报文卫星通信模块或北斗行云卫星通信模块,以及北斗三号短报文卫星天线或北斗行云卫星天线传递给北斗三号短报文卫星或北斗行云卫星,数据质量满足要求时,海洋浮标和北斗三号短报文卫星或北斗行云卫星一次通信结束,海洋浮标中除了超低功率单片机继续开启其他单元和模块均按照MCU主控单元计算的关闭时间进行关闭,等待下次MCU主控单元开启时间,数据质量不满足要求时,MCU主控单元继续将存储器中的海洋数据通过北斗三号短报文卫星通信模块或北斗行云卫星通信模块,以及北斗三号短报文卫星天线或北斗行云卫星天线传递给北斗三号短报文卫星或北斗行云卫星。
实施例二、海洋浮标存储器工作实施例
海洋浮标存储器中存储数据和读取数据是两个独立进程,存储数据时,存储器收到数据后,从起始地址0开始存储数据,限定最长存储长度为200字节,存储地址设置按照256字节依次递进,当存储地址到达最大存储容量时,则从起始地址0开始擦除旧的数据,进行覆盖存储。读取数据时,从读取地址开始读取需要发送的数据,当读取地址达到存储地址时,表示数据已经全部读取。如果当前采用北斗行云卫星通信,则一次读取200字节作为一包数据发送,如果当前采用北斗三号短报文通信,则连续读取5次,一共1000字节数据封包为一包数据进行发送。
实施例三、基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信工作实施例
起始时,海洋浮标处于低功耗定时开关机模式,当海洋浮标到达定时开机时间需要和海洋观测大数据平台进行通信时,海洋浮标通过其上设置的北斗行云卫星通信模块,搜索北斗行云卫星通信信号,限定搜索时间为1分钟,将海洋浮标采集的海洋数据传递给北斗行云卫星,北斗行云卫星再将海洋数据依次传递给北斗行云卫星信关站、北斗行云卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,如果海洋浮标搜索不到北斗行云卫星通信信号或者数据丢包时,则关闭北斗行云卫星通信模块,仅开启其上设置北斗三号短报文卫星通信模块,搜索北斗三号短报文卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给北斗三号短报文卫星,北斗三号短报文卫星再将海洋数据依次传递给北斗三号短报文卫星信关站、北斗三号短报文卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,数据质量满足要求时,本次通信结束后海洋浮标进入关闭模式,并等待下次定时开机时间进行通信,数据质量不满足要求时,则继续开启北斗三号短报文卫星通信模块,搜索北斗三号短报文卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给北斗三号短报文卫星,北斗三号短报文卫星再将海洋数据依次传递给北斗三号短报文卫星信关站、北斗三号短报文卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台。
当海洋观测大数据平台接收到的数据有缺失时,给海洋浮标发送指令,请求补传数据,此时通过北斗三号短报文卫星通信模块进行数据的补发。当遇到有大量的数据需要传输时,此时需要北斗行云卫星通信和北斗三号短报文卫星通信交替发送数据,该状态下同时开启北斗行云卫星通信模块及北斗三号短报文卫星通信模块,北斗三号短报文卫星通信是1包/1分钟发送一次数据,在每分钟的通信间隙时,如果北斗行云卫星信号满足通信条件,则以1包/1秒的频率持续发送剩余数据。如果是紧急数据或者很重要的数据,采用北斗行云卫星通信和北斗三号短报文卫星通信同时发送该数据。在数据通信过程中,等待是否有海洋观测大数据平台指令信息下传,若有相关指令,则更改海洋浮标的设置,根据指令选择北斗行云卫星通信或北斗三号短报文卫星通信。
结论:
本发明提供的一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信***及方法具有如下优势:
1.本发明可实现高轨卫星网络与低轨卫星网络的融合通信,海洋浮标在不同卫星网络环境下自适应选择高低轨通信信道,增强终端通信能力;
2.本发明采用低功耗模式,通过高低轨卫星的搭配设计,保证海洋浮标在通信状态下的最优选择,在休眠状态下的极低功耗工作;
3.在低轨卫星网络无法使用或数据丢包时,可无缝转换为高轨卫星网络进行数据补传,将大幅提升通信稳定性,降低丢包率,提高终端的实用性。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信***,包括海洋浮标,其特征在于,所述海洋浮标一方面通过海洋浮标上设置的低轨卫星天线通信连接低轨卫星,低轨卫星再依次通信连接低轨卫星信关站、低轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,所述海洋浮标另一方面通过海洋浮标上设置的高轨卫星天线通信连接高轨卫星,高轨卫星再依次通信连接高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台;
