一种北斗卫星导航系统的通信网关及其通信方法与流程

本发明涉及北斗卫星导航(BDS)技术，尤其涉及一种北斗卫星导航系统的通信网关及其通信方法。

背景技术：

北斗卫星导航系统，又简称北斗系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)具有卫星无线电导航(Radio Navigation Satellite System，RNSS)和卫星无线电测定(Radio Determination Satellite Service，RDSS)两种业务。

其中：所述RNSS，是由用户接收卫星无线电导航信号，自主完成至少到4颗卫星的距离测量，进行用户位置、速度及航行参数计算。所述RDSS，是用户至卫星的距离测量和位置计算无法由用户自身独立完成，必须由外部系统通过用户的应答来完成。其特点是通过用户应答，在完成定位的同时，完成了向外部系统的用户位置报告，还可实现定位与通信的集成，实现在同一系统中的NAVCOMM集成。

所谓RNSS与RDSS集成，是在卫星导航系统的导航卫星及运控应用系统中同时集成RNSS和RDSS两种业务。系统既可为用户提供连续定位，测速能力，又可进行无信息传输的高安全级别的位置报告。其导航与通信的集成可以互相嵌入，互为增强。

现有的北斗卫星导航定位系统，主要有快速定位、短报文通信和精密授时三大功能。其中短报文通信功能允许用户与用户、用户与地面控制中心之间进行双向数据传输。短报文通信是我国北斗卫星区别于其他导航定位系统的最大特色，成功解决了无移动通信信号覆盖、或通讯设施遭毁、偏远地区进行数据通信的难题。

但是北斗通信终端(也可简称“北斗终端”)受北斗卫星导航系统(BDS)信道资源的限制，特别是在民用方面，北斗终端有一分钟服务频度、一次传输120字节报文容量的明确规定。又因环境及设备状态影响，上述通信过程存在数据丢包现象。凡此不利因素，严重制约、影响并阻碍了北斗卫星导航系统的应用空间、使用效果和利用推广。

如何有效利用北斗信道资源，提高其数据传输功效和可靠性，仍然成为北斗数据通信系统建设至关重要的课题。而当前所见的解决方案主要集中于终端侧改造，即通过单机多卡或终端组网方式实现固定频次长报文传输，难以提供按需定制、个性服务能力。面对世易时移、日益增长的各类在线应用需求和挑战，捉襟见肘、差强人意。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种北斗卫星导航系统的通信网关及其通信方法，通过采用统一的转发抽象层、特定转发引擎、接入分层控制的软件定义网络(SDN)特色架构设计，以解决设备(北斗通信终端)接入和资源调度问题；由终端源节点按需定制、动态共享，自组映射；从而极大地提升北斗信道资源利用率，并有效克服现有北斗卫星通信系统的瓶颈问题，同时还可以实现频次定制、通信扩容以及透明传输功能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种北斗卫星导航系统的通信网关，包括控制引擎模块、映射引擎模块、入站适配器、出站适配器、报文控制模块和集采读卡器；其中：

控制引擎模块，用于完成业务编排、安全认证、状态检查功能；

映射引擎模块，用于实现用户IC卡标识资源自组映射、动态共享以及虚拟调度功能；

入站适配器和出站适配器，通过一个通用数据适配实现层，消除北斗数据源和多媒体数据格式差异性问题；

报文控制模块，用于根据动态分组信息实现报文数据的可靠传输；

集采读卡器，用于采集北斗卫星无线电测定RDSS用户IC卡标识的信息，建立系统用户IC基础数据资源池，即RDSS用户IC资源池。

其中：所述控制引擎模块包括用户管理子模块，用于实现用户注册、设备接入功能。

所述映射引擎模块包括资源适配器，用于对信息进行动态分组。

动态分组信息，包括组标识码ID、源节点、目的节点以及应用类型的内容。

所述报文控制模块，还包括消息队列和解码器；所述的消息队列，用于分包数据缓存排队；所述的解码器，用于根据子图标识码(ID)和传输类型，将分包数据解码合并、解压、恢复为多媒体文件。

一种北斗卫星导航系统的通信网关的通信方法，包括如下步骤：

A、通过集采读卡器采集所属北斗用户IC基础数据，将所述北斗用户IC基础数据存入虚拟资源池，即RDSS用户IC资源池；

B、为经由控制引擎模块鉴权后的北斗通信终端进行服务级别的定制，然后通过映射引擎模块进行自组映射；

C、在传输长报文数据时，北斗通信终端需将所述数据进行压缩、分包、并经过编码器进行编码后通过北斗卫星分包上传；

D、北斗卫星导航系统的通信网关经由北斗地面指控中心系统接收数据，再经由入站适配器将包含所述数据的消息队列送入数据缓冲区，再由报文控制模块利用解码器根据自组映射信息完成分包数据解码、组包和解压缩，最后由出站适配器对所述数据进行本地存储，并按隶属关系进行网络发布。

