CN113365232A - 一种北斗通讯应用系统短报文通讯的终端控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种北斗通讯应用系统短报文通讯的终端控制方法，北斗通讯应用系统由一级北斗云服务中心、因特网、二级北斗收发系统、北斗短报文无线网络、三级前置北斗监控终端组成，其中，一级北斗云服务中心和二级北斗收发系统进行双向数据通讯，二级北斗收发系统通过北斗短报文无线网络和三级前置北斗监控终端进行双向数据通讯。前置北斗监控终端上数时，首先进行北斗通讯机卡号优选算法分析，计算获得最佳北斗通讯机卡号，然后组包协议报文，最后通过北斗通讯模块发送到这个优选北斗通讯机卡号。本发明有益效果是：能够从保存在FLASH中的多张目标对象北斗卡中分析获得最佳目标对象北斗卡；在役时间越长，越有利提高前置北斗终端的上数成功率。

Description

一种北斗通讯应用系统短报文通讯的终端控制方法

技术领域

本发明涉及北斗通讯技术领域，尤其涉及一种北斗通讯应用系统短报文通讯的终端控制方法。

背景技术

北斗卫星导航系统（BDS）是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统。短报文通讯是BDS最具有特色的服务，有两种方式：点对点通讯和一对多的通播，目前只有指挥型终端才能实现一对多的通播通信方式，具有通播、监收等多功能。

北斗二号卫星通信下行频率为S波段，与4G网络和WIFI信号频率接近，地面终端在接收短报文时易受带内干扰，导致接收成功率降低。在实际业务中，指挥机不仅受电磁干扰、空域遮挡、卫星波束的影响，还会遭遇断网、停电，甚至雷击损坏，因此在部署指挥机时，接收成功率并不是选址的唯一决定因素，还应当综合考虑工作环境稳定性、维保方便性等各方面条件，应当选在接收能力、工作环境、维保方便性等方面形成互补的多个站址，才有助于实现系统工作效益的最大化，保障系统的稳定工作率。2019年12月《气象科技》刊登了“基于北斗的自动气象站报文传输方案设计”，针对北斗卫星下行通信受4G和WIFI信号带内干扰导致传输成功率低的情况，研制了用于传输自动气象站报文的双北斗指挥机用户群，根据北斗用户机的传输能力设计专用的气象报文编码格式，利用冗余频度开展报文重发，实现单个时次报文的4次重复接收，稳定地保证了较高的传输成功率。文献CN107124218B发明一种北斗RDSS短信补发方法，实现了北斗RDSS终端从不能接收短报文状态转换成能够接收短报文状态后，仍然能接收到在之前不能接收短报文状态下其它北斗RDSS终端向它发送的短报文，实现了北斗RDSS终端全天候的短报文接收能力；文献CN109615841A应用于FTU的北斗多用户卡数据传输装置及传输方法，使用北斗卫星通信的信道进行遥控、遥信、遥测数据的传输，同时利用本发明公开的数据传输方法能够进行较高频度的数据传输，保证FTU数据传输的实时性。

现有北斗系统在实际应用时，选择或在北斗终端保存一个首选目标卡和一个第二目标卡，通过向首选目标卡和第二目标卡发送同一包报文即发送两次报文方式，或在前置北斗终端中设计多个北斗卡，典型如主、备两张北斗卡，短报文上数时通过多个北斗卡发送多次报文方式，以保障北斗终端的短报文上数成功率。这两种方式导致北斗终端的功耗居高不下，只适用于特定需求，且北斗中心多站址多北斗卡接收机的优势无法发挥，迫切需要一种新方法，能够统筹前置北斗终端的发报文策略，提高前置北斗终端的短报文上数成功率。

发明内容

本发明的目的是：为克服存在问题，本发明基于“一种北斗通讯应用系统短报文通讯的云服务方法”（已同日提出发明专利申请），提供一种北斗通讯应用系统短报文通讯的终端控制方法，北斗终端根据本方法可从其保存的异地多级中心北斗接收机卡号中分析出最佳对象卡号，并向这个最佳对象卡号发送短报文，保障北斗短报文的上数成功率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

所述的一种北斗通讯应用系统，由1个一级北斗云服务中心、因特网、M个二级北斗收发系统、北斗短报文无线网络、N个三级前置北斗监控终端组成，其中，一级北斗云服务中心连接到因特网并通过因特网和连接到因特网的M个二级北斗收发系统进行双向数据通讯，M个二级北斗收发系统还通过北斗短报文无线网络和N个三级前置北斗监控终端进行双向数据通讯。

