北斗基站及基于北斗基站的报文信息交互方法与流程

本发明涉及通信
技术领域：
，尤其涉及一种北斗基站及基于北斗基站的报文信息交互方法。
背景技术：
：北斗卫星定位系统是我国自主研发，利用地球同步卫星为用户提供全天候、区域性的卫星定位系统，其主要功能如下：定位，快速确定目标或者用户所处地理位置，向用户及主管部门提供导航信息；通信，用户与用户、用户与中心控制系统间均可实现双向简短数字报文通信；授时，中心控制系统定时播发授时信息(“授时”即每天在一定时间用无线电信号报告最精确的时间)，同时为用户提供时延修正值(“时延”指从说话人开始说话到受话人听到内容的时间)。北斗卫星导航定位系统，不受通讯信号和空间距离的影响，终端机之间，以及终端机和手机之间每次可编写40多字的短报文短信，非常有利于海洋通信、应急通信。北斗卫星导航系统是军用、民用两用系统，并且随着用户数量的增加，通信带宽日益紧张，为了保障系统中的高级用户权限，对用户的收发信息的频度做了限制，平均60s才能发送一条信息。而且，由于北斗卫星导航系统的民用报文服务具有通信频度(发送间隔为60s)和报文长度(78byte)受限以及数据丢包问题，已经在很大程度上限制了其应用。因此，如何提高报文信息传输的安全性、可靠性和实时性，是目前亟待解决的技术问题。技术实现要素：本发明提供了一种北斗基站及基于北斗基站的报文信息交互方法，用以解决现有的报文信息传输的安全性较低、可靠性和实时性较差的问题。为了解决上述问题，本发明提供了一种北斗基站，包括星型发送阵列、报文工控服务器以及交换机；所述报文工控服务器同时连接所述星型发送阵列、所述交换机；其中：所述报文工控服务器，包括嵌入式控制器、以及均与所述嵌入式控制器连接的短信装置、存储器、显示器；所述短信装置，用于北斗报文信息与移动终端进行信息交互；所述存储器，用于存储经所述报文工控服务器发送、接收到的报文信息；所述显示器，用于显示所述报文工控服务器当前接收到或预发送的报文信息；所述嵌入式控制器，用于自适应多格式数据信息的分包、编解码以及报文信息的传递，并在向移动终端发送报文信息后检测是否接收到移动终端反馈的应答信息，若否，则重新发送报文信息；所述星型发送阵列，包括一接收端及多个发送端，所述接收端用于接收所述报文工控服务器传输的、预发送的报文信息，所述发送端用于向移动终端发送报文信息。优选的，所述短信模块的型号为sim900a。优选的，所述嵌入式控制模块的型号为stm32f103。为了解决上述问题，本发明还提供了一种基于北斗基站的报文信息交互方法，包括上述任一项所述的北斗基站，并包括如下步骤：接收第一移动终端发送的第一报文信息；解析、分包所述第一报文信息，并获取所述第一报文信息的基本信息；将经解析、分包的第一报文信息以及所述第一报文信息的基本信息均进行数据压缩、加密编码，以形成待发送的报文信息；将所述待发送的报文信息发送至第二移动终端；检测是否接收到所述第二移动终端反馈的完整应答信息，若否，则重新将所述待发送的报文信息发送至所述第二移动终端。优选的，将所述待发送的报文信息发送至第二移动终端的具体步骤包括：检测当前所述星型发送阵列中是否存在空闲的发送端，若是，则随机选择一空闲的发送端将所述待发送的报文信息发送至第二移动终端；若当前所述星型发送阵列中不存在空闲的发送端，则获取每一所述发送端当前的负载，并选择当前负载最小的发送端发送所述待发送的报文信息。优选的于，检测是否收到完整的应答信息的具体步骤包括：获取一随机变量，所述随机变量用于产生延时；检测在一规定时间内是否接收到所述第二移动终端反馈的验证数据，若否，则确认未接收到完整应答信息。优选的，所述基本信息包括所述报文信息的报文编号、接收到所述报文信息的时间、所述第一移动终端的经纬度信息。优选的，所述基于北斗基站的报文信息交互方法还包括如下步骤：接收第三移动终端发送的第二报文信息；存储所述第二报文信息；检测所述第二报文信息是否为超长报文信息，若是，则判别接收子报文情况；所述超长报文信息是指信息长度超过预设值的报文信息；向所述第三移动终端发送报文应答信息；判断所述第二报文信息是否需要进行短信转发，若是，则通过短信发送所述第二报文信息。