RU2755432C1

RU2755432C1 - Autonomous docking station for satellite data transmission

Info

Publication number: RU2755432C1
Application number: RU2021104172A
Authority: RU
Inventors: Илья Николаевич Сторожев; Сулейман Абдулмажидович Астамиров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Грозненский завод электрозащитного оборудования"; Акционерное общество "Московская областная энергосетевая компания"; Илья Николаевич Сторожев; Сулейман Абдулмажидович Астамиров
Priority date: 2021-02-19
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2021-09-16

Abstract

FIELD: autonomous satellite data transmission.

SUBSTANCE: inventions group relates to devices for autonomous satellite data transmission and can be used to receive data from remote objects of various industries, as well as an environment that requires constant monitoring of the situation in hard-to-reach locations. The substance of the group of inventions lies in the use in an autonomous docking station for satellite data transmission of a controller capable of generating a V-band radio frequency signal for transmitting information by a wireless communication module to a remote electronic device through a low-orbit satellite repeater.

EFFECT: improving the quality of information transmission by the wireless communication module of an autonomous docking station for satellite data transmission.

8 cl, 5 dwg

Description

Группа изобретений относится к устройствам автономной спутниковой передачи данных и может быть применена для получения данных с удаленных объектов различных отраслей промышленности, а также среды, требующей постоянного контроля ситуации в труднодоступных локациях.The group of inventions relates to devices for autonomous satellite data transmission and can be used to receive data from remote objects of various industries, as well as an environment that requires constant monitoring of the situation in hard-to-reach locations.

Известен широкополосный трансивер и способ передачи данных с его использованием, при этом трансивер содержит модуль беспроводной связи, включающий цифро-аналоговый преобразователь, а способ заключается в генерации цифрового сигнала основной полосы частот и излучении этого сигнала [US2020244350A1, дата публикации: 30.07.2020 г., МПК: H04B7 / 185; H04L1 / 00; H04L27 / 26].Known broadband transceiver and a method for transmitting data using it, while the transceiver contains a wireless communication module, including a digital-to-analog converter, and the method consists in generating a digital baseband signal and emitting this signal [US2020244350A1, publication date: 30.07. , IPC: H04B7 / 185; H04L1 / 00; H04L27 / 26].

Недостатком известного технического решения является его ограниченные функционал и область применения, которые обеспечивают его использование только в обслуживаемой среде и не подразумевают его эксплуатацию на удаленных объектах.The disadvantage of the known technical solution is its limited functionality and scope, which ensure its use only in a serviced environment and do not imply its operation at remote sites.

Известен передатчик и способ передачи данных движения на удаленное электронное устройство с его помощью, при этом передатчик содержит интерфейс для питания от бортовой сети транспортного средства и получения данных от его датчиков, и модуль беспроводной связи, а способ заключается в получении данных через интерфейс, и их отправку модулем беспроводной связи на внешние электронные устройства с использованием рабочих частот в диапазоне от 2,5 до 6 ГГц [US9235937B1, дата публикации: 12.01.2016 г., МПК: G07C 5/00]. There is a known transmitter and a method for transmitting motion data to a remote electronic device using it, while the transmitter contains an interface for power supply from the vehicle's on-board network and receiving data from its sensors, and a wireless communication module, and the method consists in receiving data through the interface, and their sending by the wireless module to external electronic devices using operating frequencies in the range from 2.5 to 6 GHz [US9235937B1, publication date: 01/12/2016, IPC: G07C 5/00].

Преимуществом известного технического решения является его более широкие функционал и область применения, которые заключаются в возможности обмена данными, получаемыми из движущегося транспорта за счет применения в устройстве интерфейса, считывающего показания с датчиков. Однако недостатком прототипа по-прежнему остается его недостаточно широкие функциональные возможности, поскольку при имеющемся интерфейсе не обеспечивается полная автономная работа устройства на протяжении длительного или всего срока эксплуатации, поскольку его энергоснабжение зависит от эксплуатируемого транспортного средства.The advantage of the known technical solution is its broader functionality and scope, which consist in the possibility of exchanging data obtained from a moving vehicle through the use of an interface in the device that reads readings from sensors. However, the disadvantage of the prototype is still its insufficiently wide functionality, since with the existing interface, full autonomous operation of the device is not ensured for a long or entire period of operation, since its power supply depends on the vehicle in use.

