CN109309560B - 基于北斗rdss的共视数据传递与时间同步方法及系统 - Google Patents

基于北斗rdss的共视数据传递与时间同步方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于北斗RDSS的共视数据传递与时间同步方法及系统，其步骤：预先设置包括共视基准站和共视接收机的共视数据传递与时间同步系统；由共视基准站发起共视命令报文；共视接收机接到共视报文后，发送共视查询报文1类或者共视查询报文2类；共视基准站接收到共视查询报文后，快速匹配共视卫星号；计算当前共视卫星号时差模型，并按照预先设定频度发送共视数据报文，循环执行；共视接收机接收到共视数据报文，对当前共视卫星号PPS进行补偿输出，循环执行；如果共视基准站的当前共视卫星失效，由共视基准站重新发起共视命令报文；如果共视接收机的当前共视卫星失效，重新发送共视查询报文。本发明适应北斗一代RDSS低频度、低速率的通信信道。

Description

基于北斗RDSS的共视数据传递与时间同步方法及系统
技术领域
本发明涉及一种共视数据共享方法，特别是关于一种基于北斗RDSS的共视数据传递与时间同步方法及系统。
背景技术
共视授时的实现需要通过通信网络进行共视数据的交互，高空(例如飞行器与飞行器，飞行器与地面之间)、野外(野战装备之间)等区域通信网络往往覆盖不到，限制了共视授时接收机的部署范围。北斗一代RDSS(卫星无线电测定业务)短报文服务适用于各种环境，具有覆盖范围广、简单、方便、快捷、可靠的特点，利用北斗一代RDSS短报文服务能够增大共视授时接收机的部署范围、简化共视授时接收机的部署条件，但是北斗一代RDSS受通信频道低、一次通信数据量少的约束，传统的共视报文协议的传输及交互占用了北斗一代RDSS的大量的通信资源，所以，需要改进传统的共视报文的传输协议及交互方式，实现共视数据低频度、低速率传递及授时。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于北斗RDSS的共视数据传递与时间同步方法及系统，其基于RDSS短报文服务进行共视数据广播查询服务，能够有效的解决传统的通信手段覆盖范围限制共视授时接收机部署区域的问题，适应北斗一代RDSS低频、低速的通信信道，增大共视授时接收机的部署范围、简化共视授时接收机的部署条件。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于北斗RDSS的共视数据传递与时间同步方法，其包括以下步骤：1)预先设置一包括共视基准站和共视接收机的共视数据传递与时间同步系统；由共视基准站发起共视命令报文；2)共视接收机接到共视命令报文后，发送共视查询报文1类或者共视查询报文2类；其中，共视查询报文1类的格式为：卫星号，仰角，卫星号，仰角；共视查询报文2类为GGTTS建议的共视观测数据；3)共视基准站接收到共视查询报文1类或者共视查询报文2类后，快速匹配共视卫星号；4)计算当前共视卫星号时差模型，并按照预先设定频度发送共视数据报文，共视基准站循环执行步骤4)；5)共视接收机接收到共视数据报文，对当前共视卫星号PPS进行补偿输出，共视接收机循环执行步骤5)；6)如果共视基准站的当前共视卫星失效，当前共视卫星号与共视卫星仰角的大小排序队列发生变化，回到步骤1)；7)如果共视接收机的当前共视卫星失效，当前共视卫星号与共视卫星仰角的大小排序队列发生变化，回到步骤2)。
进一步，所述步骤3)中，快速匹配共视卫星号包括以下步骤：3.1)对共视基准站和共视接收机接收到的北斗卫星依据仰角由大至小进行排序；3.2)根据仰角由大至小选取共视基准站和共视接收机共同收到的北斗卫星，选择两者都具有最大仰角的卫星作为共视卫星。
进一步，所述步骤4)中，时差模型△T＝本地原子钟时间Tb-北斗共视卫星时间Ta+共视卫星与共视基准站距离/c，其中，c表示光速。
一种实现上述方法的基于北斗RDSS的共视数据传递与时间同步系统，其包括共视基准站和共视接收机；所述共视基准站和共视接收机接收北斗卫星报发的导航电文，所述共视基准站根据导航电文生成共视数据报文，并广播至所述共视接收机；所述共视接收机用于接收北斗卫星报发的共视数据报文，并通过导航电文进行共视授时。
