CN107425905B - 无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置，包括：卫星导航通信终端设备接口控制分系统；以及人机交互界面控制分系统；其中，人机交互界面控制分系统和卫星导航通信终端设备接口控制分系统通过无线通信模式进行连接。本公开还提供了一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入方法。本公开无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置和方法，通过无线连接实现人机交互界面控制分系统对卫星导航通信终端设备接口控制分系统的相关控制和通信接入，解决了终端功率辐射危害、移动困难及接入不便等问题。

Description

无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置和方法
技术领域
本公开涉及卫星导航通信技术领域，具体涉及一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置和方法。
背景技术
随着卫星导航通信技术的深入发展，在提高卫星导航定位精度的同时，国内外都在积极发展导航与通信融合的系统技术。在这样的卫星导航通信系统中终端提供了卫星通信信道，由于卫星带宽十分有限，卫星导航系统中卫星通信信道速率都不会太高，一般是低信息速率的卫星通信信道作为卫星导航通信融合系统的特征。北斗一代的短报文通信功能，速率和通信容量都比较小，通常的网络语音速率基本都大于9.6kbps，无法在低信息速率的卫星通信信道中实时传输。此外，基于通信卫星的转发式卫星导航系统，由于系统内部使用了一定数量的小倾角倾斜地球同步轨道(Slightly Inclined Geo-SynchronousOrbit，SIGSO)卫星，尽管SIGSO卫星的有效全向辐射功率(Effective Isotropic RadiatedPower，EIRP)值不高，但是卫星的带宽较大，可以通过扩频的方式，利用带宽弥补功率，从而具备获得一定速率通信信道的基础。
北斗一代通信能力受到卫星带宽的限制，基于通信卫星的转发式卫星导航系统的通信能力受到卫星下行功率的限制，这些限制条件决定了这样的卫星导航通信系统通信信道速率都不高，如何在这样的系统中提高卫星语音通信的服务成了进一步研究的问题。
此外，在卫星导航与通信的融合系统中，卫星导航通信系统的终端种类繁多，人机交互控制的通信控制界面传统的方式是放置在卫星通信终端，完成本地终端的相关设置及通信接入，此方法可能会造成例如终端功率辐射危害、移动困难、接入不便等问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，本公开提供了一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置和方法，通过无线连接实现人机交互界面控制分系统对卫星导航通信终端设备接口控制分系统的相关控制和通信接入，解决了终端功率辐射危害、移动困难及接入不便等问题，并通过语音编解码模块解决了低速率卫星语音通信问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置，包括：卫星导航通信终端设备接口控制分系统；以及人机交互界面控制分系统；其中，所述人机交互界面控制分系统和所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统通过无线通信模式进行连接。
在本公开的一些实施例中，所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统，包括：主控微处理器，用于在卫星导航通信终端设备接口控制分系统中处理通信数据和指令；第一无线模块，与主控微处理器相连，用于在主控微处理器的控制下发送指令和数据；所述人机交互界面控制分系统，包括：从控微处理器，用于在人机交互界面控制分系统中处理通信数据和指令；第二无线模块，与从控微处理器相连，用于与第一无线模块进行无线连接，传输所述第一无线模块输出的指令和数据；其中，所述第一无线模块和第二无线模块通过心跳信号在卫星导航通信终端设备接口控制分系统与人机交互界面控制分系统之间进行无线连接；所述无线通信模式包括：微波、Wifi、蓝牙、GPRS、3G或LTE。
在本公开的一些实施例中，所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统还包括：第一授时模块，与所述主控微处理器相连，用于获取所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统内数据处理的时间基准；所述人机交互界面控制分系统还包括：第二授时模块，与所述从控微处理器相连，用于获取所述人机交互界面控制分系统内数据处理的时间基准；其中，采用相同的卫星导航系统对第一授时模块和第二授时模块进行授时，使所述两个分系统具有相同的数据处理时间基准。
在本公开的一些实施例中，所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统还包括：第一语音编解码模块，与所述主控微处理器相连，用于在主控微处理器的控制下处理语音数据；主控微处理器根据卫星通信信道速率选择所述第一语音编解码模块的语音编码速率，以实现语音信号的速率与卫星通信信道速率的匹配；或所述人机交互界面控制分系统还包括：第二语音编码模块，与所述从控微处理器相连，用于在从控微处理器的控制下处理语音数据；从控微处理器根据卫星通信信道速率选择所述第二语音编解码模块的语音编码速率，以实现语音信号的速率与卫星通信信道速率的匹配；其中，所述语音编码速率为300bps，600bps，1200bps或2400bps。
