CN106610497A - 一种北斗短报文共视数据压缩传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种北斗短报文共视数据压缩传输方法，包括如下步骤：对北斗短报文共视数据进行压缩编码，生成电文内容；将电文内容进行传输；电文内容包括：数据头、时差数目、各卫星与系统时差对应的协调世界时、对本地与GPS系统时差平均值取ms部分、对本地与BD系统时差平均值取ms部分、依据各卫星观测量计算的本地与系统时差的0.1ns部分和校验位。本发明可以实现快速连续共视数据传输。

Description

一种北斗短报文共视数据压缩传输方法
技术领域
本发明涉及共视数据压缩传输方法。更具体地，涉及一种北斗短报文共视数据压缩传输方法。
背景技术
共视是目前应用最为成熟的一种高精度远程时间频率传递技术，这种方法以GNSS卫星为媒介，两个相距甚远的时间频率实验室同时对同一颗GNSS卫星进行观测，将该GNSS卫星钟时间作为两者的公共参考源，测定实验室时钟与卫星钟时间之差，经数据交换，将两个实验室的观测结果作差，最终得到两实验室时间偏差，从而实现远程时间频率传递。这种方法有效消除了卫星钟差的影响，削弱了与站间距离密切相关的卫星轨道误差和大气延迟的影响，因此能够有效提高远程时间传递精度，是世界各国时频实验室应用最为普及的一种远程时间传递方法，具有成本低、数据处理技术简单成熟等优点，而且可以连续运行。
为改善共视时间传递性能，国际计量局(BIPM)主持制定了国际共视时间频率传递交换的数据格式，即GPS共视法标准数据格式GGTTS(The Group on GPS Time TransferStandards)。在GPS共视法标准数据格式GGTTS中，规定了共视数据的处理方法，传递的各参数符号及含义，以及数据格式。因此，共视数据交换是以GGTTS文件的形式完成的，每个GGTTS文件包含有一天的数据，相应的共视结果滞后一天。
北斗短报文通信技术是我国北斗卫星导航系统特有的一个功能，由于北斗短报文采用GEO卫星完成通信，北斗短报文通信覆盖能力和生存能力均优于现有的移动和固定电话网络以及互联网，为远程共视时间频率传递提供了一种可用通信链路。然而，由于北斗短报文通信信道资源有限，GGTTS数据格式规定的各项参数远远超过北斗短报文通信容量，缺乏合理的共视数据压缩方法。
因此，需要提供一种北斗短报文共视数据压缩传输方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种北斗短报文共视数据压缩传输方法，解决了在利用北斗短报文进行共视数据传输时，由于信道容量有限，无法完成全部共视数据传递的问题。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种北斗短报文共视数据压缩传输方法，该方法包括如下步骤：
对北斗短报文共视数据进行压缩编码，生成电文内容；
将电文内容进行传输；
所述电文内容包括：数据头、时差数目、各卫星与系统时差对应的协调世界时、对本地与GPS系统时差平均值取ms部分、对本地与BD系统时差平均值取ms部分、依据各卫星观测量计算的本地与系统时差的0.1ns部分和校验位。
优选地，所述对本地与GPS系统时差平均值取ms部分和所述对本地与BD系统时差平均值取ms部分的取值范围均为±500ms。
优选地，所述依据各卫星观测量计算的本地与系统时差的0.1ns部分中包括：卫星编号、用于伪距测量的频率和码类型、依据相应用于伪距测量的频率和码类型观测量计算的本地与相应系统时差与对本地与GPS系统时差平均值取ms部分/对本地与BD系统时差平均值取ms部分的差值。
优选地，所述依据各卫星观测量计算的本地与系统时差的0.1ns部分中还可以增加各卫星信息，例如：各卫星的方位角和高度角信息。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案解决了在利用北斗短报文进行共视数据传输时，由于信道容量有限，无法完成全部共视数据传递的问题，可以实现快速连续共视数据传输。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出GGTTS中参数含义示意图。
图2示出北斗短报文共视数据压缩编码格式示意图。
图3示出频率和码类型编码示意图。
图4示出各卫星的方位角和高度角信息示意图。
图5示出用户至短报文模块的信息传输格式示意图。
图6示出短报文模块至用户的信息传输格式示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本实施方式提供的北斗短报文共视数据压缩传输方法综合考虑了GPS共视法标准数据格式GGTTS中对于时间传递不可或缺的参数以及北斗短报文通信容量，可以实现快速连续共视数据传输。
本实施方式提供的北斗短报文共视数据压缩传输方法包括如下步骤：
对北斗短报文共视数据进行压缩编码，生成电文内容；
将电文内容进行传输。
其中，对北斗短报文共视数据的压缩编码方式的设定如下：
一方面，需要考虑的是标准共视中需要传递的参数：
GPS共视法标准数据格式GGTTS中参数含义如图1所示，其中，对于时间传递不可或缺的参数包括：
1)MJD和STTIME：表示比对的起始时间，因为这关系到两站数据交换后，观测时间段的对应关系；
