CN113552600A - 卫星导航信号的服务分级方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卫星导航信号的服务分级方法、装置及系统，包括卫星载荷阶段：生成四类不同的扩频码；根据生成的四类不同的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；根据四级扩频码和导航电文生成包含N种服务等级的导航信号；将导航信号播发出去；用户机阶段；接收导航信号；不同服务等级的用户机生成自身等级对应的扩频码；根据生成的对应扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；根据四级扩频码对导航信号进行捕获、跟踪和解调。在同一种卫星导航信号体制中实现对不同类型的用户的服务分级，既满足了不同类型用户对导航定位的不同需求，又提高了系统资源利用率。

Description

卫星导航信号的服务分级方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及卫星导航信号处理领域，具体的涉及一种卫星导航信号的服务分级方法、装置及系统。
背景技术
近年来，卫星导航系统蓬勃发展，卫星导航定位功能使用越来越广泛，民用用户数量越来越多。卫星导航的民用用户类型可以分为四类：特殊用户、授权用户、商用用户和民用用户，这四类用户对于导航定位的精度和可靠性要求是不同的。但是目前卫星导航民用信号只有一种服务，并没有进行服务分级。既无法满足不同类型用户对导航定位的不同需求，又降低了系统资源的利用率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种卫星导航信号的服务分级方法、装置及系统，能够满足不同类型用户对导航定位的不同需求，提高系统资源的利用率。
根据本发明第一方面实施例的卫星导航信号的服务分级方法，包括以下步骤:
卫星载荷阶段：
生成四类不同的扩频码；
根据生成的四类不同的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；
根据四级扩频码和导航电文生成包含N种服务等级的导航信号；
将所述导航信号播发出去；
用户机阶段；
接收所述导航信号；
不同服务等级的用户机生成自身等级对应的扩频码；
根据生成的对应扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；
根据四级扩频码对所述导航信号进行捕获、跟踪和解调，不同服务等级的用户只能处理所对应等级的导航信号。
根据本发明第一方面实施例的卫星导航信号的服务分级方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式通过将四类不同的扩频码按照时隙分组的方式组成四级扩频码，利用所述四级扩频码生成包含四种不同服务等级的导航信号，在同一种卫星导航信号体制中实现对不同类型用户的服务分级，既满足了不同类型用户对导航定位的不同需求，又提高了系统资源利用率。
根据本发明的一些实施例，所述四类不同的扩频码包括特殊组扩频码、授权组扩频码、商用组扩频码和民用组扩频码，所述四级扩频码包括特殊扩频码、授权扩频码、商用扩频码和民用扩频码。
根据本发明的一些实施例，所述特殊组扩频码对特殊用户开放，特殊组扩频码通过特定码生成硬件配合码生成信息生成。
根据本发明的一些实施例，所述授权组扩频码对特殊用户和授权用户开放，授权组扩频码通过通过特定码生成硬件配合码生成信息生成。
根据本发明的一些实施例，所述商用组扩频码对特殊用户、授权用户和商业用户开放，所述商用组扩频码通过软件算法配合码生成信息生成。
根据本发明的一些实施例，所述民用组扩频码对所有用户开放，民用组扩频码采用公开的码生成算法和码序列生成。
根据本发明的一些实施例，所述四级扩频码的组合参数用四元向量{n1,n2,n3,n4}进行定义。
根据本发明的一些实施例，所述用户机阶段中不同服务等级的用户机包括：
特殊用户机：允许生成生成四级扩频码的全部扩频码；
授权用户机：允许生成授权组扩频码、商业组扩频码和民用组扩频码；
商业用户机：允许生成商业组扩频码和民用组扩频码；
民用用户机：允许生成公开的民用组扩频码。
根据本发明第二方面实施例的卫星导航信号的服务分级装置，包括：
第一扩频码生成模块，用于生成不同类的扩频码；
第一扩频码分组模块，所述第一扩频码分组模块与所述第一扩频码生成模块相连以用于根据生成的不同类的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；
导航信号生成模块，所述导航信号生成模块与所述第一扩频码分组模块相连以用于根据生成的四级扩频码和导航电文生成包含N种服务等级的导航信号；
