一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法与系统与流程

1.本技术涉及卫星物联网领域，尤其是涉及一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法与系统。


背景技术：

2.半双工数据传输指数据可以在一个信号载体的两个方向上传输，但是不能同时传输。例如，在一个局域网上使用具有半双工传输的技术，一个工作站可以在线上发送数据，然后立即在线上接收数据，这些数据来自数据刚刚传输的方向；像全双工传输一样，半双工包含一个双向线路，线路可以在两个方向上传递数据；在使用半双工终端进行数据传输时，由于半双工终端在一个时间点上只能选择发送数据或者接收数据，因此对于传输的数据的规划就尤为重要。


技术实现要素：

3.本技术提供一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法与系统，具有提高了半双工终端传输数据的传输效率的特点。
4.本技术目的一是提供一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法。
5.本技术的上述申请目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法，该方法的运行环境为终端的处理器，包括：获取终端的上传数据包内上传数据的数据数量和数据质量，以及卫星发送的下行数据包内下行数据的数据数量和数据质量；调取预设的传输数据阈值数量；根据所述预设的传输数据阈值数量挑选多个传输数据组；所述传输数据组中包含部分上传数据和部分下行数据，且传输数据组内上传数据的数据数量和下行数据的数据数量之和不大于所述传输数据阈值数量；对传输数据组内的上传数据的数据质量和下行数据的数据质量进行计算后得到传输数据组的数据总质量；依据数据总质量对多个传输数据组进行比较后得到数据总质量最高的传输数据组，该传输数据组即为此次卫星过境时应传输的数据。
6.通过采用上述技术方案，通过将上传数据包与下行数据包中的数据数量与传输数据阈值数量进行比较，判断出此次卫星过境时，终端和卫星之间能够传输多少数量的数据；然后比较多个传输数据组的数据总质量，将数据总质量最高的传输数据组放在此次卫星过境时进行传输，从而满足了在不超过最大传输数量的同时，传输更为重要的数据，从而提高了传输效率和传输质量。
7.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述获取终端的上传数据包内上传数据的数据数量和数据质量，以及卫星发送的下行数据包内下行数据的数据数量和数据质量
的步骤包括：所述终端内存储有上传数据包；当卫星过境时，终端和卫星建立通信；接收卫星发送的提示信息；所述提示信息包含此次卫星向终端发送的下行数据包内下行数据的数据类型、数据数量和数据质量。
8.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述获取终端的上传数据包内上传数据的数据数量和数据质量，以及卫星发送的下行数据包内下行数据的数据数量和数据质量的步骤包括：调取预存的数据质量表；获取上传数据包内上传数据的数据类型；根据数据质量表和数据类型得到各个类型数据对应的数据质量；所述数据质量表内包含数据类型、数据质量以及数据类型与数据质量之间的对应关系；所述数据质量表即存储在终端内也存储在卫星内。
9.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，在调取预存的数据质量表之前，需要先构建数据质量表，构建数据质量表的步骤包括：获取行业档位信息和行业数据类型信息；根据行业档位消息得到行业数据质量范围信息；根据行业数据类型信息和行业数据质量范围信息得到行业数据质量；根据行业数据类型和与行业数据类型相对应的行业数据质量生成数据质量表。
10.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述传输数据阈值数量是指在卫星过境时终端和卫星之间能够传输的数据总量。
11.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，还包括：对传输数据阈值数量与传输数据组的数据总数量进行做差计算后得到数据残余量；获取上传数据包和下行数据包中除传输数据组内数据以外数据数量最小的两个数据，并计算两个数据的数量之和后得到最小数据总量；根据最小数据总量和传输数据组中最小数量的数据的数据数量得到二者的差值，即，最小数量差值；将所述最小数量差值与数据残余量进行比较；当最小数量差值小于数据残余量时：利用最小数量差值对应的两个数据替换掉传输数据组中最小数量的数据，并得到传输数据替换组；计算传输数据组的数据利用率与数据总质量之间的比值，该比值为第一比值；计算传输数据替换组的数据利用率与数据总质量之间的比值，该比值为第二比值；将第一比值与第二比值进行比较，若第二比值大于第一比值，则计算第一比值与第二比值的差值，并将该差值与预设的差值阈值进行比较；当差值大于预设的差值阈值时，将此次卫星过境时应传输的传输数据组替换为传
输数据替换组。