根据本公开的另一个方面，提供了一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入方法，包括：卫星导航通信终端设备接口控制分系统的第一无线模块和人机交互界面控制分系统的第二无线模块建立无线连接；以及人机交互界面控制分系统通过所述无线连接对卫星导航通信终端设备接口控制分系统进行控制和通信接入。
在本公开的一些实施例中，所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统的第一无线模块和人机交互界面控制分系统的第二无线模块建立无线连接的步骤，包括：第一无线模块向所述第二无线模块持续发送心跳信号，第二无线模块接收所述心跳信号并返回确认字符数据包给第一无线模块，使第一无线模块和第二无线模块之间持续处于连接数据传输状态。
在本公开的一些实施例中，所述人机交互界面控制分系统通过所述无线连接对卫星导航通信终端设备接口控制分系统进行控制和通信接入，包括：通过人机交互界面控制分系统的触摸屏或信息源接口模块的外部接口输入通信信息，人机交互界面控制分系统的从控微处理器接收所述通信信息并发送给第二无线模块；第一无线模块接收所述第二无线模块输出的通信信息并发送给卫星导航通信终端设备接口控制分系统的主控微处理器；主控微处理器判断通信信息的合法性之后，将所述通信信息按照卫星通信信道的特征组成指令数据帧发送至卫星通信信道；主控微处理器对从卫星通信信道输出的数据实行帧头监控，并将接收到的正确指令数据帧通过第一无线模块打包发送至第二无线模块，第二无线模块将接收到的指令数据帧发送至从控微处理器，主控微处理器和从控微处理器进入通信状态。
在本公开的一些实施例中，在所述人机交互界面控制分系统通过所述无线连接对卫星导航通信终端设备接口控制分系统进行控制和通信接入的步骤之前，还包括：卫星导航通信终端设备接口控制分系统的第一授时模块获取自身的数据处理时间基准；人机交互界面控制分系统的第二授时模块获取自身的数据处理时间基准；其中，通过采用相同的卫星导航系统对第一授时模块和第二授时模块进行授时，以实现所述两个分系统具有相同的数据处理时间基准。
在本公开的一些实施例中，所述主控微处理器和从控微处理器进入通信状态，通信数据类型是语音，语音通信步骤包括：开启第二语音编解码模块，关闭第一语音编解码模块；从控微处理器根据卫星通信信道速率选择第二语音编解码模块的语音编码速率；从控微处理器根据选择的语音编码速率通过通用异步收发传输器采集具有时间间隔的语音数据帧或通过GPIO口发送分频时钟信号以bit位采集语音编码数据；从控微处理器将从第二语音编解码模块采集得到的语音数据编码组成语音数据帧，并将语音数据帧通过第二无线模块发送给第一无线模块，第一无线模块将接收到的语音数据帧发送给主控微处理器；以及主控微处理器将第一无线模块输出的语音数据帧组成卫星通信信道语音数据帧发送至卫星通信信道；其中，所述语音编码速率为300bps，600bps，1200bps或2400bps。
在本公开的一些实施例中，所述主控微处理器和从控微处理器进入通信状态，通信数据类型是业务信息，业务通信步骤包括：人机交互界面控制分系统的从控微处理器将从触摸屏或信息源接口模块获得的业务信息数据通过第二无线模块发送给第一无线模块，第一无线模块将接收到的业务信息数据发送至主控微处理器；主控微处理器计算业务信息的数据总量以及业务信息数据总量以卫星通信信道的帧长传输时所需的总帧数，并将业务信息数据打包组成卫星通信信道业务信息数据帧发送至卫星通信信道。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开一种卫星导航通信终端通信控制接入的装置和方法至少具有以下有益效果其中之一：
(1)本公开通过提供一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置和方法，利用卫星导航通信终端设备接口控制分系统的第一无线模块和人机交互界面控制分系统的第二无线模块建立无线连接，实现了长距离远程控制卫星通信终端的控制系统，从而避免了终端辐射危害，且便于移动和接入；
(2)主控微处理器根据卫星通信信道的速率选择第一语音编解码模块的语音编码速率，从控微处理器根据卫星通信信道的速率选择第二语音编解码模块的语音编码速率，上述两个语音编解码模块根据选择的语音编码速率将采集到的模拟语音信号进行模/数转换、压缩编码、组帧、数字化输出，以实现语音信号的速率与卫星通信信道速率的匹配。
附图说明
图1为实施例一中无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置功能模块的示意图。
图2为实施例二中卫星导航通信系统中通信发起方的通信流程图。
图3为实施例二中人机交互界面控制分系统通过无线连接对卫星导航通信终端设备接口控制分系统进行控制和通信接入的步骤流程图。
图4为实施例二中卫星导航通信系统中通信接收方的通信流程图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。
一、第一实施例
本公开提供了一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置，图1为本实施例一种卫星导航通信终端通信控制接入装置功能模块示意图。请参照图1，本实施例一种卫星导航通信终端的通信接入装置，包括：
卫星导航通信终端设备接口控制分系统；以及
人机交互界面控制分系统；其中，
所述人机交互界面控制分系统和所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统通过无线通信模式进行连接。
所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统，包括：
主控微处理器，用于在卫星导航通信终端设备接口控制分系统中处理通信数据和指令；
第一无线模块，与主控微处理器相连，用于在主控微处理器的控制下发送指令和数据；
