CN116346205A - 一种卫星导航定位基准站数据传输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卫星导航定位基准站数据传输系统及方法。所述系统包括：基准站天线，与基准站天线相连的基准站接收机，通过一路相同的网络或多路不同网络与每个基准站接收机进行数据通信的位于数据中心的服务器；所述服务器实时接收来自基准站的多路观测数据，并基于多路观测数据的数据质量确定用于生成服务数据的观测数据。本发明通过设置多个基准站接收机和/或采用多路传输网络进行观测数据传输，同时传送多路观测数据，并通过在服务端对多路观测数据进行数据质量评价，选取数据质量好的一路观测数据作为生成服务数据的观测数据，提高了观测数据的质量。

Description

一种卫星导航定位基准站数据传输系统及方法

技术领域

本发明属于数据通信技术领域，具体涉及一种卫星导航定位基准站数据传输系统及方法。

背景技术

全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)能够提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务，已广泛应用于交通、农业、渔业、公安、应急救援、大众应用等领域，为国家经济建设和社会发展发挥了重要作用。卫星导航定位基准站(以下简称“基准站”)，是指对卫星导航信号进行长期连续观测，并通过通信设施将观测数据实时或者定时传送至数据中心的地面固定观测站。基准站是GNSS高精度导航定位的重要基础设施，其原始观测数据和基准站位置等信息关系到国家信息安全。

基准站将实时观测数据传输至数据中心。数据中心一般采用网络RTK、PPP服务数据生产算法，处理基准站的实时观测数据，基于基准站的坐标生产网络RTK服务数据、PPP产品数据。因此，基准站传输至数据中心的数据质量对于提高导航定位精度至关重要，亟需一种能够提高GNSS基准站数据质量的数据传输系统和方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种卫星导航定位基准站数据传输系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

第一方面，本发明提供一种卫星导航定位基准站数据传输系统，包括：基准站天线，与基准站天线相连的基准站接收机，通过一路相同的网络或多路不同网络与每个基准站接收机进行数据通信的位于数据中心的服务器；所述服务器实时接收来自基准站的多路观测数据，并基于多路观测数据的数据质量确定用于生成服务数据的观测数据。

