CN111225253B - 一种基于动中通天线的海域视频源获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体为一种基于动中通天线的海域视频源获取方法，属于通信技术领域，在用户需要进行获取视频源更新时，基站端扫描本地服务器及其所连接的其他单位，并判断是否具有需要的视频源，通过计算出视频源传输系数，从而根据判决条件选择最优的视频传输基站进行通信获取视频源更新，其针对海域宽带信息覆盖的特点，利用基于用户端的动中通天线，对视频源地址进行合理选择与切换，使得船舶在行驶过程中利用近海岸基基站和远海船载基站合理切换完成视频源的获取更新，有效保持视频点播系统视频源的新鲜度。

Description

一种基于动中通天线的海域视频源获取方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于动中通天线的海域视频源获取方法。

背景技术

随着海洋牧场、海上旅游等海洋产业迅猛发展，对海量数据传输、在线宽带娱乐等信息服务需求日益突出。海域视频点播系统是为海上用户提供视频点播服务。目前海域视频点播系统的视频源获取更新方式主要是通过移动网络更新以及使用移动硬盘更新，但这两种方式存在明显的弊端。通过移动网络方式更新是指船靠岸时通过岸基移动网络进行视频源的获取更新，此方式无法保证视频新鲜度。当船远离海岸时，由于海上通信质量不稳定，此方法无法正常进行视频源的获取更新。现有技术中大都使用移动硬盘方式更新视频源，其成本太高，同时视频源的更新周期较长、也存在极大的安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何实现基于海上通信实现视频源的获取更新，针对上述要解决的技术问题，现提出一种基于动中通天线的海域视频源获取方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于动中通天线的海域视频源获取方法，通过如下步骤进行获取视频源：

步骤一、用户船通过动中通天线向当前接入的基站端请求视频源；

步骤二、基站端扫描本地服务器及其所连接的其他单位，并进行视频源判断，判断规则被设置为，若存在对应的视频源，则进入步骤三；若当前接入的基站端和其所连接的其他单位没有该视频，则进入步骤四；

步骤三、计算当前连接情况下的视频源传输系数，选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的视频源进行传输；所述传输成功判决条件为基于视频源传输系数能够实现有效传输的预设参数，所述视频源传输系数为基于环境参数和传输参数对传输效果影响的系数；若视频源传输系数都不符合传输成功的判决条件，则进入步骤四；

步骤四、计算用户船的动中通天线可接入的所有基站端和其所连接的其他单位的视频源传输系数，选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的视频源，通过动中通天线切换基站端完成传输；若用户船通过动中通天线切换基站端也无法完成传输，则进入步骤五；

步骤五、用户船航行中重复上述步骤直至完成对应视频源的获取传输。

进一步的，所述视频源传输系数包括用户船与岸基基站端视频源传输系数和用户船与船载基站端视频源传输系数，所述步骤三中的视频源传输系数计算步骤前还包括视频源基站判断过程。

进一步的，所述用户船与岸基基站端视频源传输系数的计算包括如下步骤：

步骤a、计算剩余连接时间，计算公式为

，其中，v为用户船的行驶速率，s1为岸基基站与用户船之间的最大接入距离，s2用户船与岸基基站的距离，α为用户船的航向与用户船与岸基基站连线之间的角度，t1为剩余连接时间；

步骤b、计算传输视频源所需时间，计算公式为t2=m/n，其中，m为视频源的大小，n为平均传输速率，t2为传输视频源所需时；

步骤c、计算视频源传输系数，计算公式为T=t1/t2，其中，T为视频源传输系数；

步骤d、计算用户船从其他单位获取视频源的视频源传输系数，依次选择其他基站进行重复步骤a、b、c和d，并依次比较对应的基站的视频源传输系数，选择值最大的基站作为传输基站。

所述判决条件被设置为，当T=1时，对应视频源恰好可传输完成；T>1时，用户船与岸基基站与用户船的链接时间大于视频源传输时间，可进行传输；T<1时，用户船与岸基基站与用户船的链接时间小于视频源传输时间，不可进行传输；当T>1时，进行视频源传输。