导航信号发送模块，所述导航信号发送模块与所述导航信号生成模块相连以用于播发导航信号；
导航信号接收模块，所述导航信号接收模块用于接收导航信号发送模块播发的导航信号；
第二扩频码生成模块，第二扩频码生成模块与所述导航信号接收模块相连以用于生成不同类的扩频码；
第二扩频码分组模块，所述第二扩频码分组模块与所述第二扩频码生成模块相连以用于根据生成的不同类的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；
导航信号处理模块，所述导航信号处理模块与所述第二扩频码分组模块相连以用于根据四级扩频码对所述导航信号进行捕获、跟踪和解调。
根据本发明第二方面实施例的卫星导航信号的服务分级方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式通过将四类不同的扩频码按照时隙分组的方式组成四级扩频码，利用所述四级扩频码生成包含四种不同服务等级的导航信号，在同一种卫星导航信号体制中实现对不同类型用户的服务分级，既满足了不同类型用户对导航定位的不同需求，又提高了系统资源利用率。
根据本发明第三方面实施例的卫星导航信号的服务分级系统，其特征在于，包括：卫星载荷和用户机，所述卫星载荷内设置有权利要求9所述的第一扩频码生成模块、第一扩频码分组模块、导航信号生成模块和导航信号发送模块；所述用户机内设置有权利要求9所述的导航信号接收模块、第二扩频码生成模块、第二扩频码分组模块和导航信号处理模块。
根据本发明第三方面实施例的卫星导航信号的服务分级方法，至少具有如下技术效果：本发明实施方式通过将四类不同的扩频码按照时隙分组的方式组成四级扩频码，利用所述四级扩频码生成包含四种不同服务等级的导航信号，在同一种卫星导航信号体制中实现对不同类型用户的服务分级，既满足了不同类型用户对导航定位的不同需求，又提高了系统资源利用率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例中卫星导航信号的服务分级方法的应用场景图；
图2为本发明实施例中卫星导航信号的服务分级方法的流程示意图；
图3为本发明实施例中卫星导航信号的服务分级的四级扩频码的结构示意图；
图4为本发明实施例中卫星导航信号的服务分级的导航信号的结构结构示意图；
图5为本发明实施例中卫星导航信号的服务分级装置的结构框图；
图6为本发明实施例中卫星导航信号的服务分级系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明实施例涉及一种卫星导航信号的服务分级方法，应用于图1所示的环境中，卫星载荷100在空间段，用户机200在用户段，空间段向用户段播发导航信号，参考图2，包括卫星载荷阶段和用户机阶段。
卫星载荷阶段：
S100、卫星载荷生成四类不同的扩频码；四类不同的扩频码可以采用多种不同类型的扩频码，也可以采用同一种类型但生成参数不同的扩频码。本发明实施例中四类不同扩频码包括特殊组扩频码、授权组扩频码、商用组扩频码和民用组扩频码，参考图3，本发明实施例中四类不同扩频码都采用Gold码，只是生成多项式的参数和初相不同，当然，也可以选用其它类型的随机序列当做扩频码；
不同扩频码具有的权限不同和生成方式不同，特殊组扩频码通过特殊的码生成芯片配合码生成信息生成，特殊组扩频码的使用权限仅对特殊用户开放；授权组扩频码也是通过特殊的码生成芯片配合码生成信息生成，授权组扩频码的使用权限对特殊用户和授权用户开放，例如重大基础设施等应用领域，特殊组和授权组的码生成芯片可以是同一种芯片，也可以是不同类型的芯片。它们的核心区别是芯片内部生成的扩频码不同。特殊组芯片生成的特殊组扩频码只有特殊组芯片能够生成；而授权组芯片生成的授权组扩频码，特殊组芯片也能生成；特殊组芯片可以选择北斗军码密码二合一芯片；授权组芯片的可以选择民用接收机常用的导航基带芯片；商用组扩频码使用软件算法配合码生成信息产生，软件算法可以采用常用的AES、DES加密算法，商用组扩频码不使用独立的芯片生成，而是在民用扩频码生成芯片里，通过软件算法，生成商用组扩频码。商用组扩频码对特殊用户、授权用户和商业用户开放；民用组扩频码的码生成算法和码序列均公开，民用组扩频码对所有用户开放。
因此，步骤S100中一共三种码生成芯片，具体如下；
特殊组芯片，可以生成四种扩频码；
授权组芯片，可以生成三种扩频码(除了特殊组扩频码)；
民用组芯片，分为两类：一类没有加载商用组扩频码的生成软件或者软件没有授权，只能生成民用组扩频码；另一类可以用商用组扩频码生成软件算法，可以生成民用组扩频码和商用组扩频码。
