智能兼容多卫星通信的应急通信网关系统及其工作方法与流程

1.本发明属于应急通信应用技术领域，具体来说是一种智能兼容多卫星通信的应急通信网关系统及其工作方法。


背景技术：

2.北斗三号已于2020年完成30颗卫星发射组网，全面建成北斗全球系统；北斗三号短报文服务在北斗二号原有服务能力的基础上进行了信号体制改进、服务容量扩展、军民业务分离等优化设计，优化后服务容量大大增加，用户终端功耗、体积、成本显著降低，为进一步提升服务能力、改善用户体验、实现军民融合深度发展奠定了基础。这些新的功能、新的优势，使之成为可广泛应用的连接手段。在应急管理中，北斗三号短报文通信将发挥重大作用：一方面可以用于偏远重点危险区域监控信息的传输，包括语音和图像的传输，比如危险的山体监控信息，另一方面可以用于发生紧急情况时的信息互通。
3.天通一号卫星移动通信系统是我国自主研制建设的卫星移动通信系统。2016年8月，天通一号01星成功发射，其被誉为“中国版的海事卫星”。天通一号军民两用，可为个人、车辆、飞机和船舶等移动用户提供语音、短消息、低速数据(速率为1.2-9.6kbps)及应急救生等通信服务。2020年11月和2021年1月，天通一号02星和03星发射升空。
4.北斗短报文重点是应用于信息的传输，在应急语音通话等方面具有一定的局限性。在突发灾害等应急情况下，地面通信系统无法联通时，使用具有较高通信带宽的天通卫星通信系统，可实现语音通信，能够提升应急指挥效率。
5.但目前天通卫星容量和带宽仍然较小，无法传输图片和视频信息。对于实时视频这样的需求就需要更大带宽的通信卫星。目前我国已发射的中星9号/亚九卫星能够提供相应的服务，实现实时视频的回传。
6.卫星通信系统的建设，使得各个领域的应急通信手段有了一定的保障。国家新型应急管理体系建设中要求应急管理信息系统需提供天地一体的应急通信网络和智慧协同的业务应用体系，但在实际应用过程中，兼容多种卫星通信链路的应急通信管理系统依然是空白。