所述的M个二级北斗收发系统，彼此间在水平物理距离至少1公里以上。

所述的一个二级北斗收发系统，由1台计算机和K_i个北斗通讯机组成，计算机分别和因特网、K_i个北斗通讯机相连，K_i的范围在1～256之间。1个一级北斗云服务中心之M个二级北斗收发系统中北斗通讯机总数量P为：

。

所述的三级前置北斗监控终端，由太阳能板、蓄电池、嵌入式微处理器、北斗通讯模块、FLASH模块和其他功能电路组成，其中，太阳能板和蓄电池相连，蓄电池和嵌入式微处理器相连，嵌入式微处理器分别和北斗通讯模块、FLASH模块、其他功能电路相连，北斗通讯模块完成北斗短报文收和发，FLASH模块中保存北斗通讯的有关数据记录。

所述的三级前置北斗监控终端，可向M个二级北斗收发系统中的P个北斗通讯机的任意一个发送报文。所述的三级前置北斗监控终端，只解包执行来自此P个北斗通讯机中任意一个的报文。

所述的三级前置北斗监控终端，存在一个如表1所示的数据表BDSIM_Data，由字段ID、字段SIM、字段Section、字段Priority、字段SMSNum1、字段SMSNum2、字段Tick组成，保存二级北斗收发系统的北斗通讯机有关数据；

所述的数据表BDSIM_Data，记录数范围为1～P，即至少一条记录，最多为P条记录；

所述的数据表BDSIM_Data，字段SIM、字段Section、字段Priority的数值，可以通过北斗通讯的协议报文进行远程修改，并保存在FLASH模块中。

所述的三级前置北斗监控终端，处理来自北斗通讯模块收到的北斗短报文，当收到来自北斗通讯模块输出的报文时，首先进行校验检查，只有校验正确后，才解码获得发送方卡号、报文数据，再进行接收报文后续协议执行处理。

所述三级前置北斗监控终端的接收报文后续协议执行处理，首先在BDSIM_Data表字段SIM中匹配查找是否存在发送方卡号，只有存在这个发送方卡号，报文数据才会按照协议进行解析处理，并执行后续：对BDSIM_Data表对应记录之SMSNum1字段记录数据加一、Tick字段记录数据设置为0，进一步地，如果自有协议报文数据包检查正确，有效执行，BDSIM_Data表SMSNum2字段记录数据加一。

所述三级前置北斗监控终端的嵌入式微处理器，存在有一个定时器T1，中断周期为1分钟，每次进入定时中断服务时，遍历数据表BDSIM_Data对Tick字段数据值进行加一操作。

所述三级前置北斗监控终端的嵌入式微处理器，存在一个权重结构体nt_Ratio，由变量Section、变量Unit、变量Priority、变量SMSNum、变量Tick组成；所述三级前置北斗监控终端的嵌入式微处理器，存在一个由nt_Ratio定义的对象myBD_Ratio，对象myBD_Ratio内部变量数据初始化均为1，可以通过北斗通讯的协议报文进行远程修改，并保存在FLASH模块中。

所述的三级前置北斗监控终端，需要启动北斗短报文上数时，首先对数据表BDSIM_Data的数据记录进行北斗通讯机卡号优选算法分析，计算获得二级北斗收发系统中最佳北斗通讯机卡号，然后组包协议报文，最后通过北斗通讯模块发送到这个优选北斗通讯机卡号。

所述三级前置北斗监控终端的北斗通讯机卡号优选算法，数据源来自数据表BDSIM_Data每一条记录的字段和myBD_Ratio中成员变量，具体方法步骤如下：

S1：对数据表BDSIM_Data当前记录的Section字段数据和myBD_Ratio成员变量Section进行对比，如果相等，设置变量R1=1，否则不相等，设置变量R1=0，用R1和myBD_Ratio成员变量Unit进行乘法运算，运算结果保存在变量R1；

S2：数据表BDSIM_Data当前记录的Priority字段数据和myBD_Ratio成员变量Priority进行乘法运算，运算结果保存在变量R2；

S3：（数据表BDSIM_Data当前记录的SMSNum2字段数据+1）除以（myBD_Ratio成员变量SMSNum1+1），这个运算结果和myBD_Ratio成员变量SMSNum进行乘法运算，运算结果保存在变量R3；

