CN112034498B - 差分改正数据报文的发送和接收方法、系统和装置 - Google Patents

差分改正数据报文的发送和接收方法、系统和装置 Download PDF

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Abstract

本申请涉及定位技术，公开了一种差分改正数据报文的发送和接收方法、系统和装置。服务端在第一信息周期向用户终端播发第一差分改正数据报文，该第一差分改正数据报文包括A比特的质量因子数据，在该第一信息周期之后的至少一个连续的信息周期，该服务端向该用户终端播发第二差分改正数据报文，该第二差分改正数据报文包括B比特的质量因子数据，其中A＞B，A、B是正整数。在原有的RTCM格式基础上，将SSR信息传输量大量减少，使传输成本与时间大量节省。

Description

差分改正数据报文的发送和接收方法、系统和装置
技术领域
本申请涉及定位技术，特别涉及差分改正数据报文的发送和接收技术。
背景技术
目前国际上通过的通过卫星播发高精度改正数报文的编码格式有多种，例如，现有的卫星调频转发标准RTCM格式至接收端，虽然可实现实时定位与校正，然而数据量庞大、传输时间长，而SSR1-3单次传输数据量级在数百万比特左右(可参考量见网页1)；现有的QZSS采用的compact SSR技术标准只适用于日本本土，其中大部分格式并不符合中国国内的定位需求，SSR1-3单次传输数据量级在百万bits(可参考量见网页2)。但是，没有一种格式在具体的PPP-RTK技术中解决了在大量高并发低时延的需求下对信息编码格式的压缩问题，从而使信道冗余度上升，利用率下降。
发明内容
本申请的目的在于提供一种差分改正数据报文的发送和接收方法、系统和装置，在原有的RTCM格式基础上，将SSR信息传输量大量减少，使传输成本与时间大量节省。
本申请公开了一种差分改正数据报文的发送方法，包括：
服务端在第一信息周期向用户终端播发第一差分改正数据报文，该第一差分改正数据报文包括A比特的质量因子数据；
在所述第一信息周期之后的至少一个连续的信息周期，所述服务端向所述用户终端播发第二差分改正数据报文，该第二差分改正数据报文包括B比特的质量因子数据，其中A＞B，A、B是正整数。
在一个优选例中，所述差分改正数据报文的报文头中包括标识位，用于指示该报文中的质量因子数据是A比特或B比特。
在一个优选例中，所述第一差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于A比特的质量因子数据；
所述第二差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于B比特的质量因子数据。
在一个优选例中，所述A比特的质量因子数据是全量质量因子数据，以及所述B比特的质量因子数据是增量质量因子数据。
在一个优选例中，所述B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，或者所述B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
在一个优选例中，所述服务端在第一信息周期向用户终端播发第一差分改正数据报文之前，还包括：
所述服务端在每个信息周期接收卫星播发的状态空间表示方法改正数据；
服务端对所述状态空间表示方法改正数据进行编码格式计算生成对应的所述第一差分改正数据报文或所述第二差分改正数据报文。
本申请还公开了一种差分改正数据报文的发送系统包括：
第一发送模块，用于在第一信息周期向用户终端播发第一差分改正数据报文，以及在所述第一信息周期之后的至少一个连续的信息周期，向所述用户终端播发第二差分改正数据报文，其中该第一差分改正数据报文包括A比特的质量因子数据，该第二差分改正数据报文包括B比特的质量因子数据，且A＞B，A、B是正整数。
在一个优选例中，所述差分改正数据报文的报文头中包括标识位，用于指示该报文中的质量因子数据是A比特或B比特。
在一个优选例中，所述第一差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于A比特的质量因子数据；
所述第二差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于B比特的质量因子数据。
在一个优选例中，所述A比特的质量因子数据是全量质量因子数据，以及所述B比特的质量因子数据是增量质量因子数据。
在一个优选例中，所述B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，或者所述B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
在一个优选例中，还包括第一接收模块和计算模块；
所述第一接收模块用于在每个信息周期接收卫星播发的状态空间表示方法改正数据，所述计算模块用于对所述状态空间表示方法改正数据进行编码格式计算生成对应的A比特的质量因子数据或B比特的质量因子数据。
本申请还公开了一种差分改正数据报文的接收方法包括：
用户终端接收来自服务端的差分改正数据报文；
所述用户终端确定所述差分改正数据报文中收到的质量因子数据是A比特或B比特，其中A＞B，A、B是正整数；
如果所述收到的质量因子数据是A比特，则将当前质量因子数据更新为该A比特的质量因子数据；
如果所述收到的质量因子数据是B比特，则根据所述当前质量因子数据和该B比特的质量因子数据更新所述当前质量因子数据。
在一个优选例中，所述用户终端确定所述差分改正数据报文中收到的质量因子数据是A比特或B比特的步骤中，所述用户终端根据所述差分改正数据报文的报文头中的标识位，识别所述质量因子数据是A比特或B比特。
