CN107392590B - 基于北斗短报文的电子海图后付费***与方法 - Google Patents

基于北斗短报文的电子海图后付费***与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于北斗短报文的电子海图后付费***，包括：船载北斗航行跟踪终端，用于获取船舶实时船位封装成北斗短报文发送至北斗卫星，并接收北斗卫星发送的确认北斗短报文；北斗卫星、北斗指挥机、北斗通信管理服务器，用于接收和转送北斗短报文，反馈确认北斗短报文至船载北斗航行跟踪终端，并将北斗短报文转送给云服务器；云服务器，用于解码北斗短报文得到船舶的实际航行轨迹并记录，生成付费清单推送到用户端；用户端，用于确认付费；电子海图维护终端，用于维护云服务器的电子海图图幅覆盖数据。本发明为电子海图服务商与数据用户提供安全、可靠的电子海图使用依据，达成一种经济、高效的先使用后付费的电子海图服务模式。

Description

基于北斗短报文的电子海图后付费***与方法
技术领域
本发明涉及北斗卫星通信技术领域，尤其涉及一种基于北斗短报文的电子海图后付费***与方法。
背景技术
中国北斗卫星导航***(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航***，是继美国全球定位***(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航***(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航***。北斗卫星导航***致力于向全球用户提供高质量的定位、导航、授时和通信服务，并能向有更高要求的授权用户提供进一步的服务。
2014年11月，在国际海事组织(IMO)海上安全委员会(MSC)召开的第94次会议上，北斗卫星导航***获得国际海事组织认可成为全球无线电导航***(WWRNS)的组成部分。北斗卫星导航***可以为其终端用户在海洋、沙漠、偏远山区等没有公共互联网信号的区域提供监控、应急和搜救等服务。
电子海图(ENC)是由各国官方的海道测量局(HO)制作的符合IHO S57标准的矢量电子海图。全球范围的数以千计的ENC是支撑船舶主要导航设备--电子海图显示与信息***(ECDIS)应用的基础。ECDIS使用的电子海图数据通过向授权的数据提供商购买，并安装使用。一般在制定航行计划后，依据计划航线在船舶出港前向数据提供商购买安装使用，后续如需调整航线涉及电子海图数据的改变，需要再次购买，并通过海事卫星下载数据，涉及昂贵的通信费用。后付费***改变这样的一种电子海图使用付费模式，采用了后付费模式的船舶可以预先从数据提供商那获取比计划航线覆盖范围更大海域的电子海图(甚至是全部电子海图)，安装于ECDIS设备，并可以免费浏览，实际需要付费的部分是船舶航行经过的图幅，大大简化了订购、安装和使用流程，并节省了不菲的卫星通信费用。
目前已有的电子海图后付费应用技术中，有如下缺点：(1)采用美国全球定位***(GPS)作为主要定位设备，不符合国家商业利益和安全保密的需要；(2)采用海事卫星通信方式，经境外地面站传输船舶回报位置信息，设备购置和数据流量费用昂贵，同样涉及安全保密问题，不适合政府公务船只和海军舰艇使用；(3)船位报告使用海事卫星的通用船舶间隔和格式，数据未经优化，数据量大，费用高。
因此，如何设计出一种基于船舶航行轨迹可靠记录产生电子海图数据实际使用计费服务平台、尤其是基于我国北斗卫星定位***的安全可靠的电子海图后付费服务平台，成为新的研发方向。
发明内容
本发明针对此问题，本发明提供一种基于北斗短报文的电子海图后付费***，包括北斗卫星、北斗指挥机、北斗通信管理服务器、云服务器、电子海图维护终端、至少一个船载北斗航行跟踪终端及至少一个用户端，每个船载北斗航行跟踪终端对应一个终端号码；
所述船载北斗航行跟踪终端，用于获取、存储及处理船舶实时船位数据，并封装成北斗短报文，同终端号码一起发送至所述北斗卫星，并接收确认北斗短报文；
