CN114257291A - 一种卫星vde信道资源管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种卫星VDE信道资源管理系统，包括资源统计单元，船舶列表管理单元，通信队列管理单元以及资源分配单元，其中，资源统计单元，用于监听岸站消息，分析当前海域卫星是否可扩展使用地面VDE信道，统计卫星VDE可用资源；船舶列表管理单元，用于通过监听船舶AIS信息，建立船舶列表，维护船舶属性，包括预测船舶通信期，预测船舶信号质量变化；通信队列管理单元，用于维护星基VDE发射队列和船舶VDE资源请求队列；资源分配单元，用于根据资源统计单元、船舶列表管理单元和通信队列管理单元提供的信道，通过循环分配的方式，合理安排资源使用。本发明技术方案实现了对卫星VDE信道资源的合理管理，能够显著提高通信成功率和信道使用率。

Description

一种卫星VDE信道资源管理系统
技术领域
本发明涉及甚高频数据交换系统技术领域，具体而言，尤其涉及一种卫星VDE信道资源管理系统。
背景技术
VDES(VHF Data Exchange System，甚高频数据交换系统)是针对水上移动业务领域中的船舶自动识别系统(AIS)的加强和升级版系统，集成现有AIS系统，并增加了特殊应用报文(ASM)和宽带甚高频数据交换(VDE)功能，可有效缓解现有AIS数据通信的压力，满足船对船、船对岸、船对卫星、岸对卫星相互之间的所有数据交换服务的需要，属于第三代海事通信系统。
星载VDE卫星通常采用低轨卫星，运行速度快，过顶时间短，按照VDES规定的星载通信协议，经常会发生数据传输过程中船舶丢失，导致通信失败率高，信道利用率低，为此，需要设计卫星VDE信道资源管理系统。
发明内容
根据上述提出的技术问题，提供一种卫星VDE信道资源管理系统。本发明主要利用资源统计单元，船舶列表管理单元，通信队列管理单元以及资源分配单元，分析通信船舶位置，分析当前位置可用信道，预测船舶通信期，合理分配信道资源，降低通信失败率，提高信道利用率。
本发明采用的技术手段如下：
一种卫星VDE信道资源管理系统，包括：资源统计单元，船舶列表管理单元，通信队列管理单元以及资源分配单元，其中：
所述资源统计单元，用于监听岸站消息，分析当前海域卫星是否可扩展使用地面VDE信道，统计卫星VDE可用资源；
所述船舶列表管理单元，用于通过监听船舶AIS信息，建立船舶列表，维护船舶属性，包括预测船舶通信期，预测船舶信号质量变化；
所述通信队列管理单元，用于维护星基VDE发射队列和船舶VDE资源请求队列；
所述资源分配单元，用于根据资源统计单元、船舶列表管理单元和通信队列管理单元提供的信道，通过循环分配的方式，合理安排资源使用。
进一步地，所述资源统计单元，通过监听岸站AIS信息以及预存储的岸站信息，划定地面岸基VDES系统的覆盖区，在岸站覆盖区内不使用地面VDE信道资源，在岸站覆盖区外扩展使用地面VDE信道资源作为卫星信道资源。
进一步地，所述船舶列表管理单元，分析能够产生卫星VDE通信的船舶属性，分析船舶AIS信息，预测船舶可用进行通信的通信期，并根据接收到的船舶消息分析预测船舶通信期内的信号质量。
进一步地，所述通信队列管理单元，管理星基VDE发射队列和船舶VDE请求队列，星基VDE发射队列和船舶VDE请求队列的管理根据通信优先级排列，当优先级相同时，采用先进先出的原则进行排列。
进一步地，所述资源分配单元用于根据资源统计单元、船舶列表管理单元和通信队列管理单元提供的信道，通过循环分配的方式，合理安排资源使用，其具体实现过程如下：
S1、获取通信队列头中通信优先级最高的通信需求；
S2、获取船舶列表模块中的船舶信息；
S3、根据船舶位置分析船舶所在区域可用的卫星VDE资源；
S4、根据船舶列表分析的船舶航线和卫星自身的运行轨迹，分析与该船舶的通信期；
S5、根据船舶信号质量和通信数据量判断通信期内是否可以完成通信；
S6、若因资源问题通信无法完成，则保留该通信在通信列表，若因达到通信期通信无法完成，则放弃该通信，获取通信队列中下一个通信请求，重复上述步骤。
进一步地，所述资源分配单元合理安排资源使用的过程还包括：
S7、当预判通信成功时，资源统计单元将分配出去的资源记录为已使用，待通信完成后回收；
