CN110784255B - 一种北斗用户终端通信资源共享系统 - Google Patents

一种北斗用户终端通信资源共享系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种北斗用户终端通信资源共享系统，在一台计算机上安装虚拟用户机软件；虚拟用户机软件包括用户终端接口模块，通过网络通信或串口通信协议与北斗用户终端连接；用户终端资源管理模块利用动态链表对连接的北斗用户终端资源进行记录和管理；用户终端状态管理模块获取用户设备发送状态；通信报文发送控制模块实现与用户或上层应用系统交互；长报文拆分控制模块对用户发送的长报文进行拆分，拆分后的通信报文按照资源链表记录的用户终端的接口协议传输至相应用户终端完成发送。本发明可缩短报文发送时间间隔，增加发送报文长度，实现用户高频长报文发送。

Description

一种北斗用户终端通信资源共享系统
技术领域
本发明涉及全球导航卫星系统
Figure BSA0000193041380000011
应用技术领域，特别涉及一种基于北斗RDSS(卫星无线电测定业务)体制实现北斗用户终端通信资源共享的系统。
背景技术
北斗短报文通信是北斗系统RDSS服务体制特有的功能，也是北斗区别于GPS系统的重要特点，在实际应用过程中，北斗短报文通信因其使用便捷、保密性好、可靠性高、覆盖面广及不受环境地域限制等优点成为民用涉密行业、重点领域、边远及海上等地面通信网络无法覆盖地区用户的首要选择，尤其在执行抢险救灾、维稳处突、管边控边等任务时，利用北斗通信成为主要应急通信手段。
北斗RDSS用户终端依靠授权部件即IC卡提供参数授权，北斗IC卡内存储授权参数包括北斗网内唯一确定用户身份的北斗ID号、控制终端发送入站申请频率的服务频度、以及控制发送信息长度的通信等级等。目前，98％以上的民用用户终端授权参数为60秒频度，44汉字，受到这些授权参数限制，现阶段北斗RDSS短报文服务申请无法根据需要随时发送，也无法传输长报文，一定程度上影响了终端应用效果。
国内用户在北斗应用过程中，为提高信息发送效率，缩短信息发送时间间隔，做了一些探索：部分北斗运营服务分理商基于运营服务的需求，利用多张IC卡的构建北斗短报文处理平台，提升运营服务时通知通告、应急救援等方面消息效率。所涉及的北斗短报文处理平台都是以硬件形式体现的，运营中心调用新型硬件设备实现多IC卡高频短报文发送，利用多IC卡的集中式管理平台统一对外服务。但是，该方法无法远程访问、不能灵活组织、硬件结构一经定型无法动态扩展，且硬件研制成本高，无法大规模推广。
北斗RDSS体制是完全有别于GPS系统研究领域，国外并无相关的资料可供参考。
因此，基于通用北斗用户终端实现用户高频长报文发送尚处于空白。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种北斗用户终端通信资源共享系统，基于北斗通用用户终端可利用软件实现通信资源共享，提高发送效率，缩短信息发送时间间隔，实现用户高频长报文发送。
本发明一种北斗用户终端通信资源共享系统，其特征在于，在一台计算机上安装虚拟用户机软件，成为虚拟用户机，用户终端通过串口或网口与虚拟用户机相连，构成一个RDSS通信资源池；
所述虚拟用户机软件包括用户终端接口模块、用户终端资源管理模块、用户终端状态管理模块、通信报文发送控制模块、长报文拆分控制模块；
所述用户终端接口模块通过网络通信或串口通信协议与用户终端连接；
所述用户终端资源管理模块利用动态资源链表对连接的用户终端资源进行记录和管理；
所述用户终端状态管理模块获取用户终端发送状态，发送给资源管理模块、发送控制模块；如果发送成功，资源控制模块记录用户终端末次发送时间；发送控制模块从发送队列中清除任务；
所述通信报文发送控制模块实现与用户或上层应用系统交互，初始化虚拟用户机ID，标识发送者身份，为用户提供通信申请界面；或者为上层应用提供符合标准协议的接口；
所述长报文拆分控制模块对用户发送的长报文按照用户终端通信等级进行拆分，拆分后的报文按照资源链表相应的用户终端的接口协议传输至相应用户终端，完成发送。
进一步，所述用户终端接口模块为可扩展的协议处理框架，将接口协议封装为标准动态库，以文件配置的形式插入协议接口框架。
