一种卫星传输系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种卫星传输系统，包括以太网转串口芯片、RS232芯片、连接器、电源、数字信号处理器、第一存储器、第二存储器、混合信号集成电路ASIC、温度补偿型石英晶体谐振器、合成器、传输链路、T/R转换器和射频收发器，以太网转串口芯片和RS232芯片通过连接器的芯片脚与数字信号处理器相连接，连接器与电源相连接；数字信号处理器与混合信号集成电路ASIC、第一存储器与数字信号处理器相连接，第二存储器分别与数字信号处理器和混合信号集成电路ASIC相连接；合成器与混合信号集成电路ASIC相连接，温度补偿型石英晶体谐振器连接在混合信号集成电路ASIC与合成器之间；传输链路连接在混合信号集成电路ASIC与T/R转换器之间，射频收发器连接在T/R转换器与卫星系统之间。
【专利说明】一种卫星传输系统【技术领域】
[0001]本实用新型涉及森林环境监测领域，具体而言，涉及一种卫星传输系统。
【背景技术】
[0002]森林环境监测是森林资源保护与管理的基础，是建设现代林业、实现森林科学经营的重要保障。森林环境监测可归纳为两类，一类是对环境因子的监测，主要关心森林环境因子的变化；一类是对森林生态因子的监测，主要是效能监测。本实用新型中所指的森林环境监测特指森林环境因子的监测。无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)由大量部署在监测区域内的廉价微型传感器节点组成。这些传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，从而达到感知、采集和处理其网络覆盖的地理区域中感知对象的信息。无线传感器网络具有实时监测、智能化自组织、可靠性强、低功耗和低成本等特点，是一个有效解决森林监测的可行方案。
[0003]目前，在林业无线传感器网络应用中，林区野外传感器数据主要借助于公共移动通信网络的数据链路(如GPRS (General Packet Radio Service,通用分组无线服务)或CDMA (Code Division Multiple Access,码分多址)网络)实现与用户之间的通信。但是在林区野外的环境中，很多区域没有公共网络的覆盖，无线传感器节点采集的数据无法传输至用户，而不得不采取本地硬盘存储人工手动获取的方法。在偏远林区如何将远程数据自动回传至用户是当前亟待解决的技术难题。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供一种卫星传输系统，用以解决无网络覆盖林区的数据传输问题。
[0005]为达到上述目的，本实用新型提供了一种卫星传输系统，包括:以太网转串口芯片、RS232芯片、连接器、电 源、数字信号处理器、第一存储器、第二存储器、混合信号集成电路ASIC、温度补偿型石英晶体谐振器、合成器、传输链路、T/R转换器和射频收发器，其中:
[0006]以太网转串口芯片和RS232芯片分别通过连接器的芯片脚与数字信号处理器相连接，连接器与电源相连接；
[0007]数字信号处理器与混合信号集成电路ASIC相连接，第一存储器与数字信号处理器相连接，第二存储器分别与数字信号处理器和混合信号集成电路ASIC相连接；
[0008]合成器与混合信号集成电路ASIC相连接，温度补偿型石英晶体谐振器连接在混合信号集成电路ASIC与合成器之间；
[0009]传输链路连接在混合信号集成电路ASIC与T/R转换器之间，射频收发器连接在T/R转换器与卫星系统之间。
[0010]较佳的，连接器为14针连接器。
[0011]较佳的，上述卫星传输系统还包括:温度传感器，与合成器相连接。
[0012]较佳的，上述卫星传输系统还包括:看门狗电路，与数字信号处理器相连接。
[0013]上述实施例中卫星传输系统与无线传感器网络汇聚节点相连接，读取传感器设备中的数据，进而通过与ORBCOMM低轨道卫星通信，可以在全球范围内提供卫星数据传输，实现全天候全球范围的数据传输，实现了无线传感器网络在林区无公共网络覆盖情况下的数据传输问题，对于在林区推广无线传感器网络具有非常重要的价值和意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本实用新型一个实施例的卫星传输系统结构示意图；