海洋浮标处于低功耗定时开关机模式,当海洋浮标到达定时开机时间需要和海洋观测大数据平台进行通信时,海洋浮标通过其上设置的低轨卫星通信模块,搜索低轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给低轨卫星,低轨卫星再将海洋数据依次传递给低轨卫星信关站、低轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,如果海洋浮标搜索不到低轨卫星通信信号或者数据丢包时,则关闭低轨卫星通信模块,仅开启其上设置高轨卫星通信模块,搜索高轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给高轨卫星,高轨卫星再将海洋数据依次传递给高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,数据质量满足要求时,本次通信结束后海洋浮标进入关闭模式,并等待下次定时开机时间进行通信,数据质量不满足要求时,则继续开启高轨卫星通信模块,搜索高轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给高轨卫星,高轨卫星再将海洋数据依次传递给高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台。
2.根据权利要求1所述的海洋浮标通信***,其特征在于,所述低轨卫星为北斗行云卫星,所述高轨卫星为北斗三号短报文卫星。
3.根据权利要求1所述的海洋浮标通信***,其特征在于,所述海洋浮标包括MCU主控单元,所述MCU主控单元分别连接数据采集模块、单片机、存储器、低轨卫星通信模块、高轨卫星通信模块和定位授时模块,所述低轨卫星通信模块连接低轨卫星天线,所述高轨卫星通信模块和定位授时模块均连接高轨卫星天线,所述海洋浮标上还包括供电模块,所述供电模块通过电路给海洋浮标的其他设备供电。
4.根据权利要求3所述的海洋浮标通信***,其特征在于,所述MCU主控单元通过RS232串口连接数据采集模块,所述存储器为FLASH存储器。
5.根据权利要求3所述的海洋浮标通信***,其特征在于,所述单片机为超低功耗单片机。
6.根据权利要求3所述的海洋浮标通信***,其特征在于,所述低轨卫星天线为北斗行云卫星天线,所述高轨卫星天线为北斗三号短报文卫星天线,所述北斗行云卫星天线与北斗三号短报文卫星天线固定安装在海洋浮标的顶部且相距30CM以上。
7.一种基于高低轨卫星融合的海洋浮标通信方法,其特征在于,海洋浮标处于低功耗定时开关机模式,当海洋浮标到达定时开机时间需要和海洋观测大数据平台进行通信时,海洋浮标通过其上设置的低轨卫星通信模块,搜索低轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给低轨卫星,低轨卫星再将海洋数据依次传递给低轨卫星信关站、低轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,如果海洋浮标搜索不到低轨卫星通信信号或者数据丢包时,则关闭低轨卫星通信模块,仅开启其上设置高轨卫星通信模块,搜索高轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给高轨卫星,高轨卫星再将海洋数据依次传递给高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台,数据质量满足要求时,本次通信结束后海洋浮标进入关闭模式,并等待下次定时开机时间进行通信,数据质量不满足要求时,则继续开启高轨卫星通信模块,搜索高轨卫星通信信号,将海洋浮标采集的海洋数据传递给高轨卫星,高轨卫星再将海洋数据依次传递给高轨卫星信关站、高轨卫星测运控数据中心和海洋观测大数据平台。
8.根据权利要求7所述的海洋浮标通信方法,其特征在于,海洋浮标初次开机时,其各模块先进行初始化和自检,定位授时模块通过高轨卫星天线和高轨卫星通信获得海洋浮标的初始位置和时间信息,定位授时模块再将初始位置和时间信息传递给MCU主控单元,MCU主控单元提取存储器中的参数,再根据MCU主控单元中初始设定的通信频次来计算数据采集模块、单片机、高轨卫星通信模块和低轨卫星通信模块的开启和关闭时间,然后,海洋浮标中除了单片机继续开启其他单元和模块均按照MCU主控单元计算的关闭时间进行关闭,当到达MCU主控单元开启时间时,单片机唤醒MCU主控单元,MCU主控单元给数据采集模块发出数据采集的指令,数据采集模块再将采集到的海洋数据传递给MCU主控单元,MCU主控单元将海洋数据存储在存储器中,当到达高轨卫星通信模块或低轨卫星通信模块的开启时间时,MCU主控单元将存储器中的海洋数据通过高轨卫星通信模块或低轨卫星通信模块,以及高轨卫星天线或低轨卫星天线传递给高轨卫星或低轨卫星,数据质量满足要求时,海洋浮标和高轨卫星或低轨卫星一次通信结束,海洋浮标中除了单片机继续开启其他单元和模块均按照MCU主控单元计算的关闭时间进行关闭,等待下次MCU主控单元开启时间,数据质量不满足要求时,MCU主控单元继续将存储器中的海洋数据通过高轨卫星通信模块或低轨卫星通信模块,以及高轨卫星天线或低轨卫星天线传递给高轨卫星或低轨卫星。
