CN104202125B - 一种卫星移动通信系统的数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星移动通信系统的数据处理方法，包括以下步骤：步骤1：将表示原始位置的经度和纬度均转换成度分秒的形式，并将经度和纬度进行偏移处理，将偏移后的位置信息编辑成22个数字组成的位置数据b1～b22；步骤3：对步骤2中得到的21个数字组成的位置数据进行编码；步骤4：接收方收到19个数字组成的位置数据，通过逆运算解出21个数字组成的位置数据；步骤5：补上报文类型，得到22个数字组成的位置数据；步骤6：22个数字组成的位置数据的经度和纬度进行逆处理，得到原始位置信息。本发明采用上述方法，能够解决数据量大导致信道利用率低的问题，改善跟踪系统的性能，而且还可以保障用户数据的安全传输。

Description

一种卫星移动通信系统的数据处理方法

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，具体涉及一种卫星移动通信系统的数据处理方法。

背景技术

卫星通信是现代通信的产物，其主要功能是填补现有通信(有线通信、无线通信)终端无法覆盖的区域，为人们的工作提供更为健全的服务。近几年来,随着航运在交通运输中地位的不断提升以及由此产生的航运安全与航运管理的需要,使得船舶跟踪监控系统越来越成为人们关注的焦点。对船舶的实时跟踪是船舶监控系统的重要组成部分。在近海，可以通过海岸电台和陆上进行通讯，可是到了茫茫无际的大洋上，海岸电台就失去了作用，此时，只有依靠卫星通信。卫星通信用于船舶与船舶之间、船舶与陆地之间的通信，可进行通话、数据传输、传真、导航定位等。

目前常用的导航定位卫星系统有位置、北斗等，具有定位精度高、实时性强、全天候工作且成本低廉等优点，卫星导航技术的出现使得对船舶的实时跟踪成为可能，同时结合现代无线通信技术、计算机网络技术和地理信息系统,可为交通和航运公司等部门建立高效、现代化的监控指挥系统,使航海运输的指挥调度与安全管理进入实时、准确、直观、大范围的集中式监控管理。

通过卫星通信设备，可以随时跟踪船舶的行驶路线、位置、速度、高度等，并把这些信息传送到控制中心。为了实现实时监控，需要大量频繁地发送定位信息，这些庞大的数据量将会加重网络负担，导致数据传输延时加大和通信费用的增长，这就大大影响了跟踪系统的性能。一种适合的数据压缩方法对于系统的成本、实际运行费用，数据传输以及将来的推广都有十分重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星移动通信系统的数据处理方法，用于实现在有限的数据长度内传送更多的跟踪信息，减轻网络负担，避免数据传输延时加大以及通信成本的增加；另外，采用特殊的编码、解码方式实现数据的传送，确保编码和解码的一致性、准确性以及安全性。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案实现：一种卫星移动通信系统的数据处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将表示原始位置的经度和纬度均转换成度分秒的形式，并将经度和纬度进行偏移处理，将偏移后的位置信息编辑成22个数字组成的位置数据b1～b22，其中b1表示报文类型，b2～b8依次为经度的度、分、秒，b9～b15依次为纬度的度、分、秒，b16～b18为速度，b19～b21为航向，b22为有效位；

步骤2：去掉报文类型b1，得到21个数字组成的位置数据b2～b22；

步骤3：对步骤2中得到的21个数字组成的位置数据进行编码，将21个数字组成的位置数据转换为19个数字组成的位置数据；

步骤4：接收方收到19个数字组成的位置数据，通过逆运算解出21个数字组成的位置数据；

步骤5：补上报文类型，得到22个数字组成的位置数据；

步骤6：对步骤5得到的22个数字组成的位置数据的经度和纬度进行逆处理，得到原始位置数据。

进一步地，所述步骤1中对原始位置的经度和纬度进行偏移处理的具体过程为：

步骤11：假设经度的偏移量为Long_Offset，纬度的偏移量为Lat_Offset，原始位置的经度表示为ddd°mm’ss.s”，原始位置的纬度表示为ddd°mm’ss.s”；

