CN117572465A - 一种用于单频sbas认证服务的电文编排优化方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及星基增强系统技术领域，具体公开了一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化方法和系统，包括获取原始电文；并对原始电文进行预处理，得到SBAS电文；基于历书计算当前任一GPS卫星的位置信息，以及基于GPS卫星的位置信息判断GPS卫星是否可见；若GPS卫星可见，则读取GPS卫星的PRN掩码，若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据；若GPS卫星不可见，则基于历书计算任一不可见GPS卫星在未来设定时间内的预测位置信息，基于预测位置信息判断该不可见GPS卫星在未来设定时间内是否可见；若可见，则发出换星预报，并生成MT2和MT3播发电文数据；若不可见，则不生成MT2和MT3中对应GPS卫星的播发数据。
Description
技术领域
本发明涉及星基增强系统（SBAS）技术领域，具体涉及一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化方法和系统。
背景技术
星基增强系统（SBAS）通过地球静止轨道卫星（GEO）搭载卫星导航增强信号转发器，可以向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟等多种修正信息，实现对于原有卫星导航系统定位精度的改进；将SBAS应用于生命安全领域，可以满足民航飞机从航路阶段到精密进近阶段的导航需求，这对其安全性提出了更高的要求。但是SBAS目前采用公开信号格式进行播发，完好性无法得到保障，其信号存在欺骗攻击安全风险，因此提高SBAS服务的安全性成为SBAS技术发展的重要课题。
为了应对欺骗攻击，目前提出了基于系统端的解决方案，即SBAS电文认证；针对SBAS电文认证服务，需要增加新的电文类型MT20和MT21，其中MT20每6s播发一次，这会严重影响现有电文播发带宽，因此，目前亟需对现有电文带宽进行优化，以满足新增认证电文需要。
发明内容
针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化方法，该方法通过减少可播发卫星的数量，将静态MT1变为动态MT1，播发电文由原有的MT2-4变为只播发MT2-3，不再进行MT4的播发，由此可节约带宽，为认证电文提供带宽。
本发明的第二个目的是提供一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化系统。
本发明所采用的第一个技术方案是：一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化方法，包括以下步骤：
S100：获取原始电文；并对所述原始电文进行预处理，得到SBAS电文；所述SBAS电文包括历书、PRN掩码和快变改正数；
S200：基于所述历书计算当前任一GPS卫星的位置信息，以及基于所述GPS卫星的位置信息判断所述GPS卫星是否可见；若GPS卫星可见，则执行步骤S300，若GPS卫星不可见，则执行步骤S400；
S300：读取所述GPS卫星的PRN掩码，若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据；
S400：基于所述历书计算任一不可见GPS卫星在未来设定时间内的预测位置信息，基于所述预测位置信息判断该不可见GPS卫星在未来设定时间内是否可见；若可见，则发出换星预报，并读取该GPS卫星的PRN掩码，若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据；若不可见，则不生成MT2和MT3中对应GPS卫星的播发数据。
优选地，所述步骤S100中对所述原始电文进行预处理包括：
S110：将十六进制的原始电文转换为十进制数据；
S120：判断所述十进制数据属于何种电文类型；若属于电文类型MT1，则进一步判断每颗GPS卫星对应的PRN掩码是否为1，若某一GPS卫星的PRN掩码为1，则暂时保留该GPS卫星所对应的相关数据；若某一PRN掩码为0，则剔除该GPS卫星所对应的相关数据；