2)PRN：表示卫星的伪随机编码号，目前接收机均为多通道接收机，可以同时跟踪多颗卫星，针对每颗卫星，数据交换后需要分星对齐；
3)REFGPS：表示本地与卫星导航系统的最终时差结果，精度为0.1ns；
4)FRC：表示观测伪距的频率和码类型，由于各站接收机观测类型不一致，单频接收机仅提供L1C(GPS)/B1C(BD)数据，双频接收机还可以提供L3P数据；
5)CK：表示校验信息，如果发现校验码有误可以丢弃本帧数据，避免在最终共视结果中引入粗大误差。
另一方面，需要考虑的是北斗短报文通信容量和传输频度：
依据北斗短报文传输协议4.0版，目前北斗短报文通信为特许用户提供通道容量为1680bit，传输频度为1s；为一般用户提供通道容量为616bit(经实际测试)，传输频度为60s。
综合考虑以上两方面内容，本实施方式中将北斗短报文共视数据按照图2所示方式进行压缩编码，即本实施方式中对北斗短报文共视数据的压缩编码方式如图2所示，对北斗短报文共视数据的压缩编码后生成的电文内容包括：
第一部分、数据头：占32bit，固定为“$DBW”；
第二部分、时差数目N：与接收机伪距观测量和观测卫星数目有关，例如，观测到PRN1号星和PRN2号星，其中PRN1号星L1C、L1P、L2P、L3P可用，PRN2号星仅有L1C可用，则时差数目N＝4+1＝5；
第三部分、时间MJD：表示各卫星与系统时差对应的协调世界时UTC；
第四部分、REFGPS的ms部分：其值为对本地与GPS系统时差(依据当前可视卫星分别计算)平均值取ms(毫秒)部分，范围为±500ms；
第五部分，REFBD的ms部分：其值为对本地与BD系统时差(依据当前可视卫星分别计算)平均值取ms(毫秒)部分，范围为±500ms；
第六部分、依据各卫星观测量计算的本地与系统时差的0.1ns部分：本部分包括三项，分别为PRN、deltaREFSYS和FRC，其中，PRN为卫星编号，FRC为用于伪距测量的频率和码类型(如图3所示)，deltaREFSYS为依据相应FRC观测量计算的本地与相应系统时差与REFGPS的ms部分/REFBD的ms部分的差值，单位为0.1ns；
第七部分、校验位：8位校验位，采用从起始符“$”起到校验位前一字节，按字节异或的结果。
其中，
需要说明的是，基于图2所示的压缩编码方式，对于特许用户，电文最长为1680bit，传输频度为1s，相应的：
32+8+40+20+20+24*N+8≤1680
有N≤64。
由于通常情况下GPS、BD可视卫星达到18颗，但一般不会超过24颗，因此特许用户可以同时发送两种系统两种码类型。
对于一般用户，电文最长为616bit，传输频率为60s，相应的：
32+8+40+20+20+24*N+8≤616
有N≤20。
由于GPS、BD可视卫星超过20颗的情况比较常见，因此，一般用户在进行共视时间频率传递信息交换时，如果剔除低仰角情况，选择仰角比较高的20颗星，则可实现一次发送一种系统两种码类型或者同时发送两种系统各一种码类型，但是由于发送频度有限，需要对60s内的数据进行数据拟合后发送。为保证数据完整性，本实施方式中采用的是两种系统的共视数据间隔发送，即前次发送GPS共视数据后次发送BD共视数据，只需将拟合时间延长至120s。
此外，图2中的第六部分可扩展加入各卫星相关的其他参数，例如：除图2包含的各项参数以外，方位角和高度角也是共视时间频率传递信息中一项非常重要的参数，可以用于权值的设定。如果传输容量足够，可以增加各卫星的方位角和高度角信息，如图4所示。
依据北斗短报文传输协议4.0版，北斗短报文接口数据传输格式如图5和图6所示，其中，数据发送方依据图5所示进行数据编码，数据接收方依据图6所示进行数据解码，其中数据编码和解码方式均依据北斗短报文传输协议规定完成，电文内容部分则依据图2所示内容完成编码和解码，即可实现采用北斗短报文进行共视数据传输。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种北斗短报文共视数据压缩传输方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
对北斗短报文共视数据进行压缩编码，生成电文内容；
将电文内容进行传输；
所述电文内容包括：数据头、时差数目、各卫星与系统时差对应的协调世界时、对本地与GPS系统时差平均值取ms部分、对本地与BD系统时差平均值取ms部分、依据各卫星观测量计算的本地与系统时差的0.1ns部分和校验位。
2.根据权利要求1所述的北斗短报文共视数据压缩传输方法，其特征在于，所述对本地与GPS系统时差平均值取ms部分和所述对本地与BD系统时差平均值取ms部分的取值范围均为±500ms。
3.根据权利要求1所述的北斗短报文共视数据压缩传输方法，其特征在于，所述依据各卫星观测量计算的本地与系统时差的0.1ns部分中包括：卫星编号、用于伪距测量的频率和码类型、依据相应用于伪距测量的频率和码类型观测量计算的本地与相应系统时差与对本地与GPS系统时差平均值取ms部分/对本地与BD系统时差平均值取ms部分的差值。
4.根据权利要求3所述的北斗短报文共视数据压缩传输方法，其特征在于，所述依据各卫星观测量计算的本地与系统时差的0.1ns部分中还包括：各卫星的方位角和高度角信息。
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