步骤12：按照经度和纬度的偏移量，得到偏移后的经度为(ddd±Long_Offset)°mm’ss.s”，偏移后的纬度为(ddd±Lat_Offset)°mm’ss.s”，其中ddd±Long_Offset≤69，ddd±Lat_Offset≤69。

进一步地，所述步骤3的具体编码过程为：

步骤31：b6＝b4*6+b6，

如果b6≥10，则b4＝(int)(b6/10)，b6＝b6％10；

如果b6＜10，则b4＝0，b6＝b6；

b13＝b11*6+b13，

如果b13≥10，则b11＝(int)(b13/10)，b13＝b13％10；

如果b13＜10，则b11＝0，b13＝b13；

b22＝b19*2+b22，b19＝b22；其中int为取整运算符，％为取余运算符；

步骤32：b11＝b4*4+b11，

如果b11≥10，则b4＝(int)(b11/10)，b11＝b11％10；

如果b11＜10，则b4＝0，b11＝b11；

步骤33：b9＝b2*7+b9，

如果b9≥10，则b2＝(int)(b9/10)，b9＝b9％10；

如果b9＜10，则b2＝0，b9＝b9；

步骤34：b4＝b2*2+b4；

步骤35：由步骤31～34得到新的数据b2～b22，将b3～b21依次赋值给a2～a20，a2～a20即为编码后的数据，a1＝b1。

进一步地，所述步骤4的具体逆运算过程如下：

步骤41：假定完成步骤31后，得到的新的数据为c2～c22；完成步骤32后，得到的新的数据为d2～d22；完成步骤33后，得到的新的数据为e2～e22；完成步骤34后，得到的新的数据为f2～f22，因此，编码后的数据a2～a20即为f3～f21；

步骤42：首先，规定经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，通过步骤3的编码方式可知，e4的值小于2，即e4只能是0或1，由于f4即为a3，由f4的奇偶性可推得e4的值，再由e4和f4推得e2的值；

步骤43：由步骤42中推出的e2的值并结合a8的值，可推得d2*7+d9的值M；

步骤44：由于规定了经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，d2、d9分别为经度和纬度的度的最高位，即d2<7，d9<7，由此结合步骤43

可得：

由此可推得d2、d9的值；

步骤45：由于e4的值即为d4的值，e11的值即为d11的值，e4的值在步骤42中已得到，而e11即为a10，因此，c4*4+c11的值N即可确定；

步骤46：由于规定了经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，c4、c11分别为经度和纬度的分的最高位，则c4、c11均小于4，于是，可得如下表达式：

由此可推得c4、c11的值；

步骤47：由于c6即为a5，c13即为a12，c4和c11的值已在步骤46中得出，因此，可得b4*6+b6的值K以及b11*6+b13的值L；

步骤48：由于规定了经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，由此可得，b4<6，b6<6，b11<6，b13<6，于是，可得如下表达式：

由以上两式可分别得到b4、b6、b11、b13的值；

步骤49：由于a18即为c19，b22＝b19*2+b22，b19＝b22，c19＝b19，因此，根据a18的奇偶性可得到b22的值；再结合c19和b22的值，可推得编码前的b19的值；

步骤50：通过以上步骤得到b2、b4、b6、b11、b13、b19、b22的值，原始数据b2～b22的其余位的值与数据a2～a20的对应位的值相等，即b3＝a2，b5＝a4，b7＝a6...以此类推，从而得到由22个数字组成的编码前的位置数据b1～b22，其中b1是预先可知的。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明对数据进行重新组织编排，处理后的数据不仅占用空间减少，而且可以一定程度上保护了数据的安全性。