S4：数据表BDSIM_Data当前记录的Tick字段数据和myBD_Ratio成员变量Tick进行乘法运算，运算结果保存在变量R4；

S5：对R1、R2、R3、R4进行求和运算，结果保存在X_i，i的范围为1～P；

S6：对数据表BDSIM_Data按记录进行遍历步骤S1-S4操作，获得数据集合{X₁,X₂,…X_p}；

S7：在数据集合{X₁, X₂,…X_p}中查找最大值X_max，这个最大值X_max对应的数据表BDSIM_Data中第max条记录的SIM字段内容就是本次通讯的最佳北斗通讯机卡号对象。

采用本发明的有益效果是：当三级前置北斗监控终端启动北斗发送数据时，能够从保存在FLASH中的多张目标对象北斗卡中分析获得最佳目标对象北斗卡，然后向这张北斗卡发送数据；本系统在役时间越长，越有利提高北斗通讯应用系统中三级前置北斗监控终端的上数成功率。

本发明的目的、特征及优点将通过实施例并结合附图进行详细说明。本发明中的所有元件均可采用具有相同或相似功能的其他型号代替，代替后的电路也属于本专利保护范围。

附图说明

图1是本发明一个实施例的系统应用架构图。

图2是本发明的三级前置北斗监控终端结构图。

图3是本发明的北斗上数流程图。

图4是本发明的定时器1中断服务流程图。

图5是本发明的三级前置北斗监控终端北斗报文解码流程图。

图6是本发明的三级前置北斗监控终端北斗通讯机卡号优选算法流程图。

具体实施方式

图1中，101是北斗应用系统中一级北斗云服务中心，是一台高性能计算机服务器，102是因特网，106是北斗短报文无线网络，103-1、103-2…、103-M均为计算机，104-1、104-2、…、104-i、104-(i+1)、104-(i+2)、…、104-j、104-k、104-(k+1)、…、104-P均是北斗通讯机，105-1、105-2、…、105-i’、105-(i’+1)、105-(i’+2)、…、105-j’、105-k’、105-(k’+1)、…、105-N均是北斗应用系统中三级前置北斗监控终端；103-1分别和104-1、104-2、…、104-i相连，组成第一个北斗应用系统中二级北斗收发系统A₁，所辖三级前置北斗监控终端有105-1、105-2、…、105-i’；103-2分别和104-(i+1)、104-(i+2)、…、104-j相连，组成第二个北斗应用系统中二级北斗收发系统A₂，所辖三级前置北斗监控终端有105-(i’+1)、105-(i’+2)、…、105-j’；以此类推，103-M分别和104-k、104-(k+1)、…、104-P相连，组成第M个北斗应用系统中二级北斗收发系统A_M，所辖三级前置北斗监控终端有105-k’、105-(k’+1)、…、105-N；101连接到102，102分别和103-1、103-2…、103-M相连，101通过102和103-1、103-2…、103-M进行数据交互通讯；104-1、104-2、…、104-i、104-(i+1)、104-(i+2)、…、104-j、104-k、104-(k+1)、…、104-P均可通过106分别和105-1、105-2、…、105-i’、105-(i’+1)、105-(i’+2)、…、105-j’、105-k’、105-(k’+1)、…、105-N进行双向通讯。

图2中，201是嵌入式微处理器，202是北斗通讯模块，203是FLASH模块，204是其他功能电路，205是蓄电池，206是太阳能板，其中201分别是202、203、204、205相连，205还和206相连。

