【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及北斗衛星通信定位領域，尤其涉及一種基于北斗短報文的便攜式應急通信方法。
技術介紹
1、北斗衛星系統是中國自行研制開發的全球性有源三維衛星定位與通信系統（cnss），是除美國的全球定位系統（gps）、俄羅斯的glonass之后第三個成熟的衛星系統。北斗衛星系統的定位精度已經達到國際先進水平，其獨特的短報文通信功能，在緊急救援、位置跟蹤、信息交互等應用上發揮了重要作用，其短報文的通信容量也相比北斗二號從每條120漢字提高到1000漢字，極大提高了北斗通信的實用性，北斗衛星系統為用戶提供高質量的定位、導航和授時服務，其建設與發展遵循開放性、自主性、兼容性、漸進性。
2、北斗系統的信號類型主要有rdss和rnss兩種。在rnss體制下，北斗衛星會源源不斷地將帶有時間和位置的rnss信號發射到地面，經過對報文的解析可以求解出導航終端的實時位置。在rdss體制下，衛星向地面發射問詢信號，終端接收后送入地面站，由地面站判斷是定位還是通信。對于定位請求，地面站會根據用戶參數解算出用戶當前位置并返回給用戶終端，對于通信請求，地面站會直接把數據發送到用戶終端。
3、基于北斗定位通信技術的終端需要提升定位精度、通信能力、實用性、便捷性、降低設備功耗、優化性能和確保可靠性，現有的通信定位終端大多是基于gps導航定位系統的，對外通信時必須通過移動通信網絡，這使得在網絡信號不好時終端無法與外界通信，收到的定位信息無法上報后臺服務器，后臺服務器無法得知終端的位置，這就使得使用終端的用戶安全問題無法得到保障。特別是在無人區
4、因此，有必要提供一種基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，解決上述問題。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，解決了現有北斗通信定位終端功能單一、穩定性差等問題，實現定位精度高、安全可靠、實用性強的特點，實現真正具有全天時、全天候、全覆蓋能力。其技術方案如下所述：
2、一種基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，包括應急通信裝置和移動終端的嵌入式軟件，所述應急通信裝置用于接收北斗衛星的數據，將短報文信息和定位信息發動到移動終端，并接收來自移動終端的指令；所述應急通信裝置包括與嵌入式軟件進行通信的轉發單元，實現與移動終端設備的藍牙端口連接；所述嵌入式軟件需要對兩個環形緩沖區進行操作，分別是北斗數據緩沖區、用戶數據緩沖區，所述應急通信裝置接收到北斗數據時，將北斗數據壓入北斗數據緩沖區，發送任務檢測是否為北斗數據，如果有北斗數據則傳給用戶；所述應急通信裝置對于收到的用戶數據則壓入用戶數據緩沖區，通過接收任務檢測用戶數據緩沖區是否有用戶數據，然后將用戶數據傳給自身的射頻模塊進行發送。
3、所述轉發單元進行數據接收時，用戶數據和北斗數據格式都是以$符開始，其中第五位和第六位為長度信息，在接收過程中以收到$符為起始符，再從收到的第五位和第六位字符計算該次接收數據報文的長度，最后按照該長度收下剩余字符，將剩余字符接收完整后計算所有字符的檢驗值，得到的校驗值與最后一位進行比較，如果計算得到的校驗值與最后一位校驗值相同，則將這條完整的包壓入到數據緩沖區，若不一致則將整條報文丟棄。
4、所述轉發單元對于北斗數據封裝時，分為下面字段的封裝：
5、s21：命令類型名，類型名包括時間檢測、功率檢測、版本讀取、系統自檢、串口輸出、定位信息及通信信息；
6、s22：用戶地址值的填充，用戶地址值是本機用戶的地址，這個字段的大小只有三個字節長度；
7、s23：內容字段，內容字段的信息根據不同的信息類別而定，不同的信息類別內容長度也不一樣；
8、s24：校驗和，是根據前面的類別信息、用戶地址、信息內容按照每一個字節異或生成，確保數據在接收過程中減少誤碼率。
9、所述轉發單元進行數據發送時，用戶數據和北斗數據發送過程的設計相同，在數據發送任務中，檢測緩沖區是否有新的數據需要發送，如果有新的數據需要發送，打開藍牙發送串口，將數據通過藍牙串口發送出去，在發送過程，取出每個緩沖區的報文，依據報文中的長度信息，將報文按照16進制碼依次從串口發送出去。
10、所述應急通信裝置包括主控單元電路、通信接口模塊、北斗rdss通信模塊、北斗rnss定位模塊，所述北斗rdss通信模塊、北斗rnss定位模塊都與主控單元電路相連接，所述北斗rdss通信模塊通過北斗天線與北斗衛星進行通信，所述北斗rnss定位模塊通過gnss天線與北斗衛星進行通信，主控單元電路通過通信接口模塊與手機藍牙進行通信。
