一种天线系统及数据处理方法与流程

本发明涉及通信卫星通信技术领域，尤其涉及一种天线系统及数据处理方法。

背景技术：

随着通信技术的快速发展，通信方式变得多种多样，其中，卫星通信由于其覆盖范围广、不易受陆地灾害影响、信道条件便利、建设速度快、支持移动通信等特点广泛使用在舰船等运动设备上，在舰船上设置“动中通”通信卫星天线之后，舰船就可以通过通信卫星建立与其他设备之间的通信连接，大大的提高了通信质量。

当船只监管部门和陆地通信卫星通讯运营商需要监控舰船的运动轨迹或者天线姿态信息时，“动中通”通信卫星天线将采集到的舰船运动轨迹或者天线姿态信息通过通信卫星发送给船只监管部门和陆地通信卫星通讯运营商。

然而，同步轨道通信卫星转发器的传输带宽资源是有限的，采用上述方法传输舰船运动轨迹或者天线姿态信息会浪费大量的通信卫星带宽资源。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种天线系统及数据处理方法，能够节省通信卫星带宽资源。

本发明实施例提供一种天线系统，所述天线系统设置在运动设备上，所述运动设备通过所述天线系统与通信卫星进行通信连接，所述天线系统包括：

控制模块；

与所述控制模块连接的处理模块、信息采集模块和收发模块；

所述处理模块和所述收发模块之间进行通信连接；

所述信息采集模块，用于采集运动设备信息及天线姿态信息，并将采集到的所述运动设备信息及所述天线姿态信息发送至所述控制模块；

所述收发模块，用于通过所述通信卫星接收数据请求指令，并将所述数据请求指令发送至所述控制模块；

所述控制模块，用于根据所述数据请求指令确定请求内容和处理时间，并当所述处理时间到达时，将所述请求内容、所述运动设备信息和所述天线姿态信息发送至所述处理模块；

所述处理模块，用于根据所述请求内容，对所述运动设备信息及所述天线姿态信息进行处理，得到所述请求内容对应的待发送数据，并将所述待发送数据通过所述收发模块发送至所述通信卫星。

在上述系统中，所述天线系统还包括：存储模块；

所述控制模块，还用于当所述处理时间未到达时，将所述运动设备信息和所述天线姿态信息发送至所述存储模块；并当所述处理时间到达时，向所述处理模块发送所述请求内容；

所述处理模块，还用于根据所述请求内容，从所述存储模块获取对应的所述运动设备信息和所述天线姿态信息。

在上述系统中，所述处理模块，具体用于从所述运动设备信息和所述天线姿态信息中，筛选出所述请求内容对应的第一待处理信息；并根据所述请求内容对所述第一待处理信息进行处理，得到所述待发送数据。

在上述系统中，所述数据请求指令中还携带发送时间；

所述收发模块，具体用于当发送时间到达时，将所述待发送数据发送至所述通信卫星。

在上述系统中，所述信息采集模块包括：运动设备采集模块和天线姿态采集模块；

所述运动设备采集模块，用于采集所述运动设备信息；

所述天线姿态采集模块，用于采集所述天线姿态信息。

在上述系统中，所述天线系统还包括：天线调整模块；

所述天线调整模块，用于当确定出所述天线姿态信息发生变化时，调整所述天线姿态信息。

在上述系统中，所述天线调整模块包括：电机驱动模块和步进电机模块；

所述控制模块，还用于当判断出所述天线姿态信息发生变化时，根据所述天线姿态信息，向电机驱动模块发送驱动电机的转角信息及控制命令；

所述电机驱动模块，用于将所述转角信息转换成电机驱动脉冲，并将所述电机驱动脉冲发送至所述步进电机模块；

所述步进电机模块，用于根据所述电机驱动脉冲，调整所述天线姿态信息。

在上述系统中，所述收发模块，还用于将当前传输通道信息发送至所述处理模块；

所述处理模块，还用于对所述当前传输通道信息进行处理，并将处理后的所述当前传输通道信息通过所述收发模块发送至所述通信卫星。

本发明实施例提供一种数据处理方法，应用于天线系统，所述方法包括：

通过通信卫星接收数据请求指令；

根据所述数据请求指令，确定处理时间和请求内容；

获取所述请求内容对应的运动设备信息和天线姿态信息；

当处理时间到达时，根据请求内容，对所述运动设备信息和所述天线姿态信息进行处理，得到所述请求内容对应的待发送数据；

将所述待发送数据发送至所述通信卫星。

在上述方法中，所述获取所述请求内容对应的运动设备信息和天线姿态信息之后，所述方法还包括：

当判断出所述天线姿态信息发生变化时，调整所述天线姿态信息。

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，应用于天线系统，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项数据处理方法。