S200、卫星载荷根据生成的四类不同的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码，时隙分组指的是四组扩频码占用不同时刻的时隙，且不同组扩频码占用的时隙长度不同。同一个时刻，只存在一组扩频码。参考图3，四级扩频码在逻辑上按照一定的比例被分为特殊、授权、商用和民用四个部分，组合方式为：对每一个时刻，若当前时刻扩频码使用特殊扩频码，则当前时刻的码序列为特殊扩频码当前时刻的码序列；若当前时刻扩频码使用授权扩频码，则当前时刻的码序列为授权扩频码当前时刻的码序列；以此类推，四组扩频码占用时隙的时刻和时长，不做限制，可以自行决定。四级扩频码的组合参数可以用四元向量{n1,n2,n3,n4}定义，代表一个循环结构中四段扩频码各自包含的码片数量。参考图3，本发明实例中采用的组合参数即为{16,1,1,16}。
其中，由于四类扩频码的权限定义，特殊用户可以生成四级扩频码的全部扩频码，在信号接收时，特殊用户使用完整的信号进行信号处理，但只使用特殊扩频码部分进行信号认证；授权用户可以使用除特殊扩频码之外的其他所有扩频码，在信号接收时，授权用户使用除特殊扩频码之外的信号进行信号处理，但只是用授权扩频码部分进行信号认证；商业用户可以使用商业和民用扩频码，在信号接收时，商业用户使用商业和民用扩频码信号进行信号处理，但只是用商业扩频码部分进行信号认证；民用用户只能使用公开的民用扩频码进行信号处理，不具备信号层认证能力。
S300、卫星载荷根据生成的四级扩频码和导航电文，生成包含四种服务等级的导航信号；参考图4，卫星载荷用四级扩频码对预设的导航电文信息进行扩频调制，生成包含四种服务等级的导航信号。
S400、卫星载荷将导航信号播发出去。
用户机阶段：
S500、用户机接收卫星载荷发送的导航信号；
S600、用户机生成不同类的扩频码，不同服务等级的用户机生成的扩频码不同。具体地，不同服务等级的用户机具备生成不同类型扩频码的能力；特殊用户可以生成四级扩频码的全部扩频码；授权用户可以生成除特殊扩频码之外的其他所有扩频码；商业用户可以生成商业和民用扩频码；民用用户只能生成公开的民用扩频码。
S700、用户机根据生成的不同类的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码。用户机预先存储和卫星载荷内一样的组合参数；参考图3，，本发明实施例中用户机内的组合参数为{16,1,1,16}；当不具备某些组扩频码的生成能力时，则相应扩频码的位置用0代替。
S800、用户机根据四级扩频码对导航信号进行捕获、跟踪和解调，不同服务等级的用户只能处理所对应等级的导航信号。
具体地，特殊用户使用完整的信号进行信号处理，但只使用特殊扩频码部分进行信号认证；授权用户使用除特殊扩频码之外的信号进行信号处理，但只是用授权扩频码部分进行信号认证；商业用户使用商业和民用扩频码信号进行信号处理，但只是用商业扩频码部分进行信号认证；民用用户只能使用公开的民用扩频码进行信号处理，不具备信号层认证能力；除了特殊用户之外，其他各类用户均无法使用全部信号进行信号接收处理，因此在相关器中需要通过三值扩频码的方式实现等效的连续信号处理。
参考图5，本发明实施例还涉及一种卫星导航信号的服务分级装置，包括：第一扩频码生成模块110、第一扩频码分组模块120、导航信号生成模块130、导航信号发送模块140、导航信号接收模块210、第二扩频码生成模块220、第二扩频码分组模块230和导航信号处理模块240。其中，第一扩频码生成模块110用于生成不同类的扩频码；第一扩频码分组模块与第一扩频码生成模块相连以用于根据生成的不同类的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；导航信号生成模块130，导航信号生成模块与第一扩频码分组模块相连以用于根据生成的四级扩频码和导航电文生成包含N种服务等级的导航信号；导航信号发送模块140，导航信号发送模块140与导航信号生成模块130相连以用于播发导航信号；导航信号接收模块210，导航信号接收模块用于接收导航信号发送模块播发的导航信号；第二扩频码生成模块220，第二扩频码生成模块与导航信号接收模块相连以用于生成不同类的扩频码；第二扩频码分组模块230，第二扩频码分组模块与第二扩频码生成模块相连以用于根据生成的不同类的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；导航信号处理模块240，导航信号处理模块与第二扩频码分组模块相连以用于根据四级扩频码对导航信号进行捕获、跟踪和解调。