在一个优选例中，所述差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于一个所述质量因子数据。
在一个优选例中，所述A比特的质量因子数据是全量质量因子数据，以及所述B比特的质量因子数据是增量质量因子数据。
在一个优选例中，所述B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，或者所述B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
本申请还公开了一种差分改正数据报文的接收系统包括：
第二接收模块，用于接收来自服务端的差分改正数据报文；
判决模块，用于确定所述差分改正数据报文中收到的质量因子数据是A比特或B比特，其中A＞B，A、B是正整数；
处理模块，用于如果所述收到的质量因子数据是A比特，则将当前质量因子数据更新为该A比特的质量因子数据，以及如果所述收到的质量因子数据是B比特，则根据所述当前质量因子数据和该B比特的质量因子数据更新所述当前质量因子数据。
在一个优选例中，所述判决模块还用于根据所述差分改正数据报文的报文头中的标识位，识别所述质量因子数据是A比特或B比特。
在一个优选例中，所述差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于一个所述质量因子数据。
在一个优选例中，所述A比特的质量因子数据是全量质量因子数据，以及所述B比特的质量因子数据是增量质量因子数据。
在一个优选例中，所述B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，或者所述B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
本申请还公开了一种差分改正数据报文的发送装置包括：
存储器，用于存储计算机可执行指令；以及，
处理器，用于在执行所述计算机可执行指令时实现如前文描述的方法中的步骤。
本申请还公开了一种计算机可读存储介质所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前文描述的方法中的步骤。
本申请还公开了一种差分改正数据报文的接收装置包括：
存储器，用于存储计算机可执行指令；以及，
处理器，用于在执行所述计算机可执行指令时实现如前文描述的方法中的步骤。
本申请还公开了一种计算机可读存储介质所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前文描述的方法中的步骤。
本申请还公开了一种计算机可读存储介质所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前文描述的方法中的步骤。
本申请实施方式中，针对解决PPP-RTK定位技术中对其区域大气改正数数据格式通过灵活取用可编排的方式进行编码，从而达到压缩整体数据量的问题。
本申请的实施方式中，首先在原有的RTCM格式基础上，优化差分改正数据报文格式中的质量因子数据的编排和传输方式，将全量质量因子数据和增量质量因子数据相结合进行相应差分改正数据报文的播发。其中通过增量质量因子数据的播发使得差分改正数据报文的价传输量大量减少，使传输成本与时间大量节省，并且因为数据精简，减少了由于同步卫星信号传输距离远且衰落大导致的误码率增加。进一步地，定期或者不定期的播发一次全量质量因子数据，使得新加入服务的用户终端得到原始量(全量数据)，因此在减少信息压缩量的基础上，也保证了各用户终端的用户精度。
进一步地，针对QZSS的编码体制，根据各种不同需求重新定义了技术指标，使纠正信息在保持高精度的同时符合不同地理情况或国土面积及大气情况。例如，针对中国的地理情况做出相应的编排优化，首先可以对QI的Class和Value的编配方法根据地区进行优化，在地图中为了保证一定的分辨率，按照公式(1)中的计算结果可以反演出表2的数据，但是在实际应用情况中，中国全境并不需要如此的设计，因为中国南北跨幅很大，北方地区大气活动并不剧烈，不需要太细的分辨率，大部分数据比较平缓，小范围量化即可，而且中国南方地区大气活动剧烈，仅小部分地区采用此种设计即可；而且在SSR改正数信息中，保证一定分辨率的情况下，需要根据当前区域上空的电离层活跃情况设定上下限约束，否则无法起到定位效果，甚至还会产生反效果，由于电离层本身的活跃程度与纬度强相关，即越靠近赤道电离层约活跃，导致改正数范围越大和分辨率越小，其结果就是增加数据量。本申请的实施方式中根据中国国情重新定义技术指标(改正范围，网格范围等)，使纠正信息在保持高精度的同时符合中国的地理情况、国土面积以及大气情况。
本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。
附图说明
图1是根据本申请第一实施方式的差分改正数据报文的发送方法流程示意图
图2是根据本申请一个实施例的报文头关联位示意图
图3是根据本申请第二实施方式的差分改正数据报文的发送系统结构示意图
图4是根据本申请第三实施方式的差分改正数据报文的接收方法流程示意图
图5是根据本申请第四实施方式的差分改正数据报文的接收系统结构示意图
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，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
部分概念的说明：
全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System)，简称：GNSS。
