CN110166958B - 一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法，包括：步骤(a)，在变尺度下将数据源传感数值转换为三位十六进制的压缩代码；步骤(b)，根据数据源的检测频度，对数据进行装配。本发明的方法采用压缩算法来实现数据压缩，为了满足渔业观测中对数据观测频度的差异性需求，采用基于检测频度的数据装配算法来实现对不同检测频度数据的装配，提高数据的传输效率。

Description

一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法。
背景技术
远海养殖需要检测的数据量众多，例如：风速、风向、气温、气压、海浪高度、水流流速、水流流向、水温、盐度、含氧量、PH值、海水透明度、二氧化碳、海水密度、波浪、潮汐及潮流、洋流等众多数据。而且有些物理量，比如水温、含氧量等，需要在不同的海水深度上进行独立检测，有些物理量需要检测的频度要求比较高，而且当被检测量接近警戒阈值时，需要根据决策指令来提高相应的检测频率。
适用于数据传送的北斗短报文通讯，可以有3种发送方式：混编发送、汉字发送和代码发送。其中代码发送最适用于采集数据发送，代码发送是以十六进制方式发送，可以发送157位十六进制。每位十六进制的构成是0-9ABCDEF，所以可以直接组合多位，然后利用每位的0-9来发送采集的数据，但该种方式，每种被检测量会占用多位，所以发送数据量有限，不利于远海养殖中的高效率数据发送。
所以针对上述大量监测数据，在北斗通讯发送间隔固定且单次发送容量有限的情况下，如何提供一种通讯方法，提高通讯效率，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明提出一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法，解决了现有技术中大量监测数据通过北斗短报文发送效率低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法，包括：
步骤(a)，在变尺度下将数据源传感数值转换为三位十六进制的压缩代码；
步骤(b)，根据数据源的监测频度，对数据进行装配。
可选地，所述步骤(a)，在变尺度下将数据源传感数值转换为三位十六进制的压缩代码，包括：
步骤(a1)，将当前时刻对应数据源Si的数值Di(k)取出，并与k-1时刻的数值Di(k-1)进行比较；
如果是初次通讯，则将对应数据源的Di(k-1)强制为通讯双方已知的初始默认值；
如果非初次通讯，则将对应数据源Si的k-1时刻数值Di(k-1)取出，然后进行数值运算，获得偏移量Pi，十进制偏移数值Ni，
Pi＝Di(k)-Di(k-1)
Figure GDA0003288641280000021
式中，Zi为尺度变换因子，Ai为数据源采集精度；
步骤(a2)，当Zi＝1时，判断Ni∈[+127，-127]条件是否为真，如果为真， Ni即为有效值，可以直接采用，否则将尺度变换因子增大为Zi＝Zi+1，再次判断条件是否为真，并记录当前的Zi数值；
步骤(a3)，将Ni加上128，换算成十六进制，即得2位数的十六进制编码，然后与尺度变换因子构成3位数的压缩代码。
可选地，所述步骤(a2)中，将Zi的上限进行了截短，为数值8，1≤Zi≤8。
可选地，所述步骤(a2)中，如果Zi＝8时，条件依然不成立，则取其边界为Ni数值。
可选地，所述步骤(a2)中，如果Zi＝8时，条件成立，对Ni向下取整作为其有效值。
可选地，所述步骤(b)，根据数据源的监测频度，对数据进行装配，包括：
数据源的监测频度分为强模式和弱模式，默认状态下，所有数据源处于弱模式，当需要动态提高某些数据源的监测频度时，将对应数据源从弱模式动态切换为强模式。
可选地，在所述弱模式下，数据装配过程，包括：
步骤(b11)，取弱模式下所有数据源Si当前时刻的传感数值Di(k)；
步骤(b12)，依据所述步骤(a)的压缩过程，取传感数值对应的压缩代码 Mi(k)；
步骤(b13)，按照Si中i对应升序依次装配成数据帧。
可选地，在所述强模式下，数据装配过程，包括：
步骤(b21)，取得强模式下对应数据源S2和S10对其间隔连续6次的传感数值：D2(k-5)、D2(k-4)、D2(k-3)、D2(k-2)、D2(k-1)、D2(k)和D10(k-5)、 D10(k-4)、D10(k-3)、D10(k-2)、D10(k-1)、D10(k)；
步骤(b22)，对相应数据源的6次传感数值，按照所述步骤(a)的压缩过程，取得对应的6个数据压缩代码：M2(k-5)、M2(k-4)、M2(k-3)、M2(k-2)、 M2(k-1)、M2(k)和M10(k-5)、M10(k-4)、M10(k-3)、M10(k-2)、M10(k- 1)、M10(k)；