12.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，计算传输数据组的数据利用率的步骤包括，计算传输数据组的数据总数量与传输数据阈值数量的比值，该比值即为数据利用率；传输数据替换组的数据利用率计算方式同理。
13.本技术目的二是提供一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输系统。
14.本技术的上述申请目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输系统，包括：获取模块，用于获取终端的上传数据包内上传数据的数据数量和数据质量，以及卫星发送的下行数据包内下行数据的数据数量和数据质量；调取模块，用于调取预设的传输数据阈值数量；挑选模块，用于根据所述预设的传输数据阈值数量挑选多个传输数据组；计算模块，用于对传输数据组内的上传数据的数据质量和下行数据的数据质量进行计算后得到传输数据组的数据总质量；比较模块，用于依据数据总质量对多个传输数据组进行比较后得到数据总质量最高的传输数据组。
15.本技术目的三是提供一种智能终端。
16.本技术的上述申请目的三是通过以下技术方案得以实现的：一种智能终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行的上述应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法的计算机程序指令。
17.本技术目的四是提供一种计算机介质，能够存储相应的程序。
18.本技术的上述申请目的四是通过以下技术方案得以实现的：一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法的计算机程序。
附图说明
19.图1是本技术实施例中一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法的流程示意图。
20.图2是本技术实施例中一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输系统的结构示意图。
21.附图标记说明：1、获取模块；2、调取模块；3、挑选模块；4、计算模块；5、比较模块。
具体实施方式
22.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例作出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.下面结合说明书附图对本技术实施例做进一步详细描述。
25.天启星座是我国首个在轨提供数据服务的低轨物联网星座；天启星座目前有14颗卫星在轨组网运营，低轨物联网的特点是低功耗、小型化、低成本和低频段，卫星物联网要面向低轨、低频和窄带；随着我国天启卫星物联网的组网系统不断完善，卫星承载的数据通道与数据容量越来越大，天启卫星物联网的终端数量也越来越多，而标准的半双工卫星物联网终端无法满足市场的变化，因此，本技术提供一种应用于天启卫星物联网的半双工终端；在天启卫星运行过程中，当天启卫星经过我国区域国境时，半双工终端就能够建立和卫星之间的通信。
26.本技术中提到的半双工终端在运行过程中的收发模式为半双工，而半双工数据传输指数据可以在一个信号载体的两个方向上传输，但是不能同时传输；在本技术中就是指，在半双工终端和卫星进行通信的过程中，半双工终端可以向卫星发送数据，也可以接收卫星发送的数据，但是不能同时发送和接收数据，并且卫星过境的时间是固定的，而终端传输数据的带宽也是固定的，因此在卫星过境的时间内，终端能够传输的数据总量是固定的。
27.具体地，半双工终端包括stm单片机、lna接收模块、pa、天线匹配电路、chirp模组、数据存储电路、程序存储电路、rs485电路、led指示灯、gps定位模块、加速传感器、温湿度传感器、电压检测模块、预留输入输出接口和rs23接口；其中，stm单片机的模块频率范围为150-960mhz，完美兼容天启卫星400mhz的频率范围；stm单片机通过spi数据接口控制模块实现线性调制与解调功能；在无数据要发送模式下，模块电源被关闭，以降低功耗；打开模块电源，在接收模式下，无卫星过境时，系统为“打盹”模式，接收到卫星数据后，恢复正常通信；rs485接口实现用户指令集，方便用户与模块进行数据交互；rs485接口实现modbus协议，方便与用户传感器通信；lna接收模块可以接收信号，pa的发送功率可达1w。
28.天线匹配电路用于调整天线与pa芯片的输出阻抗匹配，降低发射功率损耗；chirp模组用于实现chirp线性调制与解调，通过pa放大发射功率，lna放大接收信号，是卫星通信的主要部件；数据存储电路用于存储用户数据，防止数据丢失；程序存储电路用于存储升级程序，方便程序升级；rs485电路用于实现用户接口数据交互，或者外接用户传感器；led指示灯用于指示终端的工作状态；gps定位模块用于实现终端定位功能，准确获取终端的位置信息；加速传感器用于获取终端的速度加速度，角度信息等；温湿度传感器用于采集终端内部环境信息；电压检测模块用于检测终端电压；预留输入输出接口用于方便用户二次扩展；rs232接口是预留调试接口。
