CN112564836A - 基于气象卫星的预警信息广播数据编码、发送与接收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于气象卫星的预警信息广播数据编码、发送与接收方法，所述基于气象卫星的预警信息广播数据编码方法为获取并解析预警信息原始数据，根据气象卫星预警信息广播数据编码结构生成信息头、信息域和信息校验部分。本发明的基于气象卫星的预警信息广播数据编码方法通过采用气象卫星紧急天气警报信息广播信道实现预警信息的快速发布，利用预警信息广播数据编码实现向指定区域、指定用户或指定终端的预警信息精准发布，有效解决了传统通信方式和通信卫星广播方式进行预警信息发布时存在的传输速率、覆盖范围或可靠性问题，具有高时效、高可靠、大范围等特点，能够满足预警信息的快速精准发布需求，在我国防灾减灾领域发挥重要效益。

Description

基于气象卫星的预警信息广播数据编码、发送与接收方法
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，具体来说，涉及基于气象卫星的预警信息广播数据编码、发送与接收方法。
背景技术
在发生重大灾害时，预警信息的及时发布十分重要。目前，我国灾害预警信息传播主要依赖传统的通信方式，如移动通信网、互联网等，传播速度受网络容量限制具有瓶颈，难以满足指定区域内预警信息精准传播以及偏远地区预警信息传播的需求。
我国新一代静止轨道风云四号气象卫星风云四号卫星广播采用DVB-S2技术体制，具备紧急天气警报信息广播（Emergency Weather Alarm Information Broadcast,EWAIB）功能，可对覆盖区域接收终端站发布紧急预警信息，为灾害预警信息发布提供了新的信息通信技术手段。
风云四号卫星紧急天气警报信息广播具有高时效、高可靠、大范围的特点，预警信息广播的时效性可达到秒级。通过风云四号卫星进行灾害预警信息广播是一种高效的技术手段，可以避免地面光纤中断、通信设备损坏等信息不能及时送达的不足，能够保障预警信息发布的时效性和可靠性。利用部署在全国各区、县、村、镇的终端接收设备，将预警信息精准快速地发送到指定区域和用户。
国内外气象卫星广播数据编码方法（如FY-2/FY-3数据广播、EUMETCast数据广播、HimawariCast数据广播）一般针对气象卫星的图像数据、遥感产品等应用数据，通过高速率或低速率信息传输信道进行广播，无法直接适用于包含发布信息、终端信息、区域信息、用户信息等预警信息编码的灾害预警紧急天气警报信息广播。另一方面，现有的预警信息编码方法或交互接口（如国家突发事件预警信息发布相关规范）仅针对预警信息发布内容和系统间网络信息交换要求，无法适应于卫星广播预警数据编码技术要求。现有的北斗卫星预警信息发布系统，利用北斗卫星短报文通信功能进行广播，存在传输速率低、冗余信息大、丢包率高等缺点，与风云四号卫星紧急天气警报信息广播高时效、高可靠的专用预警信息发布方式相比存在明显不足。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于气象卫星的预警信息广播数据编码方法，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于气象卫星的预警信息广播数据编码方法，该方法包括：
获取并解析预警信息原始数据；
根据气象卫星预警信息广播数据编码结构生成信息头、信息域和信息校验部分，其中，信息头提供预警信息广播数据的基本信息，各字段顺序为发布源、发布时间、广播平台、广播信道、终端编码、区域编码、用户编码、预警等级、信息类型、信息长度等，为预警信息广播数据发布和接收提供依据，其中，发布源、发布时间、广播平台、广播信道、终端编码、区域编码、用户编码的数据类型均为无符号字符，预警等级、信息类型、信息长度的数据类型均为无符号整型；信息域填充发布的预警信息原始数据内容，数据类型为字节流；信息校验字段填充校验码，利用通信校验方法对发布的预警信息内容进行校验。
