CN113747377A - 一种协同发送大数据文件的北斗指挥系统 - Google Patents

一种协同发送大数据文件的北斗指挥系统 Download PDF

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张斯红
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Abstract

本发明公开了一种协同发送大数据文件的北斗指挥系统，所述系统包括多个北斗终端机和一个北斗指挥机；多个北斗终端机与北斗指挥机均通过北斗卫星以短报文的形式通信；多个北斗终端机通过自组网协同发送数据文件至北斗指挥机。在本发明的系统中，所有的北斗终端机组成一个网络，一个北斗终端机将要传送的大数据文件分成多个数据包，然后分发给不同的北斗终端机进行传输，从而提高数据的传输速率，提高通信效率。

Description

一种协同发送大数据文件的北斗指挥系统
技术领域
本发明涉及导航通信领域，具体涉及一种协同发送大数据文件的北斗指挥系统。
背景技术
现有的通信网络一般均依托地面宽带和蜂窝通信网络建设，重大自然灾害发生后，地面通信网络往往发生一定时段的中断。另外，在海洋、沙漠和野外这些没有通信和网络的地方，安装了北斗系统终端机的用户，可以定位自己的位置，并能够和外界互通信息。
斗卫星导航系统(BDS)建成了国际上首个由地球静止轨道、倾斜地球同步轨道、中圆地球轨道三种轨道卫星构建的混合星座区域卫星导航系统。2020年，北斗导航系统已经建成有源导航定位、短报文功能，其中短报文功能是卫星定位终端和北斗卫星或北斗地面服务站之间能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递。
北斗短报文通信使用中有如下的限制：
1)频度限制：由于北斗卫星通信带宽的限制，短报文通信目前民用(三级北斗卡)主要是分钟卡(军用是秒卡)，即每隔一分钟发送一条短报文。但是对于接收短报文是没有限制的，只要北斗短报文设备成功捕捉到卫星信号，就可以随时接收，没有频度限制。
2)报文字节数：按照北斗协议，短报文字节数受限，因此无法支持传输现场较大的数据(如图片、视频等)。
可见，使用北斗短报文设备需要购买北斗卡作为入网许可来进入北斗通信网，发送短报文的长度和频率影响了其民用的灵活性，但其有低成本、广覆盖、高可靠性的特点使其在抢险救灾等特殊领域获得了广泛的应用。
由于北斗短报文发送的频度和字节数的限制，现有的北斗终端机发送大数据文件时，会导致通信效率低下。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提出了一种协同发送大数据文件的北斗指挥系统，能够提高大数据文件的发送效率。
为实现上述目的，本发明提出了一种协同发送大数据文件的北斗指挥系统，所述系统包括多个北斗终端机和一个北斗指挥机；多个北斗终端机与北斗指挥机均通过北斗卫星以短报文的形式通信；多个北斗终端机通过自组网协同发送数据文件至北斗指挥机。
作为上述系统的一种改进，所述北斗终端机包括：组网模块、北斗终端机状态获取模块、第一判断模块、文件分割模块，分发模块和数据发送模块；每个北斗终端机带有唯一的标识；
所述组网模块，用于与在同一地区执行任务的多个北斗终端机实现自组网；
所述北斗终端机状态获取模块，用于通过网络定时获取其它北斗终端机的工作状态，形成北斗终端机状态队列；北斗终端机的工作状态为忙碌或空闲；
所述第一判断模块，用于判断待发送数据文件是否需要分割，若为是，则启动所述文件分割模块，否则，将待发送数据文件按照数据包格式封装成数据包，启动数据发送模块；
所述文件分割模块，用于按照数据包的格式，将待发送数据文件依次分割成M个数据包，并对每个数据包进行编号；
所述分发模块，用于从北斗终端机状态队列中挑选出M个空闲的北斗终端机，将M个数据包分发给M个空闲的北斗终端机；
所述数据发送模块，用于将封装后的数据包发送至北斗指挥机，还用于在接收到其它北斗终端机发送的数据包后，将其发送至北斗指挥机。
作为上述系统的一种改进，所述数据包的格式包括：
数据包类型，长度为1字节，其中，0代表语音，1代表图片，2为其它；
发送数据文件的终端机编号，长度为1字节；
