CN114706100B - 基于北斗rdss的差分数据播发方法 - Google Patents
基于北斗rdss的差分数据播发方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于北斗RDSS的差分数据播发方法,包括接收下发的差分数据请求;生成RDSS差分数据;对不同卫星频点及对应的数据信息进行数据压缩;组帧并计算当前观测量时刻的差分数据包长度;选定差分数据的发送方式;完成本时刻差分数据的播发。本发明提供的这种基于北斗RDSS的差分数据播发方法,通过创新的数据组帧方式和数据发送方式,不仅实现了基于北斗RDSS的差分数据播发,保证了数据的精确性和完整性,而且可靠性更高,实施性更好,更加简单方便。
Description
技术领域
本发明属于导航技术领域,具体涉及一种基于北斗RDSS的差分数据播发方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高,导航技术已经广泛应用于人们的生产和生活当中,给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此,保障导航过程的精确性,就成为了导航系统最重要的任务之一。
随着我国北斗导航系统的推广应用,人们对于在各种应用场景、复杂环境下的定位精度也有了更高的要求。减少卫星测量误差是提高定位精度的有效措施之一,而接收机通过接收差分数据可以有效降低、甚至消除各种卫星测量误差,从而最终提高定位精度。差分数据的播发可以借助电台、基站、甚至伪卫星等固定设施或移动设施。但是,上述固定或移动的设施都需要增加额外的架设成本,特别是在偏远或有复杂地理环境的地区。
北斗三号提供了区域短报文(RDSS)和全球短报文系统,支持全球范围内的双向数据通信,支持随时随地的差分数据的播发和接收,而不需要额外的硬件开销,因此具有很高的使用价值。北斗三号RDSS有发送频度限制和发送数据大小限制,因此为了在有限的时间发送足够多的差分数据,差分数据的压缩就显得尤为重要,并且应该兼顾高数据压缩率和高数据精度。目前使用较多的诺瓦泰RangeB、RangeCmpB等协议的数据压缩率较低且有一些冗余数据,这会导致发送的数据量过大,从而导致RDSS传输拥塞;另一个应用广泛的RTCM协议具备单条协议的观测量个数最多不超过64个的特点,在北斗三代频点数、卫星数大大增加的情况下,其应用范围受到了较大的限制,而且,观测量较多时需多次发送,在RDSS通信过程中存在数据段利用率不够高和组帧方式不够灵活的缺点。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、实施性好且简单方便的基于北斗RDSS的差分数据播发方法。
本发明提供的这种基于北斗RDSS的差分数据播发方法,包括如下步骤:
S1. 接收下发的差分数据请求;
S2. 根据步骤S1接收到的请求,生成RDSS差分数据;
S3. 对不同卫星频点及对应的数据信息,进行数据压缩;
S4. 进行组帧,并计算当前观测量时刻的差分数据包长度;
S5. 根据步骤S4的组帧结果、信号频度和数据发送要求,选定差分数据的发送方式;
S6. 根据步骤S5选定发送方式,完成本时刻差分数据的播发。
步骤S3所述的对不同卫星频点及对应的数据信息,进行数据压缩,具体包括如下步骤:
对不同卫星频点及对应的数据信息进行压缩处理;分为卫星公共信息段和实时接收各信号信息段;所述的对应的数据信息包括伪距、载波相位和载噪比;伪距和载波相位采用现有压缩方法进行压缩。
步骤S4所述的进行组帧,具体为以同步头信息、通信数据类型信息、数据总长度信息、数据信息和校验信息进行组帧。
所述的进行组帧,具体为采用如下步骤进行组帧:
采用如下结构作为组帧的帧结构:一帧通信帧包括同步头Sync字段、数据通信类型Type字段、数据总长度Len字段、数据Data字段和校验CRC24Q字段;
同步头Sync字段作为通信帧的同步头;数据通信类型Type字段;数据总长度Len字段用于表示通信帧中数据字段的长度;数据Data字段用于放置需要发送的数据内容;校验CRC24Q字段用于进行通信帧的校验;
数据通信类型Type字段,用于根据不同的取值对应不同的通信数据类型;通信数据类型包括MSG1、MSG2、MSG3、MSG4和MSG5;MSG1的通信内容包括基站ID和基站的ECEF坐标;MSG2的通信内容包括基站卫星的伪距、载波相位和载噪比;MSG3的通信内容包括基站卫星的伪距、载波相位;MSG4的通信内容包括基站卫星的伪距和载噪比;MSG5的通信内容包括基站卫星的载噪比;
MSG1数据包括:参考站ID、X坐标、Y坐标、Z坐标和Rsv保留字段;
