一种提高超长数据报传输可靠性的方法及装置与流程

本发明属于地空数据传输领域，涉及一种飞行情报服务地空数据传输的方法及装置，尤其涉及一种提高超长数据报传输可靠性的方法及装置。

背景技术：

随着航空运输业的发展，航空公司的规模日益壮大，航空器的日益增多，民航空中交通管理的压力越来越大，如何更好地管理日益增多的航空器，为航空器提供尽可能多的有关空中交通态势、地面交通态势、气象服务、飞行计划等信息，构建完整的地空数据通信链路，实现地空数据传输，并确保传输数据的完整性、正确性和可靠性，成为空中交通管理急待解决的问题之一。

广播式飞行情报服务（Flight Information Service-Broadcast，FIS-B），可以将地面的气象信息、飞行情报信息、地图信息、顾问信息等多种飞行信息，通过地空共享数据链路的方式，传输至机载端，实现地空的飞行情报数据共享，飞行员获取上传的气象数据，及时了解历史、当前和未来的空中、地面气象信息，有利于飞行计划的实施和调整，提高更具参考性、科学性的气象信息服务，提高飞行的安全性，减少飞行的延误。

UAT数据链可以实现FIS-B报文的地空数据传输，从气象中心接收FIS-B报文数据，其长度为432个字节，以射频方式上传至机载端，由于上传的数据报文是超长数据报，现有技术往往存在以下缺陷：

1、传输过程中往往容易出现因噪声和干扰引起的报文误码；

2、传输的保密性不足，存在报文被第三方截获和译出等问题；

3、报文数据长度过长，数据量过大，处理过程比较复杂，导致处理效率偏低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种提高超长数据报传输可靠性的方法及装置，本方法及装置在发射端通过将报文进行拆分、分段编码、报文交织和重组、添加同步序列等处理后发射，在接收端通过同步序列的判断、报文解交织和重组、分段解码、原报文重组处理，最终获得正确、完整的超长数据报信息，本发明具体解决了如下问题：

1、有效降低了报文传输过程中的误码问题，同时对出现的误码具备一定的纠错能力；

2、即使报文被截获，也不易被译出，提高了报文传输过程中的保密性和可靠性；

3、通过将超长数据报进行分段拆分和同步并行处理分段数据的方式，将处理的数据量大大降低，同时避免了对过多的不必要的冗余信号的处理，缩短了处理时间，提高了系统的运行和处理效率。

本发明采用的技术方案如下：

一种提高超长数据报传输可靠性的方法，包括：

步骤1：数据报文拆分模块根据输入的待传输的超长数据报及RS编码规则，将其报文拆分成相同长度的数据块；

步骤2：数据编码模块根据拆分的数据块，采用RS编码的方式进行分段编码，将各数据块进行扩展；

步骤3：数据交织模块根据分段编码后的数据块进行数据交织和拼接处理，形成待传输的新数据报；

步骤4：数据发射模块根据待传输的新数据报，在新数据报前端添加同步序列，进行发射；

步骤5：数据接收模块根据接收的数据报，进行同步序列检测，获得发射的新数据报；

步骤6：数据分段解交织模块根据获得的新数据报，进行分段、解交织和拼接处理，获得分段编码的数据块；

步骤7：数据解码纠错模块根据获得的数据块，进行RS解码纠错处理，纠正传输过程中可能出现的误码问题，获得原始数据块；

步骤8：数据报文重组模块根据解码纠错后的原始数据块，对数据报进行重组，获得原始超长数据报。

进一步的，所述步骤1具体包括所述待传输的超长数据报的报文长度为432个字节，所述数据报文拆分模块根据RS（92,72）编码规则将输入的超长数据报文依顺序拆分成长度为72个字节的6个相同长度的数据块，其中，各数据块依次对应原超长数据报文从高72字节到低72字节的数据。

进一步的，所述步骤2具体包括数据编码模块根据拆分的6个长度为72字节的数据块，采用RS（92,72）编码的方式进行分段编码，将原72字节的数据块扩展为92个字节。

进一步的，所述步骤3具体步骤包括所述数据交织模块按照从最高字节到最低字节的顺序提取编码后的6个新数据块的数据，首先提取6个新数据块的最高字节，然后提取其次高字节，然后依次提取直到其最低字节；数据交织模块依次将提取的数据按照从最高字节到最低字节的方式进行交织拼接，提取的高字节数据交织至新数据报文的高字节，低字节数据交织至新数据报文的低字节，即首先将提取的6个新数据块的最高字节依次交织成为待传输的新数据报文的最高6个字节，然后将依次提取的6个新数据块的字节交织成为待传输的新数据报文的各字节，直到将提取的6个新数据块的最低字节依次交织成为待传输的新数据报文的最低6个字节为止。

