一种基于北斗短报文的压缩传输方法技术

本发明专利技术提出一种基于北斗短报文的压缩传输方法，该方法通过分析不同类型的报文空间特点将报文分为文本型报文和数值型报文，又将数值型报文进一步细分为普通数值型报文和过程数值型报文；根据报文类型，在流行压缩算法的基础上进行高效组合，并辅以针对性的报文编码算法，针对不同类型的报文给出最佳的压缩解决方案。本发明专利技术能够解决现有技术只单独对某种条件下具有比较好的压缩效果，不具有通用性，单一的压缩编码方式难以取得较好的压缩效果的技术问题，在增强了算法可移植性的同时能够保持较高且稳定的压缩比。

A compression transmission method based on Beidou short message

The invention provides a compression transmission method based on Beidou short message, which divides the message into text type and numerical type by analyzing the spatial characteristics of different types of message, and further subdivides the numerical type into ordinary numerical type and process numerical type; according to the type of message, compression calculation is popular. On the basis of this method, an efficient combination and a targeted message encoding algorithm are used to provide the best compression solution for different types of messages. The invention can solve the technical problem that the existing technology has better compression effect only under certain conditions, and has no generality, and it is difficult to achieve better compression effect by a single compression coding method, and can maintain a high and stable compression ratio while enhancing the portability of the algorithm.

