CN109031380B - 交通运输中北斗导航的服务编码方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本公开是关于一种交通运输中北斗导航的服务编码方法及系统，其中，方法包括：按照预设编码方式对欲发送至用户终端的服务数据进行编码，其中，预设编码方式包括：将服务数据按照卫星导航系统类型和电文组信号类型的不同编码至对应的观测值电文和虚拟参考站描述电文中，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文；将编码后的编码数据发送至用户终端；控制所述用户终端按照与所述预设编码方式对应的编码协议进行解码，以得到所述编码数据。通过该技术方案，减少了数据传输量、简化了电文协议格式，对交通运输行业用户终端的接收机解析的高精度服务编码提出了标准化定制要求。

Description

交通运输中北斗导航的服务编码方法及系统
技术领域
本公开涉及卫星导航技术领域，尤其涉及一种交通运输中北斗导航的服务编码方法及系统。
背景技术
交通运输业具有“点多、线长、面广、移动”的特点，是卫星导航系统最大的应用领域，因卫星导航系统能够全天候、全天时的提供定位、导航、授时等基本服务，在现代综合交通运输体系的发展历程中占重要地位，被广泛应用于公路、水路、民航、铁路的监管、指挥、调度等领域，并取得了显著的经济社会效益。依靠国家北斗产业政策的支持，交通运输行业成为北斗应用最先普及、数量最多、应用范围最广的行业，是北斗系统重要的行业用户。
随着现代信息技术的快速发展，交通运输业正向自动化、智能化的方向发展，对时间、空间信息提出了更高的要求，以北斗系统为代表的卫星导航系统提供的基本服务已不能完全满足现代交通运输业的发展需求。为加强全天候、全天时、高精度的定位、导航、授时等服务对车联网、船联网以及自动驾驶等的基础支撑作用，推动交通运输行业北斗卫星导航地基增强系统建设和应用，促进形成行业北斗卫星导航增强及应用体系，保证交通运输北斗高精度服务形成交通运输行业协调一致的多层次增强服务，需要制定适用于交通运输行业的北斗高精度导航与位置服务的标准。
为适应我国卫星导航发展对标准的需要，全国北斗卫星导航标准化技术委员会组织制定了接收机差分数据格式的北斗专项标准，作为接收机服务信号设计的参考使用，同时也是北斗高精度服务信号播发的参考依据。
随着卫星导航技术的发展，全球卫星导航系统(GNSS)服务性能不断改善，GNSS接收机的应用范围也越来越广。为了实现不同接收机差分数据格式的统一化，以方便差分数据的交换和处理，国际海事无线电技术委员会(Radio Technical Commission forMaritime services，RTCM)制定了差分全球导航系统服务标准，按照发展年代分为第2版本和第3版本两个阶段，每个阶段都由一系列电文结构、电文内容近似的标准组成(可简称RTCM 10402.X系列和RTCM 10403.X系列)，已在卫星导航领域得到广泛使用。RTCM10402.x提供GNSS伪距差分和载波差分改正数，广泛应用于码差分、载波相位差分等应用领域。RTCM10403.X提供GNSS载波相位差分改正数，并支持网络RTK、广域差分等高精度应用。
2015年RTCM 10402.X和RTCM 10403.X的最新版本为RTCM 10402.4和RTCM10403.2，两个版本的标准均未有对北斗卫星导航系统的支持。全国北斗卫星导航标准化技术委员会组织参考这两个标准，对部分语句和字段进行扩充，增加了对北斗卫星导航系统的支持，由中国卫星导航系统管理办公室发布了《北斗/全球卫星导航系统(GNSS)接收机差分数据格式(二)》(BD 410003-2015)。2016年RTCM基于RTCM 10403.2的A.1和A.2修正版本发布了RTCM 10403.3标准，增加了描述北斗卫星导航系统观测数据的多信号电文(Multiple Signal Message，MSM)字段和描述北斗卫星导航系统星历数据的字段。最新的RTCM 10403.3标准与BD 410003-2015中关于北斗卫星导航系统、Galileo等全球导航卫星系统相关字段的描述存在冲突。
交通运输行业的北斗高精度服务采用网络RTK技术，主要有区域改正数(FKP)、主辅站(MAC)和虚拟参考站(VRS)三种，现有RTCM 10403.3标准和北斗国家标准中的网络RTK服务信号编码，均包含这三种技术的实现字段。其中，虚拟参考站是目前被广泛采用的网络RTK技术，是当前的一种主流RTK技术，交通运输行业的北斗高精度服务设计时，不考虑对多种网络RTK技术的支持，为精简编码方式、统一行业终端制式，只采用虚拟参考站技术。
BD 410003-2015中设计了1001～1240共240个电文类型，RTCM 10403.3中设计了1001～1230共230个电文类型。两百多项电文类型包括了原始观测值、参考站坐标、接收机和天线说明、网络RTK改正、辅助操作信息、转换参数信息、广域差分服务的状态空间表述等多个电文组。
针对交通运输行业特定的、统一的需求，需要明确两种现行标准中关于北斗卫星导航系统提供高精度服务相关字段中的冲突项，并制定一种精简的、标准化的服务编码方法。该服务编码增加了具有交通运输行业特色的字段，提高了高精度服务电文的保密性能。
发明内容
