本發(fā)明涉及一種依靠衛(wèi)星作為中繼進行通信的控制系統(tǒng)，特別涉及一種嵌入式北斗衛(wèi)星短報文通信控制系統(tǒng)。

背景技術：

目前，在沙漠、森林及偏遠山區(qū)，有線電力供應難以保障，無線通信基站無法全面覆蓋，對如山體滑坡、泥石流、森林火災及其他自然環(huán)境變化等無法及時監(jiān)測，給國家財產(chǎn)和人民生命安全造成嚴重威脅。解決這類問題的有效辦法之一是依靠衛(wèi)星作為中繼進行通信。

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主研發(fā)的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，與美國的GPS、俄羅斯的GLONASS和歐盟的GALILEO并稱為全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)具有定位、授時、導航、雙向短報文通信等功能。其中短報文通信是北斗系統(tǒng)所獨有的，在遠距離雙向通信中具有顯著的優(yōu)勢。據(jù)此目前有人提出了北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在多媒體數(shù)據(jù)傳輸中的應用，并設計了通信控制協(xié)議，實現(xiàn)了船岸間小數(shù)據(jù)量的多媒體數(shù)據(jù)傳輸。不過，該系統(tǒng)仍需要人工操作計算機控制北斗終端，自動化程度有待提高。在文獻《基于北斗短報文的泥石流監(jiān)測預警系統(tǒng)》自動化與儀表，2014，(3)：19-22頁中設計了基于北斗短報文通信的泥石流檢測預警系統(tǒng)，將其用于地質災害監(jiān)測中。然而，該系統(tǒng)僅能對特定區(qū)域的環(huán)境狀況進行監(jiān)測，擴展功能有限。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對北斗通信終端短報文通信可靠性問題、需要人工操作問題以及需要外部控制系統(tǒng)才能與衛(wèi)星通信的實際，提供一種嵌入式北斗衛(wèi)星短報文通信控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)自動化傳輸，提高了通信的質量。

本發(fā)明一種嵌入式北斗衛(wèi)星短報文通信控制系統(tǒng)，包括測量節(jié)點、具有網(wǎng)關功能的數(shù)據(jù)收發(fā)控制器、北斗通信終端及服務器。

其中，所述測量節(jié)點用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)，以Zigbee協(xié)議與網(wǎng)關通信；所述具有網(wǎng)關功能的數(shù)據(jù)收發(fā)控制器收集測量數(shù)據(jù)并控制北斗通信終端進行數(shù)據(jù)的收發(fā)；

所述北斗通信終端與北斗衛(wèi)星通信；

所述服務器以雙絞線與網(wǎng)關相聯(lián)，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的實時顯示、監(jiān)測與存儲。

基于本發(fā)明的一種嵌入式北斗衛(wèi)星短報文通信控制系統(tǒng)，所述測量節(jié)點包括單機片以及與單機片相連接的溫濕度傳感器、煙霧傳感器；所述溫濕度傳感器、煙霧傳感器用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)，所述單機片通過無線通信模塊將處理后的環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關。

基于本發(fā)明的一種嵌入式北斗衛(wèi)星短報文通信控制系統(tǒng)，所述單機片為CC2530單機片上系統(tǒng)。

基于本發(fā)明的一種嵌入式北斗衛(wèi)星短報文通信控制系統(tǒng)，所述具有網(wǎng)關功能的數(shù)據(jù)收發(fā)控制器包括儲存器、處理器，所述儲存器、處理器用于收集測量數(shù)據(jù)并分包處理，并進行數(shù)據(jù)傳輸通過北斗通信終端接口驅動北斗通信終端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

本發(fā)明一種嵌入式北斗衛(wèi)星短報文通信控制系統(tǒng)中通信控制方法，所述具有網(wǎng)關功能的數(shù)據(jù)收發(fā)控制器通過北斗通信終端接口驅動北斗通信終端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；該控制器通過zigbee協(xié)議管理測量節(jié)點，收集測量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)整理編碼，采用可靠傳輸算法控制北斗終端進行衛(wèi)星通信，所述可靠傳輸算法包括，申請包、數(shù)據(jù)包、響應包，具體過程包括以下步驟：

a、將數(shù)據(jù)打包后添加包頭信息，計算出本次傳輸?shù)目偘鼣?shù)和起始包頭，然后將總包數(shù)和起始包頭信息打包成報文作為發(fā)送申請包發(fā)送出去；

b、若接收端有確認回復則開始發(fā)送含數(shù)據(jù)的報文，否則重新發(fā)送申請；每個發(fā)送周期為1小時，發(fā)送端發(fā)送40分鐘停止，接收響應包；

c、若接收端接收到的數(shù)據(jù)包個數(shù)與發(fā)送申請中的數(shù)據(jù)包個數(shù)相同則等待20分鐘，然后發(fā)送端發(fā)送申請，開始下一輪發(fā)送；

d、若接收端返回了丟失的數(shù)據(jù)包的包頭信息，發(fā)送端則重新發(fā)送丟失的數(shù)據(jù)包，用20分鐘補發(fā)完畢。

由于本發(fā)明采用具有網(wǎng)關功能的北斗通信終端收發(fā)控制器，與測量節(jié)點一起組成一個無線傳感網(wǎng)，并采用北斗通信終端和改進的可靠傳輸算法，實現(xiàn)了遠程測量和數(shù)據(jù)可靠傳輸并實現(xiàn)了系統(tǒng)自動化傳輸，提高了通信的質量。

