一种基于全球低轨道卫星通信的单北斗定位航标的制作方法

本发明涉及船舶通讯领域，尤其涉及一种基于全球低轨道卫星通信的单北斗定位航标。

背景技术：

航标遥测遥控终端系统是航道动态监测平台的前端信息采集与控制系统，集数据采集存储、无线数据通信、位置参数采集、以及无线扩展等功能于一体的遥测遥控平台。

传统的航标无线数据通信主要采用移动通信网络，其覆盖范围受通信基站的限制，无法覆盖全球范围，主要集中在人口稠密的地区，而偏远地区无法覆盖，且山区、河流、沙漠、沼泽、远海等对地形复杂的区域，无法实现信号覆盖。

传统的航标定位功能主要依赖美国的gps卫星系统，但gps卫星系统受美国控制，随着国际局势的发展，信息安全已引起党和国家机关的高度重视。一旦gps卫星失效，日常的航道维护管理和以长江电子航道图为载体的航道综合服务将产生混乱。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于全球低轨道卫星通信的单北斗定位航标。本发明所述的一种基于全球低轨道卫星通信的单北斗定位航标，具体包括：

低轨道卫星通信模块，单北斗定位模块和主控模块；所述单北斗定位模块用于航标定位，包括单北斗有源天线、单北斗天线短路保护模块和北斗射频信号接收模块，所述单北斗有源天线通过单北斗天线短路保护模块与北斗射频信号接收模块电性连接；所述低轨道卫星通信模块包括：低轨道卫星通信模组、接收天线和发射天线，用于通信，完成数据指令的上传和下发；所述低轨道卫星通信模组还包括接收机、发射机和数据处理单元；所述单北斗定位模块和所述低轨道卫星通信模块均与所述主控模块电性连接。

进一步地，所述低轨道卫星通信模块用于通信，完成数据指令的上传和下发，具体包括：所述低轨道卫星通信模块，将所述单北斗定位模块采集的定位数据，上传至位于空间段的低轨道卫星；所述低轨道卫星通信模块，将位于地面段的航标遥测遥控终端平台的控制指令，下发至所述主控模块。

进一步地，所述单北斗定位模块采集定位数据具体过程为：

s101：所述单北斗有源天线接收来自北斗频带内所有北斗卫星的射频信号；

s102：所述北斗卫星射频信号经过所述单北斗有源天线的低噪放大器，再通过所述单北斗天线短路保护模块后，由所述北斗射频信号接收模块接收；

s103：所述北斗射频信号接收模块对所述北斗卫星射频信号进行处理，得到定位数据；具体为：对所述北斗卫星射频信号在基带处理部分，只处理北斗信号，其余的所有卫星信号不予处理

s104：所述主控模块接收所述定位数据，解析定位数据中的经纬度及时间信息，并对信息进行存储。

进一步地，所述低轨道卫星通信模块，将所述单北斗定位模块采集的定位数据，上传至位于空间段的低轨道卫星，具体过程如下：

s201：所述主控模块向低轨道卫星通信模块的数据处理单元发送通信请求；

s202：所述低轨道通信模块的接收机和所述的接收机天线接收位于空间段的低轨道卫星发送的下行广播信号；

若所述低轨道卫星通信模块接收到所述下行广播信号，则从所述主控模块到所述低轨道卫星数据上传的上行链路建立成功，进入步骤s203；若所述位于空间段低轨道卫星通信模块没有接收到所述下行广播信号，则延迟t时间后，跳转至步骤s201；

s203：所述低轨道卫星通信模块的数据处理单元根据所述接收机接收到的下行广播信号情况向主控模块回复通信请求响应；

s204：所述主控模块将所述定位数据组帧传送至所述低轨道卫星通信模块的数据处理单元；

s205：所述低轨道卫星通信模块通过数据处理单元构造上行报文，并通过所述发射机和所述发射天线，将上行业务报文发送至所述位于空间段的低轨道卫星；

s206：所述低轨道卫星通信模块通过所述数据处理中心向所述主控模块回复上行业务报文发送结果；若报文发送成功，则所述低轨道卫星通信模块通过发射天线和发射机将从数据处理单元接收到的所述定位数据上传至所述位于空间段的低轨道卫星，由此完成定位数据的上传。