技术实现要素：

7.针对应急情况下对卫星通信的使用需求，本发明提供了一种智能兼容多卫星通信的应急通信网关系统及其工作方法，实现北斗三号短报文、天通卫星通信、中星/亚星卫星通信的数据接入，其作为服务器端系统-应急通信管理系统的底层系统，为上层应用提供数据支撑。
8.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
9.一种智能兼容多卫星通信的应急通信网关系统，包括北斗三号短报文终端、北斗卫星、北斗三号民用服务中心、天通卫星通信终端、天通卫星、电信服务中心、vsat终端、中星和/或亚星、星关站、应急通信网关系统、应急通信信息系统，
10.北斗三号短报文终端数据由北斗三号民用服务中心以数据接口形式转发至应急通信网关系统，天通卫星通信终端数据由电信服务中心以tcp协议形式转发至应急通信网关系统，vsat终端数据由星关站以数据接口形式转发至应急通信网关系统，北斗三号短报文终端数据、天通卫星通信终端数据、vsat终端数据分别包括终端位置、应急通信文字、图片、语音，应急通信网关系统对接收到的数据进行安全和有效性检验、解析、存储、转换后，将统一标准数据存入消息队列供应急通信信息系统使用，应急通信信息系统下发的指令也经由应急通信网关系统转换成北斗三号短报文终端、天通卫星通信终端和vsat终端对应的终端协议，进而分发至各类型终端。
11.进一步地，所述应急通信网关系统包括数据交互层、协议适配层、标准协议构成层、信息服务层，所述数据交互层包括第一数据接收模块和第一数据发送模块，所述协议适配层包括协议解析模块、数据校验模块和网关配置模块，网关配置模块能够对终端进行增删查改操作，能够对终端通信协议进行扩展，对通信优先级等策略、数据是否加密操作进行配置，所述标准协议构成层包括协议转换模块，所述信息服务层包括接收服务器端数据的第二数据接收模块和将服务器端数据进行发送的第二数据发送模块。
12.根据上述的智能兼容多卫星通信的应急通信网关系统的工作方法，包括以下步骤：
13.步骤1：当应急通信网关系统接收终端数据时，第一数据接收模块开多个线程，接收来自北斗卫星、天通卫星、中星和/或亚星通信终端的数据，在网关配置模块对终端进行合法性验证，进而依据终端类型对终端数据进行解析和数据有效性校验；
14.步骤2：在数据有效的前提下将数据存入数据库，同时通过协议转换将数据封装成标准格式数据，通过第一数据发送模块将标准格式数据发至消息队列；
15.步骤3：当接收服务器端指令数据时，通过第二数据接收模块接收标准格式数据，进而经协议转换模块、数据校验模块进行数据的转换和校验，在数据有效性得到确认的情况下，通过协议解析模块将数据封装成各类型通信终端对应的数据通信协议，进而通过第二数据发送模块将数据发至各类型终端。
16.进一步地，所述步骤1具体包括：
17.步骤1.1对卫星通信终端数据进行解析，依据终端类型对应的协议对接收的数据进行解析；
18.步骤1.2判断终端是否在系统终端目录，从解析后的数据中抽取终端id与系统终端目录进行遍历匹配，验证终端的安全性，如终端不在目录中，将终端数据丢弃；
19.步骤1.3如北斗三号短报文终端、天通卫星通信终端和vsat终端id在目录中，将解析后的数据写入消息队列，进而将数据入库，同时，对数据进行有效性检验，验证数据的有效性。
20.进一步地，所述步骤2具体包括：
21.步骤2.1如数据通过有效性检验，则将数据进行协议转换，转换成标准协议数据，如数据未通过有效性检验，则将数据丢弃，同时更新系统日志；
22.步骤2.2将标准协议数据写入消息队列，供应急通信信息系统使用。
23.进一步地，所述步骤3具体包括：
24.步骤3.1接收服务器端发送的标准协议数据，并对数据进行解析；
25.步骤3.2验证数据的有效性：对解析后的数据进行有效性检验，如数据未通过有效性检验，则将数据丢弃，同时更新系统日志，如数据通过有效性检验，则将数据进行协议转换，进而写入缓存；
26.步骤3.3调用第二数据发送模块对转换后封装好的数据进行发送，如数据发送成功，收到反馈，则流程结束，如数据未发送成功，则判断数据发送次数是否大于3，如数据发送次数小于等于3，则将数据写入缓存区等待再次发送，如数据发送成功，收到反馈，则流程结束，如数据发送次数大于3，则认定数据发送失败，将系统日志更新，同时向服务器端反馈。
27.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
28.智能兼容多卫星通信的应急通信网关系统能够解决应急情况下，各类型终端数据无障碍接入的问题，为应急指挥中心实时状态监控、指挥决策提供支持，解决了应急业务应用体系多通信链路兼容并用的问题，此外，应急通信网关系统作为现场与指挥中心之间的通信桥梁，解决了应急服务难保障的问题，是国家新型应急管理体系建设的重要支撑。
附图说明
29.图1是智能兼容多卫星通信的应急通信网关系统应用示意图。
30.图2是应急通信网关系统功能模块组成图。
31.图3是应急通信网关系统技术架构图。
32.图4是应急通信网关系统接收终端数据信息处理流程图。
33.图5是应急通信网关系统接收服务器端数据信息处理流程图。