本发明实施例提供了一种天线系统及数据处理方法。天线系统包括：控制模块；与控制模块连接的处理模块、信息采集模块和收发模块；处理模块和收发模块之间进行通信连接；信息采集模块，用于采集运动设备信息及天线姿态信息，并将采集到的运动设备信息及天线姿态信息发送至控制模块；收发模块，用于通过通信卫星接收数据请求指令，并将数据请求指令发送至控制模块；控制模块，用于根据数据请求指令确定请求内容和处理时间，并当处理时间到达时，将请求内容、运动设备信息和天线姿态信息发送至处理模块；处理模块，用于根据请求内容，对运动设备信息及天线姿态信息进行处理，得到请求内容对应的待发送数据，并将待发送数据通过收发模块发送至通信卫星。采用上述方法实现方案，控制模块通过收发模块获取到数据请求指令时，指示处理模块根据数据请求指令，对运动设备信息和天线姿态信息进行处理，得到待发送数据，并将待发送数据发送至通信卫星，此时，天线系统无需将全部的运动设备原始信息和天线姿态原始信息发送至通信卫星，只需要将处理结果，即待发送数据发送至通信卫星，减少了传输数据所占用的带宽资源，能够大大节省通信卫星带宽资源。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种天线系统1的结构示意图1；

图2为本发明实施例提供的一种天线系统1的结构示意图2；

图3为本发明实施例提供的一种天线系统1的结构示意图3；

图4为本发明实施例提供的一种天线系统1的结构示意图4；

图5为本发明实施例提供的一种天线系统1的结构示意图5；

图6为本发明实施例提供的一种天线系统1的结构示意图6；

图7为本发明实施例提供的一种示例性的天线系统1的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种数据处理方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的一种示例性的数据处理方法的流程图。

具体实施方式

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。

实施例一

本发明实施例提供一种天线系统1，如图1所示，天线系统1设置在运动设备2上，所述运动设备2通过所述天线系统1与通信卫星3进行通信连接，所述天线系统1包括：

控制模块10；

与所述控制模块10连接的处理模块11、信息采集模块12和收发模块13；

所述处理模块11和所述收发模块12之间进行通信连接；

所述信息采集模块12，用于采集运动设备信息及天线姿态信息，并将采集到的所述运动设备信息及所述天线姿态信息发送至所述控制模块10；

所述收发模块13，用于通过所述通信卫星3接收数据请求指令，并将所述数据请求指令发送至所述控制模块10；

所述控制模块10，用于根据所述数据请求指令确定请求内容和处理时间，并当所述处理时间到达时，将所述请求内容、所述运动设备信息和所述天线姿态信息发送至所述处理模块11；

所述处理模块11，用于根据所述请求内容，对所述运动设备信息及所述天线姿态信息进行处理，得到所述请求内容对应的待发送数据，并将所述待发送数据通过所述收发模块13发送至所述通信卫星3。

本发明实施例中，通信卫星天线系统1设置在运动设备2上，其中，运动设备2包括舰船、汽车、火车、飞机等，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

本发明实施例中，控制模块10为中央处理器(cpu，centralprocessingunit)，处理模块11为神经网络处理器(npi，neural-networkprocessunits)。

本发明实施例中，信息采集模块12包括：惯性测量单元(imu，inertialmeasurementunit)、全球定位系统(gps，globalpositioningsystem)接收单元、传感器单元、网络摄像头单元和船舶自动识别系统(ais，automaticidentificationsystem)单元等，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

本发明实施例中，imu用于获取天线姿态信息，包括天线的角速度、加速度、磁场强度和压力强度等，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

本发明实施例中，gps接收单元用于获取运动设备的运动轨迹，包括天线的地理经纬度、高度等信息，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

本发明实施例中，传感器单元包括湿度传感器和温度传感器，分别用于监控运动设备的温度、湿度等信息，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

本发明实施例中，网络摄像头单元用于记录运动设备的环境和人员的活动信息，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