MSG2数据、MSG3数据和MSG4数据均包括GPS周计数、GPS周内秒、GPS毫秒计数、同步标志、系统ID、卫星个数、Rsv保留字段、卫星号、信号个数、卫星概略距离的整毫秒数、卫星概略距离的毫秒余数、信号ID和信号精确伪距;MSG2数据还包括信号精确相位和信号载噪比;MSG3数据还包括信号精确相位;MSG4数据还包括信号载噪比;
MSG5数据包括:GPS周计数、GPS周内秒、GPS毫秒计数、同步标志、系统ID、卫星个数、Rsv保留字段、卫星号、信号个数、信号ID和信号载噪比;
同步标志字段为参考字段,比例因子为1;用于根据不同的取值对应当前时刻是否为最后一条;
卫星概略距离的整毫秒数的比例因子为1ms,有效范围0ms~254ms;
卫星概略距离的毫秒余数的比例因子为2-10ms,有效范围0ms~(1~2-10)ms;
信号精确伪距的比例因子为2-24ms,有效范围-(2-10~2-24) ms~(2-10~2-24)ms;
信号精确相位的比例因子为2-29ms,有效范围-(2-8~2-29)ms~(2-8~2-29)ms;
信号载噪比的比例因子为1,有效范围0~63;
系统ID用于根据不同的取值,对应于不同的导航系统;
信号ID用于根据不同的取值,对应于某一导航系统中的不同的信号。
步骤S4所述的计算当前观测量时刻的差分数据包长度,具体为根据组成的通信帧中通信数据的类型,具体计算对应组成的通信帧的数据包长度。
所述的计算当前观测量时刻的差分数据包长度,具体为采用如下算式计算数据包长度:
若通信数据类型为MSG1数据,则数据包总长度为64+128 bit;
若通信数据类型为MSG2数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(28+信号个数*47)bit;
若通信数据类型为MSG3数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(28+信号个数*41) bit;
若通信数据类型为MSG4数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(28+信号个数*25) bit;
若通信数据类型为MSG5数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(10+信号个数*10) bit。
步骤S5所述的根据步骤S4的组帧结果、信号频度和数据发送要求,选定差分数据的发送方式,具体为根据步骤S4的组帧结果、信号频度和数据发送要求,采用如下规则选定发送方式:
若要发送的差分数据的数据帧的总长度小于或等于设定值,则发送方式采用单次发送或错峰发送;
若要发送的差分数据的数据帧的总长度大于设定值,且所有的单条协议的数据帧的总长度均小于或等于设定值,则发送方式采用错峰发送;
若若要发送的差分数据的数据帧的总长度大于设定值,且任意单条协议的数据帧的总长度大于设定值,则发送方式采用分包发送。
所述的错峰发送,具体为判定所有的单条协议的数据帧的重要程度,并将重要程度大于或等于重要度设定值的数据帧每次都进行发送,而将重要程度小于重要度设定值的数据帧每隔若干次发送一次。
所述的根据步骤S4的组帧结果、信号频度和数据发送要求,选定差分数据的发送方式,具体包括如下步骤:
A. 根据当前能够观测到的卫星数据,通过组帧计算公式计算数据帧总长度;
B. 根据步骤A计算出的数据帧总长度和差分数据的要求,选定差分数据的发送方式。
步骤A所述的根据当前能够观测到的卫星数据,通过组帧计算公式计算数据帧总长度,具体包括如下步骤:
若当前时刻,北斗系统能够观测到24颗卫星,其中8颗星播发2个频点信号,另外16颗星播发5个频点信号;同时,GPS系统能够观测到10颗星且各有5个频点的观测量;同时,GLONASS系统能够观测到10颗星且各有2个频点的观测量;同时,GALILEO系统能够观测到10颗星且各有3个频点的观测量;通过组帧计算公式得到各MSG组帧的数据帧总长度,此时MSG1长度为192bit,MSG2总长度为11204bit,MSG3总长度为10028bit,MSG4总长度为6892bit,MSG4总长度为2980bit;
若当前时刻,北斗系统能够观测到24颗卫星,其中8颗星播发2个频点信号,另外16颗星播发8个频点信号;同时,GPS系统能够观测到16颗星且各有5个频点的观测量;同时,GLONASS系统能够观测到12颗星且各有2个频点的观测量;同时,GALILEO系统能够观测到12颗星且各有3个频点的观测量;通过组帧计算公式得到各MSG组帧的各数据帧总长度,此时MSG1长度为192bit,MSG2总长度为15620bit,MSG3总长度为13916bit,MSG4总长度为9372bit,MSG4总长度为3960bit。
