本發(fā)明涉及海洋觀測，尤其涉及一種基于衛(wèi)星的海洋觀測數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在相關(guān)技術(shù)中，海洋觀測裝置通常只會對觀測數(shù)據(jù)進行簡單壓縮后，通過無線技術(shù)將觀測數(shù)據(jù)發(fā)送到陸地觀測站，然而現(xiàn)有的壓縮算法存在壓縮效率低的缺陷，導致觀測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較大，由于海洋觀測裝置受海洋環(huán)境的影響，通信鏈路的連接穩(wěn)定性難以得到保障，導致數(shù)據(jù)量越大，通信成功率及數(shù)據(jù)丟失的風險就越高。另外，觀測數(shù)據(jù)的保密性較差，在傳輸過程中存在被盜讀的風險，而且，觀測數(shù)據(jù)在傳輸過程中受環(huán)境噪聲的影響，存在信號失真的風險，導致陸地觀測站可能獲取到錯誤的數(shù)據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于衛(wèi)星的海洋觀測數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)，以解決海洋觀測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)丟失風險高以及數(shù)據(jù)保密性差的問題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種基于衛(wèi)星的海洋觀測數(shù)據(jù)處理方法，用于海洋觀測裝置，所述海洋觀測數(shù)據(jù)處理方法包括：

3、獲取所述海洋觀測裝置在設(shè)定時間內(nèi)所采集到的海洋觀測數(shù)據(jù)；

4、根據(jù)時間戳對所述海洋觀測數(shù)據(jù)進行格式化處理，得到與多個時間戳一一對應且基于設(shè)定數(shù)據(jù)格式排列的多個數(shù)據(jù)切片；

5、基于時間戳從小至大排列所述多個數(shù)據(jù)切片，根據(jù)設(shè)定公式確定排列后的各個所述數(shù)據(jù)切片所對應的差異切片數(shù)據(jù)；其中，所述設(shè)定公式為：；表示第1個差異切片數(shù)據(jù)，表示時間戳最早的數(shù)據(jù)切片，表示第n個數(shù)據(jù)切片，表示第n個差異切片數(shù)據(jù)，表示第n-1個數(shù)據(jù)切片，m對應為設(shè)定時間內(nèi)的數(shù)據(jù)切片總數(shù)；

6、對每個所述差異切片數(shù)據(jù)均進行：對該差異切片數(shù)據(jù)進行預處理，得到預處理數(shù)據(jù)，判斷所述預處理數(shù)據(jù)是否符合相似度要求，若是將該差異切片數(shù)據(jù)定為待處理數(shù)據(jù)，若否則將所述預處理數(shù)據(jù)定為待處理數(shù)據(jù)；

7、對所有所述待處理數(shù)據(jù)依次進行壓縮、加密及信道編碼，得到待發(fā)送數(shù)據(jù)；

8、與衛(wèi)星建立通信通道，以通過所述衛(wèi)星將所述待發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送至陸地觀測站。

9、優(yōu)選地，所述海洋觀測數(shù)據(jù)包括多種觀測信息分別在所述設(shè)定時間內(nèi)所采集到的數(shù)據(jù)，所述根據(jù)時間戳對所述海洋觀測數(shù)據(jù)進行格式化處理的步驟，包括：

10、分別將同一時間戳下采集到的多種觀測信息歸類為一組待合并數(shù)據(jù)，以得到與多個時間戳一一對應的多組待合并數(shù)據(jù)；

11、對每組所述待合并數(shù)據(jù)均進行：生成唯一的識別碼，根據(jù)所述識別碼生成識別碼數(shù)據(jù)段；根據(jù)該待合并數(shù)據(jù)的時間戳生成時間數(shù)據(jù)段；分別根據(jù)該待合并數(shù)據(jù)所包含的每一種觀測信息生成測試數(shù)據(jù)段，得到與各種觀測信息一一對應的多個測試數(shù)據(jù)段；基于內(nèi)存設(shè)置列表設(shè)置每個數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)長度；以設(shè)定列序合并所述識別碼數(shù)據(jù)段、時間數(shù)據(jù)段和將設(shè)定數(shù)據(jù)段與各測試數(shù)據(jù)段，得到與該待合并數(shù)據(jù)對應的數(shù)據(jù)切片；其中，所述內(nèi)存設(shè)置列表包括用于分別設(shè)置各種數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)長度的字節(jié)置值。

