本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种融合公网通信的抗干扰北斗通信设备及系统。
背景技术：
无线通信技术的发展给人们的生活带来了极大的方便，特别是公网信号(2g/3g/4g)速度的提升和覆盖面的不断增大，使得人们在绝大多数地方都可以进行实时的通信。
目前，公网信号(2g/3g/4g)已经覆盖了绝大部分区域，但是有些地区，例如，山区、远海、沙漠等等由于地理位置原因仍然无法覆盖，因此导致在这些地区进行户外作业或者旅行出现危险时，无法及时向外发出求救信号。此外，在地震等大自然灾害的影响下，公网通信基站会受到破坏，导致公网通信无法进行，这也会增加救援的难度，导致不能及时展开救援。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种融合公网通信的抗干扰北斗通信设备及系统，能够实现24小时全国无间断的网络通信，保证在偏远地区或者在自然灾害现场也能够进行及时的通信。
本发明实施例提供了一种融合公网通信的抗干扰北斗通信设备，包括短程无线通信模块、公网通信模块、北斗通信模块以及处理器；所述处理器分别与所述短程无线通信模块、公网通信模块、北斗通信模块连接；其中：
所述短程无线通信模块，用于建立与待通信的发送端的连接，并接收所述发送端基于所述连接发送的第一通信信号；
所述处理器，用于接收所述短程无线通信模块发送的第一通信信号以及通过所述公网通信模块检测当前的公网信号强度，并在所述公网信号强度大于预设的阈值时，将所述第一通信信号发送给所述公网通信模块，在所述公网信号强度小于等于所述阈值时，将所述第一通信信号发送给所述北斗通信模块；
所述公网通信模块，用于将接收的所述第一通信信号发送给公网通信系统；
所述北斗通信模块，用于将接收的所述第一通信信号发送至当前跟踪的卫星。
优选地，所述短程无线通信模块为wifi模块或者蓝牙模块等物联网通信模块；所述公网通信模块至少包括以下其中之一：2g模块、3g模块、4g模块。
优选地，所述公网通信模块通过usb高速串行总线与所述处理器连接；所述短程无线通信模块通过sdio串行总线与所述处理器连接；所述北斗通信模块通过通用串行同步总线与所述处理器连接。
优选地，所述卫星通信模块包括：发射天线、接收天线、射频变频芯片、模数转换模块、rdss基带芯片以及客户识别模块；所述射频变频芯片与所述发射天线、所述接收天线以及所述模数转换模块连接；所述rdss基带芯片与所述模数转换模块、客户识别模块以及所述处理器连接。
优选地，所述卫星通信模块还包括功率放大器以及低噪声放大器；所述功率放大器设置于所述发射天线与所述射频变频芯片之间；所述低噪声放大器设置于所述接收天线与所述射频变频芯片之间。
优选地，所述接收天线，用于接收当前跟踪的卫星发射的第二通信信号，并将所述第二通信信号发送给所述射频变频芯片；
所述射频变频芯片，用于对所述第二通信信号进行滤波后发送给模数转换模块；
所述模数转换模块，用于将模拟的第二通信信号转换为数字信号后发送给所述rdss基带芯片进行处理，并在处理后发送给所述处理器。
优选地，所述rdss基带芯片，用于采用窄相关技术对所述第二通信信号进行处理；其中，接收带宽由信号调制方式和信号跟踪方法决定，并依据接收带宽选择信号采样频率以及接收机工作频率；
所述模数转换模块的量化位数选择2比特量化的中频信号。
优选地，所述rdss基带芯片还用于：
对卫星进行捕获及跟踪，并为跟踪的卫星发射的第二通信信号分配相关器通道；
对分配的相关器通道配置参数，使得相关器通道针对性处理指定系统及指定卫星的通信信号；其中，配置的参数包括伪码序列、伪码周期、伪码频率、伪码初相、相关器支路间距、本地载波频率；
根据制定的捕获控制和跟踪环路方案优化捕获概率和虚警概率；其中，根据噪声电平选择门限，当根据门限判断处于部分虚警状态时，对所述部分虚警状态增加捕获确认，如果状态在捕获状态与跟踪状态之间反复预定次数则确认当前为虚警状态，控制转入新的卫星捕获。