若数据属于电文类型MT2、MT3、MT4，则进一步判断每颗GPS卫星对应的用户差分距离误差是否为14或15，若某一GPS卫星的UDRE不为14或15，则暂时保留该GPS卫星所对应的相关数据；若某一GPS卫星的UDRE为14或15，则剔除该GPS卫星所对应的相关数据；
S130：将所有同时符合PRN掩码为1、UDRE不为14或15的GPS卫星所对应的历书、PRN掩码和快变改正数作为SBAS电文。
优选地，所述步骤S200包括：
基于所述历书计算GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标，基于GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标进一步计算GPS卫星的高度角，当GPS卫星的高度角大于设定阈值，则判定该GPS卫星可见。
优选地，所述设定阈值为15°。
优选地，基于所述历书计算GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标包括：
①基于历书计算卫星运行的平均角速度和归化时间；
②基于所述卫星运行的平均角速度和归化时间计算观测时刻卫星平近点角；
③基于所述观测时刻卫星平近点角计算偏近点角；
④基于所述偏近点角计算真近点角；
⑤计算卫星矢径、轨道倾角以及基于所述真近点角计算升交距角；
⑥基于所述升交距角和卫星矢径计算卫星在轨道平面坐标系的坐标；
⑦计算观测时刻升交点经度；
⑧基于所述卫星在轨道平面坐标系的坐标和观测时刻升交点经度计算卫星在地心固定坐标中的三维坐标。
优选地，所述卫星在地心固定坐标中的三维坐标通过以下公式表示：
；
式中，、/>、/>为卫星在地心固定坐标中的三维坐标；/>、/>分别为卫星在轨道平面直角坐标系中的横坐标和纵坐标；/>为轨道倾角；/>为观测时刻升交点经度。
优选地，所述GPS卫星的高度角通过以下公式表示：
；
式中，为GPS卫星的高度角；/>、/>、/>为卫星在站心坐标系下的坐标；/>、/>、为观测点在地心固定坐标系下的坐标。
优选地，所述步骤S400中未来设定时间为未来120秒。
本发明所采用的第二个技术方案是：一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化系统，包括接收模块、第一判断模块、第二判断模块和生成模块；
所述接收模块用于获取原始电文；并对所述原始电文进行预处理，得到SBAS电文；所述SBAS电文包括历书、PRN掩码和快变改正数；
所述第一判断模块用于基于所述历书计算当前任一GPS卫星的位置信息，以及基于所述GPS卫星的位置信息判断所述GPS卫星是否可见；若GPS卫星可见，则调用所述生成模块，若GPS卫星不可见，则调用所述第二判断模块；
所述生成模块用于读取所述GPS卫星的PRN掩码，若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据；
所述第二判断模块用于基于所述历书计算任一不可见GPS卫星在未来设定时间内的预测位置信息，基于所述预测位置信息判断该不可见GPS卫星在未来设定时间内是否可见；若可见，则发出换星预报，并调用所述生成模块；若不可见，则不生成MT2和MT3中对应GPS卫星的播发数据。
优选地，所述第一判断模块执行以下操作：
基于所述历书计算GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标，基于GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标进一步计算GPS卫星的高度角，当GPS卫星的高度角大于设定阈值，则判定该GPS卫星可见。
上述技术方案的有益效果：
（1）本发明提出的一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化方法中考虑通过降低钟差来节约带宽，降低钟差主要有两种方式：降频和降星；本发明采取降星，即减少可播发卫星的数量，通过动态MT1电文的引入，使得原有电文不再播发MT4，节约的带宽可用于认证服务；即本发明通过将静态MT1变为动态MT1，播发电文由原有的MT2-4变为只播发MT2-3即可；MT2-4的播发周期为6秒，可节约1/6带宽，即不再进行MT4的播发，由此可节约带宽，为认证电文提供带宽。
