一种卫星短报文终端低功耗发射频度控制方法及控制系统

技术领域

本发明属于卫星短报文技术领域，具体涉及一种卫星短报文终端低功耗发射频度控制方法及控制系统。

背景技术

卫星短报文服务在海洋渔业、交通运输、应急通信、气象水文等诸多领域存在广泛应用，具有显著的经济效益和社会效益。应急搜救与紧急告警是卫星短报文服务中的重要功能，是面向广大用户的开放性、公益性的生命安全服务。但由于卫星轨道高、星地无线电传播损耗大，用户终端所需发射功率一般较大，大部分卫星短报文移动型告警终端都存在功耗较大、终端续航能力较弱的问题，比如海上搜救信标机的巡航能力一般为48小时,这不利于复杂条件下长时间搜救行动的顺利展开。传统卫星短报文应用场景下，告警终端受限于注册发射频度(一般为1分钟)的限制，在紧急告警的初始阶段无法高频度的呼救，影响了救援的高实时性；在后续阶段已经获得响应的情况下仍然保持分钟级入站，则造成终端的电源能量浪费，影响了续航能力。因此，在卫星短报文紧急告警流程中如何既保证初始呼救阶段的高频快捷，又在后续阶段尽可能减少发射，实现告警时效性与终端续航能力的双重提升，亟需提供一种卫星短报文终端低功耗发射频度控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种卫星短报文终端低功耗发射频度控制方法及控制系统，通过优化卫星短报文告警终端发射频度控制，实现告警时效性与终端续航能力的双重优化。

本发明采用的技术方案：

一种卫星短报文终端低功耗发射频度控制方法，具体包括如下步骤：

步骤一、早期呼救阶段：呼救信息交互与影响控制的主要对象包括告警终端、空间卫星、短报文系统地面中心站，告警终端通过空间卫星向短报文系统地面中心站上行发射前向初始告警信号，告警终端根据地面中心站的反馈及本地计时器进行发射频度的判决与控制；

步骤二、呼救响应阶段：呼救信息交互与影响控制的主要对象包括告警终端、空间卫星、短报文系统地面中心站、搜救协调中心、返向链路服务处理器，告警终端向搜救协调中心发送前向告警信号，告警终端根据搜救协调中心的反馈确认及本地计时器进行发射频度的判决与控制；

步骤三、抵近救援阶段：呼救信息交互与影响控制的主要对象包括告警终端、空间卫星、短报文系统地面中心站、搜救协调中心、返向链路服务处理器、救援力量，告警终端根据搜救协调中心的返向指示及本地位置传感器、计时器进行发射频度的判决与控制；

步骤四、结束搜救阶段：呼救信息交互与影响控制的主要对象包括告警终端、空间卫星、短报文系统地面中心站、搜救协调中心、返向链路服务处理器、救援力量，告警终端根据搜救协调中心的返向指示、救援力量通知以及遇险用户自身状态进行发射频度控制。

所述步骤一中，

用户遇险时自动或手动触发告警终端上行发射前向初始告警信号，卫星短报文系统空间星座接收到含告警信息的用户短报文信号，若空间星座中透明转发器载荷的卫星接收，则透明转发至指定地面中心站，若空间星座中处理转发器的卫星接收，则卫星解析短报文信号后，通过星间链路将告警信息依次转发至地面监测站、地面中心站；地面中心站收到告警信息后，对用户身份合法性进行鉴别，判别为合法用户，则对告警信号进行自动确认反馈，并将告警信息转发至搜救协调中心，该阶段，告警终端持续发射告警信号，直至进入步骤二。

所述告警终端发射短报文初始告警信号后，等待地面中心站反馈确认信息，在此阶段按照V

所述告警终端收到地面中心站的确认信息，表明收到了系统自动回执，则退出该阶段转入步骤二；即使未收到系统自动回执，但该阶段已经持续T

所述告警终端发射频度V

所述步骤二中，告警终端向搜救协调中心发送信号并等待回执，地面中心站将告警信息转发至搜救协调中心后，搜救协调中心进一步确认呼叫用户的身份信息，综合其他手段核实遇险事件的真实性后，对遇险用户发出搜救确认信息，同时，组织搜救力量启动救援行动；搜救协调中心发出的搜救确认信息，经过返向链路服务处理器进行出站链路选择与优先级调度，再发送至短报文系统地面中心站；地面中心站通过地面注入站、空间卫星将搜救确认信息发送至告警终端。