(2)本发明方法通过数据移位处理，应用该方法不仅可解决数据量大导致信道利用率低的问题，改善跟踪系统的性能，而且还可以保障用户数据的安全传输。

附图说明

图1为本发明的编码和解码示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

本实施例所述的一种卫星移动通信系统的数据处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将表示原始位置的经度和纬度均转换成度分秒的形式，并将经度和纬度进行偏移处理，将偏移后的位置信息编辑成22个数字组成的位置数据b1～b22，其中b1表示报文类型，b2～b8依次为经度的度、分、秒，b9～b15依次为纬度的度、分、秒，b16～b18为速度，b19～b21为航向，b22为有效位；

步骤2：去掉报文类型b1，得到21个数字组成的位置数据b2～b22，此时的位置数据虽然缺少了报文类型b1，但在接收端能够知道b1的值，因此可以不传送b1，节约空间；

步骤3：对步骤2中得到的21个数字组成的位置数据进行编码，将21个数字组成的位置数据转换为19个数字组成的位置数据，编码后其实得到的也是21个数字的位置数据，只是将这21个数字组成的位置数据的其中19个数字进行传送，在本步骤中是去掉两端的数字，保留中间的19个数字，从而得到编码后的位置数据；

步骤4：接收方收到19个数字组成的位置数据，通过逆运算解出21个数字组成的位置数据，逆运算是相对于编码来说的一个反推过程；

步骤5：补上报文类型，得到22个数字组成的位置数据；

步骤6：对步骤5得到的22个数字组成的位置数据的经度和纬度进行逆处理，即可得到原始位置信息，所谓逆处理，即是将偏移处理的经度和纬度还原，得到原始位置的经度和纬度。

下面，结合具体的实例对本发明的实现过程进行说明，如图1所示为本发明的编码过程示意图，也可当作是解码过程示意图，首先，规定本发明中的经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，这里所说的经度和纬度是指偏移后的经度和纬度，比如我们先前提到，位置数据在编码前需要将纬度和经度进行偏移，假设经度的偏移量为Long_Offset，纬度的偏移量为Lat_Offset，原始位置的经度表示为ddd°mm’ss.s”，原始位置的纬度表示为ddd°mm’ss.s”；按照经度和纬度的偏移量，得到偏移后的经度为(ddd±Long_Offset)°mm’ss.s”，偏移后的纬度为(ddd±Lat_Offset)°mm’ss.s”，这里，ddd±Long_Offset和ddd±Lat_Offset的最大值就是69，mm的最大值就是59，ss.s的最大值就是59.9。另外，本发明中涉及的数字均为正数，而为了区分原始的位置信息到底是东经还是西经、北纬还是南纬，我们可以事先约定东经为正数、西经为负数、北纬为正数、南纬为负数，虽然这样得出的位置信息可能有负数，或者经度和纬度的度大于99，但此时通过偏移量处理后，始终能够确保编码前的位置数据的经度和纬度在0～69°59’59.9”之间，即0≤ddd±Long_Offset≤69，0≤ddd±Lat_Offset≤69。