9.根据权利要求7所述的海洋浮标通信方法,其特征在于,海洋浮标存储器中存储数据和读取数据是两个独立进程,存储数据时,存储器收到数据后,从起始地址0开始存储数据,当存储地址到达最大存储容量时,则从起始地址0开始擦除旧的数据,进行覆盖存储,读取数据时,从读取地址开始读取需要发送的数据,当读取地址达到存储地址时,表示数据已经全部读取。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5971324A (en) * | 1995-10-03 | 1999-10-26 | Trw Inc. | Multiple altitude satellite relay system and method |
CN205665865U (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 广东海洋大学 | 一种基于北斗卫星通信的海洋数据采集*** |
CN107317620A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-11-03 | 北京华力创通科技股份有限公司 | 应用卫星天线进行通信的终端和方法 |
CN110324076A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-10-11 | 北京曦华科技发展有限公司 | 一种天基物联网监控***及监控方法 |
CN114079500A (zh) * | 2020-11-30 | 2022-02-22 | 中国电信集团卫星通信有限公司 | 基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法和*** |
CN114531191A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-05-24 | 广州爱浦路网络技术有限公司 | 一种低轨卫星切换方法、***、装置与存储介质 |
CN114745604A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-07-12 | 航天行云科技有限公司 | 一种基于低轨卫星通信的气象数据的传输方法 |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5971324A (en) * | 1995-10-03 | 1999-10-26 | Trw Inc. | Multiple altitude satellite relay system and method |
CN205665865U (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 广东海洋大学 | 一种基于北斗卫星通信的海洋数据采集*** |
CN107317620A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-11-03 | 北京华力创通科技股份有限公司 | 应用卫星天线进行通信的终端和方法 |
CN110324076A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-10-11 | 北京曦华科技发展有限公司 | 一种天基物联网监控***及监控方法 |
CN114079500A (zh) * | 2020-11-30 | 2022-02-22 | 中国电信集团卫星通信有限公司 | 基于高轨移动通信卫星的低轨航天器测控方法和*** |
CN114531191A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-05-24 | 广州爱浦路网络技术有限公司 | 一种低轨卫星切换方法、***、装置与存储介质 |
CN114745604A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-07-12 | 航天行云科技有限公司 | 一种基于低轨卫星通信的气象数据的传输方法 |
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