12、優(yōu)選地，所述對該差異切片數(shù)據(jù)進行預處理的步驟，包括：

13、剔除差異切片數(shù)據(jù)中所有存儲邏輯零的位，根據(jù)非邏輯零的位的位置生成能夠表示所有非邏輯零的位的位置的預處理數(shù)據(jù)；

14、所述判斷預處理數(shù)據(jù)是否符合相似度要求的步驟，包括：

15、判斷所述預處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度是否大于預設(shè)長度閾值，若是則判定所述預處理數(shù)據(jù)符合相似度要求，若否則判定所述預處理數(shù)據(jù)不符合相似度要求。

16、優(yōu)選地，所述對所有所述待處理數(shù)據(jù)依次進行壓縮、加密及信道編碼的步驟，包括：

17、通過哈夫曼壓縮算法對所述待處理數(shù)據(jù)進行壓縮，得到明文；

18、通過aes加密算法對所述明文進行加密，得到加密后數(shù)據(jù)；

19、對所述加密后數(shù)據(jù)進行信道編碼，得到待發(fā)送數(shù)據(jù)。

20、優(yōu)選地，所述通過aes加密算法對所述明文進行加密的步驟，包括：

21、獲取密鑰矩陣；其中所述密鑰矩陣包括n組密鑰；?n為大于二的自然數(shù)；

22、基于所述n組密鑰和明文執(zhí)行以下步驟：

23、ss1、基于設(shè)定加密函數(shù)對第1組密鑰和所述明文進行加密運算，得到待加密數(shù)據(jù)；

24、ss2、對所述待加密數(shù)據(jù)進行字節(jié)替代處理，得到替代后數(shù)據(jù)；

25、ss3、對所述替代后數(shù)據(jù)進行行移位處理，得到位移后數(shù)據(jù)；

26、ss4、判斷所述密鑰矩陣中未進行加密運算的密鑰組數(shù)是否大于一，若是執(zhí)行ss5，若否則執(zhí)行ss7；

27、ss5、對所述位移后數(shù)據(jù)進行列混合處理，得到混合后數(shù)據(jù)；

28、ss6、基于所述設(shè)定加密函數(shù)對第m組密鑰與所述明文進行加密運算，得到子密文，將所述子密文作為最新的待加密數(shù)據(jù)，并返回到所述ss2；其中，m的初始值為2，且在每次執(zhí)行所述ss5后m加一；

29、ss7、將所述第n組密鑰與所述位移后數(shù)據(jù)進行加密運算，得到所述加密后數(shù)據(jù)。

30、優(yōu)選地，在步驟所述ss1之前還包括：

31、將所述明文轉(zhuǎn)換成由字節(jié)組成l×k的狀態(tài)矩陣，且所述狀態(tài)矩陣中每個字節(jié)由十六進制碼的形式表示；l和k為大于1的自然數(shù)；

32、在所述ss2中，所述字節(jié)替代處理包括：

33、獲取預先定義的s盒；其中，所述s盒被配置為，由256個元素排列成的16×16元素矩陣；

34、對所述狀態(tài)矩陣中的每個元素均進行：將該元素所存儲的字節(jié)的高四位作為行值，該字節(jié)的低四位作為列值，基于所述行值和列值取出所述s盒中對應的元素，將該字節(jié)替換為所述元素；