北斗导航卫星系统(BDS navigation Satellite system)，简称：BDS。
状态空间表示方法(State Space Representation)，简称：SSR。
精密单点定位(Precise Point Positioning)，简称：PPP。
载波相位实时动态差分(Real Time Kinematic)，简称：RTK。
传输控制协议/因特网互联协议(Transmission Control/Internet Protocol)，简称：TCP/IP。
基于互联网的RTCM数据传输协议(Networked Transport of RTCM viaInternet)，简称：NTRIP。
海事无线电技术委员会差分标准(Radio Technical Commission for MaritimeServices)，简称：RTCM。
准天顶卫星系统(Quasi-Zenith Satellite System)，简称：QZSS。
电离层内容总数(Total Electron Content Unit)，简称：TECU。
质量因子(Quality Indicator)，简称：QI。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
本申请的第一实施方式涉及一种差分改正数据报文的发送方法，其流程如图1所示，该方法包括以下步骤：
开始，执行步骤101，服务端在第一信息周期向用户终端播发第一差分改正数据报文，该第一差分改正数据报文包括A比特的质量因子数据(QIA)。
可选地，在步骤101之前，还包括以下子步骤A和B。开始进行子步骤A：该服务端在每个信息周期接收卫星播发的状态空间表示方法改正数据。之后进行子步骤B：服务端对该状态空间表示方法改正数据进行编码格式计算生成对应的该第一差分改正数据报文或该第二差分改正数据报文。
之后，执行步骤102，在该第一信息周期之后的至少一个连续的信息周期，该服务端向该用户终端播发第二差分改正数据报文，该第二差分改正数据报文包括B比特的质量因子数据(QIB)，其中A＞B，A、B是正整数。
一般情况下，该第一和第二差分改正数据报文是格式化数据块。可选地，其包括对报文进行描述的起始行(start line)；可选地，其包括包含属性的首部块(或报文头/header)；可选地，其包括包含数据的主体部分(或body)。
在一个实施例中，该第一和第二差分改正数据报文分别包含header和body。
可选地，该第一差分改正数据报文的body中包含A比特的质量因子数据，该第二差分改正数据报文的body中包含B比特的质量因子数据。可选地，该第一差分改正数据报文的body还包括：卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据(C00，C01,C10,C11)，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于A比特的质量因子数据(QIA)。可选地，该第二差分改正数据报文的body还包括：卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据C00，C01，C10，C11，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于B比特的质量因子数据(QIB)。
可选地，该第一和第二差分改正数据报文的header中包括标识位，用于指示该报文中的质量因子数据是A比特或B比特。图2是本申请一个具体实施例的报文头(即header)关联位示意图。其中该header中加入的1bit的标识位“STEC TYPE(名称只是一个示例，实际应用中不做限制)”，是为了使用户(在用户终端处)使用时可以主动知晓“质量因子数据”为6bits或者1bit；具体的，“STEC TYPE”的作用为当此字段为“1”时表明跟随此报文头的SSR信息内的“质量因子数据(QIA)”为1bit长度；同理当此字段为“0”时表明跟随此报文头的SSR信息内的“质量因子数据(QIA)”为6bit长度。图2中的1bit和6bits只是质量因子数据长度的具体例子，实际应用中可以根据情况进行调整，例如，可以是2bits或6bits，3bits和6bits，等等。
可选地，该A比特的质量因子数据是全量质量因子数据，以及该B比特的质量因子数据是增量质量因子数据。
该服务端播发第一或第二差分改正数据报文的方式有多种。可选地，该服务端固定周期播发第一差分改正数据报文，例如，每N个信息周期为一个固定周期，即第一、第N信息周期为全量播发，其余播发增量。可选地，该服务端不定期地播发第一差分改正数据报文，例如第一信息周期全量播发，第二、第三信息周期播发增量，第四信息周期播发全量，第五、第六、第七信息周期播发增量，第八信息周期播发全量，第九、十、十一、十二信息周期播发增量，……等；例如，第一信息周期全量播发，第二、第三信息周期播发增量，第四信息周期全量播发，第五、第六、第七、第八、第九信息周期播发增量，第十信息周期全量播发，第十一、第十二、第十三、第十四、第十五信息周期播发增量，……，等等。上述A比特(或全量)的质量因子数据在定期地或不定期地播发，来使新加入用户终端得到原始量。因此，既保证了用户的用户精度，又保证了一定的信息压缩量。
可选地，该B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识。例如B比特为“1bit”，其中1bit是指示当前质量因子数据变化的一个标识1或0，标识1表示减少，标识0表示增加。在另一个实施例中，该B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
