CN106019336B - 全球导航卫星系统的差分中继方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信技术，公开了一种全球导航卫星系统的差分中继方法及其装置。本发明中，将服务器的播发区域划分为多个格网单元并在每个格网单元内设置至少一个差分中继站，服务器计算各差分中继站的差分改正数，差分中继站的位置信息和差分改正数被播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位，方便了差分服务的使用，并且服务器只需要计算固定个数的差分改正数，即能满足海量用户的需求，提高了差分服务的覆盖面和可用性。此外，用户终端不用向服务器上传自身的位置信息，只需要根据各差分中继站的位置信息获取距离最近的差分中继站的差分改正数即可进行差分定位，保证了用户的隐蔽性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术，特别涉及全球导航卫星系统的差分中继方法及其装置。
背景技术
随着卫星定位技术、计算机网络技术和通讯技术的发展和普及，公众对位置服务的需求越来越突出。但是本发明的发明人发现，目前的定位服务中还存在以下缺点：
1.GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)用户终端使用传统GNSS差分服务时，必须上传GNSS用户终端当前的NMEA(National MarineElectronics Association，美国国家海洋电子协会)GGA位置信息。NMEA也是数据传输标准NMEA 0183，定义接收机输出的标准信息，有几种不同的格式，最常用的是NMEA GGA，包含了定位终端的定位时间、纬度、经度、高度、定位所用的卫星数、DOP值、差分状态等。因此，上传NMEA GGA位置信息，使得GNSS用户终端的个人信息存在泄露的危险。
2.未来GNSS差分服务面向海量的不同层次、不同需求的所有公众，而传统GNSS差分服务平台终端容量有限(一般最大容量300-600)，数据处理和用户接入也会造成中心服务平台的负荷压力、通讯阻塞和数据延迟，造成用户终端无法获取GNSS差分服务，甚至导致GNSS差分服务平台崩溃。目前国内外均无百万级、千万级甚至亿级大容量、大并发的GNSS差分服务平台。
3.传统GNSS差分服务一般通过Internet(因特网)或UHF(Ultra High Frequency，特高频无线电波)/VHF(Very High Frequency，甚高频无线电波)电台播发GNSS差分改正信息，通讯方式单一，都存在信号覆盖盲区。
4.随着CORS(Continuously Operating Reference Stations，连续运行参考站)网建设的不断发展，必将衍生成大规模CORS网。大规模CORS网地理区域跨度大，集中式的数据处理与服务模式不适合大规模CORS网。用户终端与基准站、数据中心之间存在较大的空间距离，通讯链路也会跨运营商，势必增加数据传输延迟。
5.传统GNSS差分服务平台为内部专用网络时，不方便直接对公众提供GNSS差分服务，GNSS用户终端必须使用定制的SIM卡(Subscriber Identity Module card，简称“SIMcard”)获取GNSS差分信息，提高了公众用户接入GNSS差分服务的门槛。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全球导航卫星系统的差分中继方法及其装置，提高了差分服务的覆盖面和可用性。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种全球导航卫星系统的差分中继方法，将服务器的播发区域划分为多个格网单元，在每个格网单元内设置至少一个差分中继站，方法包括以下步骤：
服务器获取各差分中继站的位置信息；
服务器根据各差分中继站的位置信息计算各差分中继站的差分改正数；
将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位。
本发明的实施方式还公开了一种全球导航卫星系统的差分中继装置，系统包括：
划分单元，用于将服务器的播发区域划分为多个格网单元，并在每个格网单元内设置至少一个差分中继站；
获取单元，用于控制服务器获取各差分中继站的位置信息；
计算单元，用于控制服务器根据各差分中继站的位置信息计算各差分中继站的差分改正数；以及
播发单元，用于将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