本公开实施例提供一种交通运输中北斗导航的服务编码方法及系统，包括如下技术方案：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种交通运输中北斗导航的服务编码方法，所述方法包括：
按照预设编码方式对欲发送至用户终端的服务数据进行编码，其中，所述预设编码方式包括：将所述服务数据按照卫星导航系统类型和电文组信号类型的不同编码至对应的观测值电文和虚拟参考站描述电文中，其中，卫星导航系统类型包括：北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统和伽利略卫星导航系统四个GNSS，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文；
将编码后的编码数据发送至所述用户终端；
控制所述用户终端按照与所述预设编码方式对应的编码协议进行解码，以得到所述编码数据。
可选的，所述四条电文组信号类型不同的观测值电文中，一条电文组信号类型为MSM4，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距、完整相位距离和完整CNR，一条电文组信号类型为MSM5，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距，完整相位距离，完整相位距离变化率和CNR，一条电文组信号类型为MSM6，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距、完整相位距离和高分辨率CNR，一条电文组信号类型为MSM7，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距，完整相位距离，完整相位距离变化率和高分辨率CNR。
可选的，每条观测值电文均由电文头内容和电文数据内容组成；
其中，所述电文头内容中包括以下数据字段：电文类型号、参考站ID、GNSS历元时间、多电文标志、GNSS卫星掩码、GNSS信号掩码和GNSS单元掩码，其中，所述电文类型号和参考站ID所占长度均为12位无符号整数位，所述电文类型号为12位二进制表示的数字，所述GNSS历元时间所占长度为30位无符号整数位，所述多电文标志所占长度为1位二进制位，其中，标志位为1表示还有后续电文，0表示最后一条电文，所述GNSS卫星掩码所占长度为64位二进制位，其中，GNSS卫星掩码中1的个数为Nsat，GNSS信号掩码所占长度为32位二进制位，其中，GNSS信号掩码中1的个数为Nsig，GNSS单元掩码所占长度为X位二进制位，其中X＝Nsat×Nsig；
所述电文数据内容中包括卫星数据和信号数据；
其中，所述卫星数据的数据字段包括以下至少一项：
GNSS卫星概略距离的整毫秒数，GNSS卫星概略距离的毫秒余数和GNSS卫星概略相位距离变化率，其中，GNSS卫星概略距离的整毫秒数所占长度为8位无符号整数位，GNSS卫星概略距离的毫秒余数所占长度为10位无符号整数位，GNSS卫星概略相位距离变化率所占长度为14位有符号整数位；
所述信号数据的数据字段包括以下至少一项：GNSS信号精确伪距，GNSS信号精确相位距离，半周模糊度指标，GNSS信号CNR和GNSS信号精确相位距离变化率，其中，半周模糊度指标所占长度为1位二进制位，其中，1表示半周模糊度，0表示无半周模糊度，MSM4电文组和MSM5电文组中GNSS信号精确伪距所占长度为15位有符号整数位，GNSS信号精确相位距离所占长度为22位有符号整数位，GNSS信号CNR所占长度为6位无符号整数位，MSM5电文组中GNSS信号精确相位距离变化率所占长度为15位有符号整数位；MSM6电文组和MSM7电文组中GNSS信号精确伪距所占长度为20位有符号整数位，GNSS信号精确相位距离所占长度为24位有符号整数位，GNSS信号CNR所占长度为10位无符号整数位，MSM7电文组中GNSS信号精确相位距离变化率所占长度为15位有符号整数位。
可选的，所述完整GNSS伪距＝光速/1000×(GNSS卫星概略距离的整毫秒数+GNSS卫星概略距离的毫秒余数+GNSS信号精确伪距)；
所述完整相位距离＝光速/1000×(GNSS卫星概略距离的整毫秒数+GNSS卫星概略距离的毫秒余数+GNSS信号精确相位距离)；
所述完整相位距离变化率＝GNSS卫星概略相位距离变化率+GNSS信号精确相位距离变化率。
可选的，所述虚拟参考站描述电文的电文长度为159位，其中包括以下数据字段：电文类型号，参考站ID，北斗卫星导航系统标志，全球定位系统标志，格洛纳斯卫星导航系统标志和伽利略卫星导航系统标志，参考站类型标志，天线参考点地心地固坐标X，天线参考点地心地固坐标Y，天线参考点地心地固坐标Z和天线高，其中，电文类型号和参考站ID所占长度为12位无符号整数位，所述北斗卫星导航系统标志，全球定位系统标志，格洛纳斯卫星导航系统标志和伽利略卫星导航系统标志所占长度为1位二进制位，其中，1表示有服务，0表示无服务，所述和参考站类型标志所占长度为1位二进制位，其中，1表示虚拟参考站，0表示物理参考站，所述天线参考点地心地固坐标X，天线参考点地心地固坐标Y和天线参考点地心地固坐标Z所占长度为38位有符号整数位，所述天线高所占长度为16位无符号整数位。
可选的，所述预设编码方式还包括：
