CN101923171A - 一种按需差分的高精度gnss位置获取服务系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种按需差分的高精度GNSS位置获取服务系统及方法属于差分定位导航领域，所述按需差分服务系统包括高精度差分参考站(1)、系统差分服务器(2)、通信链路(3)、差分用户终端设备(4)、按需差分电文编解码服务单元(5)和按需差分服务与通信控制单元(6)。本发明的差分系统能够根据用户区域特征按需差分，在保证用户定位精度需求和系统服务质量基础上，减少差分服务通信压力，降低费用，同时，差分用户不必配备定制的通信设备。

Description

一种按需差分的高精度GNSS位置获取服务系统及方法

技术领域

本发明属于差分定位导航技术领域，涉及卫星定位差分修正和信息处理技术的交叉应用学科，具体涉及一种按需差分的高精度GNSS位置获取服务系统及方法。

背景技术

随着卫星导航技术的飞速发展，利用GNSS(全球导航卫星系统：Global NavigationSatellite System)系统获取用户位置可达到15米(2δ)左右的精度，在旷野或开阔区域这种精度可以满足绝大部分用户需求。但在某些情况下，如狭窄河道、港口、码头和公路中还不能满足要求，需要米级或更高精度位置信息。为提高用户定位精度，目前在局域差分定位领域通常使用专用电台进行差分修正，但此种方法中所用的专用电台传播距离较近，价格昂贵，不适用于普通移动用户的高精度位置获取。目前，还有一种通过其他通信链路，如Internet和GPRS/CDMA/3G等，点对点传输差分数据，但通常是直接传输，不是按需播发，致使系统服务中心用户压力巨大，使服务质量和可用性较差。

发明内容

本发明的目的就是提供一种按需差分的高精度GNSS位置获取服务系统及方法，其通过无线公共网络(GPRS/CDMA/3G)和Internet网络通信链路传输用户差分修正数据，且在传输至用户前，进行二次电文组包处理，根据用户区域特征，结合GIS(地理信息系统：Geographic Information System)按需提供差分修正数据，最大限度的保证用户定位精度和系统服务质量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种按需差分的高精度GNSS位置获取服务系统，包括：高精度差分参考站、系统差分服务器、通信链路和差分用户终端设备；高精度差分参考站实时输出RTCM电文数据给系统差分服务器，系统差分服务器根据用户位置和环境信息按需形成RTCM电文并通过通信链路传输给差分用户终端设备。

一种按需差分的高精度GNSS位置获取方法，包括如下步骤：

1)差分用户终端设备首先连接通信网关，接入按需差分服务系统；

2)差分用户终端设备实时上传位置信息数据；

3)按需差分服务系统利用GIS数据库实时计算用户周围环境，确定是否需要差分；

4)如果该用户不需要差分，需要确定用户是否处于差分状态；如果用户处于差分状态，则复位该用户差分服务状态后返回等待用户位置信息，否则直接返回等待用户位置信息；

5)如果该用户需要进行差分，同样需要判断用户是否处于差分状态；

6)如果用户没有处于差分状态，则形成用户差分参数和差分控制指令；

7)如果用户处于差分状态，则不需形成用户差分参数和差分控制指令，直接进入步骤8)；

8)判断差分服务系统中是否存在差分修正数据，

9)如果不存在，则配置差分基站，获取RTCM差分电文；如果存在实时差分修正数据，则直接进入步骤11)

10)对差分电文进行解码，提取差分修正参数；

11)针对差分用户，重新编制RTCM电文；

12)判断该差分用户是否在线；

13)如果该用户在线，则发送按需差分电文至该差分用户，并返回等待接收用户位置信息，否则，结束，清除该差分用户内存信息。

上述方法中，按需差分策略是通过按需差分服务软件中的按需差分服务与通信控制模块根据差分用户所处GIS环境进行计算，以确定该用户是否需要差分；由按需差分服务系统中的实时按需差分电文编解码服务模块进行针对性编码RTCM数据发送给差分用户。

上述方法中，按需差分服务系统形成的用户差分参数和差分控制指令主要包括差分修正开关参数、差分数据播发频率参数和电文类型如电文1、2、3等。

本发明的有益效果是：采用本发明能够根据用户区域特征按需差分，在保证用户定位精度需求和系统服务质量基础上减少差分服务通信压力、降低费用，同时，差分用户不必配备定制的通信设备。