本发明实施例还提供了一种融合公网通信的抗干扰北斗通信系统，包括：公网通信系统、北斗卫星指挥调度系统、公网服务器系统以及如上述的通信设备；
其中，所述通信设备，用于接收待通信的发送端发送的第一通信信号，并根据当前检测到的公网信号强度，将所述第一通信信号发送至公网通信系统或者当前跟踪的卫星；
所述公网通信系统，用于在接收到第一通信信号后，通过无线网络将所述第一通信信号发送给所述公网服务器系统；
所述北斗卫星指挥调度系统，用于接收由所述卫星转发的第一通信信号，并将所述第一通信信号发送给所述公网服务器系统；
所述公网服务器系统，用于对所述第一通信信号进行解调，并发送给相应的目的接收端。
优选地，所述公网服务器系统，还用于接收所述目的接收端发送的第二通信信号，并根据所述第一通信信号的通信方式将所述第二通信信号发送给公网通信系统或者北斗卫星指挥调度系统；其中，当所述第一通信信号通过公网通信系统传输时，将所述第二通信信号发送给公网通信系统；当所述第一通信信号通过北斗卫星指挥调度系统传输时，将所述第二通信信号发送给北斗卫星指挥调度系统；
所述公网通信系统，还用于将接收的所述第二通信信号发送给所述通信设备；
所述北斗卫星指挥调度系统，还用于将接收的所述第二通信信号发送至当前跟踪的卫星；
所述通信设备，还用于接收根据的卫星发射的第二通信信号，并将所述第二通信信号发送给所述发送端。
本实施例提供的通信设备及系统，通过检测当前的公网信号强度智能切换数据传输通道，当公网信号较弱时通过北斗通信模块的通信通道传输发送端的第一通信信号，当公网信号恢复后无缝切换到公网通信模块进行高速大容量的信号传输，从而实现24小时全国无间断的网络通信，保证在偏远地区或者在自然灾害现场也能够进行及时的通信。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例提供的融合公网通信的抗干扰北斗通信设备的结构示意图。
图2是图1的北斗通信模块的结构示意图。
图3是图2的射频变频芯片的结构示意图。
图4是本发明第二实施例提供的融合公网通信的抗干扰北斗通信系统的结构示意图。
图5是图4的公网通信系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种融合公网通信的抗干扰北斗通信设备，包括短程无线通信模块10、公网通信模块20、北斗通信模块30以及处理器40；所述处理器40分别与所述短程无线通信模块10、公网通信模块20、北斗通信模块30连接；其中:
所述短程无线通信模块10，用于建立与待通信的发送端的连接，并接收所述发送端基于所述连接发送的第一通信信号。
在本实施例中，所述发送端例如可为用户的手机，其可以没有操作系统(功能机)，也可以具有操作系统，如可为塞班系统、安卓系统、ios系统等，本发明不做具体限定。
在本实施例中，所述短程无线通信模块10包括但不限于wifi模块、蓝牙模块等物联网通讯手段，优选为wifi模块。
对于wifi模块，所述通信设备通过所述wifi模块10开启一个热点，所述发送端可连接该热点来建立与所述通信设备的连接，在建立连接后，所述发送端即可发送第一通信信号给所述wifi模块。
需要说明的是，所述短程无线通信模块包括天线，用于收发信号，对于wifi模块，其工作频段可为2.4g和/或5.8ghz。
所述处理器40，用于接收所述短程无线通信模块10发送的第一通信信号以及通过所述公网通信模块20检测当前的公网信号强度，并在所述公网信号强度大于预设的阈值时，将所述第一通信信号发送给所述公网通信模块20，在所述公网信号强度小于等于所述阈值时，将所述第一通信信号发送给所述北斗通信模块30。
在本实施例中，所述处理器40可为高性能意法半导体(stmicroelectronics)微控制单元，其可对公网信号强度进行实时检测，当所述处理器40检测到的公网信号强度大于预设的阈值时，则表明当前位置的公网信号强度较强，可以直接通过公网通信模块20来传输所述第一通信信号；则所述处理器40将所述第一通信信号发送给所述公网通信模块20，所述公网通信模块20将所述第一通信信号通过公网通信系统进行传输，以发送给相应的目的接收端。