В качестве прототипа выбрана автономная док-станция сотовой передачи данных и способ обмена данными между док-станцией и удаленными электронными устройствами, при этом док-станция содержит устройство получения электрической энергии из источника возобновляемой энергии, представленного в виде солнечной панели, к которой подключен суперконденсатор, модуль беспроводной сотовой связи, и средство подключения источника данных, при этом модуль беспроводной сотовой связи содержит контроллер, а способ заключается в получении данных от источника данных через средство подключения источника данных, его передачу на контроллер модуля беспроводной сотовой связи, который формирует радиочастотный сигнал частотой от 890 до 915 МГц и от 935 до 960 МГц, и передает его в модуль беспроводной связи с использованием энергии суперконденсатора [WO2014136071A1, дата публикации: 12.09.2014 г., МПК: G01F23 / 26; H04L 12 / 12].An autonomous docking station for cellular data transmission and a method for exchanging data between the docking station and remote electronic devices were selected as a prototype, while the docking station contains a device for obtaining electrical energy from a renewable energy source, presented in the form of a solar panel, to which a supercapacitor is connected, cellular wireless module, and connectivity data source, wherein the wireless cellular communication module contains a controller, and the method consists in receiving data from the data source through the connection means data source, its transmission to the controller of the wireless cellular communication module, which generates a radio frequency signal with a frequency of 890 to 915 MHz and from 935 to 960 MHz, and transmits it to the wireless communication module using the energy of a supercapacitor [WO2014136071A1, publication date: 12.09.2014 ., IPC: G01F23 / 26; H04L 12/12].

Преимуществом прототипа перед известным техническим решением является возможность полной автономной работы устройства на протяжении всего срока эксплуатации без необходимости привлечения обслуживающего персонала за счет солнечных панелей, которые при этом подключены к суперконденсатору. Суперконденсатор выступает одновременно в качестве аккумуляторной батареи и дополнительно повышает эффективность накопления электрической энергии из возобновляемых источников, позволяет создать необходимую величину электрического импульса для передачи данных и существенно увеличивает надежность устройства за счет отсутствия необходимости в обслуживании суперконденсатора на протяжении всего срока эксплуатации устройства.The advantage of the prototype over the well-known technical solution is the possibility of full autonomous operation of the device throughout the entire service life without the need to involve maintenance personnel due to solar panels, which are connected to a supercapacitor. The supercapacitor acts simultaneously as a storage battery and additionally increases the efficiency of accumulating electrical energy from renewable sources, allows creating the necessary electrical impulse for data transmission and significantly increases the reliability of the device due to the absence of the need for maintenance of the supercapacitor throughout the entire service life of the device.

Однако недостатком прототипа является недостаточно высокое качество передачи данных док-станцией на удаленные электронные устройства, что обусловлено тем, что для этого используется диапазон частот сотовой связи. Обмен данными в этом диапазоне не всегда отличается высокой эффективностью и зачастую дает сбои, которые вызваны большими расстояниями между вышками сотовой связи, значительными перепадами в рельефе местности, а также высокой занятостью этого частотного диапазона сторонними электронными устройствами, что при использовании устройства в отдаленных районах или в низинах местности в существенной степени ухудшает эксплуатационные характеристики автономной док-станции сотовой передачи данных.However, the disadvantage of the prototype is the insufficiently high quality of data transmission by the docking station to remote electronic devices, which is due to the fact that the cellular frequency range is used for this. Data exchange in this range is not always highly efficient and often fails, which are caused by large distances between cell towers, significant differences in the terrain, as well as the high occupancy of this frequency range by third-party electronic devices, which, when using the device in remote areas or in low-lying terrain significantly degrades the performance of an autonomous docking station for cellular data transmission.

Техническая проблема, на решение которой направлена группа изобретений, заключается в необходимости улучшения эксплуатационных характеристик автономной док-станции спутниковой передачи данных.The technical problem to be solved by the group of inventions is the need to improve the operational characteristics of an autonomous docking station for satellite data transmission.

Технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в повышении качества передачи информации модулем беспроводной связи автономной док-станции спутниковой передачи данных.The technical result to be achieved by the group of inventions is to improve the quality of information transmission by the wireless communication module of an autonomous docking station for satellite data transmission.

Дополнительный технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в повышении скорости передачи информации модулем беспроводной связи автономной док-станции спутниковой передачи данных.An additional technical result, to which the group of inventions is directed, consists in increasing the speed of information transmission by the wireless communication module of an autonomous docking station for satellite data transmission.

Дополнительный технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в улучшении массогабаритных характеристик автономной док-станции спутниковой передачи данных.An additional technical result, to which the group of inventions is directed, is to improve the weight and size characteristics of an autonomous docking station for satellite data transmission.

Сущность первого изобретения заключается в следующем.The essence of the first invention is as follows.

Применение в автономной док-станции спутниковой передачи данных контроллера, выполненного с возможностью формирования радиочастотного сигнала V-диапазона, для передачи информации модулем беспроводной связи док-станции на удаленное электронное устройство через ретранслятор низкоорбитального спутника.Application in an autonomous docking station for satellite data transmission of a controller capable of generating a V-band radio frequency signal for transmitting information by the docking station's wireless communication module to a remote electronic device through a low-orbit satellite repeater.

Сущность второго изобретения заключается в следующем.The essence of the second invention is as follows.