第一授时模块，与主控微处理器相连，用于获取所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统内数据处理的时间基准；
第一语音编解码模块，与主控微处理器相连，用于在主控微处理器的控制下处理语音数据；
接口模块，与主控微处理器相连，通过主控微处理器的控制将数据信息传输到卫星通信信道；
第一存储模块，与主控微处理器相连，用于将相关数据进行存储；以及
第一电源模块，用于对整个卫星导航通信终端设备接口控制分系统提供电源。
所述人机交互界面控制分系统，包括：
从控微处理器，用于在人机交互界面控制分系统中处理通信数据和指令；
第二无线模块，与从控微处理器相连，用于与第一无线模块建立无线连接，传输所述第一无线模块输出的指令和数据；
第二授时模块，与从控微处理器相连，用于获取所述人机交互界面控制分系统内数据处理的时间基准；
第二语音编解码模块，与从控微处理器相连，用于在从控微处理器的控制下处理语音数据；
人机交互触摸屏和信息源接口模块，均与从控微处理器相连，用于输入/输出通信数据信息；
第二存储模块，与从控微处理器相连，用于将相关数据进行存储；以及
第二电源模块，用于对人机交互界面控制分系统提供电源。
进一步的，所述主控微处理器主要功能包括：对数据进行卫星通信信道数据帧处理，协议处理，数据处理，授时处理，流量控制；其中，
所述卫星通信信道数据帧处理是指主控微处理器根据卫星通信信道的通信特征，一方面将数据信息进行组帧发送给卫星导航通信终端发射基带，另一方将终端接收基带输出的数据信息进行解帧处理，还原数据信息，所述数据信息包括指令、语音、报文、图片、文件等信息；
所述协议处理，卫星通信流程中通信的协议将通信分为指令通信和业务通信，通信流程的控制主要通过主控微处理器进行时序控制以及通信状态的跳转，完成业务通信；
所述数据处理是指主控微处理器根据无线通信模式的特征打包/解包，对信息数据进行加密编码、压缩编码、CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)校验、数据存储，完成信息数据到卫星通信信道数据的过渡切换，以及上述处理的反过程；
所述授时处理是指主控微处理器将所述两个授时模块的统一时间基准以及秒脉冲时间信号用来设置心跳信号的时间触发基准，通过指令的发送将卫星导航通信终端的控制器件在时间上获得同步，从而保证卫星导航通信终端控制系统与卫星通信信道之间的通信效率；
所述流量控制是指主控微处理器根据所述两个授时模块的时间信息控制卫星通信信道的数据流量的计算处理。
进一步的，所述从控微处理器的主要功能包括：
所述从控微处理器对人机交互触摸屏上的输入信息及导航信息的相关处理，以及将相关信息显示在触摸屏上；
所述从控微处理器对输入/输出信息进行打包/解包处理，该打包方式按照人机交互界面控制分系统与卫星导航通信终端设备接口控制分系统之间的无线通信模型特征进行；
所述从控微处理器对数据存储进行指令控制；
所述从控微处理器对第二语音编解码模块进行指令控制，从第二语音编解码模块获取语音数字化信息以及相应的返回处理。
进一步的，所述主控微处理器和从控微处理器通过心跳信号实现卫星导航通信终端设备接口控制分系统和人机交互界面控制分系统建立无线连接，构成一个整体的通信控制器，其中无线模式可以包括微波、Wifi、蓝牙、GPRS、3G、LTE等方式；
本公开利用卫星导航通信终端设备接口控制分系统的第一无线模块和人机交互界面控制分系统的第二无线模块建立无线连接，实现了长距离远程控制卫星导航通信终端的控制系统，从而避免了卫星导航通信终端的辐射危害，且便于移动和接入。
所述第一授时模块和第二授时模块均利用GPS/北斗/GNSS系统进行高精度授时，获得系统内时间统一测量基准。主控微处理器和从控微处理器根据所述两个分系统的统一时间基准以及1pps信号设置心跳信号的时间基准，利用所述心跳信号对无线模式下的卫星导航通信终端设备接口控制分系统和人机交互界面控制分系统进行分频触发，使得两个分系统在终端控制中达到完全时间同步，保证通信速率、通信效率，尤其将语音编解码模块的输入输出时间统一，可以进一步提高语音的通话质量。
所述第一语音编解码模块在主控微处理器的控制下对语音信号进行发送处理和接收处理，主控微处理器根据卫星通信信道速率选择所述第一语音编解码模块的速率，以实现语音信号的速率与卫星通信信道速率的匹配，进而实现低速率卫星语音通信；所述第二语音编解码模块在从控微处理器的控制下对语音信号进行发送处理和接收处理，从控微处理器根据卫星通信信道速率选择所述第二语音编解码模块的速率，以实现语音信号的速率与卫星通信信道速率的匹配，进而实现低速率卫星语音通信。
进一步的，所述第一语音编解码模块和第二语音编解码模块的发送处理是指根据卫星通信信道选择语音编解码模块的速率，将采集到的模拟语音信号采样模/数转换、压缩编码、组帧、数字化输出，其中典型的采样包括300bps，600bps，1200bps以及2400bps等；所述第一语音编解码模块和第二语音编解码模块的接收处理是指根据所述语音编解码模块设置的速率要求，将数字化信息解帧、解压缩编码、数/模转换，将数字信号还原为模拟的语音信号。
进一步的，第一授时模块确定主控微处理器返回给第一语音编解码模块数据帧的统一时间基准，第一语音编解码模块输出数据帧的时间间隔作为主控微处理器返回语音数据帧给第一语音编解码模块的时间间隔；第一语音编解码模块可以为硬件模块也可以为软件模块；
进一步的，第二授时模块确定从控微处理器返回给第二语音编解码模块数据帧统一时间基准，第二语音编解码模块输出数据帧的时间间隔作为从控微处理器返回语音数据帧给第二语音编解码模块的时间间隔；第二语音编解码模块可以为硬件模块也可以为软件模块；
所述接口模块针对不同的卫星通信信道特征，设计不同的信道接口，通过主控微处理器的程序控制将通信数据信息通过接口模块传输到卫星通信信道；
所述第一存储模块通过主控微处理器的控制将相关数据进行存储，供终端相关设备使用，优选的，数据存储文件可以为Txt文件；