将所述观测值电文和虚拟参考站描述电文进行封装；其中，封装结构中包括以下数据字段：前缀符，数据区长度，数据区和CRC，其中，前缀符所占长度为6位二进制位，数据区长度所占长度为10位二进制位，数据区所占长度为0至1024个字节，CRC所占长度为24位二进制位。
可选的，所述全球定位系统对应的4条观测值电文的电文号为：1074至1077，所述格洛纳斯卫星导航系统对应的4条观测值电文的电文号为：1084至1087，所述伽利略卫星导航系统对应的4条观测值电文的电文号为：1094至1097，所述北斗卫星导航系统对应的4条观测值电文的电文号为：1124至1127，所述虚拟参考站描述电文的电文号为1006。
可选的，所述MSM4电文组中电文长度上限为151+Nsat×(18+45×Nsig)，所述MSM5电文组中电文长度上限为151+Nsat×(32+60×Nsig)，所述MSM6电文组中电文长度上限为151+Nsat×(18+56×Nsig)，所述MSM7电文组中电文长度上限为151+Nsat×(32+71×Nsig)。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种交通运输中北斗导航的服务编码系统，所述系统包括：
编码模块，用于按照预设编码方式对欲发送至用户终端的服务数据进行编码，其中，所述预设编码方式包括：将所述服务数据按照卫星导航系统类型和电文组信号类型的不同编码至对应的观测值电文和虚拟参考站描述电文中，其中，卫星导航系统类型包括：北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统和伽利略卫星导航系统四个GNSS，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文；
发送模块，用于将编码后的编码数据发送至所述用户终端；
解码模块，用户控制所述用户终端按照与所述预设编码方式对应的编码协议进行解码，以得到所述编码数据。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种交通运输中北斗导航的服务编码系统，所述系统包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
按照预设编码方式对欲发送至用户终端的服务数据进行编码，其中，所述预设编码方式包括：将所述服务数据按照卫星导航系统类型和电文组信号类型的不同编码至对应的观测值电文和虚拟参考站描述电文中，其中，卫星导航系统类型包括：北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统和伽利略卫星导航系统四个GNSS，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文；
将编码后的编码数据发送至所述用户终端；
控制所述用户终端按照与所述预设编码方式对应的编码协议进行解码，以得到所述编码数据。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述技术方案中任一项所述交通运输中北斗导航的服务编码方法的步骤。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
上述技术方案，通过预设编码方式对服务数据进行编码，减少了数据传输量、简化了电文协议格式，对交通运输行业用户终端的接收机解析的高精度服务编码提出了标准化定制要求。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是网络RTK虚拟参考站技术的原理示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种交通运输中北斗导航的服务编码方法的流程图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种交通运输中北斗导航的服务编码系统的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的系统和方法的例子。
本发明针对网络RTK技术中最常用的虚拟参考站方法，提出该北斗高精度服务编码方法。网络RTK虚拟参考站技术的原理如图1所示。用户终端U在基准站网内，可以通过GPRS与数据处理中心进行通信。终端U向数据处理中心发送NMEA GPGGA字段，报告用户的概略坐标。基准站网进行双差定位解算，确定模糊度后，可以得到厘米级精度的基准站基线。数据处理中心算法生成概略坐标处的虚拟载波观测量和虚拟伪距观测量，并将虚拟观测量通过本发明定义的北斗高精度服务编码发还给用户U。用户U将虚拟观测量作为虚拟参考站V，构成短基线进行RTK定位解算。短基线有利于用户接收机的进行模糊度固定，进而可以更好的提高用户定位精度。
针对虚拟参考站技术的服务编码的特殊性，本发明制定了一种包括北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)、全球定位系统(Global PositioningSystem，GPS)、格洛纳斯卫星导航系统(GLObal NAvigation Satellite System，GLONASS)、伽利略卫星导航系统(Galileo)四个全球卫星导航系统(Global Navigation SatelliteSystem，GNSS)高精度服务的、精简保密的、网络RTK服务编码方法。该方法以虚拟参考站的基本作业流程为基础：
