CN115575991A - 一种卫星导航可信位置服务方法 - Google Patents
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Abstract
本发明主要关于卫星导航技术领域，特别是关于一种卫星导航可信位置服务方法，包括：终端设备获取卫星导航增强信号，所述卫星导航增强信号中含有信息标识；终端设备接收N个卫星发送的N个卫星定位信号；终端设备接收卫星广播的关联地面基准站的差分定位信息，依据目标参数确定目标地面基准站，获取目标地面基准站差分定位信息；终端设备解调并释义卫星导航增强信号中的信息标识，结合卫星定位信号以及目标地面基准站差分定位信息实现服务功能。当真实卫星导航信号较弱或者无信号时，能够根据目标地面基准站差分定位信息实现服务功能，定位精度和用户体验度高，而且用户终端升级成本低廉。
Description
技术领域
本发明主要关于卫星导航技术领域，特别是关于一种卫星导航可信位置服务方法。
背景技术
全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如GPS、GLONASS、Galileo和我国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如WAAS（广域增强系统）、EGNOS（欧洲静地导航重叠系统）和MSAS（多功能运输卫星增强系统）等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。GNSS旨在通过中高轨卫星发射射频信号，为大客户及个人用户提供廉价的、持续不间断的定位、导航等服务，已经深入到人们生活中的各行各业，也构成了智能手机和穿戴设备的基础组成部分，成为人们出行、获取位置信息和基于位置服务的基础手段，用户基础极为庞大。GNSS可利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量，在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标、定位、速度以及时间等信息。GNSS目前已基本取代了地基无线电导航、传统大地测量和天文测量导航定位技术，并推动了大地测量与导航定位领域的全新发展。然而全球导航卫星系统也存在着一些弊端，其一，在人群密度高的城市地区遮挡严重，卫星可视条件差，信号误差大、质量低，容易失锁，而在人迹罕至的荒漠、海洋地区，少有基站支持时，依靠单点定位达到1dm精度需要等待30分钟甚至更久；其二，高精度的大地测量型接收机和天线成本高；其三，单纯的卫星导航技术不能解决对定位精度要求很高行业，比如说自动驾驶，而仅能作为一种辅助的手段用作信息融合。上述局限性限制了卫星导航技术稳定的市场化应用。
发明内容
旨在为解决背景技术中提及的至少一种技术问题，本发明提供一种卫星导航可信位置服务方法，通过应用软件依据卫星导航增强信号中的信息标识、卫星定位信号以及目标地面基准站差分定位信息等多项信息实现可信位置服务，当真实卫星导航信号较弱或者无信号时，能够根据目标地面基准站差分定位信息实现服务功能，定位精度和用户体验度高，而且用户终端升级成本低廉。
一种卫星导航可信位置服务方法，包括：
步骤一，获取卫星导航增强信号：根据自定义的编码格式，在导航电文播发的时间空隙中填入信息标识，依据卫星导航系统接口控制文件，生成并发射包括信息标识的卫星导航增强信号，终端设备获取卫星导航增强信号；
步骤二、获取卫星定位信号：终端设备接收N个卫星发送的N个卫星定位信号，一个卫星对应一个卫星信号，N为大于1的整数；
步骤三、获取目标地面基准站差分定位信息：终端设备接收所述N个卫星广播的关联地面基准站的差分定位信息，依据目标参数确定目标地面基准站，获取目标地面基准站差分定位信息；
步骤四、完成服务：终端设备解调并释义卫星导航增强信号中的信息标识，结合卫星定位信号以及目标地面基准站差分定位信息实现服务功能。
更进一步的，步骤一中，导航电文根据卫星导航系统接口控制文件编排。
更进一步的，步骤一中，编排导航电文所需的数据通过接收实际卫星导航信号解调后获取。
更进一步的，步骤一中，信息标识包括信号覆盖区域的位置信息、区域内相关设施的属性信息、应用程序完成相关服务所需的信息中的至少一种。
更进一步的，步骤一中，卫星导航增强信号采用卫星导航系统时间频率基准，或采用独立的时间频率基准。
更进一步的，步骤一中，卫星导航增强信号为GPS、GLONASS 、Galileo、北斗、WAAS、EGNOS、MSAS系统所定义卫星导航信号中的至少一种。
更进一步的，步骤一中，发射卫星导航增强信号时还根据覆盖区域范围调节发射功率。
更进一步的，步骤一中，卫星导航增强信号包含至少两颗卫星的信号。
更进一步的，步骤一中，卫星导航增强信号发射前还包括依据区域的位置、速度、加速度对信号进行频率和时延调整。
更进一步的，步骤三中，终端设备接收N个卫星广播的关联M个地面基准站的N组差分定位信息，一个卫星对应一组差分定位信息，第j组差分定位信息包括关联所述M个地面基准站中的Mj个地面基准站的Mj个差分定位信息，N≥j≥1，M、Mj是大于1的整数，M≥Mj；依据目标参数确定目标地面基准站，获取目标地面基准站差分定位信息。