进一步的，所述用户船与船载基站端视频源传输系数的计算步骤如下：

步骤1、计算相对速度，计算公式为

，其中，v1为用户船的行驶速度，v2为基站端的行驶速度，α为用户船与基站端行驶方式之间的角度，v为用户船与基站端的相对速度；

步骤2、计算剩余连接时间，计算公式为

，其中，s1为船载基站的最大接入距离，s2为用户船与船载基站之间的距离，β为用户船与船载基站之间的相对速率航向与两者间的连线之间的角度；

步骤3、计算传输视频源所需时间，计算公式为t2=m/n，其中，m为视频源的大小，n为平均传输速率，t2为传输视频源所需时间；

步骤4、计算视频源传输系数，计算公式为计算公式为T=t1/t2，其中，T为视频源传输系数；

步骤5、计算用户船从其他单位获取视频源的视频源传输系数，依次选择其他基站进行重复步骤1、2、3和4，并依次比较对应的基站的视频源传输系数，选择值最大的基站作为传输基站。

进一步的，所述判决条件被设置为，当T=1时，对应视频源恰好可传输完成；T>1时，用户船与船载基站的链接时间大于视频源传输时间，可进行传输；T<1时，用户船与船载基站的链接时间小于视频源传输时间，不可进行传输；当T>1时，进行视频源传输。

进一步的，所述动中通天线在使用过程中被控制实时指向基站端，连接过程中控制的步骤如下：

q)判断当前用户船连接的基站端为岸基基站还是船载基站；

r)若为岸基基站，则通过用户船AIS系统的VDO消息，分析出用户船的运动情况，并结合岸基基站的位置坐标信息和用户船动中通天线的方向信息，计算出天线的转动角度，控制天线伺服系统，保持天线始终指向岸基基站；

s)若为船载基站，则根据船载基站的信号识别信息，从数据库中提取对应船舶的识别码信息；

t)通过MMSI码,接收并解算船载基站所在船舶广播的AIS静态信息，获取各船载基站天线的安装位置；

u)通过MMSI码,接收并解算船载基站所在船舶广播的AIS动态信息，获取基站船的位置信息和航行状态信息，所述位置信息包括经度和纬度，所述航行状态信息包括对地航速、对地航向、真航向和转向率；

v)根据步骤d）和步骤e）获取的信息，计算出天线的旋转角度，并传输至稳控计算机，由稳控计算机控制伺服系统，旋转天线到指定位置；

w)检查通信质量，并通过左右旋转一定的角度，确定最佳的通信方向；

x)锁定该基站，实施通信。

进一步的，所述动中通天线在基站间切换时的控制方法如下：

y)在给定范围内，扫描无线信号，由终端判别信号的最大强度，确定适合通信的船载基站；

z)从上述适合通信的船载基站中选取可提供所需视频源的基站，并以指定的优先级进行排列，同时根据各船载基站的信号识别信息，从数据库中提取对应船舶的识别码信息；

aa)通过MMSI码,接收并解算各船载基站所在船舶广播的AIS静态信息，获取各船载基站天线的安装位置；

bb)通过MMSI码,接收并解算各船载基站所在船舶广播的AIS动态信息，获取各船的位置信息和航行状态信息，所述位置信息包括经度和纬度，所述航行状态信息包括对地航速、对地航向、真航向和转向率；

cc)根据步骤3）和步骤4）获取的信息计算用户船与各基站船的视频源传输系数,选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的基站作为切换目标；

dd) 计算出天线的旋转角度，并传输至稳控计算机，由稳控计算机控制伺服系统，旋转天线到指定位置；

ee)检查通信质量，并通过左右旋转一定的角度，确定最佳的通信方向；

ff)锁定该基站，实施通信

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明针对海域宽带信息覆盖的特点，采用基于用户端的动中通天线，对视频源地址进行合理选择与切换，使得船舶在行驶过程中利用近海岸基基站和远海船载基站合理切换完成视频源的获取更新，有效保持视频点播系统视频源的新鲜度。