(1)数据处理中心利用各相关参考站的观测资料来估计残余的系统误差，并生成对应的误差模型。
(2)用户向数据处理中心发送GPGGA定位请求，数据处理中心得到用户坐标。
(3)数据处理中心将用户坐标作为虚拟参考站，估计出相应的残余系统误差，并进而根据该点的坐标及参考站坐标生成一组虚拟的载波相位观测值。
(4)数据处理中心按照本发明定义的高精度服务编码方法(即预设编码方式)进行数据编码。
(5)通过数据播发中心将编码数据播发给用户。
(6)用户接收机按照编码协议进行解码，解析得到虚拟参考站坐标、天线高、观测量时间、伪距观测量、相位观测量等服务数据。
(7)用户利用虚拟参考站上的虚拟载波相位观测值、参考站坐标及用户坐标，组成短基线按照常规RTK的方法来进行高精度定位解算。
由于在生产虚拟观测值时已顾及了虚拟参考站的残余系统误差影响(如双差对流层改正、双差电离层改正等)，而且虚拟参考站离用户的距离近，大气延迟相关性很好，有利于模糊度固定解算，用户只需采用常规RTK的设备和计算软件即可获取高精度的定位结果。
图2是根据一示例性实施例示出的一种交通运输中北斗导航的服务编码方法的流程图。
本公开实施例提供了一种交通运输中北斗导航的服务编码方法，如图2所示，该方法包括步骤S201-S203：
步骤S201，按照预设编码方式对欲发送至用户终端的服务数据进行编码，其中，所述预设编码方式包括：将所述服务数据按照卫星导航系统类型和电文组信号类型的不同编码至对应的观测值电文和虚拟参考站描述电文中，其中，卫星导航系统类型包括：北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统和伽利略卫星导航系统四个GNSS，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文；这样，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文，可根据类型不同将服务数据编码成对应的一条观测值电文，即四条观测值电文选择一条进行播发，这样，四个卫星导航系统最多对应四条观测值电文和一条虚拟参考站描述电文，电文总数为17条。
可选的，所述全球定位系统对应的4条观测值电文的电文号为：1074至1077，所述格洛纳斯卫星导航系统对应的4条观测值电文的电文号为：1084至1087，所述伽利略卫星导航系统对应的4条观测值电文的电文号为：1094至1097，所述北斗卫星导航系统对应的4条观测值电文的电文号为：1124至1127，所述虚拟参考站描述电文的电文号为1006。具体地，电文组列表如表1所示。
表1
Figure GDA0003809646490000101
步骤S202，将编码后的编码数据发送至所述用户终端；
步骤S203，控制所述用户终端按照与所述预设编码方式对应的编码协议进行解码，以得到所述编码数据。
可选的，如表2所示，所述4条观测值电文中，一条电文组信号类型为MSM4，其对应的电文名称为完整GNSS伪距、完整相位距离和完整CNR，一条电文组信号类型为MSM5，其对应的电文名称为完整GNSS伪距，完整相位距离，完整相位距离变化率和CNR，一条电文组信号类型为MSM6，其对应的电文名称为完整GNSS伪距、完整相位距离和高分辨率CNR，一条电文组信号类型为MSM7，其对应的电文名称为完整GNSS伪距，完整相位距离，完整相位距离变化率和高分辨率CNR。
可选的，所述MSM4电文组中电文长度上限为151+Nsat×(18+45×Nsig)，所述MSM5电文组中电文长度上限为151+Nsat×(32+60×Nsig)，所述MSM6电文组中电文长度上限为151+Nsat×(18+56×Nsig)，所述MSM7电文组中电文长度上限为151+Nsat×(32+71×Nsig)。
表2
Figure GDA0003809646490000111
可选的，每条观测值电文均由电文头内容和电文数据内容组成；
其中，如表3所示，所述电文头内容中包括以下数据字段：电文类型号、参考站ID、GNSS历元时间、多电文标志、GNSS卫星掩码、GNSS信号掩码和GNSS单元掩码，其中，所述电文类型号和参考站ID所占长度均为12位无符号整数位，所述电文类型号为12位二进制表示的数字，所述GNSS历元时间所占长度为30位无符号整数位，所述多电文标志所占长度为1位二进制位，其中，标志位为1表示还有后续电文，0表示最后一条电文，所述GNSS卫星掩码所占长度为64位二进制位，其中，GNSS卫星掩码中1的个数为Nsat，GNSS信号掩码所占长度为32位二进制位，其中，GNSS信号掩码中1的个数为Nsig，GNSS单元掩码所占长度为X位二进制位，其中X＝Nsat×Nsig；
表3
Figure GDA0003809646490000121
其中，为减少数据传输量，编码软件应保证X≤64，如X＞64，则编码软件使用两条独立电文传输。
如表4所示，所述电文数据内容中包括卫星数据和信号数据；
其中，所述卫星数据的数据字段包括以下至少一项：GNSS卫星概略距离的整毫秒数，GNSS卫星概略距离的毫秒余数和GNSS卫星概略相位距离变化率，其中，GNSS卫星概略距离的整毫秒数所占长度为8位无符号整数位，GNSS卫星概略距离的毫秒余数所占长度为10位无符号整数位，GNSS卫星概略相位距离变化率所占长度为14位有符号整数位；