Автономная док-станция спутниковой передачи данных содержит электрически соединенные средство подключения источника данных, устройство получения электрической энергии из источника возобновляемой энергии, суперконденсатор, модуль беспроводной связи, контроллер управления, выполненный с возможностью формирования радиочастотного сигнала, и контроллер заряда суперконденсатора, подключенный к суперконденсатору и контроллеру управления, при этом модуль беспроводной связи выполнен с возможностью излучения полученного радиочастотного сигнала. В отличие от прототипа контроллер выполнен с возможностью формирования радиочастотного сигнала V-диапазона, а модуль беспроводной связи выполнен с возможностью излучения полученного радиочастотного сигнала в этом диапазоне на удаленное электронное устройство через ретранслятор низкоорбитального спутника.The standalone satellite docking station contains electrically connected connectivity a data source, a device for generating electrical energy from a renewable energy source, a supercapacitor, a wireless communication module, a control controller configured to generate a radio frequency signal, and a supercapacitor charge controller connected to the supercapacitor and the control controller, while the wireless communication module is configured to emit the received radio frequency signal. Unlike the prototype, the controller is configured to generate a V-band radio frequency signal, and the wireless communication module is configured to emit the received radio frequency signal in this range to a remote electronic device through a low-orbit satellite repeater.

Сущность третьего изобретения заключается в следующем.The essence of the third invention is as follows.

Способ обеспечения спутниковой передачи данных посредством автономной док-станции включает получение данных от источника данных через средство подключения источника данных, его передачу через контроллер, который формирует радиочастотный сигнал, после чего модулем беспроводной связи посредством использования электрической энергии, накопленной в суперконденсаторе, осуществляется излучение полученного от контроллера радиочастотного сигнала. В отличие от прототипа контроллер формирует радиочастотный сигнал V-диапазона, а модуль беспроводной связи излучает радиочастотный сигнал в этом диапазоне на удаленное электронное устройство через ретранслятор низкоорбитального спутника.A method for providing satellite data transmission through an autonomous docking station includes receiving data from a data source through a connection means data source, its transmission through the controller, which generates a radio frequency signal, after which the wireless communication module emits the radio frequency signal received from the controller by using the electrical energy stored in the supercapacitor. Unlike the prototype, the controller generates a V-band radio frequency signal, and the wireless communication module emits a radio frequency signal in this range to a remote electronic device through a low-orbit satellite repeater.

Автономная док-станция спутниковой передачи данных обеспечивает возможность вариативной установки необходимых источников данных для получения различного рода информации с удаленных от муниципальных центров регионов и областей, и их передачи с использованием ретранслятора низкоорбитального спутника. В качестве источников данных могут быть представлены съемные датчики, среди которых могут быть датчики контроля климатических условий, состояния земной поверхности, датчики контроля технического состояния технологического оборудования, величины концентрации газов, геолокации, видео-камеры и пр. Также в качестве источников данных могут выступать устройства получения графических данных, представленных видеокамерами, а также устройства беспроводной передачи данных, что позволяет посредством док-станции осуществлять передачу данных от других устройств.An autonomous docking station for satellite data transmission provides the ability to variably install the necessary data sources to receive various types of information from regions and regions remote from the municipal centers, and transmit them using a low-orbit satellite repeater. Removable sensors can be presented as data sources, among which there can be sensors for monitoring climatic conditions, the state of the earth's surface, sensors for monitoring the technical condition of technological equipment, gas concentration values, geolocation, video cameras, etc. Devices can also act as data sources receiving graphic data presented by video cameras, as well as devices for wireless data transmission, which allows the docking station to transfer data from other devices.

Автономную работу док-станции спутниковой связи обеспечивает устройство получения электрической энергии из источника возобновляемой энергии, который в зависимости от места установки док-станции может использовать энергию солнца, воды или ветра. Это устройство может быть представлено в виде элемента, взаимодействующего с источником возобновляемой энергии, и элемента, преобразующего полученную от источника энергию в электрическую. Например, устройство может быть представлено в виде лопасти или лопаточного колеса и генератора, либо в виде фотоэлектрической панели. Также автономная работа док станции может обеспечиваться за счет устройств, являющихся источниками электрической энергии, например, за счет линии электропередач или трансформаторной подстанции, на которой может быть установлена док-станция. Для подключения к таким устройствам док-станция может быть снабжена специализированным интерфейсом.The autonomous operation of the satellite communication docking station is provided by a device for obtaining electrical energy from a renewable energy source, which, depending on the location of the docking station, can use the energy of the sun, water or wind. This device can be presented in the form of an element that interacts with a renewable energy source, and an element that converts the energy received from the source into electrical energy. For example, the device can be represented as a blade or paddle wheel and generator, or as a photovoltaic panel. Also, the autonomous operation of the docking station can be provided by devices that are sources of electrical energy, for example, due to a power line or a transformer substation, on which the docking station can be installed. To connect to such devices, the docking station can be equipped with a specialized interface.

