基于“北斗”卫星导航系统的长报文通信协议.docx
- 文档编号:116613
- 上传时间:2022-10-03
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:12.68KB
基于“北斗”卫星导航系统的长报文通信协议.docx
《基于“北斗”卫星导航系统的长报文通信协议.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于“北斗”卫星导航系统的长报文通信协议.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于“北斗”卫星导航系统的长报文通信协
议
第27卷第1期
2008年3月
海洋技术
OCEANTECHNOIOGY
Vbl.27.No.l
March,2008
基于”北斗”卫星导航系统的长报文通信协议
成方林,张翼飞,刘佳佳
(国家海洋技术中心,天津300112)
摘要:
“北斗“卫星导航系统已经广泛应用在海洋,气象,水利和农业等领域中,利用短报文方式传输各类观测
数据.文中介绍了一个基于”北斗”卫星导航系统的长报文通信协议,很好地解决了利用”北斗“卫星导航系统
长报文传输时存在的数据丢包问题.
关键词:
”北斗”卫星导航系统;TCP/IP;报文;通信协议
中图分类号:
TN967.1文献标识码:
B文章编号:
10032029(2008)01—0026—041引言
”北斗”卫星导航系统是我国(1主发展的区域性卫
星导航系统•具有快速定位,短报文通信和精密授时三大功能.它可以在服务区域内任何时间,任何地点,为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度,并提供双向短报文通信和精密授时服务.当前,移动通信和无线电台通信的覆盖范闹有一定的局限性,”北斗”卫星导航系统则成功解决了偏远地区数据通信的难题.因此,”北斗”卫星导航系统一经运营,便广泛应用在海洋,气象,水利,农业和森林等领域,
利用:
卫星手段传输各类观测数据.
但足.”』匕斗”卫星导航系统的报文长度有一定的限制,通信数据数量如果超过最大报文长度,必须分包进行发送.此外,利用”北斗”卫星导航系统进行大数据量数据通信时仔在数据丢包现象.如果发送数据数量比较小,可以通过重复发送等方式以保证通信的可靠性,但对于通信数据数量比较大的情况则不太合适.为了保证数据通信的可靠性,制定一个于”北斗”卫星导航系统的长报文通信协议是完全必要的.
2技术分析
通信终端通过”北斗”卫星另外的通信终端建市一个通竹链接.这就相于:
网络通信上的链路层,只不过是通过星尤线互连.该链路层与”卫星TCP/IP传输技术”中定义的链路层还有一定的区别,后者是指整个系统的通信链收稿日期9007—1125
基金项目:
国家高技术研究发展计划(863)资助项目(2006AA09A302)
接,而前者则在后者的基础上高了一个层次.”北斗“卫星导航系统的实际链路中并没有实现链路控制功能(即数据可靠性传输机制),从这个意义上来说“北斗”卫星系统的链路层就相当于物理层了.可以简单认为数据丢失几率相当于链路差错率,通信频度相当于传播延迟,信息往返同样也存在信道的不对称性.
因此,可以借鉴因特网的TCP/It协议的网络数据传输控制思想.以及卫星TCP/IP数据传输技术中对数据通信控制的方法,保证利用”北斗”p星系统通信的_u『靠性.TCP/IP是当今进行网络数据传输时使用的主要协议族.该协议族中,TCP和1P是核心,还包括〜些其它议FCP和IP协议分别控制着数据在互联网上的传输和路山选择.IP足一个为广域网设计的无连接网络层协议,它被设计为网间互联协议,IP数据报可在几乎任何链路层协议上的网关(或路由器)间传递.从本质上说,IP无非是指导网络上的数据包从发方计算机送达收方计算机.TCP则负责确保数据在设备之间进行端到端的可靠交付.从这个意义t说,TCP是我们所需要关心的.TCI使川基于滑动窗【]的流量和拥塞控制方式.通过确认分组流实施控制(接收方窗口通知).TCP使用基于往返定时器(RTh:
round一triptimer)的自适应时钟来调谐重发超时.TCP为完成对数据的确认使用r滑动窗口机制,为避免拥塞采用—『称为”慢启动“的策略.
但将TCP的控制机制应用到“北斗叩星通信中必须考虑”北斗“卫星系统的特点.即服务频度,最大一次通信数据数量,以及通信效率等.此外,协议不能太复杂,否则实现起米困难而且影响通信效率.
3长报文通信协议制定
根据,述分析,基于”北斗”卫星导航系统的长报文通
第1期成方林等:
基于”北斗”卫星导航系统的长报文通信协议27信协议的制定思路是对大的数据包进行拆包并加相应的包头,接收端对接收的数据包拆除包头,并对数据合并,如果有数据包丢失,则要求发送端重新发送丢失的数据包,直到所有的数据接收完毕为止•同时还必须采取超时控制等措施,保证数据通信效率和降低通信费用.
基于”北斗”卫星导航系统的长报文通信协议的基本原理如图1和图2所示.
之所以没有象TCP/IP议那样采取窗口滑动方式,是因为实际应用中通过”北斗“卫星系统传输长报文时不允许数据丢包,而且数据量相对网络数据流量比较小,因此可
数据拆包,加包
头,依次发送
i
发送完毕后发
送查询命令
1
等待响应信息
1L
超过规定时间没有收到
响应信息,重发查询命
令,并等待响应信息
1
发送三次查询命令依然没有收到响应信息则停止发送.允许其它数据发送.
长报文发送
以通过最后集中查询方式对数据进行控制.