信号数据的数据字段包括以下至少一项：GNSS信号精确伪距，GNSS信号精确相位距离，半周模糊度指标，GNSS信号CNR和GNSS信号精确相位距离变化率，其中，半周模糊度指标所占长度为1位二进制位，其中，1表示半周模糊度，0表示无半周模糊度，MSM4电文组和MSM5电文组中GNSS信号精确伪距所占长度为15位有符号整数位，GNSS信号精确相位距离所占长度为22位有符号整数位，GNSS信号CNR所占长度为6位无符号整数位，MSM5电文组中GNSS信号精确相位距离变化率所占长度为15位有符号整数位；MSM6电文组和MSM7电文组中GNSS信号精确伪距所占长度为20位有符号整数位，GNSS信号精确相位距离所占长度为24位有符号整数位，GNSS信号CNR所占长度为10位无符号整数位，MSM7电文组中GNSS信号精确相位距离变化率所占长度为15位有符号整数位。
表4
Figure GDA0003809646490000131
MSMs解析之后，需重构才能得到虚拟参考站对每颗卫星的完整伪距、相位距离和相位距离变化率：
完整GNSS伪距＝光速/1000×(GNSS卫星概略距离的整毫秒数+GNSS卫星概略距离的毫秒余数+GNSS信号精确伪距)；
完整相位距离＝光速/1000×(GNSS卫星概略距离的整毫秒数+GNSS卫星概略距离的毫秒余数+GNSS信号精确相位距离)；
完整相位距离变化率＝GNSS卫星概略相位距离变化率+GNSS信号精确相位距离变化率。
本发明高精度服务编码的观测值电文基于RTCM 10403.3标准中的MSMs对应电文定义，删除了电文头中的保留字段(7位)和保留的IODS字段(3位)，删除了不参与虚拟参考站服务的时钟校准标志(2位)、扩展时钟标志(2位)、平滑类型标志(1位)、平滑区间(3位)，共精简字段18位；删除了卫星数据内容中的保留字段“扩展卫星数据”(4位)，共精简字段4×Nsat位；由于虚拟参考站相位观测值不存在周跳，删除了信号数据内容中的“距离锁定时间标志”字段，MSM4、MSM5精简字段共4×Nsat×Nsig位，MSM6、MSM7共精简字段10×Nsat×Nsig位。
如表5所示，可选的，所述虚拟参考站描述电文的电文长度为159位，其中包括以下数据字段：电文类型号，参考站ID，北斗卫星导航系统标志，全球定位系统标志，格洛纳斯卫星导航系统标志和伽利略卫星导航系统标志，参考站类型标志，天线参考点地心地固坐标X，天线参考点地心地固坐标Y，天线参考点地心地固坐标Z和天线高，其中，电文类型号和参考站ID所占长度为12位无符号整数位，所述北斗卫星导航系统标志，全球定位系统标志，格洛纳斯卫星导航系统标志和伽利略卫星导航系统标志所占长度为1位二进制位，其中，1表示有服务，0表示无服务，所述和参考站类型标志所占长度为1位二进制位，其中，1表示虚拟参考站，0表示物理参考站，所述天线参考点地心地固坐标X，天线参考点地心地固坐标Y和天线参考点地心地固坐标Z所占长度为38位有符号整数位，所述天线高所占长度为16位无符号整数位。
表5
Figure GDA0003809646490000151
本发明高精度服务编码的参考站描述电文基于RTCM 10403.3标准中的1006号电文进行定义，删除了与MSMs不兼容的“1/4周标志”字段(2位)；删除了保留字段“ITRF实现年代”(6位)；由于虚拟参考站播发的MSMs均已经进行时间同步，因此删除用于描述观测值接收机时钟差异的“单接收机振荡器标志”字段(1位)。本发明定义的1006电文，明确了BDS标志，并调整了字段顺序，电文长度由168位删减至159位。
以上对网络RTK虚拟参考站技术的北斗高精度服务编码中的传输数据进行定义，下面对服务编码的传输电文进行封装定义。北斗高精度服务编码的电文封装结构包括前缀符、数据区长度、数据区、校验和CRC，如下表6所示，其中，前缀符所占长度为6位二进制位，数据区长度所占长度为10位二进制位，数据区所占长度为0至1024个字节，CRC所占长度为24位二进制位。
表6
字段 位数 描述
前缀符 B6 固定前缀为110101
数据区长度 B10 数据区的字节数
数据区 可变 0～1023字节
CRC B24 高通CRC-24Q校验
电文封装最后一个字段是24位循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)，该校验是从电文前缀符的第一位开始，到可变长度的数据区最后一位结束，初始值为0。
电文封装格式参考RTCM 10403.3标准的电文封装格式进行重新设计，将RTCM10403.3标准中封装结构的前缀符(8位)和保留字段(6位)设计为固定前缀符(6位)，精简字段长度8位。
至此本发明定义了一套北斗高精度服务编码方法，只需支持17条电文，即可进行高精度地基增强服务，具有最小电文数量；17条电文中的所有字段均为有效字段，具有最小数据长度；编码方式不同于现行标准，具有保密特质，并方便统一管理。
下述为本公开系统实施例，可以用于执行本公开方法实施例。
图3是根据一示例性实施例示出的一种交通运输中北斗导航的服务编码系统的框图。如图3所示，该交通运输中北斗导航的服务编码系统包括：
编码模块31，用于按照预设编码方式对欲发送至用户终端的服务数据进行编码，其中，所述预设编码方式包括：将所述服务数据按照卫星导航系统类型和电文组信号类型的不同编码至对应的观测值电文和虚拟参考站描述电文中，其中，卫星导航系统类型包括：北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统和伽利略卫星导航系统四个GNSS，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文；