（2）本发明提出的一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化方法利用卫星历书，计算出当前可见星结果与未来120s内可见星预报结果，将当前可见星结果与未来120s内可见星预报结果进行对比，如有不同，则发出换星预报，预告即将出现动态MT1，重复播发动态MT1以保证用户接收到最新的PRN掩码。
附图说明
图1为本发明的一个实施例提供的一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化方法的流程示意图；
图2为本发明的一个实施例提供的用于单频SBAS认证服务的电文编排优化方法的框图；
图3为本发明的一个实施例提供的原始电文进行预处理的流程示意图；
图4为本发明的一个实施例提供的动态MT1电文中PRN掩码与PRN号之间的关系示例图；
图5为本发明的一个实施例提供的静态MT1与动态MT1流程对比图；
图6为本发明的一个实施例提供的一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1和图2所示，本发明的一个实施例提供了一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化方法，包括以下步骤：
S100：获取原始电文；并对所述原始电文进行预处理，得到SBAS电文；所述SBAS电文包括历书、PRN掩码和快变改正数。
GPS卫星广播GPS信号，GPS基准站接收GPS信号以获取原始电文（即观测数据和导航电文）；将所述原始电文进行预处理，以得到SBAS电文；SBAS电文包括但不限于可见星的快变改正数、用户差分距离误差（电文类型MT2-MT4），PRN掩码（电文类型MT1，即动态MT1）以及历书（其他电文类型）；将SBAS电文发送至SBAS数据处理中心进行后续计算。
历书包括星历参考时刻t oe 、2个卫星钟差改正数、6个轨道根数参数，其不包含摄动改正项；历书包含的主要参数见表1。
表1 历书的主要参数
如图3所示，对所述原始电文进行预处理（即解析电文）包括：
S110：将十六进制的原始电文转换为十进制数据；
GPS基准站收到的原始电文是十六进制，需要进一步转换为二进制；根据转换后的二进制数据，取第9-14位转换为十进制数据；
S120：判断十进制数据属于何种电文类型；
若数据属于其他电文类型，则暂时保留该数据（例如完好性信息、SBAS服务信息、轨道钟差协方差矩阵）；
若数据属于电文类型MT1（MT1二进制的第15-53位，对应39颗星），则进一步判断39颗GPS卫星中每颗卫星对应的PRN掩码是否为1（即判断每颗GPS卫星的可见性），若某一GPS卫星的PRN掩码为1，则暂时保留该GPS卫星所对应的相关数据；若某一PRN掩码为0，则剔除该GPS卫星所对应的相关数据；
若数据属于电文类型MT2、MT3、MT4（MT2-4二进制从第175-226位，每4个二进制数为一组，换成十进制数，每种分别求出13个数，3种电文共39个数，对应39颗星），则进一步判断39颗GPS卫星中每颗卫星对应的用户差分距离误差（UDRE）是否为14或15（即判断每颗GPS卫星的可见性），若某一GPS卫星的UDRE不为14或15，则暂时保留该GPS卫星所对应的相关数据；若某一GPS卫星的UDRE为14或15，则剔除该GPS卫星所对应的相关数据；
S130：将所有同时符合上述PRN掩码为1、UDRE不为14或15的GPS卫星所对应的历书、PRN掩码（动态MT1播发）和快变改正数（电文MT2、MT3播发）作为SBAS电文。
本发明通过对原始电文进行预处理，可以剔除不可见星的相关数据，初步筛选出可见星的相关数据，同时预报未来120秒可见卫星，减少后续SBAS数据处理模块的计算量，提高SBAS电文编排效率，节约SBAS电文带宽资源。
S200：基于历书计算当前任一GPS卫星的位置信息，以及基于所述GPS卫星的位置信息判断所述GPS卫星是否可见；若GPS卫星可见，则执行步骤S300，若GPS卫星不可见，则执行步骤S400；
SBAS数据处理模块基于SBAS电文中的历书计算任一GPS卫星的位置信息，以及基于所述GPS卫星的位置信息判断所述GPS卫星是否可见，包括：
