一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟方法及装置与流程

本发明涉及北斗卫星应用领域，具体涉及一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟方法及装置。

背景技术：

北斗卫星导航定位系统是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种新型、全天候、区域性的卫星定位系统。如附图1所示为北斗应用系统开发所需要的典型研发环境，其用户终端由各种用户机构成，分为普通型用户机和指挥型用户机，分别称为用户机和指挥机。用户机可以通过卫星实现定位和一对一的通信功能。指挥机除了包含用户机实现自身定位和一对一通信的功能外，还具有对其所管辖的用户机的监控功能。因此，基于北斗卫星、指挥机和用户机的这些功能，可开发具有一定监控、调度、指挥功能的北斗监控系统。该系统可在应急通信指挥、调度、数据传输、物资运输等相关领域获得广泛应用。

众所周知，一套用于监控系统开发、调试的真实北斗硬件设备的价格是十分昂贵的，这无疑增加了开发的成本，在一定程度上阻碍了基于北斗的监控软件系统的研制。同时，目前市场上涌现出一大批北斗硬件设备模拟器，如模拟用户机，其可以模拟实现自身获取定位数据以及接收或发送通信信息的功能；卫星信号模拟器，其目的是为了便于硬件开发商测试硬件性能。但是，这些模拟器大都是单机设备模拟器，其只可以满足模拟自身定位和通信的功能，无法模拟实现用户机间的通信，以及指挥机对用户机的监控和通播功能。因此，基于这些模拟器，无法进行北斗监控系统的开发。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟方法及装置，用以解决现有模拟技术功能单一、模拟不完整的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟方法，包括以下步骤：