所述北斗卫星，用于接收所述北斗短报文和终端号码，并转送给所述北斗指挥机；
所述北斗指挥机，用于接收及转发所述北斗短报文和终端号码至所述北斗通信管理服务器；
所述北斗通信管理服务器，与所述北斗指挥机连接，接收并分析所述北斗短报文和终端号码，将分析结果转送至云服务器，并生成确认北斗短报文转发至并所述船载北斗航行跟踪终端；
所述云服务器，用于解码北斗短报文得到船舶的实际航行轨迹并记录，存储电子海图数据覆盖信息，定期产生电子海图使用记录与费用清单推送至用户端；
所述电子海图维护终端，用于对付费电子海图数据覆盖和价格变化进行维护管理；
所述用户端，用于查询船舶某一航程实际使用的电子海图数量和费用清单，并确认付费。
优选的，所述船载北斗航行跟踪终端包括北斗定位模块RNSS、信息处理模块和北斗短报文通信模块RDSS；
所述北斗定位模块RNSS，用于获取船舶实时船位数据，传输至信息处理模块；
所述信息处理单元，用于采集、处理及存储所述北斗定位模块RNSS传输过来的船舶实时船位数据，将实时船位与上一历史船位比较，如有发生位移，则处理转换为航迹报告点，并封装成北斗短报文与终端号码一并传输至北斗短报文通信模块RDSS；
所述北斗短报文通信模块RDSS，接收所述信息处理单元传输过来的北斗短报文和终端号码，转送至北斗卫星，并接收确认北斗短报文转送至所述信息处理单元；
优选的，所述船载北斗航行跟踪终端还包括配置接口和船用电源模块，所述配置接口与信息处理单元连接，当信息处理单元未能接收到确认北斗短报文时，下载信息处理单元中对应的船位数据至配置接口；所述船用电源模块，为所述船载北斗航行跟踪终端供电，提供稳定的工作电源。
优选的，所述信息处理单元包括嵌入式处理单元和航迹报告点计算及报文编码单元，所述嵌入式处理单元用于数据的收发处理和存储；航迹报告点计算及报文编码单元用于处理船舶实时船位数据，产生航迹报告点，并封装成北斗短报文与终端号码一并传输至北斗短报文通信模块RDSS。
优选的，所述信息处理单元是具有微处理MCU、内存和存储器的嵌入式计算机***。
优选的，所述实时船位数据包括船舶航行时间、位置、高程、航速航向信息。
本发明还提供一种基于北斗短报文的电子海图后付费方法，包括如下步骤，
步骤S201，船载北斗航迹跟踪终端获得船舶实时船位数据；
步骤S202，船载北斗航迹跟踪终端将实时船位与上一历史船位比较，如有发生位移，则转换为航迹报告点；
步骤S203，船载北斗航迹跟踪终端缓冲航迹报告点在本地，直至航迹报告点被成功传输给北斗通信管理服务器；
步骤S204，船载北斗航迹跟踪终端将一个或多个航迹报告点封装成北斗短报文，同终端号码一同发送至所述北斗卫星；
步骤S205，北斗卫星接收所述北斗短报文和终端号码，并转送至所述北斗指挥机；
步骤S206，北斗指挥机接收所述北斗短报文和终端号码，并转送至所述北斗通信管理服务器；
步骤S207，北斗通信管理***接收并分析所述北斗短报文和终端号码，将分析结果发送至所述云服务器，将分析结果发送至所述云服务器，并发送确认北斗短报文至所述船载北斗航迹跟踪终端；
步骤S208，云服务器解码北斗短报文，得到所述船载北斗航迹跟踪终端的航迹报告点，并记录到数据库中；
步骤S209，云服务器定期检测某一所述船载北斗航迹跟踪终端是否到达一个计费周期，如果是，则启动计费流程；
步骤S210，云服务器根据计费周期从数据库获取船载北斗航迹跟踪终端某一时间段内所有航迹报告点数据和电子海图图幅覆盖信息，计算得到航迹所覆盖的所有电子海图图幅列表；
步骤S211，云服务器依据电子海图图幅价格，计算船舶在计费周期内的总费用，生成付费清单推送给船舶管理者；
步骤S212，船舶管理者通过互联网访问云服务器确认船舶航行轨迹和图幅列表，确认收费清单并支付费用。
优选的，所述实时船位数据包括船舶航行时间、位置、高程、航速航向信息。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明的通过北斗卫星、船载北斗航行跟踪终端与云服务器为电子海图服务商与数据用户提供安全、可靠的船舶航行轨迹依据，达成一种经济、高效的先使用后付费的电子海图服务模式。本发明通过采用北斗短报文的卫星通信方式实现数据传输，终端装置结构简单、造价低，不涉及高昂的海事卫星通信费用，优化的船位报告点筛选算法，降低了通信的频繁程度、减少了信道占用。北斗卫星通信链路对于政府公务船只和海军舰船而言是一种安全的位置传输通道。