基于历书计算GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标，基于GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标进一步计算GPS卫星的高度角，当GPS卫星的高度角大于设定阈值，则判定该GPS卫星可见；例如若GPS卫星的高度角大于15°，则判定该GPS卫星可见，即该GPS卫星为该时刻的可见卫星。
（1）基于历书计算GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标包括：
①基于历书计算卫星运行的平均角速度和归化时间；
根据开普勒第三定律，卫星运行的平均角速度n通过以下公式进行计算：
；
；
式中，n为卫星运行的平均角速度；为平均角角度；/>为SBAS电文给出的摄动改正数，历书中/>；/>为地球引力常数；/>为WGS-84 坐标系中的地球引力常数，且；/>为卫星椭圆轨道半长轴。
归化时间通过以下公式进行计算：
；
式中，为归化时间；t为观测时刻；/>为星历参考时刻。
②基于卫星运行的平均角速度和归化时间计算观测时刻卫星平近点角；
观测时刻卫星平近点角通过以下公式进行计算：
；
式中，为观测时刻卫星平近点角；/>为SBAS电文给出的星历参考时刻/>的平近点角；n为卫星运行的平均角速度；/>为归化时间。
③基于观测时刻卫星平近点角计算偏近点角；
偏近点角通过以下公式进行计算：
；
式中，为偏近点角；/>为观测时刻卫星平近点角；/>为偏心率；/>、/>以弧度计。
④基于偏近点角计算真近点角；
真近点角通过以下公式进行计算：
；
式中，为真近点角；/>为偏心率；/>为偏近点角。
⑤计算卫星矢径、轨道倾角以及基于真近点角计算升交距角；卫星矢径、轨道倾角以及升交距角通过以下公式计算：
；
式中，为升交距角；/>为真近点角；/>为SBAS电文给出的近地点角距；/>为卫星矢径；/>为卫星椭圆轨道半长轴；/>为偏心率；/>为偏近点角；/>为轨道倾角；/>为地球赤道面与卫星轨道平面的倾角。
⑥基于升交距角和卫星矢径计算卫星在轨道平面坐标系的坐标；
卫星在轨道平面直角坐标系(X轴指向升交点)中的坐标为：
；
式中，、/>分别为卫星在轨道平面直角坐标系中的横坐标和纵坐标；/>为升交距角；/>为卫星矢径。
⑦计算观测时刻升交点经度；
观测时刻升交点经度通过以下公式进行计算：
；
；
式中，为观测时刻升交点经度；/>为观测时刻升交点赤经，即春分点和升交点之间的角距；GAST为格林落视恒星时，即春分点和格林尼治起始子午线之间的角距；/>为星历参考时刻/>的升交点的赤经；/>为升交点赤经的变化率，SBAS电文每小时更新一次/>和/>；/>为归化时间。
此外，SBAS电文中提供了一周的开始时刻的格林尼治视恒星时GAST W ；由于地球自转作用，GAST不断增加；
；
式中，GAST为格林落视恒星时，即春分点和格林尼治起始子午线之间的角距；GAST W 为格林尼治视恒星时；为地球自转的速率，/>；t为观测时刻；所以：
；
；
式中，为观测时刻升交点经度；/>为升交点赤经；/>为升交点赤经的变化率；为地球自转的速率，/>；/>为归化时间；/>为星历参考时刻；为星历参考时刻/>的升交点的赤经；GAST W 为格林尼治视恒星时；/>、/>、/>的值可从SBAS电文中获取。
⑧基于卫星在轨道平面坐标系的坐标和观测时刻升交点经度计算卫星在地心固定坐标中的三维坐标；
把卫星在轨道平面直角坐标系中的坐标进行旋转变换，可得出卫星在地心固定坐标中的三维坐标：
；
式中，、/>、/>为卫星在地心固定坐标中的三维坐标；/>、/>分别为卫星在轨道平面直角坐标系中的横坐标和纵坐标；/>为轨道倾角；/>为观测时刻升交点经度。
（2）基于卫星在地心固定坐标中的三维坐标进一步计算卫星的高度角；
在获得卫星在地心固定坐标中的三维坐标后，下一步可通过计算卫星的高度角进行可见星的判断。
用B 0 、L 0 表示仿真时刻观测点的经纬度信息；观测点在地心固定坐标系下的坐标可表示为以下公式：
；
式中，R为地球半径，R=6371.004×103米；B 0 、L 0 分别表示仿真时刻观测点的经、纬度信息。
根据上面两公式可获得卫星在站心坐标系下的坐标：
；
卫星的高度角和方位角通过以下公式计算得到：
；
；
式中，为卫星的高度角；/>、/>、/>为卫星在站心坐标系下的坐标；/>为卫星的方位角；/>、/>、/>为观测点在地心固定坐标系下的坐标。
