CN116626724B - 一种基于数字广播的ssr信息传输与评估方法 - Google Patents

一种基于数字广播的ssr信息传输与评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于数字广播的SSR信息传输与评估方法，属于卫星导航定位领域，该方法的主要特征是通过全球及国内框架站网数据估计卫星精密产品，基于精密产品获取SSR改正产品信息，在播发前进行加权评估获取新的SSR改正产品，然后通过地面数字广播进行产品播发，提供覆盖区域广，价格低廉，高精度的实时厘米级PPP‑RTK结果。

Description

一种基于数字广播的SSR信息传输与评估方法
技术领域
本发明属于卫星导航定位领域，尤其涉及一种基于数字广播的SSR信息传输与评估方法。
背景技术
随着中国北斗导航卫星系统的建成，以无人系统、自动/智能驾驶、智能手机、精细农业、测绘等为代表的新兴或传统行业，对高精度定位的需求日益迫切。传统高精度定位的PPP 技术存在初始化时间长，定位效率低等固有问题，地基网络RTK 技术存在用户规模受限、高密度建站、运维成本高、不可持续等客观瓶颈，PPP-RTK技术应用而生，它具有高精度、收敛快、广播式、覆盖广的服务特点，成为国内外当前实时高精度研究的热点。PPP-RTK（Precise Point Positioning -Real Time Kinematics实时动态精密单点定位技术）是基于状态域参数(SSR，State-Space Representation)的一种高精度定位技术，通过对基站数据进行综合估计和建模，生成一套包含卫星钟差、轨道误差、区域电离层误差等的状态改正量，经过互联网发送至流动站进行位置解算。
传统SSR改正数主要通过地球静止轨道卫星或者Internet协议的RTCM（RadioTechnology Committee of Marine，海事无线电技术委员会）网络传输协议(NTRIP协议)进行播发给用户，而基于通信卫星的数据传输价格高昂、移动通讯稳定性差且持续产生后续费用等局限性；基于NTRIP协议时，当用户终端24小时不间断地向北斗高精度基准站网系统平台发送请求信息，可能引发信号“堵车”导致系统平台崩溃，使得定位信号数据的稳定性和传输的实时性难以保障。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于数字广播的SSR信息传输与评估方法。采用地面数字广播信道进行高精度改正数SSR的传输，以获得覆盖区域广，价格低廉，高精度的实时厘米级结果。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于数字广播的SSR信息传输与评估方法及装置，包括如下步骤：
步骤（1）通过全球及国内区域的观测数据及广播星历的数据，根据观测数据估计出卫星精密产品；
步骤（2）根据所述卫星精密产品和所述广播星历选择同一观测历元时刻进行做差运算，获取第一改正数SSR产品，进一步对相位小数偏差、电离层、对流层误差进行分类提取，获取第二改正数SSR产品；
步骤（3）将所述第一、第二改正数SSR产品与其他服务中心播发的SSR产品进行差分评估；
步骤（4）得到所述第一改正数SSR产品以及第二改正数SSR产品的SSR改正数差值后，依据SSR改正数差值进行定权，生成第三改正数SSR产品；
步骤（5）将所述第三改正数SSR产品通过传输端传输至用户端，以使用户端根据接收到的所述第三改正数SSR产品和广播星历进行匹配；
步骤（6）在所述用户端，将所述广播星历和所述第三改正数SSR产品进行匹配，若匹配成功，则将单个历元观测数据、对应卫星精密产品合成的数据进行数据处理。
进一步地，所述步骤（5）中的所述传输端采用地面数字广播信道进行传输。
进一步地，所述的地面数字广播信道包括：信息获取与传输模块、数据封装模块、复用与信道编码模块、CDR广播发射模块。
进一步地，所述数据封装模块接收所述信息获取与传输模块通过卫星发向全国的协同精密定位产品，对包括轨道、钟差和电离层的SSR产品进行数据封装；所述数据封装模块由 CDR卫星分发后端设备组成，经过CDR卫星分发后端设备封装后的数据，被复用与信道编码模块识别接收，把SSR产品送入全国各地的CDR广播系统，通过CDR信道进行广播播发。
进一步地，所述复用与信道编码模块通过数字编码调制技术实现SSR产品、数字音频广播业务。
有益效果：