为了进一步说明本发明的具体实施方式，结合图3、图4、图5、图6所示的流程图，对应用本发明所述的的应急控制方法作具体描述，包括以下步骤：

步骤301：三级前置北斗监控终端申请北斗上数，执行步骤302；

步骤302：对数据表BDSIM_Data的数据记录进行北斗通讯机卡号优选算法分析，获得最佳北斗通讯机卡号，执行步骤303；

步骤303：组包协议报文，执行步骤304；

步骤304：控制北斗通讯模块发送协议报文到优选北斗通讯机卡号。

步骤401：定时器T1中断，中断服务程序开始，执行步骤402；

步骤402：遍历数据表BDSIM_Data记录，对字段Tick数据值加一操作，执行步骤403；

步骤403：退出定时器T1中断服务。

步骤501：本三级前置北斗监控终端收到北斗通讯模块完整报文，开始进行解码，执行步骤502；

步骤502：计算完整报文校验和，执行步骤503；

步骤503：判断校验是否正确，如果正确，执行步骤504，否则执行步骤510；

步骤504：分解完整报文，获得北斗卡源号码A、自有协议报文数据包，执行步骤505；

步骤505：遍历检查A是否存在数据表BDSIM_Data字段SIM中，如果存在，执行步骤506，否则执行步骤510；

步骤506：数据表BDSIM_Data字段SIM中对应数值为A的记录的字段SMSNum1数值++、字段Tick设置为0，执行步骤507；

步骤507：对自有协议报文数据包进行检查，如校验、鉴权等，如果正确，执行步骤508，否则执行步骤510；

步骤508：执行自有协议报文处理，执行步骤509；

步骤509：数据表BDSIM_Data字段SIM中对应数值为A的记录的字段SMSNum2数值++，执行步骤510；

步骤510：完成，退出。

步骤601：开始北斗通讯机卡号优选算法计算，执行步骤602；

步骤602：设置循环变量i为0，读取表BDSIM_Data记录数，保存到P，执行步骤603；

步骤603：检查BDSIM_Data[i].Section是否和myBD_Ration.Section是否相等，如果相等，执行步骤604，否则执行步骤605；

步骤604：设置R1为1，执行步骤606；

步骤605：设置R1为0，执行步骤606；

步骤606：计算R1=R1×myBD_Ratio.Unit，执行步骤607；

步骤607：计算R2=BDSIM_Data[i].Priority×myBD_Ratio.Priority，执行步骤608；

步骤608：计算R3=(BDSIM_Data[i].SMSNum2+1)/ (BDSIM_Data[i].SMSNum1+1)，然后再计算R3=R3×myBD_Ratio.SMSNum，执行步骤609；

步骤609：计算R4=BDSIM_Data[i].Tick×myBD_Ratio.Tick，执行步骤610；

步骤610：计算X[i]=R1+R2+R3+R4，执行步骤611；

步骤611：循环变量i++，执行步骤612；

步骤612：检查i是否小于P，如果是小于P，执行步骤603，否则执行步骤613；

步骤613：在数据集合{X₀,X₁,…X_p-1}中找最大值的下标序号max，获得BDSIM_Data[max].SIM数据，这个数据就是最佳目标北斗卡号，执行步骤614；

步骤614：算法完成。

Claims (4)

1.一种北斗通讯应用系统短报文通讯的终端控制方法，所述的一种北斗通讯应用系统，由一级北斗云服务中心、因特网、M个二级北斗收发系统、北斗短报文无线网络、N个三级前置北斗监控终端组成，其中，一级北斗云服务中心连接到因特网并通过因特网和连接到因特网的M个二级北斗收发系统进行双向数据通讯，M个二级北斗收发系统还通过北斗短报文无线网络和N个三级前置北斗监控终端进行双向数据通讯，所述的三级前置北斗监控终端，由太阳能板、蓄电池、嵌入式微处理器、北斗通讯模块、FLASH模块和其他功能电路组成，其中，太阳能板和蓄电池相连，蓄电池还和嵌入式微处理器相连，嵌入式微处理器分别和北斗通讯模块、FLASH模块、其他功能电路相连，FLASH模块中保存该三级前置北斗监控终端北斗通讯的有关数据记录，北斗通讯模块完成北斗短报文收和发；其特征在于：

①所述三级前置北斗监控终端的嵌入式微处理器，存在一个数据表BDSIM_Data，由字段ID、字段SIM、字段Section、字段Priority、字段SMSNum1、字段SMSNum2、字段Tick组成，其中：

字段ID为记录序号；

字段SIM为二级北斗收发系统中的一个北斗通讯机卡号；

字段Section为北斗通讯机卡号隶属的二级北斗收发系统编号；

字段Priority为同一个二级北斗收发系统编号的优先顺序，越小代表优先级别越高；

字段SMSNum1为来自这个SIM的报文总数量，初始化为0；

字段SMSNum2为来自这个SIM的有效报文数量，初始化为0；

字段Tick为记录自收到最新一条报文后过去的时间，单位：分；

②所述三级前置北斗监控终端的嵌入式微处理器，存在一个参数状态权重结构体nt_Ratio，由变量Section、变量Unit、变量Priority、变量SMSNum、变量Tick组成；所述三级前置北斗监控终端的嵌入式微处理器，存在一个由nt_Ratio定义的对象myBD_Ratio，对象myBD_Ratio内部变量数据初始化均为1，可以通过北斗通讯的协议报文进行远程修改，并保存在FLASH模块中