本申请的第二实施方式涉及一种差分改正数据报文的发送系统，其结构如图3所示，该差分改正数据报文的发送系统包括第一发送模块。该第一发送模块用于在第一信息周期向用户终端播发第一差分改正数据报文，以及在该第一信息周期之后的至少一个连续的信息周期，向该用户终端播发第二差分改正数据报文，其中该第一差分改正数据报文包括A比特的质量因子数据(QIA)，该第二差分改正数据报文包括B比特的质量因子数据(QIB)，且A＞B，A、B是正整数。
一般情况下，该第一和第二差分改正数据报文是格式化数据块。可选地，其包括对报文进行描述的起始行(start line)；可选地，其包括包含属性的首部块(或报文头/header)；可选地，其包括包含数据的主体部分(或body)。
在一个实施例中，该第一和第二差分改正数据报文分别包含header和body。
可选地，该第一差分改正数据报文的body中包含A比特的质量因子数据，该第二差分改正数据报文的body中包含B比特的质量因子数据。可选地，该第一差分改正数据报文的body还包括：卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据C00,C01,C10,C11，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于A比特的质量因子数据QIA。可选地，该第二差分改正数据报文的body还包括：卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据C00，C01，C10，C11，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于B比特的质量因子数据QIB。
可选地，该第一和第二差分改正数据报文的header中包括标识位，用于指示该报文中的质量因子数据是A比特或B比特。图2是本申请一个具体实施例的报文头(即header)关联位示意图。其中该header中加入的1bit的标识位“STEC TYPE(名称只是一个示例，实际应用中不做限制)”，是为了使用户(在用户终端处)使用时可以主动知晓“质量因子数据”为6bits或者1bit；具体的，“STEC TYPE”的作用为当此字段为“1”时表明跟随此报文头的SSR信息内的“质量因子数据(QIB)”为1bit长度；同理当此字段为“0”时表明跟随此报文头的SSR信息内的“质量因子数据(QIA)”为6bit长度。
图2中的1bit和6bits只是质量因子数据长度的具体例子，实际应用中可以根据情况进行调整，例如，可以是2bits或6bits，3bits和6bits，等等。可选地，该A比特的质量因子数据是全量质量因子数据，以及该B比特的质量因子数据是增量质量因子数据。
该服务端播发第一或第二差分改正数据报文的方式有多种。可选地，该服务端固定周期播发第一差分改正数据报文，例如，每N个信息周期为一个固定周期，即第一、第N信息周期为全量播发，其余播发增量。可选地，该服务端不定期地播发第一差分改正数据报文，例如第一信息周期全量播发，第二、第三信息周期播发增量，第四信息周期播发全量，第五、第六、第七信息周期播发增量，第八信息周期播发全量，第九、十、十一、十二信息周期播发增量，……等；例如，第一信息周期全量播发，第二、第三信息周期播发增量，第四信息周期全量播发，第五、第六、第七、第八、第九信息周期播发增量，第十信息周期全量播发，第十一、第十二、第十三、第十四、第十五信息周期播发增量，……，等等。上述A比特(或全量)的质量因子数据在定期地或不定期地播发，来使新加入用户终端得到原始量。因此，既保证了用户的用户精度，又保证了一定的信息压缩量。
可选地，该B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识。例如B比特为“1bit”，其中1bit是指示当前质量因子数据变化的一个标识1或0，标识1表示减少，标识0表示增加。在另一个实施例中，该B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
可选地，该差分改正数据报文的发送系统还包括第一接收模块和计算模块。该第一接收模块用于在每个信息周期接收卫星播发的状态空间表示方法改正数据，该计算模块用于对该状态空间表示方法改正数据进行编码格式计算生成对应的A比特的质量因子数据或B比特的质量因子数据。
第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，第一实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第一实施方式。
本申请的第三实施方式涉及一种差分改正数据报文的接收方法，其流程如图4所示，该差分改正数据报文的接收方法包括以下步骤：
开始进入步骤401，用户终端接收来自服务端的差分改正数据报文。
可选地，该差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据(C00，C01，C10，C11)，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于一个该质量因子数据(QIA或QIB)。
之后，进入步骤402，该用户终端确定该差分改正数据报文中收到的质量因子数据是A比特或B比特，其中A＞B，A、B是正整数。
可选地，该用户终端确定该差分改正数据报文中收到的质量因子数据是A比特或B比特的步骤中，该用户终端根据该差分改正数据报文的报文头中的标识位，识别该质量因子数据是A比特或B比特。
如果该收到的质量因子数据是A比特，则进入步骤403，将当前质量因子数据更新为该A比特的质量因子数据。