进一步，所述共视基准站包括共视数据计算单元和北斗一代RDSS；所述共视数据计算单元依据导航电文及共视查询报文1类中共视接收机的查询卫星号快速筛选北斗共视卫星，计算产生共视基准站与筛选出的北斗共视卫星的时差模型，经过卡尔曼滤波或者最小二乘法后，生成共视数据报文；通过所述北斗一代RDSS通信系统广播到所述共视接收机。
进一步，筛选所述北斗共视卫星的方法为：(1)对共视基准站和共视接收机接收到的北斗卫星依据仰角由大至小进行排序；(2)根据仰角由大至小选取共视基准站和共视接收机共同收到的北斗卫星，选择两者都具有最大仰角的卫星作为共视卫星。
进一步，所述北斗共视卫星的时差模型△T＝本地原子钟时间Tb-北斗共视卫星时间Ta+共视卫星与共视基准站距离/c，其中，c表示光速。
进一步，所述共视接收机包括共视授时单元和北斗一代RDSS；所述北斗一代RDSS接收北斗卫星报发的共视数据报文，并传输至所述共视授时单元；所述共视授时单元提取共视数据报文中的时差模型，补偿本地原子钟得到修正后的本地原子钟时间。
进一步，所述共视数据报文的信息帧封装在北斗2.1协议的数据段中，共视数据报文的信息帧由类型和数据组成：
Figure GDA0002440477390000021
Figure GDA0002440477390000031
进一步，所述修正后的本地原子钟时间＝本地原子钟时间Tb’+△T-(本地原子钟时间Tb’-北斗共视卫星时间Ta’)-共视卫星与共视基准站距离/c，c表示光速。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明继承了北斗短报文的覆盖范围广、简单、方便、可靠、快捷的优点，基于北斗短报文服务实现共视数据广播查询服务，增加共视接收机的部署范围和减小共视接收机的部署难度。2、本发明能扩大共视授时接收的部署范围。3、本发明减小了共视授时数据报文交互的频度，进而减小通信压力、适应北斗一代RDSS低频度、低速率的通信信道。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明还提供一种基于北斗RDSS的共视数据传递与时间同步系统，其包括共视基准站和共视接收机。共视基准站和共视接收机接收北斗卫星报发的导航电文，共视基准站根据导航电文生成共视数据报文，并广播至共视接收机。共视接收机用于接收北斗卫星报发的共视数据报文，并通过导航电文进行共视授时。
在一个优选的实施例中，共视基准站包括共视数据计算单元和北斗一代RDSS。共视数据计算单元依据导航电文及查询报文1类中共视接收机的查询卫星号快速筛选北斗共视卫星，计算产生共视基准站与筛选出的北斗共视卫星的时差模型，经过卡尔曼滤波或者最小二乘法后，生成共视数据报文；通过北斗一代RDSS通信系统广播到共视接收机。
上述实施例中，北斗共视卫星是指接收机间共同可视的北斗卫星。其中，筛选北斗共视卫星的方法为：
(1)对共视基准站和共视接收机接收到的北斗卫星依据仰角由大至小进行排序；
(2)根据仰角由大至小选取共视基准站和共视接收机共同收到的北斗卫星，选择两者都具有最大仰角的卫星作为共视卫星。
上述各实施例中，北斗共视卫星的时差模型△T＝本地原子钟时间Tb-北斗共视卫星时间Ta+共视卫星与共视基准站距离/c；其中，c表示光速。
在一个优选的实施例中，共视接收机包括共视授时单元和北斗一代RDSS。北斗一代RDSS接收北斗卫星报发的共视数据报文，并传输至共视授时单元；共视授时单元提取共视数据报文中的时差模型，补偿本地原子钟得到修正后的本地原子钟时间。其中，共视数据报文的信息帧封装在北斗2.1协议的数据段中，共视数据报文的信息帧由类型和数据组成，如表1所示。
表1共视数据报文协议表
Figure GDA0002440477390000041
上述实施例中，修正后的本地原子钟时间＝本地原子钟时间Tb’+△T-(本地原子钟时间Tb’-北斗共视卫星时间Ta’)-共视卫星与共视基准站距离/c。
上述各实施例中，共视授时单元共视数据的共享手段是基于RDSS短消息报文实现的，受限于RDSS传输数据频度及速率的影响，其共视数据的通信协议体现了最小通信开支的特点。
如图2所示，本发明还提供一种基于北斗RDSS的共视数据传递与时间同步方法，其包括以下步骤：
1)共视基准站发起共视命令报文。
2)共视接收机接到共视命令报文后，发送共视查询报文1类或者共视查询报文2类。