在本发明中，将服务器的播发区域划分为多个格网单元并在每个格网单元内设置至少一个差分中继站，服务器计算各差分中继站的差分改正数，差分中继站的位置信息和差分改正数被播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位，方便了差分服务的使用，并且服务器只需要计算固定个数的差分改正数，即能满足海量用户的需求，提高了差分服务的覆盖面和可用性。
进一步地，用户终端不用向服务器上传自身的位置信息，只需要根据各差分中继站的位置信息获取距离最近的差分中继站的差分改正数即可进行差分定位，保证了用户的隐蔽性。
进一步地，服务器将计算的各差分改正数发送给各差分中继站，并由各差分中继站播发给附近的用户终端，可以大幅提高差分服务的用户容量、实时性和可靠性。
进一步地，使用虚拟的差分中继站可以大大减少使用硬件成本。
进一步地，使格网单元内的高程起伏在预先设定阈值范围内，以确保高精度的定位服务。
进一步地，通过多种通讯模块来播发信息，可以实现差分服务的大范围全覆盖。
附图说明
图1是本发明第一实施方式中一种全球导航卫星系统的差分中继方法的流程示意图；
图2是本发明第一实施方式中一种GNSS差分中继系统的结构示意图；
图3是本发明第一实施方式中格网划分的示意图；
图4是本发明第一实施方式中GNSS差分中继系统的工作流程图；
图5是本发明第一实施方式中GNSS终端定位设备的工作流程图；
图6是本发明第二实施方式中一种全球导航卫星系统的差分中继装置的结构示意图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明第一实施方式涉及一种全球导航卫星系统的差分中继方法。图1是该全球导航卫星系统的差分中继方法的流程示意图。在该全球导航卫星系统的差分中继方法中，将服务器的播发区域划分为多个格网单元，在每个格网单元内设置至少一个差分中继站。可以理解，在本发明的各个实施方式中，可以在高程起伏较大的格网单元内设置多个差分中继站，或是确保所划分的各格网单元的高程起伏在一预先设定的阈值范围内，并在每个格网单元内(优选地，每个格网单元的中心位置)设置一个差分中继站。使格网单元内的高程起伏在预先设定的阈值范围内，可以确保高精度的定位服务。
此外，可以理解，格网单元可以通过各种格网模型进行划分，只需要保证各格网单元内的高程起伏在一阈值范围内即可。
如图1所示，该方法包括以下步骤：
在步骤101中，服务器获取各差分中继站的位置信息。可以理解，在本发明的各个实施方式中，上述差分中继站可以是真实的差分中继站，也可以是虚拟的差分中继站，虚拟的差分中继站的位置信息是预先设定在服务器中的。使用虚拟的差分中继站可以大大减少使用硬件成本。
此后进入步骤102，服务器根据各差分中继站的位置信息计算各差分中继站的差分改正数。
此后进入步骤103，将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位。优选地，通过多种通讯模块(例如WIFI、电台、GPRS等)将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端。通过多种通讯模块来播发信息，可以实现差分服务的大范围全覆盖。
在本实施方式的方法中，将服务器的播发区域划分为多个格网单元并在每个格网单元内设置至少一个差分中继站，服务器计算各差分中继站的差分改正数，差分中继站的位置信息和差分改正数被播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位，方便了差分服务的使用，并且服务器只需要计算固定个数的差分改正数，即能满足海量用户的需求，提高了差分服务的覆盖面和可用性。
其中，在步骤103中，可以通过以下几种方式将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端。
作为可选实施方式，在步骤103中可以包括以下子步骤：
服务器将各差分中继站的位置信息发送给用户终端，以供该用户终端根据各差分中继站的位置信息和自身测量得到的当前位置信息，选择距离该用户终端最近的差分中继站；
服务器接收该用户终端的选择结果并将该用户终端所选择的距离该用户终端最近的差分中继站的差分改正数发送给该用户终端，以供该用户终端根据该差分改正数进行差分定位。
作为另一可选实施方式，服务器也可以将多个差分中继站的位置信息和差分改正数发送给用户终端，由用户终端根据各差分中继站的位置信息和自身测量得到的当前位置信息，从中选择距离该用户终端最近的差分中继站的差分改正数进行差分定位。例如，可以在服务器中使用GNSS子网差分中继系统。考虑到通信方式的带宽容量，可以将若干个GNSS差分中继站划分为一个子网。在每个子网覆盖范围内，用户终端可以接收到整个子网的全部差分改正信息，或是将建立的所有子网的覆盖范围信息载入用户终端，用户终端自动筛选获取所需范围的GNSS差分服务信息。