进一步的，所述步骤5具体步骤包括所述数据接收模块根据接收的数据报，逐位进行同步序列检测，当接收的数据报前N位数据与标准的同步序列相匹配时，检测成功，则接收其后跟随的传输数据，认为该数据就是数据发射模块发射的新数据报；当接收的数据报前N位数据与标准的同步序列不匹配时，检测失败，则继续对接收的数据报进行检测。

进一步的，所述步骤6具体步骤包括所述数据分段解交织模块将接收获得的新数据报按照从高字节到低字节的顺序进行提取和解交织，首先提取新数据报最高6个字节、再提取其次高6个字节、然后依次提取直到其最低6个字节，分别对应填入6个数据块的最高字节、次高字节、依次直到最低字节；数据分段解交织模块将提取和解交织后的数据按照各数据块中高低位顺序进行重组，获得分段编码传输的6个数据块的数据，每个数据块为92个字节。

进一步的，所述步骤7具体包括数据解码纠错模块按照RS（92，72）的解码规则对6个数据块的数据同时进行解码和纠错，获得6个原始数据块，每个数据块为72个字节的原始数据。

进一步的，所述步骤8具体包括数据报文重组模块将解码纠错后的6个原始数据块的数据按照从高字节到低字节的顺序进行拼接，合成原始超长数据报。

一种提高超长数据报传输可靠性的装置，包括发射端和接收端；所述发射端包括：数据报文拆分模块、数据编码模块、数据交织模块和数据发射模块，所述各模块按顺序连接；所述接收端包括：数据接收模块、数据分段解交织模块、数据解码纠错模块和数据报文重组模块，所述各模块按顺序连接；所述数据报文拆分模块用于根据输入的待传输的超长数据报及RS编码规则，将其报文拆分成相同长度的数据块；所述数据编码模块用于根据拆分的数据块，采用RS编码的方式进行分段编码，将各数据块进行扩展；所述数据交织模块用于根据分段编码后的数据块进行数据交织和拼接处理，形成待传输的新数据报；所述数据发射模块用于根据待传输的新数据报，在新数据报前端添加同步序列，进行发射；所述数据接收模块用于接收数据发射模块发射的数据报，根据接收的数据报，进行同步序列检测，获得发射的新数据报；所述数据分段解交织模块用于根据获得的新数据报，进行分段、解交织和拼接处理，获得分段编码的数据块；所述数据解码纠错模块用于根据获得的数据块，进行RS解码纠错处理，纠正传输过程中可能出现的误码问题，获得原始数据块；所述数据报文重组模块用于根据解码纠错后的原始数据块，对数据报进行重组，获得原始超长数据报。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、针对超长数据报报文传输过程中容易出现由于噪声和干扰引起的报文误码的问题，采用了RS编解码技术。在发射端通过RS编码技术，将报文进行编码传输，通过增加冗余的方式对传输的报文进行间隔保护，提高了传输过程中的可靠性，有效降低了报文传输过程中的误码问题，同时在接收端通过RS解码技术进行去冗余和解码纠错处理，很好地纠正了传输过程中由于噪声和干扰引起的报文误码；

2、针对报文被第三方截获和译出等问题，采用了报文交织重组和解交织重组技术，通过将各个数据块的报文进行交织重组后再发射，打乱了原始报文的顺序，即使被第三方截获，也较难译出，尤其适合FIS-B报文中包含飞行计划、飞行情报等顾问信息时，提高报文传输过程中的保密性和可靠性；

3、针对报文数据长度过长，数据量过大，处理过程比较复杂，导致处理效率低等问题，处理过程中首先将报文进行了拆分，拆分成适合RS编码的6个数据块，将数据处理的长度从432个字节降低至72个字节；并且6个数据块可以并行进行RS编码和交织重组的处理，相比于顺序流水线的处理方式，相当于将信号处理的时间缩短为之前的1/6；同理，接收端获得同步序列后，提取传输的报文，被拆分成了6个数据块，其处理的数据量降低了6倍，同时，由于6个数据块的RS解码和解交织重组同时进行，其处理的时间也缩短为之前的1/6。本发明在发射端和接收端均降低了信号处理量，缩短了处理时间，提高了处理效率，而通过在发射端采用同步序列技术，在超长数据报前端增加同步序列，用以辅助接收端判定超长数据报的报文起始，有效录取超长报文数据，进一步降低了处理的数据量。由于信号传输是相同的信道，如果不能有效的对同步序列进行识别，说明信道质量太差或误码过多，那么该条报文就没有译码和解析的意义，可以舍弃，从而避免了过多的不必要的冗余信号的处理。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明方法实施例1的流程框图；