附图说明

图1是本发明的按需差分服务系统拓扑结构图。

图2是本发明的按需差分服务软件逻辑结构图。

图3是本发明的按需差分服务系统中按需差分服务流程图。

图中：1、高精度差分参考站，2、系统差分服务器，3、通信链路，4、差分用户终端设备，5、实时按需差分电文编解码服务单元，6、按需差分服务与通信控制单元，7、差分信息采集和控制模块，8、按需差分编解码主控模块，9、RTCM解码模块，10、差分需求控制按需编码模块，11、通信网关服务模块，12、按需差分服务与通信控制主控模块，13、信息处理模块，14、差分需求判决服务模块，15、系统数据库。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明的按需差分的高精度GNSS位置获取服务系统，其特征具体体现在该服务系统中的按需差分服务软件算法中。按需差分服务系统如图1所示，高精度差分参考站1实时输出RTCM(Radio Technical Commission for Maritime services)电文数据给系统差分服务器2，系统差分服务器2根据实际系统和终端用户数量可能由一台或多台物理服务器组成；系统差分服务器2中运行按需差分服务器软件，根据用户位置和环境信息按需形成RTCM电文并通过通信链路3传输给差分用户终端设备4，其中，通信链路3包括各种有线和无线通信链路。系统差分服务器2中运行的按需差分服务软件逻辑结构组成如图2所示，按需差分服务软件主要由实时按需差分电文编解码服务单元5和按需差分服务与通信控制单元6组成。实时按需差分电文编解码服务单元5通过差分信息采集和控制模块7实时采集RTCM差分电文，并将给电文传输给按需差分编解码主控模块8，同时接收按需差分编解码主控模块8发送来的控制指令并转发给高精度差分参考站1以控制RTCM电文接收频率；按需差分编解码主控模块8将接收到的实时RTCM电文提交给RTCM解码模块9，RTCM解码模块9将得到的电文进行解码，并将获得的实时差分修正参数提交给按需差分编解码主控模块8，按需差分编解码主控模块8存储最新差分修正参数，并根据按需差分服务与通信控制单元6发送来的差分用户终端设备4的差分需求控制按需编码模块10进行有针对性的输出差分电文，并经按需差分服务与通信控制单元6转发给差分用户终端设备4。按需差分服务与通信控制主控模块12是按需差分服务与通信控制单元6的主控部分。其接收来自通信网关服务模块11的差分用户终端设备4的位置信息，并将位置信息经信息处理模块13存入系统数据库15，同时，差分需求判决服务模块14实时匹配计算接入的差分用户终端设备4的GIS环境状况，并根据需要产生差分需求参数和控制指令提交给实时按需差分电文编解码服务软件5以产生对应的差分用户终端设备4的RTCM差分电文，从而实现“按需差分”的高精度定位。整个系统的执行流程如图3所示。

实施例：

(1)差分用户终端设备与系统之间通信：：

1)登录通信网关

@@0003AB0001*#--------登录请求；

$$000300*#--------登陆成功；

$$000301*#--------登录失败。

2)差分终端上传用户位置数据指令：

$$0100AB000108:26:05，+3852.3712，+12131.6851，217.00，14.50，A*#--------上传差分用户非差分位置数据，无应答；

$$0100AB000108:26:05，+3852.3712，+12131.6851，217.00，14.50，D*#--------上传差分用户差分位置数据，无应答；

(2)按需差分服务相关指令

1)按需差分服务与通信控制软件计算船舶AB0001的差分参数传递给实时按需差分电文编解码服务软件的数据指令：

@@0102AB0001，1，5，010203*#------含义为开通AB0001差分用户的差分功能，电文更新周期为5s，电文内容包括电文一、电文二和电文三；

$$0120AB000100*#--------确定AB0001差分终端开启差分功能指令的应答；

@@0102AB0001，0*#------关闭AB0001差分用户的差分功能；

$$0120AB000100*#--------确定AB0001差分终端关闭差分功能指令的应答；

2)：传输差分电文

$$0010AB00016645725E5C637F7C4B487E4F7C704D47405E48444078624640426E63*#--------实时按需差分电文编解码服务软件针对差分用户AB0001传输电文一至按需差分服务与通信控制软件指令，无需应答；

$$00106645725E5C637F7C4B487E4F7C704D47405E48444078624640426E63*#--------按需差分服务与通信控制软件指令传输差分电文一给指定的差分用户，无需应答。

Claims (6)