进一步地，所述低轨道卫星接收所述定位数据之后，还将所述定位数据下发至地面段，其具体过程为：

s301：所述位于空间段的低轨道卫星接收到定位数据后，通过馈电下行链路，将所述定位数据下发至位于地面段的地面站；

s302：所述地面站接收到所述定位数据，并将所述定位数据下发至同位于地面段的卫星测运控一体化管理中心；

s303：所述位于地面段的卫星测运控一体化管理中心将接收到的所述定位数据下发至所述航标遥测遥控终端平台。

进一步地，所述低轨道卫星通信模块，将位于地面段的航标遥测遥控终端平台的控制指令，下发至所述主控模块，具体过程为：

s401：所述航标遥测遥控终端平台发出控制指令至同位于地面段的所述卫星测运一体化管理中心；

s402：所述卫星测运一体化管理中心将所述控制指令发送至地面站；

s403：所述地面站通过馈电上行链路将所述控制指令传送至所述低轨道卫星

s404：所述低轨道通信卫星通过用户下行链路将所述控制指令传送至低轨道通信模块的接收机；

s405：所述低轨道卫星通信模块将所述接收机接收的控制指令，通过数据处理单元构造下行报文下发至所述主控模块；

s406：所述主控模块将接收到的控制指令进行解码，随后根据所述控制指令作出相应控制动作。

进一步地，所述航标遥测遥控终端平台和所述卫星测运控一体化管理中心之间通过http网络相连。

步骤s405中所述低轨道卫星通信模块向所述主控模块传递控制指令，具体为通过uart传输。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：采用北斗卫星定位及低轨道卫星通信完成航标无线数据的上传与下发，提高航标的通信的范围和安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中一种基于全球低轨道卫星通信的单北斗定位航标的结构图；

图2为本发明实施例中单北斗定位模块采集定位数据的流程图；

图3为本发明实施例中定位数据上传流程图；

图4为本发明实施例中定位数据下发至地面段的流程图；

图5为本发明实施例中控制指令下发的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于全球低轨道卫星通信的单北斗定位航标的，具体包括：

低轨道卫星通信模块，单北斗定位模块和主控模块；所述单北斗定位模块用于航标定位，包括单北斗有源天线、单北斗天线短路保护模块和北斗射频信号接收模块，所述单北斗有源天线通过单北斗天线短路保护模块与北斗射频信号接收模块电性连接；所述低轨道卫星通信模块包括：低轨道卫星通信模组、接收天线和发射天线，用于通信，完成数据指令的上传和下发；所述低轨道卫星通信模组还包括接收机、发射机和数据处理单元；所述单北斗定位模块和所述低轨道卫星通信模块均与所述主控模块电性连接。

所述低轨道卫星通信模块用于通信，完成数据指令的上传和下发，具体包括：所述低轨道卫星通信模块，将所述单北斗定位模块采集的定位数据，上传至位于空间段的低轨道卫星；所述低轨道卫星通信模块，将位于地面段的航标遥测遥控终端平台的控制指令，下发至所述主控模块。

请参考图2，图2为本发明实施例中单北斗定位模块采集定位数据的流程图。所述单北斗定位模块采集定位数据具体过程为：

s101：所述单北斗有源天线接收来自北斗频带内所有北斗卫星的射频信号；

s102：所述北斗卫星射频信号经过所述单北斗有源天线的低噪放大器，再通过所述单北斗天线短路保护模块后，由所述北斗射频信号接收模块接收；

s103：所述北斗射频信号接收模块对所述北斗卫星射频信号进行处理，得到定位数据；具体为：对所述北斗卫星射频信号在基带处理部分，只处理北斗信号，其余的所有卫星信号不予处理；

s104：所述主控模块接收所述定位数据，解析定位数据中的经纬度及时间信息，并对信息进行存储。

请参考图3，图3为本发明实施例中定位数据及单北斗定位航标状态信息上传流程图。所述低轨道卫星通信模块，将所述单北斗定位模块采集的定位数据和单北斗定位航标状态信息，上传至位于空间段的低轨道卫星，具体过程如下：