图2为图1所示方法实施例1步骤101~104的具体流程示意图；

图3为图1所示方法实施例1步骤105~108的具体流程示意图；

图4为本发明装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明的一个较优实施例1的流程框图如图1所示，其具体步骤为：

步骤101：分段拆分超长数据报，即根据输入的待传输的超长数据报及RS编码规则，将其报文拆分成相同长度的数据块；

步骤102：分段编码，即根据拆分的数据块，采用RS编码的方式进行分段编码，将各数据块进行扩展；

步骤103：数据交织和重组，即根据分段编码后的数据块进行数据交织和拼接处理，形成待传输的新数据报；

步骤104：添加同步序列并发射，即根据待传输的新数据报，在新数据报前端添加同步序列，进行发射；

步骤105：同步序列检测，即根据接收的数据报，进行同步序列检测，获得发射的新数据报；

步骤106：分段、解交织和重组，即根据获得的新数据报，进行分段、解交织和拼接处理，获得分段编码的数据块；

步骤107：解码纠错，即根据获得的数据块，进行RS解码纠错处理，纠正传输过程中可能出现的误码问题，获得原始数据块；

步骤108：报文重组，获得原始超长数据报，即根据解码纠错后的原始数据块，对数据报进行重组，获得原始超长数据报。

具体地，实施例1步骤101~104的流程示意图如图2所示，包括以下步骤：

步骤101：输入的待传输的超长数据报，数据长度共432个字节，标识为FIS_DATA[431:0]，根据RS（92,72）的编码规则按顺序对432个字节的超长数据报文进行拆分，则每个数据块长度为72个字节，432÷72＝6，因此共拆分为6个长度相同的数据块；第一个数据块为BLOCK1[71:0]，包括原超长数据报高72字节的数据，即BLOCK1[71:0]＝FIS_DATA[431:360]，依次类推，第二个数据块BLOCK2[71:0]＝FIS_DATA[359:288]，第三个数据块BLOCK3[71:0]＝FIS_DATA[287:216]，第四个数据块BLOCK4[71:0]＝FIS_DATA[215:144]，第五个数据块BLOCK5[71:0]＝FIS_DATA[143:72]，第六个数据块BLOCK6[71:0]＝FIS_DATA[71:0]。作为本发明的较优实施例，由于将报文进行了拆分，拆分成适合了RS编码的6个数据块，将数据处理的长度从432个字节降低至72个字节，并且6个数据块可以并行进行RS编码和交织重组的处理，相比于顺序流水线的处理方式，相当于将信号处理的时间缩短为之前的1/6，极大的简化了处理过程，提高了处理效率。

步骤102：根据拆分的6个长度为72字节的数据块，采用RS（92,72）编码的方式进行分段编码，将原72字节的数据块扩展为92个字节，即BLOCK1[71:0]经RS（92,72）编码后变成RS_encoder1[91:0]，BLOCK2[71:0] 变成RS_encoder2[91:0]，BLOCK3[71:0] 变成RS_encoder3[91:0]，BLOCK4[71:0] 变成RS_encoder4[91:0]，BLOCK5[71:0] 变成RS_encoder5[91:0]，BLOCK6[71:0] 变成RS_encoder6[91:0]。作为本发明的较优实施例，由于在发射端通过RS编码技术，将报文进行编码传输，通过增加冗余的方式对传输的报文进行间隔保护，提高了传输过程中的可靠性，有效降低了报文传输过程中的误码问题。