所述第二存储模块通过从控微处理器的控制将导航信息和通信信息进行存储，供终端相关设备使用，优选的，数据存储文件可以为Txt文件。
进一步的，利用手机平台、平板电脑平台以及手持式操作系统作为硬件平台，在所述三种平台上编写软件可以替代人机交互界面控制分系统。
二、第二实施例
本实施例提供了一种卫星导航通信终端的通信接入方法，开启第一语音编解码模块，关闭第二语音编解码模块，第一无线模块和第二无线模块采用Wifi模块，包括以下步骤：
(1)卫星导航通信系统中的通信发起方的通信步骤，请参照图2，图2为实施例二中卫星导航通信系统中通信发起方的通信流程图，包括：
步骤S10，第一无线模块和第二无线模块快速建立两个分系统的无线连接，所述步骤S10包括：
子步骤S101，主控微处理器控制第一无线模块在局域网内以UDP(User DatagramProtocol，用户数据报协议)发送包头增加了注册指令的广播指令数据包；
子步骤S102，第二无线模块收到UDP广播指令，将指令传输至从控微处理器做判断，若指令正确，第二无线模块进入配置模式，并向第一无线模块发送本地网络地址、物理地址、ID号，若指令不正确，不做处理；
子步骤S103，第一无线模块发送网络命令进行设置第二无线模块的工作状态，第二无线模块将自身模块的工作状态返回给第一无线模块；
子步骤S104，第一无线模块向第二无线模块不断发送心跳信号，第二无线模块接收所述心跳信号并返回ACK(Acknowledgement，确认字符)数据包给第一无线模块，保持第一无线模块和第二无线模块之间长时间处于数据传输状态；
步骤S11，第一授时模块和第二授时模块确定两个分系统的数据处理时间基准，所述步骤S11包括：
子步骤S111，第一授时模块和第二授时模块均采用GPS/北斗/GNSS卫星导航系统进行授时；
本公开以GPS卫星导航系统为例，中国国家授时中心提供时间间隔计数器和导航定位接收机的10MHz时钟信号和1PPS秒脉冲信号；
子步骤S112，第一授时模块和第二授时模块通过通用异步收发传输器(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，UART)接收GPS接收机传输的观测数据、导航电文、计数器的偏差数据计算得到接收机与中国标准时间偏差τrec，ntsc＝trec-tntsc(trec为接收机时间，tntsc为中国标准时间)、通过网络获取气象参数用于对流层改正计算、伪距扣除站星距及各项误差计算得到卫星与接收机的时间偏差数据τsat，rec＝tsat-trec(tsat为卫星时间，trec为接收机时间)；
子步骤S113，通过子步骤S112获得的两个时间偏差数据τrec，ntsc和τsat，rec，计算得到卫星与中国标准时间偏差τsat，ntsc＝tsat-tntsc(tsat为卫星时间，tntsc为中国标准时间)；
子步骤S114，将子步骤S113得到的时间偏差数据导入时间公报，获得一个星期的偏差数据，τntsc，utc＝tntsc-tutc(tntsc为中国标准时间，tutc为国际标准时间)；
子步骤S115，结合步骤S113和步骤S114，计算获得卫星与国际时间偏差τsat，utc＝tsat-tutc(tsat为卫星时间，tutc为国际标准时间)；
进一步的，在所述步骤S11中，经过子步骤S111～子步骤S115，使得卫星导航通信终端、卫星导航通信终端设备接口控制分系统、人机交互界面控制分系统获得高精度授时，卫星导航通信系统内获得时间统一修正基准t0，系统内设备时间同步。主控微处理器和从控微处理器根据时间统一修正基准t0，并基于统一的1pps信号对无线模式的卫星导航通信终端设备接口控制分系统和人机交互界面控制分系统进行分频触发，使得两个分系统在卫星导航通信中达到完全时间同步，保证通信速率、通信效率，尤其将语音编解码模块的输入输出时间统一，可以进一步提高语音的通话质量；
步骤S12，人机交互界面控制分系统通过所述无线连接对卫星导航通信终端设备接口控制分系统进行控制和通信接入；
更具体而言，如图3所示，所述步骤S12包括以下子步骤：
子步骤S120，人机交互界面控制分系统的触摸屏或信息源接口模块通过外部接口输入通信信息，从控微处理器将通信信息通过第二无线模块发送给第一无线模块转至卫星导航通信终端设备接口控制分系统的主控微处理器，同时在人机交互界面控制分系统第二存储模块以txt文件记录该通信业务；
进一步的，在所述子步骤S120中，所述的通信信息组成指令数据帧，按照第一无线模块和第二无线模块的通信帧格式协议进行传输；
所述通信信息包括通信目标的ID号和通信数据类型；所述的ID号包括自身的ID号及通信目标的ID号；所述通信数据类型包括语音、短信、报文、图片、文件等信息数据；
子步骤S121，卫星导航通信终端设备接口控制分系统的主控微处理器判断通信信息的合法性；
进一步的，在所述子步骤S121中，若指令数据的合法性成立，主控微处理器将指令数据翻译并通过第一存储模块以txt文档存储，若不成立，主控微处理发出错误指令通过第一无线模块返回给第二无线模块转至从控微处理器，显示于触摸屏或通过对外接口返回给信息源；
所述指令数据包括自身ID号和通信目标ID号以及通信数据类型；
所述的ID号属于系统内设计的ID号，包括位数、段号的有效性；
子步骤S122，主控微处理器将通信目标ID号、自身ID号及通信数据类型按照卫星通信信道的特征组成指令数据帧发送至卫星通信信道；
进一步的，在所述子步骤S122中，所述卫星通信信道特征包括卫星通信信道的速率、通信协议、帧格式、帧间隔时间；
所述组成指令数据帧包括对通信目标ID号、自身ID号及通信数据类型的指令数据进行加密编码、压缩编码以及CRC校验编码；
所述CRC校验包括CRC-8/CRC-16/CRC-32校验方式；
子步骤S123，主控微处理器等待通信目标通过卫星通信信道反馈回来的指令数据帧；
进一步的，在所述子步骤S123中，所述的通信目标通过卫星通信信道反馈回来的指令数据帧与子步骤S122中主控微处理器发送的指令数据帧相同；