如果该收到的质量因子数据是B比特，则进入步骤404，根据该当前质量因子数据和该B比特的质量因子数据更新该当前质量因子数据。
可选地，该A比特的质量因子数据是全量质量因子数据，以及该B比特的质量因子数据是增量质量因子数据。
该B比特的质量因子数据设置方法有多种。可选地，该B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，用户终端根据预先约定的变量，以及从服务端接收到的B比特，例如为1bit，该1bit可以是指示当前质量因子数据变化的一个标识1或0，标识1表示减少，标识0表示增加,来对当前的(例如，为上一次接收到)质量因子数据(QI值)根据预先通过通信协议约定好的固定量来选择增加或者减少其绝对值。可选地，该B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
需要说明的是，本申请的第三实施方式的差分改正数据报文的接收方法可以是对应于第一实施方式的差分改正数据报文的发送方法。
本申请的第四实施方式涉及一种差分改正数据报文的接收系统，其结构如图5所示，该差分改正数据报文的接收系统包括第二接收模块、判决模块和处理模块。
本实施方式涉及的接收模块用于接收来自服务端的差分改正数据报文。
可选地，该差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据(C00，C01，C10，C11)，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于一个该质量因子数据(QIA或QIB)。
本实施方式涉及的判决模块用于确定该差分改正数据报文中收到的质量因子数据是A比特或B比特，其中A＞B，A、B是正整数。
可选地，该判决模块还用于根据该差分改正数据报文的报文头中的标识位，识别该质量因子数据是A比特或B比特。
可选地，该A比特的质量因子数据(QIA)是全量质量因子数据，以及该B比特的质量因子数据(QIB)是增量质量因子数据。
可选地，该B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，或者该B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
本实施方式涉及的处理模块用于如果该收到的质量因子数据是A比特，则将当前质量因子数据更新为该A比特的质量因子数据，以及如果该收到的质量因子数据是B比特，则根据该当前质量因子数据和该B比特的质量因子数据更新该当前质量因子数据。
可选地，该B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，用户终端根据预先约定的变量，以及从服务端接收到的B比特，例如为1bit，该1bit可以是指示当前质量因子数据变化的一个标识1或0，标识1表示减少，标识0表示增加，来对当前的(例如，为上一次接收到)质量因子数据(QI值)根据预先通过通信协议约定好的固定量来选择增加或者减少其绝对值。可选地，该B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
第三实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，第三实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第三实施方式。
本申请的第五实施方式涉及一种差分改正数据报文的发送和接收方法，包括：本申请第一实施方式的差分改正数据报文的发送方法和对应于该发送方法的本申请第二实施方式的差分改正数据报文的接收方法。且包括该第一实施方式和第二实施方式涉及的全部技术细节和有益效果。
本申请的第六实施方式涉及一种差分改正数据报文的发送和接收系统，包括：本申请第五实施方式的差分改正数据报文的发送和接收系统。第五实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，第五实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第五实施方式。
下面是对本申请实施方式中涉及的部分相关技术的简单介绍：
本申请中的差分改正数据报文发送和/或接收，是基于RTCM标准报文格式，并参照了日本QZSS系统的格式编排(参见网页3和4)，对与目前已有且可用的GNSS系统的修正数据做出了针对性的编排与压缩。
GPS差分协议和差分电文的算法是差分系统必须考虑的两个问题。在差分定位应用系统中，定位终端与差分站之间要传输大量的差分电文，由于定位终端往往是高速的机动目标，为了在定位终端与差分站之间建立数据通道，传统方法是采用无线通信(如短波或超短波)，底层接口通常采用串口(RS232/422)，双方按字节方式进行通信，为适应这种通信模式，同时实现高效、差错控制的基本要求，国际上制定了RTCM 10403.2标准。随着通信手段的不断发展，在定位终端与差分站之间，大量采用网络方式建立数据链接，网络通信的数据是按数据包进行交互，差错在数据链路层得到有效控制，低价、低差错、高效、高速的网络通信，给差分定位应用带来新的发展机遇，为适应网络传输的特点，国际上又制定了RTCM10403.1标准，并将网络作为当下的主用手段。
RTCM协议规范包括应用层、表示层、传输层、数据链路层和物理层。对于编解码最重要的是在物理层的编排。在物理层的编排中，其数据量直接对单位时间内的总体信息传输量起到了关键的影响。在无法连接网络的情况下，接受卫星信号来获取校正数据就成为主流手段。在有限的卫星传输速率/时间内如何有效快速的完成传输就成了重中之重。