步骤103：按照从最高字节到最低字节的顺序提取编码后的6个新数据块的数据，首先提取6个新数据块的最高字节，然后提取其次高字节，然后依次提取直到其最低字节，即首先提取RS_encoder1[91:0]的最高字节RS_encoder1[91]、RS_encoder2[91:0]的最高字节RS_encoder2[91]、RS_encoder3[91:0]的最高字节RS_encoder3[91]、RS_encoder4[91:0]的最高字节RS_encoder4[91]、RS_encoder5[91:0]的最高字节RS_encoder5[91]、RS_encoder6[91:0]的最高字节RS_encoder6[91]，然后顺序提取RS_encoder1[90]、RS_encoder2[90]、RS_encoder3[90]、RS_encoder4[90]、RS_encoder5[90]、RS_encoder6[90]，然后依次提取直到最低字节RS_encoder1[0]、RS_encoder2[0]、RS_encoder3[0]、RS_encoder4[0]、RS_encoder5[0]、RS_encoder6[0]；数据交织模块依次将提取的数据按照从最高字节到最低字节的方式进行交织拼接，由于每个数据块为92个字节，因此拼接成的新数据报文为552个字节，标识为TRANS_DATA[551:0]，数据交织模块将提取的高字节数据交织至新数据报文的高字节，低字节数据交织至新数据报文的低字节，即首先将提取的6个新数据块的最高字节RS_encoder1[91]、RS_encoder2[91]、RS_encoder3[91]、RS_encoder4[91] 、RS_encoder5[91]、RS_encoder6[91]依次交织成为待传输的新数据报文TRANS_DATA[551:0]的最高6个字节TRANS_DATA[551:546]，其中TRANS_DATA[551]＝RS_encoder1[91]、TRANS_DATA[550]＝RS_encoder2[91]、TRANS_DATA[549]＝RS_encoder3[91]、TRANS_DATA[548]＝RS_encoder4[91]、TRANS_DATA[547]＝RS_encoder5[91]、TRANS_DATA[546]＝RS_encoder6[91]，然后将依次提取的6个新数据块的字节交织成为待传输的新数据报文的各字节，直到将提取的6个新数据块的最低字节RS_encoder1[0]、RS_encoder2[0]、RS_encoder3[0]、RS_encoder4[0] 、RS_encoder5[0]、RS_encoder6[0]依次交织成为待传输的新数据报文TRANS_DATA[551:0]的最低6个字节TRANS_DATA[5:0]为止，其中TRANS_DATA[5]＝RS_encoder1[0]、TRANS_DATA[4]＝RS_encoder2[0]、TRANS_DATA[3]＝RS_encoder3[0]、TRANS_DATA[2]＝RS_encoder4[0]、TRANS_DATA[1]＝RS_encoder5[0]、TRANS_DATA[0]＝RS_encoder6[0]。作为本发明的较优实施例，由于采用了报文交织重组技术，通过将各个数据块的报文进行交织重组后再发射，打乱了原始报文的顺序，即使被第三方截获，也较难译出，尤其适合在FIS-B报文中包含飞行计划、飞行情报等顾问信息时，提高报文传输过程中的保密性和可靠性。

步骤104：即根据待传输的新数据报TRANS_DATA[551:0]，在新数据报前端添加36比特的同步序列“111010101100110111011010010011100010”，将待传输的数据报扩展为36＋552×8＝4452个比特进行发射。作为本发明的较优实施例，由于在数据报前端添加了同步序列，很好的增加了传输的保密性，同时，通过在发射端采用同步序列技术，在超长数据报前端增加同步序列，用以辅助接收端判定超长数据报的报文起始，有效录取超长报文数据，进一步降低了处理的数据量。

具体地，实施例1步骤105~108的流程示意图如图3所示，包括以下步骤：

步骤105：根据接收的数据报，逐位进行36比特的同步序列检测，当接收的数据报前36位数据与标准的同步序列“111010101100110111011010010011100010”相匹配时，检测成功，则接收其后跟随的552个字节共552×8＝4416比特的传输数据，认为该数据就是数据发射模块发射的552个字节的新数据报TRANS_DATA[551:0]；当接收的数据报前36位数据与标准的同步序列“111010101100110111011010010011100010”不匹配时，检测失败，则继续对接收的数据报进行检测。作为本发明的较优实施例，由于信号传输是相同的信道，如果不能有效的对同步序列进行识别，说明信道质量太差或误码过多，那么该条报文就没有译码和解析的意义，可以舍弃，从而避免了过多的不必要的冗余信号的处理，进一步提高了数据处理效率。

