北斗卫星一代短报文通信技术及应用
北斗卫星一代短报文通信技术及应用
沈华飞 江苏北斗卫星应用产业研究院有限公司 江苏南京 210061
【文章摘要】
介绍北斗卫星一代短报文通信技术原理和关键技术以及应用
【关键词】
北斗卫星一代；短报文；通信技术； 应用
0 前言
北斗卫星的短报文通信功能是美国GPS
和俄罗斯GLONASS 都不具备的特殊功能，是全球首个在定位、授时之外具备报文通信为一体的卫星导航系统。
北斗卫星短报文通信具有用户机与用户机、用户机与地面控制中心间双向数字报文通信功能，一般的用户机可一次可传输36 个汉字，申请核准的可以达到传送120 个汉字或240 个代码。短报文不仅可点对点双向通信，而且其提供的指挥端机可进行一点对多点的广播传输，为各种平台应用提供了极大便利。
指挥端机收到用户机发来的短报文， 通过串口与服务器连接并且以JAVA 或其它语言编写的通信服务解析数据，通过短信网关转发至普通手机，以及通过通信服务可实现普通手机往用户机发送短报文功能。
1 短报文通信特点
北斗报文通信相比较其它的卫星通信方式具有以下特点：
（1）北斗通信申请的信道的分析
通信申请的用户机端通过“北斗”卫星与其他的用户机建立通信申请的链接， 类似互联网通信的链路层，只不过北斗通信是通过卫星无线互连。“卫星TCP/IP 传输技术”中定义的链路层不仅仅指整个系统的通信链接，而是在其的基础上高了一个层次。“北斗”卫星通信的实际链路中并没有实现链路控制功能，类似与互联网的物理层。可以类比，数据丢失率类似链路的差错率，通信频度类似于传播延迟， 信息往返同样也存在信道的不对称性。
（2）通信频度和通信量的限制
根据北斗卡的不同级别，北斗卡可以支持的报文通信可分为两个级别，普通用户通信频率为120 汉字/ 次；三级北斗卡发送短报文时间频率为1 分钟一次。
（3）数据格式的种类
根据需要，可以选择北斗通信申请的短报文两种数据类型，一种是通常汉字通信采用的ASCII 码的方式，另一种为BCD 码方式。
（4）其它通信过程中干扰因素和制约因素
北斗短报文通信除了易受天气等环境因素的影响，数据传输误码率比较大的限制外，其发送短报文的长度和频率也影响了其民用的灵活性。但其在救援救急上应用还是起到较好的补充和保障。
2 北斗短报文的通信技术原理
指挥机端可通过串口获取发送至其的数据，并通过JAVA 等编码程序接收并处理数据，以实现各种应用。
串口非同步传送，参数定义如下：
（1）传输速率：19200bit/s（默认），可根据用户机具体情况设置其他速率；
（2）1
bit 开始位；
（3）8
bit 数据位；
（4）1
bit 停止位；
（5）无校验。
serialPort.setSerialPortParams(115
200,SerialPort.DATABITS_8,SerialPort. STOPBITS_1,SerialPort.PARITY_NONE);
2.1 短报文通信信息类别
2.2 北斗报文的通信服务
（1）用户机发送短报文至用户机
北斗用户机发送短报文至用户机一般走卫星通道直接发送。但是如果用户机卡绑定了一张主卡的话，子卡的用户机发出的短报文将会往主卡的指挥机发一份短报文。
此时，主卡的指挥机将具有了广播的功能，主卡指挥机可以向绑定其的所以子卡广播短报文。类似与短信群发的功能。此功能可应用在海洋船舶系统中的天气播报、紧急通知等。
由于北斗卡的级别限制，北斗短报文将有1 分钟或30 秒才能发送一条短报文的限制。一般用户机内将会以队列的方法控制短报文按顺序一条条的发送。但是指挥机端或用户机接收端的接收短报文无时间限制。
（2）用户机与普通手机互发短报文
北斗用户机向普通手机发送短信，需要经过指挥机端的通信服务进行转发。其原理为：北斗用户机发送短报文发至指挥机，指挥机端的通信服务通过串口收到短报文。判断短报文内容的前11 位为手机号码时，北斗指挥机端基于JAVA 通信服务通过识别手机号，将其短报文通过网络推送至短信网关，再由短信网关发至目标手机，以实现无信号无网络覆盖地的北斗用户机可与普通的手机之间的短报文通信功能
相反，普通手机也可以向北斗用户机发送短报文。指挥机端的通信服务收到来自手的短信之后，通过识别短信内容的前6 位判断其发送目标，通过调用指挥机端的接口，采用指挥机发送至用户，达到普通手机发送短信至用户机的功能。
（3）用户机与平台或手机App 互发短报文
北斗用户机与网站平台或者手机App 互发短报文。其是在用户机和普通手机通信的基础上封装的比较友好的应用，
以满足使用者的操作。
2.3 北斗短报文紧急救援
北斗短报文提供了紧急通道，此通道无时间限制，可以按照设定的时间间隔， 不断发出求救信息。但是此求救信息会消耗普通短报文的时间。
比如，正常一条短报文直接的时间间隔是1 分钟。如果连续发送5 条紧急求救信息，将消耗用户机5 分钟的时间，此5 分钟内用户机将无法发出任何短报文。
一般紧急救援的短报文发送提供设备按钮或者软件按钮，以最简便快捷的方式提供给用户，以便紧急情况下使用。
3 应用
北斗卫星导航系统应用前景十分广阔。比如，我们可以使用安装北斗卫星导航的手机或车载卫星导航查询需要走的路线。或者监控物流车辆、公共车辆的行驶轨迹，已经通过接有外设传感设备的北斗设备监控车辆的行驶速度、停车时间、驾驶时间等。
此外，你还可以向紧急救援服务单位提供移动信号中断，如地震、灾难时的紧急救援的文字信息等。或者提供喜欢去偏远地区远足的人提供查询最近的停车位、餐厅、旅馆等，以及无信息覆盖的遇险情况下的求救服务等。
当在无信号覆盖的沙漠、偏远山区、以及海洋等人烟稀少地区进行搜索救援时，北斗设备除导航定位外，还具备短报文通信功能。人们通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况，有效提高救援搜索效率。
【参考文献】
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