进一步，所述接口协议为DLL文件。
进一步，所述用户终端资源管理模块根据用户终端接入情况，与现有资源链表进行比对，添加新增资源，对过期资源进行确认后删除。
进一步，所述用户终端资源管理模块根据用户终端末次发送时间进行排序，与当前时间间隔长排序为先，访问时，按照资源链表顺序依次与北斗用户终端通信。
进一步，所述通信报文发送控制模块响应用户提交的通信申请，按照资源管理模块提供的资源列表安排报文发送，由用户终端状态管理模块记录并返回任务执行情况，如果返回任务发送成功，则结束该任务，并记录发送用户终端的末次任务发送时间；如果发送任务返回失败标志，发送控制模块将按照相同逻辑进行重发，重发失败后自动停止，向用户应用软件返回发送失败。
进一步，所述长报文拆分控制模块在拆分时，在报文头增加三个字段，分别为虚拟用户机ID、流水号、包序号，同一个报文的流水号相同；报文接收方收到后报文后，按照包序号从1开始按顺序完成组包。
有益效果：
本发明在不升级现有硬件设备的情况下，通过软件系统，提供虚拟用户机软件实现北斗用户终端接入及虚拟化，灵活访问的终端资源共享办法，为用户提供可便捷访问的北斗RDSS通信资源池，满足多型、多种用户终端便捷、动态接入，及时、准确地接收用户申请并实现北斗短报文通信的实时发送，满足用户实时、大数据量的信息传输要求，为用户在自然环境恶劣、地面通信网络无法覆盖区域通信数据传输，提供便捷的解决方案，满足应急指挥通信要求。
附图说明
图1本发明的系统原理图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
本发明采用以下技术方案为：
在任何一台计算机上安装虚拟用户机软件，该计算机成为虚拟用户机，北斗用户终端通过串口或网口与虚拟用户机相连，构成一个RDSS通信资源池。
虚拟用户机软件包括用户终端接口模块、用户终端资源管理模块、用户终端状态管理模块、通信报文发送控制模块、长报文拆分控制模块。
1、用户终端接口模块
虚拟用户机通过网络通信或串口通信协议与真实北斗用户设备连接，使用可扩展的协议处理框架，将目前主要北斗用户终端商用接口协议如测绘标、北斗2.1协议以及4.0协议封装为标准动态库，以文件配置的形式插入协议接口框架。根据所连接的用户终端类型选择调用相应动态库文件实现设备交互，同时，对于将来可能出现的多种标准及扩展协议，均可编译为DLL文件利用文件配置的方式加载，不需要改动程序主体，实现接口的扩展性。
2、用户终端资源管理模块
用户终端资源管理模块利用动态资源链表对连接的北斗用户终端资源(数量、IC卡服务频度及通信等级)，占用端口等进行记录和管理，根据用户终端的接入情况快速进行插入、删除操作，满足实时动态响应需要。
资源链表初始化运行时，将初始接入的北斗用户终端情况载入资源链表，并保存为本地文件，下次启动时，通过读取本地文件，迅速在内存中建立资源链表。运行时资源链表的主要维护工作包括：
①添加、删除
根据用户终端接入情况，与现有资源链表进行比对，添加新增资源，对过期资源进行确认后删除。
②排序
根据末次发送时间进行排序，与当前时间间隔长排序为先，访问时，按照资源链表顺序与北斗用户终端通信。
3、用户终端状态管理模块
用户终端状态管理模块通过获取用户设备发送状态，为资源管理以及发送控制模块提供逻辑判断支持。用户终端状态管理模块向发送控制模块返回成功或失败标志，供发送控制模块从队列中清除任务；用户终端状态管理模块向资源控制模块返回用户终端状态信息，记录用户终端末次发送时间。
4、通信报文发送控制模块
通信报文发送控制模块负责与用户或上层应用系统进行交互，初始化虚拟用户机ID，标识发送者身份，另外提供界面供用户输入通信申请；或者按照测绘标接口协议要求向上层应用提供接口，满足大部分应用系统的二次开发需求。
由于利用虚拟用户机进行报文发送时，每次发出的报文可能由不同终端发送，因此北斗通信报文中的原始发送方地址(即北斗ID号)失去了意义，为保证接收方正常接收北斗报文，设置虚拟用户机ID，并在发送报文内容中增加字段，标识虚拟用户机ID，即发送者身份。接收方根据虚拟用户ID确定发送方身份。
