一种基于北斗三号的短报文信息处理方法及系统与流程

本发明涉及报文信息处理，具体为一种基于北斗三号的短报文信息处理方法及系统。

背景技术：

1、北斗三号系统作为主研发的全球卫星导航系统，除了提供定位服务之外，其短报文通信功能也被广泛应用于商业和应急通信。在现有技术中，北斗短报文的处理包括几个关键步骤：信号接收、信号处理、数据解码和传输。然而，这些过程面临几个技术挑战：

2、由于卫星信号在传输过程中容易受到自然环境和人为因素的干扰，例如多路径效应、电离层扰动等，这些因素严重影响信号的质量和稳定性。

3、现有技术中的数据处理通常不支持高效的实时处理，导致在数据量大或网络条件差的情况下无法及时处理和转发数据。

4、在数据传输过程中，传统的单一路径传输方式容易受到拥塞和单点故障的影响，影响数据的安全性和传输的可靠性。

5、现有技术往往未能有效整合多种技术(如信号处理、错误校正、数据分类与分析)，导致数据处理的效率和精确度不足。

6、因此亟需一种基于北斗三号的短报文信息处理方法解决北斗三号系统在短报文处理中存在的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的短报文信号处理方法存在信号接收不稳定、数据处理效率低、以及传输安全性和可靠性不足的问题，以及如何优化信号处理和数据传输的效率和安全性的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗三号的短报文信息处理方法，包括：

4、接收卫星信号并进行同步处理；

5、解码同步处理后的信号以提取短报文数据；

6、对提取的短报文数据进行分类、过滤和分析；

7、存储和转发处理后的短报文数据；

8、对短报文数据进行编码并发送至接收端。

9、作为本发明所述的基于北斗三号的短报文信息处理方法的一种优选方案，其中：所述接收卫星信号包括使用多模接收天线接收北斗三号卫星信号，将接收到的模拟信号转换为数字信号，表示为离散的数值序列；

10、所述进行同步处理包括对接收的数字信号进行多路径算法处理，分离不同路径的信号分量，调整每个路径信号的权重并合并，得到增强后的信号；

11、对增强后的信号进行时间和频率同步，调整本地时钟和振荡器，使信号同步，生成同步后的信号。

12、作为本发明所述的基于北斗三号的短报文信息处理方法的一种优选方案，其中：所述转换为数字信号表示为，

13、

14、其中，r(t)表示接收信号，hi(t)表示第i个路径的衰减系数，s(t)表示发射信号，τi表示第i个路径的时延，n(t)表示加性白高斯噪声，n表示路径数量；

15、将模拟信号采样和量化为数字信号，表示为，

16、r[n]＝r(t)att＝nt

17、其中，r[n]表示离散时间的接收信号，t表示采样周期，n表示离散时间索引；

18、将离散信号分离成多个路径信号，表示为，

19、

20、其中，ri[n]表示第i个路径的接收信号，τi表示第i个路径的时延；

21、为每个路径信号分配权重wi，权重基于信道估计的信道增益，表示为，

22、

23、其中，wi表示第i个路径的权重，表示第i个路径的信道增益共轭；

24、将所有路径的信号分量相加，得到增强后的信号，表示为，

25、

26、其中，y[n]表示增强后的信号。

27、作为本发明所述的基于北斗三号的短报文信息处理方法的一种优选方案，其中：使用定时恢复电路调整本地时钟相位，使其与接收信号同步，表示为，

28、θnew＝θold+δθ

29、其中，θnew表示新相位，θold表示旧相位，δθ表示相位调整量；

30、使用锁相环调整本地振荡器频率，使其与接收信号频率一致，表示为，

31、flo,new＝flo,old+δf

32、其中，flo,new表示新的本地振荡器频率，flo,old表示旧的本地振荡器频率，δf表示频率调整量；

33、将经过时间和频率同步处理后的信号表示为，

34、

35、其中，ysync[n]表示同步后的信号，y[n]表示增强后的信号，θnew表示同步后的相位，flo,new表示同步后的频率。

36、作为本发明所述的基于北斗三号的短报文信息处理方法的一种优选方案，其中：所述提取短报文数据包括将同步后的信号进行解调，得到解调后的信号，对解调后的信号进行解码，得到初步的短报文数据；