Суперконденсатор обеспечивает необходимую величину электрического импульса для передачи данных модулем беспроводной передачи данных, а также надежную автономную работу док-станции спутниковой связи и позволяет исключить необходимость обслуживания устройства на протяжении всего срока службы док-станции. Суперконденсатор обладает малой деградацией даже после сотен тысяч циклов заряда/разряда, а его конструкция не только препятствует перегреву и разрушению, но и имеет малую зависимость от состояния окружающей среды. Суперконденсатор преимущественно подключен параллельно с устройством получения электрической энергии и подключен к контроллеру. Также применение суперконденсатора позволяет улучшить массогабаритные характеристики док-станции спутниковой передачи данных и обеспечивать ее установку в труднодоступных местах, к примеру на малогабаритном технологическом оборудовании. Док-станция содержит контроллер заряда, обеспечивающий возможность передачи энергии от устройства получения электрической энергии из источника возобновляемой энергии в суперконденсатор и перераспределение электрической энергии суперконденсатора к потребителям электрической энергии устройства.The supercapacitor provides the necessary amount of electrical impulse for data transmission by the wireless data transmission module, as well as reliable autonomous operation of the satellite docking station and eliminates the need for device maintenance throughout the entire service life of the docking station. A supercapacitor has low degradation even after hundreds of thousands of charge / discharge cycles, and its design not only prevents overheating and destruction, but also has little dependence on the state of the environment. The supercapacitor is preferably connected in parallel with the electrical power generation device and connected to the controller. Also, the use of a supercapacitor makes it possible to improve the weight and size characteristics of the docking station for satellite data transmission and ensure its installation in hard-to-reach places, for example, on small-sized technological equipment. The docking station contains a charge controller that provides the ability to transfer energy from the device for receiving electrical energy from a renewable energy source to the supercapacitor and redistribute the electrical energy of the supercapacitor to consumers of the electrical energy of the device.

Средство электрического подключения источника данных обеспечивает возможность электрического соединения источника данных с контроллером модуля беспроводной связи. Средство электрического подключения источника данных может быть расположено на корпусе устройства и может быть представлено в виде электрического разъема, розетки, электрического соединителя с проводом и пр.The data source electrical connection means enables the data source to be electrically connected to the controller of the wireless communication module. The means of electrical connection of the data source can be located on the body of the device and can be presented in the form of an electrical connector, a socket, an electrical connector with a wire, etc.

Контроллер обеспечивает преобразование данных, полученных от средства электрического подключения источника данных, в цифровой сигнал, для чего используется необходимое количество электрической энергии от суперконденсатора. Для этого им может быть использован способ импульсно-кодовой модуляции. Наиболее распространёнными видами модуляции являются фазовая манипуляция и квадратурная амплитудная модуляция. На основании имеющихся данных, а также загруженных в контроллер настроек формируется радиочастотный сигнал V-диапазона.The controller converts the data received from the electrical connection of the data source into a digital signal, for which the required amount of electrical energy from the supercapacitor is used. For this he can use the method of pulse-code modulation. The most common types of modulation are phase shift keying and quadrature amplitude modulation. Based on the available data, as well as the settings loaded into the controller, a V-band radio frequency signal is generated.

Радиочастотный сигнал V-диапазона позволяет осуществлять обмен данными на частотах от 40 до 75 ГГц с длиной волны от 4 до 7,5 мм через ретрансляторы низкоорбитальных спутников, большинство которых, как известно, осуществляют прием информации по восходящему каналу на частотах от 40 до 50 ГГц, поэтому такая частота для передачи информации контроллером является наиболее предпочтительной. Это позволяет за счет пакетной коммутации, т. е. с демодуляцией и декодированием сигнала на борту спутника и последующим применением регенеративных схем ретрансляции, восстановить сигнал до исходного потока данных, а затем вновь преобразовать в высокочастотный сигнал и осуществлять передачу информации из отдаленных районов, существенно увеличивать скорость передачи информации модулем беспроводной связи, а также качество передачи информации модулем беспроводной связи автономной док-станции. При этом для передачи информации на удаленное электронное устройство может быть использован нисходящий канал или межспутниковый канал, функционирующий на частотах 54-58 и 59-64 ГГц. The V-band radio frequency signal allows data exchange at frequencies from 40 to 75 GHz with a wavelength of 4 to 7.5 mm through repeaters of LEO satellites, most of which are known to receive information via an uplink at frequencies from 40 to 50 GHz , therefore, such a frequency for the transmission of information by the controller is the most preferable. This allows, due to packet switching, i.e. with demodulation and decoding of the signal on board the satellite and the subsequent use of regenerative retransmission schemes, to restore the signal to the original data stream, and then again convert it into a high-frequency signal and transfer information from remote areas, significantly increase the speed of information transfer by the wireless communication module, as well as the quality of information transfer by the wireless communication module of the autonomous docking station. In this case, to transmit information to a remote electronic device, a downlink channel or an inter-satellite channel operating at frequencies of 54-58 and 59-64 GHz can be used.