S300：读取该GPS卫星的PRN掩码，若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据。
如图4所示，210比特的数据存储区能够保存210个PRN号对应的PRN掩码；PRN掩码为0，表示该PRN号所对应的GPS卫星未被SBAS系统监测；PRN掩码为1，表示该PRN号所对应的GPS卫星被SBAS系统监测到，该星为可见星。
例如获取原始电文：c60ac005 fffff800 1ffdffff e4008019 ffdffdffdffeb957 b999bbbb ae44e9c0
转为二进制：
1100011000001010110000000000010111111111111111111111100000000000000111111111110111111111111111111110010000000000100000000001100111111111110111111111110111111111110111111111111010111001010101111011100110011001101110111011101110101110010001001110100111000000
电文类型；取第9-14位000010转换为十进制是2
MT2中的175-226位为UDRE：
1010 1110 0101 0101 1110 1110 0110 0110 0110 1110 1110 1110 1110
对应十进制为：10 14 5 5 14 14 6 6 6 14 14 14 14
所以GPS 2、5、6、10、11、12、13未被SBAS系统观测。
GPS 1-13的快变改正数为MT2的19-70位，每四位二进制数对应一个GPS。
MT1:c607ffff fffc0000 00000000 00000000 000c4000 00000000 00000000d37a9b40
转为二进制：
1100011000000111111111111111111111111111111111000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011000100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011010011011110101001101101000000
15-53位：111111111111111111111111111111110000000
15-53位中的前13个“1”对应MT2，GPS1-13均被SBAS系统观测。
综合上述UDRE，GPS 1、3、4、7、8、9被SBAS系统观测。
如图5所示，若通过GPS卫星的高度角判定该GPS卫星可见，则读取该GPS卫星动态MT1中的PRN掩码；若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据，即若该GPS卫星的PRN掩码为1，则将该GPS卫星对应的快变改正数通过电文MT2和MT3播发。
S400：基于历书计算任一不可见GPS卫星在未来设定时间内的预测位置信息，基于预测位置信息判断该不可见GPS卫星在未来设定时间内是否可见；若可见，则发出换星预报，并读取该GPS卫星的PRN掩码，若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据；若一直不可见，则不生成MT2和MT3中对应GPS卫星的播发数据。
设置多个地面站（即GPS基准站），对可见星进行预报，以获得可见星预报结果（即基于预测位置信息判断该不可见GPS卫星在未来设定时间内是否可见）包括：
基于不可见GPS卫星在未来设定时间（例如120s）内的历书，计算未来设定时间内的卫星运行的平均角速度、归化时间、观测时刻卫星平近点角、偏近点角、真近点角、卫星矢径、轨道倾角、升交距角、卫星在轨道平面坐标系的坐标和观测时刻升交点经度；从而计算出不可见GPS卫星在未来设定时间内的预测位置信息（即不可见GPS卫星在地心固定坐标中的预测三维坐标）；基于预测位置信息判断该不可见GPS卫星在未来设定时间内是否可见，得到可见星预报结果（即基于不可见GPS卫星在地心固定坐标中的预测三维坐标进一步计算不可见GPS卫星的预测高度角，当预测高度角大于设定阈值，则判定该不可见GPS卫星此时可见）。
