卫星移动通信系统用户数据传输方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种卫星移动通信系统用户数据传输方法及系统，其中该方法为移动卫星通信终端将跟踪数据填充到信令报文中，通过卫星的信令信道传输给地面监控终端。系统包括卫星、地面监控终端、卫星地面站、移动卫星通信终端，地面监控终端包括：跟踪数据接收模块、数据解析模块、跟踪数据显示模块、控制指令发送模块；移动卫星通信终端包括：跟踪数据采集器；对采集的跟踪数据进行组包的跟踪数据组包模块；压缩组包后的数据的跟踪数据压缩模块、将压缩后的跟踪数据填充到信令报文中的信令组包模块；发送跟踪数据和控制指令的信息收发模块。本发明不占用业务信道并且不用经过网络运营商的计费系统，实现了远程跟踪功能。
【专利说明】卫星移动通信系统用户数据传输方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星通信【技术领域】，具体地，涉及一种卫星移动通信系统用户数据传输方法及系统。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]近年来，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，只能依靠卫星通信。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。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。
[0004]对于远洋航运业、公海捕捞业、跨国物流等众多行业以及其他有特殊调度指挥要求的单位，迫切需要对船队进行远程监控和管理，目前常用的方式是使用卫星移动通信系统来传送远程跟踪信息。
[0005]为了实现远程实时监控，通常卫星通信设备通过TCH (业务信道)周期性传送跟踪数据，这些庞大的数据量不仅占用卫星网络的通信带宽，加大卫星网络负担，导致卫星网络性能下降，所以卫星运营公司会收取用户不菲的通信费用，对于大型船舶运输公司来说，这些通信费用是十分惊人。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种卫星移动通信系统用户数据传输方法，该方法采用卫星信令信道传送用户数据，可解决频繁发送跟踪数据导致的卫星网络性能下降和用户通信费用负担过重的问题。本发明还提供了一种卫星移动通信系统用户数据传输系统。
[0007]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
卫星移动通信系统用户数据传输方法，将跟踪数据填充到信令报文中，通过卫星的信令信道传输给地面监控终端。
[0008]进一步，所述跟踪数据填充在信令报文的可选字段内。
[0009]作为本发明的进一步改进，上述卫星移动通信系统用户数据传输方法具体包括以下步骤:
51、移动卫星通信终端开机后读取上次关机时保存的跟踪数据发送周期，并将该周期设定为本次跟踪数据发送周期；
52、进入空闲状态进行等待，根据跟踪数据发送周期判断是否已到跟踪数据发送时间，并监听是否收到地面监控终端发送的控制指令；如果已到发送时间，跳转到步骤S3 ;如果收到控制指令则跳转到步骤S5 ;如果未到发送时间且未收到控制指令则继续等待并保持监听；本步骤中判断是否已到跟踪数据发送时间，可以判断分局数据发送周期设定的定时器是否超时，超时则表示已到跟踪数据发送时间，反之则未到；
53、将跟踪数据填充到信令报文中；
54、将步骤S3中填充了跟踪数据的信令报文通过信令信道进行发送，跳转到步骤S2；
55、解析并执行控制指令，执行完后跳转到步骤S2。
[0010]进一步，步骤S3中，还首先对跟踪数据进行压缩处理，使跟踪数据的长度等于信令报文中可选字段的长度，然后再将压缩处理后的跟踪数据填充到信令报文中。
[0011]进一步,步骤S5包括以下步骤:
551、判断是否为更改发送周期的指令，是则跳转到步骤S52，否则跳转到步骤S53；
552、将当前发送周期更改为控制指令中指定的周期，跳转到步骤S2；
553、执行其他指令，执行完后跳转到步骤S2。
[0012]进一步，所述地面监控终端的监控命令也被填充到信令报文中通过卫星的信令信道传输给移动卫星通信终端。
[0013]卫星移动通信系统用户数据传输系统，包括用于提供卫星通信网络的卫星、用于接收跟踪数据和发送控制指令的地面监控终端、用于在移动卫星通信终端与地面监控终端之间进行数据转发的卫星地面站、用于采集和发送跟踪数据并接收和执行控制指令的移动卫星通信终端，
所述地面监控终端包括:
跟踪数据接收模块，用于接收跟踪数据；
跟踪数据解析模块，用于解析跟踪数据；
跟踪数据显示模块，用于将解析后的跟踪数据显示给用户；
控制指令发送模块，用于向移动卫星通信终端发送控制指令；
所述移动卫星通信终端包括:
跟踪数据采集器，用于采集跟踪数据；
跟踪数据组包模块，用于对采集的跟踪数据进行组包；
跟踪数据压缩模块，用于压缩组包后的跟踪数据，使跟踪数据的长度小于信令报文的可选字段长度；
信令组包模块，用于将压缩后的跟踪数据填充到信令报文中的可选字段中；
信息收发模块，用于发送跟踪数据和接收控制指令。
[0014]进一步，所述移动卫星通信终端还包括:
控制指令解析模块，用于解析控制指令；
控制指令执行模块，用于执行解析后的控制指令。
[0015]综上，本发明的有益效果是:
1、本发明实现了远程跟踪功能，拓展了设备的应用领域，实现了海事卫星通信终端的远程监控、跟踪求救、遥测遥控等功能，解决了偏远地区或船舶远程难以管理的难题。
[0016]2、本发明将跟踪数据填充到信令信道中发送给用户，不占用业务信道并且不用经过网络运营商的计费系统，解决了现有技术中频繁发送跟踪数据导致的卫星网络性能下降和用户通信费用负担过重的问题，保障卫星网络性能、降低用户使用成本。
[0017]3、本发明将跟踪数据进行压缩后传输，传输的数据内容更多。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明的方法的流程图；
图2是本发明的系统的结构示意图；
图3是实施例2中的一种编码方式意图。
【具体实施方式】
[0019]对于远洋航运业、公海捕捞业、物流等众多行业以及其他有特殊调度指挥要求的单位，迫切需要对船队进行远程监控和管理。为了满足用户需求，原有的解决方法模式是:需要购买一台用于通信设备和一台用于跟踪的设备，跟踪设备每年需要支付高昂的费用，按目前市场上使用最广的数据终端，国内每年单台设备需支付的跟踪费用大概是3000人民币左右。对于大型船队公司而言，每年在远程跟踪服务上的支出费用惊人。此外，通常卫星设备使用业务信道传送跟踪数据，业务信道一般用于传送话音等信息，若业务信道被占用，容易出现TCH(业务信道)信道拥塞，用户容易出现掉话现象。为了解决上述问题本发明提供了一种卫星移动通信系统用户数据传输方法和系统，将跟踪数据填充到信令信道中发送给用户，不占用业务信道并且不用经过网络运营商的计费系统，保障卫星网络性能、降低用户使用成本。下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0020]【实施例1】
如图2所示，卫星移动通信系统用户数据传输系统，包括卫星、卫星地面站、地面监控终端和安装在船舶上的移动卫星通信终端，其中:
卫星用于提供卫星通信网络；卫星地面站，用于在移动卫星通信终端与地面监控终端之间进行数据转发，通过卫星通信网络与移动卫星通信终端相连；地面监控终端用于接收跟踪数据并向移动卫星通信终端发送控制指令，移动卫星通信终端用于采集和发送跟踪数据以及接收和执彳丁控制指令。
[0021]所述地面监控终端包括:
跟踪数据接收模块，用于从卫星地面站中接收跟踪数据；
跟踪数据解析模块，用于解析接收的跟踪数据；
跟踪数据显示模块，用于将解析后的跟踪数据显示给用户；
控制指令发送模块，用于向移动卫星通信终端发送控制指令；
所述移动卫星通信终端包括:
跟踪数据采集器，用于采集跟踪数据；
跟踪数据组包模块，用于对采集的跟踪数据进行组包；
跟踪数据压缩模块，用于压缩组包后的跟踪数据，使跟踪数据的长度小于信令报文的可选字段长度；
信令组包模块，用于将压缩后的跟踪数据填充到信令报文中的可选字段中；
信息收发模块，用于通过卫星通信网络发送跟踪数据和接收控制指令；
控制指令解析模块，用于解析控制指令； 控制指令执行模块，用于执行解析后的控制指令。
[0022]如图1所示，卫星移动通信系统用户数据传输方法，包括以下步骤:
51、移动卫星通信终端开机后读取上次关机时保存的跟踪数据发送周期，并将该周期设定为本次跟踪数据发送周期；
52、移动卫星通信终端进入空闲状态进行等待，根据跟踪数据发送周期判断是否已到跟踪数据发送时间，并监听是否收到地面监控终端发送的控制指令；如果已到发送时间，跳转到步骤S3 ;如果收到控制指令则跳转到步骤S5 ;如果未到发送时间且未收到控制指令则继续等待并保持监听；本步骤中，如果已到发送时间，则产生中断触发，跳转到步骤S3 ;如果未到发送时间，不产生中断触发，设备则一直处于空闲状态；同样，如果收到控制指令，网关即信息收发模块产生控制指令的中断，进行中断触发，跳转到步骤S5，如果没有收到网关发来的控制指令的中断，移动卫星通信终端一直处于空闲状态；
