VDES_Backend/报文模拟解析/demod模拟.py

import struct
import math

def create_ais_message():
    """创建AIS消息1的二进制数据"""
    # 初始化二进制位列表
    bits = []
    
    # 添加各个字段（按照协议顺序）
    # 消息ID (6 bits)
    message_id = 1  # AIS消息1
    bits.append(format(message_id, '06b'))
    
    # 转发指示符 (2 bits)
    repeat_indicator = 0  # 默认
    bits.append(format(repeat_indicator, '02b'))
    
    # 用户ID/MMSI (30 bits)
    user_id = 123456789  # 示例MMSI
    bits.append(format(user_id, '030b'))
    
    # 导航状态 (4 bits)
    navigation_status = 8  # 航行中
    bits.append(format(navigation_status, '04b'))
    
    # 旋转速率 (8 bits)
    # 注意：旋转速率有特殊编码规则
    rot = -128  # 无旋转信息（默认）
    bits.append(format(rot & 0xFF, '08b'))  # 使用8位补码表示
    
    # 地面航速SOG (10 bits)
    sog = 102  # 10.2节 (102 * 0.1)
    bits.append(format(min(sog, 1023), '010b'))  # 最大1023
    
    # 位置准确度 (1 bit)
    position_accuracy = 1  # 高精度(>10m)
    bits.append(str(position_accuracy))
    
    # 经度 (28 bits)
    # 以1/10,000分钟为单位，东经为正
    longitude = 120.5  # 东经120.5度
    longitude_min = int(longitude * 60 * 10000)
    bits.append(format(longitude_min & 0x0FFFFFFF, '028b'))  # 28位
    
    # 纬度 (27 bits)
    # 以1/10,000分钟为单位，北纬为正
    latitude = 30.5  # 北纬30.5度
    latitude_min = int(latitude * 60 * 10000)
    bits.append(format(latitude_min & 0x07FFFFFF, '027b'))  # 27位
    
    # 地面航线COG (12 bits)
    cog = 900  # 90.0度 (900 * 0.1)
    bits.append(format(min(cog, 3600), '012b'))  # 最大3600
    
    # 实际航向 (9 bits)
    true_heading = 90  # 90度
    bits.append(format(min(true_heading, 511), '09b'))  # 最大511
    
    # 时戳 (6 bits)
    timestamp = 30  # UTC秒
    bits.append(format(min(timestamp, 63), '06b'))
    
    # 特定操纵指示符 (2 bits)
    special_maneuver = 0  # 不可用
    bits.append(format(special_maneuver, '02b'))
    
    # 备用 (3 bits)
    spare = 0
    bits.append(format(spare, '03b'))
    
    # RAIM标志 (1 bit)
    raim_flag = 0  # 未使用
    bits.append(str(raim_flag))
    
    # 通信状态 (19 bits)
    comm_state = 0  # 默认
    bits.append(format(comm_state, '019b'))
    
    # 合并所有位
    bit_string = ''.join(bits)
    
    # 将位字符串转换为字节
    byte_count = (len(bit_string)) // 8
    ais_data = bytearray()
    for i in range(byte_count):
        byte_str = bit_string[i*8:(i+1)*8]
        ais_data.append(int(byte_str, 2))
    
    return ais_data

def create_ais_demod_packet():
    """创建AIS解调数据报文（类型12）的内容"""
    # 消息类型 (1字节)
    msg_type = 12
    
    # 卫星ID (1字节)
    satellite_id = 1
    
    # 解调器编号 (1字节) - 4表示AIS解调器1
    demodulator_id = 4
    
    # 解调时隙 (2字节)
    slot = 1000
    
    # 接收延迟 (2字节) 单位微秒
    delay = 500  # 500微秒
    
    # 信噪比 (2字节)
    # 高8位整数部分，低8位小数部分
    snr = 25.5  # dB
    integer_part = int(snr)
    fractional_part = int((snr - integer_part) * 256)
    snr_value = (integer_part << 8) | fractional_part
    
    # 解调数据 (AIS消息)
    demod_data = create_ais_message()
    
    # 打包为二进制 (大端字节序)
    content = struct.pack(
        '>BBBHh',  # B:uint8, H:uint16, h:int16
        msg_type,
        satellite_id,
        demodulator_id,
        slot,
        snr_value
    )
    
    # 添加解调数据
    content += demod_data
    
    return content
def create_tcp_packet(packet_type, content):
    """创建符合VDES TCP协议的报文"""
    # 报文帧头 (4字节)
    header = b'####'
    