进一步地，评价数据质量的指标包括：

数据有效时长：一段时间内具有有效观测数据的观测历元的累计时长；

数据有效率：一段时间内实际观测到的数据个数与数据采集个数的比值；

多路径误差：卫星信号经物体反射后的反射信号进入接收机天线，与直接进入接收机天线的卫星信号产生干涉，由此引起的观测数据误差；

周跳比：一段时间内的有效观测数据个数与基准站数据发生周跳次数的比值；

数据延迟：观测数据到达服务器的时间与基准站观测时间的差。

进一步地，所述系统还包括一个建立在数据中心附近的基准站，所述基准站通过经内网向向数据中心的服务器发送观测数据为服务器授时。

进一步地，所述系统包括一个与基准站天线相连的基准站接收机，所述基准站接收机通过两路不同的运营商网络将基准站观测数据发送至所述服务器。

更进一步地，确定用于生成服务数据的观测数据的方法包括：

同时接收经两路不同的运营商网络传输的两路观测数据；

检测所述两路观测数据是否发生数据丢失；

若其中一路观测数据发生数据丢失，将未发生数据丢失的另一路观测数据用于生成服务数据；

若两路观测数据均未发生数据丢失，进一步检测两路观测数据的数据延迟，将数据延迟小的一路观测数据用于生成服务数据。

进一步地，所述系统包括与基准站天线相连的两个基准站接收机，每个基准站接收机通过一路相同的网络将基准站观测数据发送至所述服务器。

更进一步地，确定用于生成服务数据的观测数据方法包括：

同时接收来自两个基准站接收机的两路观测数据；

检测两路观测数据的数据延迟和数据丢失时间，并分别与设定阈值进行比较；

将数据延迟和数据丢失时间均未超过设定阈值的观测数据用于生成服务数据。

进一步地，所述系统包括与基准站天线相连的两个基准站接收机，每个基准站接收机通过两路不同的运营商网络将基准站观测数据发送至所述服务器。

更进一步地，确定用于生成服务数据的观测数据方法包括：

同时接收来自两个基准站接收机的四路观测数据；

针对每个基准站接收机的两路观测数据，按以下方法分别选取一路观测数据，得到两路观测数据：

检测所述两路观测数据是否发生数据丢失；

若其中一路观测数据发生数据丢失，选取未发生数据丢失的另一路观测数据用于进一步检测；

若两路观测数据均未发生数据丢失，检测两路观测数据的数据延迟，选取数据延迟小的一路观测数据用于进一步检测；

针对选取的两路观测数据按以下方法进行进一步检测，得到一路观测数据：

检测选取的两路观测数据的数据丢失时间，并将两路观测数据的数据延迟和数据丢失时间分别与设定阈值进行比较；

将数据延迟和数据丢失时间均未超过设定阈值的观测数据用于生成服务数据。

第二方面，本发明提供一种应用所述系统进行数据传输的方法，包括以下步骤：

一个或多个基准站接收机通过相同的一路网络或多路不同运营商的网络向数据中心的服务器发送多路观测数据；

所述服务器实时接收多路观测数据；

所述服务器通过基于多路观测数据的数据质量，确定用于生成服务数据的观测数据。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。

本发明通过设置基准站天线，与基准站天线相连的基准站接收机，通过一路相同的网络或多路不同网络与每个基准站接收机进行数据通信的位于数据中心的服务器，所述服务器实时接收来自基准站的多路观测数据，并基于多路观测数据的数据质量确定用于生成服务数据的观测数据，实现了观测数据的高质量传输。本发明通过设置多个基准站接收机和/或采用多路传输网络进行观测数据传输，同时传送多路观测数据，并通过在服务端对多路观测数据进行数据质量评价，选取数据质量好的一路观测数据作为生成服务数据的观测数据，提高了观测数据的质量。

附图说明

图1为本发明实施例一种卫星导航定位基准站数据传输系统的方框图。

图2为本发明另一实施例的组成框图。

图3为本发明另一实施例的组成框图。

图4为本发明实施例一种应用所述系统进行数据传输的方法的流程图。

图中，1-基准站天线，2-基准站接收机，3-服务器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一种卫星导航定位基准站数据传输系统的方框图，包括：基准站天线1，与基准站天线1相连的基准站接收机2，通过一路相同的网络或多路不同网络与每个基准站接收机2进行数据通信的位于数据中心的服务器3；所述服务器3实时接收来自基准站的多路观测数据，并基于多路观测数据的数据质量确定用于生成服务数据的观测数据。

本实施例中，所述系统主要由基准站天线1、基准站接收机2和数据中心的服务器3组成。基准站天线1与基准站接收机2电连接，基准站接收机2通过网络与数据中心的服务器3连接。基准站接收机2的数量可以是一个也可以是多个。如果只有一个基准站接收机2，所述基准站接收机2通过多路不同运营商的网络向服务器3发送观测数据；如果有多个基准站接收机2，每个基准站接收机2可以通过一路相同的网络向服务器3发送观测数据，也可以通过多路不同的网络向服务器3发送观测数据。总之，服务器3能同时接收到来自基准站的多路观测数据。服务器3对实时接收的多路观测数据进行数据质量评价，选取数据质量好的一路观测数据作为生成服务数据的观测数据。本实施例主要基于一项或多项定量指标对数据质量进行评价，比如数据有效率、数据延迟等。

本实施例通过设置多个基准站接收机2和/或采用多路传输网络进行观测数据传输，同时传送多路观测数据，并通过在服务端基于多路观测数据的数据质量，选取数据质量好的一路观测数据作为生成服务数据的观测数据，提高了观测数据的质量。