在PPP-RTK联合定位技术中，信息共分为三层：SSR1，SSR2，SSR3。其中SSR1包含了改正数类别：轨道-4068.2，钟差-4068.3，码偏差-4068.4。SSR2包含了改正数类别：相位偏差-4068.5，全球电离层改正数(VTEC)。SSR3包含了改正数类别：区域大气改正数(区域电离层STEC-4068.8；区域电离层残差RC-4068.9；区域大气层改正时Tropo-4068.9)。该星基播发的SSR信息格式名称以及传输间隔信息如下表1：
表1
信息名称 信息种类ID/自信息种类ID 定类有效周期
SSR掩码 4068.1 30*
SSR GNSS轨道修正 4068.2 60
SSR GNSS时钟修正 4068.3 10
SSR GNSS卫星码偏移 4068.4 60
SSR GNSS卫星相位偏移 4068.5 60
SSR GNSS卫星码和相位偏移 4068.6 60
SSR GNSS URA 4068.7 60
SSR STEC修正 4068.8 60
SSR网格修正 4068.9 60
SSR服务信息 4068.10 N/A
Null信息 N/A N/A
本申请主要针对差分改正数据报文中的SSR信息(其包括SSR1、SSR2和SSR3)中的字段内容编排进行优化。RTCM编码以及QZSS的compact SSR编码，其对应生效的一个区域(Network)基本为100km*100km的范围，即1个Network＝10000平方公里区域。传统编码格式数据计算如下表2：
表2
上表2可看出，在传统的编码中，对每一个GNSS系统(共有GPS，GLONASS，Galileo，北斗，QZSS等)的每一颗可见卫星，都需要传输其对应的4个系数(C00,C01,C10,C11)及对应四个系数的一个质量因子(Quality Indicator-QI)。每次传输，此SSR信息的传统的数据量为6bits。按照中国960万平方公里算，则Network的数量为960个(参照上述100km*100km为单个区域的面积)，则本消息单次传输的数据量为：6*960＝5760bits。此6
bits经过如下换算公式(1)：
进而可得到一个映射表，如下表3的SSR QI换算表：
表3
CLASS VALUE Index SSR QI
7 7 63 5466.50<SSR QI
7 6 62 4919.75<SSR QI≤5466.50
7 5 61 4373.00<SSR QI≤4919.75
7 4 60 3826.25<SSR QI≤4373.00
7 3 59 3279.50<SSR QI≤3826.25
7 2 58 2732.75<SSR QI≤3279.50
7 1 57 2186.00<SSR QI≤2732.75
根据二进制编码我们可知：3bits数据可以表示8种状态，即从000至111。因Class和Value各为3bits，则共有8*8＝64种组合，经换算得出SSR QI的具体数值。
然而如果每个4068类的消息都需要一个QI值，则总数据量增加很多，对信道带来压力,如下所示：若按4068.1-4068.10的消息来计算，每个消息每个卫星有6位QI值，则全量QI值为：
6*80(GNSS四个系统卫星个数)*10(目前的消息类型)*960(Network)＝4,608,000bits
同比单个消息类型内容，其数据量极为巨大。按此计算，对卫星通信资源(速率通常为1200bits至2400bits每秒)的要求极高，因为4068信息的特殊性为数据本身有一定的时效性，间隔越长改正效果越差。固压缩此格式对整体卫星定位结果有显著提升。
为了能够更好地理解本申请的技术方案，下面结合一个具体的例子来进行说明，该例子中罗列的细节主要是为了便于理解，不作为对本申请保护范围的限制。
本申请的各实施方式应用于中国北方地区。在北方地区的编排，可采取如下表现形式：
北方地区因为差分改正数据报文内的SSR信息的范围波动较小，例(从2.5TECU至2.45TECU每30s)，则在首次传输时传输全量6bits的Class与Value的值，后续只传输增量(正负波动的值)而非全量。如下表4的一个SSR信息新编排的一个示例：
表4
/>
和表2相比，表4中加入了可选择的6bits或1bit，用户终端根据事先约定的变量，以及接受到的比特(1标识减少，0标识增加)来对上一次接收到的QI值根据事前通过通信协议约定好的固定量来选择增加或者减少其绝对值。6bits的绝对值在某个固定周期会统一播发(例：每10个信息周期为一个固定的播发周期，即第1次与第10次为全量播发，其余播发1bit优化格式)来使新加入服务的终端得到原始量。因此，既保证了用户的用户精度，又保证了一定的信息压缩量，其压缩后的数据量为：
2*80(GNSS四个系统卫星个数)*10(目前的消息类型)*960(Network)＝1,356,000bits
该1,356,000bits与之前的数据量4,608,000bits相比约减少到了原来的三分之一。在卫星通量如此珍惜，价格如此高昂的今天，此节省的资源的优点不言而喻。
本说明书中的网页1、网页2、网页3和网页4具体为：
网页1：http://www.rtcm.org/differential-global-navigation-satellite--dgnss--standards.html；
网页2：http://qzss.go.jp/en/technical/download/pdf/ps-is-qzss/is-qzss-l6-001.pdf；
网页3：http://qzss.go.jp/en/technical/download/pdf/ps-is-qzss/is-qzss-l6-001.pdf；
网页4：http://qzss.go.jp/en/technical/ps-is-qzss/ps-is-qzss.html。