步骤106：将接收获得的552个字节的新数据报TRANS_DATA[551:0]按照从高字节到低字节的顺序进行提取和解交织，首先提取新数据报TRANS_DATA[551:0]的最高6个字节、再提取其次高6个字节、然后依次提取直到其最低6个字节，分别对应填入6个数据块的最高字节、次高字节、依次直到最低字节，即提取TRANS_DATA[551]填入RS_decoder1[91]、TRANS_DATA[550]填入RS_decoder2[91]、TRANS_DATA[549]填入RS_decoder3[91]、TRANS_DATA[548]填入RS_decoder4[91]、TRANS_DATA[547]填入RS_decoder5[91]、TRANS_DATA[546]填入RS_decoder6[91]依次直到提取TRANS_DATA[5]填入RS_decoder1[0]、TRANS_DATA[4]填入RS_decoder2[0]、TRANS_DATA[3]填入RS_decoder3[0]、TRANS_DATA[2]填入RS_decoder4[0]、TRANS_DATA[1]填入RS_decoder5[0]、TRANS_DATA[0]填入RS_decoder6[0]；将提取和解交织后的数据按照各数据块中高低位顺序进行重组，获得分段编码传输的6个数据块的数据，每个数据块为92个字节，标识为RS_decoder1[91:0]、RS_decoder2[91:0]、RS_decoder3[91:0]、RS_decoder4[91:0]、RS_decoder5[91:0] 和RS_decoder6[91:0]。作为本发明的较优实施例，在接收端获得同步序列后，提取传输的报文，被拆分成了6个数据块，其处理的数据量降低了6倍。

步骤107：按照RS（92，72）的解码规则对6个数据块RS_decoder1[91:0]、RS_decoder2[91:0]、RS_decoder3[91:0]、RS_decoder4[91:0]、RS_decoder5[91:0] 和RS_decoder6[91:0]的数据同时进行解码和纠错，纠正传输过程中可能出现的误码问题，提高传输的可靠性，获得6个原始数据块，每个数据块为72个字节的原始数据，即RS_decoder1[91:0]解码后获得数据块BLOCK1[71:0]，RS_decoder2[91:0]解码后获得数据块BLOCK2[71:0]，RS_decoder3[91:0]解码后获得数据块BLOCK3[71:0]，RS_decoder4[91:0]解码后获得数据块BLOCK4[71:0]，RS_decoder5[91:0]解码后获得数据块BLOCK5[71:0]，RS_decoder6[91:0]解码后获得数据块BLOCK6[71:0]。作为本发明的较优实施例，由于在接收端通过RS解码技术，将报文进行去冗余和解码纠错处理，很好地纠正了传输过程中由于噪声和干扰引起的报文误码，同时，由于6个数据块的RS解码和解交织重组同时进行，其处理的时间也缩短为之前的1/6。

步骤108：将解码纠错后的6个原始数据块BLOCK1[71:0]、BLOCK2[71:0]、 BLOCK3[71:0]、BLOCK4[71:0]、BLOCK5[71:0]和BLOCK6[71:0]的数据按照从高字节到低字节的顺序进行拼接，合成原始超长数据报FIS_DATA[431:0]，其中第一个数据块BLOCK1[71:0]＝FIS_DATA[431:360]，第二个数据块BLOCK2[71:0]＝FIS_DATA[359:288]，第三个数据块BLOCK3[71:0]＝FIS_DATA[287:216]，第四个数据块BLOCK4[71:0]＝FIS_DATA[215:144]，第五个数据块BLOCK5[71:0]＝FIS_DATA[143:72]，第六个数据块BLOCK6[71:0]＝FIS_DATA[71:0]。

本发明的一个装置实施例的结构示意图如图4所示，该装置实施例可用于实现上述图1或图2或图3所示的提高超长数据报传输可靠性的方法流程，包括发射端和接收端；所述发射端包括：数据报文拆分模块401、数据编码模块402、数据交织模块403和数据发射模块404，所述各模块按顺序连接；所述接收端包括：数据接收模块405、数据分段解交织模块406、数据解码纠错模块407和数据报文重组模块408，所述各模块按顺序连接；所述数据报文拆分模块401用于根据输入的待传输的超长数据报及RS编码规则，将其报文拆分成相同长度的数据块；所述数据编码模块402用于根据拆分的数据块，采用RS编码的方式进行分段编码，将各数据块进行扩展；所述数据交织模块403用于根据分段编码后的数据块进行数据交织和拼接处理，形成待传输的新数据报；所述数据发射模块404用于根据待传输的新数据报，在新数据报前端添加同步序列，进行发射；所述数据接收模块405用于接收数据发射模块404发射的数据报，根据接收的数据报，进行同步序列检测，获得发射的新数据报；所述数据分段解交织模块406用于根据获得的新数据报，进行分段、解交织和拼接处理，获得分段编码的数据块；所述数据解码纠错模块407用于根据获得的数据块，进行RS解码纠错处理，纠正传输过程中可能出现的误码问题，获得原始数据块；所述数据报文重组模块408用于根据解码纠错后的原始数据块，对数据报进行重组，获得原始超长数据报。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。