作为一可选实施例，评价数据质量的指标包括：

数据有效时长：一段时间内具有有效观测数据的观测历元的累计时长；

数据有效率：一段时间内实际观测到的数据个数与数据采集个数的比值；

多路径误差：卫星信号经物体反射后的反射信号进入接收机天线，与直接进入接收机天线的卫星信号产生干涉，由此引起的观测数据误差；

周跳比：一段时间内的有效观测数据个数与基准站数据发生周跳次数的比值；

数据延迟：观测数据到达服务器3的时间与基准站观测时间的差。

本实施例给出了评价数据质量的几种常用指标。数据有效时长、数据有效率、周跳比，都与有效观测值的个数直接相关。理论上，数据有效时长应等于数据采集时长。实际生产过程中，由于网络波动、基准站天线1异常、基准站接收机2异常、供电异常等多种偶发故障，导致数据有效时长低于数据的采集时长。生产过程中，通常对数据有效时长的要求为，不低于数据采集时长的99％。即24小时的观测数据采集时段内，有效的观测数据时长不应低于23.76小时。生产过程中，数据有效率的要求，通常不应低于95％。在一段时间内的理论观测值个数是固定的。因此基准站数据有效率的提升，需要依靠实际观测值个数的提升。基准站数据采集、网络传输过程中，都会因为偶发因素导致基准站数据观测卫星数、观测值个数丢失，导致基准站数据历元丢失，进而引起数据有效率的下降。在实际生产过程中，周跳比通常要求单日不低于2000，即每2000个观测数据发生一次周跳。高质量的数据处理要求会达到4000、8000。因此，在基准站接收机2的数据采集、数据中心的数据质量优化过程中，都需要控制周跳的引入。多路径影响描述的是被反射物所反射后的信号进入接收机天线，与直接来自卫星的信号产生干涉引起的观测值误差。实际生产过程中，采用伪距与载波相位观测量的线性组合，计算不同频率组合的多路径误差。数据延迟是从基准站接收机2收到观测数据到传输至数据中心服务器3的时间延迟，包含了由接收机到数据中心的传输网络延迟。为了保证多个基准站数据接入、数据处理的时间同步性，数据处理中心的服务数据生产算法要求每个基准站、每条观测数据的数据延迟不大于1000毫秒。

作为一可选实施例，所述系统还包括一个建立在数据中心附近的基准站，所述基准站通过经内网向向数据中心的服务器3发送观测数据为服务器3授时。

本实施例通过在数据中心附近建一个高标准的基准站，将其观测数据通过内网实时接入数据中心的服务器3，给服务器3授时。所述基准站采用内网(不使用互联网)将观测数据直接发给数据中心，不但可以降低数据传输的延迟，还可以提高数据传输的安全性。

作为一可选实施例，所述系统包括一个与基准站天线1相连的基准站接收机2，所述基准站接收机2通过两路不同的运营商网络将基准站观测数据发送至所述服务器3。

本实施例给出了所述系统的一种具体结构。如图1所示，本实施例所述系统只设置一个与基准站天线1相连的基准站接收机2，所述基准站接收机2通过两路不同的运营商网络与数据中心的服务器3进行数据通信，也就是将基准站接收机2收到的观测数据由两路不同的网络同时发送到服务器3，服务器3同时接收两路观测数据。

作为一可选实施例，确定用于生成服务数据的观测数据的方法包括：

同时接收经两路不同的运营商网络传输的两路观测数据；

检测所述两路观测数据是否发生数据丢失；

若其中一路观测数据发生数据丢失，将未发生数据丢失的另一路观测数据用于生成服务数据；

若两路观测数据均未发生数据丢失，进一步检测两路观测数据的数据延迟，将数据延迟小的一路观测数据用于生成服务数据。

本实施例给出了基于上一实施例的系统结构确定用于生成服务数据的观测数据的方法，也就是如何选取通过两路不同网络接收到的两路观测数据。本实施例先检测两路观测数据是否发生数据丢失，舍弃发生数据丢失的一路观测数据，选取未发生数据丢失的一路观测数据用于生成服务数据。如果两路都没有发生数据丢失，进一步检测两路观测数据的数据延迟，选取数据延迟小的一路观测数据用于生成服务数据。本实施例的处理方法可以降低每条观测数据的数据延迟，降低全天的平均统计延迟，满足全天平均延迟不大于500毫秒的要求，减少数据延迟大于1000毫秒的历元数。使用不同的网络接入服务器3可以降低因为网络传输导致数据丢失的概率，进而增加服务器3实际收到的有效观测值个数，提升数据有效时长。可以在不引入周跳的前提下，提升基准站数据时长、数据有效率，因此会提升周跳比。总之，本实施例可以有效提升基准站数据质量。

作为一可选实施例，所述系统包括与基准站天线1相连的两个基准站接收机2，每个基准站接收机2通过一路相同的网络将基准站观测数据发送至所述服务器3。

本实施例给出了所述系统的又一种具体结构。如图2所示，本实施例所述系统只设置两个与基准站天线1相连的基准站接收机2，每个基准站接收机2将其接收的观测数据分别通过网络发送至数据中心的服务器3，服务器3同时接收两路观测数据。所述两个基准站接收机2与同一个基准站天线1相连，可视为两个坐标相同的基准站，也可视为同一个基准站设置了两个接收机(冗余)。

