[发明专利]用于北斗发送通用航空器经纬位置数据的多模型压缩方法无效

专利信息
申请号: 201210358480.X 申请日: 2012-09-21
公开(公告)号: CN102841356A 公开(公告)日: 2012-12-26
发明(设计)人: 翟鸣;施劲松;刘经华;张鹤 申请(专利权)人: 中国航空无线电电子研究所
主分类号: G01S19/05 分类号: G01S19/05;H03M7/40
代理公司: 上海和跃知识产权代理事务所(普通合伙) 31239 代理人: 杜林雪
地址: 200233 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 用于 北斗 发送 通用 航空器 经纬 位置 数据 模型 压缩 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及信息与信号处理领域的一种方法,具体是一种用于北斗设备批量发送通用航空器经纬位置和高度数据的多模型压缩和解压方法。

背景技术

伴随着国家对航空工业大力支持,国家、民间对通用航空应用的迫切需求,通用航空市场蓬勃发展。然而对于通用航空器的用户和管理来说的定位和跟踪通用航空器是极其重要的,而我国自主研发的北斗系统非常适合进行通用航空器的定位和跟踪。但第一代民用北斗设备发送信息的间隔较长,且每次送数据的数量有限,因此使用民用北斗设备发送通用航空器经纬度信息急需相应的压缩算法,这是实现实时连续跟踪的必要条件。

北斗系统是我国自主研发的定位和通信系统,它不但可以进行定位,同时其通信功能可以允许用户发送数据。对于普通民用用户来说,每次发送信息的间隔至少为一分钟,且每次至多发送约两百个字节的数据。使用北斗的数据传输功能传输通用航空器的经纬度位置信息,可以实现对通用航空器的跟踪和监控,若用浮点数格式发送经纬度信息,每个浮点数由四个字节构成,一个经度或纬度或高度信息可由一个浮点数表示,因此一组位置和高度信息由12个字节构成,民用北斗一次发送的数据量为210字节,因此只能发送约17组数据,航空器经纬度位置的时间分辨率约为3秒,基本能满足监控的需求。

但是,通用航空器在使用北斗发送经纬位置和高度的同时也会发送文字短消息与地面通信,通常每次50个汉字(100个字节)左右的短消息基本能满足用户的需求,若能够在发送经纬度的同时也发送短消息,那么,每次只能发送9组经纬位置和高度数据,则经纬位置和高度数据的时间分辨率为7秒,这个间隔对于监控高速飞行的通用航空器来说,是不能满足需求的。文字信息是很难压缩的,因此只能对经纬位置和高度数据进行压缩,以保证每次发送经纬度位置和高度的同时仍能够正常发送50个汉字的信息。

经对现有技术的检索发现,专利《用于批量发送通用航空器经纬位置数据的压缩方法》,申请号/专利号:201210102422.0,该方法使用了预测编码和霍夫曼编码技术进行压缩,但是在预测编码过程中仅使用单一模型,在某些情况下压缩效率低,为此,本发明使用基于不同模型的预测编码,以进一步提高压缩效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种用于北斗设备发送通用航空器经纬位置的多模型压缩和解压方法。本发明是基于多个模型的预测编码和霍夫曼编码相结合的数据压缩和解压方法,该方法能够用于北斗设备批量发送通用航空器经纬位置和高度时的数据压缩。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的,包括如下步骤:

步骤一,根据实际情况确定经纬度和高度数据的精度,并根据确定的精度要求对数据进行截断处理;

步骤二,基于不同的假设模型对步骤一中经过截断处理的数据分别进行预测编码;

步骤三,对步骤二中得到的多组预测编码数据分别进行霍夫曼编码;

步骤四,对步骤三中得到的多组霍夫曼编码分别生成压缩数据的数据头和压缩数据体,并比较每组数据头和数据体所占用的字节数,选择字节数最小的作为最终的压缩结果;

步骤五,数据的解压缩。

步骤一中的截断操作是一个截尾操作,例如,若要求经纬度精度为小数点后5位,那么第6位和第6位以后的数据全部舍弃,高度的精度若为米,那么米级以后的数据全部舍弃。

步骤二中的预测编码是一种编码技术,它基于离散信号间相关性,利用前面一个或多个信号预测下一个信号,然后对实际值和预测值的差(误差)进行编码。若信号间的相关性较强,且采取的预测方法得当,那么预测误差会比较小,就可以用比较少的比特进行编码,进而达到数据压缩的目的。步骤二中的预测编码采用了不同的假设模型进行预测编码,所采用的假设模型有一阶差分模型和二阶差分模型。

步骤三中的霍夫曼编码是一种编码技术,它是由Huffman与1952年提出的,它的基本原理是基于定理“在变长编码中,如果码字长度严格按照出现概率由大到小的顺序排列,则平均码字长度最小”。

步骤三中的数据头是用于记录压缩编码关键信息的数据块,这些信息包括霍夫曼编码的码字,初始经纬、高度和其他一些状态信息等,这些是解码时所必须的。

与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:本方法根据通用航空飞行器的性能特点和其发送的经纬度和高度信息的特点进行压缩,无需人工干预,完全自动完成,压缩效率高。可以保证在批量传输高时间分辨率的经纬、高度数据的同时还能够发送文字信息。或者在不发送文字信息时,传送更高时间分辨率的数据经纬、高度数据,以便实现对航空器的精确的监控。

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