进一步地，预警信息的发布源编码用于区分预警信息的不同渠道来源，包括发布源级别和单位编码，发布源编码方式为CZZZZZZDDDUUUXX；其中，C为发布源级别，采用无符号整数编码，数字1至4依次代表国家级、省级、市级和区县级；ZZZZZZDDDUUUXX为单位编码，ZZZZZZ为6位地域编码（县及县以上行政区域代码），DDD为3位一级单位代码，UUU为3位二级单位代码，XX为2位扩展编码。
进一步地，预警信息的发布时间编码方式为YYYY-MM-DD HH:MM:SS.SSS，符合GB/T7408-2005时间格式规范。
进一步地，预警信息的广播平台编码为预警信息广播服务的卫星代号，预警信息的广播信道编码为数据传输的信道类型。预警信息气象卫星广播服务基于气象卫星广播平台实现预警信息精准快速发布。预警信息广播服务的数据传输信道为高时效、高可靠的EWAIB信道。凡具备紧急天气警报信息广播功能的气象卫星均可发布预警信息。预警信息广播的时效性可达到秒级，利用部署在全国各区、县、村、镇的终端接收设备，可实现预警信息的快速精准发布。
进一步地，预警信息的广播接收终端编码表示预警信息地面接收终端的设备标识，包括指定的终端设备数和终端设备编码，终端设备数T0采用无符号整数编码，T0=0表示不指定终端设备，T0=n表示指定n台终端设备，终端设备编码包含多个终端设备编号集合[M1, M2,…, Mi]，以字符串形式进行编码，Mi表示第i台终端设备编号，多个终端设备编号之间用空格分隔。
进一步地，预警信息的广播区域编码用于表示预警信息发布的地理区域范围，由行政区域标识码和自定义区域标识码组成：
行政区域标识码由行政区域类型、行政区域数和行政区域编码字段组成，编码方式为：行政区域类型A0采用无符号整数编码，A0=0表示不指定行政区域，A0=1表示国内行政区域；行政区域数A1采用无符号整数编码，A1=n表示同时指定n个行政区域；行政区域编码[C1, C2,…, Ci]，采用字符串表示的多个行政区域编码集合，Ci代表第i个区域的行政区域编码，多个行政区域编码之间用空格分隔；行政区域编码Ci格式为B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B12，参照《中华人民共和国行政区划代码（GB2260）》的行政区划定义，其中：B1B2表示省、直辖市、自治区、特别行政区代码，B3B4表示省属市、地区、自治州、盟，直辖市所属市辖区（县、县级市），省（自治区）直辖县代码，B5B6表示县、自治县、县级市、旗、自治旗、市辖区、林区、特区代码，B7B8B9表示街道、乡、镇、苏木代码，B10B11B12表示行政村、居委会、小区代码；
自定义区域范围是圆形区域或多边形区域，自定义区域标识码由区域形状、圆形区域范围、多边形区域范围字段组成，编码方式为：区域形状S0采用无符号整数编码，S0=0表示不指定自定义区域，S0=1表示发布范围为圆形区域，S0=2表示发布范围为多边形区域；圆形区域范围采用中心点和半径表示，分别为中心点经度Lo、中心点纬度La、半径r，用空格分隔，r=0表示点目标范围，半径单位为米，中心点经度编码为Lo0Lo1Lo2Lo3Lo4Lo5Lo6Lo7，其中，Lo0=0代表东经，Lo0=1代表西经，Lo1Lo2Lo3表示中心点经度（度），Lo4Lo5表示中心点经度（分），Lo6Lo7表示中心点经度（秒）；中心点纬度编码为La0La1La2La3La4La5La6，其中，La0=0代表北纬，La0=1代表南纬，La1La2表示中心点纬度（度），La3La4表示中心点纬度（分），La5La6表示中心点纬度（秒）；多边形区域范围采用多个坐标点对表示，坐标点对Pi采用经纬度<Loi, Lai>表示，经纬度编码方式同圆形区域，经纬度之间用英文符号“,”连接，多个坐标点之间用空格分隔，首尾为同一坐标点。