3)共视基准站接收到共视查询报文后，快速匹配共视卫星号；
具体匹配过程如下：
3.1)对共视基准站和共视接收机接收到的北斗卫星依据仰角由大至小进行排序；
3.2)根据仰角由大至小选取共视基准站和共视接收机共同收到的北斗卫星，选择两者都具有最大仰角的卫星作为共视卫星。
4)计算当前共视卫星号时差模型，并按照预先设定频度发送共视数据报文，共视基准站循环执行步骤4)；
时差模型△T＝本地原子钟时间Tb-北斗共视卫星时间Ta+共视卫星与共视基准站距离/c。
5)共视接收机接收到共视数据报文，对当前共视卫星号PPS进行补偿输出，共视接收机循环执行步骤5)。
6)如果共视基准站的当前共视卫星失效(当前共视卫星号与共视卫星仰角的大小排序队列发生变化)，回到步骤1)。
7)如果共视接收机的当前共视卫星失效(当前共视卫星号与共视卫星仰角的大小排序队列发生变化)，回到步骤2)。
综上所述，共视数据的共享通道为RDSS；共享数据的通信协议最大的特点为减少通信开销，该通信协议并不局限于RDSS一种通信手段，还应该包括其他的通信手段。
上述各实施例仅用于说明本发明，各个步骤都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别步骤进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种基于北斗RDSS的共视数据传递与时间同步方法，其特征在于包括以下步骤：
1)预先设置一包括共视基准站和共视接收机的共视数据传递与时间同步系统；由共视基准站发起共视命令报文；
2)共视接收机接到共视命令报文后，发送共视查询报文1类或者共视查询报文2类；其中，共视查询报文1类的数据格式为：卫星号，仰角，卫星号，仰角；共视查询报文2类的数据格式为GGTTS建议的共视观测数据；
3)共视基准站接收到共视查询报文1类后，快速匹配共视卫星号；
4)计算当前共视卫星号时差模型，并按照预先设定频度发送共视数据报文，共视基准站循环执行步骤4)；
5)共视接收机接收到共视数据报文，对当前共视卫星号PPS进行补偿输出，共视接收机循环执行步骤5)；
6)如果共视基准站的当前共视卫星失效，当前共视卫星号与共视卫星仰角的大小排序队列发生变化，回到步骤1)；
7)如果共视接收机的当前共视卫星失效，当前共视卫星号与共视卫星仰角的大小排序队列发生变化，回到步骤2)。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤3)中，快速匹配共视卫星号包括以下步骤：
3.1)对共视基准站和共视接收机接收到的北斗卫星依据仰角由大至小进行排序；
3.2)根据仰角由大至小选取共视基准站和共视接收机共同收到的北斗卫星，选择两者都具有最大仰角的卫星作为共视卫星。
3.如权利要求1或2所述方法，其特征在于：所述步骤4)中，时差模型△T＝本地原子钟时间Tb-北斗共视卫星时间Ta+共视卫星与共视基准站距离/c，其中，c表示光速。
4.一种实现如权利要求1至3任一项所述方法的基于北斗RDSS的共视数据传递与时间同步系统，其特征在于：包括共视基准站和共视接收机；所述共视基准站和共视接收机接收北斗卫星报发的导航电文，所述共视基准站根据导航电文生成共视数据报文，并广播至所述共视接收机；所述共视接收机用于接收共视数据报文，进行共视授时。
5.如权利要求4所述系统，其特征在于：所述共视基准站包括共视数据计算单元和北斗一代RDSS；所述共视数据计算单元依据导航电文及共视查询报文1类中共视接收机的查询卫星号快速筛选北斗共视卫星，计算产生共视基准站与筛选出的北斗共视卫星的时差模型，经过卡尔曼滤波或者最小二乘法后，生成共视数据报文；通过所述北斗一代RDSS通信系统广播到所述共视接收机。
6.如权利要求4所述系统，其特征在于：所述共视接收机包括共视授时单元和北斗一代RDSS；所述北斗一代RDSS接收共视数据报文，并传输至所述共视授时单元；所述共视授时单元提取共视数据报文中的时差模型，补偿本地原子钟得到修正后的本地原子钟时间。
7.如权利要求6所述系统，其特征在于：所述修正后的本地原子钟时间＝本地原子钟时间Tb’+△T-(本地原子钟时间Tb’-北斗共视卫星时间Ta’)-共视卫星与共视基准站距离/c，c表示光速。
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