34.附图中的标号分别为：1、北斗三号短报文终端；2、北斗卫星；3、北斗三号民用服务中心；4、天通卫星通信终端；5、天通卫星；6、电信服务中心；7、vsat终端；8、中星/亚星；9、星关站；10、应急通信网关系统；11、应急通信信息系统。
具体实施方式
35.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.如图1-2所示，智能兼容多卫星通信的应急通信网关系统包括北斗三号短报文终端1；北斗卫星2；北斗三号民用服务中心3；天通卫星通信终端4；天通卫星5；电信服务中心6；vsat终端7；中星和/或亚星8；星关站9；应急通信网关系统10；应急通信信息系统11。北斗三号短报文终端数据由北斗三号民用服务中心以数据接口形式转发至应急通信网关系统，天通卫星通信终端数据由电信服务中心以tcp协议形式转发至应急通信网关系统，vsat终端数据由星关站以数据接口形式转发至应急通信网关系统，终端数据包括终端位置、应急通信文字、图片、语音等内容。应急通信网关系统对接收到的数据进行安全和有效性检验，解析、存储、转换等一系列操作后，将统一标准数据存入消息队列供应急通信信息系统相关业务使用。应急通信信息系统下发的指令也经由应急通信网关系统的一系列操作，转换成各类型终端对应的终端协议，进而分发至各类型终端。
37.如附图2所示，本发明应急通信网关系统10由数据交互层、协议适配层、标准协议
构成层、信息服务层组成，数据交互层包括数据接收模块和数据发送模块，协议适配层包括协议解析模块、数据校验模块和网关配置模块，标准协议构成层包括协议转换模块，信息服务层包括接收服务器端数据的数据接收模块和将服务器端数据进行发送的数据发送模块。
38.应急通信网关系统10实现的技术方法如下：
39.应急通信网关系统10采用多线程方式接收各类型卫星终端对应的数据，接收到的卫星通信数据写入rocketmq消息队列，通过负载均衡实现系统的均衡可调。采用storm结合网关配置库，对接收到的数据进行处理，所述处理包括数据解析、有效性检验、安全性检验、数据转换，解析后的原始数据存入数据库，生成的标准格式数据写入消息队列供服务器端系统-应急通信信息系统使用。
40.应急通信网关系统10工作方法如下：
41.步骤1当应急通信网关系统10接收终端数据时，数据接收模块开多个线程，接收来自北斗、天通、中星、亚星等四类卫星通信终端的数据，在网关配置模块对终端进行合法性验证，进而依据终端类型对终端数据进行解析和数据有效性校验。
42.步骤2在数据有效的前提下将数据存入数据库，同时通过协议转换将数据封装成标准格式数据，通过数据发送模块将标准格式数据发至消息队列。
43.步骤3当接收服务器端指令数据时，通过数据接收模块接收标准格式数据，进而经协议转换模块、数据校验模块进行数据的转换和校验，在数据有效性得到确认的情况下，通过协议解析模块将数据封装成各类型通信终端对应的数据通信协议，进而通过数据发送模块将数据发至各类型终端。
44.网关配置模块可对终端进行增删查改操作，可对终端通信协议进行扩展，对通信优先级等策略、数据是否加密等操作进行配置。
45.本发明接收处理终端数据的具体步骤如附图4所示：
46.对于系统工作方法的步骤1，本发明系统接收终端数据的步骤如下：
47.步骤1.1对卫星通信终端数据进行解析。依据终端类型对应的协议对接收的数据进行解析。
48.步骤1.2判断终端是否在系统终端目录。从解析后的数据中抽取终端id与系统终端目录进行遍历匹配，验证终端的安全性。如终端不在目录中，将终端数据丢弃。
49.步骤1.3如终端id在目录中，将解析后的数据写入消息队列，进而将数据入库。同时，对数据进行有效性检验，验证数据的有效性。
50.对于系统工作方法的步骤2，本发明系统处理终端数据的步骤如下：
51.步骤2.1如数据通过有效性检验，则将数据进行协议转换，转换成标准协议数据。如数据未通过有效性检验，则将数据丢弃，同时更新系统日志。
52.步骤2.2将标准协议数据写入消息队列，供应急通信信息系统使用。
53.本发明接收处理服务器端数据的具体步骤如附图5所示：
54.对于系统工作方法的步骤3，本发明系统接收处理服务器端数据的步骤如下：
55.步骤3.1接收服务器端发送的标准协议数据，并对数据进行解析。
56.步骤3.2验证数据的有效性。对解析后的数据进行有效性检验，如数据未通过有效性检验，则将数据丢弃，同时更新系统日志。
57.步骤3.3如数据通过有效性检验，则将数据进行协议转换，进而写入缓存。
58.步骤3.4调用数据发送模块对转换后封装好的数据进行发送。如数据发送成功，收到反馈，则流程结束。
59.步骤3.5如数据未发送成功，则判断数据发送次数是否大于3。如数据发送次数小于等于3，则将数据写入缓存区等待再次发送。如数据发送成功，收到反馈，则流程结束。
60.步骤3.6如数据发送次数大于3，则认定数据发送失败，将系统日志更新，同时向服务器端反馈。
61.本发明提出一种智能兼容多卫星通信的应急通信网关系统，借助该系统，解决了多类型卫星资源难接入、难管理，应急服务难保障的问题，实现多协议卫星终端与指挥中心的无缝连接。
62.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。