气象行业标准北斗卫星导航系统气象应急通信数据要求编制说明

气象行业标准《北斗卫星导航系统气象应急通信数据要求》编制说明

一、工作简况

1.任务来源

本标准由全国气象基本信息标准化技术委员会（SAC/TC346）提出并归口。气法函（2015）36号文《中国气象局法规司关于下达2015年?2016年气象标准制修订计划的通知》,给艸川省气象局下达了《北斗卫星导航系统气象应急通信数据要求》（项目编号QX/T-2016-19）标准的编写任务。

2.协作单位

四川省气象局。

3.主要工作过程

（1）2013年?2015年，根据四川气象观测业务开展的需要，依托北斗卫星导航系统，建设了覆盖全省国家级气象台站的应急通信系统，为标准项目的预研究工作积累了基础。工作组通过收集整理北斗卫星导航系统相关资料，经过深入学习和讨论，确定了北斗卫星导航系统在气象应急情况下传输数据的范围以及数据传输时的格式。以此为基础，编制了《北斗卫星导航系统气象应急通信数据要求》项目申报稿，于2015年4月在北京进行答辩申请，8月由法规司下放气象标准制修订计划。

（2）2015年9月至12月，根据申报答辩专家组意见，对标准文稿进行针对性修改，并就修改过程中涉及的技术问题，于12月到气象北斗通信终端生产厂家之一的深圳市华云通达通信技术有限公司北京分公司进行沟通调研，就北斗卫星导航系统发送气象应急通信数据的规范和格式进行进一步的研讨，以便进一步细化标准内容。

（3）2016年1月至3月，就与厂家的沟通研讨结果，修改完善《北斗卫星导航系统气

象应急通信数据要求》（初稿1）。

（4）2016年5月，编写组就初稿1内容，征求了四川省气象局相关专家的意见。与会专家在认真研读了标准初稿后，就标准的规范性格式，标准引用及具体的数据格式上给予了建设性意见。

（5）2016年6-11月，编写组就专家意见对标准初稿进行针对性修改，在修改过程中

与气象北斗通信终端生产厂家技术人员多次沟通，确保编制的标准既有前瞻性，乂能涵盖已经在气象部门部署的气象北斗应急通信系统，通过修改在初稿1的基础上形成初稿2。该稿主要内容为第4章北斗气象应急通信数据规则，包含气象应急通信数据分包规则、指令类型及内容、分包数据格式、数据确认及重发机制等内容；第五章数据内容格式，包含应急短消息指令格式、气象观测数据指令格式、北斗终端指令格式、区域自动气象站采集器指令格式等内容。

（6）2016年11月至12月，编写组邀请了预报司、成都信息工程大学、四川省气彖局相关专家对对标准进行研讨，与会专家就标准的适用范带I、定义、文档结构、文档内容提出了非常宝贵的意见。编写组根据专家意见对标准进行了较大的修改稿调整，整改标准除前言、引言等固定内容外，具体的气象应急通信数据要求部分按照北斗卫星导航系统气象应急通信数据规则、数据重发及补录机制、应急通信数据内容格式三个大的方面来编写，形成了标准征求意见稿。

4.主要起草人及所做工作

主要起草人：方国强、李小汝、张常亮、刘一谦、敬雨男
（1）方国强、李小汝负责确定标准制定原则，全面负责资源的调配、确定标准技术内容、标准方案审定、组织标准编制调研及全-血组织实施；
（2）张常亮负责组织标准的征求、汇总整理各方意见；
（3）刘一谦负责撰写标准编制说明；
（4）方国强、张常亮、敬雨男负责标准文本的编制、技术支持及标准的修改完善； （5）张常亮负责标准各种材料的上报；
（6）方国强、刘一谦负责进行本标准与国家现行法规协调性分析工作；
（7）李小汝、敬雨男负责行业需求分析，提出并讨论行业接口问题。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

1.原则

本标准在编制方面，坚持了以下几项原则：

（1）先进性：本标准首次对使用北斗卫星短消息进行气象应急数据传输进行了规范。

（2）nJ操作性：在起草过程中，工作组充分考虑了目前气象业务数据经北斗卫星短消

息传输过程中各项处理的可行性。

2.主要内容及确定的论据

本标准的主要内容包括：经北斗卫星短消息服务传输气象数据分类及其内容、气象应急数据经北斗卫星短消息传输时如何分拆、经北斗卫星短消息服务传输气象数据时发生丢包情况的处理。

(1)气象应急数据分类及其内容
根据实际业务需求确定了通过北斗卫星短消息服务传输气象数据的适用范围，即在GPRS信号不稳定或没有手机信号的情况下，或在自然灾害等原因造成气象台站各类通信中断后，亦或在地面气象宽带网经常故障及关键台站地区使用北斗卫星短消息系统作为备份通信链路或应急通信手段。