步骤B所述的根据步骤A计算出的数据帧总长度和差分数据的要求,选定差分数据的发送方式,具体包括如下步骤:
采用如下方式选定差分数据的发送方式:
若要求进行RTK+RTD解算,则发送的数据为MSG1+MSG2数据,或者MSG1+MSG3+MSG5数据;若发送的数据为MSG1+MSG2数据,总长度小于设定值,则发送方式为单次发送或错峰发送;若发送的数据为MSG1+MSG3+MSG5数据,总长度小于设定值,则发送方式为单次发送或错峰发送;
若要求进行RTD解算,则发送的数据为MSG4数据,总长度小于设定值,发送方式为单次发送;
采用如下方式选定差分数据的发送方式:
若要求进行RTK+RTD解算,则发送的数据为MSG1+MSG2数据,或者MSG1+MSG3+MSG5数据;若发送的数据为MSG1+MSG2数据,总长度大于设定值且MSG2长度大于设定值,则发送方式为分包发送;若发送的数据为MSG1+MSG3+MSG5数据,总长度大于设定值且MSG1、MSG3、MSG5长度均小于设定值,则发送方式为错峰发送;
若要求进行RTD解算,则发送的数据为MSG4数据,总长度小于设定值,发送方式为单次发送。
本发明提供的这种基于北斗RDSS的差分数据播发方法,通过创新的数据组帧方式和数据发送方式,不仅实现了基于北斗RDSS的差分数据播发,保证了数据的精确性和完整性,而且可靠性更高,实施性更好,更加简单方便。
附图说明
图1为本发明的差分数据播发方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的差分数据播发方法的方法流程示意图:基于北斗RDSS的差分数据播发方法,包括如下步骤:
S1. 接收下发的差分数据请求;本地接收机收到了流动站或终端的差分数据报文请求;
S2. 根据步骤S1接收到的请求,生成RDSS差分数据;本地接收机准备好要发送的RDSS差分数据;同时,若此时接收机无正常观测量,则需要等待正常观测量的生成后,再准备要发送的RDSS差分数据;
S3. 对不同卫星频点及对应的数据信息,进行数据压缩;具体包括如下步骤:
对不同卫星频点及对应的数据信息进行压缩处理;分为卫星公共信息段和实时接收各信号信息段;所述的对应的数据信息包括伪距、载波相位和载噪比;伪距和载波相位采用现有压缩方法进行压缩,比如国际标准协议RTCM3.3;
S4. 进行组帧,并计算当前观测量时刻的差分数据包长度;具体为以同步头信息、通信数据类型信息、数据总长度信息、数据信息和校验信息进行组帧;
具体实施时,采用如下步骤进行组帧:
采用如下结构作为组帧的帧结构:一帧通信帧包括同步头Sync字段、数据通信类型Type字段、数据总长度Len字段、数据Data字段和校验CRC24Q字段;
同步头Sync字段作为通信帧的同步头;数据通信类型Type字段;数据总长度Len字段用于表示通信帧中数据字段的长度;数据Data字段用于放置需要发送的数据内容;校验CRC24Q字段用于进行通信帧的校验;
数据通信类型Type字段,用于根据不同的取值对应不同的通信数据类型;通信数据类型包括MSG1、MSG2、MSG3、MSG4和MSG5;MSG1的通信内容包括基站ID和基站的ECEF坐标;MSG2的通信内容包括基站卫星的伪距、载波相位和载噪比;MSG3的通信内容包括基站卫星的伪距、载波相位;MSG4的通信内容包括基站卫星的伪距和载噪比;MSG5的通信内容包括基站卫星的载噪比;
MSG1数据包括:参考站ID、X坐标、Y坐标、Z坐标和Rsv保留字段;
MSG2数据、MSG3数据和MSG4数据均包括GPS周计数、GPS周内秒、GPS毫秒计数、同步标志、系统ID、卫星个数、Rsv保留字段、卫星号、信号个数、卫星概略距离的整毫秒数、卫星概略距离的毫秒余数、信号ID和信号精确伪距;MSG2数据还包括信号精确相位和信号载噪比;MSG3数据还包括信号精确相位;MSG4数据还包括信号载噪比;
MSG5数据包括:GPS周计数、GPS周内秒、GPS毫秒计数、同步标志、系统ID、卫星个数、Rsv保留字段、卫星号、信号个数、信号ID和信号载噪比;
同步标志字段为参考字段,比例因子为1;用于根据不同的取值对应当前时刻是否为最后一条;
卫星概略距离的整毫秒数的比例因子为1ms,有效范围0ms~254ms;
卫星概略距离的毫秒余数的比例因子为2-10ms,有效范围0ms~(1~2-10)ms;
信号精确伪距的比例因子为2-24ms,有效范围-(2-10~2-24) ms~(2-10~2-24)ms;
信号精确相位的比例因子为2-29ms,有效范围-(2-8~2-29)ms~(2-8~2-29)ms;
信号载噪比的比例因子为1,有效范围0~63;
系统ID用于根据不同的取值,对应于不同的导航系统;