用户终端不用向服务器上传自身的位置信息，只需要根据各差分中继站的位置信息获取距离最近的差分中继站的差分改正数即可进行差分定位，保证了用户的隐蔽性。
此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，服务器还可以接收用户终端测量得到的当前位置信息，并根据各差分中继站的位置信息和该用户终端测量得到的当前位置信息，选择距离该用户终端最近的差分中继站的差分改正数发送给该用户终端，以供该用户终端进行差分定位。
在又一可选实施方式中，上述差分中继站可以包括定位模块、第一通讯模块和第二通讯模块。
在步骤101中，服务器通过差分中继站的第一通讯模块获取差分中继站的位置信息，差分中继站的位置信息由定位模块实时跟踪卫星信号得到。
在步骤103中可以包括以下子步骤：
服务器通过差分中继站的第一通讯模块将差分改正数发送给差分中继站，以使差分中继站通过第二通讯模块将自身的位置信息和差分改正数播发给用户终端，用户终端通过距离最近的差分中继站的第二通讯模块获取差分改正数进行差分定位。例如，差分中继站通过3G、4G或卫星通信系统(即第一通讯模块)与服务器进行通讯，而该差分中继站附近的用户可以通过WIFI(即第二通讯模块)与该差分中继站进行通讯。在某些实例中，该差分中继站是可移动的(如车载的)，以随时提供差分定位服务。服务器将计算的各差分改正数发送给各差分中继站，并由各差分中继站播发给附近的用户终端，可以大幅提高差分服务的用户容量、实时性和可靠性。
可以理解，在本发明的各个实施方式中，可以根据各格网单元内的地理概况，对各差分中继站设置相应通讯模块，从而实现对周围区域的覆盖。
CORS系统目前主要有三种核心技术，一种是虚拟参考站技术，即VRS(VirtualReference Station)技术；一种是区域改正参数技术，即FKP()技术；一种是主辅站技术，即MAC(MasterAuxiliary Concept)技术。
VRS技术的工作流程大概为：(1)连续运行参考站将原始观测数据实时传输至数据中心；(2)数据中心的CORS软件利用各基准站的坐标和实时观测数据解算该区域的实时误差模型；(3)利用GNSS终端发送的NMEA GGA数据，在GNSS终端概略位置处模拟出虚拟参考站的观测数据；(4)利用GNSS差分传输协议将虚拟观测值和VRS坐标传输到GNSS终端进行差分定位。
FKP技术利用GNSS基准站观测数据及基准站已知坐标等信息，计算得到基准站网范围内与时间或空间相关的误差改正数模型，然后利用GNSS终端的概略坐标内插出测量点的误差改正数，将误差改正数应用到观测值中，从而消除各种与时间和空间有关的误差，获得高精度的定位结果。
MAC技术工作的大概流程为：(1)连续运行参考站将原始观测数据实时传输至数据中心；(2)网络解算处理将参考站观测值归算到一个共同的整周模糊度水平；(3)选择一个子网给GNSS终端提供网络改正数，在子网中选择一个主站、若干个辅站，构成网络单元；(4)将主站的完整改正数和辅站相对于主站的改正数差值发送给GNSS终端进行差分定位。
随着卫星定位技术、计算机网络技术和通讯技术的发展和普及，公众对位置服务的需求越来越突出。但以上技术均无法提供定向播发、大范围全覆盖、大容量、高可用、灵活扩展的GNSS差分服务，并且降低了公众获取位置服务的门槛。
因此，在本发明的一个优选例中，在GNSS系统中添加了GNSS差分中继系统。如图2所示，GNSS差分中继系统是对GNSS差分服务播发进行优化的中继系统，主要包括GNSS差分中继站(真实的GNSS定位终端或计算机模拟的GNSS定位终端)、通讯模块、GNSS差分中继系统服务列表等等。一个GNSS差分中继站可以通过同时部署Internet、WIFI、调频副载波、数传电台、GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)、EDGE(Enhanced DataRates for GSM Evolution，增强数据速率的GSM演进方案)、CDMA(Code DivisionMultiple Access，码分多址)、3G、4G、卫星通信、串口等几乎所有通信模式或模块以及未来出现的通信技术同时对外播发GNSS差分服务信息，可以实现GNSS差分服务大范围全覆盖和灵活扩展的需求。根据GNSS差分中继系统数据播发的通讯方式不同，可以分为Internet型GNSS差分中继系统和电台型GNSS差分中继系统。图4和图5分别示出了GNSS差分中继系统和GNSS终端定位设备(即用户终端)的工作流程。
