import struct
import socket
import time
import random

SHIP_MMSIS = [random.randint(200000000, 299999999) for _ in range(10)]
YANGTZE_ESTUARY_LAT = 31.23
YANGTZE_ESTUARY_LON = 122.47
RANGE_NM = 5  # 5海里范围
def generate_random_position():
    """生成随机船只位置(基于长江口基准坐标)"""
    # 1海里=1.852公里≈0.0166667度(纬度)
    lat = YANGTZE_ESTUARY_LAT + (random.random() - 0.5) * RANGE_NM * 0.0166667
    lon = YANGTZE_ESTUARY_LON + (random.random() - 0.5) * RANGE_NM * 0.0166667
    
    # 转换为度分格式*10000000
    longitude = int(lon * 10000000)  # 东经为正数
    latitude = int(lat * 10000000)   # 北纬为正数
    
    return longitude, latitude
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 create_gps_packet():
    """创建GPS解析数据报文(类型7)的内容"""
    # 模拟GPS数据 (表11定义)
    lon, lat = generate_random_position()
    utc_time = 1680000000        # UTC时间 (8字节)
    longitude = lon    # 经度 (4字节，东经120.5度)
    latitude = lat   # 纬度 (4字节，北纬30.5度)
    altitude = 50                # 海拔高度 (4字节，50米)
    used_sats = 10               # 定位使用的卫星数 (2字节)
    gps_sats = 8                 # GPS卫星数 (2字节)
    beidou_sats = 7              # 北斗卫星数 (2字节)
    gps_status = 1               # GPS状态 (1字节，单点定位)
    position_mode = 3            # 定位模式 (1字节，3D定位)
    hdop = 2550                  # 水平精度因子 (4字节，25.5米)
    speed = 1024                 # 运动速度 (4字节，10.24节)
    direction = 359              # 运动方向 (4字节，359度)
    
    # 打包为二进制 (大端字节序)
    content = struct.pack(
        '>QiiiHHHBBIII',  # 格式: Q(8),i(4),i(4),i(4),H(2),H(2),H(2),B(1),B(1),I(4),I(4),I(4)
        utc_time,
        longitude,
        latitude,
        altitude,
        used_sats,
        gps_sats,
        beidou_sats,
        gps_status,
        position_mode,
        hdop,
        speed,
        direction
    )
    return content

def create_ais_info_packet(demod_content):
    """创建解调信息报文(类型12)的内容"""
    # 模拟解调信息数据
    message_type = 12             # 消息类型 (1字节)
    satellite_id = 1               # 卫星ID (1字节)
    demodulator_id = 0             # 解调器编号 (1字节)
    demod_slot = 1234              # 解调时隙 (2字节)
    receive_delay = 5678           # 接收延迟 (2字节，单位us)
    snr = 25.75                    # 信噪比 (2字节，dB)
    
    # 处理信噪比 (高8位整数部分，低8位小数部分)
    snr_int = int(snr)
    snr_frac = int((snr - snr_int) * 100)  # 转换为0-99的小数部分
    snr_packed = (snr_int & 0xFF) << 8 | (snr_frac & 0xFF)
    
    # 打包为二进制 (大端字节序)
    content = struct.pack(
        '>BBBHHH',  # 格式: B(1),B(1),B(1),H(2),H(2),h(2)
        message_type,
        satellite_id,
        demodulator_id,
        demod_slot,
        receive_delay,
        snr_packed
    )
    return content + demod_content

def encode_demod_fields():
    """编码解调信息字段并打印解码结果"""
    # 初始化二进制位列表
    bits = []
    