发送模块32，用于将编码后的编码数据发送至所述用户终端；
解码模块33，用户控制所述用户终端按照与所述预设编码方式对应的编码协议进行解码，以得到所述编码数据。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种交通运输中北斗导航的服务编码系统，所述系统包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
按照预设编码方式对欲发送至用户终端的服务数据进行编码，其中，所述预设编码方式包括：将所述服务数据按照卫星导航系统类型和电文组信号类型的不同编码至对应的观测值电文和虚拟参考站描述电文中，其中，卫星导航系统类型包括：北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统和伽利略卫星导航系统四个GNSS，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文；
将编码后的编码数据发送至所述用户终端；
控制所述用户终端按照与所述预设编码方式对应的编码协议进行解码，以得到所述编码数据。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述技术方案中任一项所述交通运输中北斗导航的服务编码方法的步骤。
关于上述实施例中的系统，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种交通运输中北斗导航的服务编码方法，其特征在于，所述方法包括：
按照预设编码方式对欲发送至用户终端的服务数据进行编码，其中，所述预设编码方式包括：将所述服务数据按照卫星导航系统类型和电文组信号类型的不同编码至对应的观测值电文和虚拟参考站描述电文中，其中，卫星导航系统类型包括：北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统和伽利略卫星导航系统四个GNSS，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文；
将编码后的编码数据发送至所述用户终端；
控制所述用户终端按照与所述预设编码方式对应的编码协议进行解码，以得到所述编码数据；
所述四条电文组信号类型不同的观测值电文中，一条电文组信号类型为MSM4，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距、完整相位距离和完整CNR，一条电文组信号类型为MSM5，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距，完整相位距离，完整相位距离变化率和CNR，一条电文组信号类型为MSM6，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距、完整相位距离和高分辨率CNR，一条电文组信号类型为MSM7，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距，完整相位距离，完整相位距离变化率和高分辨率CNR；
每条所述观测值电文均由电文头内容和电文数据内容组成；
其中，所述电文头内容中包括以下数据字段：电文类型号、参考站ID、GNSS历元时间、多电文标志、GNSS卫星掩码、GNSS信号掩码和GNSS单元掩码，其中，所述电文类型号和参考站ID所占长度均为12位无符号整数位，所述电文类型号为12位二进制表示的数字，所述GNSS历元时间所占长度为30位无符号整数位，所述多电文标志所占长度为1位二进制位，其中，标志位为1表示还有后续电文，0表示最后一条电文，所述GNSS卫星掩码所占长度为64位二进制位，其中，GNSS卫星掩码中1的个数为Nsat，GNSS信号掩码所占长度为32位二进制位，其中，GNSS信号掩码中1的个数为Nsig，GNSS单元掩码所占长度为X位二进制位，其中X＝Nsat×Nsig；
所述电文数据内容中包括卫星数据和信号数据；
其中，所述卫星数据的数据字段包括以下至少一项：
GNSS卫星概略距离的整毫秒数，GNSS卫星概略距离的毫秒余数和GNSS卫星概略相位距离变化率，其中，GNSS卫星概略距离的整毫秒数所占长度为8位无符号整数位，GNSS卫星概略距离的毫秒余数所占长度为10位无符号整数位，GNSS卫星概略相位距离变化率所占长度为14位有符号整数位；
所述信号数据的数据字段包括以下至少一项：GNSS信号精确伪距，GNSS信号精确相位距离，半周模糊度指标，GNSS信号CNR和GNSS信号精确相位距离变化率，其中，半周模糊度指标所占长度为1位二进制位，其中，1表示半周模糊度，0表示无半周模糊度，MSM4电文组和MSM5电文组中GNSS信号精确伪距所占长度为15位有符号整数位，GNSS信号精确相位距离所占长度为22位有符号整数位，GNSS信号CNR所占长度为6位无符号整数位，MSM5电文组中GNSS信号精确相位距离变化率所占长度为15位有符号整数位；MSM6电文组和MSM7电文组中GNSS信号精确伪距所占长度为20位有符号整数位，GNSS信号精确相位距离所占长度为24位有符号整数位，GNSS信号CNR所占长度为10位无符号整数位，MSM7电文组中GNSS信号精确相位距离变化率所占长度为15位有符号整数位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述完整GNSS伪距＝光速/1000×(GNSS卫星概略距离的整毫秒数+GNSS卫星概略距离的毫秒余数+GNSS信号精确伪距)；