本发明实施例中，ais单元为告警系统，主要的作用是在预设距离内检测到障碍物时，发出告警信号，能够防止运动设备与其他物体发生碰撞。

本发明实施例中，处理模块11为神经网络处理器(npi，neural-networkprocessunit)。

本发明实施例中，收发模块包括通信卫星调制解调模块、上变频功率放大器(buc，blockup-converter)射频发射单元、射频天线单元低噪声下变频器(lnb，lownoiseblock)射频接收单元，其中，通信卫星调制解调模块、buc射频发射单元和射频天线单元共同实现发射的功能；射频天线单元、lnb射频接收单元和通信卫星调制解调模块共同实现接收的功能。

本发明实施例中，buc射频发射单元主要完成通信信号反向发射功能；lnb射频接收单元主要完成通信信号的前向接收功能；射频天线单元主要完成来自buc和lnb单元的空口数据的发送和接收功能。

本发明实施例中，通信卫星3通过射频天线单元、lnb射频接收单元和通信卫星调制解调模块将数据请求指令发送至cpu，cpu根据数据请求指令确定出请求的具体内容和处理时间，在处理时间到达时，cpu将请求内容、从信息采集模块12采集到的运动设备信息和天线姿态信息发送至npi，npi根据请求内容，对运动设备信息和天线姿态信息进行处理，得到待发送数据，最后将待发送数据通过通信卫星调制解调模块、buc射频发射单元和射频天线单元发送至通信卫星3。

本发明实施例中，天线姿态信息由imu模块得到，主要包括天线的角速度、加速度、磁场强度和压力强度等，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

本发明实施例中，运动设备信息由gps接收机单元、传感器单元、网络摄像头单元和ais单元得到，其中，运动设备信息包括运动设备的运动轨迹信息、运动设备的温、湿度信息、运动设备的环境信息和告警信息等，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

本发明实施例中，npi用于对运动设备信息和天线姿态信息进行建模处理及学习，得到数据分析结果(待发送数据)，并根据cpu的控制指令，把数据分析结果发送至通信卫星调整解调模块。

示例性的，通信卫星向cpu发送行驶距离的请求指令，cpu接收到该请求指令时，确定出起始位置和终止位置，并从gps接收机单元获取从起始位置至终止位置的行驶轨迹，cpu将该行驶轨迹发送至npi，npi根据行驶轨迹，分析出从起始位置至终止位置的行驶距离，并将该行驶距离通过通信卫星调制解调模块、buc射频发射单元和射频天线单元发送至通信卫星。

可选的，如图2所示，所述天线系统1还包括：存储模块14；

所述控制模块10，还用于当所述处理时间未到达时，将所述运动设备信息和所述天线姿态信息发送至所述存储模块；并当所述处理时间到达时，向所述处理模块11发送所述请求内容；

所述处理模块11，还用于根据所述请求内容，从所述存储模块14获取对应的所述运动设备信息和所述天线姿态信息。

本发明实施例中，信息采集模块12将采集到的运动设备信息和天线姿态信息发送到cpu，当处理时间未到达时，cpu将天线姿态信息和运动设备信息存储至存储模块14。

本发明实施例中，当处理时间到达时，cpu将请求内容发送至npi，npi确定出请求内容对应的运动设备信息和天线姿态信息，之后从存储模块14中获取运动设备信息和天线姿态信息。

本发明实施例中，存储模块14存储的是cpu发送的运动设备信息和天线姿态信息，以及npi发送的待发送数据，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

可选的，所述处理模块11，具体用于从所述运动设备信息和所述天线姿态信息中，筛选出所述请求内容对应的第一待处理信息；并根据所述请求内容对所述第一待处理信息进行处理，得到所述待发送数据。

本发明实施例中，npi的主要功能为处理gps接收机信息数据(包括但不限于地理经纬度，高度及载体速度等)的建模处理及学习，输出运动载体的运动轨迹个性化分析结果，根据cpu的控制指令把数据分析结果发送给通信卫星通信调制解调模块；处理imu惯性测试单元的天线姿态信息数据(包括但不限于角速度，加速度，磁场强度及压力等)的建模处理及学习，输出个性化分析结果，根据cpu的控制指令把数据分析结果发送给通信卫星通信调制解调模块；处理网络摄像头单元的船只各种监控信息(包括但不限于图片，语音及流媒体等)的建模处理及学习，输出个性化分析结果，根据cpu的控制指令把数据分析结果发送给通信卫星通信调制解调模块；处理传感器单元的船只各种传感器信息(包括但不限温度传感器，湿度传感器等信息)的建模处理及学习，输出个性化分析结果，根据cpu的控制指令把数据分析结果发送给通信卫星通信调制解调模块；处理来自无线保真(wi-fi，wirelessfidelity)路由器终端接入用户的通信和互联网接入等数据的本地智能化分析处理，输出各种客户个性化分析结果，根据cpu的控制指令把数据分析结果存储到本地存储模块或发送给通信卫星通信调制解调模块。