При этом V-диапазон для передачи данных может использоваться контроллером для работы в режиме с временным разделением каналов (TDD режим) или в режиме с частотным разделением каналов (FDD режим), что позволяет исходя из объема передаваемых данных вариативно изменять полосу пропускания радиосигнала и даже при высоком объеме передаваемых данных сохранять высокую скорость их передачи через низкоорбитальный спутник. Контроллер может быть представлен одноплатным микрокомпьютером или иным средством, предназначенным для обработки данных и подключен к средству подключения источника данных, что позволяет получать данные от подключенного к док-станции источника данных. Выход контроллера подключен к контроллеру модуля беспроводной связи или напрямую к приемопередающей антенне.In this case, the V-band for data transmission can be used by the controller to operate in the time division multiplexing mode (TDD mode) or in the frequency division multiplexing mode (FDD mode), which allows, based on the amount of transmitted data, to vary the bandwidth of the radio signal and even a high volume of transmitted data to maintain a high speed of their transmission through an LEO satellite. The controller can be a single-board microcomputer or other data processing facility and is connected to a data source connector that allows data to be received from a data source connected to the docking station. The controller output is connected to the controller of the wireless module or directly to the transmit / receive antenna.

Дополнительно контроллер может быть выполнен с возможностью преобразования пакетов данных для обмена ими с низкоорбитальными спутниками на частоте передачи радиосигнала в диапазоне от 312 до 315 МГц и на частоте получения радиосигнала в диапазоне от 387 до 390 МГц. Это позволяет однократно, в короткий период времени (15-30 мин.) осуществлять обмен данными с низкоорбитальными спутниками системы «Гонец-Д1М».Additionally, the controller can be configured to convert data packets to exchange them with low-orbit satellites at a radio signal transmission frequency in the range from 312 to 315 MHz and at a radio signal receiving frequency in the range from 387 to 390 MHz. This makes it possible to exchange data with low-orbit satellites of the Gonets-D1M system once, in a short period of time (15-30 minutes).

Модуль беспроводной связи обеспечивает возможность передачи радиосигнала на удаленное электронное устройство через низкоорбитальные спутники и получения радиосигнала от них. Для этого модуль беспроводной связи содержит контроллер беспроводной связи и приемопередающую антенну, подключенную к контроллеру.The wireless communication module provides the ability to transmit a radio signal to a remote electronic device via LEO satellites and receive a radio signal from them. For this, the wireless communication module contains a wireless controller and a transceiver antenna connected to the controller.

Дополнительно модуль беспроводной связи может содержать приемопередатчик GSM, а также приемопередатчики ГЛОНАСС и GPS, подключенные к суперконденсатору и/или к устройству получения электрической энергии из источника возобновляемой энергии. Также модуль беспроводной связи может содержать приемопередатчики Wi-Fi или Bluetooth, которые позволяют получать данные по каналу беспроводной связи от удаленных устройств и ретранслировать их через канал спутниковой связи V-диапазона.Additionally, the wireless communication module may contain a GSM transceiver, as well as GLONASS and GPS transceivers connected to a supercapacitor and / or to a device for obtaining electrical energy from a renewable energy source. The wireless module can also contain Wi-Fi or Bluetooth transceivers, which allow you to receive data wirelessly from remote devices and retransmit it over a V-band satellite channel.

Автономная док-станция может содержать корпус, который может содержать средства крепления док-станции на опору. При этом корпус может быть выполнен влагозащищенным и иметь элементы для установки источника данных, представленные вырезами, выемками или углублениями, которые расположены таким образом, чтобы при установке источника данных обеспечивался надёжный контакт со средством электрического подключения. Также на дне корпуса может быть установлен влагопоглотитель. При этом корпус может иметь фиксаторы для неподвижного закрепления источника данных в корпусе. Также не исключена возможность размещения средства подключения источника данных на модуле беспроводной передачи данных в случае, когда компоненты док-станции расположены обособленно друг от друга.A stand-alone docking station may include a chassis, which may contain means for attaching the docking station to a support. In this case, the housing can be made waterproof and have elements for installing the data source, represented by cutouts, recesses or recesses, which are located in such a way that when the data source is installed, reliable contact with the electrical connection is provided. A desiccant can also be installed at the bottom of the case. In this case, the housing can have latches for fixedly fixing the data source in the housing. Also, the possibility of placing the data source connection means on the wireless data transmission module is not excluded in the case when the docking station components are located separately from each other.

