一种基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法及系统与流程

本发明涉及电力，特别是一种基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法及系统。

背景技术：

1、当前电力及水利现场侧设备向主站侧上报数据时，通常用的技术手段是通过4g/5g等公共互联网传输，当现场侧有多种不同厂家或不同类型的设备时，会配备多台传输模块分别向主站侧直接传输数据，此时就会产生重复通信流量费，在云贵川等省市地区山区较多，山区范围往往4g网络信号不稳定甚至没有2g/3g信号，无法通过公网链路完成电力数据传输，造成监测信息缺失。

2、北斗短报文通信不依赖公网信号，在中国及周边地区范围内可提供短报文通信服务，尤其在无公网信号覆盖的区域，作用显得尤为明显，随着北斗短报文技术不断发展，在各行各业内的推广应用也不断创新并逐步趋于成熟，北斗短报文通信技术解决电力数据在无信号区域通信不畅通的问题。

技术实现思路

1、鉴于现有的基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法及系统中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明的目的是提供了一种基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法及系统，通过北斗短报文通信技术解决电力数据在无信号区域通信不畅通的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法，其包括，对多源异构数据进行采集，将采集的数据源进行数据识别，根据多源异构数据格式进行重新编码处理，将北斗传输标准帧格式进行格式转换；转换后根据校验规则提取指令中的校验位进行比对，依次获取指令长度字段数据，引入边缘计算方法将原始数据分析整合，通过形变监测解算阈值；获取监测数据，分析监测天线的位移曲线变化特征。

5、作为本发明所述基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法的一种优选方案，其中：所述对多源异构数据进行采集包括通过有线或无线接口方式和数据源连接，所述数据源包括形变监测数据、气象数据、水文数据和计量数据，所述数据识别包括根据数据源的指令格式区分数据源类别，所述重新编码处理包括根据多源异构数据主帧格式和传输特性定义编码方式，所述多源异构数据主帧格式包括帧头段、数据段和校验段，所述数据段包括直接编码、拼接编码和组帧编码；

6、当数据段长度低于终端配置的北斗通信等级时，则按照直接编码的方式传输，此时将数据段直接作为数据内容进行传输；

7、当多条数据段待传输时，将各数据段长度相加，若长度低于北斗通信等级时，则按照拼接编码方式传输，此时将各数据段依次拼接作为数据内容进行传输；

8、当数据段长度高于终端配置的北斗通信等级时，则按照多帧定义规则将数据段进行分割依次传输；

9、当多条数据段待传输时，将各数据段长度相加，当长度高于北斗通信等级时，则按照组帧编码方式传输，提取多条数据段内的部分参数按照组帧规则：参数类型加data格式重新组帧，此时作为数据内容传输。

10、作为本发明所述基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法的一种优选方案，其中：所述校验段包括将部分参数内的字节数据依次进行校验，提取指令中的校验位比对，若指令传输一致，则上报数据处理，若指令传输不一致，则指令数据在传输过程中有误，指令不可用，丢弃数据；

11、所述格式转换包括将上报数据按照北斗协议规范拼帧编码，所述拼帧编码包括将报文内容作为代码进行组帧编排，所述报文包括汉字、代码和混编，将组帧编排后的上报数据按照北斗帧格式转换，通过北斗链路传输。

12、作为本发明所述基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法的一种优选方案，其中：所述校验位进行比对包括根据校验计算规则计算校验位，具体步骤如下：

13、设计算校验数据为c1、c2、c3...cn，则计算校验位规则为根据帧头段的帧标标识识别帧头起始位置，获取数据段指令长度；

14、比对指令结尾校验位与实际校验位，若二者相等，则指令可用，此时送到北斗短报文处进行传输；

15、若二者不相等，则指令不可用，此时引入边缘计算方法将原始数据分析整合。

16、作为本发明所述基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法的一种优选方案，其中：所述分析整合包括基于基线参数建立多基线数学模型和采用lambda方法解算整周模糊度，具体步骤如下：