所述完整相位距离＝光速/1000×(GNSS卫星概略距离的整毫秒数+GNSS卫星概略距离的毫秒余数+GNSS信号精确相位距离)；
所述完整相位距离变化率＝GNSS卫星概略相位距离变化率+GNSS信号精确相位距离变化率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟参考站描述电文的电文长度为159位，其中包括以下数据字段：电文类型号，参考站ID，北斗卫星导航系统标志，全球定位系统标志，格洛纳斯卫星导航系统标志和伽利略卫星导航系统标志，参考站类型标志，天线参考点地心地固坐标X，天线参考点地心地固坐标Y，天线参考点地心地固坐标Z和天线高，其中，电文类型号和参考站ID所占长度为12位无符号整数位，所述北斗卫星导航系统标志，全球定位系统标志，格洛纳斯卫星导航系统标志和伽利略卫星导航系统标志所占长度为1位二进制位，其中，1表示有服务，0表示无服务，所述和参考站类型标志所占长度为1位二进制位，其中，1表示虚拟参考站，0表示物理参考站，所述天线参考点地心地固坐标X，天线参考点地心地固坐标Y和天线参考点地心地固坐标Z所占长度为38位有符号整数位，所述天线高所占长度为16位无符号整数位。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设编码方式还包括：
将所述观测值电文和虚拟参考站描述电文进行封装；其中，封装结构中包括以下数据字段：前缀符，数据区长度，数据区和CRC，其中，前缀符所占长度为6位二进制位，数据区长度所占长度为10位二进制位，数据区所占长度为0至1024个字节，CRC所占长度为24位二进制位。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全球定位系统对应的四条观测值电文的电文号为：1074至1077，所述格洛纳斯卫星导航系统对应的四条观测值电文的电文号为：1084至1087，所述伽利略卫星导航系统对应的四条观测值电文的电文号为：1094至1097，所述北斗卫星导航系统对应的四条观测值电文的电文号为：1124至1127，所述虚拟参考站描述电文的电文号为1006。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述MSM4电文组中电文长度上限为151+Nsat×(18+45×Nsig)，所述MSM5电文组中电文长度上限为151+Nsat×(32+60×Nsig)，所述MSM6电文组中电文长度上限为151+Nsat×(18+56×Nsig)，所述MSM7电文组中电文长度上限为151+Nsat×(32+71×Nsig)。
7.一种交通运输中北斗导航的服务编码系统，其特征在于，所述系统包括：
编码模块，用于按照预设编码方式对欲发送至用户终端的服务数据进行编码，其中，所述预设编码方式包括：将所述服务数据按照卫星导航系统类型和电文组信号类型的不同编码至对应的观测值电文和虚拟参考站描述电文中，其中，卫星导航系统类型包括：北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统和伽利略卫星导航系统四个GNSS，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文；
发送模块，用于将编码后的编码数据发送至所述用户终端；
解码模块，用户控制所述用户终端按照与所述预设编码方式对应的编码协议进行解码，以得到所述编码数据；
所述四条电文组信号类型不同的观测值电文中，一条电文组信号类型为MSM4，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距、完整相位距离和完整CNR，一条电文组信号类型为MSM5，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距，完整相位距离，完整相位距离变化率和CNR，一条电文组信号类型为MSM6，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距、完整相位距离和高分辨率CNR，一条电文组信号类型为MSM7，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距，完整相位距离，完整相位距离变化率和高分辨率CNR；
每条所述观测值电文均由电文头内容和电文数据内容组成；
其中，所述电文头内容中包括以下数据字段：电文类型号、参考站ID、GNSS历元时间、多电文标志、GNSS卫星掩码、GNSS信号掩码和GNSS单元掩码，其中，所述电文类型号和参考站ID所占长度均为12位无符号整数位，所述电文类型号为12位二进制表示的数字，所述GNSS历元时间所占长度为30位无符号整数位，所述多电文标志所占长度为1位二进制位，其中，标志位为1表示还有后续电文，0表示最后一条电文，所述GNSS卫星掩码所占长度为64位二进制位，其中，GNSS卫星掩码中1的个数为Nsat，GNSS信号掩码所占长度为32位二进制位，其中，GNSS信号掩码中1的个数为Nsig，GNSS单元掩码所占长度为X位二进制位，其中X＝Nsat×Nsig；