步骤S3:将跟踪数据填充到信令报文中，具体地:将跟踪数据填充到L3层(网络应用层)的信令报文中，本实施例中，信令格式如下表所示:
V21/2I710 'I''- U
协议类型~Pn~消息类型承载业务的信道参数配置跟踪数据内容
其中，自左向右，“协议类型”字段用来表明此报文是L3层的call control (呼叫控制)子层的报文，占用1/2字节；“TI”字段为Transact1n Identifier (事务标识器)，占用1/2个字节，“消息类型”字段用来区分是call control子层的具体报文类型，占用I字节；“承载业务的信道参数配置”字段，主要用于设置承载该业务的信道参数，占用7个字节；“跟踪数据内容”字段占用10字节，需要发给地面监控终端的跟踪数据填充到该10个字节的字段内；
步骤S4:跟踪数据填充到信令报文中后，通过信令信道进行发送，具体地:跟踪数据填充到信令报文中后，卫星移动通信终端发起一次主动呼叫过程，呼叫进入专用信道(SDCCH)后，将包含有跟踪数据的信令报文通过SDCCH信道发送出去，发送结束后，结束会话，跳转到步骤S2，回到空闲状态；
S5、解析并执行控制指令，执行完后跳转到步骤S5。
[0023]其中，步骤S5包括以下步骤:
551、判断是否为更改发送周期的指令，是则跳转到步骤S52，否则跳转到步骤S53；
552、将当前发送周期更改为控制指令中指定的周期，跳转到步骤S2；
553、执行其他指令，执行完后跳转到步骤S2。
[0024]此外，所述地面监控终端的监控命令也可被填充到被叫信令报文中通过卫星的信令信道传输给移动卫星通信终端。
[0025]在海事卫星系统信令报文中有一定长度的可选字段，一般为10个字节，本实施例中，位于船舶上的移动卫星通信终端将要传送的船舶的位置信息、时间信息、船舶的航行状态、速度等跟踪信息填充到信令报文的10个字节空间中传送，这样不仅能将跟踪数据实时传送到接收的监控的网络端，而且这种传送方式不需要经过业务信道，减少对业务信道的占用，保障卫星通信网络的性能；也不用经过网络运营商的计费系统，不会产生任何的费用。同时地面监控终端的控制命令还可以通过被叫信令方式发送到船舶的移动卫星通信终端，此过程也不经过卫星网络的计费系统，同样不会产生费用。
[0026]【实施例2】
在实施例1的基础上，本实施例的步骤S3中还首先对跟踪数据进行压缩处理，使跟踪数据的长度等于信令报文中可选字段的长度，然后再将压缩处理后的跟踪数据填充到信令报文中，这样单次传输的数据更多。
[0027]本实施例中将包括当前的经纬度信息、航速、航向等航行信息的跟踪数据进行组包、压缩，使跟踪数据的长度等于信令报文中可选字段的长度，以下以组包前的数据长度为11个字节(22个数字)，压缩处理后的数据长度为10个字节(20个数字)为例提供一种跟踪数据进行压缩处理的具体的处理方法如下:
步骤S31: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个数字组包，组成的位置数据bl?b22，其中b I表示报文类型，b2?b8依次为经度的度、分、秒，b9?b 15依次为纬度的度、分、秒，b 16?bl8为速度，bl9?b21为航向，b22为有效位；
步骤S32:临时去掉报文类型bl，得到21个数字组成的位置数据b2?b22 ；
步骤S33:对步骤S32中得到的21个数字组成的位置数据进行编码，去掉编码后两端的数字，保留中间的19个数字，从而得到编码后的位置数据；由于采用了特定的编码算法，此处虽然去掉了两端的两个数字，只保留中间19个数字，但是在接收端可以采用相应的解码算法计算出两端的数字，因此这两个数字可以不必传送，节省空间；
步骤S34:将去掉的报文类型bl补充进来，报文类型bl和步骤S33中得到的19个数字构成了压缩后的10个字节的内容，将这些类容填充到信令报文的10个字节的可选字段中，跳转到步骤S4中进行发送。
[0028]下面，结合具体的实例对上述的实现过程进行说明，如图3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，规定步骤S31中偏移处理后的经度和纬度的范围为O?69° 59’ 59.9”，假设经度的偏移量为Long_0ffSet，纬度的偏移量为Lat_Offset,原始位置的经度表示为ddd° mm’ ss.s”,原始位置的纟韦度表示为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土Long_0ffSet)° mm’ ss.s”，偏移后的讳度为(ddd土Lat_0ffset) ° mm’ ss.s”,这里，ddd±Long_0ffset 和 ddd土Lat_0ffset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，本实施例中规定东经为正数、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，经度和纬度也可能大于69° 59’ 59.9”，但通过偏移量处理后，始终能够确保编码前的位置数据的经度和纬度在O?69° 59’ 59.9”之间，即O彡ddd土Long_0ffset ( 69，