通信报文发送控制模块响应用户提交的通信申请，进行任务发送和分配控制逻辑。发送控制模块按照资源管理模块提供的资源列表安排报文发送，由用户终端状态管理模块记录并返回任务执行情况，如果返回任务发送成功，则结束该任务，并记录发送用户终端的末次任务发送时间；如果发送任务返回失败标志，发送控制模块将按照相同逻辑进行重发，并在尝试N次后自动停止，向用户应用软件返回发送失败。
5、长报文拆分控制模块
当用户使用通信报文发送控制模块发送长报文通信申请时，由长报文拆分控制模块实现。
长报文拆分控制模块按照用户终端资源管理模块提供的用户终端通信等级所规定的通信字节长度进行报文拆分，拆分后的通信报文按照资源链表相应的用户终端的接口协议传输至相应用户终端完成发送。
由于长报文发送时需要通过多台用户终端实现，为保证接收方用户正常接收，对所发送的北斗短报文内容进行重新设计。具体结构如下表所示，在报文头增加三个字段，第一个字段为3字节，为虚拟用户机ID，标识发送者身份；第二个字段为2字节，为发送流水号，最大65535超出后重新从零开始计数，流水号相同将视为同一个报文(流水号计数循环一次超将过10个小时以上，时间差异大，不会造成误判)；第三个字段，为1字节，表示包序号。接收端收到后应按照包序号从1开始进行组包。
表1虚拟用户机报文发送协议
虚拟用户机ID 3字节 流水号2字节 包序号1字节 正文
虚拟用户机在发送报文时，考虑到存在发送成功率问题，长报文拆包数量越多整个报文的发送成功率越低，因此设计包序号最大计数为8(包序号字段低7位表示包计数，最高位表示本包结束，普通未拆分报文包序号为零)，即可以发送普通报文长度的8倍，能够满足长报文发送需要。根据报文需要字段和字节可以调整。
本发明在应用服务层忽略北斗设备硬件的具体差异，基于虚拟化思想，利用软件模块实现基于北斗用户终端接入及资源共享，为用户实时、大数据量的信息传输提供便捷的解决方案，满足应急指挥通信要求。
上述具体实施方式仅用于解释本发明的技术方案，但并不能构成对权利要求保护范围的限定。本领域技术人员应当清楚，在本发明的技术方案基础上做任何简单的变形和替换而得到的新的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种北斗用户终端通信资源共享系统，其特征在于，在一台计算机上安装虚拟用户机软件，成为虚拟用户机，用户终端通过串口或网口与虚拟用户机相连，构成一个RDSS通信资源池；
所述虚拟用户机软件包括用户终端接口模块、用户终端资源管理模块、用户终端状态管理模块、通信报文发送控制模块、长报文拆分控制模块；
所述用户终端接口模块通过网络通信或串口通信协议与用户终端连接；
所述用户终端资源管理模块利用动态资源链表对连接的用户终端资源进行记录和管理；
所述用户终端状态管理模块获取用户终端发送状态，发送给资源管理模块、发送控制模块；如果发送成功，资源控制模块记录用户终端末次发送时间；发送控制模块从发送队列中清除任务；
所述通信报文发送控制模块实现与用户或上层应用系统交互，初始化虚拟用户机ID，标识发送者身份，为用户提供通信申请界面；或者为上层应用提供符合标准协议的接口；
所述长报文拆分控制模块对用户发送的长报文按照用户终端通信等级进行拆分，拆分后的报文按照资源链表相应的用户终端的接口协议传输至相应用户终端，完成发送；
所述用户终端接口模块为可扩展的协议处理框架，将接口协议封装为标准动态库，以文件配置的形式插入协议接口框架；
所述接口协议为DLL文件；
所述用户终端资源管理模块根据用户终端接入情况，与现有资源链表进行比对，添加新增资源，对过期资源进行确认后删除；
所述用户终端资源管理模块根据用户终端末次发送时间进行排序，与当前时间间隔长排序为先，访问时，按照资源链表顺序依次与北斗用户终端通信；
所述通信报文发送控制模块响应用户提交的通信申请，按照资源管理模块提供的资源列表安排报文发送，由用户终端状态管理模块记录并返回任务执行情况，如果返回任务发送成功，则结束该任务，并记录发送用户终端的末次任务发送时间；如果发送任务返回失败标志，发送控制模块将按照相同逻辑进行重发，重发失败后自动停止，向用户应用软件返回发送失败；
所述长报文拆分控制模块在拆分时，在报文头增加三个字段，分别为虚拟用户机ID、流水号、包序号，同一个报文的流水号相同；报文接收方收到后报文后，按照包序号从1开始按顺序完成组包。
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