[发明专利]一种基于北斗的低功耗双向非实时通信方法

说明书

本发明公开了一种基于北斗的低功耗双向非实时通信方法，中心站在接收到遥测站的自报数据后，立即从缓存的命令队列中取出指令并封装为发送的报文，将报文发送给遥测站。对于遥测站，在数据采集完成后，需要检查缓存的命令响应队列中是否有数据，若有则需要将该缓存的数据和采集的数据一起封装为发送的报文，发送给中心站。本发明在实现双向通信功能的前提下，可以大幅降低遥测站设备因空闲状态值守造成的功耗损失，提高报文的有效信息携带量，并且支持系统的运行管理人员在任意时间对遥测站进行指令操作，提高了系统的可维护性。

技术领域

本发明涉及一种基于北斗的低功耗双向非实时通信方法，属于北斗系统通信技术领域。

背景技术

北斗卫星系统具备的短报文通信功能在水文、气象、海洋、林业领域的遥测系统已经广泛应用。但鉴于目前北斗通讯终端的功耗较大，发信频度受限的问题，这些遥测系统在应用北斗卫星作为数据传输载体时，一般只实现了野外遥测站向数据采集中心站的单向传输功能，缺少中心站向遥测站的下行访问功能。系统的运行管理人员无法通过中心站对野外遥测装置进行数据查询、修改运行参数、检查设备工作状态等操作，系统的可维护性低。

相比现有的单向传输机制，本发明提出的基于北斗的双向非实时通信遥测方法，在设备整体功耗增加很少的前提下，实现了野外遥测站和数据采集中心站的双向通信；并且本通信方法中包含的编码方法，能够最大限度利用报文空间，实现尽可能多的信息的可靠传输。在基于北斗通信的遥测系统中应用本方法能够有效提高系统的数据传输效率和可维护性。

北斗卫星系统不仅具有授时、导航功能，同时具有传送短报文的通信功能，这是其他卫星导航系统所没有的独特功能。北斗卫星短报文通信在水文、气象、海洋、林业等自动化遥测系统中已经广泛应用。

这些遥测系统有大量的遥测站安装在偏远无人地区，没有移动通信信号覆盖，因此在这些地方，卫星成为唯一可供选择的可靠通信方式。而北斗相比其它卫星通信方式，具有费用低、实时性好的特点，成为近年来各领域几乎所有遥测系统的首选卫星通信方式。

偏远无人地区很少有交流供电条件，因此安装在这些地区的遥测设备一般采用蓄电池和太阳能供电，由于交通条件所限及运输成本方面的因素，设备所配备的蓄电池、太阳能电池的容量有限，为保证设备在无日照环境下工作尽可能长的时间，设备的整体运行功耗应尽可能低。但目前北斗终端的值守功耗普遍超过10W，对于遥测站电源系统是一个巨大的负担。

为了节省功耗，目前大多数基于北斗通信的遥测站的工作流程，如图1所示：平时遥测站处于休眠状态，北斗通信终端的电源也处于关闭状态。当采集数据的定时时刻到达后，遥测站从休眠状态进入到工作状态，发起数据采集，完成采集后，打开北斗通信终端电源，将采集的数据按照一定的格式编码后发送给数据中心站，发送完成后关闭通信终端的电源，设备再次休眠状态等待下一次采集时刻到达。在这种工作机制下，只有遥测站主动向数据中心站发送采集的数据，而中心站不向遥测站发送指令。这种单向通信的机制虽然可以最大限度的节省遥测站整体功耗，但是缺少了中心站向遥测站的通讯功能，无法让系统的运行管理人员对遥测站的工作状况与运行参数进行全面管控。

另一种基于北斗的双向通信实现方案，简称时间窗口方案。在该方案中，为了实现双向的通信功能，采用了如图2所示的工作流程：遥测站每天在一个或几个固定的时刻，打开北斗通信终端的电源，使终端进入值守状态，这时系统的运行管理人员就可以通过中心站给遥测站下达指令。在设定的值守超时后，遥测站关闭北斗通信终端电源。这种机制相对单向通信的机制，虽然设备功耗上有所增加，但至少在特定的时间段内为系统的运行管理人员提供了远程访问遥测站的功能。

在特定时间窗口内提供中心站远程访问遥测站功能的方案，主要还存在以下不足：