当所述处理器40检测不到公网信号强度或者检测到的公网信号强度小于等于所述阈值时，则表明当前位置的公网信号强度较弱，则所述处理器40将所述第一通信信号发送给所述北斗通信模块30，所述北斗通信模块30将所述第一通信信号发送给当前跟踪的卫星，由所述卫星发送给相应的北斗卫星指挥调度系统，再由所述北斗卫星指挥调度系统发送给相应的目的接收端。
需要说明的是，在本实施例中，所述公网通信模块20至少包括以下其中之一：2g模块、3g模块、4g模块。其可只包括单一的模块，也可以由多模块集成，本发明不做具体限定。
需要说明的是，所述公网通信模块20通过usb高速串行总线与所述处理器40连接；所述短程无线通信模块10通过sdio串行总线与所述处理器40连接；所述北斗通信模块30通过通用串行同步总线与所述处理器40连接。
需要说明的是，所述通信设备还包括与所述处理器连接的rom和ram，用于提供处理器40运算时的存储空间。
综上所述，本实施例提供的通信设备，通过检测到的当前的公网信号强度智能切换数据传输通道，当公网信号较弱时通过北斗通信模块30的通信通道传输发送端的第一通信信号，当公网信号恢复后无缝切换到公网通信模块20以实现高速大容量的信号传输，从而实现24小时全国无间断的网络通信，保证在偏远地区或者在自然灾害现场也能够进行及时的通信。
优选地，在另一个实施例中，如图2所示，所述卫星通信模块30包括：发射天线31、接收天线32、射频变频芯片33、模数转换模块34、rdss基带芯片35以及客户识别模块(sim)36；所述射频变频芯片33与所述发射天线31、所述接收天线32以及所述模数转换模块34连接；所述rdss基带芯片35与所述模数转换模块34、客户识别模块36以及所述处理器40连接。
优选地，在另一个实施例中，所述卫星通信模块30还包括功率放大器37以及低噪声放大器38；所述功率放大器37设置于所述发射天线31与所述射频变频芯片33之间；所述低噪声放大器38设置于所述接收天线32与所述射频变频芯片33之间。
在本实施例中，所述rdss基带芯片35具有全数字正交解调，获得正交双通道基带信号功能、快速捕获功能、发送基带数据生成和发送时序控制功能、协议处理功能。还可以提取定位、定时和通信信息，并具有快速捕获功能；每个接收通道完成1个波束qpsk调制信号的伪码精跟、载波恢复、伪距测量和解扩解调，q支路gold码初相自动预置，载噪比估计，以及i、q两个支路的维特比译码。
在本实施例中，在进行第二通信信号接收时，卫星发送的第二通信信号通过接收天线32接收及所述低噪声放大器38放大后发送给射频变频芯片33，由所述射频变频芯片33进行波束过滤，由模数转换模块34转换成数字信号后通过rdss基带芯片35处理，再发送给所述处理器40。其中，所述射频变频芯片33的波束过滤原理如图3所示。
进行信号发送时，则将发送的第一通信信号反方向传输，依次通过rdss基带芯片35处理，模数转换模块34转换，射频变频芯片33重组加密，再由功率放大电路37放大后由发射天线31发送至卫星，所述卫星接收在接收到所述第一通信信号后，发送给地面的北斗卫星指挥系统，由所述北斗卫星指挥系统接收并发送给公网服务器系统。
上述实施例中实现了通信信号通过公网通信模块或者北斗通信模块的收发，但对于北斗通信模块来说，由于2g公网信号、rdss卫星信号、rnss卫星信号都处于1561.098～1793.068m的临近频段，所以需要快速检测频段信号解决临频干扰。此外，蓝牙信号、wifi信号和4g信号会对北斗rdss-s信号产生干扰，如果没有抗邻频措施，在wifi模块、蓝牙模块附近北斗信号接收质量会变差。
为此，在本发明另一实施例中，采用了如下手段来解决临频干扰：
1、rdss基带芯片35采用窄相关技术，其接收带宽由信号调制方式和信号跟踪方法决定，依据接收机带宽选择信号采样频率以及接收机工作频率。
其中，基本的信号调制方式包括：调幅、调频和调相。信号跟踪方法包括载频跟踪、码跟踪等。
