一种低功耗设计的卫星物联网通信装置及方法与流程

本发明涉及物联网通信装置，尤其涉及一种低功耗设计的卫星物联网通信装置以及一种低功耗设计的卫星物联网通信方法。

背景技术：

1、目前，物联网应用以地面网络通信为主，如nb-iot、cat1等，但其受到地面网络基站信号覆盖限制，无法实现全球通信，对于偏远地区、海洋等地方的数据传输则需要使用卫星物联网，卫星通信具有不受地域限制、不受通信两点间任何自然灾害和人为事件影响等特点，因此通常采用卫星与地面通信相结合的方式进行数据通信。

2、如图1所示，常规卫星通信终端其工作流程为：外部供电连接终端的供电单元，终端上电后，核心控制单元控制采集单元、存储单元、卫星通信单元、地面通信单元，实现系统采集、存储、通信等功能。

3、普遍卫星通信模组的核心处理单元需执行多种功能、流程，要求具备良好的工作性能，其芯片功耗较大，若使用电池供电，则卫星物联网通信终端使用寿命较短，因此需要采取措施降低卫星通信装置的整体功耗，延长终端使用寿命。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种低功耗设计的卫星物联网通信装置及方法，通过对系统控制和供电进行模块化分离，采用系统控制模块和功能实现模块两个核心控制单元配合，将系统分为功能实现和系统供电控制两个部分，在非工作状态时对功能实现模块的全部器件进行断电，仅系统控制模块保留低功耗休眠模式运行，系统控制模块的功能简单功耗低，系统工作模块功能划分清晰，大幅降低了系统的整机平均功率，且能够实现全球卫星通信，适用设备广泛。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种低功耗设计的卫星物联网通信装置，包括系统控制模块和功能实现模块；

3、所述系统控制模块包括外部供电单元、系统控制单元和负载开关，所述功能实现模块包括电源控制单元、功能控制单元及功能实现单元；

4、所述外部供电单元通过外部供电接口与电池连接，所述系统控制单元分别与所述功能控制单元和所述负载开关相连接，所述负载开关与所述电源控制单元相连接，所述功能控制单元与所述功能实现单元相连接；

5、所述外部供电单元用于为所述系统控制单元和所述负载开关供电，所述电源控制单元用于为所述功能控制单元和所述功能实现单元供电，所述负载开关用于在所述系统控制单元的控制下调整所述电源控制单元的电源通断。

6、在上述技术方案中，优选地，所述系统控制单元与所述功能控制单元进行信息交互，所述系统控制单元根据所述功能控制单元发送来的功能实现时间信息，向所述负载开关发送电源通断指令，以对实现所需功能后的所述功能实现模块进行断电。

7、在上述技术方案中，优选地，所述系统控制单元为8位mcu控制单元，所述功能控制单元为32位mcu控制单元。

8、在上述技术方案中，优选地，所述功能实现单元包括卫星通信模组、地面通信模组、采集模组和存储模组，所述卫星通信模组用于实现当前通信装置与卫星之间的数据通信，所述地面通信模组用于通过地面网络实现当前通信装置与服务器之间的数据通信，所述采集模组用于提供当前通信装置的位置信息、时间信息和传感器采集信息，所述存储模组用于实现数据存取。

9、在上述技术方案中，优选地，所述系统控制单元在控制所述负载开关对所述功能实现模块进行断电后，以低功耗休眠模式运行，并在达到预设唤醒条件时退出低功耗休眠模式。

10、本发明还提出一种低功耗设计的卫星物联网通信方法，应用于如上述技术方案中任一项公开的低功耗设计的卫星物联网通信装置，包括：

11、在达到预设唤醒条件时，系统控制单元退出低功耗休眠模式；

12、所述系统控制单元向负载开关发送电源通断指令，对功能实现模块中的电源控制单元进行上电；

13、在所述功能实现模块中的功能实现单元实现所需功能后，所述功能实现模块的功能控制单元控制关闭所述功能实现单元；

14、根据功能控制单元与所述系统控制单元之间的信息交互，所述功能实现单元关闭后，所述系统控制单元向所述负载开关发送电源通断指令，对所述电源控制单元进行断电。

15、在上述技术方案中，优选地，所述系统控制单元与所述功能控制单元之间进行信息交互，所述系统控制单元根据所述功能控制单元发送来的功能实现时间信息，在达到所述功能实现时间信息后，向所述负载开关发送电源通断指令，以对实现所需功能后的所述功能实现模块进行断电。