需要说明的是，本领域技术人员应当理解，上述差分改正数据报文的接收系统或发送系统的实施方式中所示的各模块的实现功能可参照前述差分改正数据报文的接收系统或发送方法的相关描述而理解。上述差分改正数据报文的接收系统或发送系统的实施方式中所示的各模块的功能可通过运行于处理器上的程序(可执行指令)而实现，也可通过具体的逻辑电路而实现。本申请实施例上述差分改正数据报文的接收系统或发送系统如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
相应地，本申请实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现本申请的第一实施方式中各方法实施方式。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括但不限于，相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读存储介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
此外，本申请实施方式还提供一种差分改正数据报文的发送装置，其中包括用于存储计算机可执行指令的存储器，以及，处理器；该处理器用于在执行该存储器中的计算机可执行指令时实现上述第一实施方式中各方法实施方式中的步骤。其中，该处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，简称“CPU”)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称“DSP”)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称“ASIC”)等。前述的存储器可以是只读存储器(read-only memory，简称“ROM”)、随机存取存储器(random access memory，简称“RAM”)、快闪存储器(Flash)、硬盘或者固态硬盘等。本发明各实施方式所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
相应地，本申请实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现本申请的第三实施方式中各方法实施方式。计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括但不限于，相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读存储介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本申请实施方式还提供一种差分改正数据报文的接收装置，其中包括用于存储计算机可执行指令的存储器，以及，处理器；该处理器用于在执行该存储器中的计算机可执行指令时实现上述第三实施方式中各方法实施方式中的步骤。其中，该处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，简称“CPU”)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称“DSP”)、专用集成电路(Appl ication SpecificIntegrated Circuit，简称“ASIC”)等。前述的存储器可以是只读存储器(read-onlymemory，简称“ROM”)、随机存取存储器(random access memory，简称“RAM”)、快闪存储器(Flash)、硬盘或者固态硬盘等。本发明各实施方式所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
需要说明的是，在本专利的申请文件中，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。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。
在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种差分改正数据报文的发送方法，其特征在于，包括：
服务端在第一信息周期向用户终端播发第一差分改正数据报文，该第一差分改正数据报文包括A比特的质量因子数据；
在所述第一信息周期之后的至少一个连续的信息周期，所述服务端向所述用户终端播发第二差分改正数据报文，该第二差分改正数据报文包括B比特的质量因子数据，其中A＞B，A、B是正整数。
2.如权利要求1所述的差分改正数据报文的发送方法，其特征在于，所述差分改正数据报文的报文头中包括标识位，用于指示该报文中的质量因子数据是A比特或B比特。
3.如权利要求1所述的差分改正数据报文的发送方法，其特征在于，所述第一差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于A比特的质量因子数据；
所述第二差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于B比特的质量因子数据。
4.如权利要求1所述的差分改正数据报文的发送方法，其特征在于，所述B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，或者所述B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的差分改正数据报文的发送方法，其特征在于，所述服务端在第一信息周期向用户终端播发第一差分改正数据报文之前，还包括：