附图说明

图1为本发明中方法流程图；

图2为本发明中多用户船与多基站之间通信方式的示意图；

图3为本发明实施例中动中通天线的结构框图。

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。

如图1-3所示，一种基于动中通天线的海域视频源获取方法，通过如下步骤进行获取视频源：

步骤一、用户船通过动中通天线向当前接入的基站端请求视频源；

步骤二、基站端扫描本地服务器及其所连接的其他单位，并进行视频源判断，判断规则被设置为，若存在对应的视频源，则进入步骤三；若当前接入的基站端和其所连接的其他单位没有该视频，则进入步骤四；

步骤三、计算当前连接情况下的视频源传输系数，选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的视频源进行传输；所述传输成功判决条件为基于视频源传输系数能够实现有效传输的预设参数，所述视频源传输系数为基于环境参数和传输参数对传输效果影响的系数；若视频源传输系数都不符合传输成功的判决条件，则进入步骤四；

步骤四、计算用户船的动中通天线可接入的所有基站端和其所连接的其他单位的视频源传输系数，选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的视频源，通过动中通天线切换基站端完成传输；若用户船通过动中通天线切换基站端也无法完成传输，则进入步骤五；

步骤五、用户船航行中重复上述步骤直至完成对应视频源的获取传输。

更为具体的，所述视频源传输系数包括用户船与岸基基站端视频源传输系数和用户船与船载基站端视频源传输系数，所述步骤三中的视频源传输系数计算步骤前还包括视频源基站判断过程。

具体的，所述用户船与岸基基站端视频源传输系数的计算包括如下步骤：

步骤a、计算剩余连接时间，计算公式为

，其中，v为用户船的行驶速率，s1为岸基基站与用户船之间的最大接入距离，s2用户船与岸基基站的距离，α为用户船的航向与用户船与岸基基站连线之间的角度，t1为剩余连接时间；

步骤b、计算传输视频源所需时间，计算公式为t2=m/n，其中，m为视频源的大小，n为平均传输速率，t2为传输视频源所需时；

步骤c、计算视频源传输系数，计算公式为T=t1/t2，其中，T为视频源传输系数；

步骤d、计算用户船从其他单位获取视频源的视频源传输系数，依次选择其他基站进行重复步骤a、b、c和d，并依次比较对应的基站的视频源传输系数，选择值最大的基站作为传输基站。

所述判决条件被设置为，当T=1时，对应视频源恰好可传输完成；T>1时，用户船与岸基基站的链接时间大于视频源传输时间，可进行传输；T<1时，用户船与岸基基站的链接时间小于视频源传输时间，不可进行传输；当T>1时，进行视频源传输。

进一步的，所述用户船与船载基站端视频源传输系数的计算步骤如下：

步骤1、计算相对速度，计算公式为

，其中，v1为用户船的行驶速度，v2为基站端的行驶速度，α为用户船与基站端行驶方式之间的角度，v为用户船与基站端的相对速度；

步骤2、计算剩余连接时间，计算公式为

，其中，s1为船载基站的最大接入距离，s2为用户船与船载基站之间的距离，β为用户船与船载基站之间的相对速率航向与两者间的连线之间的角度；

步骤3、计算传输视频源所需时间，计算公式为t2=m/n，其中，m为视频源的大小，n为平均传输速率，t2为传输视频源所需时间；

步骤4、计算视频源传输系数，计算公式为计算公式为T=t1/t2，其中，T为视频源传输系数；

步骤5、计算用户船从其他单位获取视频源的视频源传输系数，依次选择其他基站进行重复步骤1、2、3和4，并依次比较对应的基站的视频源传输系数，选择值最大的基站作为传输基站。具体的，所述判决条件被设置为，当T=1时，对应视频源恰好可传输完成；T>1时，用户船与船载基站与用户船的链接时间大于视频源传输时间，可进行传输；T<1时，用户船与船载基站与用户船的链接时间小于视频源传输时间，不可进行传输；当T>1时，进行视频源传输。