Электрическое подключение компонентов преимущественно представлено в виде проводов или кабелей или контактных дорожек в случае монтажа компонентов на печатной плате, либо может быть представлено в виде проводов или кабелей в случае установки компонентов в разные корпусы и для соединения элементов, обеспечивающих питание устройства. При этом для обмена данными между компонентами устройства могут быть использованы любые известные устройства беспроводной передачи данных.The electrical connection of the components is predominantly presented as wires or cables or contact tracks in the case of mounting components on a printed circuit board, or it can be represented as wires or cables in the case of installing components in different housings and for connecting elements that provide power to the device. In this case, any known wireless data transmission devices can be used to exchange data between the components of the device.

Группа изобретений может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».The group of inventions can be made from known materials using known means, which indicates its compliance with the criterion of patentability "industrial applicability".

Группа изобретений характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что контроллер формирует радиочастотный сигнал V-диапазона, а модуль беспроводной связи излучает радиочастотный сигнал в этом диапазоне на удаленное электронное устройство через ретранслятор низкоорбитальныого спутника. За счет этого автономной док-станцией, находящейся на большом удалении от населенных пунктов, посредством коротковолнового высокочастотного диапазона осуществляется высокоскоростная передача радиочастотного сигнала, содержащего закодированные данные, через ретранслятор низкоорбитального спутника.The group of inventions is characterized by a set of essential features previously unknown from the prior art, characterized in that the controller generates a V-band radio frequency signal, and the wireless communication module emits a radio frequency signal in this range to a remote electronic device through a low-orbit satellite repeater. Due to this, an autonomous docking station located at a great distance from settlements, by means of a short-wave high-frequency range, a high-speed transmission of a radio frequency signal containing encoded data is carried out through a repeater of a low-orbit satellite.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении качества передачи информации модулем беспроводной связи автономной док-станции спутниковой передачи данных, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики автономной док-станции спутниковой передачи данных.This ensures the achievement of the technical result, which consists in improving the quality of information transmission by the wireless communication module of the autonomous docking station for satellite data transmission, thereby improving the operational characteristics of the autonomous docking station for satellite data transmission.

Группа изобретений характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна». The group of inventions is characterized by a set of essential features previously unknown from the prior art, which testifies to its compliance with the “novelty” criterion of patentability.

Из уровня техники известна передача данных от источника данных с использованием длинноволнового и GSM-диапазонов. Из уровня техники также известно формирование радиочастотного сигнала V-диапазона, который используется для передачи информации на небольшие расстояния с высокой скоростью в городской среде.It is known from the prior art to transmit data from a data source using long wavelength and GSM bands. It is also known from the prior art to generate a V-band radio frequency signal, which is used to transmit information over short distances at high speed in an urban environment.

Однако из уровня техники не известна автономная док-станция спутниковой передачи данных, которая ввиду особенности своей эксплуатации обеспечивала бы возможность высокоскоростной передачи информации от источника данных, собранных в местах полного отсутствия возможности размещения технических средств для ретрансляции данных на удаленное электронное устройство. However, an autonomous docking station for satellite data transmission is not known from the prior art, which, due to the peculiarities of its operation, would provide the possibility of high-speed transmission of information from a data source collected in places where there is no possibility of placing technical means for relaying data to a remote electronic device.

Применение модуля беспроводной связи с контроллером, выполненным с возможностью формирования радиочастотного сигнала V-диапазона, позволяет передавать данные через ретранслятор низкоорбитального спутника и таким образом достичь неочевидного и неизвестного эффекта, заключающегося в обеспечении высокоскоростной передачи данных от источника данных (датчика), установленного в док-станции, расположенной на большом удалении от муниципальных центров, на удаленное электронное устройство. The use of a wireless communication module with a controller capable of generating a V-band radio frequency signal allows data to be transmitted through a low-orbit satellite repeater and thus to achieve an unobvious and unknown effect, which consists in providing high-speed data transmission from a data source (sensor) installed in the dock. a station located at a great distance from municipal centers to a remote electronic device.

Число низкоорбитальных спутников с каждым днем существенно возрастает, а зона покрытия их увеличивается. Таким образом, имея сеть низкоорбитальных спутников, передачу данных из удаленных регионов возможно осуществить на уровне высокоскоростного интернета, исключая задержки или потери пакетов данных. Группа изобретений раскрывает техническое решение, которое позволит с минимальными трудозатратами на обслуживание иметь возможность получения ценной информации из самых отдаленных и необитаемых областей, в которых не представляется и, возможно, не представится возможность установки GSM-вышек для передачи информации с помощью сотовых сетей. Ввиду этого группа изобретений соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».The number of LEO satellites is increasing significantly every day, and their coverage area is increasing. Thus, having a network of low-orbit satellites, data transmission from remote regions can be carried out at the high-speed Internet level, eliminating delays or loss of data packets. The group of inventions discloses a technical solution that will allow with minimal labor costs for maintenance to be able to obtain valuable information from the most remote and uninhabited areas, in which it is not possible and may not be possible to install GSM towers for transmitting information using cellular networks. In view of this, the group of inventions meets the criterion of patentability "inventive step".