由于MT1更新周期为120秒，故未来设定时间设置为120秒；如图5所示，若通过GPS卫星的高度角判定该GPS卫星不可见（即当前可见星结果），则进一步判断该不可见GPS卫星是属于120秒内一直不可见，还是属于120秒内部分时间不可见、部分时间可见；
若该不可见GPS卫星属于120秒内一直不可见（即当前可见星结果与未来120s内可见星预报结果相同），则说明用户差分距离误差（UDRE）为14或15，MT2和MT3中不生成对应GPS卫星号的数据；
若该不可见GPS卫星属于120秒内部分时间不可见、部分时间可见（即当前可见星结果与未来120s内可见星预报结果不同），说明该不可见GPS卫星由不可见变为可见，有卫星状态发生变化，则发出换星预报，预报即将出现动态MT1，重复播发动态MT1，并读取该GPS卫星动态MT1中的PRN掩码，若PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发数据，即将该GPS卫星所对应的快变改正数通过电文MT2和MT3播发。
原有电文播发MT2-4，可广播卫星数为39，但实际广播卫星数为15-19，每条MT2或MT3电文可播发13颗卫星的信息，因此，播发MT2-3即可，如图5（静态MT1与动态MT1流程对比图）所示，静态MT1时，需播发MT2-4；本发明将MT1由静态变为动态，只播发MT2-3；在进行电文编排时，使用动态MT1，不再进行MT4的播发，由此可节约带宽，为认证电文提供带宽；即本发明通过引入动态MT1电文，使得原有电文不再播发MT4，节约的带宽可用于认证服务。
实施例二
如图6所示，本发明的一个实施例提供了一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化系统，包括接收模块、SBAS数据处理模块和生成模块（即电文钟差编排模块）；所述SBAS数据处理模块包括第一判断模块和第二判断模块；
所述接收模块用于获取原始电文；并对所述原始电文进行预处理，得到SBAS电文；所述SBAS电文包括历书、PRN掩码和快变改正数；
所述第一判断模块用于基于所述历书计算当前任一GPS卫星的位置信息，以及基于所述GPS卫星的位置信息判断所述GPS卫星是否可见；若GPS卫星可见，则调用所述生成模块，若GPS卫星不可见，则调用所述第二判断模块；
所述生成模块用于读取所述GPS卫星的PRN掩码，若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据；
所述第二判断模块用于基于所述历书计算任一不可见GPS卫星在未来设定时间内的预测位置信息，基于所述预测位置信息判断该不可见GPS卫星在未来设定时间内是否可见；若可见，则发出换星预报，并调用所述生成模块；若不可见，则不生成MT2和MT3中对应GPS卫星的播发数据。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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)
1.一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100：获取原始电文；并对所述原始电文进行预处理，得到SBAS电文；所述SBAS电文包括历书、PRN掩码和快变改正数；
S200：基于所述历书计算当前任一GPS卫星的位置信息，以及基于所述GPS卫星的位置信息判断所述GPS卫星是否可见；若GPS卫星可见，则执行步骤S300，若GPS卫星不可见，则执行步骤S400；
S300：读取所述GPS卫星的PRN掩码，若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据；
S400：基于所述历书计算任一不可见GPS卫星在未来设定时间内的预测位置信息，基于所述预测位置信息判断该不可见GPS卫星在未来设定时间内是否可见；若可见，则发出换星预报，并读取该GPS卫星的PRN掩码，若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据；若不可见，则不生成MT2和MT3中对应GPS卫星的播发数据。
2.根据权利要求1所述的电文编排优化方法，其特征在于，所述步骤S100中对所述原始电文进行预处理包括：
