CN115002835A - 基于北斗系统的飞机位置信息压缩传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于北斗系统的飞机位置信息压缩传输方法，获取到的T_n时刻飞机的位置信息为B_n，则飞机的连续位置信息表达为：B₁、B₂、……、B_n，而后计算T_n‑1到T_n时刻飞机的位置变化D_(n)(n‑1)＝B_n‑B_n‑1，则飞机的连续位置信息表达替为：B₁、D₂₁、……、D_(n)(n‑1)，然后将替换后的飞机的连续位置信息表达压缩为报文进行发送。本发明通过对飞机的位置信息进行有效压缩，增加单次北斗短报文通信搭载的位置信息数据量，增加传输效率。

Description

基于北斗系统的飞机位置信息压缩传输方法

技术领域

本发明涉及飞机位置追踪监控服务技术领域，尤其是涉及一种基于北斗系统的飞机位置信息压缩传输方法。

背景技术

北斗系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，其中北斗短报文功能通信频率一般为60秒/次，北斗定位信息输出一般至少1秒/次。当前基于北斗系统的飞机位置信息传输方法中，受限于短报文通信频率远远大于北斗定位信息输出频率，故只能等北斗短报文通信功能可用以后，将最新采集到的飞机位置信息通过北斗短报文传输回监控中心。该方案没能充分利用每条北斗短报文通信带宽，导致监控中心根据位置信息数据描绘的飞机航迹路线图不够平滑。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种基于北斗系统的飞机位置信息压缩传输方法，通过对飞机的位置信息进行有效压缩，增加单次北斗短报文通信搭载的位置信息数据量，增加传输效率。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种基于北斗系统的飞机位置信息压缩传输方法，获取到的T_n时刻飞机的位置信息为B_n，则飞机的连续位置信息表达为：B₁、B₂、……、B_n，而后计算T_n-1到T_n时刻飞机的位置变化D_(n)(n-1)＝B_n-B_n-1，则飞机的连续位置信息表达替为：B₁、D₂₁、……、D_(n)(n-1)，然后将替换后的飞机的连续位置信息表达压缩组成报文。

作为进一步的技术方案，在组成发送报文时，传统的方法使用ASCII码来表示数字，即表示数字1为0x31，占用一个字符的空间大小，如果需要表示经度103.974705，即需要使用10个ASCII码，占用10个字符的大小。一个字符占八个字节，在无符号的情况下取值范围为0至256，故可以使用一个字节0x67来表示103这个数字，如此可节约2字符的空间，即表示经度103.974705可以使用4个字符分别表示103、97、47、5，而表示小数点的“.”符号则可以省略。在本方案中，组成发送报文时，将飞机的连续位置信息使用十六进制表示，将进一步压缩信息的长度。

作为进一步的技术方案，所述飞机的位置信息为飞机的经度、飞机的纬度或飞机的高度。

作为进一步的技术方案，若北斗短报文收发单元两次发送报文之间的时间间隔为60秒，北斗卫星导航接收单元定位输出为1秒/次，则60秒内北斗卫星导航接收单元共采集60个飞机的位置信息；设每条短报文信息长度上限为M个字符，传输的单条飞机的位置信息的长度最长为L个字符，T_n-1到T_n时刻飞机的位置变化的长度差最小为ΔL个字符，即可得出每条短报文可搭载的定位信息数N为：

定位信息的采样时间间隔T为：

然后根据该时间间隔T对北斗卫星导航接收单元采集的60个飞机的位置信息再次进行数据采样，最后将采样的数据表达为B₁、D₂₁、……、D_(n)(n-1)后压缩为报文进行发送。

与现有技术相比，本发明在数据传输时，只需要传输最新经度与前一经度的差值，不需要重复传递最新经度的全值。通过此种方法可以减少重复传递经度小数点前至少4个字符，还可以根据飞机速度进一步压缩。位置信息中的纬度和高度Alt等其他信息亦可用此方法进行压缩，最终达到压缩信息长度，增大单次北斗短报文搭载的位置信息量。

附图说明

图1为本发明压缩算法示意图；

图2为飞机位置信息传输链路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

无论是民用北斗二代或北斗三代短报文通信功能，其单条报文能够传输的数据位均有限制，如需传输更多数据，则需要将报文分割成符合发送长度的多个短报文且用多条短报文发送。为了能在单条报文中包含更多飞机位置信息，需要对飞机的位置信息进行压缩。因此本实施例提供一种基于北斗系统的飞机位置信息压缩传输方法，获取到的T_n时刻飞机的位置信息为B_n，则飞机的连续位置信息表达为：B₁、B₂、……、B_n，而后计算T_n-1到T_n时刻飞机的位置变化D_(n)(n-1)＝B_n-B_n-1，则飞机的连续位置信息表达替为：B₁、D₂₁、……、D_(n)(n-1)，然后将替换后的飞机的连续位置信息表达进一步压缩为十六进制的表示，特别说明的是D₂₁的取值范围为0-100，故该字符的首位可以表示该值的正负，如最高位为1，则表示该值为负值，反之最高位为0，则表示该值为正值。

以飞机的经度举例说明，定义T₁时刻飞机的经度为Lng₁，T₂时刻飞机的经度为Lng₂，且T₂时刻大于T₁时刻，故飞机在T₁～T₂时刻之间，飞机的经度变化为D₂₁＝Lng₂-Lng₁。由上述可知，Lng₂＝Lng₁+D₂₁，即为T2时刻的经度值，为T1时刻的经度加上T1～T2时刻的变化值D₂₁。