可行的，在实际通信过程中，参看图2，可以是多用户船分别与各个基站之间形成通信链路，图2中展示了本发明中两种视频源获取途径的通信链路关系。

可行的，所述动中通天线在使用过程中被控制实时指向基站端，其中，船载动中通天线能够支持远距离海岸基站通信、能够自动选择并接入附近载有移动基站网络的大船，具有低功耗、体积小、自动化程度高等特点。其主要功能为，海域航行时与岸基基站之间互相通信，保持跟踪状态；海域航行时与船载基站之间互相通信，保持跟踪状态。在本具体实施例中，动中通天线控制软件解算出对准基站所需的指向角后，由稳控计算机根据解算结果，通过伺服控制系统实现对天线进行快速、精确的调整，从而实现良好的通信效果。射频旋转关节的采用实现了天线的连续运转，为动态波束功能的实现提供良好的先决条件。参看图3，为动中通天线系统的组成框图。本具体实施例中利用动中通天线来实现船舶与基站端的接入以及切换。通过动中通天线硬件设备以及动中通天线控制软件来进行基站接入和快速、精确的基站切换，来完成对视频源的获取与切换。解决了使用全向天线时通信距离短、基站切换时远距离的基站无法接入等问题，以及使用定向天线时天线角度需要手动调整、基站切换不够精准快速等问题。

在本具体实施例中，动中通天线连接过程中控制的步骤如下：

gg)判断当前用户船连接的基站端为岸基基站还是船载基站；

hh)若为岸基基站，则通过用户船AIS系统的VDO消息，分析出用户船的运动情况，并结合岸基基站的位置坐标信息和用户船动中通天线的方向信息，计算出天线的转动角度，控制天线伺服系统，保持天线始终指向岸基基站；

ii)若为船载基站，则根据船载基站的信号识别信息，从数据库中提取对应船舶的识别码信息；

jj)通过MMSI码,接收并解算船载基站所在船舶广播的AIS静态信息，获取各船载基站天线的安装位置；

kk)通过MMSI码,接收并解算船载基站所在船舶广播的AIS动态信息，获取基站船的位置信息和航行状态信息，所述位置信息包括经度和纬度，所述航行状态信息包括对地航速、对地航向、真航向和转向率；

ll)根据步骤d）和步骤e）获取的信息，计算出天线的旋转角度，并传输至稳控计算机，由稳控计算机控制伺服系统，旋转天线到指定位置；

mm)检查通信质量，并通过左右旋转一定的角度，确定最佳的通信方向；

nn)锁定该基站，实施通信。

进一步的，所述动中通天线在基站间切换时的控制方法如下：

oo)在给定范围内，扫描无线信号，由终端判别信号的最大强度，确定适合通信的船载基站；

pp)从上述适合通信的船载基站中选取可提供所需视频源的基站，并以指定的优先级进行排列，同时根据各船载基站的信号识别信息，从数据库中提取对应船舶的识别码信息；

qq)通过MMSI码,接收并解算各船载基站所在船舶广播的AIS静态信息，获取各船载基站天线的安装位置；

rr)通过MMSI码,接收并解算各船载基站所在船舶广播的AIS动态信息，获取各船的位置信息和航行状态信息，所述位置信息包括经度和纬度，所述航行状态信息包括对地航速、对地航向、真航向和转向率；

ss)根据步骤3）和步骤4）获取的信息计算用户船与各基站船的视频源传输系数,选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的基站作为切换目标；

tt)计算出天线的旋转角度，并传输至稳控计算机，由稳控计算机控制伺服系统，旋转天线到指定位置；

uu)检查通信质量，并通过左右旋转一定的角度，确定最佳的通信方向；

vv)锁定该基站，实施通信。

可行的，本具体实施例中的用户船进行获取视频源的过程可以是，用户船A若拥有此视频源则进行播放，若无此视频源则通过发送需求至当前连接的基站端B，基站端B扫描自身本地服务器及其所连接的其他单位是否拥有此视频源，若拥有，则通过用户船A、基站端B以及拥有此视频源的单位的航行轨迹来计算拥有此视频源的单位在当前连接情况下的视频源传输系数，选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的视频源地址进行传输。如果所有单位都无法完成传输，则计算通过动中通天线切换用户船A所连接的基站端B后的视频源传输系数，选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的视频源进行传输。

