船载网关通信系统、船载网关通信方法及电子设备与流程

本发明涉及海洋通信技术领域，尤其涉及船载网关通信系统、船载网关通信方法及电子设备。

背景技术：

我国是国际航运大国，拥有辽阔的海域。狂风、巨浪、暴雨、浓雾、海流、海冰等恶劣天气和海况，严重威胁着海上船舶、设施的航行和作业安全，气象部门以实现近海公共服务和预警信息发布全覆盖、远海监测预警全天候、远洋气象保障能力显著提升为目标。

但是目前我过的海洋通信技术尚处在较低层次的应用阶段,各种通信系统之间相互孤立,缺乏统一的协调管理机制,只能基本满足海事活动的常规通信需求，不能保障整个海洋通信系统合理、高效地运行。依据海事活动的区域和从事的业务种类,尽管用户可以选择不同的通信系统,但是,各种系统的性能优势和劣势均十分明显。最突出的问题是没有一种通信方式,可以同时满足覆盖海区任意切换、传输时间和数据类型不受限制、设备成本和使用资费尽量降低的要求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供船载网关通信系统，其能实现覆盖全海洋的通信传播。

本发明的目的之二在于提供船载网关通信方法，其能实现覆盖全海洋的通信传播。

本发明的目的之三在于提供一种电子设备，其能实现覆盖全海洋的通信传播。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

船载网关通信系统，包括船载网关和通信单元，所述通信单元包括北斗卫星通信单元、风云四号通信单元、短波通信单元、通信卫星通信单元、移动通信单元、短距离无线通信单元、船上终端设备，所述北斗卫星通信单元、风云四号通信单元、短波通信单元、通信卫星通信单元、移动通信单元、短距离无线通信单元、船上终端设备均与船载网关连接；

所述船载网关用于接收通信单元的信息，对所述信息进行解码和计算得到原始的信息分片，当判断内存中存储有与当前解码、计算到的信息分片相同的信息分片时，将内存中相同id编码的信息分片以预设顺序进行重组，并将重组后的信息发送至终端上展示。

优选的，所述通信卫星通信单元包括天通一号卫星通信模块和海事卫星通信模块。

优选的，所述移动通信单元包括2g、3g、4g中的一种或多种。

优选的，所述短距离无线通信单元包括wlan通信单元、zigbee通信单元，以及无线电通信单元。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

船载网关通信方法，应用于船载网关通信系统，包括船载网关和通信单元，包括如下步骤：

接收步骤：对所有通信通道进行监听，以通过通信单元对信息进行接收并存储；

解码步骤：将接收到的数据信息进行解码和计算得到原始的信息分片；

比对步骤：判断内存中是否已存储有与当前解码、计算到的信息分片相同的信息分片，若有，则丢弃当前接收到的信息分片，否则，将当前解码、计算到的信息分片存储；

重组步骤：将内存中相同id编码的信息分片以预设顺序进行重组；

分发步骤：将重组后的信息发送至终端上展示。

优选的，在接收步骤中，还根据所述id编码判断接收到的信息分片是否存储在内存中，若是，则丢弃该信息分片，否则，存储该信息分片。

优选的，在比对步骤与重组步骤之间还包括判断步骤：判断内存中同一个id编码对应的信息分片的总数量是否与原始信息分片数量一致，若是，则执行重组步骤，否则，返回接收步骤。

优选的，在解码步骤中，所述信息分片具有分片序号；重组步骤中，将内存中相同id编码的信息分片以分片序号的排列顺序进行重组。

优选的，将所有信息分片的分片序号记为第一数列，并对任意相邻的两个信息分片分别进行差分编码，并将任意相邻的两个信息分片的差分编码进行同或运算得到一序列号，将全部序列号记为第二数列，从第二数列中选取三个信息分片，并在第一数列中选取3k+1位置上的信息分片以让改信息分片携带冗余信息；其中k为常数。