信号ID用于根据不同的取值,对应于某一导航系统中的不同的信号;
具体实施时,采用如下结构作为组帧的帧结构:一帧通信帧包括同步头Sync字段、数据通信类型Type字段、数据总长度Len字段、数据Data字段和校验CRC24Q字段,结构如表1所示:
表1 RDSS差分数据通信的帧结构
同步头Sync字段的数据类型为Uint16,长度为2 byte,作为通信帧的同步头;数据通信类型Type字段的数据类型为Unit8,长度为1 byte;数据总长度Len字段的数据类型为Uint16,长度为2 byte,用于表示通信帧中数据字段的长度;数据Data字段的数据类型为字符型,用于放置需要发送的数据内容;校验CRC24Q字段的数据类型为Uint24,长度为3byte,用于进行通信帧的校验;
数据通信类型Type字段的取值包括00、01、02、03、04和05;其中值00用于保留;值01表示通信数据类型为MSG1,通信内容包括基站ID和基站的ECEF坐标;值02表示通信数据类型为MSG2,通信内容包括基站卫星的伪距、载波相位和载噪比;值03表示通信数据类型为MSG3,通信内容包括基站卫星的伪距、载波相位;值04表示通信数据类型为MSG4,通信内容包括基站卫星的伪距和载噪比;值05表示通信数据类型为MSG5,通信内容包括基站卫星的载噪比;具体内容如表2所示;
表2 数据通信类型详细内容示意表
MSG1数据包括:参考站ID、X坐标、Y坐标、Z坐标和Rsv保留字段;其中,参考站ID的数据类型为Uint12,长度为12比特;X坐标的数据类型为SINT38,长度为38比特;Y坐标的数据类型为SINT38,长度为38比特;Z坐标的数据类型为SINT38,长度为38比特;Rsv保留字段的数据类型为Uint2,长度为2比特;具体内容如表3所示;
表3 MSG1数据具体内容
MSG2数据包括:GPS周计数、GPS周内秒、GPS毫秒计数、同步标志、系统ID、卫星个数、Rsv保留字段、卫星号、信号个数、卫星概略距离的整毫秒数、卫星概略距离的毫秒余数、信号ID、信号精确伪距、信号精确相位和信号载噪比;其中GPS周计数的数据类型为Uint12,长度为12比特;GPS周内秒的数据类型为Uint20,长度为20比特;GPS毫秒计数的数据类型为Uint7,长度为7比特;同步标志的数据类型为Uint1,长度为1比特;系统ID的数据类型为Uint3,长度为3比特;卫星个数的数据类型为Uint6,长度为6比特;Rsv保留字段的数据类型为Uint7,长度为7比特;卫星号的数据类型为Uint6,长度为6比特;信号个数的数据类型为Uint4,长度为4比特;卫星概略距离的整毫秒数的数据类型为Uint8,长度为8比特;卫星概略距离的毫秒余数的数据类型为Uint10,长度为10比特;信号ID的数据类型为Uint4,长度为4比特;信号精确伪距的数据类型为SINT15,长度为15比特;信号精确相位的数据类型为SINT22,长度为22比特;信号载噪比的数据类型为Uint6,长度为6比特;具体内容如表4所示;
表4 MSG2数据具体内容
MSG3数据包括:GPS周计数、GPS周内秒、GPS毫秒计数、同步标志、系统ID、卫星个数、Rsv保留字段、卫星号、信号个数、卫星概略距离的整毫秒数、卫星概略距离的毫秒余数、信号ID、信号精确伪距和信号精确相位;其中GPS周计数的数据类型为Uint12,长度为12比特;GPS周内秒的数据类型为Uint20,长度为20比特;GPS毫秒计数的数据类型为Uint7,长度为7比特;同步标志的数据类型为Uint1,长度为1比特;系统ID的数据类型为Uint3,长度为3比特;卫星个数的数据类型为Uint6,长度为6比特;Rsv保留字段的数据类型为Uint7,长度为7比特;卫星号的数据类型为Uint6,长度为6比特;信号个数的数据类型为Uint4,长度为4比特;卫星概略距离的整毫秒数的数据类型为Uint8,长度为8比特;卫星概略距离的毫秒余数的数据类型为Uint10,长度为10比特;信号ID的数据类型为Uint4,长度为4比特;信号精确伪距的数据类型为SINT15,长度为15比特;信号精确相位的数据类型为SINT22,长度为22比特;具体内容如表5所示;
表5 MSG3数据具体内容
