CN100565237C - 共享参照站 - Google Patents

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    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
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Abstract

一种参照站系统包括多个分布在世界不同部分的，能够同时收集一整套卫星飞行器位置的GPS参照站。每个参照站与一个连接到互联网的网络服务器相关联。每个网络服务器对其相应参照站的客户端发布卫星位置、NAV数据和其他有用的信息。所有这些网络服务器将其信息插入到系统的其他服务器中。每个服务器验证和认证任何插入的数据。每个客户端在能够存取整个卫星位置数据库和其他GPS系统信息之前也要被授予订户的身份。

Description

共享参照站
发明领域
本发明涉及导航卫星接收机，特别是世界范围内共享一个网络服务器上的GPS参照站的方法和系统。
背景技术
全球定位系统(GPS)接收机利用从一组多颗环绕地球运行的卫星所接收到的信号来确定用户位置、速度、和其他导航数据。一部刚刚打开的接收机既不知道它在那里，它的晶振有多少误差，也不知道现在几点。找到并锁定卫星传输都需要这些信息，因此必须从所有的可能性中进行搜索。
每个GPS卫星飞行器(SV)以50比特每秒的速度发送导航(NAV)数据，包含星历表、时钟和日历信息。这些信息可以让GPS接收机算出它的位置、速度、和时间。一个完整的NAV数据帧有1500比特，因此需要30秒来发送。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于收集和共享信息的方法和系统来帮助导航卫星接收和接收机初始化。
本发明的另一个目的是提供一种用于降低成本和减少全世界GPS参照站和服务器的复制的方法和系统。
本发明还有一个目的就是提供一种经济的卫星导航系统。
简单地说，本发明的一个实施方案的参照站系统包含多个分布在世界各个不同部分能够同时收集一整套卫星飞行器星历表GPS参照站。每个参照站连着一台接到互联网的网络服务器。每个网络服务器发布从其相应参照站获得的卫星星历表、NAV数据、和其他有用的客户信息。所有这些网络服务器将它们的信息插入系统的所有其他服务器中。每个服务器验证并认证任何插入的数据。每个客户端在能够存取完整的卫星星历表数据库和其他GPS系统信息之前也要经过订户身份认证。
本发明的一个优点是所提供的系统和方法允许单个客户端无论在哪里都可以对一个参照站服务器的信息进行订阅。
本发明的另一个优点是所提供的系统和方法可以制造简单而又经济的导航卫星参照站和服务器。
在读过下面的通过多个附图说明的优选实施方案的详细描述之后，本发明的这些和其他目的和优点对于本领域普通技术人员来说无疑是显著的。
附图简述
图1是本发明的一个网络系统实施方案的功能性框图，其中一个服务器通过互联网帮助一个客户端获得时间信息。
图2是本发明的一个参照站系统实施方案的功能性框图。
优选实施方案的详细描述
图1说明了本发明的一个实施方案中的网络系统100，它包含参照站服务器系统102、用户客户端系统104、以及居间计算机网络106，如互联网。服务器系统102包含一个锁定并跟踪一组导航卫星108、110和112的导航卫星接收机。客户端系统104也可看见其中一些导航卫星。客户系统104还能看到另外一些导航卫星星群。客户端系统104包含它自己的导航卫星接收机，但可能还没有锁定和跟踪它的一组导航卫星112、114和116。
服务器系统102应该总是开着的，并追踪它的一组导航卫星108、110和112。因此它能够辨别精确的绝对系统时间，并可以为其它尚未初始化的导航卫星接收机提供当前卫星位置、对流层、电离层和其他信息。这些信息都是初始化过程中必须确定的，从其他地方提供一点就可以极大地改善第一次定位的时间。
特别地，服务器系统102存储了12.5分钟的重复的NAV数据消息。它会转发部分的消息给有需要的客户端系统104。这允许客户端系统104对它所收到的NAV数据和存储-转发的NAV数据进行模式匹配。于是客户端系统104可以在收到它的第一个TLM字中的前缀之前就同步到NAV数据帧上。
客户端系统104通常包含它自己的24比特毫秒时钟(Msec24)，它在开机时从零开始。C/A代码的每次出现是一毫秒。服务器系统102知道GPS时间和Z计数。Z计数是一个表示GPS基本时间单位的29比特二进制数。10个最高有效位表示GPS周数，而19个低有效位表示以1.5秒为单位的周内时间(TOW)计数。当接收机锁定了几颗GPS卫星之后系统时间才能更精确地测量。在先技术设备都依赖于在初始化过程中对Z计数的确定。
在客户端系统104的初始化过程中特别要确定的是Msec24需要加上一个什么样的偏移量才等于GPS时间。这决定了对NAV数据帧的正确同步。如果刚刚收到的子帧可以用作搜索服务器系统102发现的子帧序列的模板的话，达到同步的时间可以大大缩短。
图2表示本发明的一个共享参照站系统的实施方案，这里用一般参照数200表示。系统200通过互联网202通信。多个GPS参照站204-207坐落于世界的不同地点。最好在重要点上有足够的GPS参照站204-207来保证所有正常工作的GPS卫星飞行器在任何时刻都能被跟踪。多个网络服务器208-211与GPS参照站204-207关联并帮助传播卫星星历表和NAV数据信息给客户端212。可以有成千上万个这种客户端同时连接并从一个或多个网络服务器208-211得到服务。
GPS系统中所有正常工作的卫星飞行器的星历表被收集到一个共享的数据库中。这个共享数据库的拷贝在所有网络服务器208-211中都有镜像。于是客户端212可以从任意服务器得到这个完整收集。对客户端212来说优点是如果它在高灵敏的模式运行，如室内，这些卫星星历表在初始化和寻找第一个或其后的位置定位的过程中都是必不可少的。
典型的网络服务器208-211有一个参照站数据服务器(RSDS)模块和一个参照站数据插入器(RSDI)模块。系统200里传输的数据量通过采用参照站管理器(RSM)来处理和验证数据的方法最小化。例如，时间包不是必须的。从任何不正常的GPS参照站204-207来的数据也不进行传播。
RSDS从一个主系统读取数据，例如，通过订阅本地RSM发布的Java消息服务(JMS)消息。它接受要订阅RS数据的RSDI的请求。RSDS认证并验证申请的RSDI。它接受并设定可以发送给每个订阅的RSDI的RS数据的范围和数量。RSDI可以用其地理区域或名字/ID确定参照站。如果RSDS证实RSDI被授权使用该数据，数据才发送出去。
RSDI向它配置的RSDS服务器订阅RS数据。它以与RSM相同的标题在本地JMS发布该数据。由于会造成循环效应，从其他系统收到的RS数据不应该被RSDS所用。因此RSDS能做成RSM的一部分，例如一个线程。否则，数据就要是一组不同的主题。RSDS和RSDI也可以在同一个处理里运行，其中RSDS检查哪些数据被RSDI所接收而不向其他RSDI节点传播这些数据。
RSDS最好使用JMS消息中包含的始发者-标识信息来过滤数据并防止循环。
RSDS和RSDI可以通过插口或SSL连接来交换数据。消息作为Java对象采用串流化的方法发送。跨不同实现的JMS消息通信并不容易。不同供应商的产品存在很多不兼容性。
虽然本发明是用目前的优选实施方案来描述的，但要明白本公开内容不能解释为限制。读过以上公开内容之后，擅长本领域的人士无疑可以很容易地进行多种变更和修改。因此，所附权利要求应该被解释为包含所有落在本发明“真正”的精神和范围中的变更和修改。