本发明基于动中通天线对视频源进行选择与切换，使得船舶在海域行驶中可以保持视频点播系统视频源的新鲜度。与现有的技术方案相比，具有以下优点：

与现有的通过移动网络更新方式相比，本发明在船舶远离岸基基站时也可进行视频源的获取更新，不受移动网络覆盖距离影响，在船舶行驶过程中可以保证视频源的新鲜度。

与现有的使用移动硬盘更新方式相比，本发明无需使用直升机等其他费用昂贵的方式来运输移动硬盘更新视频源，成本低，安全性高。

解决了使用全向天线时通信距离短、远距离基站无法接入等问题，以及使用定向天线时天线角度需要手动调整、基站切换不够精准快速等问题。

实用性强，本发明基于动中通天线实现海域船舶间的远距离视频源传输与切换，大大提升了视频源的新鲜度。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于动中通天线的海域视频源获取方法，其特征在于，通过如下步骤进行获取视频源：

步骤一、用户船通过动中通天线向当前接入的基站端请求视频源；

步骤二、基站端扫描本地服务器及其所连接的其他单位，并进行视频源判断，判断规则被设置为，若存在对应的视频源，则进入步骤三；若当前接入的基站端和其所连接的其他单位没有该视频，则进入步骤四；

步骤三、计算当前连接情况下的视频源传输系数，选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的视频源进行传输；所述传输成功判决条件为基于视频源传输系数能够实现有效传输的预设参数，所述视频源传输系数为对传输效果影响的系数；若视频源传输系数都不符合传输成功的判决条件，则进入步骤四；

步骤四、计算用户船的动中通天线可接入的所有基站端和其所连接的其他单位的视频源传输系数，选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的视频源，通过动中通天线切换基站端完成传输；若用户船通过动中通天线切换基站端也无法完成传输，则进入步骤五；

步骤五、用户船航行中重复上述步骤直至完成对应视频源的获取传输；

所述视频源传输系数包括用户船与岸基基站端视频源传输系数和用户船与船载基站端视频源传输系数；所述步骤三中的视频源传输系数计算步骤前还包括视频源基站判断过程；

所述用户船与岸基基站端视频源传输系数的计算包括如下步骤：

步骤a、计算剩余连接时间，计算公式为

，其中，v为用户船的行驶速率，s₁为岸基基站与用户船之间的最大接入距离，s₂用户船与岸基基站的距离，α为用户船的航向与用户船与岸基基站连线之间的角度，t₁为剩余连接时间；

步骤b、计算传输视频源所需时间，计算公式为t₂=m/n，其中，m为视频源的大小，n为平均传输速率，t₂为传输视频源所需时间；

步骤c、计算视频源传输系数，计算公式为T=t₁/t₂，其中，T为视频源传输系数；

步骤d、计算用户船从其他单位获取视频源的视频源传输系数，依次选择其他基站进行重复步骤a、b、c和d，并依次比较对应的基站的视频源传输系数，选择值最大的基站作为传输基站；

所述判决条件被设置为，当T=1时，对应视频源恰好可传输完成；T>1时，用户船与岸基基站的链接时间大于视频源传输时间，可进行传输；T<1时，用户船与岸基基站的链接时间小于视频源传输时间，不可进行传输；当T>1时，进行视频源传输。