MSG4数据包括:GPS周计数、GPS周内秒、GPS毫秒计数、同步标志、系统ID、卫星个数、Rsv保留字段、卫星号、信号个数、卫星概略距离的整毫秒数、卫星概略距离的毫秒余数、信号ID、信号精确伪距和信号载噪比;其中GPS周计数的数据类型为Uint12,长度为12比特;GPS周内秒的数据类型为Uint20,长度为20比特;GPS毫秒计数的数据类型为Uint7,长度为7比特;同步标志的数据类型为Uint1,长度为1比特;系统ID的数据类型为Uint3,长度为3比特;卫星个数的数据类型为Uint6,长度为6比特;Rsv保留字段的数据类型为Uint7,长度为7比特;卫星号的数据类型为Uint6,长度为6比特;信号个数的数据类型为Uint4,长度为4比特;卫星概略距离的整毫秒数的数据类型为Uint8,长度为8比特;卫星概略距离的毫秒余数的数据类型为Uint10,长度为10比特;信号ID的数据类型为Uint4,长度为4比特;信号精确伪距的数据类型为SINT15,长度为15比特;信号载噪比的数据类型为Uint6,长度为6比特;具体内容如表6所示;
表6 MSG4数据具体内容
MSG5数据包括:GPS周计数、GPS周内秒、GPS毫秒计数、同步标志、系统ID、卫星个数、Rsv保留字段、卫星号、信号个数、信号ID和信号载噪比;其中GPS周计数的数据类型为Uint12,长度为12比特;GPS周内秒的数据类型为Uint20,长度为20比特;GPS毫秒计数的数据类型为Uint7,长度为7比特;同步标志的数据类型为Uint1,长度为1比特;系统ID的数据类型为Uint3,长度为3比特;卫星个数的数据类型为Uint6,长度为6比特;Rsv保留字段的数据类型为Uint7,长度为7比特;卫星号的数据类型为Uint6,长度为6比特;信号个数的数据类型为Uint4,长度为4比特;信号ID的数据类型为Uint4,长度为4比特;信号载噪比的数据类型为Uint6,长度为6比特;具体内容如表7所示;
表7 MSG5数据具体内容
针对上述的同步标志、系统ID、卫星概略距离的整毫秒数、卫星概略距离的毫秒余数、信号ID、信号精确伪距、信号精确相位和信号载噪比,说明包括:同步标志的说明:数据类型为Unit1,比例因子为1,有效范围0~1;0表示为当前时刻最后一条,1表示非当前时刻最后一条;同步标志字段为参考字段;系统ID的说明:数据类型为Unit3,比例因子为1,有效范围0~5;卫星概略距离的整毫秒数的说明:数据类型为Unit8,比例因子为1ms,有效范围0ms~254ms;卫星概略距离的毫秒余数的说明:数据类型为Unit10,比例因子为2-10ms,有效范围0ms~(1~2-10)ms;信号ID的说明:数据类型为Unit4,比例因子为1,有效范围0~9;信号精确伪距的说明:数据类型为SINT15,比例因子为2-24ms(约0.018m),有效范围-(2-10~2-24) ms~(2-10~2-24)ms(约-292m~292m);信号精确相位的说明:数据类型为SINT22,比例因子为2-29ms(约0.0006m),有效范围-(2-8~2-29)ms~(2-8~2-29)ms约-1171m~1171m);信号载噪比的说明:数据类型为Unit6,比例因子为1,有效范围0~63;具体如表8所示;
表8 字段说明示意表
针对系统ID与信号ID的映射关系,说明包括:系统为北斗系统BDS,则系统ID为0,信号包括B1I、B2I、B3I、B3Q、B1C、B2a、B2b、B1A、B3A和B3AE,依次对应的信号ID为0、1、2、3、4、5、6、7、8和9;系统为GPS系统GPS,则系统ID为1,信号包括L1CA、L2C、L2P、L5和L1C,依次对应信号ID为0、1、2、3和4;系统为GLONASS系统GLO,则系统ID为2,信号包括G1和G2,依次对应信号ID为0和1;系统为GALILEO系统GAL,则系统ID为3,信号包括E1、E5a和E5b,依次对应信号ID为0、1和2;系统为准天顶微信系统QZSS,则系统ID为4;其余系统对应的系统ID为5;具体内容如表9所示;
表9系统ID与信号ID的映射关系示意表
此外,需要根据组成的通信帧中通信数据的类型,具体计算对应组成的通信帧的数据包长度;具体实施时,采用如下算式计算数据包长度:
若通信数据类型为MSG1数据,则数据包总长度为64+128 bit;
若通信数据类型为MSG2数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(28+信号个数*47) bit;
若通信数据类型为MSG3数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(28+信号个数*41) bit;
若通信数据类型为MSG4数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(28+信号个数*25) bit;
若通信数据类型为MSG5数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(10+信号个数*10) bit;