进一步地，用户编码用于描述预警信息广播服务的用户类别，采用无符号整数编码，编码方式为U0U1U2U3U4U5U6，其中U0=0表示不指定用户类别，U0=1表示指定用户类别，U1=0表示国内用户，U1=1表示国外用户，U2=0表示气象用户，U2=1表示非气象用户，U3U4U5U6表示用户类别，U3U4U5U6=0000表示海洋用户，U3U4U5U6=0001表示水利用户，U3U4U5U6=0010表示农业用户，U3U4U5U6=0011表示林业用户，U3U4U5U6=0100表示牧业用户，U3U4U5U6=0101表示渔业用户，未定义的编码位为其它类别用户。
进一步地，预警等级编码用于表示预警信息级别，采用无符号整数编码，预警等级数值越小预警信息级别越高、严重程度也越高。预警等级从1到4依次代表红色预警（特别重大）、橙色预警（重大）、黄色预警（较大）和蓝色预警（一般），未知预警定义预警等级为9。
进一步地，预警信息类型采用无符号整数编码，气象卫星的预警信息广播可支持多种数据类型，预警信息以文本内容为主，同时可支持图像、语音流等其他形式，预警信息类型从1到4依次代表文本数据、图像数据、语音数据及其他类型。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于气象卫星的预警信息广播数据发送与接收方法，包括：
S1根据预警信息发布需求和预警信息原始数据，对发布源、发布时间、广播平台、广播信道、终端编码、区域编码、用户编码、预警等级等预警信息广播数据进行编码，向指定区域、指定用户或指定终端发布预警信息；
S2利用气象卫星EWAIB信道实现预警信息秒级发送，卫星广播覆盖范围内的各终端设备均可接收预警信息广播数据；
S3接收终端设备对预警信息广播数据进行解析，利用预定规则判断是否属于预警信息发布的指定区域、指定用户或指定终端；
S4接收终端设备自主判定属于预警信息发布目标终端时，解析出预警信息原始内容并推送至指定的显示终端或目标用户；判定不属于预警信息发布目标终端时，终止发布流程。
本发明的有益效果：本发明所述的预警信息广播数据编码方法通过采用气象卫星紧急天气警报信息广播信道实现预警信息的快速发布，利用预警信息广播数据编码实现向指定区域、指定用户或指定终端的预警信息精准发布，有效解决了移动通信网、互联网等传统通信方式和通信卫星广播方式进行预警信息发布时存在的传输速率、覆盖范围或可靠性问题，具有高时效、高可靠、大范围等特点，能够满足预警信息的快速精准发布需求，在我国防灾减灾领域发挥重要效益。
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为圆形自定义区域示意图；
图2为多边形自定义区域示意图；
图3为基于气象卫星的预警信息广播数据快速精准发送与接收示意图。
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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种基于气象卫星的预警信息广播数据编码方法，该方法包括：
（1）获取并解析预警信息原始数据；
（2）根据气象卫星预警信息广播数据编码结构生成信息头、信息域和信息校验部分，其中，信息头提供预警信息广播数据的基本信息，各字段顺序为发布源、发布时间、广播平台、广播信道、终端编码、区域编码、用户编码、预警等级、信息类型、信息长度等，为预警信息广播数据发布和接收提供依据，其中，发布源、发布时间、广播平台、广播信道、终端编码、区域编码、用户编码的数据类型均为无符号字符，预警等级、信息类型、信息长度的数据类型均为无符号整型；信息域填充发布的预警信息原始数据内容，数据类型为字节流；信息校验字段填充校验码，采用循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check）方法进行信息校验。