Изобретения из группы изобретений связаны между собой и образуют единый изобретательский замысел, который заключается в том, что способ спутниковой передачи данных осуществляется с использованием автономной док-станции спутниковой передачи данных, что свидетельствует о соответствии группы изобретений критерию патентоспособности «единство изобретения».The inventions from the group of inventions are interconnected and form a single inventive concept, which consists in the fact that the method of satellite data transmission is carried out using an autonomous docking station for satellite data transmission, which indicates that the group of inventions meets the patentability criterion "unity of invention".

Группа изобретений поясняется следующими фигурами.The group of inventions is illustrated by the following figures.

Фиг.1 ─ Автономная док-станция спутниковой передачи данных от датчика влажности воздуха, устройство получения электрической энергии из источников возобновляемой энергии представлено в виде фотоэлектрической панели, изометрия.Fig. 1 ─ An autonomous docking station for satellite data transmission from an air humidity sensor, a device for obtaining electrical energy from renewable energy sources is presented in the form of a photovoltaic panel, isometric view.

Фиг.2 ─ Автономная док-станция спутниковой передачи данных от датчика влажности воздуха по Фиг.1, верхняя часть корпуса снята, датчик демонтирован, изометрия.Fig. 2 ─ Autonomous docking station for satellite data transmission from the air humidity sensor according to Fig. 1, the upper part of the case is removed, the sensor is dismantled, isometric view.

Фиг.3 ─ Автономная док-станция спутниковой передачи данных от датчиков вибрации и наклона опоры линии электропередач, устройство получения электрической энергии из источников возобновляемой энергии представлено в виде ветряного генератора, изометрия.Fig. 3 ─ An autonomous docking station for satellite data transmission from vibration and tilt sensors of a power line support, a device for obtaining electrical energy from renewable energy sources is presented in the form of a wind generator, isometric view.

Фиг.4 ─ Автономная док-станция спутниковой передачи данных от датчиков вибрации и наклона опоры линии электропередач по Фиг.1 с демонтированными датчиками, изометрия.Fig. 4 ─ An autonomous docking station for satellite data transmission from vibration and tilt sensors of the power line tower according to Fig. 1 with the sensors removed, isometric view.

Фиг.5 ─ Автономная док-станция спутниковой передачи данных от датчика качества воды, устройство получения электрической энергии из источников возобновляемой энергии представлено в виде водного генератора, преобразующего энергию приливов и отливов в электрическую энергию, изометрия.Fig. 5 ─ An autonomous docking station for satellite data transmission from a water quality sensor, a device for obtaining electrical energy from renewable energy sources is presented in the form of a water generator that converts the energy of the ebb and flow into electrical energy, isometric view.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути группы изобретений ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая группа изобретений ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.To illustrate the possibility of implementation and a more complete understanding of the essence of the group of inventions, an embodiment is presented below, which can be changed or supplemented in any way, while the present group of inventions is by no means limited to the presented embodiment.

Автономная док-станция спутниковой передачи данных содержит корпус 1, устройство 2 получения электрической энергии из источников возобновляемой энергии, суперконденсатор 3, контроллер заряда суперконденсатора (не показан на фигурах), , контроллер 4 управления, модуль беспроводной связи в виде спутникового модема с приемопередающей антенной 5, и интерфейсную плату 6 подключения источника данных. При этом контроллер 4 выполнен с возможностью переноса данных в частоты от 40 до 75 ГГц, с длиной радиоволны от 4 до 7,5 мм.An autonomous docking station for satellite data transmission contains a housing 1, a device 2 for obtaining electrical energy from renewable energy sources, a supercapacitor 3, a supercapacitor charge controller (not shown in the figures), a control controller 4, a wireless communication module in the form of a satellite modem with a transceiver antenna 5 , and the interface board 6 connection data source. In this case, the controller 4 is configured to transfer data to frequencies from 40 to 75 GHz, with a radio wave length from 4 to 7.5 mm.

Устройство 2 подключено к контроллеру заряда суперконденсатора с возможностью передачи электрической энергии. Device 2 is connected to a supercapacitor charge controller with the ability to transmit electrical energy.

Контроллер заряда суперконденсатора подключен к суперконденсатору 3 с возможностью передачи и получения электрической энергии; подключен к контроллеру 4 управления с возможностью обмена данными; подключен к контроллеру 4 управления с возможностью передачи электрической энергии.The supercapacitor charge controller is connected to the supercapacitor 3 with the ability to transmit and receive electrical energy; connected to the controller 4 control with the ability to exchange data; connected to the controller 4 control with the possibility of transmitting electrical energy.

Контроллер 4 управления подключен к интерфейсной плате 6 с возможностью обмена данными; подключен к интерфейсной плате 6 с возможностью передачи электрической энергии. The control controller 4 is connected to the interface board 6 with the possibility of data exchange; connected to the interface board 6 with the possibility of transmitting electrical energy.