本发明提供的北斗基站及基于北斗基站的报文信息交互方法，通过采用“传输-应答-重传”机制以及包括多个发送端的星型发送阵列，提高了报文信息传输的安全性、可靠性和实时性，从根本上解决了民用报文系统通信频度和报文长度受限以及数据包丢失的问题，扩大了北斗卫星在民用领域的应用。附图说明附图1是本发明具体实施方式的北斗基站的结构示意图；附图2是本发明具体实施方式的报文工控服务器的结构示意图；附图3是本发明具体实施方式的星型发送阵列的结构示意图；附图4是本发明具体实施方式的基于北斗基站的报文信息交互方法中报文发送的流程图；附图5是本发明具体实施方式的基于北斗基站的报文信息交互方法中报文接收的流程图；附图6是本发明具体实施方式的基于北斗基站的报文信息交互方法中手持式终端发送报文信息的流程图；附图7是本发明具体实施方式的基于北斗基站的报文信息交互方法中报文信息阅读的流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明提供的北斗基站及基于北斗基站的报文信息交互方法的具体实施方式做详细说明。本具体实施方式提供了一种北斗基站，附图1是本发明具体实施方式的北斗基站的结构示意图。如图1所示，本具体实施方式提供的北斗基站包括星型发送阵列、报文工控服务器以及交换机，所述报文工控服务器同时连接所述星型发送阵列、所述交换机。在本具体实施方式中，所述星型发送阵列，用于北斗短报文信息(包括超长报文信息和短报文信息)的发送和接收；所述报文工控服务器，用于超长北斗报文信息的解析和短报文信息的接收；所述交换机，同时连接所述报文工控服务器与互联网，用于将所述报文工控服务器中存储的报文信息通过互联网传输至一个或者多个移动终端。在本具体实施方式中，所述超长北斗报文是指报文信息长度大于78个字节、且小于312个字节的报文信息，所述短报文信息是指报文信息长度小于或等于78个字节的报文信息。本具体实施方式中的超长报文信息与短报文信息是相对而言的，本领域技术人员还可以根据实际需要设置超长报文信息的长度。附图2是本发明具体实施方式的报文工控服务器的结构示意图。如图2所示，所述报文工控服务器，包括嵌入式控制器111、以及均与所述嵌入式控制器111连接的短信装置113、存储器112、显示器114。所述短信装置113，用于北斗报文信息与移动终端进行信息交互。可选的，所述短信装置的型号为sim900a。这是因为，sim900a的短信装置使用串口连接，连接方便，且价格低廉。所述存储器112，用于存储经报文工控服务器发送、接收到的报文信息。所述显示器114，用于显示所述报文工控服务器当前接收到的或者预发送的报文信息。所述嵌入式控制器111，用于自适应多格式数据信息的分包、编解码以及报文信息的传递，并在向移动终端发送报文信息后检测是否接收到移动终端反馈的应答信息，若否，则重新发送报文信息。由于北斗的信息通道采用了无验证的协议，发送方无法得知接收方是否成功接受数据。为了保证通信的可靠性，本具体实施方式提供的北斗基站对北斗通信协议进行了如下改进：发送方发送消息后，从所述报文工控服务器中获取一个随机变量用于产生延时，如果在规定的时间长度内没有收到接收方发来的验证数据就继续重复发送所述报文信息直到成功收到接收方的验证数据报，即形成“传输-应答-重传”机制。其中，所述随机变量是以当前时间种子为参数得到的一个0～300之间的随机数值。在本具体实施方式中，所述移动终端可以是但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑等，用户可以根据自己的需要进行选择。可选的，所述嵌入式控制器的型号为stm32f103。stm32f103型号的嵌入式控制模块是一种通用型的嵌入式器，使用操作方便，而且其引脚足够满足本具体实施方式的北斗基站的需求。为了便于数据信号的传输，优选的，所述报文工控服务器还包括数据传输装置115；所述数据传输模块115连接所述嵌入式控制器111，用于将所述报文工控服务器中的报文信息通过串口传输至北斗星型发送阵列。