所述电文数据内容中包括卫星数据和信号数据；
其中，所述卫星数据的数据字段包括以下至少一项：
GNSS卫星概略距离的整毫秒数，GNSS卫星概略距离的毫秒余数和GNSS卫星概略相位距离变化率，其中，GNSS卫星概略距离的整毫秒数所占长度为8位无符号整数位，GNSS卫星概略距离的毫秒余数所占长度为10位无符号整数位，GNSS卫星概略相位距离变化率所占长度为14位有符号整数位；
所述信号数据的数据字段包括以下至少一项：GNSS信号精确伪距，GNSS信号精确相位距离，半周模糊度指标，GNSS信号CNR和GNSS信号精确相位距离变化率，其中，半周模糊度指标所占长度为1位二进制位，其中，1表示半周模糊度，0表示无半周模糊度，MSM4电文组和MSM5电文组中GNSS信号精确伪距所占长度为15位有符号整数位，GNSS信号精确相位距离所占长度为22位有符号整数位，GNSS信号CNR所占长度为6位无符号整数位，MSM5电文组中GNSS信号精确相位距离变化率所占长度为15位有符号整数位；MSM6电文组和MSM7电文组中GNSS信号精确伪距所占长度为20位有符号整数位，GNSS信号精确相位距离所占长度为24位有符号整数位，GNSS信号CNR所占长度为10位无符号整数位，MSM7电文组中GNSS信号精确相位距离变化率所占长度为15位有符号整数位。
8.一种交通运输中北斗导航的服务编码系统，其特征在于，所述系统包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
按照预设编码方式对欲发送至用户终端的服务数据进行编码，其中，所述预设编码方式包括：将所述服务数据按照卫星导航系统类型和电文组信号类型的不同编码至对应的观测值电文和虚拟参考站描述电文中，其中，卫星导航系统类型包括：北斗卫星导航系统、全球定位系统、格洛纳斯卫星导航系统和伽利略卫星导航系统四个GNSS，每个卫星导航系统均对应四条电文组信号类型不同的观测值电文；
将编码后的编码数据发送至所述用户终端；
控制所述用户终端按照与所述预设编码方式对应的编码协议进行解码，以得到所述编码数据；
所述四条电文组信号类型不同的观测值电文中，一条电文组信号类型为MSM4，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距、完整相位距离和完整CNR，一条电文组信号类型为MSM5，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距，完整相位距离，完整相位距离变化率和CNR，一条电文组信号类型为MSM6，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距、完整相位距离和高分辨率CNR，一条电文组信号类型为MSM7，其对应的观测值电文名称为完整GNSS伪距，完整相位距离，完整相位距离变化率和高分辨率CNR；
每条所述观测值电文均由电文头内容和电文数据内容组成；
其中，所述电文头内容中包括以下数据字段：电文类型号、参考站ID、GNSS历元时间、多电文标志、GNSS卫星掩码、GNSS信号掩码和GNSS单元掩码，其中，所述电文类型号和参考站ID所占长度均为12位无符号整数位，所述电文类型号为12位二进制表示的数字，所述GNSS历元时间所占长度为30位无符号整数位，所述多电文标志所占长度为1位二进制位，其中，标志位为1表示还有后续电文，0表示最后一条电文，所述GNSS卫星掩码所占长度为64位二进制位，其中，GNSS卫星掩码中1的个数为Nsat，GNSS信号掩码所占长度为32位二进制位，其中，GNSS信号掩码中1的个数为Nsig，GNSS单元掩码所占长度为X位二进制位，其中X＝Nsat×Nsig；
所述电文数据内容中包括卫星数据和信号数据；
其中，所述卫星数据的数据字段包括以下至少一项：
GNSS卫星概略距离的整毫秒数，GNSS卫星概略距离的毫秒余数和GNSS卫星概略相位距离变化率，其中，GNSS卫星概略距离的整毫秒数所占长度为8位无符号整数位，GNSS卫星概略距离的毫秒余数所占长度为10位无符号整数位，GNSS卫星概略相位距离变化率所占长度为14位有符号整数位；
所述信号数据的数据字段包括以下至少一项：GNSS信号精确伪距，GNSS信号精确相位距离，半周模糊度指标，GNSS信号CNR和GNSS信号精确相位距离变化率，其中，半周模糊度指标所占长度为1位二进制位，其中，1表示半周模糊度，0表示无半周模糊度，MSM4电文组和MSM5电文组中GNSS信号精确伪距所占长度为15位有符号整数位，GNSS信号精确相位距离所占长度为22位有符号整数位，GNSS信号CNR所占长度为6位无符号整数位，MSM5电文组中GNSS信号精确相位距离变化率所占长度为15位有符号整数位；MSM6电文组和MSM7电文组中GNSS信号精确伪距所占长度为20位有符号整数位，GNSS信号精确相位距离所占长度为24位有符号整数位，GNSS信号CNR所占长度为10位无符号整数位，MSM7电文组中GNSS信号精确相位距离变化率所占长度为15位有符号整数位。
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