本发明具有如下优点，1）充分利用现有的广播频率、发射设备、发射台设施等既有资源，利用广播式SSR信息播发，实现为建立高可靠性，高稳定性的信息播发通道；2）通过播发前的加权重计算，进一步提高了SSR信息的精准可靠性；3）在不影响原有综合广播的同时，在同一频道里可以播出不同类型的SSR信息、或者在不同的频道内定向播出同样的SSR信息，而终端可根据自身需求，优化选择接收频道和相关的定向信息，保证接收质量和内容的连续性；4）解决用户偏远区网络信号不稳定的问题，同时节省网络服务费用。
附图说明
图1为本发明的基于数字广播的北斗增强定位SSR信息传输与评估方法流程图。
图2为本发明的SSR信息数字广播传输示意图。
图3为本发明提供的用户端接收解算示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。以下，对本发明实施例的示例性应用场景进行介绍。
本发明提供一种基于数字广播的SSR信息传输与评估方法及装置，采用地面数字广播信道进行高精度改正数SSR的传输，以获得覆盖区域广，价格低廉，高精度的实时厘米级结果。本发明通过全球及国内框架站网数据估计卫星精密产品，基于精密产品获取SSR改正产品信息，在播发前进行加权评估获取新的SSR改正产品，然后通过地面数字广播进行产品播发，提供覆盖区域广，价格低廉，高精度的实时厘米级PPP-RTK结果。
如图1所示，本发明实施例提供的基于数字广播的北斗增强定位SSR信息传输与评估方法，具体包括如下步骤： 步骤（1）通过全球及国内区域的观测数据及广播星历数据，根据观测数据估计出卫星精密产品，所述卫星精密产品包括精密卫星轨道、精密钟差。
步骤（2）根据所述卫星精密产品和所述广播星历选择同一观测历元时刻进行做差运算，获取第一改正数SSR产品，所述第一改正数SSR产品包括轨道改正数产品和钟差改正数产品；进一步对相位小数偏差、电离层、对流层等误差进行分类提取，获取第二改正数SSR产品，所述第二改正数SSR产品在第一改正数SSR产品基础上进一步包括相位偏差改正数、电离层延迟改正数及对流层延迟改正数；所述第二改正数SSR产品即初步SSR产品。
步骤（3）将第一、第二改正数SSR产品与其他服务中心等播发的SSR产品进行差分评估，对于轨道改正数产品分别计算径向、切向、法向的改正数差值，对于钟差改正数产品在同一历元间选取参考星做差的基础上进行第一、第二改正数SSR产品，之间的二次做差，得到钟差改正数差值。
步骤（4）得到轨道改正数产品的径向、切向、法向的改正数差值、钟差改正数产品的钟差改正数差值，依据上述改正数差值进行定权，生成第三改正数SSR产品，即加权后的SSR产品。以轨道改正数产品的径向改正数差值为例，所述生成的径向改正数差值为，选取其他服务中心共n个站，其所播发的径向改正数差值为/>、/>、/>…/>,所述生成的径向改正数差值/>与其他服务中心所播发的径向改正数差值/>、/>、/>…/>的差值分别为/>、/>、/>…/>,则定义权值计算公式为：
，
其中，Pi为第i个差值di的权值；i=1,2，……，n。
通过权值重新获取得到轨道改正数产品的径向改正数差值为：
，
轨道改正数产品的切向、法向的改正数差值、钟差改正数等重新计算生成方式与轨道改正数产品的径向的改正数差值计算公式一致。同时将上述的改正数差值反馈至处理中心，实现对播发的SSR产品的实时监测评估。
通过上述步骤，对自主播发的SSR产品与主流播发产品进行了监测评估，并且通过加权计算进一步提高了SSR改正数产品的精度。且将第一改正数SSR产品（包括卫星轨道、钟差以及卫星硬件码偏差延迟产品）以及第二改正数SSR产品（包括相位小数偏差、电离层改正产品以及对流层改正产品）的SSR改正数与其他服务机构（IGS站、CNE站、GFZ站等）产品做差值后，依据改正数差值进行定权，生成第三改正数SSR产品，在云端进行计算，减少了用户端的计算量，提高了效率。
步骤（5）将所述第三改正数SSR产品通过传输端进行传输至用户端，以使用户端根据接收到的所述第三改正数SSR产品和广播星历（IODE）进行匹配，其中，所述传输端采用地面数字广播信道进行传输。
如图2所示，所述的地面数字广播信道包括：信息获取与传输模块、数据封装模块、复用与信道编码模块、CDR广播发射模块。
其中：所述数据封装模块接收所述信息获取与传输模块通过卫星发向全国的协同精密定位产品，对轨道、钟差和电离层等SSR产品进行数据进行封装。数据封装模块由 CDR卫星分发后端设备组成，只有经过CDR卫星分发后端设备封装后的数据，才可以被CDR复用与信道编码模块识别接收，才能够把SSR产品送入全国各地CDR广播系统，通过CDR信道进行广播播发。