③所述的三级前置北斗监控终端，到上数时间时，首先对数据表BDSIM_Data的数据记录进行北斗通讯机卡号优选算法分析，计算获得二级北斗收发系统中最佳北斗通讯机卡号，然后组包协议报文，最后通过北斗通讯模块发送到这个优选北斗通讯机卡号；所述三级前置北斗监控终端的北斗通讯机卡号优选算法，数据源来自数据表BDSIM_Data每一条记录的字段和myBD_Ratio中成员变量，具体方法步骤如下：

S1：对数据表BDSIM_Data当前记录的Section字段数据和myBD_Ratio成员变量Section进行对比，如果相等，设置变量R1=1，否则不相等，设置变量R1=0，用R1和myBD_Ratio成员变量Unit进行乘法运算，运算结果保存在变量R1；

S2：数据表BDSIM_Data当前记录的Priority字段数据和myBD_Ratio成员变量Priority进行乘法运算，运算结果保存在变量R2；

S3：（数据表BDSIM_Data当前记录的SMSNum2字段数据+1）除以（myBD_Ratio成员变量SMSNum1+1），这个运算结果和myBD_Ratio成员变量SMSNum进行乘法运算，运算结果保存在变量R3；

S4：数据表BDSIM_Data当前记录的Tick字段数据和myBD_Ratio成员变量Tick进行乘法运算，运算结果保存在变量R4；

S5：对R1、R2、R3、R4进行求和运算，结果保存在X_i，i的范围为1～P：

S6：对数据表BDSIM_Data按记录进行遍历步骤S1-S4操作，获得数据集合{X₁,X₂,…X_p}；

S7：在数据集合{X₁, X₂,…X_p}中查找最大值，这个最大值对应的数据表BDSIM_Data中第j条记录的SIM字段内容就是本次通讯的最佳北斗通讯机卡号对象。

2.根据权利要求1所述的一种北斗通讯应用系统短报文通讯的终端控制方法，其特征是：所述三级前置北斗监控终端的接收报文后续协议执行处理，首先在BDSIM_Data表字段SIM中匹配查找是否存在发送方卡号，只有存在这个发送方卡号，报文数据才会按照协议进行解析处理，并执行后续：对BDSIM_Data表对应记录之SMSNum1字段记录数据加一、Tick字段记录数据设置为0，进一步地，如果自有协议报文数据包检查正确，有效执行，BDSIM_Data表SMSNum2字段记录数据加一。

3.根据权利要求1所述的一种北斗通讯应用系统短报文通讯的终端控制方法，其特征是：所述三级前置北斗监控终端的嵌入式微处理器，存在有一个定时器T1，中断周期为1分钟，每次定时进入中断服务时，对数据表BDSIM_Data遍历对Tick字段数据值进行加一操作。

4.根据权利要求1所述的一种北斗通讯应用系统短报文通讯的终端控制方法，其特征是：

步骤601：开始北斗通讯机卡号优选算法计算，执行步骤602；

步骤602：设置循环变量i为0，读取表BDSIM_Data记录数，保存到P，执行步骤603；

步骤603：检查BDSIM_Data[i].Section是否和myBD_Ration.Section是否相等，如果相等，执行步骤604，否则执行步骤605；

步骤604：设置R1为1，执行步骤606；

步骤605：设置R1为0，执行步骤606；

步骤606：计算R1=R1×myBD_Ratio.Unit，执行步骤607；

步骤607：计算R2=BDSIM_Data[i].Priority×myBD_Ratio.Priority，执行步骤608；

步骤608：计算R3=(BDSIM_Data[i].SMSNum2+1)/ (BDSIM_Data[i].SMSNum1+1)，然后再计算R3=R3×myBD_Ratio.SMSNum，执行步骤609；

步骤609：计算R4=BDSIM_Data[i].Tick×myBD_Ratio.Tick，执行步骤610；

步骤610：计算X[i]=R1+R2+R3+R4，执行步骤611；

步骤611：循环变量i++，执行步骤612；

步骤612：检查i是否小于P，如果是小于P，执行步骤603，否则执行步骤613；

步骤613：在数据集合{X₀,X₁,…X_p-1}中找最大值的下标序号max，获得BDSIM_Data[max].SIM数据，这个数据就是最佳目标北斗卡号，执行步骤614；

步骤614：算法完成。

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