待发送数据文件的数据包个数，长度为2字节；
数据包序号，长度为1字节；
数据，长度为(L-5)字节，L为北斗短报文最大发送字节数。
作为上述系统的一种改进，所述数据包的个数M为：
Figure BDA0002515216000000021
其中，[]为向上取整；N为待发送的数据文件的长度。
作为上述系统的一种改进，所述北斗指挥机包括：数据接收模块、第二判断模块和文件合成模块；
所述数据接收模块，用于接收各北斗终端机发送的数据包；
所述第二判断模块，用于判断数据包中的待发送数据文件的数据包个数是否为1，若为是，则将数据包中的数据部分提取出来作为数据文件，否则，启动文件合成模块；
所述文件合成模块，用于汇总一个待发送数据文件的M个数据包，按照数据包序号，将M个数据包中的数据部分合成为一个数据文件。
作为上述系统的一种改进，多个北斗终端机组成ad-hoc网络。
本发明的优势在于：
本发明的系统借用了类似“空间复用”的模式：所有的北斗终端机组成一个网络，一个北斗终端机将要传送的数据分成多个数据包，然后分发给网络内的其它不同的北斗终端机上进行传输，从而提高数据的传输速率，提高通信效率。
附图说明
图1为本发明的协同发送大数据文件的北斗指挥系统的示意图；
图2为本发明的数据包分发流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明的一种协同发送大数据文件的北斗指挥系统，包括多个北斗终端机和一个北斗指挥机；多个北斗终端机与北斗指挥机均通过北斗卫星以短报文的形式通信；每个北斗终端机带有一张北斗卡，在同一地区执行任务的多个北斗终端机之间可通过无中心组网的方式通信，每个北斗终端机带有唯一的标识。通过多个北斗终端机协同发送大数据文件到北斗指挥机。待发送大数据文件分配给网络内的所有北斗终端机协同发送，以提高通信效率。特别地，本发明的技术方案不考虑通信延迟的影响。
北斗终端机包括：组网模块、北斗终端机状态获取模块、第一判断模块、文件分割模块，分发模块和数据发送模块；每个北斗终端机带有唯一的标识；
组网模块，用于与在同一地区执行任务的多个北斗终端机实现自组网；
本发明的北斗终端机为手持式设备，通过北斗卫星与北斗指挥机构成北斗网络。多个北斗终端机之间需要组网通信，自组网是一种以移动或静止的网络节点组成的多跳、无中心、不依赖基础设施，可临时快速布置的网络系统，正是由于自组网具有这些优点，适用于本方案的无线通信场景的应用。北斗终端机采用基于Ad Hoc技术的自组网方案。北斗终端机之间通过ad-hoc技术组成局域网，相互之间可进行数据收发。路由协议是自组网的重要组成部分，本方案选择OLSR(Optimized Link StateRouting)路由协议。
北斗终端机的传输层基于Ad-hoc自组织网络技术，实现多跳宽带数据传数，去掉传统网络架构中的交换机、路由器等中心设备网元设备。在同一地区执行任务的终端机组成通信局域网。
北斗终端机状态获取模块，用于通过网络定时获取其它北斗终端机的工作状态，形成北斗终端机状态队列；北斗终端机的工作状态为忙碌或空闲；
第一判断模块，用于判断待发送数据文件是否需要分割，若为是，则启动文件分割模块，否则，将待发送数据文件按照数据包格式封装成数据包，启动数据发送模块；
文件分割模块，用于按照数据包的格式，将待发送数据文件依次分割成M个数据包，并对每个数据包进行编号；
待发送的大数据文件(图片、语音等)按照顺序分割成每份L字节(北斗短报文最大发送字节数)的数据包，并对每个数据包进行编号，通过Ad-hoc网络分发给其它终端。数据包协议如表1所示。
数据包的个数M为：
Figure BDA0002515216000000041
其中，[]为向上取整；N为待发送的数据文件的长度；L为北斗短报文最大发送字节数。
表1数据包协议
序号 名称 长度(字节) 说明
1 数据类型 1 0，语音；1，图片；2，其它
2 终端号 1 发送数据文件的终端机编号
3 文件总长度 2 待发送数据文件总长度
4 序号 1 本包数据序号
5 数据 L-5
分发模块，用于从北斗终端机状态队列中挑选出M个空闲的北斗终端机，将M个数据包分发给M个空闲的北斗终端机；
本发明不考虑数据文件的优先级，即所有待发送数据文件的优先级均相同。