本申请中的组帧格式中,并没有特殊的数据或字段,而恰恰是基于业内常用的数据类型,易于理解和实施;本申请根据RDSS的通信特征,提出了一种更为精简灵活的帧格式,使得基于我国北斗RDSS系统进行快速、广域的RTK/RTD差分信息播发成为可能,在应用上,可以通过RN/RD双模收发机,在无其他通信辅助设备的情况下,利用北斗导航卫星,快速进行RTK基站的架设,进行长、短基线的RTK/RTD组网;
S5. 根据步骤S4的组帧结果、信号频度和数据发送要求,选定差分数据的发送方式;具体为根据步骤S4的组帧结果、信号频度和数据发送要求,采用如下规则选定发送方式:
若要发送的差分数据的数据帧的总长度小于或等于设定值,则发送方式采用单次发送或错峰发送;
若要发送的差分数据的数据帧的总长度大于设定值,且所有的单条协议的数据帧的总长度均小于或等于设定值,则发送方式采用错峰发送;
若若要发送的差分数据的数据帧的总长度大于设定值,且任意单条协议的数据帧的总长度大于设定值,则发送方式采用分包发送;
同时,错峰发送,具体为判定所有的单条协议的数据帧的重要程度,并将重要程度大于或等于重要度设定值的数据帧每次都进行发送,而将重要程度小于重要度设定值的数据帧每个若干次发送一次;
具体实施时,包括如下步骤:
A. 根据当前能够观测到的卫星数据,通过S4的组帧计算公式计算数据帧总长度:
示例1:若当前时刻,北斗系统能够观测到24颗卫星,其中8颗星播发2个频点信号,另外16颗星播发5个频点信号;同时,GPS系统能够观测到10颗星且各有5个频点的观测量;同时,GLONASS系统能够观测到10颗星且各有2个频点的观测量;同时,GALILEO系统能够观测到10颗星且各有3个频点的观测量;通过组帧计算公式得到各MSG组帧的数据帧总长度,此时MSG1长度为192bit,MSG2总长度为11204bit,MSG3总长度为10028bit,MSG4总长度为6892bit,MSG4总长度为2980bit;该场景可覆盖工程中大多数主流应用场景;
示例2:若当前时刻,北斗系统能够观测到24颗卫星,其中8颗星播发2个频点信号,另外16颗星播发8个频点信号;同时,GPS系统能够观测到16颗星且各有5个频点的观测量;同时,GLONASS系统能够观测到12颗星且各有2个频点的观测量;同时,GALILEO系统能够观测到12颗星且各有3个频点的观测量;通过组帧计算公式得到各MSG组帧的各数据帧总长度,此时MSG1长度为192bit,MSG2总长度为15620bit,MSG3总长度为13916bit,MSG4总长度为9372bit,MSG4总长度为3960bit;该场景基本可覆盖工程中所有主流应用场景;
B. 根据步骤A计算出的数据帧长度和差分数据的要求,选定差分数据的发送方式;
若为示例1,可采用如下方式选定差分数据的发送方式:
若要求进行RTK+RTD解算,则发送的数据为MSG1+MSG2数据,或者MSG1+MSG3+MSG5数据;若发送的数据为MSG1+MSG2数据,总长度为11396bit小于设定值(14000bit),则发送方式为单次发送或错峰发送;若发送的数据为MSG1+MSG3+MSG5数据,总长度为13200小于设定值(14000bit),则发送方式为单次发送或错峰发送;
若要求进行RTD解算,则发送的数据为MSG4数据,总长度为6892bit小于设定值(14000bit),发送方式为单次发送;
此时设置的设定值(数据帧长度的设定值)为14000bit;
具体内容如表10所示;
表10 示例1发送方式示意表
若为示例2,可采用如下方式选定差分数据的发送方式:
若要求进行RTK+RTD解算,则发送的数据为MSG1+MSG2数据,或者MSG1+MSG3+MSG5数据;若发送的数据为MSG1+MSG2数据,总长度为15812大于设定值(14000bit)且MSG2长度为15620bit大于设定值(14000bit),则发送方式为分包发送;若发送的数据为MSG1+MSG3+MSG5数据,总长度为18004bit大于设定值(14000bit)且MSG1、MSG3、MSG5长度分别为192bit、13916bit、3960bit都小于设定值(14000bit),则发送方式为错峰发送;
若要求进行RTD解算,则发送的数据为MSG4数据,总长度为9372bit小于设定值(14000bit),发送方式为单次发送;
此时设置的设定值(数据帧长度的设定值)为14000bit;
具体内容如表11所示;
表11示例2发送方式示意表
单次发送:当差分数据的数据帧的总长度小于或等于14000 bit时,则可以直接采用单次发送;单次发送适用于绝大多数场景;