    # 示例数据
    message_id = 1               # 消息ID (6 bits)
    repeat_indicator = 0         # 转发指示符 (2 bits)
    user_id = random.choice(SHIP_MMSIS)         # 用户ID/MMSI (30 bits)
    navigation_status = 8        # 导航状态 (4 bits) - 航行中
    rot = -128                   # 旋转速率 (8 bits) - 无信息
    sog = 102                    # 地面航速 (10 bits) - 10.2节
    position_accuracy = 1        # 位置准确度 (1 bit) - 高
    longitude = 124.5 + (random.random() - 0.5) * RANGE_NM * 0.0166667       # 经度 (28 bits) - 东经120.5°
    latitude = 30.5  + (random.random() - 0.5) * RANGE_NM * 0.0166667            # 纬度 (27 bits) - 北纬30.5°
    cog = 900                    # 地面航线 (12 bits) - 90.0°
    true_heading = 90            # 实际航向 (9 bits) - 90°
    timestamp = 30               # 时戳 (6 bits) - UTC秒
    special_maneuver = 0         # 特定操纵指示符 (2 bits)
    spare = 0                    # 备用 (3 bits)
    raim_flag = 0                # RAIM标志 (1 bit)
    comm_state = 0               # 通信状态 (19 bits)
    
    # 添加各个字段（按照协议顺序）
    bits.append(format(message_id, '06b'))              # 消息ID
    bits.append(format(repeat_indicator, '02b'))        # 转发指示符
    bits.append(format(user_id, '030b'))                # 用户ID
    bits.append(format(navigation_status, '04b'))       # 导航状态
    
    # 旋转速率 (8位有符号整数)
    rot_bits = rot & 0xFF
    bits.append(format(rot_bits, '08b'))
    
    # 地面航速 (10位)
    bits.append(format(min(sog, 1023), '010b'))
    
    # 位置准确度 (1位)
    bits.append(str(position_accuracy))
    
    # 经度 (28位)
    # 转换为1/10,000分钟单位
    longitude_min = int(longitude * 60 * 10000)
    bits.append(format(longitude_min & 0x0FFFFFFF, '028b'))
    
    # 纬度 (27位)
    latitude_min = int(latitude * 60 * 10000)
    bits.append(format(latitude_min & 0x07FFFFFF, '027b'))
    
    # 地面航线 (12位)
    bits.append(format(min(cog, 3600), '012b'))
    
    # 实际航向 (9位)
    bits.append(format(min(true_heading, 511), '09b'))
    
    # 时戳 (6位)
    bits.append(format(min(timestamp, 63), '06b'))
    
    # 特定操纵指示符 (2位)
    bits.append(format(special_maneuver, '02b'))
    
    # 备用 (3位)
    bits.append(format(spare, '03b'))
    
    # RAIM标志 (1位)
    bits.append(str(raim_flag))
    
    # 通信状态 (19位)
    bits.append(format(comm_state, '019b'))
    
    # 合并所有位
    bit_string = ''.join(bits)
    
    # 验证总位数
    total_bits = len(bit_string)
    if total_bits != 168:
        print(f"警告: 总位数应为168，实际为{total_bits}")
    
    # 将位字符串转换为字节
    binary_int = int(bit_string, 2)  # 将二进制字符串转换为整数
    byte_length = (len(bit_string) + 7) // 8  # 计算需要的字节数
    binary_data = binary_int.to_bytes(byte_length, 'big')  # 转换为字节
    return binary_data


def print_binary(data):
    """打印二进制数据"""
    print("十六进制表示:", data.hex())
    print("二进制表示:", ' '.join(format(byte, '08b') for byte in data))






def send_data_continuously():
    """持续发送AIS和GPS数据到指定端口"""
    host = 'localhost'
    port = 8082
    # 无连接型
    with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) as s:
        print(f"模拟发送数据到 {host}:{port} (UDP)")
        while True:
            try:
                # 生成并发送AIS报文
                demod_content = encode_demod_fields()
                ais_data = create_ais_info_packet(demod_content)
                ais_packet = create_tcp_packet(12, ais_data)
                s.sendto(ais_packet, (host, port))
                print("AIS报文:")
                print_binary(ais_packet)
                print("已发送AIS报文")
                
                # 生成并发送GPS报文
                gps_content = create_gps_packet()
                gps_packet = create_tcp_packet(7, gps_content)
                s.sendto(gps_packet, (host, port))
                print("\nGPS报文:")
                print_binary(gps_packet)
                print("已发送GPS报文")
                
                # 等待1秒
                time.sleep(3)
                
            except KeyboardInterrupt:
                print("\n停止发送数据")
                break
            except Exception as e:
                print(f"发送数据时出错: {e}")
                break

if __name__ == "__main__":
    send_data_continuously()