[发明专利]一种基于改进型LZW编码压缩技术的北斗数据扩容方法

说明书

本发明提供了一种基于改进型LZW编码压缩技术的北斗数据扩容方法，根据通信申请中的传输方式完成原始数据的编码，初始化字典、输入数据流前缀字符串及重复编码器重复次数，对编码数据流字符的读入及编码结束进行判定，采用重复编码器编码并输出结果，不存在重复字符则利用LZW编码器进行编码。本发明有效减少了编码的长度，提高了压缩效率，在不增加北斗通信用户终端硬件资源的基础上，通过软件算法实现北斗短报文通信数据扩容。

技术领域

本发明属于北斗卫星导航领域，涉及一种北斗系统通信用户终端中的通信数据扩容实现方法。

背景技术

北斗短报文通信为授权服务，短报文通信经过卫星转发至地面控制中心，经处理后发送给指定用户。由于北斗系统的信号格式和算法设计，用户单次通信容量受限，军用用户单次通信数据长度最大为1680bit，民用用户单次通信数据长度最大为848bit。随着北斗系统应用领域的扩展、应用层次的深入，北斗短报文通信因其受天气等因素干扰较小得到了广泛的应用，同时用户对通信数据容量提出了更高的需求，在北斗系统通信容量受限情况下，采用数据编码压缩是一种有效可行的数据扩容方法。

北斗短报文通信电文数据类别主要包括为汉字、代码和混码，在进行数据压缩时应该选择无损编码压缩方法。常用的无损压缩方法有Huffman编码、算法编码及LZ算法等。Huffinan编码和算术编码都需要精确的原始数据概率分布知识，实际应用中原始数据统计特性难于获取；Huffinan编码需要对原始数据进行两遍扫描，应用中将会引起较大的计算延时；算法编码的计算量高度复杂，主要应用于图像压缩领域。LZ系列编码算法在自行建立的字典模型上进行数据压缩，主要包括LZ77、LZ78、LZSS和LZW等编码算法，其中LZW算法以其较快的压缩速度和对各种数据的良好适应性使得其成为LZ系列压缩算法中最优秀的压缩算法之一，但LZW算法仍存在以下不足：

1)LZW压缩算法由于前缀性的约束，识别一般每次只在原来基础上增加一个字符，对于连续重复出现的字符串，编码压缩效率较低。

2)LZW压缩算法给不同的码字分配固定长度，当输入数据较大时，数据的压缩效率会有所降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种适用于北斗短报文通信的改进型LZW编码压缩算法，能够满足北斗短报文通信数据扩容的需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1，通过报文通信申请TXA语句，确定通信申请中的传输方式，进而完成原始数据的编码；

当报文传输方式为汉字时，报文通信内容包括GB2312编码收录的6763个汉字，对区号和位号进行分别压缩编码；

当报文传输方式为代码时，报文通信内容包括16进制数，代码用8位ASCII码的低4bit表示；

当报文传输方式为汉字和代码混合时，汉字用16bit GB23122编码表示，字符用8bit ASCII码表示；

步骤2，初始化字典，汉字传输方式下，对区号和位号分别进行编码压缩，区号的字典初始化包括0x10～0x37，位号的字典初始化包括0x01～0x7E；代码传输方式下，代码的字典初始化包括0x0～0xF；混合传输方式下，混合的字典初始化包括0x20～0x7E和0xA1～0xFE；码字初始化n＝n0，其中n0为各传输方式下初始化字典中最后一个码字；将改进后整个字典分为1～256、257～512及513～10243个部分，每个部分所对应的输出码字长度分别为8bit、9bit、10bit；每出现一次码字长度的变化便输出一个变长标志；

步骤3，读入第一个编码输入数据字符c0，前缀字符串P初始化P＝c0；采用重复编码器对报文信息中重复字符串数据进行编码，其余数据由LZW编码器编码，两种编码器的编码通过LZW编码器的编码过程表统一；重复编码器重复次数Rc初始化为1；