Интерфейсная плата 6 выполнена с возможностью передачи электрической энергии на датчик 7; выполнена с возможностью получения данных от датчика 7.The interface board 6 is configured to transmit electrical energy to the sensor 7; configured to receive data from sensor 7.

Спутниковый модем подключен к контроллеру 4 с возможностью обмена данными; подключен к контроллеру 4 с возможностью получения электрической энергии; подключен к антенне 5 с возможностью передачи и получения радиочастотного сигнала в V-диапазоне частот.Satellite modem is connected to controller 4 with the ability to exchange data; connected to the controller 4 with the ability to obtain electrical energy; connected to antenna 5 with the ability to transmit and receive a radio frequency signal in the V-frequency range.

Группа изобретений работает следующим образом.The group of inventions works as follows.

К разъему интерфейсной платы 6 подключается источник данных в виде датчика 7. Датчик 7 получает питание от интерфейсных плат 6 и передают данные на них. В процессе получения данных от датчика 7 осуществляется их передача интерфейсной платой 6 в контроллер 4 управления, которым осуществляется цифровая модуляция данных и формирование радиочастотного сигнала V-диапазона. При этом за счет электрической энергии из возобновляемых источников, которая накапливается в суперконденсаторе 3, в импульсном режиме происходит передача контроллером 4 радиочастотного сигнала на передающую антенну 5 спутникового модема и далее через ретранслятор низкоорбитального спутника «СС Гонец», обеспечивающего двусторонний обмен данными между док-станцией и удаленным электронным устройством (не показано на фигурах) центра сбора и обработки информации. При этом в процессе передачи данных наблюдается устойчивый сигнал и стабильно высокая скорость передачи данных от датчика 7 на удаленное электронное устройство.A data source in the form of a sensor 7 is connected to the connector of the interface board 6. The sensor 7 receives power from the interface boards 6 and transmits data to them. In the process of receiving data from the sensor 7, they are transmitted by the interface board 6 to the control controller 4, which digitally modulates the data and generates a V-band radio frequency signal. At the same time, due to electrical energy from renewable sources, which is accumulated in the supercapacitor 3, the controller 4 transmits a radio frequency signal in a pulsed mode to the transmitting antenna 5 of the satellite modem and then through the repeater of the low-orbit satellite "SS Gonets", which provides two-way data exchange between the docking station and a remote electronic device (not shown in the figures) of an information gathering and processing center. In this case, in the process of data transmission, a stable signal and a consistently high data transfer rate from the sensor 7 to the remote electronic device are observed.

Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении качества передачи информации модулем беспроводной связи автономной док-станции спутниковой передачи данных, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики автономной док-станции спутниковой передачи данныхThus, the achievement of the technical result is achieved, which consists in improving the quality of information transmission by the wireless communication module of the autonomous docking station for satellite data transmission, thereby improving the operational characteristics of the autonomous docking station for satellite data transmission

Claims

1. Application in an autonomous docking station for satellite data transmission of a controller capable of generating a V-band radio frequency signal for transmitting information by the docking station's wireless communication module to a remote electronic device via a low-orbit satellite repeater.

2. Standalone satellite data docking station containing electrically connected electrical connection means a data source, a device for generating electrical energy from a renewable energy source, a supercapacitor, a wireless communication module, a control controller configured to generate a radio frequency signal, and a supercapacitor charge controller connected to the supercapacitor and a control controller, while the wireless communication module is configured to emit the received radio frequency signal, characterized in that the controller is configured to generate a radio frequency signal of the V-band, and the wireless communication module is configured to emit the received radio frequency signal in this range to a remote electronic device through a low-orbit satellite repeater.

3. The device according to claim 2, characterized in that the V-band radio frequency signal has a frequency of 40 to 75 GHz and a wavelength of 4 to 7.5 mm.

4. The device according to claim 3, wherein the radio frequency signal has a frequency of 40 to 50 GHz.

5. A method of providing satellite data transmission through an autonomous docking station, including receiving data from a data source through a connection means data source, its transmission through the control controller, which generates a radio frequency signal, after which the wireless communication module, by using the electrical energy accumulated in the supercapacitor, emits the received radio frequency signal from the controller, characterized in that the controller generates a radio frequency signal of the V-band, and the module wireless communication emits a radio frequency signal in this range to a remote electronic device via an LEO satellite repeater.

6. The method according to claim 5, characterized in that a radio frequency signal with a frequency of 40 to 75 GHz and a wavelength of 4 to 7.5 mm is generated.

7. The method according to claim 6, characterized in that the information is transmitted by the controller via the uplink at frequencies from 40 to 50 GHz.

8. The method according to claim 5, characterized in that the V-band for data transmission is used by the controller for operation in a time division multiplexing mode (TDD mode) or in a frequency division multiplexing mode (FDD mode).