s201：所述主控模块向低轨道卫星通信模块的数据处理单元发送通信请求；

s202：所述低轨道通信模块的接收机和所述的接收机天线接收位于空间段的低轨道卫星发送的下行广播信号；

若所述低轨道卫星通信模块接收到所述下行广播信号，则从所述主控模块到所述低轨道卫星数据上传的上行链路建立成功，进入步骤s203；若所述位于空间段低轨道卫星通信模块没有接收到所述下行广播信号，则延迟t时间后，跳转至步骤s201；

s203：所述低轨道卫星通信模块的数据处理单元根据所述接收机接收到的下行广播信号情况向主控模块回复通信请求响应；

s204：所述主控模块将所述定位数据和单北斗定位航标状态信息进行组帧传送至所述低轨道卫星通信模块的数据处理单元；

s205：所述的定位数据包含单北斗定位航标经纬度和时间信息，所述的单北斗定位航标状态信息包含所述主控模块采集到的单北斗定位航标蓄电池电压、电流，太阳能充电电压、电流等信息。

s206：所述低轨道卫星通信模块通过数据处理单元构造上行报文，并通过所述发射机和所述发射天线，将上行业务报文发送至所述位于空间段的低轨道卫星；

s207：所述低轨道卫星通信模块通过所述数据处理中心向所述主控模块回复上行业务报文发送结果；若报文发送成功，则所述低轨道卫星通信模块通过发射天线和发射机将从数据处理单元接收到的所述定位数据上传至所述位于空间段的低轨道卫星，由此完成定位数据和单北斗定位航标状态信息的上传。

请参考图4，图4为本发明实施例中定位数据和单北斗定位航标状态信息下发至地面段的流程图。所述低轨道卫星接收所述定位数据和单北斗定位航标状态信息之后，还将所述定位数据和单北斗定位航标状态信息下发至地面段，其具体过程为：

s301：所述位于空间段的低轨道卫星接收到定位数据和单北斗定位航标状态信息后，通过馈电下行链路，将所述定位数据和单北斗定位航标状态信息下发至位于地面段的地面站；

s302：所述地面站接收到所述定位数据和单北斗定位航标状态信息，并将所述定位数据和单北斗定位航标状态信息下发至同位于地面段的卫星测运控一体化管理中心；

s303：所述位于地面段的卫星测运控一体化管理中心将接收到的所述定位数据和单北斗定位航标状态信息下发至所述航标遥测遥控终端平台。

请参考图5，图5为本发明实施例中航标遥测遥控终端平台遥控所述一种基于全球低轨道卫星通信的单北斗定位航标，下发“立即上数”控制指令的流程图。所述低轨道卫星通信模块，将位于地面段的航标遥测遥控终端平台的“立即上数”控制指令，下发至所述主控模块，具体过程为：

s401：所述航标遥测遥控终端平台发出“立即上数”控制指令至同位于地面段的所述卫星测运一体化管理中心；

s402：所述卫星测运一体化管理中心将所述“立即上数”控制指令发送至地面站；

s403：所述地面站通过馈电上行链路将所述“立即上数”控制指令传送至所述低轨道卫星；

s404：所述低轨道通信卫星通过用户下行链路将所述“立即上数”控制指令传送至低轨道通信模块的接收机；

s405：所述低轨道卫星通信模块将所述接收机接收的“立即上数”控制指令，通过数据处理单元构造下行报文下发至所述主控模块；

s406：所述主控模块将接收到的控制指令进行解码，随后根据所述“立即上数”控制指令上报所述一种基于全球低轨道卫星通信的单北斗定位航标的定位数据和蓄电池电压、电流，太阳能充电电压、电流等状态信息。

所述航标遥测遥控终端平台和所述卫星测运控一体化管理中心之间通过http网络相连。

步骤s405中所述低轨道卫星通信模块向所述主控模块传递控制指令，具体为通过uart传输。

本发明的有益效果是:采用北斗卫星定位及低轨道卫星通信完成航标无线数据的上传与下发，提高航标的通信的范围和安全性。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中各装置位于图中以及设备相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在本文中，提到的低轨道卫星通信模块，单北斗定位模块和主控模块，均为领域内技术人员可直接购买得到的器件，故本文没有特殊交代其具体结构及组成，本文主要针对定位航标通讯方法进行阐述，在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。