16、在上述技术方案中，优选地，低功耗设计的卫星物联网通信方法还包括：

17、所述电源控制单元断电完成后，所述系统控制单元进入低功耗休眠模式。

18、在上述技术方案中，优选地，所述功能实现单元包括卫星通信模组和地面通信模组，通信过程中，所述地面通信模组判断是否存在地面网络，若存在地面网络，则利用所属地面通信模组进行地面数据通信，若不存在地面网络，则利用所述卫星通信模组进行卫星数据通信。

19、在上述技术方案中，优选地，所述预设唤醒条件包括针对所述系统控制单元预设的休眠倒计时、针对所述功能实现模块中传感器预设的数据采集时间以及针对所述卫星通信模组预设的卫星通信唤醒时间。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过对系统控制和供电进行模块化分离，采用系统控制模块和功能实现模块两个核心控制单元配合，将系统分为功能实现和系统供电控制两个部分，在非工作状态时对功能实现模块的全部器件进行断电，仅系统控制模块保留低功耗休眠模式运行，系统控制模块的功能简单功耗低，系统工作模块功能划分清晰，大幅降低了系统的整机平均功率，且能够实现全球卫星通信，适用设备广泛。

技术特征：

1.一种低功耗设计的卫星物联网通信装置，其特征在于，包括系统控制模块和功能实现模块；

2.根据权利要求1所述的低功耗设计的卫星物联网通信装置，其特征在于，所述系统控制单元与所述功能控制单元进行信息交互，所述系统控制单元根据所述功能控制单元发送来的功能实现时间信息，向所述负载开关发送电源通断指令，以对实现所需功能后的所述功能实现模块进行断电。

3.根据权利要求1所述的低功耗设计的卫星物联网通信装置，其特征在于，所述系统控制单元为8位mcu控制单元，所述功能控制单元为32位mcu控制单元。

4.根据权利要求1所述的低功耗设计的卫星物联网通信装置，其特征在于，所述功能实现单元包括卫星通信模组、地面通信模组、采集模组和存储模组，所述卫星通信模组用于实现当前通信装置与卫星之间的数据通信，所述地面通信模组用于通过地面网络实现当前通信装置与服务器之间的数据通信，所述采集模组用于提供当前通信装置的位置信息、时间信息和传感器采集信息，所述存储模组用于实现数据存取。

5.根据权利要求2所述的低功耗设计的卫星物联网通信装置，其特征在于，所述系统控制单元在控制所述负载开关对所述功能实现模块进行断电后，以低功耗休眠模式运行，并在达到预设唤醒条件时退出低功耗休眠模式。

6.一种低功耗设计的卫星物联网通信方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5中任一项所述的低功耗设计的卫星物联网通信装置，包括：

7.根据权利要求6所述的低功耗设计的卫星物联网通信方法，其特征在于，所述系统控制单元与所述功能控制单元之间进行信息交互，所述系统控制单元根据所述功能控制单元发送来的功能实现时间信息，在达到所述功能实现时间信息后，向所述负载开关发送电源通断指令，以对实现所需功能后的所述功能实现模块进行断电。

8.根据权利要求6所述的低功耗设计的卫星物联网通信方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求6所述的低功耗设计的卫星物联网通信方法，其特征在于，所述功能实现单元包括卫星通信模组和地面通信模组，通信过程中，所述地面通信模组判断是否存在地面网络，若存在地面网络，则利用所属地面通信模组进行地面数据通信，若不存在地面网络，则利用所述卫星通信模组进行卫星数据通信。

10.根据权利要求9所述的低功耗设计的卫星物联网通信方法，其特征在于，所述预设唤醒条件包括针对所述系统控制单元预设的休眠倒计时、针对所述功能实现模块中传感器预设的数据采集时间以及针对所述卫星通信模组预设的卫星通信唤醒时间。

技术总结
本发明公开了一种低功耗设计的卫星物联网通信装置及方法，涉及物联网通信装置技术领域，通信装置中，外部供电单元通过外部供电接口与电池连接，系统控制单元分别与功能控制单元和负载开关相连接，负载开关与电源控制单元相连接，功能控制单元与功能实现单元相连接；外部供电单元用于为系统控制单元和负载开关供电，电源控制单元用于为功能控制单元和功能实现单元供电，负载开关用于在系统控制单元的控制下调整电源控制单元的电源通断。通过本发明的技术方案，大幅降低了系统的整机平均功率，在电池容量不变的情况下使终端具有更长的工作寿命，且能够实现全球卫星通信，适用设备广泛。

技术研发人员：孙颖,杨云涛,王旭轩
受保护的技术使用者：航天行云科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12