S110：将十六进制的原始电文转换为十进制数据；
S120：判断所述十进制数据属于何种电文类型；若属于电文类型MT1，则进一步判断每颗GPS卫星对应的PRN掩码是否为1，若某一GPS卫星的PRN掩码为1，则暂时保留该GPS卫星所对应的相关数据；若某一PRN掩码为0，则剔除该GPS卫星所对应的相关数据；
若数据属于电文类型MT2、MT3、MT4，则进一步判断每颗GPS卫星对应的用户差分距离误差是否为14或15，若某一GPS卫星的UDRE不为14或15，则暂时保留该GPS卫星所对应的相关数据；若某一GPS卫星的UDRE为14或15，则剔除该GPS卫星所对应的相关数据；
S130：将所有同时符合PRN掩码为1、UDRE不为14或15的GPS卫星所对应的历书、PRN掩码和快变改正数作为SBAS电文。
3.根据权利要求1所述的电文编排优化方法，其特征在于，所述步骤S200包括：
基于所述历书计算GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标，基于GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标进一步计算GPS卫星的高度角，当GPS卫星的高度角大于设定阈值，则判定该GPS卫星可见。
4.根据权利要求3所述的电文编排优化方法，其特征在于，所述设定阈值为15°。
5.根据权利要求3所述的电文编排优化方法，其特征在于，基于所述历书计算GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标包括：
①基于历书计算卫星运行的平均角速度和归化时间；
②基于所述卫星运行的平均角速度和归化时间计算观测时刻卫星平近点角；
③基于所述观测时刻卫星平近点角计算偏近点角；
④基于所述偏近点角计算真近点角；
⑤计算卫星矢径、轨道倾角以及基于所述真近点角计算升交距角；
⑥基于所述升交距角和卫星矢径计算卫星在轨道平面坐标系的坐标；
⑦计算观测时刻升交点经度；
⑧基于所述卫星在轨道平面坐标系的坐标和观测时刻升交点经度计算卫星在地心固定坐标中的三维坐标。
6.根据权利要求3所述的电文编排优化方法，其特征在于，所述卫星在地心固定坐标中的三维坐标通过以下公式表示：
；
式中，、/>、/>为卫星在地心固定坐标中的三维坐标；/>、/>分别为卫星在轨道平面直角坐标系中的横坐标和纵坐标；/>为轨道倾角；/>为观测时刻升交点经度。
7.根据权利要求6所述的电文编排优化方法，其特征在于，所述GPS卫星的高度角通过以下公式表示：
；
式中，为GPS卫星的高度角；/>、/>、/>为卫星在站心坐标系下的坐标；/>、/>、/>为观测点在地心固定坐标系下的坐标。
8.根据权利要求1所述的电文编排优化方法，其特征在于，所述步骤S400中未来设定时间为未来120秒。
9.一种用于单频SBAS认证服务的电文编排优化系统，其特征在于，包括接收模块、第一判断模块、第二判断模块和生成模块；
所述接收模块用于获取原始电文；并对所述原始电文进行预处理，得到SBAS电文；所述SBAS电文包括历书、PRN掩码和快变改正数；
所述第一判断模块用于基于所述历书计算当前任一GPS卫星的位置信息，以及基于所述GPS卫星的位置信息判断所述GPS卫星是否可见；若GPS卫星可见，则调用所述生成模块，若GPS卫星不可见，则调用所述第二判断模块；
所述生成模块用于读取所述GPS卫星的PRN掩码，若该GPS卫星的PRN掩码为1，则基于该GPS卫星的快变改正数生成MT2和MT3播发电文数据；
所述第二判断模块用于基于所述历书计算任一不可见GPS卫星在未来设定时间内的预测位置信息，基于所述预测位置信息判断该不可见GPS卫星在未来设定时间内是否可见；若可见，则发出换星预报，并调用所述生成模块；若不可见，则不生成MT2和MT3中对应GPS卫星的播发数据。
10.根据权利要求9所述的电文编排优化系统，其特征在于，所述第一判断模块执行以下操作：
基于所述历书计算GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标，基于GPS卫星在地心固定坐标中的三维坐标进一步计算GPS卫星的高度角，当GPS卫星的高度角大于设定阈值，则判定该GPS卫星可见。
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