17、选择高角度高的卫星作为参考星，若干基线组成的观测方程为：

18、y＝gbl+az+cδdt+v

19、其中，若y表示载波相位观测量，则此时g＝gsd为视向量在当地水平坐标系下的坐标，为基线向量在当地水平坐标系下的坐标，为单差模糊度系数矩阵，为单差整周模糊度矩阵，c＝ci2(n+1)，为接收机钟差，v＝[ε2-ε1 … εm+1-ε1]t为多基线接收机间单差观测噪声；

20、若y表示多基线接收机间单差伪距，则g＝gdd为视向量在当地水平坐标系下的坐标，为基线向量在当地水平坐标系下的坐标，为双差模糊度系数矩阵，为双差整周模糊度矩阵，c＝0为接收机钟差消除项，v＝[ε2-ε1 … εm+1-ε1]t为多基线接收机间双差观测噪声；

21、对观测噪声统计进行向量化为：

22、

23、其中，定义接收机ri观测量的方差协方差阵为qri，根据方差协方差阵的传播定律得到vecy的协方差阵为：

24、

25、其中，定义接收机观测量的方差协方差阵qr，接收机间做差后的观测量方差阵为qy＝2qr，基于qy＝2qr将vecy的协方差阵优化为：

26、

27、其中，qy为整周模糊度；

28、所述整周模糊度包括单基线约束虚拟观测和多基线约束虚拟观测。

29、作为本发明所述基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法的一种优选方案，其中：所述单基线约束虚拟观测包括建立单基线约束虚拟观测方程，具体步骤为：

30、单基线长度约束公式为：

31、btb＝l2

32、其中，单基线长度约束为非线性约束，利用基线向量值进行线性优化，基线向量值为b0，则有：

33、(b0+δb)t(b0+δb)＝l2

34、其中，b0为伪距观测量计算得到，δb为b0真值之间的差值，经过整理得到新的观测方程为：

35、

36、其中，

37、利用迭代二乘法估计准则解算参数的浮点解为：

38、

39、

40、其中，b0为收敛时的基线向量浮点解

41、基于浮点解和协方差阵优化整周模糊度解算方程为：

42、

43、其中，为解算过程中整周模糊度浮点解，z为整周模糊度向量；

44、所述多基线约束虚拟观测包括设立基线向量的初始值，设立后的虚拟观测方程为：

45、gbvecb+vb＝yb

46、其中，

47、将虚拟观测方程和原观测方程结合得到新的观测方程为：

48、

49、其中，根据新的观测方程得到随机模型为：

50、

51、其中，为多基线实际观测值的方差阵，qb为虚拟观测值的方差阵；

52、基于基线向量和整周模糊度的浮点解

53、

54、更新和

55、基于浮点解和协方差阵优化整周模糊度解算方程为：

56、

57、其中，为基于虚拟观测方程的整周模糊度的浮点解，veczb为基于虚拟观测方程的整周模糊度向量。

58、作为本发明所述基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法的一种优选方案，其中：所述监测阈值包括将优化后的整周模糊度进行划分，东方向标准差为std_east，北方向标准差为std_north，所述分析监测天线的位移曲线变化特征包括如下步骤：

59、当形变监测连续n次同一方向超过阈值范围时，则监测点位移量形变超限，此时立即启动预警，即通过北斗链路上传异常监测数据回到监测中心。

60、第二方面，本发明实施例提供了一种基于多源异构数据的边缘计算北斗通信系统，其包括：处理模块，对多源异构数据进行采集，将采集的数据源进行数据识别，根据多源异构数据格式进行重新编码处理，将北斗传输标准帧格式进行格式转换；整合模块，转换后根据校验规则提取指令中的校验位进行比对，依次获取指令长度字段数据，引入边缘计算方法将原始数据分析整合，通过形变监测解算阈值；分析模块，其获取监测数据，分析监测天线的位移曲线变化特征。

61、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法的任一步骤。

62、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于多源异构数据的边缘计算北斗通信方法的任一步骤。

63、本发明有益效果为：通过采集多源异构数据，根据多源异构数据格式重新编码处理后进行格式转换，引入边缘计算方法将原始数据分析整合，针对电力数据传输费用高和无信号区域数据传输不畅通等问题，提出在无信号区域通过北斗短报文通信技术代替传统公共网络实现数据传输，使多源异构数据满足北斗短报文传输的条件，保证无信号区域能使用北斗短报文通信链路。