附图说明
图1是本发明中的基于北斗短报文的电子海图后付费***实施例示意图。
图2是本发明方法实例中的船载北斗航行跟踪终端的结构示意图。
图3是本发明中的基于北斗短报文的电子海图后付费方法实施例示意图。
图4是本发明方法实例中的预装可使用的电子海图图幅覆盖。
图5是本发明方法实例中的航行实际使用的电子海图图幅覆盖。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明中基于北斗短报文的电子海图后付费***，该***包括北斗卫星11、北斗指挥机12、北斗通信管理服务器13、云服务器14、电子海图维护终端15、至少一个船载北斗航行跟踪终端16及至少一个用户端17。
船载北斗航行跟踪终端16对应一个终端号码，用于获取、存储及处理当前实时船位(包括时间、位置、高程、航速航向信息)并封装成北斗短报文，和终端号码一起发送至北斗卫星11，并接收北斗卫星11送达的确认北斗短报文。
北斗卫星11用于接收船载北斗航行跟踪终端16发送的所述北斗短报文和终端号码，并传送给北斗指挥机12。
北斗指挥机12包括天线、接收装置和主机，用于分析定位、通信、实时监控，可群发、组发、单发消息。在本发明中，北斗指挥机12用于接收所述北斗短报文和终端号码，并将所述北斗短报文的内容与船载北斗航行跟踪终端16的终端号码发送至北斗通信管理服务器13。
北斗通信管理服务器13用于连接与管理单台或集群北斗指挥机12，是北斗指挥机12与云服务器14连接的桥梁与中间层，使得云服务器14的部署更加灵活，可以自建云服务或使用第三方云服务，主要完成所述北斗短报文从北斗卫星到互联网的路由转换，北斗通信管理服务器对所述北斗短报文和终端号码进行分析，确认终端号码是有效号码且北斗短报文的标识字段是有效字段、校验码正确，并为对应终端号码生成确认北斗短报文，反馈给船载北斗航行跟踪终端16。
云服务器14完成***的所有业务处理功能，主要包括：1.接收解码所述北斗短报文；2.保存船载北斗航行跟踪终端16的位置信息；3.通过电子海图维护终端15更新电子海图图幅覆盖信息，并存储在云端；4.定期产生电子海图使用记录与付费清单，并推送至用户端17；5.响应用户端17的船舶航行轨迹与电子海图图幅覆盖查询。
如图2所示，本发明中的船载北斗航行跟踪终端，该终端是具有北斗高频度RDSS(卫星无线电测定业务)报文通信，且支持北斗RNSS(卫星无线电导航业务)无源定位和北斗船位获取缓冲回报通信功能的终端设备。包括北斗定位模块RNSS21，用于获取实时船位数据；该数据包括：时间、位置、高程、航速航向等；北斗短报文通信模块RDSS23，用于与北斗卫星通信收发北斗短报文；信息处理单元22用于从完成数据采集、处理和存储功能，包括嵌入式处理单元221和航迹报告点计算及报文编码单元222；嵌入式处理单元221用于北斗数据的收发处理和存储；航迹报告点计算及报文编码单元222用于处理船舶实时船位数据，产生航迹报告点，封装成北斗短报文，与终端号码一并发送至北斗短报文通信模块RDSS23；船用电源模块24连接船上直流电源，形成稳定的工作电源；配置接口25用于出厂安装时配置设备参数及当设备未能完成位置回传时，下载缓冲在设备的定位数据。
北斗定位模块RNSS21用于获取当前实时船位(包括时间、位置、高程、航速航向信息)数据，并输入到信息处理单元22。
信息处理单元22获取北斗定位模块RNSS21输入的实时船位(包括时间、位置、高程、航速航向信息)数据，分别由嵌入式处理单元221和航迹报告点计算及报文编码单元222完成数据的解析、封装和存储处理。
信息处理单元22是具有微处理MCU、内存和存储器的嵌入式计算机***，完成数据的输入输出、处理和存储工作，数据处理工作由航迹报告点计算及报文编码单元222完成，生成的航迹报告点和北斗短报文存储在存储器中，北斗短报文被送至北斗短报文通信模块RDSS23。