在北斗终端上模拟至少一个模拟用户机、模拟指挥机以及模拟北斗卫星；所述模拟北斗卫星中存储有所述模拟用户机与所述模拟指挥机的隶属关系，以及模拟用户机的位置信息；

所述模拟用户机接收用户机系统的定位请求，并根据所述定位请求随机产生对应的位置数据，所述模拟用户机将所述位置数据发送给所述用户机系统，同时发送给所述模拟北斗卫星；

所述模拟北斗卫星记录所述位置数据，并根据所述隶属关系将所述位置数据发送给所述模拟用户机隶属的模拟指挥机。

本发明还提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟方法，包括以下步骤：

在北斗终端上模拟至少一个模拟用户机、模拟指挥机以及模拟北斗卫星；所述模拟北斗卫星中存储有所述模拟用户机与所述模拟指挥机的隶属关系，以及模拟指挥机的位置信息；

所述模拟指挥机接收指挥机系统的定位请求，并根据所述定位请求随机产生对应的位置数据，所述模拟指挥机将所述位置数据发送给所述指挥机系统，同时发送给所述模拟北斗卫星。

本发明还提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟方法，包括以下步骤：

在北斗终端上模拟至少一个模拟用户机、模拟指挥机以及模拟北斗卫星；所述模拟北斗卫星中存储有所述模拟用户机与所述模拟指挥机的隶属关系，以及通信数据；

所述模拟用户机向所述模拟北斗卫星发送通讯数据；

所述模拟北斗卫星将所述通讯数据发送给对应的接收模拟用户机，同时记录所述通讯数据；

所述模拟北斗卫星根据所述隶属关系将所述通讯数据发送给所述模拟用户机隶属的模拟指挥机。

本发明还提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟方法，包括以下步骤：

在北斗终端上模拟至少一个模拟用户机、模拟指挥机以及模拟北斗卫星；所述模拟北斗卫星中存储有所述模拟用户机与所述模拟指挥机的隶属关系，以及通信数据；

所述模拟指挥机向所述模拟北斗卫星发送通讯数据；

根据所述隶属关系，所述模拟北斗卫星将所述通讯数据发送给对应的模拟用户机，同时记录所述通讯数据。

本发明还提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟方法，包括以下步骤：

在北斗终端上模拟至少一个模拟用户机、模拟指挥机以及模拟北斗卫星；所述模拟北斗卫星中存储有所述模拟用户机与所述模拟指挥机的隶属关系，以及通信数据；

所述模拟用户机向所述模拟北斗卫星发送通讯数据；

根据所述隶属关系，所述模拟北斗卫星将所述通讯数据发送给对应的模拟指挥机，同时记录所述通讯数据。

本发明还提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器实现如下方法的指令：

在北斗终端上模拟至少一个模拟用户机、模拟指挥机以及模拟北斗卫星；所述模拟北斗卫星中存储有所述模拟用户机与所述模拟指挥机的隶属关系，以及模拟用户机的位置信息；

所述模拟用户机接收用户机系统的定位请求，并根据所述定位请求随机产生对应的位置数据，所述模拟用户机将所述位置数据发送给所述用户机系统，同时发送给所述模拟北斗卫星；

所述模拟北斗卫星记录所述位置数据，并根据所述隶属关系将所述位置数据发送给所述模拟用户机隶属的模拟指挥机。

本发明还提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器实现如下方法的指令：

在北斗终端上模拟至少一个模拟用户机、模拟指挥机以及模拟北斗卫星；所述模拟北斗卫星中存储有所述模拟用户机与所述模拟指挥机的隶属关系，以及模拟指挥机的位置信息；

所述模拟指挥机接收指挥机系统的定位请求，并根据所述定位请求随机产生对应的位置数据，所述模拟指挥机将所述位置数据发送给所述指挥机系统，同时发送给所述模拟北斗卫星。

本发明还提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器实现如下方法的指令：

在北斗终端上模拟至少一个模拟用户机、模拟指挥机以及模拟北斗卫星；所述模拟北斗卫星中存储有所述模拟用户机与所述模拟指挥机的隶属关系，以及通信数据；

所述模拟用户机向所述模拟北斗卫星发送通讯数据；

所述模拟北斗卫星将所述通讯数据发送给对应的接收模拟用户机，同时记录所述通讯数据；

所述模拟北斗卫星根据所述隶属关系将所述通讯数据发送给所述模拟用户机隶属的模拟指挥机。

本发明还提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器实现如下方法的指令：

在北斗终端上模拟至少一个模拟用户机、模拟指挥机以及模拟北斗卫星；所述模拟北斗卫星中存储有所述模拟用户机与所述模拟指挥机的隶属关系，以及通信数据；

所述模拟指挥机向所述模拟北斗卫星发送通讯数据；

根据所述隶属关系，所述模拟北斗卫星将所述通讯数据发送给对应的模拟用户机，同时记录所述通讯数据。

本发明还提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器实现如下方法的指令：

在北斗终端上模拟至少一个模拟用户机、模拟指挥机以及模拟北斗卫星；所述模拟北斗卫星中存储有所述模拟用户机与所述模拟指挥机的隶属关系，以及通信数据；

所述模拟用户机向所述模拟北斗卫星发送通讯数据；

根据所述隶属关系，所述模拟北斗卫星将所述通讯数据发送给对应的模拟指挥机，同时记录所述通讯数据。

本发明的有益效果是：通过设置模拟用户机和模拟指挥机之间的隶属关系，根据该隶属关系实现了模拟系统中信息的流通，同时在模拟北斗卫星中设置相关参数并根据信息流通情况实时更新这些参数，实现了对真实北斗硬件设备的有效模拟，便于后续基于北斗卫星的软件系统的开发。

本发明可以模拟实现北斗用户机和指挥机的通信、定位、监控等功能，使得直接基于模拟器开发北斗监控系统成为了可能，使得北斗软件系统的研发可以先于硬件设备的购买，大大节约了开发的成本，促进了北斗卫星导航定位系统的应用。

附图说明

图1是北斗应用系统典型研发环境示意图；

图2是本发明在北斗终端上硬件模拟方法的示意图；

图3是本发明中模拟用户机定位的交互示意图；

图4是本发明中模拟用户机向模拟用户机发送通讯数据的交互示意图；

图5是本发明中模拟指挥机向模拟用户机发送通讯数据的交互示意图；

图6是本发明中模拟用户机向模拟指挥机发送通讯数据的交互示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，由真实北斗应用系统典型研发环境可知，要想实现用户机的定位、相互间的通信及监控功能，进行监控应用系统的开发，必须有用户机、指挥机和卫星三部分组成。尤其是北斗卫星，它是指挥机与用户机通信的媒介，是实现指挥机监控和通播功能的关键。

本发明提供了一种用于北斗监控系统开发的硬件模拟方法及装置，通过软件实现对硬件的模拟，模拟用户机是对真实用户机的硬件模拟，模拟指挥机是对真实指挥机的硬件模拟，模拟北斗卫星是对北斗卫星的模拟，各模拟部分之间可以实现数据传输。如图2所示，本发明模拟系统在终端(例如pc机)上实现，通过软件模拟北斗卫星和至少一个模拟用户机、至少一个模拟指挥机，三者之间进行信息交互。终端为每个模拟用户机和模拟指挥机分别分配有存储空间和地址；模拟北斗卫星中存储有模拟用户机与模拟指挥机的隶属关系，用于判定模拟用户机隶属于哪个模拟指挥机，还存储有位置信息和通信数据。