当然，为保证偏移后经度和纬度的处于该范围内，不同的位置具有不同的偏移量，本实施例中规定：

实际经度在-180°0’0”至-110°0’1”内时，偏移量Long_Offset为180°0’0”，这样实际精度加上偏移量就在0-°69°59’59.9”内，

同理：

实际经度在-110°0’0”至-40°0’1”内时，偏移量Long_Offset为110°0’0”；

实际经度在-40°0’0”至-0°0’1”内时，偏移量Long_Offset为40°0’0”；

实际经度在0°0’0”至69°59’59”内时，偏移量Long_Offset为0°0’0”；

实际经度在70°0’0”至139°59’59”内时，偏移量Long_Offset为-70°0’0”；

实际经度在140°0’0”至180°0’0”内时，偏移量Long_Offset为-140°0’0”；

实际纬度在-90°0’0”至-20°0’1”内时，偏移量Lat_Offset为90°0’0”；

实际纬度在-20°0’0”至-0°0’1”内时，偏移量Lat_Offset为20°0’0”；

实际纬度在0°0’0”至69°59’59”内时，偏移量Lat_Offset为0°0’0”；

实际纬度在70°0’0”至90°0’0”内时，偏移量Lat_Offset为-70°0’0”；

可以看出，在全球范围内只在5个经度位置变换偏移量、在4个纬度位置变换偏移量即可，而船舶的行驶通常较慢而且位置连续变化，因此不用时刻传输偏移量，只需要到达上述需要变换偏移量的位置时，移动卫星通信终端通知地面监控终端变更偏移量即可，因此跟踪数据中不必传输偏移量，该偏移量可以采用其他方式告知接收方即可。上述偏移量的设置仅为一种具体实施方式，实际应用中，也可以采用其他的与经度、纬度相配套的偏移量设置方法，并不仅限于上述设置方式。

下面我们就假定位置数据b2～b22为695959969595999993991，此时位置的经度和纬度均为最大值，此时的经度和纬度已经经过偏移量处理。

接下来是具体的编码过程：

步骤31：b6＝b4*6+b6，

如果b6≥10，则b4＝(int)(b6/10)，b6＝b6％10；

如果b6＜10，则b4＝0，b6＝b6；

由此得出b4＝3，b6＝5；

b13＝b11*6+b13，

如果b13≥10，则b11＝(int)(b13/10)，b13＝b13％10；

如果b13＜10，则b11＝0，b13＝b13；

由此得出b11＝3，b13＝5；

b22＝b19*2+b22，b19＝b22；由此得出b19＝7；

步骤32：b11＝b4*4+b11，

如果b11≥10，则b4＝(int)(b11/10)，b11＝b11％10；

如果b11＜10，则b4＝0，b11＝b11；

由此得出b4＝1，b11＝5；

步骤33：b9＝b2*7+b9，

如果b9≥10，则b2＝(int)(b9/10)，b9＝b9％10；

如果b9＜10，则b2＝0，b9＝b9；

由此得出b2＝4，b9＝8；

步骤34：b4＝b2*2+b4；由此得出b4＝9；

步骤35：由步骤31～步骤34得到新的数据b2～b22，b2～b22为499959989595999997991，将b3～b21依次赋值给a2～a20，a2～a20即为编码后的数据，a2～a20为9995998959599999799，a1＝b1，b1是已知的。

接下来，接收方收到编码后的数据后，进行解码，解码过程与编码过程对应，主要是一个反推的过程，具体如下：

步骤41：为了方便叙述，假定完成步骤31后，得到的新的数据为c2～c22；完成步骤32后，得到的新的数据为d2～d22；完成步骤33后，得到的新的数据为e2～e22；完成步骤34后，得到的新的数据为f2～f22，因此，编码后的数据a2～a20即为f3～f21；

步骤42：因为之前规定了经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，通过步骤3的编码方式可知，e4的值小于2，因为e4＝d4，d4＝(int)(c11/10)，c11＝c4*4+c11，c4＝(int)(b6/10)，b6＝b4*6+b6，c11＝(int)(b13/10)，b13＝b11*6+b13，即e4只能是0或1，由于f4即为a3，f4＝a3＝9，根据奇偶性可推得e4＝1，又由于f4＝e2*2+e4，可得e2＝4；

步骤43：由步骤42中推出的e2的值并结合a8的值，可推得d2*7+d9的值M，因为a8＝d9＝8，e2＝d2＝4，于是d2*7+d9＝M＝48；

步骤44：由于d2、d9分别为经度和纬度的度的最高位，经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，即d2<7，d9<7，由此结合步骤43可得：

由此可推得d2＝6，d9＝6；

步骤45：由于e4的值即为d4的值，e11的值即为d11的值，e4的值在步骤42中已得到，而e11即为a10，因此，c4*4+c11的值N即可确定，因为e4＝d4＝1，e11＝d11＝a10＝5，于是，c4*4+c11＝N＝15；