29.本技术中的半双工终端内部集成2w功放，采用488bps速率，可以额外增加近10db的链路余量，从而使得终端的通讯链路总余量可以接近15db，足够支撑报警点到卫星之间的数据可靠传输。
30.本技术提供一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法，该方法的运行环境为终端内的处理器，所述方法的主要流程描述如下。
31.如图1所示：步骤s101：获取终端的上传数据包内上传数据的数据数量和数据质量，以及卫星发送的下行数据包内下行数据的数据数量和数据质量。
32.步骤s102：调取预设的传输数据阈值数量。
33.步骤s103：根据所述预设的传输数据阈值数量挑选多个传输数据组。
34.步骤s104：对传输数据组内的上传数据的数据质量和下行数据的数据质量进行计算后得到传输数据组的数据总质量。
35.步骤s105：依据数据总质量对多个传输数据组进行比较后得到数据总质量最高的传输数据组，该传输数据组即为此次卫星过境时应传输的数据。
36.本技术实施例中的半双工终端是与卫星通信，当卫星经过国境时，终端能够与卫星建立连接；而由于半双工终端本身的设备特性，在进行数据传输的过程汇总，半双工终端本身只支持接收数据或者发送数据，而不能同时进行收发，因此，选择接收哪些数据发送哪些数据就显得尤为重要。
37.为了筛选出最需要接收的数据和最需要发送的数据，先要知道在此次卫星过境时，终端要发送的总数据和要接收的总数据；即，获取终端的上传数据包内上传数据的数据数量和数据质量，以及卫星发送的下行数据包内下行数据的数据数量和数据质量；这里的上传数据包就是指要将数据包内的数据都发送至卫星，下行数据包就是指要接收的来自卫星的数据；对于上传数据包而言，上传数据包本身是存储在终端内部的，因此可以直接获取到上传数据包，以及上传输数据包内的数据类型、数据数量和数据质量；具体地，调取预存的数据质量表，然后根据上传数据包内上传数据的数据类型以及数据质量表可以得到各个类型数据对应的数据质量。
38.当卫星过境时，终端会和卫星建立通信；此时卫星会向终端发送提示信息，在接收到卫星发送的提示信息后，可以根据提示信息知道此次卫星向终端发送的下行数据包内下行数据的数据类型、数据数量和数据质量；这些信息是包含在提示信息内的；在接收到提示信息后，可以知道此次卫星过境，卫星要向终端发送的数据，以及相应的数据类型、数据数量和数据质量。
39.可以理解的是，本技术实施例中的数据数量就是指数据量，具体多少字节；数据质量就是指数据的重要性，数据质量是一个具体的数值，通过这个数值可以反映出数据的重要性，例如，数据质量为60以上，说明这个数据相对来说比较重要，30以下说明这个数据不太重要；而对于数据重要性的判定，以及对数据质量的量化标准在本技术实施例中通过数据质量表来体现。
40.数据质量表内包含有数据类型、数据质量以及数据类型与数据质量之间的对应关系；数据质量表及存储在终端内也存储在卫星内；可以理解的是，数据质量表可以是在云端服务器内生成的，然后分别存储在终端和卫星内；具体的，数据质量表的构建方式如下。
41.先获取行业档位信息和行业数据类型信息；然后根据行业档位消息得到行业数据质量范围信息；然后根据行业数据类型信息和行业数据质量范围信息得到行业数据质量；最后根据行业数据类型和与行业数据类型相对应的行业数据质量生成数据质量表；可以理解的是，这里的行业档位信息是根据预设的行业档位表得到的，行业档位表中存储有各个行业对应的档位，例如，将所有行业分为四档，第一档为银行数据等；第二档为打车软件搜集的乘客数据等；第三档为食品加工数据等；第四档为杂志新闻等数据；那么根据不同的档位信息就可以得到相应的行业数据质量范围，例如，数据质量为0-100，第一档为75-100，第二档为50-75，第三档为25-50，第四档位0-25；然后再根据行业数据类型以及行业数据本身所处的质量范围对不同类型的数据进行具体的质量值划分；例如，行业数据类型包括25个类型，那么按照不同类型数据之间的重要程度，对行业数据类型进行相应的数据质量划分，
行业数据处于50-75，那么就按照重要程度从75一直排到50即可；通过这种方式就可以得到不同类型的行业数据对应的数据质量，然后再根据行业数据类型和行业数据质量生成数据质量表；并将其存储在终端和卫星中。
42.在得到了需要传输的数据数量和数据质量后，就可以对这些数据进行筛选；在对数据进行筛选时，需要保证数据数量不超过卫星过境时间内能够传输的最大数据数量；即，调取预设的传输数据阈值数量，然后根据传输数据阈值数量挑选多个传输数据组；这里的挑选方式有多种，只要保证挑选出的传输数据组内包含部分上传数据和部分下行数据，并且传输数据组内上传数据的数据数量和下行数据的数据数量之和不大于传输数据阈值数量即可；在得到多个传输数据组后，计算传输数据组内所有数据的数据质量之和，从而得到各个传输数据组的数据总质量，然后找到数据总质量最高的传输数据组，那么这个传输数据组就可以作为此次卫星过境时应该传输的数据；通过这种方式，既保证了传输的数据没有超过数据传输量上限，也保证了传输的数据质量最高，即，数据的重要性和及时性最高。
