CN113115330A - 一种基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于大数据分析的优化北斗短报文服务的方法与系统。系统包括卫星接收天线、低噪声放大器、射频与抗干扰单元模块、万兆交换机以及集群终端。本发明通过天线接收卫星信号，经过低噪放放大、射频发射后被集群终端捕获，将数据存于数据库中，对数据库中的入站消息进行大数据分析，得到不同卫星波束的不同子载波在不同时间段的用户数量分布等用户入站特征，从而可以根据实际情况提前动态调整包含有信号处理单元的集群终端的数量，保证不同时间段甚至不同地理位置的所有入站信号都能得到信号处理单元的接收与处理，以满足所有用户的通信需求，对于提高复杂多变的卫星通信效率具有重大意义。

Description

一种基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法与系统
技术领域
本发明涉及卫星通信与大数据领域，具体的涉及一种于大数据分析的北斗短报文服务优化方法与系统。
背景技术
目前，随着各国卫星不断地升空，卫星被广泛应用到生活中，卫星导航定位、卫星发送短报文消息等功能与人们的生活息息相关。我国北斗卫星导航系统采用了RNSS(RadioNavigation Satellite System，卫星无线电导航系统)和RDSS(Radio DeterminationSatellite Service，卫星无线电测定服务)双模结构体制，不但具有像美国GPS和俄罗斯GLONASS等系统的导航、定位、授时功能，还具备其他系统没有的RDSS可以实现的双向短报文通信功能，是全球首个集定位、授时与短报文通信于一体的卫星导航系统。
随着我国北斗三号卫星的全球组网，北斗卫星的特色——短报文通信也将大范围为人类服务，将弥补现有的单纯靠地面通信网进行通信所存在的不足，届时无论是当地面通信网没有信号时还是在无法被地面网覆盖的偏远地区内，只要该区域卫星可以覆盖则都能通过卫星与另一用户进行通信，并且不受地域限制。但是由于卫星在空中是运动的，并且随着北斗卫星的全球组网，将会有越来越多的用户通过卫星进行通信，所以卫星在某时刻所发射的某子载波中所包含的用户信息数量是不确定的，地面接收站分配给每个子载波的信号处理单元数量也是不能确定的，这样就不能保证每个子载波的所有入站信号都能得到处理，将会有一部分用户信息不能及时被处理，这就给用户带来了不佳的通信体验，不利于卫星通信的发展。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种大数据分析的北斗短报文服务优化方法与系统，能够解决地面站的信号处理单元的数量分配问题，使用户更高效的利用卫星进行短报文通信。
根据本发明实施例的一种基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对地面站所接收的子载波中包含的数据进行分析，将接收到的每一条用户数据根据用户地理位置、用户类型和入站时间进行统计，将统计结果存入数据库，其中用户类型分为紧急用户和普通用户；
S2、将数据库中的数据根据用户类型和用户量进行排序，对于紧急用户类型通信为各类服务中占比最多的地区优先分配足够数量的集群终端；对于普通用户类型通信量较多的地区，根据用户数据的入站时间段进行排序，根据各个时间段的数据量动态调整集群终端的分配。
根据本发明实施例的一种上述北斗短报文服务优化方法的基于大数据分析的北斗短报文服务优化系统，包括：
天线；低噪声放大器，所述低噪声放大器的输入端连接所述天线的输出端；射频与抗干扰模块，所述射频与抗干扰模块的输入端连接所述低噪声放大器的输出端，多个集群终端，所述射频与抗干扰模块的一个信号输出端通过光纤传输单元连接多个集群终端，大数据分析模块，所述射频与抗干扰模块的另一个信号输出端通过光纤传输单元连接所述大数据分析模块的输入端，所述大数据分析模块的控制端连接所述多个集群终端以用于根据北斗短报文服务优化方法对集群终端进行分配。
根据本发明实施例的基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法与系统，至少具有如下技术效果：本发明实施方式可以根据实际情况和需求，动态调整分配包含有信号处理单元的集群终端，合理分配资源，使其利用率最大化，同时也能提高用户通信的速率，避免了某区域由于通信量少使集群终端处于空闲状态，同时另一区域由于通信量多而使该区域集群终端处于忙碌状态、甚至产生由于处理不及时而丢弃用户信息的现象，对于优化复杂多变的卫星通信具有重大意义。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S1中用户地理位置的统计以市或省作为区域划分。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S1中入站时间的统计按照工作日或非工作日的早、中、晚三个时间段进行划分。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S2中动态调整集群终端的分配的具体方式为:对于用户量较多的时间段增加集群终端的分配，用户量较少的时间段减少集群终端的分配。
根据本发明的一些实施例，所述光纤传输单元为万兆交换机。
根据本发明的一些实施例，所述集群终端包括一个信号同步子单元和两个信号处理子单元。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例中基于大数据分析的北斗短报文服务优化系统的原理框图；
图2为本发明实施例中子载波与集群终端对应关系示意图；
图3为本发明实施例中大数据分析流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参考图3，一种基于大数据分报文服务优化方法，包括以下步骤：