步骤(b23)，将处于强模式下的对应数据源S2和S10所取得的压缩代码Mi按照i的升序移到数据帧的最前端，其他处于弱模式下的数据源对应压缩代码Mi依据i的升序依次连接在后面。
本发明的有益效果是：
(1)在变尺度下将数据源传感数值转换为三位十六进制的压缩代码，从而实现了数据源各型精度的自适应匹配化和数据位数的标准化；
(2)利用北斗系统有限的发送容量来发送尽可能多的内容；
(3)提高了通讯效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法流程图；
图2为本发明一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法的压缩流程图；
图3为本发明一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法弱模式下数据装配流程图；
图4为本发明一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法强模式下数据装配流程图。
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。
本公开实施例提出了一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法，包括：步骤(a)，在变尺度下将数据源传感数值转换为三位十六进制的压缩代码，从而实现了数据源各型精度的自适应匹配化和数据位数的标准化；步骤(b)，根据数据源的监测频度，对数据进行装配。
在一些实施例中，如图2所示，步骤(a)，在变尺度下将数据源传感数值转换为三位十六进制的压缩代码，包括：
假设被采集量数据源依次为：S1，S2，S3…，记为Si(i＝1，2，3...n)，数据源Si的下标i从1依次递增，其对应数据源本身的实际物理变化频度和重要性依次递减。对应Si的传感数值为Di(i＝1，2，3...n)，其对应的数据源采集精度为Ai(i＝ 1，2，3...n)。Ai的数值由对应Si的传感器采集精度Ci来确定，二者的关系式是：
Ai＝Zi×Ci(1≤Zi≤15) 公式1
其中，Zi为尺度变换因子。对于第i个数据源，当Zi＝1时，直接取其传感器的采集精度为对应数据源的采集精度Ai。
例如：当Zi为1时，根据对应的Ai制定增量偏移表如下：
表1
Figure GDA0003288641280000051
表中，Zi为1，以0*Ai为中心，下上浮动127倍，其对应十六进制偏移编码为0x01～0xFF。尺度因子单独占用一个十六进制位，同时将其范围限定在1-15 之间，压缩代码为尺度因子与偏移代码的组合。
设当前数据采样时刻为k，k+1表示下一时刻，k-1表示上一时刻。
步骤(a1)，将当前时刻对应数据源Si的数值Di(k)取出，并与k-1时刻的数值Di(k-1)进行比较。如果是初次通讯，则将对应数据源的Di(k-1)强制为通讯双方已知的初始默认值。如果非初次通讯，则将对应数据源Si的k-1时刻数值Di(k-1)取出，然后进行数值运算。
Pi＝Di(k)-Di(k-1) 公式2
Figure GDA0003288641280000061
式中，Pi为偏移量，Ni为十进制偏移数值，Zi为尺度变换因子，Ai为数据源采集精度。
步骤(a2)，当Zi＝1时，判断Ni∈[+127，-127]条件是否为真，如果为真， Ni即为有效值，可以直接采用，否则将尺度变换因子增大为Zi＝Zi+1(1≤Zi≤ 8)，再次判断条件是否为真，并记录当前的Zi数值。可选地，将Zi的上限进行了截短，为数值8。如果Zi＝8时，条件依然不成立，则取其边界为Ni数值。如果条件成立，对Ni向下取整作为其有效值。
步骤(a3)，将Ni加上128，换算成十六进制，即得2位数的十六进制编码，然后与尺度因子构成3位数的压缩代码。
上述压缩方法在变尺度下将数据源传感数值转换为三位十六进制的压缩代码，从而实现了数据源各型精度的自适应匹配化和数据位数的标准化，在北斗通讯发送间隔固定且单次发送容量有限的情况下，提高了数据传输效率。
在一些实施例中，步骤(b)，根据数据源的监测频度，对数据进行装配，包括：数据源的监测频度分为两种模式：强模式H和弱模式L，默认状态下，所有数据源处于弱模式L，当需要动态提高某些数据源的监测频度时，将对应数据源Si(例如:i＝2，10)从默认的弱模式L动态切换为强模式H。
例如，在强模式H下，采样间隔为10秒；在弱模式L下，采样间隔为60 秒。
默认的静态装配为弱模式L，动态装配为强模式H和弱模式L的混合。数据源Si的下标i从1依次递增，其对应数据源本身的实际物理变化频度和重要性依次递减。
在一些实施例中，弱模式L下数据装配过程，如图3所示，包括：
步骤(b11)，取弱模式L下所有数据源Si当前时刻的传感数值Di(k)。
步骤(b12)，依据上述步骤(a)的压缩过程，取传感数值对应的压缩代码 Mi(k)。