所述告警终端在呼救响应阶段，按照V

所述告警终端若收到搜救协调中心回执，表明收到了搜救协调机构已决定响应本次呼救事件，并启动了救援行动，则转入步骤三；为减少无效呼救，即使未收到搜救协调中心的确认回执，若该阶段持续时间已经达到T

在此阶段，告警终端发射频度V

所述步骤三中，

搜救协调中心向遇险用户告警终端发出搜救确认后，组织救援力量前往遇险地域；救援力量、遇险用户基于卫星短报文系统建立“卫星通信群”，通过该“卫星通信群”向搜救协调中心报告救援力量的前出进展、位置情况、活动状态，并且在救援成员、遇险用户间实时共享上述信息；搜救协调中心综合搜救事件中的整体状态，向遇险用户告警终端发送“搜救返向指示频度”调整告警终端的发射频度间隔，该返向指示信息经过返向链路服务处理器进行出站链路选择与优先级调度，再发送至短报文系统地面中心站；地面中心站通过地面注入站、空间卫星将搜救确认信息发送至遇险用户告警终端。

所述告警终端综合3方面信息进行发射频度控制，包括搜救返向指示频度间隔，终端位置变化量超限，终端最低呼叫频度。

所述告警终端选择上述3方面中最小的时间间隔V

所述告警终端收到搜救协调中心返向指示信息后，等待救援力量发出的搜救距离在视场以内的“抵近成功通知”，该通知表明抵近成功，则转入步骤四；始终未收到“抵近成功通知”，则继续本阶段发射控制。

在所述搜救返向指示频度间隔取值15分钟，距离上次告警的位置变化量超限值取1千米，终端最低呼叫频度取值30分钟。

所述步骤四中，

告警终端自主关闭发射，或者根据搜救协调中心返向指示指令关闭发射，或根据救援力量通知关闭发射。

一种卫星短报文终端低功耗发射频度控制系统，包括卫星短报文系统空间星座、地面中心站、地面监测站/注入站、告警终端、搜救协调中心、返向链路业务处理器、救援力量，

卫星短报文系统空间星座包括透明转发卫星和处理转发卫星，透明转发卫星接收到用户上行信号后直接转发至地面中心站，处理转发卫星接收到用户上行信号后，进行信号解调、电文解析，将电文信息通过星间链路转发至地面监测站，地面监测站再将信息汇聚至地面中心站；

告警终端在坠落遇水或者猛烈冲击下自动触发或者由遇险用户手动操作，向卫星短报文系统空间卫星发出前向告警呼救信号；后续根据告警事件阶段状态转移进行不同的发射频度控制；若告警之后实现自救，向搜救协调中心发出结束搜救通知；

地面中心站接收到用户告警呼救信息后，首先进行用户身份鉴别，若判别用户身份合法，则自动对用户发送返向确认信息；同时，将该呼救信息转发至搜救协调中心；地面中心站发送的返向确认信息，根据用户的下行信号接收条件选择返向接入卫星，若选择透明转发卫星，则返向信号直接由地面中心站调制生成并上行发射，若选择处理转发卫星，则返向信号通过地面中心站、注入站、星间链路等星地链路转发至指定用户；

搜救协调中心在收到地面中心站转发的遇险呼救信息后，对遇险用户发出搜救确认信息、返向指示信息，同时，组织救援力量启动救援行动，搜救协调中心发出的搜救确认信息、返向指示信息，经过返向链路服务处理器进行出站链路选择与优先级调度，再发送至短报文系统地面中心站；地面中心站通过地面注入站、空间卫星将搜救确认信息发送至遇险用户告警终端；搜救协调中心可根据搜救事件状态阶段转移，对告警终端发送调整发射频度的返向指示信息，也可根据事件整体进展，结束搜救事件；

救援力量在领受搜救事件任务后，立即前往遇险地域展开救援；在抵近遇险用户到可视范围内后向遇险用户、搜救协调中心发出“抵近成功通知”；在救援成功或者始终无法成功情况下，可向搜救协调中心发出结束搜救请求。