如图4和图5所示，Internet型GNSS差分中继系统的实现步骤主要如下：
1.格网划分。格网划分可以采用规则地理格网，例如经纬坐标格网(以经、纬网划分的格网)、高斯-克吕格投影直角坐标格网(以公里网划分的格网)和两者相结合方式的格网等等。如图3所示，确定CORS网络目标覆盖区域的边界，根据CORS网络目标覆盖区域的地理概况及目标应用定位精度需求，将CORS网络目标覆盖区域合理划分为规则排列的格网单元，建立格网DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型)，并计算出每个格网单元中心位置的WGS84(World Geodetic System 1984，其为GPS全球定位系统使用的坐标系统)经纬度坐标和格网单元平均高程值。为保证GNSS终端的定位结果可靠，高精度RTK(Real TimeKinematic，载波相位实时动态差分)差分服务应用场景的格网边长可以设为1KM-50KM，中精度RTD(Real Time Differential，伪距实时动态差分)差分服务应用场景的格网边长可以设为50KM-300KM。但是，当高精度RTK差分服务应用场景格网单元内高程起伏(即最高点和最低点大地高差值)超过例如200米时，需要将该格网单元继续拆分成4个格网单元并分别建立4个新格网单元的格网DEM数字高程模型，检查新格网单元内高程起伏是否超过200米。若新格网单元内高程起伏仍超过200米，继续按上述步骤和方法拆分格网单元；当中精度RTD差分服务应用场景格网单元内高程起伏超过例如2000米时，需要将该格网单元继续拆分成4个格网单元并分别建立4个新格网单元的格网DEM数字高程模型，检查新格网单元内高程起伏是否超过2000米。若新格网单元内高程起伏仍超过2000米，继续按上述步骤和方法拆分格网单元。可以理解，在本发明的各个实施例中，可以使用不同的格网模型或划分方法进行格网划分，只要确保每个格网单元内的高程起伏在预设的阈值范围内即可。
2.建立GNSS差分中继站。优选地，在CORS网络目标覆盖区域的每个格网单元的中心位置建立真实GNSS差分中继站或通过计算机程序模拟GNSS差分中继站。真实GNSS差分中继站和模拟的GNSS差分中继站的区别在于真实GNSS差分中继站的位置获取装置为真实的GNSS定位终端，可以实时跟踪卫星信号并得到定位信息，并按一定时间间隔(通常RTD服务小于等于30秒，RTK服务小于等于10秒)上传自己的位置信息，真实GNSS差分中继站一般在计算出的格网中心位置附近；而模拟GNSS差分中继站的位置获取装置为计算机模拟的GNSS定位终端的定位位置，是进行格网划分时计算得到的位置，并按一定时间间隔(通常RTD服务小于等于30秒，RTK服务小于等于10秒)上传自己的位置信息，模拟的GNSS差分中继站一般和计算出的格网中心位置一致。但是，无论是真实GNSS差分中继站还是模拟GNSS差分中继站，都可能包含其他物理基础设施。
3.配置GNSS差分中继站参数。获取GNSS差分服务平台的差分服务的IP地址、端口号、用户名(可选)、密码(可选)、差分服务类型、差分数据格式以及GNSS差分中继系统播发的差分服务类型、差分数据格式、差分服务IP地址和IP端口，并将与GNSS差分中继系统播发相关的配置信息及每个GNSS差分中继站的精确坐标同步到GNSS差分中继系统服务列表中。可以理解，在本发明的其他实施例中，GNSS差分中继系统和GNSS差分中继站的数据也可以以除列表以外的其他形式存储于存储器中。
4.启动GNSS差分中继系统。GNSS差分中继系统向GNSS差分服务平台请求GNSS差分服务，通过身份验证后(可选)，GNSS差分服务平台将GNSS差分改正信息发送至GNSS差分中继系统，GNSS差分中继系统再将GNSS差分改正信息通过Internet、GPRS、EDGE、CDMA、3G、4G等通信模块对外播发。
5.启动GNSS终端定位设备(即用户终端)。
6.GNSS终端定位设备载入GNSS差分中继系统的服务列表或访问GNSS差分中继系统下载GNSS差分中继系统服务列表，服务列表包含每个GNSS差分中继站的精确坐标、IP地址和IP端口、差分服务类型、差分数据格式等等。GNSS终端定位设备根据自己的定位信息，自动筛选出距离最近的GNSS差分中继站。
7.GNSS终端定位设备通过相应的移动通信模块登陆访问GNSS差分中继站获取所需的GNSS差分服务，得到GNSS差分改正信息，进而实现GNSS差分定位。
电台型GNSS差分中继系统须部署在每个格网单元的中心位置附近，而电台型GNSS差分中继系统的实现步骤主要如下：