11、所述通信接口模塊包括藍牙模塊和usb接口，所述藍牙模塊用于和手機藍牙相連接，所述藍牙模塊、usb接口都與arm處理器相連接。
12、所述應急通信方法包括通信鏈路、定位鏈路，以及通信加定位鏈路的三種工作模式；所述通信鏈路是接收北斗衛星的rdss信號，對信號進行處理后使用手機app查收顯示，同時通過手機app下達指令，由藍牙模塊轉發給主控單元電路進行信息發送；所述定位鏈路是通過gnss天線接收北斗衛星的導航電文數據，主控單元電路通過藍牙模塊把數據發送給手機app，通過手機app提取有效定位數據信息并顯示出來；所述通信加定位鏈路是主控單元電路從北斗衛星發送的導航電文數據提取有效的定位數據，同時使用北斗三代短報文格式封裝成通信指令，通信指令經過北斗天線發送出去。
13、所述北斗rnss定位模塊用于對北斗衛星發送的定位信號完成射頻前段處理、基帶信號處理、定位解算處理，最終通過串口輸出標準nmea0183協議，所述定位解算采用卡爾曼濾波定位算法。
14、所述卡爾曼濾波定位解算流程包括預測步驟：
15、在每一個定位歷元，卡爾曼濾波器首先利用狀態方程預測應急通信裝置當前的位置、速度和鐘差等狀態；
16、確定卡爾曼濾波狀態量并建模，低動態下采用勻加速運動模型，狀態量為；其中xu、yu、zu為位置狀態量，vxu、vyu、vzu為速度狀態量，為系統鐘差，為鐘漂狀態量；
17、創建狀態方程并進行一步預測，離散化之后的狀態方程為：，其中，為狀態轉移矩陣，為第k-1歷元的后驗狀態估計，就是第k-1歷元濾波后的狀態量，w為第k-1歷元的系統噪聲；
18、計算先驗估計誤差方差協方差矩陣，其中為系統噪聲的方差協方差矩陣；為第k-1歷元的濾波后的誤差協方差矩陣。
19、所述卡爾曼濾波定位解算流程包括校正步驟：通過處理測量殘余而得到系統狀態估計值的校正量及其校正后的最優估計值；
20、根據陣、陣及陣計算出增益矩陣，其中，為觀測矩陣，陣為觀測量誤差方差協方差矩陣，能夠根據應急通信裝置實際偽距及多普勒精度進行設置；
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1.一種基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：包括應急通信裝置和移動終端的嵌入式軟件，所述應急通信裝置用于接收北斗衛星的數據，將短報文信息和定位信息發動到移動終端，并接收來自移動終端的指令；所述應急通信裝置包括與嵌入式軟件進行通信的轉發單元，實現與移動終端設備的藍牙端口連接；所述嵌入式軟件需要對兩個環形緩沖區進行操作，分別是北斗數據緩沖區、用戶數據緩沖區，所述應急通信裝置接收到北斗數據時，將北斗數據壓入北斗數據緩沖區，發送任務檢測是否為北斗數據，如果有北斗數據則傳給用戶；所述應急通信裝置對于收到的用戶數據則壓入用戶數據緩沖區，通過接收任務檢測用戶數據緩沖區是否有用戶數據，然后將用戶數據傳給自身的射頻模塊進行發送。
2.根據權利要求1所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述轉發單元進行數據接收時，用戶數據和北斗數據格式都是以$符開始，其中第五位和第六位為長度信息，在接收過程中以收到$符為起始符，再從收到的第五位和第六位字符計算該次接收數據報文的長度，最后按照該長度收下剩余字符，將剩余字符接收完整后計算所有字符的檢驗值，得到的校驗值與最后一位進
3.根據權利要求1所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述轉發單元對于北斗數據封裝時，分為下面字段的封裝：
4.根據權利要求1所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述轉發單元進行數據發送時，用戶數據和北斗數據發送過程的設計相同，在數據發送任務中，檢測緩沖區是否有新的數據需要發送，如果有新的數據需要發送，打開藍牙發送串口，將數據通過藍牙串口發送出去，在發送過程，取出每個緩沖區的報文，依據報文中的長度信息，將報文按照16進制碼依次從串口發送出去。
5.根據權利要求1所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述應急通信裝置包括主控單元電路、通信接口模塊、北斗RDSS通信模塊、北斗RNSS定位模塊，所述北斗RDSS通信模塊、北斗RNSS定位模塊都與主控單元電路相連接，所述北斗RDSS通信模塊通過北斗天線與北斗衛星進行通信，所述北斗RNSS定位模塊通過GPS天線與北斗衛星進行通信，主控單元電路通過通信接口模塊與手機藍牙進行通信。
