[发明专利]一种卫星物联网终端地面组网方法及系统

说明书

本发明公开了一种卫星物联网终端地面组网方法及系统，终端节点初始状态均为子节点，子节点通过与无线射频模块向卫星发送连接请求，且连接成功的子节点视为根节点；上述根节点通过卫星向地面站上传数据后，向子节点广播问询帧；接收到问询帧的子节点向信号质量最佳的根节点发送数据；上述根节点接收数据，并通过卫星向地面站上传上述数据，若上传成功，上述收到问询帧的子节点视为中继节；上述中继节点向子节点发送问询帧；上述子节点收到问询帧，并向信号质量最佳的中继节点发送数据；上述中继节点通过数据通路将数据上传至根节点，实现终端设备与卫星的动态通信。

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种卫星物联网终端地面组网方法及系统。

背景技术

卫星通信终端具备直接与卫星进行通信的能力，但在某些特定场景下，如远洋货轮中集装箱堆叠场景，终端与卫星间存在遮蔽，会造成信号质量差，难以通信的情况。此时就需要终端在地面先行进行组网，将数据汇集后再发至卫星。卫星终端地面组网往往有以下需求：①支持远距离传输；②功耗低；③抗干扰能力强，因此往往采用星状拓扑结构组网或树状拓扑结构组网。

常见的星状拓扑组网结构：星状拓扑是指从节点依次与中心节点进行通信，中心节点汇聚所有从节点的数据，再向卫星进行数据传输。在这种拓扑结构中有以下问题:①单中心的拓扑结构导致效率低下：中心节点无法同时与所有从节点进行通讯，往往采用轮询:中心节点依次问询-从节点应答的方式，汇聚n个从节点的数据往往需要中心节点至少进行n次以上通信，当节点数量较多时，效率很低，时效性差。②传输成功率不稳定：在星状拓扑结构中，中心节点往往是固定的，但在实际场景中，并无法确定中心节点一定能够与卫星进行有效通信。③覆盖距离短：星状拓扑中，从节点只能与中心节点进行通信，假设两节点通信的有效距离为x千米，那么该结构只能覆盖与中心节点距离低于x千米的节点。从节点距离中心节点较远时，则无法进行通信。

常见的树状拓扑组网结构：树状拓扑结构指叶子节点将数据传输至子节点后，子节点再将汇总后的数据传输至根节点。该拓扑能够有效拓展节点数量，增大覆盖距离；多条线同时进行传输，时效性较好。但对于根节点或子节点的依赖性仍然很高，假如任一子节点发生故障，都会导致不同数量叶子节点的数据无法成功上传。而且，在卫星通讯的复杂条件下，与星状拓扑相同，难以保证根节点能够与卫星成功进行通讯。

此外，上述两种拓扑均有固定的根节点负责汇聚数据后直接与卫星进行通信，但在复杂的卫星通讯场景，如可能存在多层遮蔽、金属干扰等情况，无法保证此类节点能够直接与卫星进行通讯。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统静态的组网方式在复杂的卫星通讯场景，常常因为上级节点故障而导致的底层节点数据无法上报目的在于提供一种卫星物联网终端地面组网方法及系统，通过各个节点的类型由每次实际连接情况来动态确定及改变，解决传统组网方式中过于依赖某一固定节点，导致该根节点一旦出现故障，就无法与卫星进行通讯的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种卫星物联网终端地面组网方法，步骤包括：

S1：终端节点通过与无线射频模块连接进行地面组网；

S2：上述终端节点初始状态均为子节点，子节点通过与无线射频模块向卫星发送连接请求，且连接成功的子节点视为根节点；

S3：上述根节点通过卫星向地面站上传数据后，向子节点广播问询帧；

S4：接收到问询帧的子节点向信号质量最佳的根节点发送数据；

S5：上述根节点接收数据，并通过卫星向地面站上传上述数据，若上传成功，上述收到问询帧的子节点视为中继节点，并建立中继节点至根节点的数据通路；

S6：上述中继节点向子节点发送问询帧；