进一步的，嵌入式处理单元221接收北斗短报文通信模块RDSS23传输过来的确认北斗短报文，并到存储器中找到对应的报文，标记为发送成功，从缓冲区中删除。
航迹报告点计算及报文编码单元222处理获得的实时船位数据，与上一船位比较，发生位移的船位被转换为航迹报告点，并封装成北斗短报文；北斗短报文和终端号码被送至北斗短报文通信模块RDSS23。
北斗短报文通信模块RDSS23接收信息处理单元22发送的北斗短报文，送至北斗卫星；北斗短报文通信模块RDSS23接收北斗卫星发送的确认北斗短报文，送至信息处理单元22。
船用电源模块24连接船上直流电源，并转换24V直流电压为稳定输出的直流5V设备工作电压。
配置接口25在设备安装时与计算机连接，配置设备参数；当设备未能完成位置回传时，计算机与配置接口25连接，下载缓冲在设备中、未传送回云服务的定位数据。
如图3所示为基于北斗短报文的电子海图后付费方法，其应用于如图1所示的基于北斗短报文的电子海图后付费***中。
在步骤S201中，船载北斗航迹跟踪终端获得船舶实时船位(时间、位置、高程、航速航向)和北斗终端号码。
在步骤S202中，船载北斗航迹跟踪终端将实时船位与上一历史船位比较，如有发生位移，则转换为航迹报告点，因为所述***不需要记录船舶的密集航行轨迹就可以计算经过的所有电子海图图幅，压缩点位数量，减少数据传输量。
在步骤S203中，船载北斗航迹跟踪终端缓冲航迹报告点在本地，直至航迹报告点被成功传输给北斗通信管理服务器。
在步骤S204中，船载北斗航迹跟踪终端将一个或多个航迹报告点封装成北斗短报文，同终端号码一同发送至所述北斗卫星。
在步骤S205中，北斗卫星接收所述北斗短报文和终端号码，并转送至所述北斗指挥机。
在步骤S206中，北斗指挥机接收所述北斗短报文和踪终端号码一同发送至所述北斗通信管理服务器。
在步骤S207中，北斗通信管理***接收并分析所述北斗短报文和终端号码发送至所述云服务器，将分析结果发送至所述云服务器，并发送确认北斗短报文至所述船载北斗航迹跟踪终端。
在步骤S208中，云服务器解码北斗短报文，得到所述船载北斗航迹跟踪终端的航迹报告点(时间、位置、高程和航速航向)，并记录到数据库中。
在步骤S209中，云服务器定期检测某一所述船载北斗航迹跟踪终端是否到达一个计费周期，如果是，则启动计费流程。
在步骤S210中，云服务器根据计费周期从数据库获取如图5所示船载北斗航迹跟踪终端某一时间段内所有航迹报告点数据T1，并从海图数据库获得电子海图维护终端录入的如图4所示电子海图图幅覆盖信息(其中，C1至C4是同一尺度的四幅小比例尺电子海图图幅覆盖，D1至D7为同一尺度的七幅较大比例尺电子海图图幅覆盖)，计算得到包含航迹报告点的如图5所示两种尺度的七幅电子海图图幅列表C1C3C4D1D2D5D6。
在步骤S211中，云服务器依据由所述电子海图维护终端录入的电子海图图幅价格，计算上述步骤所产生的如图5所示两种尺度的七幅电子海图图幅列表C1C3C4D1D2D5D6的总费用，生成付费清单推送给船舶管理者。
在步骤S212中，船舶管理者通过互联网访问云服务器确认船舶航行轨迹和图幅列表，确认收费清单并支付费用。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.基于北斗短报文的电子海图后付费***，其特征在于：包括北斗卫星、北斗指挥机、北斗通信管理服务器、云服务器、电子海图维护终端、至少一个船载北斗航行跟踪终端及至少一个用户端，每个船载北斗航行跟踪终端对应一个终端号码；
所述船载北斗航行跟踪终端，用于获取、存储及处理船舶实时船位数据，并封装成北斗短报文，同终端号码一起发送至所述北斗卫星，并接收确认北斗短报文；
所述北斗卫星，用于接收所述北斗短报文和终端号码，并转送给所述北斗指挥机；
所述北斗指挥机，用于接收及转发所述北斗短报文和终端号码至所述北斗通信管理服务器；