子步骤S124，经过子步骤S123，主控微处理器等待收到自身发送的指令数据帧，主控微处理器通过心跳信号通知从控微处理器，主控微处理器和从控微处理器进入通信状态。
A1、如果通信数据类型是语音，主控微处理器开启第一语音编解码模块端口并发送跳转指令，该跳转指令通过第一无线模块发给第二无线模块转至从控微处理器将工作状态跳转至语音数据通信状态；
进一步的，所述语音数据通信流程包括：
A11、语音数据从第一语音编解码模块到卫星通信信道的通信步骤：
(1)卫星信道速率大于语音编码速率
步骤A111，主控微处理器根据卫星信道速率选择第一语音编解码模块的语音编码速率，典型的语音编码速率为300bps，600bps，1200bps，2400bps等；
步骤A112，主控微处理器根据要选择的语音编码速率通过通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)向第一语音编解码模块发送语音数据启动工作模式命令帧，同时通过UART采集语音编码数据帧，语音数据帧间隔为Δt1，语音编码速率为H(H＝300，600，1200，2400)，则有效语音数据帧的位数为Δt*H；或
主控微处理器根据要选择的语音编码速率，通过GPIO口发送分频时钟信号采集语音编码数据，编码数据以bit位进行采集，分频时钟的上升沿/下降沿触发1bit位语音编码数据，即分频时钟的速率等于语音编码速率；
步骤A113，主控微处理器将从第一语音编解码模块采集得到的语音数据编码组成模块语音数据帧，主控微处理器按照卫星通信信道特征将模块语音数据帧组成卫星通信信道语音数据帧，并通过接口模块发送给卫星通信信道调制器；
进一步的，在所述步骤A113中，所述第一语音编解码模块输出的模块语音数据帧作为卫星通信信道数据帧的子帧；
所述卫星通信信道语音数据帧包括帧头、自帧号、语音编码有效数据、由第一授时模块获得的定位数据、加密数据、CRC-8校验；
所述卫星通信信道语音数据帧的发送时间间隔通过第一授时模块的时间进行分频触发；
所述第一语音编解码模块根据卫星通信信道对语音信号处理的速率要求，将采集到的模拟语音信号进行模/数转换、压缩编码、组帧、数字化输出，实现语音信号的速率与卫星通信信道速率的匹配，进而实现低速率卫星语音通信。
(2)卫星信道速率小于语音编码速率
此条件下语音数据从第一语音编解码模块到卫星通信信道的通信步骤与卫星信道速率大于语音编码速率的条件下的通信步骤的区别在于：
主控微处理器先将该卫星信道语音数据帧以Txt文件存储于第一存储模块，然后再根据卫星信道的速率特征，定时的将存储的语音数据帧以一定时间间隔ΔT通过接口模块发送给卫星通信信道调制器；
进一步的，所述时间间隔由第一授时模块确定；
进一步的，所述时间间隔ΔT≥8×M/N，其中ΔT为主控微处理器发送卫星信道语音数据帧的时间间隔(单位秒)，M为存储的语音数据帧字节长度，N为卫星信道的传输速率(单位bps)；
A12、语音数据从卫星通信信道到第一语音编解码模块的通信步骤：
(1)卫星信道速率大于语音编码速率
步骤A121，接口模块接收来自卫星通信信道的语音数据帧传输给主控微处理器；
步骤A122，主控微处理器将卫星通信信道的语音数据帧进行判断帧头正确性，若正确，执行下一步骤，若不正确，不做处理；
步骤A123，主控微处理器将卫星通信信道语音数据帧进行解密处理；
步骤A124，主控微处理器将语音有效编码数据按照第一语音编解码模块的数据格式进行组帧或者进行bit位操作，还原从第一语音编解码模块输出的数据格式；
步骤A125，第一授时模块确定主控微处理器返回给第一语音编解码模块的模块语音数据帧统一时间基准t0，根据第一语音编解码模块输出语音数据帧的时间间隔Δt1作为主控微处理器返回语音数据帧给第一语音编解码模块的时间间隔；
或者主控微处理器将bit位操作得到的数据(“1”或者“0”)通过第一授时模块分频时钟，在上升/下降沿触发1bit位语音编码数据，通过GPIO口赋予给第一语音编解码模块。
(2)卫星信道速率小于语音编码速率
此条件下语音数据从卫星通信信道到第一语音编解码模块的通信步骤与卫星信道速率大于语音编码速率的条件下通信步骤的区别在于：
主控微处理器先将卫星通信信道的语音数据帧以Txt文件存储于第一存储模块，再对卫星通信信道语音数据帧进行解密处理。
B1、如果通信数据类型是业务信息，主控微处理器发送工作状态跳转指令，并通过第一无线模块发给第二无线模块转至从控微处理器对业务信息数据进行相关处理；
进一步的，所述业务信息数据包括短信、报文、图片、文件信息数据以及通过信息源接口模块采集得到的数据；
所述业务信息数据的相关处理，包括人机交互界面控制分系统通信状态(包括短信、报文、图片、文件通信状态)跳转；将业务信息数据中的短信和报文以txt文档存储在第二存储模块；将业务信息数据以无线模块的通信协议格式进行打包组帧，通过第二无线模块发送给第一无线模块转至主控微处理器，主控微处理器进入业务信息数据通信状态；
进一步的，所述主控微处理器进入业务信息数据通信状态时，将短信、报文、图片、文件信息数据以txt文档存储在第一存储模块；
所述主控微处理器进入业务信息数据通信状态时，将从第一无线模块获得的业务信息进行打包组成卫星通信信道业务信息数据帧，并通过接口模块发送至卫星通信信道；其中，
业务信息数据帧通信发起方发送处理步骤包括：
步骤B11，计算业务信息的数据总量Total Bytes，确定卫星通信信道帧长LBytes；
步骤B12，根据帧长、帧头、定位数据、加密数据、压缩数据、CRC-8校验所占字节数，计算业务信息数据在卫星通信信道业务信息数据帧中可占用的字节数MBytes；
步骤B13，利用公式(1)计算业务信息数据总量Total Bytes以帧长为L传输时所需的总帧数N；
Figure BDA0001413777230000151
步骤B14，将业务信息数据打包组成卫星通信信道业务信息数据帧，每一帧包括帧头、总帧数、自帧号、定位数据、加密数据、压缩数据、CRC-8校验数据；