更进一步的，步骤三中，目标参数包括：所述M个地面基准站中的各地面基准站在所述N组差分定位信息中出现的次数，和所述N个卫星定位信号中每个定位信号的接收功率信息。
更进一步的，步骤三中，依据目标参数确定目标地面基准站的步骤是：
依据公式
计算第i个地面基准站的加权次数Ki，M≥i≥1，其中Pj是第j个卫星发射的定位信号的接收功率，Rij是第i个地面基准站在第j组差分定位信息中出现的次数；
遍历M个地面基准站的加权次数，将加权次数最多的地面基准站确定为目标地面基准站。
更进一步的，步骤四中，终端设备通过应用软件依据卫星导航增强信号中的信息标识、卫星定位信号以及目标地面基准站差分定位信息实现服务功能。
终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器运行的程序，所述程序运行时执行前述所述卫星导航可信位置服务方法的至少一个步骤。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，得到具体实施方式。
本发明的有益效果为：
本发明方法根据卫星信号强弱可以通过多种方法实现可信位置服务，卫星导航增强信号与真实卫星定位信号的格式、时间频率一致，且根据位置信息有信号功率的调节，使得在真实卫星导航信号较弱或者无信号时，能够根据目标地面基准站差分定位信息实现服务功能，上述转变可在用户终端设备无感知的切换，而且并不会降低定位精度，用户体验度高；用户终端设备无需进行硬件升级而仅需配合软件即可实现可信位置服务，升级成本低廉。
本发明为实现上述目的而采用了上述技术方案，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
旨在为使得本领域技术人员更加迅速明确的了解本申请的上述和/或其他目的、特征、优点与实例，提供了部分附图，应当指出的是，构成本申请的说明书附图、示意性实施例及其说明用来提供对本申请的进一步理解，并不构成对本申请的不当限定。
图1是卫星导航可信位置服务方法的流程图。
图2是卫星时钟标准差对比图。
具体实施方式
本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当替换和/或改动工艺参数实现，然而特别需要指出的是，所有类似的替换和/或改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述内容已经通过较佳实例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制本申请的技术方案。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
以下详细描述本发明。
实施例1：
如图1所示，提供一种卫星导航可信位置服务方法，首先获取卫星导航增强信息，包括下述步骤：根据卫星导航系统接口控制文件编排导航电文，编排导航电文所需的数据通过接收实际卫星导航信号解调后获取；根据自定义的编码格式，在导航电文播发的时间空隙中填入信息标识，信息标识包括信号覆盖区域的位置信息、区域内相关设施的属性信息、应用程序完成相关服务所需的信息中的至少一种；依据卫星导航系统接口控制文件，生成并发射包括信息标识的卫星导航增强信号，卫星导航增强信号采用卫星导航系统时间频率基准，或采用独立的时间频率基准，终端设备获取卫星导航增强信号。
其中，卫星导航增强信号为GPS、GLONASS 、Galileo、北斗、WAAS、EGNOS、MSAS系统所定义卫星导航信号中的至少一种；
信息标识是对导航电文编码后由0、1构成的比特流；
发射卫星导航增强信号时还根据覆盖区域范围调节发射功率；
卫星导航增强信号包含至少两颗卫星的信号；
卫星导航增强信号发射前还包括依据区域的位置、速度、加速度对信号进行频率和时延调整。
实施例2：
在前述实施例的基础上，还包括获取卫星定位信号：终端设备接收N个卫星发送的N个卫星定位信号，一个卫星对应一个卫星信号，N为大于1的整数。
还包括获取目标地面基准站差分定位信息：
终端设备接收N个卫星广播的关联M个地面基准站的N组差分定位信息，一个卫星对应一组差分定位信息，第j组差分定位信息包括关联所述M个地面基准站中的Mj个地面基准站的Mj个差分定位信息，N≥j≥1，M、Mj是大于1的整数，M≥Mj；
获取目标参数包括：所述M个地面基准站中的各地面基准站在所述N组差分定位信息中出现的次数，和所述N个卫星定位信号中每个定位信号的接收功率信息；
依据公式
计算第i个地面基准站的加权次数Ki，M≥i≥1，其中Pj是第j个卫星发射的定位信号的接收功率，Rij是第i个地面基准站在第j组差分定位信息中出现的次数；遍历M个地面基准站的加权次数，将加权次数最多的地面基准站确定为目标地面基准站。
实施例3：
在前述实施例的基础上，还包括：完成服务：终端设备解调并释义卫星导航增强信号中的信息标识，结合卫星定位信号以及目标地面基准站差分定位信息实现服务功能。进一步的，可以通过加权次数优化逻辑，以提高服务连接效率和定位速度。
S01、获取地面基站的的第一角度、第二角度和第一速度。第一角度是根据与差分定位信息在第一时刻发送的信号对应的第一接收信号确定的，第二角度是根据与差分定位信息在第二时刻发送的信号对应的第二接收信号确定的，在第一时刻发送的信号和在第二时刻发送的信号相同。