本发明可以模拟实现北斗用户机的通信、定位、监控等功能，使得直接基于模拟系统开发北斗监控系统成为了可能，使得北斗软件系统的研发可以先于硬件设备的购买，大大节约了开发的成本，一定程度上促进了北斗卫星导航定位系统的应用。

本发明中构建的模拟用户机中包括模拟信息接收部分，模拟信息接收部分将接收到的监控系统的请求指令中的短报文按原样发送给模拟北斗卫星，实现通信信息的发出。

模拟用户机设置有如下参数：

icid：设定模拟用户机的卡号信息，唯一标识北斗模拟用户机；

frequnce：设定北斗服务频率信息；

broadcastid：该用户机所隶属的指挥机卡号；

iscommand：设置为0代表是用户机；

serverip：模拟用户机服务地址和端口号；

模拟指挥机与模拟用户机功能类似，除了可以实现模拟用户机具有的定位和通信功能，还可以通过模拟北斗卫星实现对下属模拟用户机的监控和通播功能。

模拟指挥机设置有如下参数：

icid：设定模拟指挥机的卡号信息，唯一标识北斗模拟指挥机；

frequnce：设定北斗服务频率信息；

broadcastid：该指挥机通波号；

iscommand：设置为1代表是指挥机；

serverip：模拟指挥机服务地址和端口号；

loweric：下辖机卡号信息。

模拟北斗卫星进行坐标及通信数据的传输和反馈，是实现模拟指挥机监控和通播功能的媒介，其包含一个隶属关系表和模拟控制部分。隶属关系表记录着每个模拟用户机或模拟指挥机的icid、iscommand、broadcastid、loweric、nlocation(最新坐标数据)、nreceive(最新接收信息)和nsend(最新发送信息)，如表1所示。一旦模拟用户机或模拟指挥机启动后接入网络环境，模拟北斗卫星的隶属关系表会自动增加一条记录，并填写好对应的icid、iscommand、broadcastid、loweric。

表1隶属关系表

通过iscommand可区分模拟用户机和模拟指挥机，若为1则是模拟指挥机，若为0则是模拟用户机。broadcastid表示两层含义，若为模拟指挥机，代表该模拟指挥机的通播号，若为模拟用户机，代表该模拟用户机隶属的模拟指挥机卡号。loweric为模拟指挥机特有的字段，表示该模拟指挥机下属的所有模拟用户机的卡号。

模拟控制部分将接收的坐标数据和通信信息更新存储于隶属关系表中对应icid的nlocation、nreceive和nsend，并同时根据iscommand、broadcastid、loweric将存储的最新坐标数据、最新接收或发送的通信信息发送给指定的模拟用户机或模拟指挥机。

模拟指挥机的监控和通播功能，具体实现过程如下：

对于任一模拟用户机接收到定位请求后，模拟用户机根据接收到的定位请求，随机产生对应的坐标数据，将该坐标数据反馈给定位请求方(即用户机系统)，同时将该坐标数据发送给模拟北斗卫星，模拟北斗卫星将坐标数据存储于隶属关系表中该模拟用户机的nlocation(最新坐标数据)。同时，根据iscommand、broadcastid将该坐标数据发送给模拟用户机隶属的模拟指挥机。

而对于任一模拟指挥机接收到定位请求后，模拟指挥机根据接收到的定位请求，随机产生对应的坐标数据，将该坐标数据反馈给定位请求方(即指挥机系统)，同时将该坐标数据发送给模拟北斗卫星，模拟北斗卫星将坐标数据存储于隶属关系表中该模拟指挥机的nlocation(最新坐标数据)。

同样的，当用户机系统通过模拟用户机1发出给模拟用户机2的通信请求时，模拟用户机1发出对模拟用户机2的通信指令，模拟用户机1硬件设备模拟部分的信息接收部分将接收的申请指令中的短报文按原样发送给模拟北斗卫星的模拟控制部分。模拟控制部分将通信信息分别存储于隶属关系表中模拟用户机1的nsend(最新发送信息)和模拟用户机2的nreceive(最新接收信息)。同时，根据模拟用户机1和2的iscommand、broadcastid，将通信信息发送给模拟用户机2的同时，分别发送给其隶属的模拟指挥机。

若模拟指挥机对下属所有模拟用户机同时发送通信信息，即通播的指令。则模拟指挥机硬件设备模拟部分的信息接收部分将接收的申请指令中的短报文按原样发送给模拟北斗卫星的模拟控制部分。模拟控制部分将通信信息分别存储于模拟指挥机的nsend(最新发送信息)和其下属所有模拟用户机的nreceive(最新接收信息)。同时，根据iscommand、loweric将通信信息发送给下属所有模拟用户机，即实现指挥机的通播功能。