随后根据相关气象业务应用，确定了经北斗卫星短消息服务传输的气象数据分类及内容，即国家级气象站观测数据、区域自动气象站观测数据及应急短消息。

(2)气彖应急数据经北斗卫星短消息传输时如何分拆

由于北斗卫星短消息服务对单条消息长度的约束与，除应急短消息外，其余气象数

据在传输过程中均难以通过一条消息发送完成。因此，对气象应急数据经北斗卫星短消息服

务传输时的拆包方法进行了规定。

为保证接收端能够按照发送顺序对消息进行重组，在对气象数据进行拆分时，将附加开始符、帧序号、包开始符、包结束符等信息。并且，方便对北斗气象终端的管理，了解其工作状态，还加入了终端状态信息。具体格式如图1所示°

开始符 12bit

终端状态 4bit

巾贞序列号14bit

包开始符lbit

包结束符 lbit

图I分包规范协议头

各标志位的具体含释如下：
开始符:12bit,表示本帧的开始，固定字符“QS”，十六进制0x863。

终端状态：4bit,表示气彖北斗终端的状态，通过高1位表示，1为忙，0为闲，低3位保留。 帧序列号：14bit,表示气象北斗终端发送的数据包顺序，十六进制无符号数，初始值为0,累计加1,大最大值后归零，循环使用。

包开始符:lbit,1表示分包数据的第一包，0表示非分包数据的第一包。

包结束符：lbit,1表示分包数据的最后一包，0表示非分包数据的最后一包。

最后，为了方便接受端对消息的解析与处理，还加入了气象数据类型标志位，其出现在气象数拯分包协议头之后，如图2所示°
待发送数据

数据拆分	分段散据：	分段薮拒2		分段薮据n
	/ '、、、、、、、
数摇分包格分代规危数据类式 协仪头 型标上			VUV1 校验值2 …… 監隣数据“時跖

",/ "

/” /

分包结果	藪世包1 数据包2 数ft：包n

图2气象应急通信数据分包规则

（3）经北斗卫星短消息服务传输气象数据时发生丢包情况的处理
由于卫星通信链路容易受到大气条件，电磁干扰等因素影响，非常容易出现数据包丢失的情况。由于上述原因，对如何检测是否出现丢包，及如何进行消息自动重发进行了规范与定义。

对于无需分包发送的数据，比如应急短消息，可直接通过北斗卫星导航系统短报文通信功能的消息发送应答功能来判断是否发送成功，若没有接收到应答，则进行自动重发。同时，为避免占用宝贵的链路资源，其每间隔2分钟重复发送该数据包，最多发送10次。

对于需要进行分包发送的数据，拆分后的第一包和最后一包数据，通过北斗卫星导航系统短报文通信功能的消息发送应答功能来判断是否发送成功，若没有接收到应答，则自动重发。其余分包数据通过自动补录机制来确保数据成功传输，即通过帧序列号是否连续来判断是否出现丢包并重发。重发同样每间隔2分钟进行1次，最多发送10次，
三、主要试验（或验证）的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果
标准的三项主要内容均己在四川省气象局的县级气象应急通信系统和华云通达通信技术有限公司北京分公司开发的北斗信息保障传输系统中进行了实现并进行了实际运行测试。目前系统已累计运行超过500天，发送国家级气象站观测数据超过一百万条、区域自动气象站观测数据一百五十万条及应急测试短消息上千条。

运行过程中，通信成功率超过99.9%,充分说明了分包规范、丢包检测与重发机制的有效性。

本标准在后续业务化过程中，开销主要包括：硬件，即北斗通信终端的改造费用和北斗卫星短消息使用业务费两项。其中北斗通信终端本身已具备北斗短消息发送能力，仅需进行

简单软件优化即可使用。而北斗卫星短消息使用业务费仅在使用时才会产生费用。综上，本

标准的业务化不存在资金障碍与瓶颈。

本标准投入业务化运行后，可以预期将大大规范气象应急通信，特别是使用北斗卫星短

消息服务进行应急数据传输。其将促使厂商生产标准化的北斗卫星气象应急通信装备，降低

装备生产、使用、维护成本，统一数据传输处理软件，为保障气彖观测数据釆集提供有力支

撑。

四、

采用国际标准和国外先进标准的程度，以及与国际、国外同类标准水平的对比情况；

暂无。

五、 与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

本标准与现行的法律、法规、及相关标准相一致。标准的使用者应同时遵守本标准

的规范性引用文件。

六、 重大分歧意见的处理经过和依据

暂无。

七、 标准作为强制性标准或推荐性标准的建议

建议本标准作为行业推荐性标准。

八、 贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡办法等内容）

建议由中国气象局预报与网络司要求，基于北斗卫星导航系统新建设的观测资料传输系

统和应急通信系统执行本标准，气象部门相关建设单位在该类项冃建设招标时，将本标准纳

入系统设计规范要求中，按照本标准耍求的数据规范进行系统设计研发。原有系统在升级改

造时，按照本标准规定进行系统设计规划。

通过对本标准的执行，确保不同北斗厂商生产的气象北斗通信终端数据格式的一致性。

九、 废止现行有关标准的建议

暂无。

十、其他应予说明的事项

暂无。