37、对解码后的初步短报文数据进行帧同步和帧解析，从解码后的初步短报文数据中提取数据；

38、使用crc算法对提取的有用数据进行错误检测，确定错误位置，使用汉明码对检测到的错误进行修正，得到修正后的数据；

39、将修正后的数据转换为标准化格式，得到标准化数据。

40、作为本发明所述的基于北斗三号的短报文信息处理方法的一种优选方案，其中：所述对提取的短报文数据进行分类、过滤和分析包括从标准化数据中提取类型字段和优先级字段；

41、通过读取每条数据的类型和优先级字段，进行数据分组和分类；

42、分类后的数据集合包含所有具有相同类型和优先级的数据；

43、对分类后的数据集合进行过滤；

44、将分类后的每条数据输入到机器学习模型中进行评估，评估数据的有效性；

45、根据机器学习模型的评估结果，剔除无效数据，保留有效数据，过滤后的数据集合包含所有被评估为有效的数据；

46、对过滤后的数据集合进行实时数据分析，使用统计分析方法对过滤后的数据进行处理，从过滤后的数据中提取信息，根据分析结果生成处理结果。

47、作为本发明所述的基于北斗三号的短报文信息处理方法的一种优选方案，其中：所述存储和转发处理后的短报文数据包括将处理结果存储在分布式数据库中，得到存储数据；

48、使用智能转发策略，根据处理结果中的目标地址选择最佳传输路径，将存储数据转发到指定接收终端，得到转发数据；

49、所述对短报文数据进行编码并发送至接收端包括对转发数据进行动态编码，生成编码后的短报文数据，通过多个通道进行多路径发送，将编码后的短报文数据发送至接收端，接收端接收到短报文数据后，发送确认消息回传给发送端。

50、本发明的另外一个目的是提供一种基于北斗三号的短报文信息处理系统，其能通过构建基于北斗三号的短报文信息处理系统，解决了现有技术中信号干扰和多路径效应导致的接收不稳定问题；通过集成智能数据分类、过滤及分析技术，提升了数据处理的效率；以及通过实施多路径动态数据发送策略，增强了数据传输的安全性和可靠性。

51、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于北斗三号的短报文信息处理系统，包括：信号接收模块、报文提取模块、数据处理模块、数据存储模块以及数据传输模块；所述信号接收模块用于接收卫星信号并进行同步处理；所述报文提取模块用于解码同步处理后的信号以提取短报文数据；所述数据处理模块用于对提取的短报文数据进行分类、过滤和分析；所述数据存储模块用于存储和转发处理后的短报文数据；所述数据传输模块用于对短报文数据进行编码并发送至接收端。

52、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述基于北斗三号的短报文信息处理方法的步骤。

53、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述基于北斗三号的短报文信息处理方法的步骤。

54、本发明的有益效果：本发明提供的基于北斗三号的短报文信息处理方法通过使用多模接收天线和多路径算法，有效地提高了信号的接收质量和稳定性，减少了由环境因素引起的干扰和信号衰减。确保了更高精度的数据同步和解码。

55、采用动态数据处理策略，包括智能的数据分类、过滤及机器学习驱动的分析，提高了处理复杂数据的能力。优化了处理流程，提高了在不稳定网络条件下的数据处理效率。

56、通过引入智能转发策略和多路径发送技术，增强了数据传输过程中的安全性和可靠性。多路径发送减少了对单一通道的依赖，降低了数据丢失的风险，增强了系统对网络波动的适应性。

57、通过集成高效的编码技术和分布式数据存储解决方案，优化了资源的利用率，降低了运营成本。同时，改进的数据处理和传输策略减少了维护成本，提供了更高的经济效益。