6.根據權利要求5所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述通信接口模塊包括藍牙模塊和USB接口，所述藍牙模塊用于和手機藍牙相連接，所述藍牙模塊、USB接口都與ARM處理器相連接。
7.根據權利要求5所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述應急通信方法包括通信鏈路、定位鏈路，以及通信加定位鏈路的三種工作模式；所述通信鏈路是接收北斗衛星的RDSS信號，對信號進行處理后使用手機APP查收顯示，同時通過手機APP下達指令，由藍牙模塊轉發給主控單元電路進行信息發送；所述定位鏈路是通過GNSS天線接收北斗衛星的導航電文數據，主控單元電路通過藍牙模塊把數據發送給手機APP，通過手機APP提取有效定位數據信息并顯示出來；所述通信加定位鏈路是主控單元電路從北斗衛星發送的導航電文數據提取有效的定位數據，同時使用北斗三代短報文格式封裝成通信指令，通信指令經過北斗天線發送出去。
8.根據權利要求7所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述北斗RNSS定位模塊用于對北斗衛星發送的定位信號完成射頻前段處理、基帶信號處理、定位解算處理，最終通過串口輸出標準NMEA0183協議，所述定位解算采用卡爾曼濾波定位算法。
9.根據權利要求8所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述卡爾曼濾波定位解算流程包括預測步驟：
10.根據權利要求9所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述卡爾曼濾波定位解算流程包括校正步驟：通過處理測量殘余而得到系統狀態估計值的校正量及其校正后的最優估計值；
...【技術特征摘要】
1.一種基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：包括應急通信裝置和移動終端的嵌入式軟件，所述應急通信裝置用于接收北斗衛星的數據，將短報文信息和定位信息發動到移動終端，并接收來自移動終端的指令；所述應急通信裝置包括與嵌入式軟件進行通信的轉發單元，實現與移動終端設備的藍牙端口連接；所述嵌入式軟件需要對兩個環形緩沖區進行操作，分別是北斗數據緩沖區、用戶數據緩沖區，所述應急通信裝置接收到北斗數據時，將北斗數據壓入北斗數據緩沖區，發送任務檢測是否為北斗數據，如果有北斗數據則傳給用戶；所述應急通信裝置對于收到的用戶數據則壓入用戶數據緩沖區，通過接收任務檢測用戶數據緩沖區是否有用戶數據，然后將用戶數據傳給自身的射頻模塊進行發送。
2.根據權利要求1所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述轉發單元進行數據接收時，用戶數據和北斗數據格式都是以$符開始，其中第五位和第六位為長度信息，在接收過程中以收到$符為起始符，再從收到的第五位和第六位字符計算該次接收數據報文的長度，最后按照該長度收下剩余字符，將剩余字符接收完整后計算所有字符的檢驗值，得到的校驗值與最后一位進行比較，如果計算得到的校驗值與最后一位校驗值相同，則將這條完整的包壓入到數據緩沖區，若不一致則將整條報文丟棄。
3.根據權利要求1所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述轉發單元對于北斗數據封裝時，分為下面字段的封裝：
4.根據權利要求1所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述轉發單元進行數據發送時，用戶數據和北斗數據發送過程的設計相同，在數據發送任務中，檢測緩沖區是否有新的數據需要發送，如果有新的數據需要發送，打開藍牙發送串口，將數據通過藍牙串口發送出去，在發送過程，取出每個緩沖區的報文，依據報文中的長度信息，將報文按照16進制碼依次從串口發送出去。
5.根據權利要求1所述的基于北斗短報文的便攜式應急通信方法，其特征在于：所述應急通信裝置包...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李傳軍，谷瑞軍，胡國磊，吳江，邢傲東，張恒玉，危慧慧，
申請(專利權)人：北方雷科安徽科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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