图1为数据发送端的工作流程.一个完整的长报文发送过程包括长报文发送,查询响应信息分析和补包三部分.查询响应信息是指发送端发送查询信息后接收端的回应信息.如果数据一次性发送成功,就不需要数据补包.长报文发送完毕发送的查询命令的作用是通知接收端本次发送的数据包总数量,接收端根据报文总数量检查接收数据有无丢包,如果有丢包,则统计丢失的包号并反馈到发送端进行重新发送.补包结束后发送的查询命令作用是通知接收端补包完毕,查询数据是否已经完整.
依次发送相应
包号的数据
发送完毕后发
送查询命令
1
等待响应信息
超过规定时间没有收到响应信息,重发查询命令.
并等待响应信息
1L
发送三次查询命令依然没
有收到响应信息则停止发
送,允许其它数据发送.
补包查询响应信息分析
图1发送端工作流程
对一些查询信息如果没有收到响应则等待一定时间后重新发送,但对重发次数进行限制(本协议中默认为三次,可以设置).此外,如果一次补包不成功的话,可以进行第二次补包,但对补包次数也应进行限制,超过一定次数如果仍不成功,则放弃补包,本次长报文发送失败.这样设计的目的一方面是考虑到信息可能丢失的现实,另一方面又可避免陷入死循环,不致因为某一个环节出现了问题而使通信链接长时间无法进行.其它情况也是如此.
图2为数据接收端的工作流程.接收端接收到数据后首先对数据包头进行分析.如果是长报文数据包.则将数据保存到数据缓冲区;如果是长报文补包数据.则将数据补充到数据缓冲区;如果是查询命令,则根据命令检矗彳f无数据丢包,如果有丢包,则通过命令查询响应信息反馈到发送端.同样,如果响应信息得不到发送端的回应,则重复发送,超过一定次数后停止发送,认为本次通信失败.
4长报文通信协议检验
为了检验所制定的基于”北斗“卫星导航系统的长报文通信协议的合理性,进行了通信实验验证.首先通过”北斗”卫星导航系统发送长报文,不采用长报文通信协议,只对长报文进行拆包发送.其次,发送同样的数据,但采用了长报文通信控制协议.实验结果见表1和表2.
从表1中可以看出,发送了8次长报文(2.27k),其
中6次有数据丢包,成功率为25.8次通信共发送了26X8—208个数据包,3+2+2+3+2+2—14个包没有接收到,丢包率为6.73.
以J■可以看出,”北斗”卫星系统进行数据通信时数据丢包还是非常严重的.数据丢包可能与通信终端性能以及天气现象对卫星信号的影响有关,无论什么原因,所造成的
28海洋技术第27卷
数据接收
/
包头分析'
//J\
数据包数据补包查询命令
JJi
数据存储数据存储分析
发送丢包统计数据合并并发
送响应
规定时间收不到补
包数据.重新发送丢
包包号
发送三次依然收不
到补包数据则停止
发送,并认为该次
数据接收失败
图2接收端工作流程
表1无报文控制的通信实验记录序号日期时间总包数丢包数备注12005.6.1616:
09263
22005.6.1617:
06262
32005.6.1618:
o6262
42005.6.1620:
07260
02005.6.1620:
53260
62oo5.6.17o9:
o7263
72oo5.6.171o:
oo262
82005.6.1711:
02262
结果都是一样的,即接收端无法完整地接收到数据.这也从3一个侧面说明了对报文进行控制的必要性.
从表2中可以看出,16次长报文发送,有12次发生数据丢包现象,根据长报文通信协议而自动补发数据成功次数达到11次,1次补发失败,原因是卫星信号锁定不了而无法通信,根据通信协议延时一定时间后自动取消本次通信.通信成功率达到了93.75.
表2采用长报文通信协议的通信实验记录序号日期时间总包数丢包数备注
12005.6.1712:
00260
22005.6.i7i3:
00260
32005.6.1714:
00261自动补发成功
补发1次,后因卫星42005
6.1715:
00262信号锁定不了
,失败
52005.6.1716:
00262自动补发成功
62005.6.1717:
00262自动补发成功
72005.6.1718:
00265自动补发成功
82005.6.1719:
00261自动补发成功
92005.6.1720:
00263自动补发成功
102005.6.1720:
50260
112005.6.2008:
30260
122005.6.2009:
30262自动补发成功
132005.6.2011:
34261自动补发成功
142005.6.2014:
35261自动补发成功
152005.6.2015:
39262自动补发成功(2次)
162005.6.2016:
43261自动补发成功
对比两次实验结果,可以看出:
采用了长报文通信协
议,数据收发的成功几率得到了大大提高.这也说明了制定
长报文通信协议的必要性,同时也说明了所制定的长报文通信协议是比较合理的.
5结束语
基于”北斗”卫星导航系统长报文通信协议而开发的通
信软件已经应用到海洋环境自动监测站,利用”北斗”卫星
系统传输海洋观测数据,数据通信稳定可靠,替代了In-marsatC的应用.
第1期王海涛:
8400B实验室盐度计的自动测量设计31
AutomaticSurveyDesignofModel8400BLaboratorySalinometer
WANGHai—tao
(NationalOceanTechnologyCenter,7,ianjin300112)
Abstract:
Model8400BnAUTOSALnlaboratorysalmometerisonekindofhighaccuracysurveyseawaterconductivityratio
instrumentdevelopedbyCanadianGuildlinelnstrumentSjthemostallowanceerrorofsalinitymeasurementmayachieve土
0.002?
theconstantvalueofthestandardseawaterandthecalibrationofCTDinstrumentarefre
quentlyused.Theoperating
processoftheinstrumentneedsthefrequentartificialreadingandrecordingthedata,whichha
sincreasedthecomputationer—
rotprobabilityofthesalmometer.InordertOmoreconvenien
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 北斗 卫星 导航系统 报文 通信协议