35、在所述ss3中，所述行移位處理包括：

36、將所述狀態(tài)矩陣第一行中的字節(jié)向設(shè)定方向平移x個字節(jié)單位；

37、將所述狀態(tài)矩陣第二行中的字節(jié)向設(shè)定方向平移y個字節(jié)單位；

38、將所述狀態(tài)矩陣第三行中的字節(jié)向設(shè)定方向平移z個字節(jié)單位；

39、將所述狀態(tài)矩陣第四行中的字節(jié)向設(shè)定方向平移j個字節(jié)單位；

40、在所述ss5中，所述列混合處理包括：

41、獲取預先定義的由字節(jié)組成的k×l變換矩陣；

42、對所述狀態(tài)矩陣中的每個元素均進行：取出在所述狀態(tài)矩陣中與該字節(jié)記同列的所有字節(jié)，將從所述狀態(tài)矩陣取出的字節(jié)記為待運算字節(jié)；取出所述變換矩陣中的行值與該字節(jié)記的行值相同的所有字節(jié)，將從所述變換矩陣取出的字節(jié)記為混合字節(jié)；將所述待運算字節(jié)和所有混合字節(jié)代入到預定的混合函數(shù)中，得到與該待混合字節(jié)對應的混合值；

43、在計算出所述狀態(tài)矩陣中所有字節(jié)分別對應的混合值后，將所述狀態(tài)矩陣中的各個字節(jié)分別替換為與之對應的混合值。

44、優(yōu)選地，所述對加密后數(shù)據(jù)進行信道編碼的步驟，包括：

45、判斷所述加密后數(shù)據(jù)的占用內(nèi)存是否小于設(shè)定內(nèi)存閾值，若是則通過漢明編碼算法對所述加密后數(shù)據(jù)進行信道編碼，若否則通過預設(shè)編碼算法對所述加密后數(shù)據(jù)進行信道編碼。

46、優(yōu)選地，所述通過漢明編碼算法對所述加密后數(shù)據(jù)進行信道編碼的步驟，包括：

47、以四個位為單位對所述加密后數(shù)據(jù)進行劃分，得到若干待編碼數(shù)據(jù)段；

48、獲取預定的監(jiān)督關(guān)系式；其中，所述監(jiān)督關(guān)系式包括多個監(jiān)督位分別與所述待編碼數(shù)據(jù)段的運算關(guān)系；

49、對每個所述待編碼數(shù)據(jù)段均進行：根據(jù)所述監(jiān)督關(guān)系式和該待編碼數(shù)據(jù)段計算出各所述監(jiān)督位的值，根據(jù)預定的編碼序列將所述監(jiān)督位編碼到對該待編碼數(shù)據(jù)中，得到編碼后數(shù)據(jù)段。

50、優(yōu)選地，所述通過預設(shè)編碼算法對所述加密后數(shù)據(jù)進行信道編碼的步驟，包括：

51、基于rs糾錯編碼算法對所述加密后數(shù)據(jù)進行編碼，得到rs編碼；

52、基于卷積糾錯編碼算法對所述rs編碼進行編碼，得到卷積編碼后數(shù)據(jù)；

53、基于交織編碼算法對所述卷積編碼后數(shù)據(jù)進行編碼，得到所述待發(fā)送數(shù)據(jù)。

54、本發(fā)明還構(gòu)造了一種基于衛(wèi)星的海洋觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于海洋觀測裝置，所述基于衛(wèi)星的海洋觀測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括若干海洋觀測裝置、衛(wèi)星和陸地觀測站；

55、其中，所述海洋觀測裝置包括主控模塊，所述主控模塊包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器中并可在處理器上運行的計算機程序，處理器執(zhí)行計算機程序時實現(xiàn)以上所述的基于衛(wèi)星的海洋觀測數(shù)據(jù)處理方法的步驟。

56、實施本發(fā)明的技術(shù)方案，能有效壓縮海洋觀測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，使海洋觀測裝置需發(fā)送的數(shù)據(jù)量顯著減小，從而提高通信效率，對節(jié)約海洋觀測數(shù)據(jù)電量起到積極作用，而且還對海洋觀測數(shù)據(jù)進行加密及信道編碼，提高了海洋觀測數(shù)據(jù)的安全性、通信成功率以及抗噪性能，從而有效防止數(shù)據(jù)丟失及接收到錯誤信息。