第一时刻和第二时刻发送的信号相同。第一时刻发送的信号经地面基站反馈后，接收到的信号即为第一接收信号。根据第一接收信号确定的地面基站的角度为第一角度。第二时刻发送的信号经目标反射后，接收到的信号为第二接收信号。第二接收信号确定的地面基站的角度为第二角度。相应获取地面基站的速度，为第一速度。
S02、根据第一速度对第二接收信号进行相位补偿，获得第三接收信号。
其中，λ为发射信号的波长，T为周期v为地面基站相对运动速度。
S03、根据第一接收信号和第三接收信号确定地面基站的第三角度。
S04、根据第一角度、第二角度、第三角度和第一速度，确定地面基站的速度。
具体的，根据第一接收信号以及经过相位补偿后的第三接收信号进行联合处理，获取地面基站的第三角度。然后，根据第一角度、第二角度、第三角度和第一速度，最终确定地面基站的速度；前述速度也可以称为地面基站相对速度。
在S02，根据第一速度对第二接收信号进行相位补偿之前，还可以包括：
判断第一角度与第二角度之间的差值是否小于第二预设阈值。
若第一角度与第二角度之间的差值小于第二预设阈值，则执行根据第一速度对第二接收信号进行相位补偿的步骤。
若第一角度与第二角度之间的差值大于第二预设阈值，则将该地面基站的加权次数清零。图2对比了现有技术GPS与本实施例对应20组卫星的时钟标准差，结果显示本发明实施例的延时低于现有技术。
本发明方法根据卫星信号强弱可以通过多种方法实现可信位置服务，卫星导航增强信号与真实卫星定位信号的格式、时间频率一致，且根据位置信息有信号功率的调节，使得在真实卫星导航信号较弱或者无信号时，能够根据目标地面基准站差分定位信息实现服务功能，上述转变可在用户终端设备无感知的切换，而且并不会降低定位精度，用户体验度高；用户终端设备无需进行硬件升级而仅需配合软件即可实现可信位置服务，升级成本低廉。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
本发明未尽事宜均为公知技术。
Claims (8)
1.一种卫星导航可信位置服务方法，其特征在于包括：
步骤一，获取卫星导航增强信号：根据自定义的编码格式，在导航电文播发的时间空隙中填入信息标识，依据卫星导航系统接口控制文件，生成并发射包括信息标识的卫星导航增强信号，终端设备获取卫星导航增强信号；
步骤二、获取卫星定位信号：终端设备接收N个卫星发送的N个卫星定位信号，一个卫星对应一个卫星信号，N为大于1的整数；
步骤三、获取目标地面基准站差分定位信息：终端设备接收所述N个卫星广播的关联地面基准站的差分定位信息，依据目标参数确定目标地面基准站，获取目标地面基准站差分定位信息；
步骤四、完成服务：终端设备解调并释义卫星导航增强信号中的信息标识，结合卫星定位信号以及目标地面基准站差分定位信息实现服务功能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一中，信息标识包括信号覆盖区域的位置信息、区域内相关设施的属性信息、应用程序完成相关服务所需的信息中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤一中，卫星导航增强信号包含至少两颗卫星的信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三中，终端设备接收N个卫星广播的关联M个地面基准站的N组差分定位信息，一个卫星对应一组差分定位信息，第j组差分定位信息包括关联所述M个地面基准站中的Mj个地面基准站的Mj个差分定位信息，N≥j≥1，M、Mj是大于1的整数，M≥Mj；依据目标参数确定目标地面基准站，获取目标地面基准站差分定位信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤三中，目标参数包括：所述M个地面基准站中的各地面基准站在所述N组差分定位信息中出现的次数，和所述N个卫星定位信号中每个定位信号的接收功率信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤三中，依据目标参数确定目标地面基准站的步骤是：
依据公式
计算第i个地面基准站的加权次数Ki，M≥i≥1，其中Pj是第j个卫星发射的定位信号的接收功率，Rij是第i个地面基准站在第j组差分定位信息中出现的次数；
遍历M个地面基准站的加权次数，将加权次数最多的地面基准站确定为目标地面基准站。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于：步骤四中，终端设备通过应用软件依据卫星导航增强信号中的信息标识、卫星定位信号以及目标地面基准站差分定位信息实现服务功能。
8.终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器运行的程序，其特征在于：所述程序运行时执行权利要求1-7任一项所述卫星导航可信位置服务方法的至少一个步骤。
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