以模拟用户机1和模拟用户机2隶属于同一个模拟指挥机为例，北斗模拟系统定位信息的传输包含模拟用户机自身的定位和模拟指挥机对模拟用户机的定位两部分。当用户机系统1或2发出定位请求时，模拟用户机1或2接受该请求，其模拟应用接口端的指令发送模块发出定位指令，触发模拟用户机1或2的硬件设备模拟端的位置信息模拟部分产生坐标数据。一方面将坐标数据发送给模拟应用接口端回调给用户机系统1或2，实现用户机自身的定位需求。另一方面，将坐标数据发送给模拟北斗卫星的模拟控制部分。

模拟控制部分将坐标数据存储于隶属关系表中模拟用户机1或2的nlocation(最新坐标数据)。同时，根据iscommand、broadcastid将该坐标数据发送给隶属的模拟指挥机。模拟指挥机再将坐标数据回调给指挥机系统，从而让指挥机系统能够实时了解下属每一个模拟用户机的位置信息，实现模拟指挥机对模拟用户机的定位。

北斗模拟系统通信信息的传输包含模拟用户机对模拟用户机的信息传输、模拟指挥机对模拟用户机的通信信息传输和模拟用户机对模拟指挥机的通信信息传输。

当用户机系统1发出对用户机系统2的通信请求时，模拟用户机1接受该请求，其模拟应用接口端的指令发送模块发出通信指令，触发硬件设备模拟端的信息接收模块将接收的申请指令中的短报文按原样发送给模拟北斗卫星的模拟控制部分。模拟控制部分将通信信息分别存储于隶属关系表中模拟用户机1的nsend(最新发送信息)和模拟用户机2的nreceive(最新接收信息)。同时，根据模拟用户机1和2的iscommand、broadcastid，将通信信息发送给模拟用户机2，同时发送给模拟用户机1和2隶属的模拟指挥机。模拟用户机2和模拟指挥机再将通信信息分别回调给用户机系统2和指挥机系统，在实现模拟用户机间通信功能的基础上，使得其隶属的模拟指挥机可以实时监控下属模拟用户机的通信情况。

当指挥机系统发出对其下属用户机系统的通信请求时，模拟指挥机接受该请求，其模拟应用接口端的指令发送模块发出通信指令，触发硬件设备模拟端的信息接收模块将接收的申请指令中的短报文按原样发送给模拟北斗卫星的模拟控制部分。模拟控制部分将通信信息分别存储于模拟指挥机的nsend(最新发送信息)和其下属模拟用户机1和2的nreceive(最新接收信息)。同时，根据iscommand、loweric将通信信息发送给下属的模拟用户机1和2。模拟用户机1和2再将坐标数据分别回调给用户机系统1和用户机系统2，实现了指挥机系统对用户机系统1和2的通播功能。

当用户机系统1或2发出对其隶属的指挥机系统的通信请求时，模拟用户机1或2接受该请求，其模拟应用接口端的指令发送模块发出通信指令，触发硬件设备模拟端的信息接收模块将接收的申请指令中的短报文按原样发送给模拟北斗卫星的模拟控制部分。模拟控制部分将通信信息分别存储于隶属关系表中模拟用户机1或2的nsend(最新发送信息)和模拟指挥机的nreceive(最新接收信息)。同时，根据模拟用户机1或2的iscommand、broadcastid，判断其隶属的模拟指挥机的卡号和接收通信信息的模拟指挥机卡号相同，则直接将通信信息发送给模拟指挥机。模拟指挥机再将通信信息回调给指挥机系统，实现了模拟用户机对指挥机系统的通信。

如图3所示为北斗监控系统向模拟用户机1发送定位请求，模拟用户机1随机产生坐标数据并反馈给北斗监控系统，同时将坐标数据发送给模拟北斗卫星，模拟北斗卫星根据隶属关系将该坐标数据发送给模拟用户机1隶属的模拟指挥机1。

图4中模拟用户机1通过模拟北斗卫星向模拟用户机2发送数据，模拟北斗卫星根据隶属关系将该数据发送给模拟用户机1隶属的模拟指挥机1。

图5中模拟指挥机1将数据发送给模拟北斗卫星，模拟北斗卫星根据隶属关系，将该数据发送给隶属于模拟指挥机1的模拟用户机1和/或模拟用户机2。

图6中模拟用户机1通过模拟北斗卫星向隶属的模拟指挥机1发送通信数据，在其他实施例中，可以有多个模拟用户机同时向隶属的模拟指挥机发送数据。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式，例如隶属关系的具体体现形式可以采用其他的方式，如表格或语句规则等形式，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。