本发明的目的之三采用以下技术方案实现：

一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可被处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：

接收步骤：对所有通信通道进行监听，以通过通信单元对信息进行接收并存储；

解码步骤：将接收到的数据信息进行解码和计算得到原始的信息分片；

比对步骤：判断内存中是否已存储有与当前解码、计算到的信息分片相同的信息分片，若有，则丢弃当前接收到的信息分片，否则，将当前解码、计算到的信息分片存储；

重组步骤：将内存中相同id编码的信息分片以预设顺序进行重组；

分发步骤：将重组后的信息发送至终端上展示。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过船载网关与多种不同通信通道的通信单元进行连接，可以扬长避短，集成了多信道通信，实现全海洋覆盖通信传输。

附图说明

图1为本发明的船载网关通信系统的模块结构图；

图2为本发明的船载网关通信方法的流程图；

图3为本发明的数据包组成图；

图4为本发明的信息分片编码示例图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1所示，本发明提供船载网关通信系统，包括船载网关和通信单元，所述通信单元包括北斗卫星通信单元、风云四号通信单元、短波通信单元、通信卫星通信单元、移动通信单元、短距离无线通信单元、船上终端设备，所述北斗卫星通信单元、风云四号通信单元、短波通信单元、通信卫星通信单元、移动通信单元、短距离无线通信单元、船上终端设备均与船载网关连接。

短波通信单元其稳定性依赖电离层，在海上覆盖500-1000公里范围，速率能达到2400bps，单向通信，终端成本和运行成本都低，支持数字化。风云四号通信单元的稳定性高，海上覆盖范围广，速率为600bps/150bps，单向通信，运行成本低，但终端成本高。北斗卫星通信单元稳定性高，海上覆盖范围广，速度为140bpm，支持单/双向通信，不支持多媒体，终端成本低，运行成本低。通信卫星通信单元如天通一号稳定性受天气影响大，海上覆盖范围广，速度为384kbps，支持单/双向通信，支持多媒体，终端成本高，运行成本高。移动蜂窝信道稳定性高，覆盖范围通常在沿海50km内，双向通信，支持多媒体，终端成本和运行成本都低。

上述多个信道各有优势劣势，本发明将其结合集成为多信道，可同时满足全天候、全海域的覆盖。在发送数据时，选择最优的信号发送当前的数据。船载网关观测数据、查询请求、反馈数据和提供报警信息、预警综合信息等。岸基控制平台与多个通信单元连接，下行进行数据封装，协议拆包，多通道广播/单通道推送，上行进行分发应用、数据解析，协议组包和多通道接收。在船载网关中则下行进行多通道接收、协议组包、数据解析和分发应用，上行实现发送、优选通道、协议拆包和数据封装。

船载网关用于接收通信单元的信息，对所述信息进行解码和计算得到原始的信息分片，当判断内存中存储有与当前解码、计算到的信息分片相同的信息分片时，将内存中相同id编码的信息分片以预设顺序进行重组，并将重组后的信息发送至终端上展示。船载网关包括有信号接收器、解码器和存储器，具体是接收器与通信单元进行连接接收信号，进行通信，接收的信号传输至解码器进行解码等处理，处理后的数据传输到存储器进行存储，并发送至船上终端、短距离无线通信单元。

本发明的通信卫星通信单元包括天通一号卫星通信模块和海事卫星通信模块。移动通信单元包括2g、3g、4g中的一种或多种。

另外，，所述短距离无线通信单元包括wlan通信单元、zigbee通信单元，以及无线电通信单元。本发明还可以外接北斗卫星的路由器，每天提供一次定位和授时服务。通过网关传输指令，通过北斗卫星通信单元，对所有船只发送定位和授时的请求，船只获取到请求后，返回当前定位，北斗卫星通信单元记录返回信息的时间，计算出传输所需时间，再将“当前时间+传输单程时间”的指令过去，船载网关获取指令，并对时间进行更新。