所有北斗终端机均可定时(5秒～30秒)通过局域网取得其它可用的终端机，并各自维护可用终端机队列。
如图2所示，数据包分配的步骤如下：
1)判断待发送数据包是否需要分包发送；
2)若不需要分包，则由本终端机发送到北斗指挥机；
3)若需要多包发送，则将数据分包后，分发送给空闲终端机，由空闲终端机进行数据包发送。
具体实施步骤如下：
a)所有北斗终端机开机后自动加入局域网；
b)所有北斗终端机定时(5秒～30秒)刷新其它北斗终端机状态；
c)刷新任务，判断是否有待发送的数据文件；
d)若有待发送数据包，判断待发送数据包是否需要分包发送；
e)若不需要分包，则由本终端发送到指挥机，继续步骤c)；
f)若需要多包发送，则将数据分包后，分发送给空闲的北斗终端机，由空闲的北斗终端机进行数据包发送；
g)返回步骤c)。
数据发送模块，用于将封装后的数据包发送至北斗指挥机，还用于在接收到其它北斗终端机发送的数据包后，将其发送至北斗指挥机。
北斗指挥机包括：数据接收模块、第二判断模块和文件合成模块；
数据接收模块，用于接收各北斗终端机发送的数据包；
第二判断模块，用于判断数据包中的待发送数据文件的数据包个数是否为1，若为是，则将数据包中的数据部分提取出来作为数据文件，否则，启动文件合成模块；
文件合成模块，用于汇总一个待发送数据文件的M个数据包，按照数据包序号，将M个数据包中的数据部分合成为一个数据文件。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种协同发送大数据文件的北斗指挥系统，其特征在于，所述系统包括多个北斗终端机和一个北斗指挥机；多个北斗终端机与北斗指挥机均通过北斗卫星以短报文的形式通信；多个北斗终端机通过自组网协同发送数据文件至北斗指挥机。
2.根据权利要求1所述的协同发送大数据文件的北斗指挥系统，其特征在于，所述北斗终端机包括：组网模块、北斗终端机状态获取模块、第一判断模块、文件分割模块，分发模块和数据发送模块；每个北斗终端机带有唯一的标识；
所述组网模块，用于与在同一地区执行任务的多个北斗终端机实现自组网；
所述北斗终端机状态获取模块，用于通过网络定时获取其它北斗终端机的工作状态，形成北斗终端机状态队列；北斗终端机的工作状态为忙碌或空闲；
所述第一判断模块，用于判断待发送数据文件是否需要分割，若为是，则启动所述文件分割模块，否则，将待发送数据文件按照数据包格式封装成数据包，启动数据发送模块；
所述文件分割模块，用于按照数据包的格式，将待发送数据文件依次分割成M个数据包，并对每个数据包进行编号；
所述分发模块，用于从北斗终端机状态队列中挑选出M个空闲的北斗终端机，将M个数据包分发给M个空闲的北斗终端机；
所述数据发送模块，用于将封装后的数据包发送至北斗指挥机，还用于在接收到其它北斗终端机发送的数据包后，将其发送至北斗指挥机。
3.根据权利要求2所述的协同发送大数据文件的北斗指挥系统，其特征在于，所述数据包的格式包括：
数据包类型，长度为1字节，其中，0代表语音，1代表图片，2为其它；
发送数据文件的终端机编号，长度为1字节；
待发送数据文件的数据包个数，长度为2字节；
数据包序号，长度为1字节；
数据，长度为(L-5)字节，L为北斗短报文最大发送字节数。
4.根据权利要求3所述的所述的协同发送大数据文件的北斗指挥系统，其特征在于，所述数据包的个数M为：
Figure FDA0002515215990000011
其中，[]为向上取整；N为待发送的数据文件的长度。
5.根据权利要求4所述的所述的协同发送大数据文件的北斗指挥系统，其特征在于，所述北斗指挥机包括：数据接收模块、第二判断模块和文件合成模块；
所述数据接收模块，用于接收各北斗终端机发送的数据包；
所述第二判断模块，用于判断数据包中的待发送数据文件的数据包个数是否为1，若为是，则将数据包中的数据部分提取出来作为数据文件，否则，启动文件合成模块；
所述文件合成模块，用于汇总一个待发送数据文件的M个数据包，按照数据包序号，将M个数据包中的数据部分合成为一个数据文件。
6.根据权利要求1-5之一所述的协同发送大数据文件的北斗指挥系统，其特征在于，多个北斗终端机组成ad-hoc网络。
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