    # 报文类型 (4字节，大端)
    type_field = struct.pack('>I', packet_type)
    
    # 报文长度 (4字节，大端，内容长度)
    length = len(content)
    length_field = struct.pack('>I', length)
    
    # 构建完整报文
    packet = header + type_field + length_field + content
    return packet

def parse_ais_message(ais_data):
    """解析AIS消息1的二进制数据"""
    # 将字节转换为二进制字符串
    bit_string = ''.join(f'{b:08b}' for b in ais_data)
    
   # 解析各个字段
    pos = 0
    message_id = int(bit_string[pos:pos+6], 2); pos += 6
    repeat_indicator = int(bit_string[pos:pos+2], 2); pos += 2
    user_id = int(bit_string[pos:pos+30], 2); pos += 30
    nav_status = int(bit_string[pos:pos+4], 2); pos += 4
    rot = int(bit_string[pos:pos+8], 2)
    rot = rot if rot < 128 else rot - 256  # 转换为有符号数; pos += 8
    sog = int(bit_string[pos:pos+10], 2) / 10.0; pos += 10
    pos_acc = int(bit_string[pos:pos+1], 2); pos += 1
    longitude = int(bit_string[pos:pos+28], 2)
    longitude = longitude if longitude < 0x8000000 else longitude - 0x10000000  # 转换为有符号数
    longitude = longitude / 10000.0 / 60.0; pos += 28
    latitude = int(bit_string[pos:pos+27], 2)
    latitude = latitude if latitude < 0x4000000 else latitude - 0x8000000  # 转换为有符号数
    latitude = latitude / 10000.0 / 60.0; pos += 27
    cog = int(bit_string[pos:pos+12], 2) / 10.0; pos += 12
    true_heading = int(bit_string[pos:pos+9], 2); pos += 9
    timestamp = int(bit_string[pos:pos+6], 2); pos += 6
    special_maneuver = int(bit_string[pos:pos+2], 2); pos += 2
    spare = int(bit_string[pos:pos+3], 2); pos += 3
    raim_flag = int(bit_string[pos:pos+1], 2); pos += 1
    comm_state = int(bit_string[pos:pos+19], 2); pos += 19
    
    return {
        'message_id': message_id,
        'repeat_indicator': repeat_indicator,
        'user_id': user_id,
        'nav_status': nav_status,
        'rot': rot,
        'sog': sog,
        'pos_acc': pos_acc,
        'longitude': longitude,
        'latitude': latitude,
        'cog': cog,
        'true_heading': true_heading,
        'timestamp': timestamp,
        'special_maneuver': special_maneuver,
        'spare': spare,
        'raim_flag': raim_flag,
        'comm_state': comm_state
    }
# 生成AIS解调报文
ais_demod_content = create_ais_demod_packet()
print(ais_demod_content)



ais_demod_packet = create_tcp_packet(12, ais_demod_content)

# 打印二进制报文
print("\n\nAIS解调报文字节长度:", len(ais_demod_packet))
print("二进制表示:")
print(' '.join(f'{b:02x}' for b in ais_demod_packet))

# 打印字段解释
print("\n报文结构解析:")
print(f"帧头: {ais_demod_packet[:4].decode('ascii')}")
print(f"报文类型: {struct.unpack('>I', ais_demod_packet[4:8])[0]} (12=VDES/AIS解调数据)")
print(f"内容长度: {struct.unpack('>I', ais_demod_packet[8:12])[0]} 字节")

# 解析内容部分
header_part = ais_demod_packet[12:19]  # 前8字节是固定头部
msg_type, sat_id, demod_id, slot, snr_value = struct.unpack('>BBBHh', header_part)

# 解析信噪比
snr_int = snr_value >> 8
snr_frac = snr_value & 0xFF
snr = snr_int + snr_frac / 256.0

# AIS数据部分
ais_data = ais_demod_packet[20:]

print("\nAIS解调内容解析:")
print(f"消息类型: {msg_type}")
print(f"卫星ID: {sat_id}")
print(f"解调器编号: {demod_id} (4=AIS解调器1)")
print(f"解调时隙: {slot}")
# print(f"接收延迟: {delay} μs")
print(f"信噪比: {snr:.1f} dB")
print(f"AIS数据长度: {len(ais_data)} 字节")

# 打印AIS数据的十六进制表示
print("AIS消息十六进制:", ' '.join(f'{b:02x}' for b in ais_data))

ais_info = parse_ais_message(ais_data)
print(ais_info)