可选的，所述数据请求指令中还携带发送时间；

所述收发模块，具体用于当发送时间到达时，将所述待发送数据发送至所述通信卫星3。

本发明实施例中，npi对天线姿态信息和运动设备信息处理完成之后，cpu判断发送时间是否到达，当发送时间到达时，cpu指示npi将待发送数据发送至通信卫星；当发送时间未到达时，cpu指示npi将待发送数据存储至存储模块14，等到发送时间到达时，cpu从存储模块14中获取待发送数据，并将待发送数据发送至通信卫星3。

可选的，如图3所示，所述信息采集模块12包括：运动设备采集模块120和天线姿态采集模块121；

所述运动设备采集模块120，用于采集所述运动设备信息；

所述天线姿态采集模块121，用于采集所述天线姿态信息。

本发明实施例中，天线姿态采集模块121为imu，运动设备采集模块120包括全球定位接收机单元、传感器单元、网络摄像头单元和ais单元，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

可选的，如图4所示，所述天线系统1还包括：天线调整模块15；

所述天线调整模块15，用于当确定出所述天线姿态信息发生变化时，调整所述天线姿态信息。

本发明实施例中，天线系统1还包括天线调整模块15来实时调整天线姿态信息。

本发明实施例中，由于运动设备2的不稳定性，设置在运动设备2上的天线姿态会发生改变，当天线姿态发生更改时，天线就会与通信卫星不能准确的对接，此时会导致天线系统1和通信卫星2之间不能流畅的进行通信连接，故，利用天线调整模块15来实时调整天线姿态信息。

可选的，如图5所示，所述天线调整模块15包括：电机驱动模块150和步进电机模块151；

所述控制模块10，还用于当判断出所述天线姿态信息发生变化时，根据所述天线姿态信息，向电机驱动模块150发送驱动电机的转角信息及控制命令；

所述电机驱动模块150，用于将所述转角信息转换成电机驱动脉冲，并将所述电机驱动脉冲发送至所述步进电机模块151；

所述步进电机模块151，用于根据所述电机驱动脉冲，调整所述天线姿态信息。

本发明实施例中，imu将天线姿态信息发送至cpu，当cpu判断出天线姿态信息发生变化时，cpu向电机驱动模块150发送转角信息及控制命令，电机驱动模块150将转角信息转换成电机驱动脉冲，并将点击驱动脉冲发送至步进电机模块151，步进电机模块151根据电机驱动脉冲来调整天线姿态信息。

可选的，所述收发模块13，还用于将当前传输通道信息发送至所述处理模块11；

所述处理模块11，还用于对所述当前传输通道信息进行处理，并将处理后的所述当前传输通道信息通过所述收发模块13发送至所述通信卫星3。

本发明实施例中，通信卫星调制解调器将信道质量好坏，接收信噪比，上下行数据速率统计等数据发送至npi，npi对接收到的数据进行建模处理及学习，输出个性化分析结果，根据cpu的控制指令把数据分析结果存储到本地存储模块或发送给通信卫星通信调制解调模块。

进一步地，如图6所示，天线系统1还包括无线wi-fi路由器16、终端通过无线wi-fi路由器16接入天线系统1，接入天线系统1的终端可以通过通信卫星与其他设备建立通信连接。

示例性的，如图7所示，天线系统包括：中央处理模块、神经网络处理器模块、通信卫星调制解调模块、本地存储模块、电机驱动模块、本地存储模块、射频发射单元、射频接收单元、射频天线单元、步进电机单元、惯性测量单元、gps接收机单元、无线路由器、传感器单元、网络摄像头单元和告警单元。

可以理解的是，控制模块通过收发模块获取到数据请求指令时，指示处理模块根据数据请求指令，对运动设备信息和天线姿态信息进行处理，得到待发送数据，并将待发送数据发送至通信卫星，此时，天线系统无需将全部的运动设备信息和天线姿态信息发送至通信卫星，只需要将处理结果，即待发送数据发送至通信卫星，减少了传输数据所占用的带宽资源，能够大大节省通信卫星带宽资源。