2.根据权利要求1所述的一种基于动中通天线的海域视频源获取方法，其特征在于，所述用户船与船载基站端视频源传输系数的计算步骤为：

步骤1、计算相对速度，计算公式为

，其中，v₁为用户船的行驶速度，v₂为基站端的行驶速度，α为用户船与基站端行驶方式之间的角度，v为用户船与基站端的相对速度；

步骤2、计算剩余连接时间，计算公式为

，其中，s₁为船载基站的最大接入距离，s₂为用户船与船载基站之间的距离，β为用户船与船载基站之间的相对速率航向与两者间的连线之间的角度；

步骤3、计算传输视频源所需时间，计算公式为t₂=m/n，其中，m为视频源的大小，n为平均传输速率，t₂为传输视频源所需时间；

步骤4、计算视频源传输系数，计算公式为计算公式为T=t₁/t₂，其中，T为视频源传输系数；

步骤5、计算用户船从其他单位获取视频源的视频源传输系数，依次选择其他基站进行重复步骤1、2、3和4，并依次比较对应的基站的视频源传输系数，选择值最大的基站作为传输基站。

3.根据权利要求2所述的一种基于动中通天线的海域视频源获取方法，其特征在于，判决条件被设置为，当T=1时，对应视频源恰好可传输完成；T>1时，用户船与船载基站的链接时间大于视频源传输时间，可进行传输；T<1时，用户船与船载基站的链接时间小于视频源传输时间，不可进行传输；当T>1时，进行视频源传输。

4.根据权利要求1或3任一项所述的一种基于动中通天线的海域视频源获取方法，其特征在于，所述动中通天线在使用过程中被控制实时指向基站端，连接过程中控制的步骤如下：

a)判断当前用户船连接的基站端为岸基基站还是船载基站；

b)若为岸基基站，则通过用户船AIS系统的VDO消息，分析出用户船的运动情况，并结合岸基基站的位置坐标信息和用户船动中通天线的方向信息，计算出天线的转动角度，控制天线伺服系统，保持天线始终指向岸基基站；

c)若为船载基站，则根据船载基站的信号识别信息，从数据库中提取对应船舶的识别码信息；

d)通过MMSI码,接收并解算船载基站所在船舶广播的AIS静态信息，获取各船载基站天线的安装位置；

e)通过MMSI码,接收并解算船载基站所在船舶广播的AIS动态信息，获取基站船的位置信息和航行状态信息，所述位置信息包括经度和纬度，所述航行状态信息包括对地航速、对地航向、真航向和转向率；

f)根据步骤d）和步骤e）获取的信息，计算出天线的旋转角度，并传输至稳控计算机，由稳控计算机控制伺服系统，旋转天线到指定位置；

g)检查通信质量，并通过左右旋转一定的角度，确定最佳的通信方向；

h)锁定该基站，实施通信。

5.根据权利要求4所述的一种基于动中通天线的海域视频源获取方法，其特征在于，所述动中通天线在基站间切换时的控制方法如下：

i)在给定范围内，扫描无线信号，由终端判别信号的最大强度，确定适合通信的船载基站；

j)从上述适合通信的船载基站中选取可提供所需视频源的基站，并以指定的优先级进行排列，同时根据各船载基站的信号识别信息，从数据库中提取对应船舶的识别码信息；

k)通过MMSI码,接收并解算各船载基站所在船舶广播的AIS静态信息，获取各船载基站天线的安装位置；

l)通过MMSI码,接收并解算各船载基站所在船舶广播的AIS动态信息，获取各船的位置信息和航行状态信息，所述位置信息包括经度和纬度，所述航行状态信息包括对地航速、对地航向、真航向和转向率；

m)根据步骤k）和步骤l）获取的信息计算用户船与各基站船的视频源传输系数,选择符合传输成功判决条件且视频源传输系数最大的基站作为切换目标；

n)计算出天线的旋转角度，并传输至稳控计算机，由稳控计算机控制伺服系统，旋转天线到指定位置；

o)检查通信质量，并通过左右旋转一定的角度，确定最佳的通信方向；

p)锁定该基站，实施通信。

Images