步骤B15，由第一授时模块确定的终端系统内设备时间同步，主控微处理器根据统一的时间基准t0，并基于统一的1pps信号进行分频触发，将业务信息数据帧按顺序定时发送到接口模块转至卫星通信信道；
步骤B16，如果卫星通信信道在传输过程中有误码，通信接收方将返回一个“错误重发指令”，通知通信发起方从错误的自帧号开始重新发送业务信息数据帧，重新发送的步骤按照步骤B15进行。
(2)卫星导航通信系统中通信接收方的通信步骤，请参照图4，图4为实施例二中卫星导航通信系统中通信接收方的通信流程图，包括：
步骤S20，第一无线模块和第二无线模块快速建立两个分系统的无线连接，所述步骤S20的子步骤与所述步骤S10中的子步骤S101～S104相同；
步骤S21，第一授时模块和第二授时模块确定两个分系统的数据处理时间基准，所述步骤S21的子步骤与所述步骤S11中的子步骤S111～S115相同；
步骤S22，主控微处理器对接口模块从卫星通信信道获得的数据实行帧头监控，一旦发现正确指令数据帧头，主控微处理器进入判断通信目标ID一致性的工作状态，若从卫星通信信道获得的通信目标的ID与自身ID一致且可以解密指令数据帧，则将接收到的指令数据帧通过卫星通信信道返回通信发起方；
步骤S23，主控微处理器将通信发起方的ID号以及通信类型通过第一无线模块打包发送至第二无线模块并转至从控微处理器，主控微处理器和从控微处理器进入通信状态并将通信状态显示在触摸屏上。
A2、如果通信数据类型是语音，主控微处理器开启第一语音编解码模块端口并发送跳转指令通过第一无线模块发给第二无线模块转至从控微处理器将工作状态跳转至语音数据通信状态；
进一步的，语音数据通信流程与本实施例中卫星导航系统中通信发起方通信步骤中语音数据的通信流程相同。
B2、如果通信数据类型是业务信息，处理步骤包括：
步骤B21，主控微处理器工作状态跳转至监听从卫星通信信道输出的业务信息数据类型的帧头；
步骤B22，主控微处理器检测到正确的业务信息数据帧帧头，记录从信道输出的数据总帧数和自帧号；
步骤B23，主控微处理器正确接收第n帧业务信息数据帧时，第n+1帧作为信道数据是否正确的判断依据，依照此顺序，主控微处理器接收从卫星通信信道输出的总帧数为N的所有业务信息数据帧并存储；
步骤B24，若CRC-8校验码不正确，信道数据出现错误，主控微处理器记录错误的自帧号并生成“错误重发指令”，然后通过卫星通信信道返回给通信发起方，通信发起方收到“错误重发指令”后，将从错误的自帧号开始重新发送业务信息数据帧；
步骤B25，主控微处理器将全部业务信息数据帧进行解密、解压处理，将业务信息数据的信息解码存储于第一存储模块中；
步骤B26，主控微处理器按照无线模块的通信协议格式对所接收到的信息进行打包组帧，通过第一无线模块发送给第二无线模块转至从控微处理器，从控微处理器进入业务信息数据通信状态接收正确的信息，短信、报文以及定位信息以txt文件存储在第二存储模块中，图片和文件存储在第二存储模块中，接收到的信息通过触摸屏显示。
三、第三实施例
本实施例提供了另一种卫星导航通信终端的通信接入方法，关闭第一语音编解码模块，开启第二语音编解码模块，第一无线模块和第二无线模块采用Wifi模块，包括以下步骤：
(一)通信发起方的通信步骤，包括：
步骤S10-1，第一无线模块和第二无线模块快速建立两个分系统的无线接，所述步骤S10-1的子步骤与所述步骤S10中的子步骤S101～S104相同；
步骤S11-1，第一授时模块和第二授时模块确定两个分系统的数据处理时间基准，所述步骤S11-1的子步骤与所述步骤S11中的子步骤S111～S115相同；
步骤S12-1，和步骤S12相同，所述步骤S12-1的子步骤与所述步骤S12中的子步骤S120～S124相同；其中，
对于子步骤S124-1，经过步骤S123-1，主控微处理器等待收到自身发送的指令数据帧，主控微处理器通过心跳信号通知从控微处理器，主控微处理器和从控微处理器进入通信状态。
A1-1、如果通信数据类型是语音，主控微处理器发送跳转指令通过第一无线模块发给第二无线模块转至从控微处理器将工作状态跳转至语音数据通信状态并且开启第二语音编解码模块端口；
进一步的，所述语音数据通信流程包括：
A11-1、语音数据从第二语音编解码模块到卫星通信信道的通信步骤：
(1)卫星信道速率大于语音编码速率
步骤A111-1，从控微处理器根据卫星信道速率选择第二语音编解码模块的语音编码速率，典型的语音编码速率为300bps，600bps，1200bps，2400bps等；
步骤A112-1，从控微处理器根据要选择的语音编码速率通过UART向第二语音编解码模块发送语音数据启动工作模式命令帧，同时通过UART采集语音编码数据帧，语音数据帧间隔为Δt2，语音编码速率为H(H＝300，600，1200，2400)，则有效语音数据帧的位数为Δt*H；或
从控微处理器根据要选择的语音编码速率，通过GPIO口发送分频时钟信号采集语音编码数据，编码数据以bit位进行采集，分频时钟的上升沿/下降沿触发1bit位语音编码数据，即分频时钟的速率等于语音编码速率；
步骤A113-1，从控微处理器将从第二语音编解码模块采集得到的语音数据编码组成模块语音数据帧，以无线模块的通信协议格式进行打包组帧，通过第二无线模块发送给第一无线模块转至主控微处理器，主控微处理器进入语音数据通信状态；
步骤A114-1，主控微处理器将第一无线模块输出的模块语音数据帧作为卫星通信信道语音数据帧的子帧，组成卫星通信信道语音数据帧发送给卫星通信信道调制器；
进一步的，步骤A114-1中，所述模块语音数据帧作为卫星通信信道数据帧的子帧；
所述卫星通信信道语音数据帧包括帧头、自帧号、语音编码有效数据、由第一授时模块获得的定位数据、加密数据、CRC-8校验；
所述卫星通信信道语音数据帧的发送时间间隔通过第一授时模块的时间进行分频触发；
(2)卫星信道速率小于语音编码速率