步骤(b13)，按照Si中i对应升序依次装配成数据帧。
当需要动态提高某些数据源的监测频度时，将对应数据源Si(例如:i＝2，10) 从默认的弱模式L动态切换为强模式H。
在一些实施例中，强模式H下数据装配过程，如图4所示，包括：
步骤(b21)，取得强模式H下对应数据源S2和S10对其间隔(例如10秒) 连续6次的传感数值：
D2(k-5)、D2(k-4)、D2(k-3)、D2(k-2)、D2(k-1)、D2(k)和D10(k-5)、 D10(k-4)、D10(k-3)、D10(k-2)、D10(k-1)、D10(k)。
步骤(b22)，对相应数据源的6次传感数值，按照上述步骤(a)的压缩过程，取得对应的6个数据压缩代码：M2(k-5)、M2(k-4)、M2(k-3)、M2(k-2)、 M2(k-1)、M2(k)和M10(k-5)、M10(k-4)、M10(k-3)、M10(k-2)、M10(k- 1)、M10(k)。
步骤(b23)，将处于强模式H下的对应数据源S2和S10所取得的压缩代码Mi按照i的升序移到数据帧的最前端，其他在弱模式L下的数据源对应压缩代码Mi依据i的升序依次连接在后面。
本发明的方法采用压缩算法来实现数据压缩，为了满足渔业观测中对数据观测频度的差异性需求，采用基于监测频度的数据装配算法来实现对不同监测频度数据的装配，提高数据的传输效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法，其特征在于，包括：
步骤(a)，在变尺度下将数据源传感数值转换为三位十六进制的压缩代码，包括：
步骤(a1)，将当前时刻对应数据源Si的数值Di(k)取出，并与k-1时刻的数值Di(k-1)进行比较；
如果是初次通讯，则将对应数据源的Di(k-1)强制为通讯双方已知的初始默认值；
如果非初次通讯，则将对应数据源Si的k-1时刻数值Di(k-1)取出，然后进行数值运算，获得偏移量Pi，十进制偏移数值Ni，
Pi＝Di(k)-Di(k-1)
Figure FDA0003288641270000011
式中，Zi为尺度变换因子，Ai为数据源采集精度，Ci为传感器采集精度；
步骤(a2)，当Zi＝1时，判断Ni∈[+127，-127]条件是否为真，如果为真，Ni即为有效值，可以直接采用，否则将尺度变换因子增大为Zi＝Zi+1，再次判断条件是否为真，并记录当前的Zi数值；
步骤(a3)，将Ni加上128，换算成十六进制，即得2位数的十六进制编码，然后与尺度变换因子构成3位数的压缩代码；
步骤(b)，根据数据源的监测频度，对数据进行装配，包括：
数据源的监测频度分为强模式和弱模式，默认状态下，所有数据源处于弱模式，当需要动态提高某些数据源的监测频度时，将对应数据源从弱模式动态切换为强模式；
在所述弱模式下，数据装配过程，包括：
步骤(b11)，取弱模式下所有数据源Si当前时刻的传感数值Di(k)；
步骤(b12)，依据所述步骤(a)的压缩过程，取传感数值对应的压缩代码Mi(k)；
步骤(b13)，按照Si中i对应升序依次装配成数据帧；
在所述强模式下，数据装配过程，包括：
步骤(b21)，取得强模式下对应数据源S2和S10对其间隔连续6次的传感数值：D2(k-5)、D2(k-4)、D2(k-3)、D2(k-2)、D2(k-1)、D2(k)和D10(k-5)、D10(k-4)、D10(k-3)、D10(k-2)、D10(k-1)、D10(k)；
步骤(b22)，对相应数据源的6次传感数值，按照所述步骤(a)的压缩过程，取得对应的6个数据压缩代码：M2(k-5)、M2(k-4)、M2(k-3)、M2(k-2)、M2(k-1)、M2(k)和M10(k-5)、M10(k-4)、M10(k-3)、M10(k-2)、M10(k-1)、M10(k)；
步骤(b23)，将处于强模式下的对应数据源S2和S10所取得的压缩代码Mi按照i的升序移到数据帧的最前端，其他处于弱模式下的数据源对应压缩代码Mi依据i的升序依次连接在后面；在强模式下，采样间隔为10秒；在弱模式下，采样间隔为60秒。
2.如权利要求1所述的一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法，其特征在于，
所述步骤(a2)中，将Zi的上限进行了截短，为数值8，1≤Zi≤8。
3.如权利要求2所述的一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法，其特征在于，
所述步骤(a2)中，如果Zi＝8时，条件依然不成立，则取其边界为Ni数值。
4.如权利要求2所述的一种利用北斗短信息进行大数据通讯的方法，其特征在于，
所述步骤(a2)中，如果Zi＝8时，条件成立，对Ni向下取整作为其有效值。
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