具体编码方式为：
预警信息的发布源编码用于区分预警信息的不同渠道来源，根据预警信息来源确定发布源级别和单位编码，参照《中华人民共和国行政区划代码（GB2260）》和《中央党政机关、人民团体及其他机构代码（GB4657）》，生成发布源编码CZZZZZZDDDUUUXX；其中，C为发布源级别，采用无符号整数编码，数字1至4依次代表国家级、省级、市级和区县级；ZZZZZZDDDUUUXX为单位编码，ZZZZZZ为6位地域编码（县及县以上行政区域代码），DDD为3位一级单位代码，UUU为3位二级单位代码，XX为2位扩展编码。
根据预警信息发布时间，生成发布时间编码YYYY-MM-DD HH:MM:SS.SSS，精确到毫秒。
选择预警信息广播服务的卫星平台和数据传输的信道，预警信息广播平台编码内容为选定的卫星代号（如FY-4A），广播信道编码为EWAIB（紧急天气警报信息广播信道）。
根据预警信息发布范围设定预警信息广播接收终端编码，预警信息的广播接收终端编码表示预警信息地面接收终端的设备标识，包括指定的终端设备数和终端设备编码，终端设备数T0设定：T0=0，表示不指定终端设备，或T0=n，表示指定n台终端设备。设定终端设备编号集[M1, M2,…, Mi]，以字符串形式进行编码，终端设备编号之间用空格分隔。
根据预警信息发布范围设定预警信息广播区域编码，编码方式为
1)判定是否按行政区域发布或自定义区域发布；
2)按行政区域发布时，生成行政区域类型（A0）、行政区域数（A1）和行政区域编码（C1 C2 … Ci）；
3)按自定义区域发布时，判定发布区域为圆形范围或多边形范围
a)发布区域为圆形范围时，生成区域形状（S0=1）和圆形区域范围编码（中心点经度Lo、中心点纬度La、半径r），如图1所示；
b)发布区域为多边形范围时，生成区域形状（S0=2）和多边形区域范围（[<Lo1,La1><Lo2,La2> … <Loi,Lai> <Lo1,La1>]），如图2所示。
根据预警信息发布范围设定用户编码U0U1U2U3U4U5U6，描述预警信息广播服务的用户类别。例如，指定向国内水利用户发布预警信息，则预警信息广播用户编码设定U1=0、U2=1、U3U4U5U6=0001。
根据预警信息级别生成预警等级编码，如预警等级为1（红色预警）、2（橙色预警）、3（黄色预警）、4（蓝色预警）、9（未知预警）。
根据预警信息广播数据类型设定预警信息类型编码，如预警信息类型为1（文本数据）、2（图像数据）、3（语音数据）、4（其他类型）。
本发明所述预警信息广播数据编码方法可通过终端编码、用户编码、区域编码信息组合判定，实现向指定终端、指定用户或指定区域的预警信息精准发布，不同发布需求条件下的预警信息广播数据编码方法为：
1)预警信息向指定终端发布时，区域编码中的行政区域类型A0=0（不指定行政区域）、自定义区域标识码的区域形状S0=0（不指定自定义区域），用户编码设定U0=0（不指定用户类别），终端设备数和终端设备编码分别为指定发布的终端数量和对应的终端设备编号集合。
2)预警信息向指定用户发布时，区域编码中的行政区域类型A0=0（不指定行政区域）、自定义区域标识码的区域形状S0=0（不指定自定义区域），用户编码设定U0=1（不指定用户类别）并相应设定指定用户代码，终端编码设定T0=0（不指定终端设备）。
3)预警信息向指定区域发布时，可选择指定行政区域发布或指定自定义区域发布，编码方式为：