1.格网划分。格网划分可以采用规则地理格网，例如经纬坐标格网(以经、纬网划分的格网)、高斯-克吕格投影直角坐标格网(以公里网划分的格网)和两者相结合方式的格网等等。如图3所示，确定CORS网络目标覆盖区域的边界，根据CORS网络目标覆盖区域的地理概况及目标应用定位精度需求，将CORS网络目标覆盖区域合理划分为规则排列的格网单元，建立格网DEM数字高程模型，并计算出每个格网单元中心位置的WGS84经纬度坐标和格网单元平均高程值。为保证GNSS终端定位结果可靠，高精度RTK差分服务应用场景的格网边长可以设为1KM-50KM，中精度RTD差分服务应用场景的格网边长可以设为50KM-300KM。但是，当高精度RTK差分服务应用场景格网单元内高程起伏(即最高点和最低点大地高差值)超过例如200米时，需要将该格网单元继续拆分成4个格网单元并分别建立4个新格网单元的格网DEM数字高程模型，检查新格网单元内高程起伏是否超过200米。若新格网单元内高程起伏仍超过200米，继续按上述步骤和方法拆分格网单元；当中精度RTD差分服务应用场景格网单元内高程起伏超过例如2000米时，需要将该格网单元继续拆分成4个格网单元并分别建立4个新格网单元的格网DEM数字高程模型，检查新格网单元内高程起伏是否超过2000米。若新格网单元内高程起伏仍超过2000米，继续按上述步骤和方法拆分格网单元。可以理解，在本发明的各个实施例中，可以使用不同的格网模型或划分方法进行格网划分，只要确保每个格网单元内的高程起伏在预设的阈值范围内即可。
2.建立GNSS差分中继站。优选地，在CORS网络目标覆盖区域的每个格网单元的中心位置建立真实GNSS差分中继站或通过计算机程序模拟GNSS差分中继站。真实GNSS差分中继站和模拟的GNSS差分中继站的区别在于真实GNSS差分中继站的位置获取装置为真实的GNSS定位终端，可以实时跟踪卫星信号并得到定位信息，并按一定时间间隔(通常RTD服务小于等于30秒，RTK服务小于等于10秒)上传自己的位置信息，真实GNSS差分中继站一般在计算出的格网中心位置附近；而模拟GNSS差分中继站的位置获取装置为计算机模拟的GNSS定位终端的定位位置，是进行格网划分时计算得到的位置，并按一定时间间隔(通常RTD服务小于等于30秒，RTK服务小于等于10秒)上传自己的位置信息，模拟的GNSS差分中继站一般和计算出的格网中心位置一致。但是，无论是真实GNSS差分中继站还是模拟GNSS差分中继站，都可能包含其他物理基础设施。在格网中心位置建立真实GNSS差分中继系统或通过计算机程序模拟GNSS差分中继站时，相邻格网的差分中继站使用不同的信号通道，以避免信号干扰或冲突。
3.配置GNSS差分中继站参数。获取GNSS差分服务平台的差分服务的IP地址、端口号、用户名(可选)、密码(可选)、差分服务类型、差分数据格式以及GNSS差分中继系统播发的差分服务类型、差分数据格式、差分服务电台频率和通道，并将与GNSS差分中继系统播发相关的配置信息及每个GNSS差分中继站的精确坐标同步到GNSS差分中继系统服务列表中。可以理解，在本发明的其他实施例中，GNSS差分中继系统和GNSS差分中继站的数据也可以以除列表以外的其他形式存储于存储器中。
4.启动GNSS差分中继系统。GNSS差分中继系统向GNSS差分服务平台请求GNSS差分服务，通过身份验证后(可选)，GNSS差分服务平台将GNSS差分改正信息发送至GNSS差分中继站，GNSS差分中继系统再将GNSS差分改正信息通过电台模块对外播发。
5.启动GNSS终端定位设备(即用户终端)。
6.GNSS终端定位设备载入GNSS差分中继系统的服务列表或访问GNSS差分中继系统下载GNSS差分中继系统服务列表，服务列表包含每个GNSS差分中继站的精确坐标、电台频率和通道、差分服务类型、差分数据格式。GNSS终端定位设备根据自己的定位信息，自动筛选出提供差分服务的电台频率和信道。
7.GNSS终端定位设备通过相应的电台通信模块访问GNSS差分中继站获取所需的GNSS差分服务，得到GNSS差分改正信息，进而实现GNSS差分定位。
优选地，如图5所示，GNSS终端定位设备获得各GNSS差分中继站的单点定位信息后，计算GNSS终端定位设备至GNSS差分中继站的三维斜距，并筛选出距离最近的至少两个中继站并按距离排序。GNSS终端定位设备访问距离最近的中继站，并判断是否可以收到GNSS差分改正信息，若可以，则访问差分中继系统获得GNSS差分服务；若不可以，则选择距离第二近的中继站以接收GNSS差分改正信息。可以理解，在本发明的其他实施例中，也可以仅选择距离最近的一个中继站来获取GNSS差分改正信息。