O( ddd±Lat_0ffset ( 69。当然，为保证偏移后经度和纬度的处于O?69° 59’ 59.9”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° O’O”至-110° O’I”内时，偏移量Long_0ffset为180° 0’0”，这样实际精度加上偏移量就在O?69° 59’ 59.9”内，
同理:
实际经度在-110° O’ O”至-40° O’ I” 内时，偏移量 Long_0ffset 为 110° O，0”， 实际经度在-40° 0’0”至-0° O’ I”内时，偏移量Long_Offset为40° O’0”，
实际经度在0° O’ O”至69° 59’ 59”内时，偏移量Long_Offset为0° O’0”，
实际经度在 70。O，O” 至 139。59’ 59” 内时，偏移量 Long_Offset 为-70° O，0”， 实际经度在 140。O，O” 至 180。O，O” 内时，偏移量 Long_Offset 为-140。O，0”， 实际纬度在-90° O’ O”至-20° O’ I”内时，偏移量Lat_Offset为90° O，0”，
实际纬度在-20° O，O”至-O。O’ I”内时，偏移量Lat_Offset为20° O，0”，
实际纬度在0° O’ O”至69° 59’ 59”内时，偏移量Lat_Offset为0° O，0”，
实际纬度在70° O’ O”至90° O’ O”内时，偏移量Lat_Offset为-70° O，0”，
上述正值代表东经、北纬，负值代表西经、南纬，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地面监控终端。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。
[0029]下面我们假定经偏移处理后的位置数据b2?b22为695959969595999993991，此时位置的经度和纬度均为最大值。接下来是具体的编码过程:
步骤 331: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 ; bl3 = bll*6+bl3,
如果 bl3 彡 10，则 bll = (int) (bl3/10)，bl3 = bl3% 10 ；
如果 bl3 < 10，则 bll = 0，bl3 = bl3 ；
由此得出bll = 3，bl3 = 5 ;
b22 = bl9*2+b22，bl9 = b22 ;由此得出 bl9 = 7 ；
步骤 332:bll = b4*4+bll，
如果 bll 彡 10，则 b4 = (int) (bll/10)，bll = bll% 10 ；
如果 bll < 10，则 b4 = 0, bll = bll ；
由此得出b4=l,bll = 5;
步骤 333:b9 = b2*7+b9，
如果 b9 彡 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 334 -M = b2*2+b4 ;由此得出 b4 = 9 ;
步骤335:由步骤331?步骤334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，al = bl, bl 是已知的。这样，al ?a20 构成了 10 个字节的内容，将al?a20填充到信令报文的可选字段中进行发送。
[0030]对于地面监控终端的接收端，其具有相同的解码算法:其收到20个数字组成的位置数据，将最后19个数字通过逆运算解出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；补上报文类型，得到22个数字组成的位置数据；对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。