a)预警信息向指定行政区域发布时，区域编码中的行政区域类型A0=1（指定行政区域）、自定义区域标识码的区域形状S0=0（不指定自定义区域），并根据发布需求设定行政区域数和行政区域编码，用户编码可根据发布需求设定U0=0（不指定用户类别，向区域内所有用户发布）或U0=1（指定用户类别，向区域内指定用户发布），终端编码可根据发布需求设定T0=0（不指定终端设备）；
b)预警信息向圆形区域发布时，区域编码中的行政区域类型A0=0（不指定行政区域）、自定义区域标识码的区域形状选择S0=1（圆形区域），并设定中心点经纬度和半径，用户编码可根据发布需求设定U0=0（不指定用户类别，向区域内所有用户发布）或U0=1（指定用户类别，向区域内指定用户发布），终端编码可根据发布需求设定T0=0（不指定终端设备）；
c)预警信息向多边形区域发布时，区域编码中的行政区域类型A0=0（不指定行政区域）、自定义区域标识码的区域形状选择S0=2（多边形区域），并设定多边形边界坐标点，用户编码可根据发布需求设定U0=0（不指定用户类别，向区域内所有用户发布）或U0=1（指定用户类别，向区域内指定用户发布），终端编码可根据发布需求设定T0=0（不指定终端设备）。
实施例2
如图3所示，基于气象卫星的预警信息广播数据发送与接收方法，包括：
S1根据预警信息发布需求和预警信息原始数据，对发布源、发布时间、广播平台、广播信道、终端编码、区域编码、用户编码、预警等级等预警信息广播数据进行编码，向指定区域、指定用户或指定终端发布预警信息；
S2利用气象卫星EWAIB信道实现预警信息秒级发送，卫星广播覆盖范围内的各终端设备均可接收预警信息广播数据；
S3接收终端设备对预警信息广播数据进行解析，利用预定规则判断是否属于预警信息发布的指定区域、指定用户或指定终端；
S4接收终端设备自主判定属于预警信息发布目标终端时，解析出预警信息原始内容并推送至指定的显示终端或目标用户；判定不属于预警信息发布目标终端时，终止发布流程。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过采用气象卫星紧急天气警报信息广播信道实现预警信息的快速发布，利用预警信息广播数据编码实现向指定区域、指定用户或指定终端的预警信息精准发布，有效解决了移动通信网、互联网等传统通信方式和通信卫星广播方式进行预警信息发布时存在的传输速率、覆盖范围或可靠性问题，具有高时效、高可靠、大范围等特点，能够满足预警信息的快速精准发布需求，在我国防灾减灾领域发挥重要效益。
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 (10)

1.一种基于气象卫星的预警信息广播数据编码方法，其特征在于，包括：
获取并解析预警信息原始数据；
根据气象卫星预警信息广播数据编码结构生成信息头、信息域和信息校验部分，其中，信息头提供预警信息广播数据的基本信息，各字段顺序为发布源、发布时间、广播平台、广播信道、终端编码、区域编码、用户编码、预警等级、信息类型、信息长度，发布源、发布时间、广播平台、广播信道、终端编码、区域编码、用户编码的数据类型均为无符号字符，预警等级、信息类型、信息长度的数据类型均为无符号整型；信息域填充发布的预警信息原始数据内容，数据类型为字节流；信息校验字段填充校验码，利用通信校验方法对发布的预警信息内容进行校验。
2.根据权利要求1所述的预警信息广播数据编码方法，其特征在于，预警信息的发布源编码方式为CZZZZZZDDDUUUXX；其中，C为发布源级别，采用无符号整数编码，数字1至4依次代表国家级、省级、市级和区县级；ZZZZZZDDDUUUXX为单位编码，ZZZZZZ为6位地域编码，DDD为3位一级单位代码，UUU为3位二级单位代码，XX为2位扩展编码。
3. 根据权利要求1所述的预警信息广播数据编码方法，其特征在于，预警信息的发布时间编码方式为YYYY-MM-DD HH:MM:SS.SSS。
4.根据权利要求1所述的预警信息广播数据编码方法，其特征在于，预警信息的广播平台编码为预警信息广播服务的卫星代号，预警信息的广播信道编码为数据传输的信道类型。