由上可以看到，本发明的关键点在于提出了一种GNSS差分中继系统及其实现方法，通过地理格网和DEM数字高程模型相结合，确定格网划分方法及最优部署方法，计算出GNSS差分中继站的精确三维位置，减少了GNSS差分中继站和GNSS终端定位设备因高差导致的定位精度损失，实现了GNSS差分服务定向播发、大范围全覆盖、大容量、高可用和灵活扩展。尤其是通过在GNSS终端定位设备载入GNSS差分中继系统的相关信息，GNSS终端用户不用上传NMEA GGA位置信息亦可以获取GNSS差分服务，保证了GNSS用户终端的隐蔽性。
可以理解，以上仅为本发明一优选实施例，可以根据实际需要添加或删除其中的步骤，并相应地修改其中的细节，例如网格划分方式、各系统之间的信息传输方式等等。
本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable ArrayLogic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。
本发明第二实施方式涉及一种全球导航卫星系统的差分中继装置。图6是该全球导航卫星系统的差分中继装置的结构示意图。如图6所示，该全球导航卫星系统的差分中继装置包括：
划分单元，用于将服务器的播发区域划分为多个格网单元，并在每个格网单元内设置至少一个差分中继站。可以理解，上述划分单元可以在高程起伏较大的格网单元内设置多个差分中继站，或是确保所划分的各格网单元的高程起伏在一预设阈值内，并在每个格网单元内(优选地，每个格网单元的中心位置)设置一个差分中继站。使划分单元所划分的格网单元内的高程起伏在预先设定阈值范围内，以确保高精度的定位服务。此外，可以理解，格网单元可以通过各种格网模型进行划分，只需要保证各格网单元内的高程起伏在一阈值范围内即可。
获取单元，用于控制服务器获取各差分中继站的位置信息。可以理解，在本发明的各个实施方式中，上述差分中继站可以是真实的差分中继站，也可以是虚拟的差分中继站，虚拟的差分中继站的位置信息是预先设定在服务器中的。使用虚拟的差分中继站可以大大减少使用硬件成本。
计算单元，用于控制服务器根据各差分中继站的位置信息计算各差分中继站的差分改正数。以及
播发单元，用于将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位。优选地，上述播发单元通过多种通讯模块将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端。通过多种通讯模块来播发信息，可以实现差分服务的大范围全覆盖
在本实施方式的系统中，将服务器的播发区域划分为多个格网单元并在每个格网单元内设置至少一个差分中继站，计算各差分中继站的差分改正数，差分中继站的位置信息和差分改正数被播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位，方便了差分服务的使用，并且只需要计算固定个数的差分改正数，即能满足海量用户的需求，提高了差分服务的覆盖面和可用性。
其中，上述播发单元可以通过以下几个子单元将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端。
作为可选实施方式，上述播发单元包括：
选择子单元，用于控制服务器将各差分中继站的位置信息发送给用户终端，以供该用户终端根据各差分中继站的位置信息和自身测量得到的当前位置信息，选择距离该用户终端最近的差分中继站；以及
定位子单元，用于控制服务器接收该用户终端的选择结果并将该用户终端所选择的距离该用户终端最近的差分中继站的差分改正数发送给该用户终端，以供该用户终端根据该差分改正数进行差分定位。
作为另一可选实施方式，上述播发单元也可以仅包括选择子单元，用于控制服务器将多个差分中继站的位置信息和差分改正数发送给用户终端，由用户终端根据各差分中继站的位置信息和自身测量得到的当前位置信息，从中选择距离该用户终端最近的差分中继站的差分改正数进行差分定位。
用户终端不用向服务器上传自身的位置信息，只需要根据各差分中继站的位置信息获取距离最近的差分中继站的差分改正数即可进行差分定位，保证了用户的隐蔽性。
此外，可以理解，在本发明的其他实施方式中，上述播发子单元还可以仅包括定位子单元，用于控制服务器接收用户终端测量得到的当前位置信息，并根据各差分中继站的位置信息和该用户终端测量得到的当前位置信息，选择距离该用户终端最近的差分中继站的差分改正数发送给该用户终端，以供该用户终端进行差分定位。
在又一可选实施方式中，上述差分中继站包括定位模块、第一通讯模块和第二通讯模块。
上述获取单元用于控制服务器通过差分中继站的第一通讯模块获取差分中继站的位置信息，差分中继站的位置信息由定位模块实时跟踪卫星信号得到。