[0016]图2为本实用新型一个实施例的卫星传输系统数据上传流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]图1为本实用新型一个实施例的卫星传输系统结构示意图；如图所示，该卫星传输系统包括:以太网转串口芯片114、RS232芯片113、连接器111、电源112、数字信号处理器107、第一存储器109、第二存储器108、混合信号集成电路ASIC105、温度补偿型石英晶体谐振器116、合成器115、传输链路、T/R转换器102和射频收发器101，其中:
[0019]以太网转串口芯片114和RS232芯片113分别通过连接器111的芯片脚与数字信号处理器107相连接，针对林业传感器设备不同数据传输接口的需求，可以通过RS232串口读取或以太网口读取无线传感器设备的数据；连接器111与电源1112相连接；
[0020]数字信号处理器107与混合信号集成电路ASIC105相连接，第一存储器109与数字信号处理器107相连接，第二存储器108分别与数字信号处理器107和混合信号集成电路ASIC105相连接，其中，混合信号集成电路ASIC可以采用MobiApps (—家从事机器对机器通信技术开发的公司)混合信号集成电路ASIC ；
[0021]合成器115与混合信号集成电路ASIC105相连接，温度补偿型石英晶体谐振器116连接在混合信号集成电路ASIC105与合成器115之间；
[0022]传输链路连接在混合信号集成电路ASIC105与T/R转换器102之间，射频收发器101连接在T/R转换器102与卫星系统之间，其中，传输链路包括VSWR (Voltage StandingWave Ratio,电压驻波比)保护传输链路和接收链路。
[0023]例如，上述连接器可以采用14针连接器。
[0024]例如，上述卫星传输系统还包括:温度传感器106，与合成器115相连接。
[0025]例如，上述卫星传输系统还包括:看门狗电路110，与数字信号处理器107相连接。
[0026]为方便用户对数据的获取，上述卫星传输系统可以采用主动和被动两种方式从传感器设备获取数据。被动方式为程序以默认的时间间隔从无线传感器设备获得林业传感器、图像数据等林业数据。主动方式是用户以发送控制指令的形式，获得在用户指定的时间范围内的林业传感器数据、图像数据等林业数据。
[0027]卫星传输系统还需对获取的数据进行处理，包括:
[0028]I)将传感器数据生成XML (Extensible Markup Language,可扩展标记语言)文件格式
[0029]根据获得的传感器的数据形式进行解析，并保存为标准的XML文件格式，以便数据的传输和存储。
[0030]2)将原始图像数据生成JPG图像格式
[0031]根据原始图像的二进制流进行读取，保存为标准JPG图像格式。
[0032]3)数据分块
[0033]针对卫星通信一次上传的数据量不能大于8KB，而采集的图像数据大小一般为40KB左右，因此系统对采集的图像数据进行分块处理，使每一分块的数据量为8KB。
[0034]4)数据压缩
[0035]为减少卫星通信上传的数据量，系统对每个分块的图像数据进行GZIP无损压缩处理，在传送至服务器端之后解压缩，这样可以减小数据在传输过程的数据量。
[0036]GZIP作为一个无损压缩算法，其算法原理是:首先使用LZ77算法的一个变种进行压缩，对得到的结果再使用Huffman编码的方法进行压缩。因其具有很高的压缩比和压缩效率，可极大地提高传输效率和节省网络资源。
[0037]卫星传输系统在对获得的传感器数据、图像等林业数据上传至ORBCOMM卫星时，数据上传流程如图2所示:
[0038]S110，生成文件列表；
[0039]S120，初始化卫星传输系统；
[0040]S130，判断是否在卫星覆盖区域，如果是则执行步骤S140，否则执行步骤S190 ；
[0041]S140，判断是否读到文件列表末尾，如果是则执行步骤S190，否则执行步骤S150 ；
[0042]S150，发送数据；
[0043]S160，获取返回包；
[0044]S170，判断是否发送成功，如果是则执行步骤S130，否则执行步骤S180 ；
[0045]S180，休眠设定时间(如I秒)后，执行步骤S160 ；
[0046]S190，结束。
[0047]上述数据上传流程实现了以下4个功能:
[0048]A)生成文件列表,对应自定义函数get_file_list ()。
[0049]程序读取指定文件夹内的以“A”开头的数据，并将数据的绝对路径存入文件列表fileList.txt0
[0050]B)读取文件内容,对应fopen()函数。
[0051]程序判断卫星传输系统是否在卫星覆盖区域内及是否读到文件列表的末尾。如果在卫星覆盖区域，而数据未读到文件列表末尾，程序将根据文件列表的数据的绝对路径读取二进制数据流。
[0052]C)数据发送,对应MlO卫星模块SC_sndMessage ()函数。
[0053]程序将读取的二进制数据流通过SC_SndMeSSage()函数进行发送。通过SC_GetNextPacketQ获取发送后的返回包，来判断数据的发送状态。如果发送成功，则开始进行下一个数据的上传，并将该上传成功的数据的开头“A”改为开头“B”。如果没有成功，则
继续发送。
[0054]D)数据接收，并进行数据的解压缩和数据的组合。
[0055]在服务器端获得卫星发送过来的分块压缩数据后，程序对压缩的数据进行GZIP解压缩，对应uncompress ()函数。然后通过判断文件的后缀名对分块的数据进行重新组合成完整的数据文件，对应compose ()方法。
[0056]此外，还可以通过ORBCOMM卫星系统向本实用新型的卫星传输系统发送用户控制指令。用户通过SMTP协议发送控制指令给ORBCOMM卫星系统的网关控制中心，网关控制中心将数据发送给网关地面站，网关地面站通过ORBCOMM卫星将控制指令下传到卫星传输系统。
[0057]用户还可以对卫星传输系统的任务进行定制，用户可以根据自己的需求，定制自己的监测任务，获得特定时间段的数据。定制监测数据类别分为林业传感器数据类型和图像数据类型。通过指定监测的开始时间、结束时间、监测数据类别及监测时间间隔参数，用户可以灵活获得指定时间段的监测数据。
[0058]本实用新型通过测试表明，当卫星信号良好时，传输速率稳定在31.27比特/秒，当传感器节点的采集数据间隔设置在100s时，卫星传输系统能及时将单节点传感器获得的数据进行上传而不产生数据的累积，实现了无线传感器在全球范围内全天候的数据传输，解决了林区无公共移动通信网络覆盖情况下小数据量传输的问题，对在无网络覆盖的林区推广无线传感器设备具有重要意义。
[0059]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
[0060]本领域普通技术人员可以理解:实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0061]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种卫星传输系统，其特征在于，包括:以太网转串口芯片、RS232芯片、连接器、电源、数字信号处理器、第一存储器、第二存储器、混合信号集成电路ASIC、温度补偿型石英晶体谐振器、合成器、传输链路、T/R转换器和射频收发器，其中: 所述以太网转串口芯片和所述RS232芯片分别通过所述连接器的芯片脚与所述数字信号处理器相连接，所述连接器与所述电源相连接； 所述数字信号处理器与所述混合信号集成电路ASIC相连接，所述第一存储器与所述数字信号处理器相连接，所述第二存储器分别与所述数字信号处理器和所述混合信号集成电路ASIC相连接； 所述合成器与所述混合信号集成电路ASIC相连接，所述温度补偿型石英晶体谐振器连接在所述混合信号集成电路ASIC与所述合成器之间； 所述传输链路连接在所述混合信号集成电路ASIC与所述T/R转换器之间，所述射频收发器连接在所述T/R转换器与卫星系统之间。
2.根据权利要求1所述的卫星传输系统，其特征在于，所述连接器为14针连接器。
3.根据权利要求1所述的卫星传输系统，其特征在于，还包括: 温度传感器，与所述合成器相连接。
4.根据权利要求1所述的卫星传输系统，其特征在于，还包括: 看门狗电路，与所述数字信号处理器相连接。
【文档编号】G08C17/02GK203397497SQ201320506302
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】于新文, 张旭, 杨彦臣, 陈雄华, 马勇 申请人:中国林业科学研究院资源信息研究所