参考图6，本发明还涉及一种卫星导航信号的服务分级系统，包括：卫星载荷100和用户机200，卫星载荷100内设置有图5所示的扩频码生成模块110、第一扩频码分组模块120、导航信号生成模块130和导航信号发送模块140；用户机200内设置有图5所示的导航信号接收模块210、第二扩频码生成模块220、第二扩频码分组模块230和导航信号处理模块240。
综上，本发明实施例在同一种卫星导航信号体制中实现对不同类型的用户的服务分级，既满足了不同类型用户对导航定位的不同需求，又提高了系统资源利用率。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种卫星导航信号的服务分级方法，其特征在于，包括以下步骤:
卫星载荷阶段：
生成四类不同的扩频码；
根据生成的四类不同的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；
根据四级扩频码和导航电文生成包含四种服务等级的导航信号；
将所述导航信号播发出去；
用户机阶段；
接收所述导航信号；
不同服务等级的用户机生成自身等级对应的扩频码；
根据生成的对应扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；
根据四级扩频码对所述导航信号进行捕获、跟踪和解调，不同服务等级的用户只能处理所对应等级的导航信号。
2.根据权利要求1所述的卫星导航信号的服务分级方法，其特征在于：所述四类不同的扩频码包括特殊组扩频码、授权组扩频码、商用组扩频码和民用组扩频码，所述四级扩频码包括特殊扩频码、授权扩频码、商用扩频码和民用扩频码。
3.根据权利要求2所述的卫星导航信号的服务分级方法，其特征在于：所述特殊组扩频码对特殊用户开放，特殊组扩频码通过特定码生成硬件配合码生成信息生成。
4.根据权利要求2所述的卫星导航信号的服务分级方法，其特征在于：所述授权组扩频码对特殊用户和授权用户开放，授权组扩频码通过通过特定码生成硬件配合码生成信息生成。
5.根据权利要求2所述的卫星导航信号的服务分级方法，其特征在于：所述商用组扩频码对特殊用户、授权用户和商业用户开放，所述商用组扩频码通过软件算法配合码生成信息生成，所述民用组扩频码对所有用户开放，民用组扩频码采用公开的码生成算法和码序列生成。
6.根据权利要求2所述的卫星导航信号的服务分级方法，其特征在于：所述民用组扩频码对所有用户开放，民用组扩频码采用公开的码生成算法和码序列生成。
7.根据权利要求1所述的卫星导航信号的服务分级方法，其特征在于：所述四级扩频码的组合参数用四元向量{n1,n2,n3,n4}进行定义。
8.根据权利要求2所述的卫星导航信号的服务分级方法，其特征在于：所述用户机阶段中不同服务等级的用户机包括：
特殊用户机：允许生成生成四级扩频码的全部扩频码；
授权用户机：允许生成授权组扩频码、商业组扩频码和民用组扩频码；
商业用户机：允许生成商业组扩频码和民用组扩频码；
民用用户机：允许生成公开的民用组扩频码。
9.一种卫星导航信号的服务分级装置，其特征在于，包括：
第一扩频码生成模块(110)，用于生成不同类的扩频码；
第一扩频码分组模块(120)，所述第一扩频码分组模块与所述第一扩频码生成模块相连以用于根据生成的不同类的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；
导航信号生成模块(130)，所述导航信号生成模块与所述第一扩频码分组模块相连以用于根据生成的四级扩频码和导航电文生成包含N种服务等级的导航信号；
导航信号发送模块(140)，所述导航信号发送模块与所述导航信号生成模块相连以用于播发导航信号；
导航信号接收模块(210)，所述导航信号接收模块用于接收导航信号发送模块播发的导航信号；
第二扩频码生成模块(220)，第二扩频码生成模块与所述导航信号接收模块相连以用于生成不同类的扩频码；
第二扩频码分组模块(230)，所述第二扩频码分组模块与所述第二扩频码生成模块相连以用于根据生成的不同类的扩频码按照组合参数通过时隙分组的方式组成四级扩频码；
导航信号处理模块(240)，所述导航信号处理模块与所述第二扩频码分组模块相连以用于根据四级扩频码对所述导航信号进行捕获、跟踪和解调。
10.一种卫星导航信号的服务分级系统，其特征在于，包括：卫星载荷(100)和用户机(200)，所述卫星载荷(100)内设置有权利要求9所述的第一扩频码生成模块(110)、第一扩频码分组模块(120)、导航信号生成模块(130)和导航信号发送模块(140)；所述用户机(200)内设置有权利要求9所述的导航信号接收模块(210)、第二扩频码生成模块(220)、第二扩频码分组模块(230)和导航信号处理模块(240)。
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