Claims (10)

1.一种共享参照站的系统，包括：
多个分布在世界不同部分的GPS参照站，能够在全世界同时逐部分地收集一整套GPS导航卫星星历表；
多个网络服务器，每个都用于连接到互联网而且每个都与多个GPS参照站中的各自的一些接近地相关联；
共享星历表数据库，其用于从每一GPS参照站和网络服务器对接收星历表基值，并用于将所有这种GPS导航卫星星历表的完整集合镜像到多个网络服务器中的每一个；
其中，连接到互联网的客户端能访问共享数据库从而帮助它自身的初始化。
2.根据权利要求1的系统，其中：
多个网络服务器中的每一个将其信息插入到系统的所有其他网络服务器中。
3.根据权利要求1的系统，其中：
多个网络服务器中的每一个对任何所插入的数据进行验证和认证。
4.根据权利要求1的系统，其中：
多个网络服务器中的每一个在共享访问完整的星历表数据库和其他GPS系统信息之前对客户端进行订户身份的授予和验证。
5.根据权利要求1的系统，其中：
共享数据库进一步接收、积累、镜像NAV数据信息，该信息帮助客户端对客户端接收的用于初始化的微弱的NAV数据消息进行模式匹配。
6.一种为作为客户端连接到网络上的GPS接收机提供获取和定位信息的方法，该方法包含以下步骤：
将多个GPS参照站分布在世界的不同部分，以能够同时收集整套GPS导航卫星星历表；
将多个网络服务器与互联网相连并将它们与多个GPS参照站中的一些接近地相关联；
将任何星历表基值从每一GPS参照站和网络服务器对接收到共享星历表数据库；
将收集的NAV数据镜像到所述多个网络服务器中的每一个中；
其中，连接到互联网的客户端能访问共享数据库从而帮助它自身的初始化。
7.根据权利要求6的方法，它还包含以下步骤：
用多个网络服务器中的每一个将其信息插入到系统的所有其他网络服务器中。
8.根据权利要求6的方法，它还包含以下步骤：
在多个网络服务器中的每一个中对所插入的数据进行验证和认证。
9.根据权利要求6的方法，它还包含以下步骤：
在共享访问完整的星历表数据库和其他GPS系统信息之前，在多个网络服务器中的每一个中对客户端的订户身份进行授予和验证。
10.根据权利要求6的方法，其中：
接收和镜像是这样的步骤，即所述共享数据库进一步接收、积累NAV数据信息，并将该NAV数据信息镜像到在高灵敏度模式下运行的客户端，该客户端使用它们来寻找第一个或其后的位置定位。
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