上述播发单元包括发送子单元，用于控制服务器通过差分中继站的第一通讯模块将差分改正数发送给差分中继站，以使差分中继站通过第二通讯模块将自身的位置信息和差分改正数播发给用户终端，用户终端通过距离最近的差分中继站的第二通讯模块获取差分改正数进行差分定位。例如，差分中继站通过3G、4G或卫星通信系统(即第一通讯模块)与服务器进行通讯，而该差分中继站附近的用户可以通过WIFI(即第二通讯模块)与该差分中继站进行通讯。在某些实例中，该差分中继站是可移动的(如车载的)，以随时提供差分定位服务。服务器将计算的各差分改正数发送给各差分中继站，并由各差分中继站播发给附近的用户终端，可以大幅提高差分服务的用户容量、实时性和可靠性。
可以理解，在本发明的各个实施方式中，可以根据格网单元内的地理概况，对各差分中继站设置相应通讯模块，从而实现对周围区域的覆盖。
第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
综上，本申请涉及全球导航卫星系统领域，涉及卫星定位、计算机网络、数据通讯等高科技多方位、深度结合的技术，主要针对GNSS差分服务的播发进行优化，尤其涉及大规模CORS网的GNSS差分服务播发。通过对CORS覆盖目标区域合理进行格网规划，设计并建立分布式部署的GNSS差分中继系统及其应用方法，实现了GNSS差分服务定向播发、大范围全覆盖、大容量、高可用、灵活扩展和GNSS定位终端隐蔽性。本发明的优势主要如下：
1.可以实现定向播发，即GNSS用户终端不用上传NMEA GGA位置信息亦可以从GNSS差分服务平台获取GNSS差分改正信息并提高精度，保证了GNSS终端用户的隐蔽性；
2.未来GNSS差分服务面向海量的不同层次、不同需求的所有公众，通过分布式部署GNSS差分中继系统，可以实现理论上不限用户量的GNSS差分服务平台，提高GNSS差分服务可用性。
3.通过分布式部署GNSS差分中继系统，可以通过同时部署Internet、WIFI、调频副载波、数传电台、GPRS、EDGE、CDMA、3G、4G、卫星通信、串口等几乎所有通信模式或模块以及未来出现的通信技术同时对外播发GNSS差分服务信息，可以实现GNSS差分服务大范围全覆盖和灵活扩展的需求。
4.随着CORS网建设的不断发展，必将衍生成大规模CORS网。根据业务目标不同分布式部署GNSS差分中继系统，可大幅提高GNSS差分服务的实时性、可用性和可靠性。
5.通过部署GNSS差分中继系统，可方便用户接入GNSS差分服务。
需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元或模块都是逻辑单元或模块，在物理上，一个逻辑单元或模块可以是一个物理单元或模块，也可以是一个物理单元或模块的一部分，还可以以多个物理单元或模块的组合实现，这些逻辑单元或模块本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元或模块所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元或模块引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元或模块。
需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (8)
1.一种全球导航卫星系统的差分中继方法，其特征在于，将服务器的播发区域划分为多个格网单元，计算每个所述格网单元中心位置的WGS84经纬度坐标和格网单元平均高程值，当所述格网单元内高程起伏超过预先设定的阈值范围时，将所述格网单元继续拆分成多个单元，并检查新格网单元内高程起伏是否超过所述阈值，若仍超过阈值，则继续拆分，直至所述格网单元内高程起伏不超过所述阈值范围；并且，在每个格网单元内设置至少一个差分中继站，其中，通过地理格网和DEM数字高程模型相结合，确定格网划分方法及部署方法，计算出所述差分中继站的三维位置，所述差分中继站是用于对GNSS差分服务播发进行优化的中继系统；所述差分中继站中，至少一个是虚拟的差分中继站，所述虚拟的差分中继站的位置信息是进行格网划分时，计算得到的位置，并预先设定在所述服务器中的，所述方法包括以下步骤：所述服务器获取各差分中继站的位置信息；
所述服务器根据各差分中继站的位置信息计算各差分中继站的差分改正数；
所述服务器将各差分中继站的差分改正信息同步至差分中继系统服务列表；
用户端下载差分中继系统服务列表至用户端本机，自主筛选获取所需范围的GNSS差分服务信息；
所述服务器将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位。
2.根据权利要求1所述的全球导航卫星系统的差分中继方法，其特征在于，所述“将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端”的步骤中包括以下子步骤；