[0031]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(一):为了方便叙述，假定完成步骤S331后，得到的新的数据为c2~c22;完成步骤S332后，得到的新的数据为d2~d22 ;完成步骤S333后，得到的新的数据为e2~e22 ;完成步骤S334后，得到的新的数据为f2~f22，因此，编码后的数据a2~a20即为f3~
m ；
步骤(二 ):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S33的编码方式可知，e4 的值小于 2,因为 e4 = d4, d4 = (int) (cll/10)，cll = c4*4+cll, c4 =(int) (b6/10)，b6 = b4*6+b6, cll = (int) (bl3/10)，bl3 = bll*6+bl3,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 = I,又由于f4 = e2*2+e4,可得e2=4 ；
步骤(三):由步骤(二)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(四):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O~69。59，59.9”，即d2〈7，d9〈7，由此结合步骤(三)可得:
【权利要求】
1.卫星移动通信系统用户数据传输方法，其特征在于，将跟踪数据填充到信令报文中，通过卫星的信令信道传输给地面监控终端。
2.根据权利要求1所述的卫星移动通信系统用户数据传输方法，其特征在于，所述跟踪数据填充在信令报文的可选字段内。
3.根据权利要求2所述的卫星移动通信系统用户数据传输方法，其特征在于，具体包括以下步骤: 51、移动卫星通信终端开机后读取上次关机时保存的跟踪数据发送周期，并将该周期设定为本次跟踪数据发送周期； 52、进入空闲状态进行等待，根据跟踪数据发送周期判断是否已到跟踪数据发送时间，并监听是否收到地面监控终端发送的控制指令；如果已到发送时间，跳转到步骤S3 ;如果收到控制指令则跳转到步骤S5 ;如果未到发送时间且未收到控制指令则继续等待并保持监听； 53、将跟踪数据填充到信令报文中； 54、将步骤S3中填充了跟踪数据的信令报文通过信令信道进行发送，跳转到步骤S2； 55、解析并执行控制指令，执行完后跳转到步骤S2。
4.根据权利要求3所述的卫星移动通信系统用户数据传输方法，其特征在于，步骤S3中，还首先对跟踪数据进行压缩处理，使跟踪数据的长度等于信令报文中可选字段的长度，然后再将压缩处理后的跟踪数据填充到信令报文中。
5.根据权利要求3或4所述的卫星移动通信系统用户数据传输方法，其特征在于，步骤S5包括以下步骤: 551、判断是否为更改发送周期的指令，是则跳转到步骤S52，否则跳转到步骤S53； 552、将当前发送周期更改为控制指令中指定的周期，跳转到步骤S2； 553、执行其他指令，执行完后跳转到步骤S2。
6.根据权利要求5所述的卫星移动通信系统用户数据传输方法，其特征在于，所述地面监控终端的监控命令也被填充到信令报文中通过卫星的信令信道传输给移动卫星通信终端。
7.卫星移动通信系统用户数据传输系统，包括用于提供卫星通信网络的卫星、用于接收跟踪数据和发送控制指令的地面监控终端、用于在移动卫星通信终端与地面监控终端之间进行数据转发的卫星地面站、用于采集和发送跟踪数据并接收和执行控制指令的移动卫星通信终端，其特征在于， 所述地面监控终端包括: 跟踪数据接收模块，用于接收跟踪数据； 跟踪数据解析模块，用于解析跟踪数据； 跟踪数据显示模块，用于将解析后的跟踪数据显示给用户； 控制指令发送模块，用于向移动卫星通信终端发送控制指令； 所述移动卫星通信终端包括: 跟踪数据采集器，用于采集跟踪数据； 跟踪数据组包模块，用于对采集的跟踪数据进行组包； 跟踪数据压缩模块，用于压缩组包后的跟踪数据，使跟踪数据的长度小于信令报文的可选字段长度； 信令组包模块，用于将压缩后的跟踪数据填充到信令报文中的可选字段中； 信息收发模块，用于发送跟踪数据和接收控制指令。
8.根据权利要求7所述的卫星移动通信系统用户数据传输系统，其特征在于，所述移动卫星通信终端还包括: 控制指令解析模块，用于解析控制指令； 控制指令执行模块，用于执行解析后的控制指令。
【文档编号】H04B7/185GK104202078SQ201410472290
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】谢永锋, 佟力, 刘小林, 严国荣, 吴仡 申请人:成都天奥信息科技有限公司