此条件下语音数据从第一语音编解码模块到卫星通信信道的通信步骤与卫星信道速率大于语音编码速率的条件下步骤的区别仅在于：
主控微处理器先将卫星信道语音数据帧以Txt文件存储于第一存储模块，然后再根据卫星通信信道的速率特征，定时的将存储的语音数据帧以一定时间间隔ΔT通过接口模块发送给卫星通信信道调制器；
进一步的，所述时间间隔由第一授时模块确定；
进一步的，所述时间间隔ΔT≥8×M/N，其中ΔT为主控微处理器发送卫星信道语音数据帧的时间间隔(单位秒)，M为存储的语音数据帧字节长度，N为卫星信道的传输速率(单位bps)；
A12-1、语音数据从卫星通信信道到第二语音编解码模块的通信步骤：
(1)卫星信道速率大于语音编码速率
步骤A121-1，接口模块接收来自卫星通信信道的语音数据帧传输给主控微处理器；
步骤A122-1，主控微处理器将卫星通信信道的语音数据帧进行判断帧头正确性，若正确，执行下一步骤，若不正确，不做处理；
步骤A123-1，主控微处理器将卫星通信信道语音数据帧进行解密处理；
步骤A124-1，主控微处理器将语音有效编码数据按照第二语音编解码模块的数据格式进行组帧或者进行bit位操作，还原从第二语音编解码模块输出的数据格式，通过第一无线模块发送给第二无线模块转至从控微处理器；
步骤A125-1，第二授时模块确定从控微处理器返回给第二语音编解码模块的模块语音数据帧统一时间基准t0，根据第二语音编解码模块输出语音数据帧的时间间隔Δt2作为从控微处理器返回语音数据帧给第二语音编解码模块的时间间隔；或
从控微处理器通过第二无线模块获得的bit位数据(“1”或者“0”)通过第二授时模块分频时钟，在上升/下降沿触发1bit位语音编码数据，通过GPIO口赋予给第二语音编解码模块；
(2)卫星信道速率小于语音编码速率
此条件下语音数据从卫星通信信道到第一语音编解码模块的通信步骤与卫星信道速率大于语音编码速率的条件下步骤的区别在于：
主控微处理器先将卫星通信信道的语音数据帧以Txt文件存储于第一存储模块，再对卫星通信信道语音数据帧进行解密处理。
B1-1、如果通信数据类型是业务信息，主控微处理器发送工作状态跳转指令通过第一无线模块发给第二无线模块转至从控微处理器对业务信息数据进行相关处理；
进一步的，所述业务信息数据包括短信、报文、图片、文件信息数据以及外部采集得到的数据；
所述业务信息数据的相关处理，包括人机交互界面控制分系统通信状态(包括短信、报文、图片、文件通信状态)跳转；将业务信息数据中的短信和报文以txt文档存储在第二存储模块；将业务信息数据以无线模块的通信协议格式进行打包组帧，通过第二无线模块发送给第一无线模块转至主控微处理器，主控微处理器进入业务信息数据通信状态；
进一步的，所述主控微处理器进入业务信息数据通信状态时，将短信、报文、图片、文件信息数据以txt文档进行存储在第一存储模块；
所述主控微处理器进入业务信息数据通信状态时，将从第一无线模块获得的业务信息进行打包组成卫星通信信道业务信息数据帧，并通过接口模块发送至卫星通信信道；其中，业务信息帧通信发起方发送处理步骤与步骤B11步骤B16相同。
(二)通信接收方的通信步骤，包括：
步骤S20-1，第一无线模块和第二无线模块快速建立两个分系统的无线连接，所述步骤S20-1的子步骤与步骤S10中的子步骤S101～S104相同；
步骤S21-1，第一授时模块和第二授时模块确定两个分系统的数据处理时间基准，所述步骤S21-1的子步骤与步骤S11中的子步骤S111～步骤S115相同；
步骤S22-1～步骤S23-1，与步骤S22～步骤S23相同。
A2-1、如果通信数据类型是语音，主控微处理器通过心跳信号发送跳转指令通过第一无线模块发给第二无线模块转至从控微处理器通知从控微处理器开启第二语音编解码模块端口并将工作状态跳转至语音数据通信状态；
进一步的，语音数据通信流程与本实施例中卫星导航系统中通信发起方通信步骤中语音数据的通信流程相同。
B2-1、如果通信数据类型是业务信息，处理步骤包括：
该步骤和步骤B21～步骤B26相同；
优选的，所述第一无线模块和第二无线模块，短距离传输可以使用Wifi、蓝牙模块，中距离传输可以使用微波模块，长距离传输可以使用GPRS、3G、LTE模块。
优选的，通过手机平台、平板电脑平台以及手持式操作系统作为硬件平台，在该平台上编写软件可以替代人机交互界面控制分系统的功能。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置和方法有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行更改或替换。本领域普通技术人员实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成。
还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入装置，包括：
卫星导航通信终端设备接口控制分系统；以及
人机交互界面控制分系统；其中，
所述人机交互界面控制分系统和所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统通过无线通信模式进行连接；
其中，所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统，包括：
主控微处理器，用于在卫星导航通信终端设备接口控制分系统中处理通信数据和指令；
其中，所述人机交互界面控制分系统，包括：
从控微处理器，用于在人机交互界面控制分系统中处理通信数据和指令；
其中，所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统还包括：第一语音编解码模块，与所述主控微处理器相连，用于在主控微处理器的控制下处理语音数据；主控微处理器根据卫星通信信道速率选择所述第一语音编解码模块的语音编码速率，以实现语音信号的速率与卫星通信信道速率的匹配；或