附圖說明

圖1本發(fā)明系統(tǒng)結構示意圖；

圖2單機片CC2530與傳感器連接圖；

圖3控制器結構示意圖；

圖4可靠傳輸算法數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖。

具體實施方式

實施例一，如圖1所示，一種嵌入式北斗衛(wèi)星短報文通信控制系統(tǒng)，包括測量節(jié)點、具有網(wǎng)關功能的數(shù)據(jù)收發(fā)控制器、北斗通信終端及服務器。其中，所述測量節(jié)點用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)，以Zigbee協(xié)議與網(wǎng)關通信；所述具有網(wǎng)關功能的數(shù)據(jù)收發(fā)控制器收集測量數(shù)據(jù)并控制北斗通信終端進行數(shù)據(jù)的收發(fā)；所述北斗通信終端與北斗衛(wèi)星通信；所述服務器以雙絞線與網(wǎng)關相聯(lián)，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的實時顯示、監(jiān)測與存儲。

實施例二，所述測量節(jié)點包括單機片以及與單機片相連接的溫濕度傳感器、煙霧傳感器；所述溫濕度傳感器、煙霧傳感器用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)，所述單機片通過無線通信模塊將處理后的環(huán)境數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關，所述單機片為CC2530單機片上系統(tǒng)。CC2530與溫濕度傳感器、煙霧傳感器的連接如圖2所示，測量節(jié)點工作時，CC2530被喚醒后首先讀取溫濕度數(shù)據(jù)，然后通過AD采集煙霧值，再將溫度、濕度、煙霧數(shù)據(jù)打包成一個56位的數(shù)據(jù)包：低24位用于存儲煙霧數(shù)據(jù)，高32位用于存儲溫濕度數(shù)據(jù)。最后調用函數(shù)發(fā)送給網(wǎng)關。

實施例三，所述具有網(wǎng)關功能的數(shù)據(jù)收發(fā)控制器包括儲存器、處理器，所述儲存器、處理器用于收集測量數(shù)據(jù)并分包處理，并進行數(shù)據(jù)傳輸通過北斗通信終端接口驅動北斗通信終端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

如圖3所示，當網(wǎng)關接收測量節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)時間達到某一時間段如60分鐘時，網(wǎng)關通過可靠性傳輸算法將數(shù)據(jù)進行分包處理，通過北斗通信終端通信接口RS-232將數(shù)據(jù)每分鐘一個包的速率發(fā)送給北斗通信終端。北斗通信發(fā)送端通過北斗衛(wèi)星將數(shù)據(jù)發(fā)送給北斗通信接收端。發(fā)送的環(huán)境數(shù)據(jù)和發(fā)送與確認狀態(tài)信息會顯示在可選的液晶顯示屏上。在另一種實施例中作為可選功能，增加以太網(wǎng)模塊，為PC終端提供RJ45接口。計算機與網(wǎng)關直接相連，能調試系統(tǒng)、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、存儲環(huán)境數(shù)據(jù)等。

實施例四，所述具有網(wǎng)關功能的數(shù)據(jù)收發(fā)控制器通過北斗通信終端接口驅動北斗通信終端發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；該控制器通過zigbee協(xié)議管理測量節(jié)點，收集測量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)整理編碼，采用可靠傳輸算法控制北斗終端進行衛(wèi)星通信，所述可靠傳輸算法包括，申請包、數(shù)據(jù)包、響應包，

如圖4所示，具體過程包括以下步驟：

a、將數(shù)據(jù)打包后添加包頭信息，計算出本次傳輸?shù)目偘鼣?shù)和起始包頭，然后將總包數(shù)和起始包頭信息打包成報文作為發(fā)送申請包發(fā)送出去；

b、若接收端有確認回復則開始發(fā)送含數(shù)據(jù)的報文，否則重新發(fā)送申請；每個發(fā)送周期為1小時，發(fā)送端發(fā)送40分鐘停止，接收響應包；

c、若接收端接收到的數(shù)據(jù)包個數(shù)與發(fā)送申請中的數(shù)據(jù)包個數(shù)相同則等待20分鐘，然后發(fā)送端發(fā)送申請，開始下一輪發(fā)送；

d、若接收端返回了丟失的數(shù)據(jù)包的包頭信息，發(fā)送端則重新發(fā)送丟失的數(shù)據(jù)包，用20分鐘補發(fā)完畢。

本發(fā)明提供了一種嵌入式北斗衛(wèi)星短報文通信控制系統(tǒng)，具體實現(xiàn)該技術方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。