其中：步骤A中采用动态共享机制，通过映射引擎模块的资源适配器来保障所述RDSS用户IC资源池内的资源能够统一复用。

步骤B之前进一步包括：若北斗通信终端在入网使用前不是合法用户的，需要经过注册、经由控制引擎模块进行鉴权的步骤。

所述的数据为数据文件、音频文件或视频文件。

相比现有技术，本发明所提供的北斗卫星导航系统的通信网关及其通信方法，具有以下优点：

(1)本发明采的RDSS+北斗通信网关是一个系统级解决方案，北斗系统采用统一的转发抽象层、特定转发引擎、接入分层控制的软件定义网络(SDN)特色架构设计，解决设备接入和资源调度问题；由终端源节点按需定制、动态共享，自组映射。从而极大地提升了北斗信道资源利用率，有效克服了现有北斗通信瓶颈问题。

(2)采用本发明的通信网关及通信方法，可实现按需频次定制、通信扩容以及透明传输功能。频次定制是指，可根据用户需求定制服务频次，实现秒级响应通信服务；所述通信扩容，是指可实现数据文件、语音报文和图片报文等数据传输；所述透明传输功能，是指通过网络编码传输协议，实现可靠/半可靠实时数据透明传输。

附图说明

图1为本发明实施例北斗卫星导航系统的通信网关组成架构示意图；

图2为本发明实施例北斗卫星导航系统的通信网关的通信过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明北斗卫星导航系统的通信网关及其通信方法作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例北斗卫星导航系统的通信网关组成架构示意图。

如图1所示，该北斗卫星导航系统的通信网关，主要包括控制引擎模块、映射引擎模块、入站适配器、出站适配器、报文控制模块和集采读卡器。其中：

控制引擎模块，用于完成业务编排、安全认证、状态检查功能。其包括用户管理子模块，主要用于实现用户注册、设备接入功能。

映射引擎模块，包括资源适配器；用于实现用户IC卡标识资源自组映射、动态共享以及虚拟调度功能。所述资源适配器，主要用于对信息进行动态分组。所述的分组信息，包括组标识码ID、源节点、目的节点以及应用类型的内容。

入站适配器和出站适配器，通过一个通用数据适配实现层，消除北斗数据源差异性问题。

报文控制模块，用于根据动态分组信息实现报文数据的可靠传输(包括重传机制)。所述报文控制模块，还包括消息队列和解码器。

所述的消息队列，主要用于分包数据缓存排队。

所述的解码器，用于用于根据子图标识码(ID)和传输类型，将分包数据解码合并、解压、恢复为多媒体文件。

集采读卡器，用于采集北斗RDSS用户IC卡标识等信息，建立系统用户IC基础数据资源池，即RDSS用户IC资源池。

图2为本发明实施例北斗卫星导航系统的通信网关的通信过程示意图。

如图2所示，该通信网关的通信过程，主要包括如下步骤：

步骤21：通过集采读卡器采集所属北斗用户IC基础数据，将所述北斗用户IC基础数据存入虚拟资源池，即RDSS用户IC资源池。

本发明采用动态共享机制，通过映射引擎模块的资源适配器来保障所述RDSS用户IC资源池内的资源能够统一复用。

步骤22：为经由控制引擎模块鉴权后的北斗通信终端进行服务级别的定制，然后通过映射引擎模块进行自组映射。

这里，北斗通信终端均为合法用户，如果北斗通信终端在入网使用前不是合法用户，则需要经过注册、经由控制引擎模块进行鉴权才能正常使用。

步骤23：在传输长报文数据时，北斗通信终端需将所述数据进行压缩、分包、并经过编码器进行编码后通过北斗卫星分包上传。

这里，所述的数据包括数据文件、音频文件、视频文件等。

步骤24：所述的北斗卫星导航系统的通信网关经由北斗地面指控中心系统接收数据，再经由入站适配器将包含所述数据的消息队列送入数据缓冲区，再由报文控制模块利用解码器根据自组映射信息完成分包数据解码、组包和解压缩，最后由出站适配器对所述数据(即数据文件、音频文件、视频文件等多媒体文件)进行本地存储，并按隶属关系进行网络发布。

综上所述，本发明的所述通信网关方案，相较于现有的单机多卡或由多终端组网等其他方案，具有三个显著的优点。

(1)支持按需定制，能够提供个性服务，真正实现按需分配，即支持自组映射功能，且负载平衡。

(2)支持共享复用，采用动态共享机制，通过映射引擎模块保障RDSS用户IC资源池内的资源能够统一复用，从而保障了系统资源的高效复用，从而降低了用户使用成本。

(3)本发明还支持一站式服务，通过提供透明的可靠/半可靠传输，实现跨平台APP应用和应用程序接口的共用。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。