43.在利用上述方式对传输的数据进行分析时，传输数据组需要满足数据总数量不能超过传输数据阈值数量，并且传输数据组的数据总质量最高，但是这样会导致卫星过境时，传输的数据总量没有达到能够传输的数据量上限，即说明，数据传输利用率没有达到百分之百；数据利用率就是计算传输数据组的数据总数量与传输数据阈值数量的比值；这个比值越高，说明数据利用率越高；虽然传输数据组的数据总质量最高，但是传输数据组的数据利用率不一定是最高的，因此需要对传输数据组进行进一步的判断。
44.具体地，先对传输数据阈值数量与传输数据组的数据总数量进行做差计算后得到数据残余量；获取上传数据包和下行数据包中除传输数据组内数据以外数据数量最小的两个数据，并计算两个数据的数量之和后得到最小数据总量；然后根据最小数据总量和传输数据组中最小数量的数据的数据数量得到二者的差值，即，最小数量差值；将最小数量差值与数据残余量进行比较，当最小数量差值小于数据残余量时，利用最小数量差值对应的两个数据替换掉传输数据组中最小数量的数据，并得到传输数据替换组；计算传输数据组的数据利用率与数据总质量之间的比值，该比值为第一比值；计算传输数据替换组的数据利用率与数据总质量之间的比值，该比值为第二比值；将第一比值和第二比值进行比较，若第二比值大于第一比值，则计算第一比值与第二比值的差值，并将该差值与预设的差值阈值进行比较；当差值大于预设的差值阈值时，将此次卫星过境时应传输的传输数据组替换为传输数据替换组。
45.可以理解的是，数据残余量是指除了传输数据组外还能够传输的数据量，而这个数据量已经不够再传输一种数据，因此作为空白的残余量；然后找到上传数据包和下行数据包中除了传输数据组以外最小的两个数据，计算这两个数据的数据总量，并判断这个数据总量与传输数据组中的最小数量的数据的数据数量之间的差值，然后判断这个差值是否小于数据残余量；若小于，则说明可以利用上传数据包和下行数据包中除了传输数据组以外最小的两个数据替换掉传输数据组中的最小数量的数据，从而实现了提高数据利用率的效果；但是，由于传输数据组是数据质量是最高的，所以用两个数据替换掉一个数据后的结果是传输数据组的数据质量降低了；那么就需要对数据利用率和数据质量进行进一步的判断。
46.将替换后的传输数据组标记为传输数据替换组；分别计算出传输数据组和传输数
据替换组的数据利用率与数据总质量之间的比值；这个比值可以反映出数据利用率和数据总质量之间的关系；然后判断两个比值的差值是否大于预设的差值阈值，若大于，则说明传输数据替换组的数据总质量虽然降低了一些，但是数据利用率提升了很多；例如，传输数据组的比值是1.2，传输数据替换组的比值是1.5，那么计算这两个比值的差值可以得到差值0.3，而预设的差值阈值为0.1，则说明传输数据替换组的数据利用率更高，下降的数据质量部分可以被提高的数据利用率部分替代，从而使得传输的数据更符合要求，采用这种方式提高了数据传输效率和传输质量。
47.本技术还提供一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输系统，如图2所示，一种应用于卫星物联网半双工终端的数据传输系统包括，获取模块1，用于获取终端的上传数据包内上传数据的数据数量和数据质量，以及卫星发送的下行数据包内下行数据的数据数量和数据质量；调取模块2，用于调取预设的传输数据阈值数量；挑选模块3，用于根据所述预设的传输数据阈值数量挑选多个传输数据组；计算模块4，用于对传输数据组内的上传数据的数据质量和下行数据的数据质量进行计算后得到传输数据组的数据总质量；比较模块5，用于依据数据总质量对多个传输数据组进行比较后得到数据总质量最高的传输数据组。
48.为了更好地执行上述方法的程序，本技术还提供一种智能终端，智能终端包括存储器和处理器。
49.其中，存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令以及用于实现上述应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法的指令等；存储数据区可存储上述应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法中涉及到的数据等。
50.处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，调用存储在存储器内的数据，执行本技术的各种功能和处理数据。处理器可以为特定用途集成电路、数字信号处理器、数字信号处理装置、可编程逻辑装置、现场可编程门阵列、中央处理器、控制器、微控制器和微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本技术实施例不作具体限定。
51.本技术还提供一种计算机可读存储介质，例如包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read only memory，rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该计算机可读存储介质存储有能够被处理器加载并执行上述应用于卫星物联网半双工终端的数据传输方法的计算机程序。
52.以上描述仅为本技术得较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本技术中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。