5.根据权利要求1所述的预警信息广播数据编码方法，其特征在于，预警信息的终端编码表示预警信息地面接收终端的设备标识，包括指定的终端设备数和终端设备编码，终端设备数T0采用无符号整数编码，T0=0表示不指定终端设备，T0=n表示指定n台终端设备，终端设备编码包含多个终端设备编号集合，多个终端设备编号之间用空格分隔。
6.根据权利要求1所述的预警信息广播数据编码方法，其特征在于，预警信息的区域编码用于表示预警信息发布的地理区域范围，由行政区域标识码和自定义区域标识码组成；
行政区域标识码由行政区域类型、行政区域数和行政区域编码字段组成，编码方式为：行政区域类型A0采用无符号整数编码，A0=0表示不指定行政区域，A0=1表示国内行政区域；行政区域数A1采用无符号整数编码，A1=n表示同时指定n个行政区域；行政区域编码采用字符串表示的多个行政区域编码集合，多个行政区域编码之间用空格分隔；行政区域编码格式为B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B12，B1B2表示省、直辖市、自治区、特别行政区代码，B3B4表示省属市、地区、自治州、盟，直辖市所属市辖区，省直辖县代码，B5B6表示县、自治县、县级市、旗、自治旗、市辖区、林区、特区代码，B7B8B9表示街道、乡、镇、苏木代码，B10B11B12表示行政村、居委会、小区代码；
自定义区域范围是圆形区域或多边形区域，自定义区域标识码由区域形状、圆形区域范围、多边形区域范围字段组成，编码方式为：区域形状S0采用无符号整数编码，S0=0表示不指定自定义区域，S0=1表示发布范围为圆形区域，S0=2表示发布范围为多边形区域；圆形区域范围采用中心点和半径表示，分别为中心点经度Lo、中心点纬度La、半径r，用空格分隔；多边形区域范围采用多个坐标点对表示，坐标点对采用经纬度表示，多个坐标点之间用空格分隔，首尾为同一坐标点。
7.根据权利要求1所述的预警信息广播数据编码方法，其特征在于，用户编码采用无符号整数编码，编码方式为U0U1U2U3U4U5U6，其中U0=0表示不指定用户类别，U0=1表示指定用户类别，U1=0表示国内用户，U1=1表示国外用户，U2=0表示气象用户，U2=1表示非气象用户，U3U4U5U6表示用户类别，U3U4U5U6=0000表示海洋用户，U3U4U5U6=0001表示水利用户，U3U4U5U6=0010表示农业用户，U3U4U5U6=0011表示林业用户，U3U4U5U6=0100表示牧业用户，U3U4U5U6=0101表示渔业用户。
8.根据权利要求1所述的预警信息广播数据编码方法，其特征在于，预警等级编码采用无符号整数编码，预警等级从1到4依次代表红色预警、橙色预警、黄色预警和蓝色预警，未知预警定义预警等级为9。
9.根据权利要求1所述的预警信息广播数据编码方法，其特征在于，信息类型采用无符号整数编码，预警信息类型从1到4依次代表文本数据、图像数据、语音数据及其他类型。
10.一种基于气象卫星的预警信息广播数据发送与接收方法，其特征在于，包括：
S1根据预警信息发布需求和预警信息原始数据，对预警信息广播数据进行编码，向指定区域、指定用户或指定终端发布预警信息；
S2利用气象卫星EWAIB信道实现预警信息秒级发送，卫星广播覆盖范围内的各终端设备均可接收预警信息广播数据；
S3接收终端设备对预警信息广播数据进行解析，利用预定规则判断是否属于预警信息发布的指定区域、指定用户或指定终端；
S4接收终端设备自主判定属于预警信息发布目标终端时，解析出预警信息原始内容并推送至指定的显示终端或目标用户；判定不属于预警信息发布目标终端时，终止发布流程。
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