2、量化位数的选择：量化位数的选择要综合考虑相关器资源消耗和增益损失。本实施例优选为2比特量化中频信号，带来的增益损失约0.5db。
3、通道测量的融合设计：通道测量主要是伪距和载波相位测量的同步采样。对于伪距测量，一般按小数相位、码片计数、历元计数等进行测量。当相关器通道处理不同信号时，一个历元的码片数是变化的，相关器通道要能够适应这样的情况，其中，相关器通道的参数由所述处理器40进行设置。
相关器通道的融合设计是rdss基带芯片处理融合设计的硬件基础，此外，还可以通过增加软件将相关器通道配置为可以处理不同系统的信号，以此为基础实现对不同信号的捕获跟踪，并在软件部分对不同系统的电文加以处理。
为此，通过设计软件，所述rdss基带芯片35还用于：
对卫星进行捕获及跟踪，并为跟踪的卫星发射的第二通信信号分配相关器通道。
由于卫星发射的是扩频bpsk信号，目的接收端只有经解扩、解调才能恢复成基带信号，而完成这些工作，就要用到相关器。相关器是利用本地复现的载波频率和c/a码与输入的数字中频进行相关处理，去除载波频率和c/a码信号，得到用于计算伪距和导航电文的各种测量数据和状态数据。
在本实施例中，一个卫星占用一个相关器通道，通常设计中相关器通道数大于实际卫星数量，当卫星退出可视范围时，对应的仰角降低，载噪比降低，当超过跟踪门限时，相关器通道不再跟踪该卫星，处于闲置状态，等待捕获引擎捕获新的卫星。所述rdss基带芯片设置捕获引擎捕获到新的卫星信号后交由其中一个闲置的相关器通道跟踪。
对分配的相关器通道配置参数，使得相关器通道针对性处理指定系统及指定卫星的通信信号；其中，配置的参数包括伪码序列、伪码周期、伪码频率、伪码初相、相关器支路间距、本地载波频率。
按照融合设计思想，相关器通道可以处理各系统的信号，但相关器通道工作之前需要通过软件设置通道的具体参数，令其可以针对某系统某颗卫星的信号工作。主要配置参数包括伪码序列、伪码周期、伪码频率、伪码初相、相关器支路间距、本地载波频率等，以及后续电文处理和测量对应的一些参数。
优化捕获控制和跟踪环路方案，以优化捕获概率和虚警概率；其中，根据噪声电平选择门限，当处于部分虚警状态时，对所述部分虚警状态增加捕获确认，如果状态在捕获状态与跟踪状态之间反复预定次数则确认当前为虚警状态，控制转入新的卫星捕获。
捕获控制和跟踪环路处理一般在中断服务程序中实现。融合设计的通信设备能处理多个信号，则捕获控制和跟踪环路部分程序的执行效率是主要问题，需要进行程序流程和代码的优化。
此外，捕获控制策略影响到捕获概率和虚警概率(虚警概率指雷达探测的过程中，采用门限检测的方法时由于噪声的普遍存在和起伏，实际不存在目标却判断为有目标的概率)。具体地，如果虚警，就会造成引擎捕获成功但相关器通道跟踪不上，反复在捕获与跟踪之间转换。如果漏检，就会造成捕获不到卫星。本实施例采用了如下解决方案，根据噪声电平选择门限，当处于部分虚警状态，对虚警增加捕获确认步骤和流程，如果在捕获与跟踪之间反复3次就认为是虚警，转入新的卫星捕获。
请参阅图4，本发明第二实施例还提供了一种融合公网通信的抗干扰北斗通信系统，包括：公网通信系统100、北斗卫星指挥调度系统200、公网服务器系统300以及上述的通信设备400；
其中，所述通信设备400，用于接收待通信的发送端发送的第一通信信号，并根据当前检测到的公网信号强度，将所述第一通信信号发送至公网通信系统100或者当前跟踪的卫星；
所述公网通信系统100，用于在接收到第一通信信号后，通过无线网络将所述第一通信信号发送给所述公网服务器系统300；
所述公网通信系统100的结构如图5所示：其中，
ms：移动台(本实施例中为所述通信设备400)
bss：基站子系统模块
bts：基站收发台
bsc：基站控制器
nss：网络子系统模块
omc：操作维护中心
msc：移动交换中心
vlr：漫游用户位置储存器(后面会做详细介绍)
hlr：本地用户位置储存器(后面会做详细介绍)
auc：鉴权中心
eir：设备标志储存器
oss：操作支持系统(也叫运营支撑系统)