本发明集成利用已有的卫星通信、短波通信和移动通信，实现多通道并行广播方式下，支持预警信息单发、组发和全网群发的高容错方案。

与岸基进行信息交互时，对岸基信息进行智能路由选择和传输，数据包会通过各信道的传输速率进行加权平均计算，得出单位时间内每个信道的传输比例，将所有数据包按照比例往对应的每个信道输送。

如图2所示，本发明还提供船载网关通信方法，应用于本发明所述的船载网关通信系统，包括船载网关和通信单元，通信单元包括北斗卫星通信单元、风云四号通信单元、短波通信单元、通信卫星通信单元、移动通信单元、短距离无线通信单元、船上终端设备，所述北斗卫星通信单元、风云四号通信单元、短波通信单元、通信卫星通信单元、移动通信单元、短距离无线通信单元、船上终端设备均与船载网关连接。

本发明的船载网关通信方法包括如下步骤：

s1：对所有通信通道进行监听，以通过通信单元对信息进行接收并存储；信息例如为预警信息，id编码则是预警信息的id，每一个预警信息都携带一个唯一的id编码，比对id编码帮助判断船载网关是否已经成功接收到预警信息的所有数据包，如果已经接收完成，则丢弃后面收到的相同id编码的数据包。

s2：将接收到的信息进行解码和计算得到对应的信息分片；

s3：判断内存中是否已存储有与当前解码、计算到的信息分片相同的信息分片，若有，则丢弃当前接收到的信息分片，否则，将当前解码、计算到的信息分片存储；

每个预警信息会分成若干个信息分片。船载网关收到数据包后，通过解码和计算得到每个信息分片后。若存储里已通过解码计算获得该信息分片，则抛弃该分片。并同时通过监测信息分片的数量，是否已经和原来的分片总数一致，来判断信息分块是否收集完全。

s4：将内存中相同id编码的信息分片以预设顺序进行重组；

s5：将重组后的信息发送至终端上展示。

在s1步骤中，还根据所述id编码判断接收到的信息分片是否存储在内存中，若是，则丢弃该信息分片，否则，存储该信息分片。

在s3步骤与s4步骤之间还包括：判断内存中同一个id编码对应的信息分片的总数量是否与原始信息分片数量一致，若是，则执行s5步骤，否则，返回s1步骤。

在s2中，所述信息分片具有分片序号；重组步骤中，将内存中相同id编码的信息分片以分片序号的排列顺序进行重组。

参考图3，在信息传输之前，需要传输的信息会先被分割成若干个等长的信息分片，将每一块都标有序号，所述序号也就是信息分片的分片序号，可记为第一数列{an}。然后将相邻两个信息分块进行差分编码，将前后两个信息分块的每一位做“同或”的运算，得到另外一列编码后的分片，并标号记为第二数列{bn}。目的是让相邻两个信息分片产生关系，若丢失了其中一个信息分片，仍然可以通过计算，将丢失的信息分片恢复回来。封装的时候，随机从{bn}挑选三个编码分片，另外从原信息分片{an}中随机抽取“3k+1”位置的分片附带上作为冗余。选择3k+1的位置是正好可以数量上也满足上面的三个编码分片，另外位置相隔不远，能大大降低失败的几率。相邻两个信息分片{an}，会通过“同或”的差分运算后，得到另外一组信息分片{bn}，图中的分片数据也就是信息分片。参考图4，例如丢失了{bn}中的一组信息分片，仍然可以通过另外两个方向将所有信息分片{an}还原。图中的数据分片也就是信息分片。

本发明的网关对广播数据进行接收、处理、筛选和分发。对岸基信息进行智能路由选择和传输，对船内信息提供基于tcpip的有线/无线网络通信服务。当船载网关收到所有分片之后，会将所有信息分片通过船上的usb接口或者短线距离无线通信网络，把信息分片都按顺序分发到终端上，由终端对信息进行还原。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。