错峰发送:当差分数据的数据帧的总长度大于14000 bit时,但单条协议的数据不超过14000 bit时可以使用错峰发送,比如表11中的播发类型2;其MSG1、MSG3、MSG5数据总量超过14000bit,但是单条协议未超过,可以采用错峰发送。MSG1、MSG5为非关键信息,可以每隔几个发送间隔发送一次,而MSG3为关键信息建议每次都发送;如每发送五次MSG3数据,发一包MSG1+MSG3+MSG5数据,此时MSG3可以采取诸如,添加选星策略、剔除低优CNR的星、低仰角的星等措施来节约空间;
分包发送:当差分数据的数据帧的总长度大于14000 bit时,且单条协议的数据超过14000 bit时,使用分包发送,发送次数M=N/MaxData(向上取整)次,即将本观测量时刻产生的差分数据分成M次进行发送,单次发送的数据长度可取平均值或达到单次发送的最大化,以下表12针对单次发送和分包发送(单次发送最大化)做了一个示例;考虑到RD通信秒卡发送频度的限制,建议采用前两种发送方式;
表12 单次发送和分包发送对比示意表
S6. 根据步骤S5选定发送方式,完成本时刻差分数据的播发。
本发明的播发方法,以步骤S5的示例2数据进行具体说明:若当前时刻,北斗系统能够观测到24颗卫星,其中8颗星播发2个频点信号,另外16颗星播发8个频点信号;同时,GPS系统能够观测到16颗星且各有5个频点的观测量;同时,GLONASS系统能够观测到12颗星且各有2个频点的观测量;同时,GALILEO系统能够观测到12颗星且各有3个频点的观测量。
通过传统RANGE、RANGECMP协议的组帧方式,计算差分数据的数据帧总长度分别为100256bit、55008bit,均只需组帧一次。
通过传统RTCM协议的组帧方式(以用于传统RTK模式的MSM4举例),计算差分数据的数据帧总长度由最少5包构成,且单包可高达4129bit,其中需组帧5次。
通过本文组帧方式,计算各差分MSG的数据帧总长度,此时MSG1长度为192bit,MSG2总长度为15620bit,MSG3总长度为13916bit,MSG4总长度为9372bit,MSG4总长度为3960bit;若要求进行RTK+RTD解算,则发送的数据为MSG1+MSG2数据,或者MSG1+MSG3+MSG5数据(总长度为15812bit);
表13传统组帧播发和本文示意新组帧播发对比示意表
通过以上实施例,可以看到本发明方法切实可行,而且可靠性更高,实施性更好,更加简单方便。
Claims (5)
1.一种基于北斗RDSS的差分数据播发方法,其特征在于包括如下步骤:
S1. 接收下发的差分数据请求;
S2. 根据步骤S1接收到的请求,生成RDSS差分数据;
S3. 对不同卫星频点及对应的数据信息,进行数据压缩;
S4. 进行组帧,并计算当前观测量时刻的差分数据包长度;具体为以同步头信息、通信数据类型信息、数据总长度信息、数据信息和校验信息进行组帧;
具体实施时,采用如下步骤进行组帧:
采用如下结构作为组帧的帧结构:一帧通信帧包括同步头Sync字段、数据通信类型Type字段、数据总长度Len字段、数据Data字段和校验CRC24Q字段;
同步头Sync字段作为通信帧的同步头;数据通信类型Type字段;数据总长度Len字段用于表示通信帧中数据字段的长度;数据Data字段用于放置需要发送的数据内容;校验CRC24Q字段用于进行通信帧的校验;
数据通信类型Type字段,用于根据不同的取值对应不同的通信数据类型;通信数据类型包括MSG1、MSG2、MSG3、MSG4和MSG5;MSG1的通信内容包括基站ID和基站的ECEF坐标;MSG2的通信内容包括基站卫星的伪距、载波相位和载噪比;MSG3的通信内容包括基站卫星的伪距、载波相位;MSG4的通信内容包括基站卫星的伪距和载噪比;MSG5的通信内容包括基站卫星的载噪比;
MSG1数据包括:参考站ID、X坐标、Y坐标、Z坐标和Rsv保留字段;
MSG2数据、MSG3数据和MSG4数据均包括GPS周计数、GPS周内秒、GPS毫秒计数、同步标志、系统ID、卫星个数、Rsv保留字段、卫星号、信号个数、卫星概略距离的整毫秒数、卫星概略距离的毫秒余数、信号ID和信号精确伪距;MSG2数据还包括信号精确相位和信号载噪比;MSG3数据还包括信号精确相位;MSG4数据还包括信号载噪比;
MSG5数据包括:GPS周计数、GPS周内秒、GPS毫秒计数、同步标志、系统ID、卫星个数、Rsv保留字段、卫星号、信号个数、信号ID和信号载噪比;
同步标志字段为参考字段,比例因子为1;用于根据不同的取值对应当前时刻是否为最后一条;
卫星概略距离的整毫秒数的比例因子为1ms,有效范围0ms~254ms;
卫星概略距离的毫秒余数的比例因子为2-10ms,有效范围0ms~(1~2-10)ms;
信号精确伪距的比例因子为2-24ms,有效范围-(2-10~2-24) ms~(2-10~2-24)ms;