实施例二

本发明实施例提供一种数据处理方法，应用于天线系统1，如图8所示，该方法可以包括：

s101、通过通信卫星接收数据请求指令。

本发明实施例提供的一种数据处理方法适用于通过通信卫星获取运动设备的相关信息的场景下。

本发明实施例中，陆地大数据处理中心向通信卫星发送数据请求指令，通信卫星将该数据请求指令发送至天线系统。

本发明实施例中，天线系统设置在运动设备上，其中，运动设备包括舰船、汽车、火车、飞机等，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

s102、根据数据请求指令，确定处理时间和请求内容。

当天线系统接收到通信卫星发送的数据请求指令之后，天线系统就要根据数据请求指令确定处理时间和请求内容了。

本发明实施例中，数据请求指令中携带有处理时间和请求内容，当天线系统接收到数据请求指令时，数据请求指令就要从数据请求指令中获取处理时间和请求内容了。

s103、获取请求内容对应的运动设备信息和天线姿态信息。

当天线系统确定出处理时间和请求内容时，天线系统就要获取请求内容对应的运动设备信息和天线姿态信息了。

本发明实施例中，天线系统将采集到的运动设备信息和天线姿态信息存储至存储模块，天线系统从存储模块中获取请求内容对应的运动设备信息和天线姿态信息。

本发明实施例中，天线姿态信息包括天线的角速度、加速度、磁场强度和压力强度等，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

本发明实施例中，运动设备信息包括运动设备的运动轨迹信息、运动设备的温、湿度信息、运动设备的环境信息和告警信息等，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

本发明实施例中，天线系统获取到天线姿态信息之后，判断天线姿态信息是否发生变化，当天线姿态信息发生变化时，天线系统对天线姿态信息进行调整。

本发明实施例中，对天线姿态信息的调整包括对天线进行上、下、左、右的调整，具体的根据实际情况选择调整，本发明实施例不做具体的限定。

s104、当处理时间到达时，根据请求内容，对运动设备信息和天线姿态信息进行处理，得到请求内容对应的待发送数据。

当天线系统获取到运动设备信息和天线姿态信息之后，天线系统就要等待处理时间到达了，当处理时间到达时，天线系统根据请求内容对运动设备信息和天线姿态信息进行处理，得到请求内容对应的待发送数据。

本发明实施例中，当处理时间到达时，天线系统利用神经网络模型，对运动信息和天线姿态信息进行处理，得到请求内容对应的待发送数据。

s105、将待发送数据发送至通信卫星。

当天线系统得到待发送数据之后，天线系统就要将待发送数据发送至通信卫星了。

本发明实施例中，天线系统对待发送数据进行编码，之后将编码后的待发送数据调制成l波段的数据，然后再将l波段的数据调制成射频信号，将射频信号通过通信卫星射频天线发送给通信卫星。

本发明实施例中，通信卫星波段包括c波段、ku波段和ka波段，具体的根据实际情况进行选择，本发明实施例不做具体的限定。

示例性的，如图9所示，数据处理方法的流程图为：

1、中央处理器获取天线姿态信息数据。

2、中央处理器根据接收到的处理指令，判断是否需要实时反馈天线姿态信息。

3、当中央处理器判断出需要实时反馈天线姿态信息时，中央处理器指示神经网络处理器对天线信息实时分析处理，并输出分析结果。

4、中央处理器根据处理指令，判断是否实时发送分析结果。

5、当中央处理器判断出实时发送分析结果时，中央处理器将分析结果发送至通信卫星调制解调模块。

6、通信卫星调制解调模块将分析结果进行编码并调制成l波段的数据。

7、射频发射单元将调制成l波段的数据进行高频调制成射频信号。

8、射频天线单元将射频信号发送给通信卫星。

9、当中央处理器判断出不实时发送分析结果时，中央处理器将分析结果存储至本地存储模块。

10、当中央处理器判断出不需要实时反馈天线姿态信息时，中央处理器将数据存储至本地存储模块。

可以理解的是，控制模块通过收发模块获取到数据请求指令时，指示处理模块根据数据请求指令，对运动设备信息和天线姿态信息进行处理，得到待发送数据，并将待发送数据发送至通信卫星，此时，天线系统无需将全部的运动设备原始信息和天线姿态原始信息发送至通信卫星，只需要将处理结果，即待发送数据发送至通信卫星，减少了传输数据所占用的带宽资源，能够大大节省通信卫星带宽资源。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、服务器、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(服务器)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。