作为一可选实施例，确定用于生成服务数据的观测数据方法包括：

同时接收来自两个基准站接收机2的两路观测数据；

检测两路观测数据的数据延迟和数据丢失时间，并分别与设定阈值进行比较；

将数据延迟和数据丢失时间均未超过设定阈值的观测数据用于生成服务数据。

本实施例给出了基于上一实施例的系统结构确定用于生成服务数据的观测数据的方法，也就是如何选取由两个基准站接收机2发送的两路观测数据。本实施例先检测两路观测数据的数据延迟和数据丢失时间，然后将它们分别与设定阈值进行比较，将数据延迟和数据丢失时间均未超过设定阈值的一路观测数据用于生成服务数据。如果两路观测数据均满足要求(两路观测数据的两个指标均未超过设定阈值)，可进一步定量考察两路观测数据的两个指标，比如基于两个指标的值打分后求和得到总体评分，选取总体评分高的一路观测数据用于生成服务数据。本实施例的数据切换方式，可以降低因为网络传输导致数据丢失的概率，可以降低基准站数据延迟；可以增加服务端实际收到的有效观测值个数，提升数据有效时长，提升基准站数据时长、数据有效率。由于两个基准站接收机2的性能不可能完全一致，输出的观测数据不同，因此在每次数据切换，将会引入周跳。所述阈值的大小对得到的观测数据的质量有直接影响，比如，为了尽可能降低数据延迟、提升基准站数据时长和数据有效率，所述阈值应尽可能小；为了减少周跳次数，所述阈值应尽可能大。因此所述阈值的大小应折中考虑，可根据基准站的数据质量动态调整所述阈值的大小。

作为一可选实施例，所述系统包括与基准站天线1相连的两个基准站接收机2，每个基准站接收机2通过两路不同的运营商网络将基准站观测数据发送至所述服务器3。

本实施例给出了所述系统的第三种具体结构。如图3所示，本实施例的系统结构，相对前面两种系统结构，是最复杂的一种结构，包含两个基准站接收机2，每个基准站接收机2又分别经两路不同的运营商网络向服务器3发送基准站观测数据，共向服务器3发送四路观测数据。本实施例的系统结构可以看作是前两种系统结构的结合。值得说明的是，本实施例(包括前两种系统结构的实施例)只是给出了一种较佳的实施方式，并不否定和排斥其它可行的实施方式，比如基准站接收机2的数量可超过两个，与每个基准站接收机2连接的不同网络也可以超过两路。

作为一可选实施例，确定用于生成服务数据的观测数据方法包括：

同时接收来自两个基准站接收机2的四路观测数据；

针对每个基准站接收机2的两路观测数据，按以下方法分别选取一路观测数据，得到两路观测数据：

检测所述两路观测数据是否发生数据丢失；

若其中一路观测数据发生数据丢失，选取未发生数据丢失的另一路观测数据用于进一步检测；

若两路观测数据均未发生数据丢失，检测两路观测数据的数据延迟，选取数据延迟小的一路观测数据用于进一步检测；

针对选取的两路观测数据按以下方法进行进一步检测，得到一路观测数据：

检测选取的两路观测数据的数据丢失时间，并将两路观测数据的数据延迟和数据丢失时间分别与设定阈值进行比较；

将数据延迟和数据丢失时间均未超过设定阈值的观测数据用于生成服务数据。

本实施例给出了基于上一实施例的系统结构确定用于生成服务数据的观测数据的方法，也就是如何选取由四路观测数据。如前述，本本实施例相当于前面两种实施例系统结构的结合，因此从四路观测数据中选取一路观测数据用于生成服务数据的方法也是前面两种实施例的结合，这里不再赘述。