例如T₁时刻机载北斗定位终端输出的经度信息为Lng₁＝103.981650，T₂时刻飞机的经度为Lng₂＝103.981527，故D₂₁＝-0.000123，即Lng₂＝103.981650+(-0.000123)。

由上述可知，在已知Lng₁的情况下，根据D₂₁可以解算出Lng₂。根据Lng₂和D₂₃可以解算出Lng₃，以此类推可知：

Lng_n＝Lng_n-1+D_(n)(n-1)

由此，飞机的连续位置信息表达可从Lng₁，Lng₂，……，Lng_n，替换为Lng₁，D₂₁，……，D_(n)(n-1)。

如上示例一般，在数据传输时，只需要传输最新经度与前一经度的差值，不需要重复传递最新经度的全值。通过此种方法可以减少重复传递经度小数点前多个字符，还可以根据飞机速度进一步压缩。位置信息中的纬度Lat和高度Alt等其他信息亦可用此方法进行压缩。获取到差值的数据后，再将其值由ASCII码转为十六进制的数据，组装成为一条完整的北斗短报文，如果差值数据为负值，则将差值首个字符的最高位置为1即可，最终达到压缩信息长度，增大单次北斗短报文搭载的位置信息量。

飞机的位置信息通过机载北斗设备进行采集。飞机上应加装机载北斗综合机载终端，该终端内包含有北斗卫星导航接收单元、北斗短报文收发单元与综合处理单元三个部分。此外，飞机上还应该加装卫星导航天线用于接收北斗卫星播发的导航数据，加装短报文天线用于收发北斗短报文。

北斗卫星导航接收单元通过机上加装的卫星导航天线接收北斗卫星播发的北斗导航数据，通过该单元内的北斗定位终端解算出飞机当前时刻T₁的位置信息经度Lng₁和纬度Lat₁等，在经过1秒时间以后，根据最新北斗定位数据解算出T₂时刻的位置信息Lng₂和Lat₂等。如此，将每次解算结果均存储在设备中，以待后续处理。

北斗短报文收发单元及短报文天线为机载终端提供北斗短报文收发功能。根据北斗短报文收发单元中安装的北斗卡等级不同，两次发送报文之间的时间间隔也有所差异，目前常用的北斗卡为民用三级卡，发送时间间隔为60秒，而北斗卫星导航接收单元机定位输出为1秒/次，则60秒内北斗卫星导航接收单元共采集60个飞机的位置信息(即定位信息)，而每次短报文发送可搭载定位信息数最多为60次定位信息。

因每条短报文可搭载信息长度有限，为了充分利用每次发送机会，需要将每分钟60次定位数据进行均匀采样。例如采集每分钟第0秒、第15秒、第30秒和第45秒的定位信息，即以15秒为间隔，采集共4次定位信息，将其封装到一条北斗短报文中，通过北斗短报文收发单元将其发送到指定接收方。

在计算采样频率时，需要计算每条定位信息的长度，以经度103.981650和纬度27.393497为例，则该条位置信息经过压缩后仅用6个字符。根据发明内容技术方法所述，如图1所示，仅需要在短报文最前端包含一条完整位置信息，后续位置信息需要计算出与前一条位置信息的差量ΔL即可。

定义传输的单条飞机的位置信息的长度最长为L个字符，T_n-1到T_n时刻飞机的位置变化的长度差最小为ΔL个字符，每条短报文信息长度上限为M个字符，即可得出每条短报文可搭载的定位信息数N为：

定位信息的采样时间间隔为：

如上所示，可以得出在将信息压缩以前的采样时间间隔T。然后根据该时间间隔T对北斗卫星导航接收单元采集的60个飞机的位置信息再次进行数据采样，最后将采样的数据表达为B₁、D₂₁、……、D_(n)(n-1)，经过如表一的压缩协议，将采样后的数据组装为一条完整的北斗短报文。

表一

通过前面步骤以得带有封装位置信息的北斗短报文，如图2所示，该报文会通过机上北斗短报文收发单元和北斗短报文天线，发送到北斗卫星。该报文会经过北斗卫星地面总站中转和加解密，最后送达到北斗地面采集设备，从而达到飞机位置信息采集的功能。

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，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于北斗系统的飞机位置信息压缩传输方法，其特征在于，获取到的T_n时刻飞机的位置信息为B_n，则飞机的连续位置信息表达为：B₁、B₂、……、B_n，而后计算T_n-1到T_n时刻飞机的位置变化D_(n)(n-1)＝B_n-B_n-1，则飞机的连续位置信息表达替为：B₁、D₂₁、……、D_(n)(n-1)，然后将替换后的飞机的连续位置信息表达压缩为报文进行发送。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗系统的飞机位置信息压缩传输方法，其特征在于，所述飞机的位置信息为飞机的经度、飞机的纬度或飞机的高度。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗系统的飞机位置信息压缩传输方法，其特征在于，若北斗短报文收发单元两次发送报文之间的时间间隔为60秒，北斗卫星导航接收单元定位输出为1秒/次，则60秒内北斗卫星导航接收单元共采集60个飞机的位置信息；设每条短报文信息长度上限为M个字符，传输的单条飞机的位置信息的长度最长为L个字符，T_n-1到T_n时刻飞机的位置变化的长度差最小为ΔL个字符，即可得出每条短报文可搭载的定位信息数N为：

定位信息的采样时间间隔T为：

然后根据该时间间隔T对北斗卫星导航接收单元采集的60个飞机的位置信息再次进行数据采样，最后将采样的数据表达为B₁、D₂₁、……、D_(n)(n-1)后压缩为报文进行发送。

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