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗短报文的压缩传输方法
本专利技术涉及通信网络和压缩传输领域，尤其是一种基于北斗短报文的压缩传输方法。
技术介绍
在利用北斗短报文进行通信时，由于北斗系统的民用报文存在通信频度和长度受限等问题，北斗短报文通信的效率比较低，通信资源紧缺，对报文进行压缩对提高字节利用率具有重要的意义。要求重构的数据与原始数据完全相同，所以需要采用无损压缩，现有的比较流行的无损压缩算法有基于字典的、“滑动窗”的LZ77算法，游程编码RLE算法，霍夫曼编码算法。LZ77是一种基于字典的压缩编码理论，由AbrallLempel和JacobZiv于l977年推出的。LZ77和其一脉相承的LZ78算法是许多压缩算法的基础。LZ77算法通过引用数据流中较早出现的未压缩数据来替代重复出现的数据，从而实现数据的压缩。对未压缩数据的引用则使用一种称为“长度.距离对"的数据结构进行归纳整理，其含义为“对于每个给定长度的字符串等于后面特定偏移量上的数据”。对于重复率较高的信号具有较好的压缩效果。霍夫曼编码(Huf.fmanCoding)是一种编码方式，是一种基于熵编码(权编码)的无损数据压缩算法，也称“哈夫曼编码”和“赫夫曼编码”。在实际使用过程中，霍夫曼编码对源文件中的符号使用变长编码表进行编码。而变长编码表是通过一种计算与评估源文件中每个符号出现机率的方法得到的，出现机率高的源符号使用较短的编码来代表，反之出现机率低的符号则使用较长的编码。通过对源文件中的字符进行替换，使得编码之后的文件的平均长度、期望值降低，从而达到数据无损压的目标。适合于频率率分布不均匀的数据串，分布越不均匀压缩效果越好。游程编码RLE压缩效果的好坏决定于原数据串的结构，如果数据串中存在大量的连续相同字符，将获得很高的压缩比，相反，如果重复的字符少，效果就差。以上几种压缩方法只单独对某种条件下具有比较好的压缩效果，不具有通用性，单一的压缩编码方式难以取得较好的压缩效果。
技术实现思路
专利技术目的：为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于北斗短报文的压缩传输方法，该方法通过分析不同类型的报文空间特点，在流行压缩算法的基础上进行高效组合，并辅以针对性的报文编码算法，针对不同类型的报文给出最佳的压缩解决方案。技术方案：为实现上述技术效果，本专利技术提出的技术方案为：一种基于北斗短报文的压缩传输方法，该方法包括数据压缩阶段和解压缩阶段；在数据压缩阶段，发送端执行步骤：(1)发送端根据当前待传输报文中文本型数据和数值型数据的个数计算类型因子x：式中，An为当前待传输报文中文本型数据的个数，Ac为当前待传输报文中数值型数据的个数；将类型因子x与预先设置的阈值X比较，当类型因子绝对值大于阈值X时，将对应报文分类为文本型报文，在报文尾部增加唯一的压缩标志位，并执行步骤(2)；否则，将对应报文分类为数值型报文，并执行步骤(3)；(2)对文本型报文，先进行LZ77编码实现初步压缩，对初步压缩后的数据再进行霍夫曼编码，最后进行北斗报文封装后发送至接收端，数据压缩阶段结束；(3)将数值型报文分为过程数值型报文和普通数值型报文，包括步骤：(3-1)预先存储部分流行报文作为预言报文，组成预言库，将数值型报文与预言库中的预言报文进行特征匹配，如果特征匹配度大于预设的匹配度阈值，则判定其匹配成功，否则，判定为匹配失败；(3-2)将数值型报文中固定位置的字符表示为PLMC标志段，记报文的PLMC标志段表示为：(P,l,m,c)，其中，P为过程数据标志字符，l为过程数据起始位，m为过程数据总位数，c位为过程特征位；(3-3)将与预言库匹配失败且没有PLMC标志段的报文分类为普通数值型报文；将与预言库匹配成功但没有PLMC标志段的报文分类为匹配式数值型报文，与预言库匹配，确定该匹配式数值型报文是否需要先验报文；将与预言库匹配成功且具有PLMC标志段的报文分类为标志式数值型报文；分别在普通数值型报文和过程数值型报文的尾部增加唯一的压缩标志位；(4)对增加压缩标志位后的普通数值型报文先进行霍夫曼编码，再对霍夫曼编码结果进行RLE编码，最后进行北斗报文封装后发送至接收端，数据压缩阶段结束；(5)对增加压缩标志位后需要先验报文的匹配式数值型报文和C位为0的标志式数值型报文，进行先验报文差分，得到差分报文，然后执行步骤(7)；(6)对增加压缩标志位后不需要先验报文的匹配式数值型报文和C位不为0的标志式数值型报文，对其相邻单元模块数据进行差分，得到差分报文，然后执行步骤(7)；(7)对差分报文中的过程数据报文段进行索引编码，用编码后的过程数据报文段替代原有的过程数据报文端，重新组合成完整的报文；对组合后的报文先进行霍夫曼编码，再对霍夫曼编码结果进行RLE编码，最后进行北斗报文封装后发送至接收端，数据压缩阶段结束；在解压缩阶段，接收端接收发送端发送的报文，并根据报文尾部的压缩标志位进行与压缩方式相对应的解压缩处理。进一步的，所述特征匹配中的特征包括在报文特定位置所具有的特征值、报文总长度、过程数据位。进一步的，所述步骤(5)中先验报文差分的具体步骤为：从缓冲区取出上一次发送的数据匹配报文作为先验报文，先验报文W为：(a0,a1,…,ai,…,ak,…,an)本次报文N0为：(b0,b1,…,bi,…,bk,…,bn)匹配报文过程数据位为第i到k位，即(ai,…,ak)与(bi,…,bk)匹配；则差分报文D0为：[b0,b1,…,(bi…bk)-(ai…ak),…,bn]；将计算出的匹配报文过程数据和差分报文存储至缓冲区。进一步的，所述步骤(6)中对报文的相邻单元模块数据进行差分的具体步骤为：定义原始报文N1为：(d0,d1,…,dl,…,dl+c-1,dl+c,…,dl+2c-1,…,dl+(i-1)c,…,dl+(i-1)c+k,…,dl+ic-1,…,dl+m-1,…,dn)其中，l为过程数据起始位，m为过程数据总位数，c位为过程特征位，dl,…,dl+c-1为第一单元模块，dl+c,…,dl+2c-1为第二单元模块，dl+(i-1)c,…,dl+ic-1为第i单元模块，原始报文N1中一共有个单元模块；差分时完整保留第一单元模块数据，其后的相邻单元模块数据变为与前一单元模块数据的差值，差分报文D1为：进一步的，所述步骤(7)中对差分报文中的过程数据报文段进行索引编码的具体步骤为：定义差分报文N为：(d0,d1,dl,dl+c-1,…,0,0,0,de,df,dg,0,0,dh,0,0,0,0,…dk,…,dn)N中的过程数据报文段为：dl,dl+c-1,…,0,0,0,de,df,dg,0,0,dh,0,0,0,0,…dk其中，de,df,dg,dk均为非零字节；对过程数据报文段进行索号编码，对应的索引码表S为：(1,1,…,0,0,0,1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,…,1)索引编码报文IX为：[(11...0001110010000...1)，dl，dl+c-1，de，df，dg，dh，...，dn]。进一步的，所述解压缩阶段的具体步骤为：1)、接收端收到报文后，对北斗报文压缩标志位进行解析，判断原数据的压缩方式；2)、对文本型报文解压缩时，先去掉压缩标志位，然后进行霍夫曼解码，最后进行LZ77本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于北斗短报文的压缩传输方法，其特征在于，该方法包括数据压缩阶段和解压缩阶段；在数据压缩阶段，发送端执行步骤：(1)发送端根据当前待传输报文中文本型数据和数值型数据的个数计算类型因子x：