图4为本发明实施例一种应用所述系统进行数据传输的方法的流程图，所述方法包括以下步骤：

步骤101，一个或多个基准站接收机2通过相同的一路网络或多路不同运营商的网络向数据中心的服务器3发送多路观测数据；

步骤102，所述服务器3实时接收多路观测数据；

步骤103，所述服务器3通过基于多路观测数据的数据质量，确定用于生成服务数据的观测数据。

本实施例的方法，与图1所示装置实施例的技术方案相比，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种卫星导航定位基准站数据传输系统，其特征在于，包括：基准站天线，与基准站天线相连的基准站接收机，通过一路相同的网络或多路不同网络与每个基准站接收机进行数据通信的位于数据中心的服务器；所述服务器实时接收来自基准站的多路观测数据，并基于多路观测数据的数据质量确定用于生成服务数据的观测数据。

2.根据权利要求1所述的卫星导航定位基准站数据传输系统，其特征在于，评价数据质量的指标包括：

数据有效时长：一段时间内具有有效观测数据的观测历元的累计时长；

数据有效率：一段时间内实际观测到的数据个数与数据采集个数的比值；

多路径误差：卫星信号经物体反射后的反射信号进入接收机天线，与直接进入接收机天线的卫星信号产生干涉，由此引起的观测数据误差；

周跳比：一段时间内的有效观测数据个数与基准站数据发生周跳次数的比值；

数据延迟：观测数据到达服务器的时间与基准站观测时间的差。

3.根据权利要求1所述的卫星导航定位基准站数据传输系统，其特征在于，所述系统还包括一个建立在数据中心附近的基准站，所述基准站通过经内网向向数据中心的服务器发送观测数据为服务器授时。

4.根据权利要求1所述的卫星导航定位基准站数据传输系统，其特征在于，所述系统包括一个与基准站天线相连的基准站接收机，所述基准站接收机通过两路不同的运营商网络将基准站观测数据发送至所述服务器。

5.根据权利要求4所述的卫星导航定位基准站数据传输系统，其特征在于，确定用于生成服务数据的观测数据的方法包括：

同时接收经两路不同的运营商网络传输的两路观测数据；

检测所述两路观测数据是否发生数据丢失；

若其中一路观测数据发生数据丢失，将未发生数据丢失的另一路观测数据用于生成服务数据；

若两路观测数据均未发生数据丢失，进一步检测两路观测数据的数据延迟，将数据延迟小的一路观测数据用于生成服务数据。

6.根据权利要求1所述的卫星导航定位基准站数据传输系统，其特征在于，所述系统包括与基准站天线相连的两个基准站接收机，每个基准站接收机通过一路相同的网络将基准站观测数据发送至所述服务器。

7.根据权利要求6所述的卫星导航定位基准站数据传输系统，其特征在于，确定用于生成服务数据的观测数据方法包括：

同时接收来自两个基准站接收机的两路观测数据；

检测两路观测数据的数据延迟和数据丢失时间，并分别与设定阈值进行比较；

将数据延迟和数据丢失时间均未超过设定阈值的观测数据用于生成服务数据。

8.根据权利要求1所述的卫星导航定位基准站数据传输系统，其特征在于，所述系统包括与基准站天线相连的两个基准站接收机，每个基准站接收机通过两路不同的运营商网络将基准站观测数据发送至所述服务器。

9.根据权利要求8所述的卫星导航定位基准站数据传输系统，其特征在于，确定用于生成服务数据的观测数据方法包括：

同时接收来自两个基准站接收机的四路观测数据；

针对每个基准站接收机的两路观测数据，按以下方法分别选取一路观测数据，得到两路观测数据：

检测所述两路观测数据是否发生数据丢失；

若其中一路观测数据发生数据丢失，选取未发生数据丢失的另一路观测数据用于进一步检测；

若两路观测数据均未发生数据丢失，检测两路观测数据的数据延迟，选取数据延迟小的一路观测数据用于进一步检测；

针对选取的两路观测数据按以下方法进行进一步检测，得到一路观测数据：

检测选取的两路观测数据的数据丢失时间，并将两路观测数据的数据延迟和数据丢失时间分别与设定阈值进行比较；

将数据延迟和数据丢失时间均未超过设定阈值的观测数据用于生成服务数据。

10.一种应用权利要求1所述系统进行数据传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：

一个或多个基准站接收机通过相同的一路网络或多路不同运营商的网络向数据中心的服务器发送多路观测数据；

所述服务器实时接收多路观测数据；

所述服务器通过基于多路观测数据的数据质量，确定用于生成服务数据的观测数据。

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