所述告警终端在初始告警阶段按照预设频度发射呼救信号，在收到短报文系统自动确认后降低发射频度，在收到搜救协调中心确认后进一步降低发射频度或者根据返向指示调整发射频度，在收到搜救结束通知后或者自主结束后关闭发射。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

1.本发明提供的一种卫星短报文终端低功耗发射频度控制方法及控制系统，在同时优化告警时效性与终端续航能力两方面目标下，充分利用遇险事件所处的不同阶段，对告警终端进行基于状态转移的发射频度控制；

2.本发明提供的一种卫星短报文终端低功耗发射频度控制方法及控制系统，通过制定了早期呼救阶段判决与控制，呼救响应阶段判决与控制，抵近救援阶段判决与控制，结束搜救阶段判决与控制，可显著提升卫星短报文告警时效性与终端续航能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明公开的一种卫星短报文终端低功耗发射频度控制系统及控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供的一种卫星短报文终端低功耗发射频度系统，包括：卫星短报文系统空间星座、地面中心站、地面监测站/注入站、告警终端、搜救协调中心、返向链路服务处理器、救援力量等。

卫星短报文系统空间星座包括配置透明转发卫星(一般为地球同步轨道卫星)和配置处理转发卫星(一般为中圆轨道卫星、低轨道卫星)。透明转发卫星接收到用户上行信号后直接转发至地面中心站，处理转发卫星接收到用户上行信号后，进行信号解调、电文解析，将电文信息通过星间链路转发至地面监测站，地面监测站再将信息汇聚至地面中心站。

告警终端在坠落遇水或者猛烈冲击下自动触发或者由遇险用户手动操作，向卫星短报文系统空间卫星发出前向告警呼救信号，告警呼救上行信号的电文内容包括终端位置、用户身份等相关信息。

地面中心站接收到用户告警呼救信息后，首先进行用户身份鉴别，若判别用户身份合法，则自动对用户发送返向确认信息；同时，将该呼救信息转发至搜救协调中心；若判别用户身份非法，则不予处理。地面中心站发送的返向确认信息，根据用户的下行信号接收条件选择返向接入卫星，若选择透明转发卫星，则返向信号直接由地面中心站调制生成并上行发射，若选择处理转发卫星，则返向信号通过地面中心站、注入站、星间链路、节点卫星等转发至指定用户。

搜救协调中心在收到卫星短报文系统地面中心站转发的遇险呼救信息后，进一步确认呼叫用户的身份信息、所属国籍、载体类型等，并综合其他手段核实遇险事件的真实性后，对遇险用户发出搜救确认信息、返向指示信息，同时，组织救援力量启动救援行动。搜救协调中心发出的搜救确认信息，经过返向链路服务处理器进行出站链路与优先级调度，再发送至短报文系统地面中心站；地面中心站通过卫星注入站、空间卫星将搜救确认信息发送至遇险用户告警终端。

救援力量在领受搜救事件任务后，立即前往遇险地域展开救援，救援力量、遇险用户基于卫星短报文系统建立“卫星通信群”，通过该“卫星通信群”向搜救协调中心报告救援力量的前出进展、位置情况、活动状态，并且在救援成员、遇险用户间实时共享上述信息；救援力量在抵近遇险用户后，向遇险用户、搜救协调中心发送抵近成功通知。

告警终端在初始告警阶段按照预设频度发射呼救信号，在收到短报文系统自动确认后降低发射频度，在收到搜救协调中心确认后进一步降低发射频度或者根据返向指示调整发射频度，在收到搜救结束通知后或者自主结束后关闭发射。

本发明提供的一种卫星短报文终端低功耗发射频度控制方法，在紧急告警状态下，根据遇险事件进展推进情况，将处理流程分为四个状态阶段：早期呼救阶段、呼救响应阶段、抵近救援阶段、结束搜救阶段。对紧急告警状态下的短报文移动终端入站发射频度不再按照用户注册频度进行约束控制，而是根据用户所处告警救援四个步骤的不同阶段，按照不同的频度进行发射控制，在保证服务成功率与快速通信的条件下，尽量降低告警终端的发射频度，减少无用发射，提升终端电池续航能力。