步骤46：由于c4、c11分别为经度和纬度的分的最高位，经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，c4＝(int)(b4*6+b6)，b4*6+b6的最大值为35，同理，c11＝(int)(b11*6+b13)，b11*6+b13的最大值为35，因此，c4、c11均小于4，于是，可得如下表达式：

由此可推得c4＝3，c11＝3；

步骤47：由于c6即为a5，c13即为a12，c4和c11的值已在步骤46中得出，因此，可得b4*6+b6的值K以及b11*6+b13的值L，由c6＝a5＝5，c13＝a12＝5，可得b4*6+b6＝K＝35，b11*6+b13＝L＝35；

步骤48：由于经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，由此可得，b4<6，b6<6，b11<6，b13<6，于是，可得如下表达式：

由以上两式可分别得到b4＝5，b6＝5，b11＝5，b13＝5；

步骤49：由于a18即为c19，b22＝b19*2+b22，b19＝b22，c19＝b19，因此，根据a18的奇偶性可得到b22的值，由于a18＝c19＝7，于是b22＝1，而c19＝b19*2+b22，由此可得b19＝3；

步骤50：通过以上步骤得到b2＝6，b4＝5，b6＝5，b11＝5，b13＝5，b19＝3，b22＝1，原始数据b2～b22的其余位的值与数据a2～a20的对应位的值相等，即b3＝a2＝9，b5＝a4＝9，b7＝a6＝9...以此类推，补上报文类型b1即可得到编码前的位置数据b1～b22，如果要得到原始的位置信息，只需将经度和纬度进行逆处理，将偏移量相应地减去或加上即可得到原始的位置信息。

本发明实现了对位置数据的压缩传送，实现了在有限的数据长度内传送更多的跟踪信息，减轻网络负担，避免数据传输延时加大以及通信成本的增加。另外，通过对经度和纬度采用巧妙地偏移处理，使编码前的位置数据的经度和纬度保持在0～69°59’59.9”之间，这样不仅使原始的位置数据发生了内容上的改变，提高了数据传送的安全性，同时，将经度和纬度限定在0～69°59’59.9”之间还具有本发明更巧妙的地方，通过编码可以发现，本发明采用的编码方式比较独特，使解码的时候能够解出唯一的数据，尤其是在整个编码方式中，有两个步骤均采用了“乘2”的方式，比如b22＝b19*2+b22，b4＝b2*2+b4，通过这种方式，可巧妙地采用奇偶性判断来直接得出对应的数字，同时，整个编码、解码步骤环环相扣，能够通过“经度和纬度的最大值为69°59’59.9””这个条件，得出唯一的解，从而确保编码和解码的一致性、准确性以及安全性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种卫星移动通信系统的数据处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将表示原始位置的经度和纬度均转换成度分秒的形式，并将经度和纬度进行偏移处理，将偏移后的位置信息编辑成22个数字组成的位置数据b1～b22，其中b1表示报文类型，b2～b8依次为经度的度、分、秒，b9～b15依次为纬度的度、分、秒，b16～b18为速度，b19～b21为航向，b22为有效位；

