基于安卓系统的北斗卫星通信与导航智能系统及其应用技术方案

本发明专利技术公开了基于安卓系统的北斗卫星通信与导航智能系统及其应用，包括相互连接的安卓Service层、NIL‑Java层、NIL Daemon守护进程端和北斗基带，应用于北斗卫星方位显示、北斗定位导航、位置报告和RDSS短报文通信功能，同时通过配置模块的定位模式，向北斗基带发送指令使其能够在不同频段进行切换，同时对相关技术要求的各项性能指标做测试验证。本发明专利技术实现了基于安卓系统与北斗卫星通信与导航的系统，提高了系统与北斗卫星通信的安全性、健壮性及稳定性；引进NIL系统，通过表驱动方法解析北斗NMEA协议语句，加入了对RDSS原语的解析，表驱动方法使解析语句多样化，且方便后续维护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于安卓系统的北斗卫星通信与导航智能架构及其应用。
技术介绍
全球卫星导航系统，简称RNSS系统，由用户终端接收卫星无线电导航信号，是一种无线电导航业务，自主完成距离测量，进行用户位置、速度及航行参数计算。目前，已经投入使用的GNSS系统主要包括美国GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的伽利略系统以及我国自主建设的北斗卫星导航定位系统。卫星无线电测定业务，简称RDSS系统。其主要特点是通过有源的方式进行定位，在完成定位的同时能够对外进行用户位置的报告，实现定位与短报文通信的集成。北斗导航系统，是我国自主建立的一套集RDSS与RNSS于一体的定位导航通信系统。目前已处于推广和投入实用阶段，该系统由5颗静止轨道卫星，和30颗非静止轨道卫星组成，预计在2020年提供一个全球性的服务，它的研制成功标志着我国打破了美、俄在此领域的垄断地位。主要为我国本土及周边区域提供导航服务，可以24小时全天候服务，无通信盲区。北斗导航系统同时具备定位与双向通信能力，可以独立完成移动目标的定位与调度功能。北斗导航卫星系统在地图测绘、移动电信、交通运输、农业、渔业、森林防火、勘探和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。同时它也促进了诸如北斗卫星、北斗天线、北斗终端、北斗元器件等一大批北斗产业链的发展。在传统的定位导航领域中，接收机的标准输出信息都遵循着NMEA0183数据传输标准协议。该协议是GPS导航设备统一的RTCM标准协议，由美国国家海洋电子协会(NMEA-TheNationalMarineElectronicsAssociation)制定的一套通讯协议。目前传统的GPS定位系统方案如图1所示，主要实现流程为：1、GPS初始化，主要为GPS模块上电，打开串口并设置波特率；2、启动新线程，不断读取串口上报的NMEA数据；3、通过校验码验证NMEA数据的有效性；4、通过判定语句类型，分发到不同的语句接卸分支；5、将解析后的结果通过设计好的接口上报到应用层。中国自主研制的北斗卫星系统最终目标是形成全球覆盖的导航系统，为了与世界其他卫星导航领域接轨采用兼容NMEA0813的北斗用户数据接口协议。然而如果依旧采用传统的GPS解析方案，远远无法满足我国对北斗系统的使用需求。传统的方案仅能满足对于RNSS的定位需求，能够解析的协议语句有一定的局限性。北斗导航系统相对于GPS导航系统增加了RDSS功能，且对于RDSS与RNSS的整合，还需要设计一套成熟的安卓Apk以加以验证测试相关功能模块。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种基于安卓系统的北斗卫星通信与导航智能架构及其应用，旨在提供一套不同于传统的AndoridGPS专为RDSS&RNSS服务的稳定架构，通过建立可靠的数据解析模型准确解析涵盖所有的RDSS/RNSS原语，最终使系统不仅具备RNSS的定位、导航、精确授时功能，还能兼具有RDSS的北斗通信功能，同时也能够对系统的定位模式、接收频段和相关选项进行配置。本专利技术的基于安卓系统的北斗卫星通信与导航智能架构，包括：安卓Service层：连接NIL-Java层，代表所有与北斗功能相关的上层应用，包括地图导航、实时定位、短报文通信和精确授时；NIL-Java层：连接安卓Service层和NILDaemon守护进程端，将安卓Service层发起的request请求通过socket转发给NILDaemon守护进程，然后再把通过NILDaemon守护进程端接收到的response返回给上层安卓Service引用，用于对各发起请求的应用进行权限控制；NILDaemon守护进程端：连接NIL-Java层和北斗基带，建立一个socket监听NIL-JAVA层发过来的request请求，将其转成符合NMEA协议的指令语句发送给北斗基带，同时将北斗基带上报过来的NMEA消息进行解析，然后将解析后的结果通过Socket传到上层安卓Service层；北斗基带：连接NILDaemon守护进程端，内部组成包括北斗天线、天线屏蔽罩、高性能RDSS收发芯片、加密芯片和RNSS接收芯片。进一步的，所述NIL-Java层中定义命令的传递格式为Parcel，主要由三部分组成：命令号、令牌及内容；当NIL-Java层的指令转发给NILDaemon守护进程时，会将指令转义成北斗基带能够识别的NMEA指令；指令的响应采用异步的方式，一些特殊指令存放在一组等待队列中，间隔一定时间后通过触发时钟中断通知处理器解析等待队列中的指令。