具体步骤如下：

步骤一：早期呼救阶段判决与控制。在此阶段，呼救信息交互与影响控制的主要对象包括告警终端、空间卫星、短报文系统地面中心站，告警终端根据地面中心站的反馈及本地计时器进行发射频度的判决与控制。

用户遇险时自动或手动触发卫星短报文终端上行发射初始告警信号，空间卫星接收到用户短报文信号(含告警信息)，若空间卫星载荷为透明转发器则透明转发至指定地面中心站，若空间卫星载荷为处理转发器则解析短报文信号后，通过星间链路将告警信息转发至地面监测站、地面中心站。地面中心站收到告警信息后，对用户身份合法性进行鉴别，判别为合法用户，则对告警信号进行自动确认反馈，并将告警信息转发至搜救协调中心。

短报文终端发射短报文初始告警信号后，即等待卫星系统/地面中心站反馈确认信息，在此阶段按照V

告警终端收到卫星短报文系统的确认信息，表明收到了系统自动回执，则退出该阶段转入第(2)阶段；即使未收到系统自动回执，但该阶段已经持续T

在此阶段，告警终端发射频度为V

步骤二：呼救响应阶段判决与控制。在此阶段，呼救信息交互与影响控制的主要对象包括告警终端、空间卫星、短报文系统地面中心站、搜救协调中心、返向链路服务处理器，告警终端根据搜救协调中心的反馈确认及本地计时器进行发射频度的判决与控制。

短报文系统地面中心站将告警信息转发至搜救协调中心后，搜救协调中心进一步确认呼叫用户的身份信息，综合其他手段核实遇险事件的真实性后，对遇险用户发出搜救确认信息，同时，组织搜救力量启动救援行动。搜救协调中心发出的搜救确认信息，经过返向链路服务处理器进行出站链路选择与优先级调度，再发送至短报文系统地面中心站；地面中心站通过卫星注入站、空间卫星将搜救确认信息发送至遇险用户告警终端。

告警终端在此阶段，按照V

在此阶段，告警终端发射频度为V

步骤三：抵近救援阶段判决与控制。在此阶段，呼救信息交互与影响控制的主要对象包括告警终端、空间卫星、短报文系统地面中心站、搜救协调中心、返向链路服务处理器、救援力量，告警终端根据搜救协调中心的返向指示及本地位置传感器、计数器进行发射频度的判决与控制。

搜救协调中心向遇险用户发出的搜救确认后，组织救援力量前往遇险地域；救援力量、遇险用户基于卫星短报文系统建立“卫星通信群”，通过该“卫星通信群”向搜救协调中心报告救援力量的前出进展、位置情况、活动状态，并且在救援成员、遇险用户间实时共享上述信息。搜救协调中心综合搜救事件中的整体状态，向遇险用户告警终端发送“搜救返向指示频度”调整告警终端的发射频度间隔，该返向指示信息经过返向链路服务处理器进行出站链路选择与优先级调度，再发送至短报文系统地面中心站；地面中心站通过卫星注入站、空间卫星将搜救确认信息发送至遇险用户告警终端。

考虑到卫星短报文系统的服务可靠性方面存在的风险，遇险用户告警终端并非完全依赖搜救返向指示信息，而是综合3方面信息进行发射频度控制：①搜救返向指示频度间隔，②终端位置变化量超限，③终端最低呼叫频度。告警终端选择上述①②③中最小的时间间隔V

在此阶段，卫星短报文告警终端发射频度的判决依据参数：①搜救返向指示频度间隔(一般取值15分钟)，②距离上次告警的位置变化量超限(门限值取1千米)，③终端最低呼叫频度(一般取值30分钟)。

步骤四：结束搜救阶段判决与控制。在此阶段，信息交互与影响控制的主要对象包括告警终端、空间卫星、短报文系统地面中心站、搜救协调中心、返向链路服务处理器、救援力量，告警终端根据搜救协调中心的返向指示、救援力量通知以及遇险用户自身进行发射频度控制。

在此阶段，告警终端可自主关闭发射，或者根据搜救协调中心返向指示指令关闭发射，也可根据救援力量通知关闭发射。遇险对象通过自救或者其他途径获得安全，发起搜救事件“告警结束”；救援力量成功找到或救援遇险对象，通告搜救事件“告警结束”；搜救协调机构综合多方信息，决定搜救事件“告警结束”。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。