所述复用与信道编码模块是数字广播播发实现CDR数字编码调制技术的重要部分，其功能是通过数字编码调制技术实现SSR产品、数字音频广播业务和其他数据业务的播出。CDR广播系统中，针对数字音频业务数据封装制定了封装标准，另外也规定了数据业务的排列、分段、封装等标准，使其能在数字音频广播信道上传送；SSR产品作为一种新型数据广播业务，需要在原有的CDR数据封装标准中增加相关协议，规定SSR产品的封装形式，使其能够进入CDR广播系统传送。
数据广播业务可由多个业务成分构成，每个业务成分采用一种传输模式进行传输，最终封装成数据流或数据广播格式包，承载到业务复用帧；数据广播业务配置信息封装成数据广播业务配置表，承载到控制复用帧；SSR产品作为一种业务成分，通过透明通道传输方式以数据流的形式进入业务复用帧。
所述CDR广播发射模块依托现有的广播发射设备，进行数字化升级改造，实现数字与模拟广播信号混合播出。为全国范围内的用户提供数据服务，从而要求广播发射系统的覆盖能力可以满足全国范围覆盖。
SSR产品在数字广播系统播发时，将被承载在CDR广播的公共频点信道进行广播播发。CDR广播的公共频点信道的网络覆盖原则是连续覆盖，这从网络系统上保证了用户终端在移动过程中连续获得信号和服务的可能性，但仍要考虑终端在进行跨区移动时，特别是在两个不同频点的发射站交叠网络覆盖之间移动时如何能正常切换的问题。用户终端采取双调谐器的解决方案，解决交叠网络实现无缝切换的关键技术，实现无缝切换功能。
步骤（6），如图3所示，在所述用户端，将所述广播星历和所述第三改正数SSR产品进行匹配，若匹配成功，则将单个历元观测数据、对应精密产品合成的数据进行数据处理，所述数据处理包括读取一个历元观测数据并计算对应的该历元各类误差，根据卡尔曼滤波，若判断部分卫星残差正常，则保存结果，获取用户所在位置的坐标值、模糊度、系统间偏差值和钟差值。所述用户端终端接收模块是通过接收天线，分别接收CDR空中无线信号和导航卫星信号，恢复SSR协同精密定位产品信息，进行实时定位解算。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于数字广播的SSR信息传输与评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤（1）获取全球及国内区域的观测数据及广播星历的数据，根据观测数据估计出卫星精密产品；
步骤（2）根据所述卫星精密产品和所述广播星历选择同一观测历元时刻进行做差运算，获取第一改正数SSR产品，进一步对相位小数偏差、电离层误差、对流层误差进行分类提取，获取第二改正数SSR产品；
步骤（3）将所述第一、第二改正数SSR产品与其他服务中心播发的SSR产品进行差分评估；
步骤（4）得到所述第一改正数SSR产品以及第二改正数SSR产品的SSR改正数差值后，依据SSR改正数差值进行定权，生成第三改正数SSR产品；
步骤（5）将所述第三改正数SSR产品通过传输端传输至用户端，以使用户端根据接收到的所述第三改正数SSR产品和广播星历进行匹配；所述传输端采用地面数字广播信道进行传输；
步骤（6）在所述用户端，将所述广播星历和所述第三改正数SSR产品进行匹配，若匹配成功，则将单个历元观测数据、对应卫星精密产品合成的数据进行数据处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字广播的SSR信息传输与评估方法，其特征在于，所述的地面数字广播信道包括：信息获取与传输模块、数据封装模块、复用与信道编码模块、CDR广播发射模块。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字广播的SSR信息传输与评估方法，其特征在于，所述数据封装模块接收所述信息获取与传输模块通过卫星发向全国的协同精密定位产品，对包括轨道、钟差和电离层的SSR产品进行数据封装；所述数据封装模块由 CDR卫星分发后端设备组成，经过CDR卫星分发后端设备封装后的数据，被复用与信道编码模块识别接收，把SSR产品送入全国各地的CDR广播系统，通过CDR信道进行广播播发。
4.根据权利要求2所述的一种基于数字广播的SSR信息传输与评估方法，其特征在于，所述复用与信道编码模块通过数字编码调制技术实现SSR产品、数字音频广播业务。
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