信号精确相位的比例因子为2-29ms,有效范围-(2-8~2-29)ms~(2-8~2-29)ms;
信号载噪比的比例因子为1,有效范围0~63;
系统ID用于根据不同的取值,对应于不同的导航系统;
信号ID用于根据不同的取值,对应于某一导航系统中的不同的信号;
S5. 根据步骤S4的组帧结果、信号频度和数据发送要求,选定差分数据的发送方式;具体包括如下步骤:
A. 根据当前能够观测到的卫星数据,选定应用场景:
B. 根据步骤A选定的应用场景和差分数据的要求,选定差分数据的发送方式;
S6. 根据步骤S5选定发送方式,完成本时刻差分数据的播发。
2.根据权利要求1所述的基于北斗RDSS的差分数据播发方法,其特征在于步骤S4所述的计算当前观测量时刻的差分数据包长度,具体为根据组成的通信帧中通信数据的类型,具体计算对应组成的通信帧的数据包长度;具体为采用如下算式计算数据包长度:
若通信数据类型为MSG1数据,则数据包总长度为64+128 bit;
若通信数据类型为MSG2数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(28+信号个数*47) bit;
若通信数据类型为MSG3数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(28+信号个数*41) bit;
若通信数据类型为MSG4数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(28+信号个数*25) bit;
若通信数据类型为MSG5数据,则数据包总长度为
64+56+卫星个数*(10+信号个数*10) bit。
3.根据权利要求2所述的基于北斗RDSS的差分数据播发方法,其特征在于步骤S5所述的根据步骤S4的组帧结果、信号频度和数据发送要求,选定差分数据的发送方式,具体为根据步骤S4的组帧结果、信号频度和数据发送要求,采用如下规则选定发送方式:
若要发送的差分数据的数据帧的总长度小于或等于设定值,则发送方式采用单次发送或错峰发送;
若要发送的差分数据的数据帧的总长度大于设定值,且所有的单条协议的数据帧的总长度均小于或等于设定值,则发送方式采用错峰发送;具体为判定所有的单条协议的数据帧的重要程度,并将重要程度大于或等于重要度设定值的数据帧每次都进行发送,而将重要程度小于重要度设定值的数据帧每个若干次发送一次;
若要发送的差分数据的数据帧的总长度大于设定值,且任意单条协议的数据帧的总长度大于设定值,则发送方式采用分包发送。
4.根据权利要求3所述的基于北斗RDSS的差分数据播发方法,其特征在于步骤A所述的根据当前能够观测到的卫星数据,选定应用场景,具体包括如下步骤:
若当前时刻,北斗系统能够观测到24颗卫星,其中8颗星播发2个频点信号,另外16颗星播发5个频点信号;同时,GPS系统能够观测到10颗星且各有5个频点的观测量;同时,GLONASS系统能够观测到10颗星且各有2个频点的观测量;同时,GALILEO系统能够观测到10颗星且各有3个频点的观测量;则选定应用场景为第一应用场景;
若当前时刻,北斗系统能够观测到24颗卫星,其中8颗星播发2个频点信号,另外16颗星播发8个频点信号;同时,GPS系统能够观测到16颗星且各有5个频点的观测量;同时,GLONASS系统能够观测到12颗星且各有2个频点的观测量;同时,GALILEO系统能够观测到12颗星且各有3个频点的观测量;则选定应用场景为第二应用场景。
5.根据权利要求4所述的基于北斗RDSS的差分数据播发方法,其特征在于步骤B所述的根据步骤A选定的应用场景和差分数据的要求,选定差分数据的发送方式,具体包括如下步骤:
若应用场景为第一应用场景,则采用如下方式选定差分数据的发送方式:
若要求进行RTK+RTD解算,则发送的数据为MSG1+MSG2数据,或者MSG1+MSG3+MSG5数据;若发送的数据为MSG1+MSG2数据,则发送方式为单次发送或错峰发送;若发送的数据为MSG1+MSG3+MSG5数据,则发送方式为单次发送或错峰发送;
若要求进行RTD解算,则发送的数据为MSG4数据,发送方式为单次发送;
若应用场景为第二应用场景,则采用如下方式选定差分数据的发送方式:
若要求进行RTK+RTD解算,则发送的数据为MSG1+MSG2数据,或者MSG1+MSG3+MSG5数据;若发送的数据为MSG1+MSG2数据,则发送方式为分包发送;若发送的数据为MSG1+MSG3+MSG5数据,则发送方式为错峰发送;
若要求进行RTD解算,则发送的数据为MSG4数据,发送方式为单次发送。
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