步骤2：去掉报文类型b1，得到21个数字组成的位置数据b2～b22；

步骤3：对步骤2中得到的21个数字组成的位置数据进行编码，将21个数字组成的位置数据转换为19个数字组成的位置数据；

步骤4：接收方收到19个数字组成的位置数据，通过逆运算解出21个数字组成的位置数据；

步骤5：补上报文类型，得到22个数字组成的位置数据；

步骤6：对步骤5得到的22个数字组成的位置数据的经度和纬度进行逆处理，得到原始位置信息；

所述步骤3的具体编码过程为：

步骤31：b6＝b4*6+b6，

如果b6≥10，则b4＝(int)(b6/10)，b6＝b6％10；

如果b6＜10，则b4＝0，b6＝b6；

b13＝b11*6+b13，

如果b13≥10，则b11＝(int)(b13/10)，b13＝b13％10；

如果b13＜10，则b11＝0，b13＝b13；

b22＝b19*2+b22，b19＝b22；

步骤32：b11＝b4*4+b11，

如果b11≥10，则b4＝(int)(b11/10)，b11＝b11％10；

如果b11＜10，则b4＝0，b11＝b11；

步骤33：b9＝b2*7+b9，

如果b9≥10，则b2＝(int)(b9/10)，b9＝b9％10；

如果b9＜10，则b2＝0，b9＝b9；

步骤34：b4＝b2*2+b4；

步骤35：由步骤31～步骤34得到新的数据b2～b22，将b3～b21依次赋值给a2～a20，a2～a20即为编码后的数据，a1＝b1。

2.根据权利要求1所述的一种卫星移动通信系统的数据处理方法，其特征在于：所述步骤1中对原始位置的经度和纬度进行偏移处理的具体过程为：

步骤11：假设经度的偏移量为Long_Offset，纬度的偏移量为Lat_Offset，原始位置的经度表示为ddd°mm’ss.s”，原始位置的纬度表示为ddd°mm’ss.s”；

步骤12：按照经度和纬度的偏移量，得到偏移后的经度为(ddd±Long_Offset)°mm’ss.s”，偏移后的纬度为(ddd±Lat_Offset)°mm’ss.s”，其中ddd±Long_Offset≤69，ddd±Lat_Offset≤69。

3.根据权利要求1所述的一种卫星移动通信系统的数据处理方法，其特征在于：所述步骤4的具体逆运算过程如下：

步骤41：假定完成步骤31后，得到的新的数据为c2～c22；完成步骤32后，得到的新的数据为d2～d22；完成步骤33后，得到的新的数据为e2～e22；完成步骤34后，得到的新的数据为f2～f22，因此，编码后的数据a2～a20即为f3～f21；

步骤42：首先，规定经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，通过步骤3的编码方式可知，e4的值小于2，即e4只能是0或1，由于f4即为a3，由f4的奇偶性可推得e4的值，再由e4和f4推得e2的值；

步骤43：由步骤42中推出的e2的值并结合a8的值，可推得d2*7+d9的值M；

步骤44：由于规定了经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，d2、d9分别为经度和纬度的度的最高位，即d2<7，d9<7，由此结合步骤43可得：

$\left\{\begin{array}{c}d2*7+d9=M\\ d2<7\\ d9<7\end{array}\right.;$

由此可推得d2、d9的值；

步骤45：由于e4的值即为d4的值，e11的值即为d11的值，e4的值在步骤42中已得到，而e11即为a10，因此，c4*4+c11的值N即可确定；

步骤46：由于规定了经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，c4、c11分别为经度和纬度的分的最高位，则c4、c11均小于4，于是，可得如下表达式：

$\left\{\begin{array}{c}c4*4+c11=N\\ c4<4\\ c11<4\end{array}\right.;$

由此可推得c4、c11的值；

步骤47：由于c6即为a5，c13即为a12，c4和c11的值已在步骤46中得出，因此，可得b4*6+b6的值K以及b11*6+b13的值L；

步骤48：由于规定了经度和纬度的最大值为69°59’59.9”，由此可得，b4<6，b6<6，b11<6，b13<6，于是，可得如下表达式：

$\left\{\begin{array}{c}b4*6+b6=K\\ b4<6\\ b6<6\end{array}\right.,\left\{\begin{array}{c}b11*6+b13=L\\ b11<6\\ b13<6\end{array}\right.;$

由以上两式可分别得到b4、b6、b11、b13的值；

步骤49：由于a18即为c19，b22＝b19*2+b22，b19＝b22，c19＝b19，因此，根据a18的奇偶性可得到b22的值；再结合c19和b22的值，可推得编码前的b19的值；

步骤50：通过以上步骤得到b2、b4、b6、b11、b13、b19、b22的值，原始数据b2～b22的其余位的值与数据a2～a20的对应位的值相等，即b3＝a2，b5＝a4，b7＝a6...以此类推，从而得到由22个数字组成的编码前的位置数据b1～b22，其中b1是预先可知的。