一个ms呼叫另一个ms(目的接收端)请求建立通信的信令基本流程.整个过程从ms向bts请求信道开始.首先ms将在随机接入信道(rach)向bss发送信道请求消息，以便申请一个专用信道(sdcch)，bsc为其分配相应的信道成功后，在接入允许信道(agch)中通过立即分配消息通知ms为其分配的专用信道，随后ms将在为其分配的sdcch上发送一个层三消息---cm业务请求消息，在该消息中cm业务类型为移动发起呼叫，该消息被bss透明的传送至msc，msc收到cm业务请求消息后，通过处理接入请求消息通知vlr处理此次ms的接入业务请求，(同时，由于在bsc和msc之间用到了sccp有连接服务，为建立sccp连接，msc还将向bsc回连接确认消息)，收到业务接入请求后，vlr将首先查看在数据库中该ms是否有鉴权三参组，如果有，将直接向msc下发鉴权命令，否则，向相应的hlr/auc请求鉴权参数，从hlr/auc得到三参组，然后再向msc下发鉴权命令。msc收到vlr发送的鉴权命令后，通过bss向ms下发鉴权请求，在该命令中含有鉴权参数，ms收到鉴权请求后，利用sim卡中的imsi和鉴权算法，得出鉴权结果，通过鉴权响应消息送达msc，msc将鉴权结果回送vlr，由vlr核对ms上报的鉴权结果和从hlr取得的鉴权参数中的结果，如果二者不一致，拒绝此次接入请求，此次呼叫失败；如果二者一致则鉴权通过，鉴权通过后，vlr将首先向msc下发加密命令，然后通知msc该ms此次接入请求已获通过，msc通过bss通知ms业务请求获得通过，然后msc向ms下发加密命令，该命令内含加密模式，ms收到此命令并完成加密后，回送加密完成消息，到此ms完成了整个接入阶段的工作。
所述北斗卫星指挥调度系统200，用于接收由所述卫星转发的第一通信信号，并将所述第一通信信号发送给所述公网服务器系统300。
所述公网服务器系统300，用于对所述第一通信信号进行解调，并发送给相应的目的接收端。
在本实施例中，所述公网服务器系统300统一管理公网通信系统100以及北斗卫星指挥调度系统200所传输的加密数据，通过解调发送至相应目的接收端；同理处理目的接收端所产生的数据并重新加密后通过公网通信系统以及北斗卫星指挥调度系统200传输。
需要说明的是，在接收时：
所述公网服务器系统300，还用于接收所述目的接收端发送的第二通信信号，并根据所述第一通信信号的通信方式将所述第二通信信号发送给公网通信系统100或者北斗卫星指挥调度系统200；其中，当所述第一通信信号通过公网通信系统传输时，将所述第二通信信号发送给公网通信系统100；当所述第一通信信号通过北斗卫星指挥调度系统200传输时，将所述第二通信信号发送给北斗卫星指挥调度系统200；
所述公网通信系统100，还用于将接收的所述第二通信信号发送给所述通信设备400；
所述北斗卫星指挥调度系统200，还用于将接收的所述第二通信信号发送至当前跟踪的卫星；
所述通信设备400，还用于接收根据的卫星发射的第二通信信号，并将所述第二通信信号发送给所述发送端。
本实施例提供的通信系统，通过检测当前的公网信号强度智能切换数据传输通道，当公网信号较弱时通过北斗通信模块的通信通道传输发送端的第一通信信号，当公网信号恢复后无缝切换到公网通信模块进行高速大容量的信号传输，从而实现24小时全国无间断的网络通信，保证在偏远地区或者在自然灾害现场也能够进行及时的通信。
示例性的，上述提及的计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段。
所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述面向区块链的动态哈希计算节点的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述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来说，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。