1.一种按需差分的高精度GNSS位置获取服务系统，其特征在于，该按需差分服务系统包括：高精度差分参考站(1)、系统差分服务器(2)、通信链路(3)和差分用户终端设备(4)；高精度差分参考站(1)实时输出RTCM电文数据给系统差分服务器(2)，系统差分服务器(2)根据用户位置和环境信息按需形成RTCM电文并通过通信链路(3)传输给差分用户终端设备(4)。

2.根据权利要求1所述的按需差分的高精度GNSS位置获取服务系统，其特征在于，所述系统差分服务器(2)包括实时按需差分电文编解码服务单元(5)和按需差分服务与通信控制单元(6)；

所述实时按需差分电文编解码服务单元(5)包括差分信息采集和控制模块(7)、按需差分编解码主控模块(8)、RTCM解码模块(9)和按需编码模块(10)，差分信息采集和控制模块(7)实时采集RTCM差分电文，并将电文传输给按需差分编解码主控模块(8)，同时接收按需差分编解码主控模块(8)发送来的控制指令并转发给高精度差分参考站(1)以控制RTCM电文接收频率；按需差分编解码主控模块(8)将接收到的实时RTCM电文提交给RTCM解码模块(9)，RTCM解码模块(9)将得到的电文进行解码，并将获得的实时差分修正参数提交给按需差分编解码主控模块(8)，按需差分编解码主控模块(8)存储最新差分修正参数，并根据按需差分服务与通信控制单元(6)发送来的差分用户终端设备(4)的差分需求控制按需编码模块(10)进行有针对性的输出差分电文，并经按需差分服务与通信控制单元(6)转发给差分用户终端设备(4)；

所述按需差分服务与通信控制单元(6)包括通信网关服务模块(11)、按需差分服务与通信控制主控模块(12)、信息处理模块(13)、差分需求判决服务模块(14)和系统数据库(15)，按需差分服务与通信控制主控模块(12)接收来自通信网关服务模块(11)的差分用户终端设备(4)的位置信息，并将位置信息经信息处理模块(13)存入系统数据库(15)，同时，差分需求判决服务模块(14)实时匹配计算接入的差分用户终端设备(4)的GIS环境状况，并根据需要产生差分需求参数和控制指令提交给实时按需差分电文编解码服务单元(5)以产生对应的差分用户终端设备(4)的RTCM差分电文，从而实现按需差分的高精度定位。

3.根据权利要求1所述的按需差分的高精度GNSS位置获取服务系统，其特征在于，所述通信链路(3)包括各种有线和无线通信链路。

4.一种按需差分的高精度GNSS位置获取方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)差分用户终端设备(4)首先连接通信网关，接入按需差分服务系统；

2)差分用户终端设备(4)实时上传位置信息数据；

3)按需差分服务系统利用GIS数据库实时计算用户周围环境，确定是否需要差分；

4)如果该用户不需要差分，需要确定用户是否处于差分状态；如果用户处于差分状态，则复位该用户差分服务状态后返回等待用户位置信息，否则直接返回等待用户位置信息；

5)如果该用户需要进行差分，同样需要判断用户是否处于差分状态；

6)如果用户没有处于差分状态，则形成用户差分参数和差分控制指令；

7)如果用户处于差分状态，则不需形成用户差分参数和差分控制指令，直接进入步骤8)；

8)判断差分服务系统中是否存在差分修正数据，

9)如果不存在，则配置差分基站，获取RTCM差分电文；如果存在实时差分修正数据，则直接进入步骤11)

10)对差分电文进行解码，提取差分修正参数；

11)针对差分用户，重新编制RTCM电文；

12)判断该差分用户是否在线；

13)如果该用户在线，则发送按需差分电文至该差分用户，并返回等待接收用户位置信息，否则，结束，清除该差分用户内存信息。

5.根据权利4所述的按需差分的高精度GNSS位置获取方法，其特征在于，所述的按需差分方法是通过按需差分服务与通信控制单元(6)中的按需差分服务与通信控制主控模块(12)根据差分用户所处GIS环境进行计算，以确定该用户是否需要差分；由按需差分服务中的实时按需差分电文编解码服务单元(5)进行针对性编码RTCM数据发送给差分用户。

6.根据权利4所述的按需差分的高精度GNSS位置获取方法，其特征在于，所述按需差分服务系统形成的用户差分参数和差分控制指令包括差分修正开关参数、差分数据播发频率参数和电文类型。

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