S8、持续执行步骤S1-S7，直到资源使用完或通信队列遍历完。
进一步地，所述资源分配单元合理安排资源使用的过程还包括：
S9、当有资源回收后，或新的通信进入通信队列时，重复执行步骤S8。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的卫星VDE信道资源管理系统，主要利用资源统计单元，船舶列表管理单元，通信队列管理单元以及资源分配单元，分析通信船舶位置，分析当前位置可用信道，预测船舶通信期，合理分配信道资源，降低通信失败率，提高信道利用率。
2、本发明提供的卫星VDE信道资源管理系统，实现了对卫星VDE信道资源的合理管理，能够显著提高通信成功率和信道使用率。
基于上述理由本发明可在甚高频数据交换系统等领域广泛推广。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，本发明提供了一种卫星VDE信道资源管理系统，包括：资源统计单元，船舶列表管理单元，通信队列管理单元以及资源分配单元，其中：
所述资源统计单元，用于监听岸站消息，分析当前海域卫星是否可扩展使用地面VDE信道，统计卫星VDE可用资源；
所述船舶列表管理单元，用于通过监听船舶AIS信息，建立船舶列表，维护船舶属性，包括预测船舶通信期，预测船舶信号质量变化；
所述通信队列管理单元，用于维护星基VDE发射队列和船舶VDE资源请求队列；
所述资源分配单元，用于根据资源统计单元、船舶列表管理单元和通信队列管理单元提供的信道，通过循环分配的方式，合理安排资源使用。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述资源统计单元，通过监听岸站AIS信息以及预存储的岸站信息，划定地面岸基VDES系统的覆盖区，在岸站覆盖区内不使用地面VDE信道资源，在岸站覆盖区外扩展使用地面VDE信道资源作为卫星信道资源。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述船舶列表管理单元，分析能够产生卫星VDE通信的船舶属性，分析船舶AIS信息，预测船舶可用进行通信的通信期，并根据接收到的船舶消息分析预测船舶通信期内的信号质量。在本实施例中，船舶列表管理单元主要负责分析会产生卫星VDE通信的船舶属性，分析船舶AIS信息，预测船舶可用进行通信的通信期T0，并实时更新T0，根据卫星接收到的船舶消息的信号强度S和信噪比N，确定信号质量Q＝S*N*x，x为信号质量系数，根据卫星轨道不同x有所不同。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述通信队列管理单元，管理星基VDE发射队列和船舶VDE请求队列，星基VDE发射队列和船舶VDE请求队列的管理根据通信优先级排列，优先级相同时采用先进先出的原则进行排列。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述资源分配单元用于根据资源统计单元、船舶列表管理单元和通信队列管理单元提供的信道，通过循环分配的方式，合理安排资源使用，其具体实现过程如下：
S1、获取通信队列头中通信优先级最高的通信需求；
S2、获取船舶列表模块中的船舶信息；
S3、根据船舶位置分析船舶所在区域可用的卫星VDE资源；
S4、根据船舶列表分析的船舶航线和卫星自身的运行轨迹，分析与该船舶的通信期；
S5、根据船舶信号质量和通信数据量判断通信期内是否可以完成通信；
S6、若因资源问题通信无法完成，则保留该通信在通信列表，若因达到通信期通信无法完成，则放弃该通信，获取通信队列中下一个通信请求，重复上述步骤。在本实施例中，资源分配单元从通信队列头中获取一条卫星VDE通信请求，根据目标船舶位置，从资源统计单元获取可用资源情况，并根据信号质量Q计算该通信可以使用的链路ID，根据链路ID和通信请求中的通信数据量计算通信时间T1，当T1<T0时，判断通信可以成功，并为目标船舶分配资源，同时资源统计单元统计已占用的资源；当T1>T0时，判断是否因为资源被其他通信占用，若是因为资源被占用，则资源被释放后再重新计算，若不是因为资源被占用，则从通信队列中删除该通信请求并回复船站没有资源可用。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述资源分配单元合理安排资源使用的过程还包括：