所述北斗通信管理服务器，与所述北斗指挥机连接，接收并分析所述北斗短报文和终端号码，将分析结果转送至云服务器，并生成确认北斗短报文转发至并所述船载北斗航行跟踪终端；
所述云服务器，用于解码北斗短报文得到船舶的实际航行轨迹并记录，存储电子海图数据覆盖信息，定期产生电子海图使用记录与费用清单推送至用户端；
所述电子海图维护终端，用于对付费电子海图数据覆盖和价格变化进行维护管理；
所述用户端，用于查询船舶某一航程实际使用的电子海图数量和费用清单，并确认付费；
利用基于北斗短报文的电子海图后付费***实现后付费的方法如下：
步骤S201，船载北斗航迹跟踪终端获得船舶实时船位数据；
步骤S202，船载北斗航迹跟踪终端将实时船位与上一历史船位比较，如有发生位移，则转换为航迹报告点；
步骤S203，船载北斗航迹跟踪终端缓冲航迹报告点在本地，直至航迹报告点被成功传输给北斗通信管理服务器；
步骤S204，船载北斗航迹跟踪终端将一个或多个航迹报告点封装成北斗短报文，同终端号码一同发送至所述北斗卫星；
步骤S205，北斗卫星接收所述北斗短报文和终端号码，并转送至所述北斗指挥机；
步骤S206，北斗指挥机接收所述北斗短报文和终端号码，并转送至所述北斗通信管理服务器；
步骤S207，北斗通信管理***接收并分析所述北斗短报文和终端号码，将分析结果发送至所述云服务器，将分析结果发送至所述云服务器，并发送确认北斗短报文至所述船载北斗航迹跟踪终端；
步骤S208，云服务器解码北斗短报文，得到所述船载北斗航迹跟踪终端的航迹报告点，并记录到数据库中；
步骤S209，云服务器定期检测某一所述船载北斗航迹跟踪终端是否到达一个计费周期，如果是，则启动计费流程；
步骤S210，云服务器根据计费周期从数据库获取船载北斗航迹跟踪终端某一时间段内所有航迹报告点数据和电子海图图幅覆盖信息，计算得到航迹所覆盖的所有电子海图图幅列表；
步骤S211，云服务器依据电子海图图幅价格，计算船舶在计费周期内的总费用，生成付费清单推送给船舶管理者；
步骤S212，船舶管理者通过互联网访问云服务器确认船舶航行轨迹和图幅列表，确认收费清单并支付费用。
2.如权利要求1所述的基于北斗短报文的电子海图后付费***，其特征在于：所述船载北斗航行跟踪终端包括北斗定位模块RNSS、信息处理模块和北斗短报文通信模块RDSS；
所述北斗定位模块RNSS，用于获取船舶实时船位数据，传输至信息处理模块；
所述信息处理模块，用于采集、处理及存储所述北斗定位模块RNSS传输过来的船舶实时船位数据，将实时船位与上一历史船位比较，如有发生位移，则处理转换为航迹报告点，并封装成北斗短报文与终端号码一并传输至北斗短报文通信模块RDSS；
所述北斗短报文通信模块RDSS，接收所述信息处理模块传输过来的北斗短报文和终端号码，转送至北斗卫星，并接收确认北斗短报文转送至所述信息处理模块。
3.如权利要求2所述的基于北斗短报文的电子海图后付费***，其特征在于：所述船载北斗航行跟踪终端还包括配置接口和船用电源模块，所述配置接口与信息处理模块连接，当信息处理模块未能接收到确认北斗短报文时，下载信息处理模块中对应的船位数据至配置接口；所述船用电源模块，为所述船载北斗航行跟踪终端供电，提供稳定的工作电源。
4.如权利要求3所述的基于北斗短报文的电子海图后付费***，其特征在于：所述信息处理模块包括嵌入式处理单元和航迹报告点计算及报文编码单元，所述嵌入式处理单元用于数据的收发处理和存储；航迹报告点计算及报文编码单元用于处理船舶实时船位数据，产生航迹报告点，并封装成北斗短报文与终端号码一并传输至北斗短报文通信模块RDSS。
5.如权利要求4所述的基于北斗短报文的电子海图后付费***，其特征在于：所述信息处理模块是具有微处理MCU、内存和存储器的嵌入式计算机***。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的基于北斗短报文的电子海图后付费***，其特征在于：所述实时船位数据包括船舶航行时间、位置、高程、航速航向信息。
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