所述服务器将各差分中继站的位置信息发送给用户终端，以供所述用户终端根据各差分中继站的位置信息和自身测量得到的当前位置信息，选择距离该用户终端最近的差分中继站；
所述服务器接收所述用户终端的选择结果并将所述用户终端所选择的距离该用户终端最近的差分中继站的差分改正数发送给该用户终端，以供该用户终端根据该差分改正数进行差分定位。
3.根据权利要求1所述的全球导航卫星系统的差分中继方法，其特征在于，所述差分中继站包括定位模块、第一通讯模块和第二通讯模块；
“所述服务器获取各差分中继站的位置信息”的步骤中，所述服务器通过所述差分中继站的第一通讯模块获取所述差分中继站的位置信息，所述差分中继站的位置信息由所述定位模块实时跟踪卫星信号得到；
“将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端”的步骤中包括以下子步骤：
所述服务器通过所述差分中继站的第一通讯模块将差分改正数发送给所述差分中继站，以使所述差分中继站通过所述第二通讯模块将自身的位置信息和差分改正数播发给用户终端，所述用户终端通过距离最近的差分中继站的第二通讯模块获取差分改正数进行差分定位。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的全球导航卫星系统的差分中继方法，其特征在于，“将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端”的步骤中，通过多种通讯模块将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端。
5.一种全球导航卫星系统的差分中继装置，其特征在于，所述系统包括：
划分单元，用于将服务器的播发区域划分为多个格网单元，计算每个所述格网单元中心位置的WGS84经纬度坐标和格网单元平均高程值，当所述格网单元内高程起伏超过预先设定的阈值范围时，将所述格网单元继续拆分成多个单元，并检查新格网单元内高程起伏是否超过所述阈值，若仍超过阈值，则继续拆分，直至所述格网单元内高程起伏不超过所述阈值范围；并在每个格网单元内设置至少一个差分中继站，其中，通过地理格网和DEM数字高程模型相结合，确定格网划分方法及部署方法，计算出所述差分中继站的三维位置，所述差分中继站是用于对GNSS差分服务播发进行优化的中继系统；所述差分中继站中，至少一个是虚拟的差分中继站，所述虚拟的差分中继站的位置信息是进行格网划分时，计算得到的位置，并预先设定在所述服务器中的；
获取单元，用于控制所述服务器获取各差分中继站的位置信息；
计算单元，用于控制所述服务器根据各差分中继站的位置信息计算各差分中继站的差分改正数；以及
同步单元，用于将各差分中继站的差分改正信息同步至差分中继系统服务列表；
下载单元，用户端下载差分中继系统服务列表至用户端本机，自主筛选获取所需范围的GNSS差分服务信息；
播发单元，用于将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位。
6.根据权利要求5所述的全球导航卫星系统的差分中继装置，其特征在于，所述播发单元包括：
选择子单元，用于控制所述服务器将各差分中继站的位置信息发送给用户终端，以供所述用户终端根据各差分中继站的位置信息和自身测量得到的当前位置信息，选择距离该用户终端最近的差分中继站；以及
定位子单元，用于控制所述服务器接收所述用户终端的选择结果并将所述用户终端所选择的距离该用户终端最近的差分中继站的差分改正数发送给该用户终端，以供该用户终端根据该差分改正数进行差分定位。
7.根据权利要求5所述的全球导航卫星系统的差分中继装置，其特征在于，所述差分中继站包括定位模块、第一通讯模块和第二通讯模块；
所述获取单元用于控制所述服务器通过所述差分中继站的第一通讯模块获取所述差分中继站的位置信息，所述差分中继站的位置信息由所述定位模块实时跟踪卫星信号得到；
所述播发单元包括发送子单元，用于控制所述服务器通过所述差分中继站的第一通讯模块将差分改正数发送给所述差分中继站，以使所述差分中继站通过所述第二通讯模块将自身的位置信息和差分改正数播发给用户终端，所述用户终端通过距离最近的差分中继站的第二通讯模块获取差分改正数进行差分定位。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的全球导航卫星系统的差分中继装置，其特征在于，所述播发单元通过多种通讯模块将差分中继站的位置信息和差分改正数播发给用户终端。
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