S7、当预判通信成功时，资源统计单元将分配出去的资源记录为已使用，待通信完成后回收；
S8、持续执行步骤S1-S7，直到资源使用完或通信队列遍历完。在本实施例中，当处理完一条通信请求后，继续处理下一条通信请求，处理方法与步骤S6相同，直到所有通信请求处理完成或所有资源分配完成。
具体实施时，作为本发明优选的实施方式，所述资源分配单元合理安排资源使用的过程还包括：
S9、当有资源回收后，或新的通信进入通信队列时，重复执行步骤S8。
综上所述，传统的星载VDE卫星通常采用低轨卫星，运行速度快，过顶时间短，按照VDES规定的星载通信协议，经常会发生数据传输过程中时船舶丢失，导致通信失败率高，信道利用率低。这种情况下VDE卫星无法满足远洋船舶的VDE卫星通信需求，采用本发明提供的卫星VDE信道资源管理系统，可以极大地提高通信成功率和信道利用率，本发明技术方案能够实现将卫星VDE信道通信成功率提高30％，信道利用率提高10％。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种卫星VDE信道资源管理系统，其特征在于，包括：资源统计单元，船舶列表管理单元，通信队列管理单元以及资源分配单元，其中：
所述资源统计单元，用于监听岸站消息，分析当前海域卫星是否可扩展使用地面VDE信道，统计卫星VDE可用资源；
所述船舶列表管理单元，用于通过监听船舶AIS信息，建立船舶列表，维护船舶属性，包括预测船舶通信期，预测船舶信号质量变化；
所述通信队列管理单元，用于维护星基VDE发射队列和船舶VDE资源请求队列；
所述资源分配单元，用于根据资源统计单元、船舶列表管理单元和通信队列管理单元提供的信道，通过循环分配的方式，合理安排资源使用。
2.根据权利要求1所述的卫星VDE信道资源管理系统，其特征在于，所述资源统计单元，通过监听岸站AIS信息以及预存储的岸站信息，划定地面岸基VDES系统的覆盖区，在岸站覆盖区内不使用地面VDE信道资源，在岸站覆盖区外扩展使用地面VDE信道资源作为卫星信道资源。
3.根据权利要求1所述的卫星VDE信道资源管理系统，其特征在于，所述船舶列表管理单元，分析能够产生卫星VDE通信的船舶属性，分析船舶AIS信息，预测船舶可用进行通信的通信期，并根据接收到的船舶消息分析预测船舶通信期内的信号质量。
4.根据权利要求1所述的卫星VDE信道资源管理系统，其特征在于，所述通信队列管理单元，管理星基VDE发射队列和船舶VDE请求队列，星基VDE发射队列和船舶VDE请求队列的管理根据通信优先级排列，当优先级相同时，采用先进先出的原则进行排列。
5.根据权利要求1所述的卫星VDE信道资源管理系统，其特征在于，所述资源分配单元用于根据资源统计单元、船舶列表管理单元和通信队列管理单元提供的信道，通过循环分配的方式，合理安排资源使用，其具体实现过程如下：
S1、获取通信队列头中通信优先级最高的通信需求；
S2、获取船舶列表模块中的船舶信息；
S3、根据船舶位置分析船舶所在区域可用的卫星VDE资源；
S4、根据船舶列表分析的船舶航线和卫星自身的运行轨迹，分析与该船舶的通信期；
S5、根据船舶信号质量和通信数据量判断通信期内是否可以完成通信；
S6、若因资源问题通信无法完成，则保留该通信在通信列表，若因达到通信期通信无法完成，则放弃该通信，获取通信队列中下一个通信请求，重复上述步骤。
6.根据权利要求1所述的卫星VDE信道资源管理系统，其特征在于，所述资源分配单元合理安排资源使用的过程还包括：
S7、当预判通信成功时，资源统计单元将分配出去的资源记录为已使用，待通信完成后回收；
S8、持续执行步骤S1-S7，直到资源使用完或通信队列遍历完。
7.根据权利要求1所述的卫星VDE信道资源管理系统，其特征在于，所述资源分配单元合理安排资源使用的过程还包括：
S9、当有资源回收后，或新的通信进入通信队列时，重复执行步骤S8。
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