所述人机交互界面控制分系统还包括：第二语音编解码模块，与所述从控微处理器相连，用于在从控微处理器的控制下处理语音数据；从控微处理器根据卫星通信信道速率选择所述第二语音编解码模块的语音编码速率，以实现语音信号的速率与卫星通信信道速率的匹配。
2.根据权利要求1所述的一种卫星导航通信终端的通信接入装置，其中，
所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统，还包括：
第一无线模块，与主控微处理器相连，用于在主控微处理器的控制下发送指令和数据；
所述人机交互界面控制分系统，还包括：
第二无线模块，与从控微处理器相连，用于与第一无线模块进行无线连接，传输所述第一无线模块输出的指令和数据；其中，
所述第一无线模块和第二无线模块通过心跳信号在卫星导航通信终端设备接口控制分系统与人机交互界面控制分系统之间进行无线连接；
所述无线通信模式包括：微波、Wifi、蓝牙、GPRS、3G或LTE。
3.根据权利要求2所述的一种卫星导航通信终端的通信接入装置，其中，
所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统还包括：第一授时模块，与所述主控微处理器相连，用于获取所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统内数据处理的时间基准；
所述人机交互界面控制分系统还包括：第二授时模块，与所述从控微处理器相连，用于获取所述人机交互界面控制分系统内数据处理的时间基准；其中，
采用相同的卫星导航系统对第一授时模块和第二授时模块进行授时，使所述两个分系统具有相同的数据处理时间基准。
4.根据权利要求2所述的一种卫星导航通信终端的通信接入装置，其中，
所述语音编码速率为300bps，600bps，1200bps或2400bps。
5.一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入方法，包括：
卫星导航通信终端设备接口控制分系统的第一无线模块和人机交互界面控制分系统的第二无线模块建立无线连接；
通过主控微处理器在所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统中处理通信数据和指令；
在所述主控微处理器的控制下，通过与所述主控微处理器相连的第一语音编解码模块处理语音数据；
通过所述主控微处理器根据卫星通信信道速率选择所述第一语音编解码模块的语音编码速率，以实现语音信号的速率与卫星通信信道速率的匹配；
人机交互界面控制分系统通过所述无线连接对卫星导航通信终端设备接口控制分系统进行控制和通信接入；或者
通过从控微处理器在所述人机交互界面控制分系统中处理通信数据和指令；
在所述从控微处理器的控制下，通过与所述从控微处理器相连的第二语音编解码模块处理语音数据；
通过所述从控微处理器根据卫星通信信道速率选择所述第二语音编解码模块的语音编码速率，以实现语音信号的速率与卫星通信信道速率的匹配。
6.根据权利要求5所述一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入方法，其中，所述卫星导航通信终端设备接口控制分系统的第一无线模块和人机交互界面控制分系统的第二无线模块建立无线连接的步骤，包括：
第一无线模块向所述第二无线模块持续发送心跳信号，第二无线模块接收所述心跳信号并返回确认字符数据包给第一无线模块，使第一无线模块和第二无线模块之间持续处于连接数据传输状态。
7.根据权利要求5所述的一种卫星导航通信终端的通信接入方法，其中，所述人机交互界面控制分系统通过所述无线连接对卫星导航通信终端设备接口控制分系统进行控制和通信接入，包括：
通过人机交互界面控制分系统的触摸屏或信息源接口模块的外部接口输入通信信息，人机交互界面控制分系统的从控微处理器接收所述通信信息并发送给第二无线模块；
第一无线模块接收所述第二无线模块输出的通信信息并发送给卫星导航通信终端设备接口控制分系统的主控微处理器；
主控微处理器判断通信信息的合法性之后，将所述通信信息按照卫星通信信道的特征组成指令数据帧发送至卫星通信信道；
主控微处理器对从卫星通信信道输出的数据实行帧头监控，并将接收到的正确指令数据帧通过第一无线模块打包发送至第二无线模块，第二无线模块将接收到的指令数据帧发送至从控微处理器，主控微处理器和从控微处理器进入通信状态。
8.根据权利要求5所述的一种卫星导航通信终端的通信接入方法，其中，在所述人机交互界面控制分系统通过所述无线连接对卫星导航通信终端设备接口控制分系统进行控制和通信接入的步骤之前，还包括：
卫星导航通信终端设备接口控制分系统的第一授时模块获取自身的数据处理时间基准；人机交互界面控制分系统的第二授时模块获取自身的数据处理时间基准；其中，
通过采用相同的卫星导航系统对第一授时模块和第二授时模块进行授时，以实现所述两个分系统具有相同的数据处理时间基准。
9.根据权利要求7所述一种无线模式的卫星导航通信终端的通信接入方法，其中，所述主控微处理器和从控微处理器进入通信状态，通信数据类型是语音，语音通信步骤包括：
开启第二语音编解码模块，关闭第一语音编解码模块；
从控微处理器根据卫星通信信道速率选择第二语音编解码模块的语音编码速率；
从控微处理器根据选择的语音编码速率通过通用异步收发传输器采集具有时间间隔的语音数据帧或通过GPIO口发送分频时钟信号以bit位采集语音编码数据；
从控微处理器将从第二语音编解码模块采集得到的语音数据编码组成语音数据帧，并将语音数据帧通过第二无线模块发送给第一无线模块，第一无线模块将接收到的语音数据帧发送给主控微处理器；以及
主控微处理器将第一无线模块输出的语音数据帧组成卫星通信信道语音数据帧发送至卫星通信信道；其中，
所述语音编码速率为300bps，600bps，1200bps或2400bps。
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