附图3是本发明具体实施方式的星型发送阵列的结构示意图。由于现有的北斗基站只具有一个发送端，当采用上述“传输-应答-重传”机制后，系统通信的可靠性得到了提高，但却给北斗的通信系统带来的严重负担，特别是随着各终端系统数量的增加，控制中心的通信负担日益加大，各终端数据发送的成功率也大幅下降，严重影响了系统的正常工作。为解决这一问题，本具体实施方式提供了一种如图3所示的星型发送阵列。所述星型发送阵列，包括一接收端32及多个发送端31，所述接收端32用于接收所述报文工控服务器传输的、预发送的报文信息，所述发送端31用于向移动终端发送报文信息。所述接收端32与多个发送端31均与串口服务器33连接。本具体实施方式通过设置多个发送端，当所述北斗基站需要发送报文信息时，可以根据负载平衡算法，从多个发送端中选择一空闲的发送端来完成报文信息的发送；当所有的发送端都在进行报文信息的发送(即不存在空闲的发送端)时，则根据负载最少原则，选择负载最小的发送端发送所述报文信息。采用星型发送阵列的北斗卫星，配合负载平衡算法后，数据的吞吐率提高，北斗基站的反应速度加快，也提高了采集设备的用户体验。本具体实施方式还提供了一种基于北斗基站的报文信息交互方法，包括上述任一项所述的北斗基站。附图4是本发明具体实施方式的基于北斗基站的报文信息交互方法中报文发送的流程图。如图4所示，本具体实施方式提供的基于北斗基站的报文信息交互方法包括如下步骤：步骤11、接收第一移动终端发送的第一报文信息；步骤12、解析、分包所述第一报文信息，并获取所述第一报文信息的基本信息；步骤13、将经解析、分包的第一报文信息以及所述第一报文信息的基本信息均进行数据压缩、加密编码，以形成待发送的报文信息；步骤14、将所述待发送的报文信息发送至第二移动终端；步骤15、检测是否接收到所述第二移动终端反馈的完整应答信息，若否，则重新将所述待发送的报文信息发送至所述第二移动终端。这样，通过“传输-应答-重传”机制完成了报文信息的发送，确保了报文信息发送的安全性、可靠性和实时性。为了避免给北斗的通信系统带来严重的负担，提高报文信息发送的效率，优选的，将所述待发送的报文信息发送至第二移动终端的具体步骤包括：步骤141、检测当前所述星型发送阵列中是否存在空闲的发送端，若是，则随机选择一空闲的发送端将所述待发送的报文信息发送至第二移动终端；步骤142、若当前所述星型发送阵列中不存在空闲的发送端，则获取每一所述发送端当前的负载，并选择负载最小的发送端发送所述待发送的报文信息。即采用负载平衡算法，提高了数据的吞吐率，增强了北斗基站的报文信息传输效率。为了进一步提高报文信息发送的可靠性，优选的，检测是否收到完整的应答信息的具体步骤包括：步骤151、获取一随机变量，所述随机变量用于产生延时；步骤152、检测在一规定时间内是否接收到所述第二移动终端反馈的验证数据，若否，则确认未接收到完整应答信息。具体来说，用于产生延时的随机变量是以当前时间种子为参数得到的一个0～300的随机值，利用该随机值作为定时器延时，当定时器延时到达后，如果没有收到对应所述报文信息的报文编号的响应报文，则认为发送失败，进行重发(即再次向所述移动终端发送与前次相同的报文信息)，并再次检测在定时延时到达后，是否接收到所述第二移动终端反馈的所述响应报文；重复上述操作三次之后，如果还是失败(即三次都未接收到所述第二移动终端反馈的对应所述报文信息的报文编号的响应报文)，则提醒用户，然后将发送失败的报文信息写入所述存储器112。一般来说，单条报文的第二个字节为当前报文信息的报文编号，报文编号是由系统从存储器中读取的，初始值为0，每发送一条短报文信息或超长报文信息后，报文编号加1，并对255取余，同时将报文编号写入存储器，供下次发送时读取。该报文编号的主要作用，是对方接收到报文后，进行响应，响应时，报文编号要一致，供发送端判断发送成功和失败。以下在表1中给出了关于报文响应信息与报文编号的对应关系的例子。