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗短报文的压缩传输方法，其特征在于，该方法包括数据压缩阶段和解压缩阶段；在数据压缩阶段，发送端执行步骤：(1)发送端根据当前待传输报文中文本型数据和数值型数据的个数计算类型因子x：式中，An为当前待传输报文中文本型数据的个数，Ac为当前待传输报文中数值型数据的个数；将类型因子x与预先设置的阈值X比较，当类型因子绝对值大于阈值X时，将对应报文分类为文本型报文，在报文尾部增加唯一的压缩标志位，并执行步骤(2)；否则，将对应报文分类为数值型报文，并执行步骤(3)；(2)对文本型报文，先进行LZ77编码实现初步压缩，对初步压缩后的数据再进行霍夫曼编码，最后进行北斗报文封装后发送至接收端，数据压缩阶段结束；(3)将数值型报文分为过程数值型报文和普通数值型报文，其中过程数值型报文又进一步细分为匹配式数值型和标志式数值型报文，而标志式数值型报文又根据C位的是否为零分为两种类型的报文，包括步骤：(3-1)预先存储部分流行报文作为预言报文，组成预言库，将数值型报文与预言库中的预言报文进行特征匹配，如果特征匹配度大于预设的匹配度阈值，则判定其匹配成功，否则，判定为匹配失败；(3-2)将数值型报文中固定位置的字符表示为PLMC标志段，记报文的PLMC标志段表示为：(P,l,m,c)，其中，P为过程数据标志字符，l为过程数据起始位，m为过程数据总位数，c位为过程特征位；(3-3)将与预言库匹配失败且没有PLMC标志段的报文分类为普通数值型报文；将与预言库匹配成功但没有PLMC标志段的报文分类为匹配式数值型报文，然后根据与预言库匹配的结果，确定该匹配式数值型报文是否需要先验报文；将与预言库匹配成功且具有PLMC标志段的报文分类为标志式数值型报文；分别在普通数值型报文和过程数值型报文的尾部增加唯一的压缩标志位；(4)对增加压缩标志位后的普通数值型报文先进行霍夫曼编码，再对霍夫曼编码结果进行RLE编码，最后进行北斗报文封装后发送至接收端，数据压缩阶段结束；(5)对增加压缩标志位后需要先验报文的匹配式数值型报文和C位为0的标志式数值型报文，进行先验报文差分，得到差分报文，然后执行步骤(7)；(6)对增加压缩标志位后不需要先验报文的匹配式数值型报文和C位不为0的标志式数值型报文，对其相邻单元模块数据进行差分，得到差分报文，然后执行步骤(7)；(7)对差分报文中的过程数据报文段进行索引编码，用编码后的过程数据报文段替代原有的过程数据报文端，重新组合成完整的报文；对组合后的报文先进行霍夫曼编码，再对霍夫曼编码结果进行RLE编码，最后进行北斗报文封装后发送至接收端，数据压缩阶段结束；在解压缩阶段，接收端接收发送端发送的报文，并根据报文尾部的压缩标志位进行与压缩方式相对应的解压缩处理。2.根据权利要求1所述一种基于北斗短报文的压缩传输方法，其特征在于，所述特征匹配中的特征包括在报文特定位置所具有的特征值、报文总长度、过程数据位。3.根据权利要求1所述一种基于北斗短报文的压缩传输方法，其特征在于，所述步骤(5)中先验报文差...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，姜宁，许祖锋，伍小刚，汤晓晨，
申请(专利权)人：南京大学，南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32