S1、对进行大数据分析的数据进行数据库存储，将所接收到的每一条用户数据根据用户地理位置、用户类型和入站时间进行统计，其中用户地理位置可根据省市来进行统计，用户类型可根据紧急通信用户和非紧急通信用户进行分类，入站时间按照工作日或非工作日的早、中、晚三个时段进行统计，将统计结果存入数据库。
S2、将数据库中数据根据用户类型和用户量进行排序，紧急用户类型通信较多的地区优先分配足够数量的集群终端对应该地区所覆盖波束，其次再分配普通用户类型通信量较多的地区。对于非紧急用户类型较多的地区，根据工作日或非工作日的早、中、晚时间进行排序，用户量较多的时间段分配足够数量的集群终端，用户量较少的时间段在满足所有信息得到处理的前提下，可分配较少的集群终端工作。
参考图1，一种上述北斗短报文服务优化方法的基于大数据分析的北斗短报文服务优化系统，包括：
天线、低噪声放大器、射频与抗干扰模块、大数据分析模块和多个集群终端。低噪声放大器的输入端连接天线的输出端；射频与抗干扰模块的输入端连接低噪声放大器的输出端，射频与抗干扰模块的一个信号输出端通过光纤传输单元连接多个集群终端，射频与抗干扰模块的另一个信号输出端通过光纤传输单元连接大数据分析模块的输入端，其中，本实施例中光纤传输单元为万兆交换机。参考图2，集群终端包括一个信号同步子单元和两个信号处理子单元。
低噪声放大器是一类特殊的电子放大器，主要用于将接收自天线的信号放大，以便后续设备进行处理，由于来自天线的信号一般都非常微弱，因此低噪放一般情况下均位于非常靠近天线的部位，以减小信号通过传输线的损耗；射频与抗干扰单元用来将放大的信号变频至射频信号发射出去，同时又能抑制其他干扰；集群终端包含一个信号同步单元和两个信号处理单元，用来对接收到的卫星信号进行捕获并进行信号处理。
本系统的工作过程为：
当地面站接收天线接收到卫星信号后经由低噪放将信号放大，通过射频与抗干扰单元变为射频信号发射出去，经由万兆交换机传输，一路信号进入大数据分析模块进行存储分析，一路信号进入集群终端进行信号处理。
卫星发射信号经由地面接收站接收，正常情况下卫星发射的每个子载波分配到一个集群终端对其进行信号跟踪与处理，一个集群终端包含一个信号同步单元和两个信号处理单元，信号同步单元用来对信号进行捕获入站，入站后的信号会经过信号处理单元进行处理，此时系统会根据信息处理结果对用户进行反馈，反馈结果再经地面站相应设备进行处理，经由卫星转发到用户端，完成一次通信。
当不同子载波所包含信息量不同时，就需要对应调节分配给其的信号处理单元数量，达到提高通信效率的目的。本实施例中通过大数据分析模块对地面站所接收数据进行大数据分析，将所接收到的每一条用户数据根据用户地理位置、用户类型和入站时间进行统计，其中用户地理位置可根据省市来进行统计，用户类型可根据紧急通信用户和非紧急通信用户进行分类，入站时间按照工作日或非工作日的早、中、晚进行统计。将统计结果存入数据库，再将数据库中数据根据用户类型和用户量进行排序，可按照地区、时间等不同属性的重要程度进行集群终端的数量调整，将集群终端的利用率最大化，满足更多用户的通信需求。
综上所述，本发明实施例可以根据实际情况和需求，动态调整分配包含有信号处理单元的集群终端，合理分配资源，使其利用率最大化，同时也能提高用户通信的速率，避免了某区域由于通信量少使集群终端处于空闲状态，同时另一区域由于通信量多而使该区域集群终端处于忙碌状态、甚至产生由于处理不及时而丢弃用户信息的现象，对于优化复杂多变的卫星通信具有重大意义。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对地面站所接收的子载波中包含的数据进行分析，将接收到的每一条用户数据根据用户地理位置、用户类型和入站时间进行统计，将统计结果存入数据库，其中用户类型分为紧急用户和普通用户；
S2、将数据库中的数据根据用户类型和用户量进行排序，对于紧急用户类型通信为各类服务中占比最多的地区优先分配足够数量的集群终端；对于普通用户类型通信量较多的地区，根据用户数据的入站时间段进行排序，根据各个时间段的数据量动态调整集群终端的分配。
2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法，其特征在于：所述步骤S1中用户地理位置的统计以市或省作为区域划分。
3.根据权利要求1所述的基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法，其特征在于：所述步骤S1中入站时间的统计按照工作日或非工作日的早、中、晚三个时间段进行划分。
4.根据权利要求1所述的基于大数据分析的北斗短报文服务优化方法，其特征在于：所述步骤S2中动态调整集群终端的分配的具体方式为:对于用户量较多的时间段增加集群终端的分配，用户量较少的时间段减少集群终端的分配。
5.一种应用权利要求1-4任意一项北斗短报文服务优化方法的基于大数据分析的北斗短报文服务优化系统，其特征在于，包括：
天线；
低噪声放大器，所述低噪声放大器的输入端连接所述天线的输出端；
射频与抗干扰模块，所述射频与抗干扰模块的输入端连接所述低噪声放大器的输出端，
多个集群终端，所述射频与抗干扰模块的一个信号输出端通过光纤传输单元连接多个集群终端，
大数据分析模块，所述射频与抗干扰模块的另一个信号输出端通过光纤传输单元连接所述大数据分析模块的输入端，所述大数据分析模块的控制端连接所述多个集群终端以用于根据北斗短报文服务优化方法对集群终端进行分配。
6.根据权利要求5所述的基于大数据分析的北斗短报文服务优化系统，其特征在于：所述光纤传输单元为万兆交换机。
7.根据权利要求5所述的基于大数据分析的北斗短报文服务优化系统，其特征在于：所述集群终端包括一个信号同步子单元和两个信号处理子单元。
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