表1报文响应信息与报文编号的对应关系报文正文标志字节报文编号内容普通报文发送:00xxxxxx00000001正文信息普通报文响应：00xxxxxx00000001超长报文发送1：01xx001000000010第一条正文信息超长报文发送2：01xx011000000010第二条正文信息超长报文发送3：01xx101000000010第三条正文信息超长报文响应信息：01xxxx100000001000000111需要说明的是，报文响应信息只是对对应报文编号的报文信息进行响应确认，所以报文编号必须一致。其中超长报文响应信息的第三个字节高四位默认为0，低4位分别表示4条报文信息的接收状态，如果为0，则没有收到，为1则表示收到，如00000111，则表示三条已经全部收到；如为00000011，则表示超长报文的第三条报文没有收到。优选的，所述基本信息包括所述报文信息的报文编号、接收到所述报文信息的时间、所述第一移动终端的经纬度信息。附图5是本发明具体实施方式的基于北斗基站的报文信息交互方法中报文接收的流程图。为了提高北斗基站与移动终端报文信息交互的效率，优选的，如图5所示，所述基于北斗基站的报文信息交互方法还包括如下步骤：步骤21、接收第三移动终端发送的第二报文信息。步骤22、存储所述第二报文信息。步骤23、检测所述第二报文信息是否为超长报文信息，若是，则判别接收子报文信息情况。一般来说，单条普通报文正文信息中的第一个字节用于标志字节，第二个字节为当前报文信息的报文编号，剩余为报文内容，因此，报文内容的长度最大为78-2，即76个，如果报文内容长度大于76个字节，即为超长报文。表2给出了报文正文信息与字节的对应关系。如下表2所示，若检测到所述第二报文信息为超长报文信息，则所述第二报文信息可能包含一条、两条、三条或四条子报文信息，需要对每条子报文信息的情况进行判断，判断内容包括报文类型、报文来源、报文当前序号等。表2报文正文信息与字节的对应关系举例来说，01011011，即表示该子报文信息是超长报文，是由手机短信息经北斗星型阵列发送，该报文总条数为4条报文信息，当前报文为第3条报文信息。步骤24、向所述第三移动终端发送报文应答信息。步骤25、判断所述第二报文信息是否需要进行短信转发，若是，则通过短信发送所述第二报文信息。通过向第三移动终端发送应答信息，进一步提高了报文信息传输的可靠性和安全性。本具体实施方式提供的北斗基站，可以是工控台方式的，也可以是手持式的，但是，无论采用哪种方式，其报文信息交互的方式是相同的。附图6是本发明具体实施方式的基于北斗基站的报文信息交互方法中手持式终端发送报文信息的流程图。如图6所示，手持式终端设备报文信息发送模块也采用了“传输—应答—重传”机制，该设备将报文数据信息加密编码后，经北斗定位通信模块发送回地面数据处理中心。具体来说，如图6所示，本具体实施方式提供的基于北斗基站的报文信息交互方法还包括如下步骤：步骤31、接收用户输入的第三报文信息；步骤32、获取所述第三报文信息的相关信息，所述相关信息包括北斗设备编号、当前时刻时间、手持式终端当前所在的经纬度信息；步骤33、将所述第三报文信息及所述相关信息进行压缩、加密、编码处理，形成预发送的报文信息；步骤34、向所述第四移动终端发送所述预发送的报文信息；步骤35、检测是否接收到第四移动终端反馈的应答信息，若否，则重新将所述预发送的报文信息发送至所述第四移动终端。附图7是本发明具体实施方式的基于北斗基站的报文信息交互方法中报文信息阅读的流程图。如图7所示，本具体实施方式提供的基于北斗基站的报文信息交互方法还包括如下步骤：步骤41、检测待阅读的报文信息是否是超长报文信息，若是，则读取并显示第一条子报文信息；若检测到待阅读的报文信息非超长报文信息，则显示完整的报文信息；步骤42、检测所述报文信息是否阅读结束，若否，则读取下一条子报文信息。本具体实施方式提供的北斗基站及基于北斗基站的报文信息交互方法，通过采用“传输-应答-重传”机制以及包括多个发送端的星型发送阵列，提高了报文信息传输的安全性、可靠性和实时性，从根本上解决了民用报文系统通信频度和报文长度受限以及数据包丢失的问题，扩大了北斗卫星在民用领域的应用。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12