所述服务端在每个信息周期接收卫星播发的状态空间表示方法改正数据；
服务端对所述状态空间表示方法改正数据进行编码格式计算生成对应的所述第一差分改正数据报文或所述第二差分改正数据报文。
6.一种差分改正数据报文的发送系统，其特征在于，包括：
第一发送模块，用于在第一信息周期向用户终端播发第一差分改正数据报文，以及在所述第一信息周期之后的至少一个连续的信息周期，向所述用户终端播发第二差分改正数据报文，其中该第一差分改正数据报文包括A比特的质量因子数据，该第二差分改正数据报文包括B比特的质量因子数据，且A＞B，A、B是正整数。
7.如权利要求6所述的差分改正数据报文的发送系统，其特征在于，所述差分改正数据报文的报文头中包括标识位，用于指示该报文中的质量因子数据是A比特或B比特。
8.如权利要求6所述的差分改正数据报文的发送系统，其特征在于，所述第一差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于A比特的质量因子数据；
所述第二差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于B比特的质量因子数据。
9.如权利要求6所述的差分改正数据报文的发送系统，其特征在于，所述B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，或者所述B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
10.如权利要求6-9中任意一项所述的差分改正数据报文的发送系统，其特征在于，还包括第一接收模块和计算模块；
所述第一接收模块用于在每个信息周期接收卫星播发的状态空间表示方法改正数据，所述计算模块用于对所述状态空间表示方法改正数据进行编码格式计算生成对应的A比特的质量因子数据或B比特的质量因子数据。
11.一种差分改正数据报文的接收方法，其特征在于，包括：
用户终端接收来自服务端的差分改正数据报文；
所述用户终端确定所述差分改正数据报文中收到的质量因子数据是A比特或B比特，其中A＞B，A、B是正整数；
如果所述收到的质量因子数据是A比特，则将当前质量因子数据更新为该A比特的质量因子数据；
如果所述收到的质量因子数据是B比特，则根据所述当前质量因子数据和该B比特的质量因子数据更新所述当前质量因子数据。
12.如权利要求11所述的差分改正数据报文的接收方法，其特征在于，所述用户终端确定所述差分改正数据报文中收到的质量因子数据是A比特或B比特的步骤中，所述用户终端根据所述差分改正数据报文的报文头中的标识位，识别所述质量因子数据是A比特或B比特。
13.如权利要求11所述的差分改正数据报文的接收方法，其特征在于，所述差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于一个所述质量因子数据。
14.如权利要求11-13中任意一项所述的差分改正数据报文的接收方法，其特征在于，所述B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，或者所述B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
15.一种差分改正数据报文的接收系统，其特征在于，包括：
第二接收模块，用于接收来自服务端的差分改正数据报文；
判决模块，用于确定所述差分改正数据报文中收到的质量因子数据是A比特或B比特，其中A＞B，A、B是正整数；
处理模块，用于如果所述收到的质量因子数据是A比特，则将当前质量因子数据更新为该A比特的质量因子数据，以及如果所述收到的质量因子数据是B比特，则根据所述当前质量因子数据和该B比特的质量因子数据更新所述当前质量因子数据。
16.如权利要求15所述的差分改正数据报文的接收系统，其特征在于，所述判决模块还用于根据所述差分改正数据报文的报文头中的标识位，识别所述质量因子数据是A比特或B比特。
17.如权利要求15所述的差分改正数据报文的接收系统，其特征在于，所述差分改正数据报文还包括卫星标识数据，第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据，其中该第一、第二、第三和第四模型多项式系数数据对应于一个所述质量因子数据。
18.如权利要求15-17中任意一项所述的差分改正数据报文的接收系统，其特征在于，所述B比特的质量因子数据是指示当前质量因子数据变化的一个标识，或者所述B比特的质量因子数据是当前质量因子数据的一个增量。
19.一种差分改正数据报文的发送装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机可执行指令；以及，
处理器，用于在执行所述计算机可执行指令时实现如权利要求1至5中任意一项所述的方法中的步骤。
20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1至5中任意一项所述的方法中的步骤。
21.一种差分改正数据报文的接收装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机可执行指令；以及，
处理器，用于在执行所述计算机可执行指令时实现如权利要求11至14中任意一项所述的方法中的步骤。
22.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如权利要求11至14中任意一项所述的方法中的步骤。
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