进一步的，所述NILDaemon守护进程中的NMEA消息为基于NMEA专用的消息列队，并可通过消息循环对NMEA语句进行处理，NMEA消息主要指北斗基带通过串口输出符合NMEA协议的含有RNSS的定位信息或RDSS的短报文信息的语句。进一步的，所述NMEA消息使用IO多路复用机制，具体为建立待读写的多路IO描述符列表，使用select函数，当多路IO描述符列表中的一个IO描述进行准备IO时，select函数返回具体可操作的IO描述符。进一步的，所述NMEA语句使用数据表驱动方法，具体为建立描述各种NMEA消息格式的数据表，并对NMEA的每种字段信息加以阐释，在北斗基带启动时对数据表进行读取即可使用。进一步的，所述NILDaemon模块中包括model_map映射表，所述model_map映射表中包含若干北斗基带专有识别指令。进一步的，基于安卓系统的北斗卫星通信与导航智能架构的应用，应用于北斗卫星方位显示、北斗定位导航、位置报告和RDSS短报文通信功能，同时通过配置模块的定位模式，向北斗基带发送指令使其能够在不同频段进行切换，同时对相关技术要求的各项性能指标做测试验证。卫星方位显示：RDSS&RNSS支持GPS和BDS的单系统定位和双系统联合定位，因此需要能够同时显示GPS卫星和北斗卫星的方位及卫星相关参数信息。当定位成功时，北斗基带将上报可视卫星状态消息语句GSA，通过相应的解析执行器，能够获取所有卫星的PRN号、卫星方位角、卫星仰角、信噪比信息，同时根据方位角及仰角结合数学公式计算出准确的方位信息显示到界面上。在定位系统中，因卫星的空间分布造成的测距误差DOP(DilutionofPrecision，精度衰减因子)由一组值来描述，为了准确描述定位精短计算的准确度，需要同时获取精度因子和有效卫星GSA语句，由此获取及显示语句报告的导航解算中用到的卫星以及精度因子PDOP、HDOP、VDOP、TDOP。位置信息显示：位置信息需要能够描述当位置定位成功后获取到的时间、经纬度、准确度、海拔、速度、方向角及其他基本信息。其中关键信息语句主要为大地坐标定位信息GLL，主要信息字段如表1所示：表1RDSS相关信息显示：RDSS是一种有源定位系统，利用这种有源系统北斗一代也实现了短报文通信，这是其他国家所不具备的。在使用RDSS的短报文功能时，需要通过波束状态信息BSI跟踪捕获波束的状态，只有在成功捕获北斗GEO卫星所发射的波速，才能进入以下步操作，否则，通信将失败；接着需要对北斗IC卡进行检测，通过向北斗基带发送ICA查询指令，查询模块信息及IC卡信息，成功后北斗基带将返回本机信息ICI语句，主要包含有：用本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于安卓系统的北斗卫星通信与导航智能架构，其特征在于，包括：安卓Service层：连接NIL‑Java层，代表所有与北斗功能相关的上层应用，包括地图导航、实时定位、短报文通信和精确授时；NIL‑Java层：连接安卓Service层和NIL Daemon守护进程端，将安卓Service层发起的request请求通过socket转发给NIL Daemon守护进程，然后再把通过NIL Daemon守护进程端接收到的response返回给上层安卓Service引用，用于对各发起请求的应用进行权限控制；NIL Daemon守护进程端：连接NIL‑Java层和北斗基带，建立一个socket监听NIL‑JAVA层发过来的request请求，将其转成符合NMEA协议的指令语句发送给北斗基带，同时将北斗基带上报过来的NMEA消息进行解析，然后将解析后的结果通过Socket传到上层安卓Service层；北斗基带：连接NIL Daemon守护进程端，内部组成包括北斗天线、天线屏蔽罩、高性能RDSS收发芯片、加密芯片和RNSS接收芯片。

【技术特征摘要】
1.基于安卓系统的北斗卫星通信与导航智能架构，其特征在于，包括：安卓Service层：连接NIL-Java层，代表所有与北斗功能相关的上层应用，包括地图导航、实时定位、短报文通信和精确授时；NIL-Java层：连接安卓Service层和NILDaemon守护进程端，将安卓Service层发起的request请求通过socket转发给NILDaemon守护进程，然后再把通过NILDaemon守护进程端接收到的response返回给上层安卓Service引用，用于对各发起请求的应用进行权限控制；NILDaemon守护进程端：连接NIL-Java层和北斗基带，建立一个socket监听NIL-JAVA层发过来的request请求，将其转成符合NMEA协议的指令语句发送给北斗基带，同时将北斗基带上报过来的NMEA消息进行解析，然后将解析后的结果通过Socket传到上层安卓Service层；北斗基带：连接NILDaemon守护进程端，内部组成包括北斗天线、天线屏蔽罩、高性能RDSS收发芯片、加密芯片和RNSS接收芯片。2.根据权利要求1所述的基于安卓系统的北斗卫星通信与导航智能架构，其特征在于：所述NIL-Java层中定义命令的传递格式为Parcel，主要由三部分组成：命令号、令牌及内容；当NIL-Java层的指令转发给NILDaemon守护进程时，会将指令转义成北斗基带能够识别的NMEA指令；指令的响应采用异步的方式，一些特殊指令存放在一组等待队列中，间隔一定时间后通过触发时钟中断通知处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡良运，
申请(专利权)人：杭州字节信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33