分配卫星导航数据的方法和装置的制作方法

文档序号:6131662阅读:250来源:国知局
专利名称:分配卫星导航数据的方法和装置的制作方法
技术领域
本发明一般涉及卫星定位系统,更具体而言,涉及卫星导航数据的分配。
背景技术
用于全球定位系统(GPS)的卫星信号接收机利用来自多个卫星的测量来计算位置。如果GPS接收机可以优先接入卫星轨道和时钟模型,那么获取GPS无线信号过程的速度和灵敏度将得到增强。这个模型是由GPS卫星传播的,被称为卫星导航电文。一旦获取了GPS无线信号,计算位置的处理就需要利用包含在卫星导航电文中的信息。
GPS卫星导航电文每帧1500比特,以每秒50比特的速度传送,如ICD-GPS-200C所定义。这样,传送每帧需要30秒。每次传播的1500比特的帧包括每个长度为300比特的五个子帧。最开始的三个子帧(也就是最开始的900比特)包括与特定传播卫星相关的星历表信息。星历表信息包括特定卫星的精确的卫星轨道和时间模型信息。在每个1500比特帧中最开始的三个子帧都同样重复一段特定持续时间。传播星历表信息典型地在未来的两到四小时内有效(从传播时间开始)并且由卫星控制站周期性更新。第四和第五个子帧包含部分卫星年历,其中包括整个卫星群的粗略星历表和时间模型信息。第四和第五个子帧的内容直到传送了整个年历才会改变。第四和第五个子帧的重复周期是12.5分钟(也就是整个卫星年历都包含在15,000比特中)。
对GPS接收机来说,从卫星上下载星历表信息总是很慢(不快于18秒),经常很困难,有时不可能(在信号强度很低的环境中)。由于这些原因,很久以来人们就知道通过其他方式向GPS接收机发送星历表代替等待卫星传送是有利的。于1984年4月24日授权的美国专利4,445,118描述了在GPS参考站收集星历表信息的技术,通过无线传输向远程GPS接收机发送辅助数据。向GPS接收机提供辅助数据的技术被称为“辅助-全球定位系统(A-GPS)”。
目前,A-GPS参考站接收可见卫星星历表数据并将整个星历表模型(例如,900比特)存储为数据文件用于分配。包含星历表的数据文件在数据初始收集之后(也就是几分钟后)的一段时间被传送到远程接收机。星历表数据收集和分配的这段等待时间可能会对远程接收机的操作产生不良影响。例如,远程接收机使用的星历表数据可能会由于卫星运行状态不良而无效。但是,远程接收机在从服务器接收到更新的星历表数据之前,将会在接下来的几分钟仍然使用无效的星历表数据。
因此,在本技术领域需要一种向远程接收机分配卫星导航数据时减少等待时间的方法和装置。

发明内容
一种分配卫星导航数据的方法和装置克服了现有技术的缺陷。一个实施方案中,在多个参考站的每个站处理卫星信号,以分别接收多个卫星导航数据流。形成多个包,以对所述多个卫星导航数据流做出响应,生成多个打包的卫星导航数据流。打包的卫星导航数据流被发送到处理系统。处理系统移除所述多个打包的卫星导航数据流内重复的包以生成联合包流。然后将联合包流发送到通信网络中。
附图简述为了详细理解本发明的上述特征,下面将结合实施方案,有些还会参照附图,对上述简要概括的本发明进行更为详细的说明。但是,应注意的是,附图仅对本发明的典型实施方案进行了例举,因此并不能认为其限制本发明的范围,对于本发明来说其他等同的有效实施方案也是允许的。


图1是图示了卫星导航数据分配系统的示例性实施方案的方框图;图2是图示了从参考站向服务器分配卫星导航数据过程的示例性实施方案的数据流程图;图3是图示了在参考站内对卫星信号进行解码以恢复卫星导航数据过程的示例性实施方案的流程图;图4是图示了将卫星导航数据在网络集线器内集中的过程的示例性实施方案的流程图;图5是图示了在服务器上对卫星导航数据进行解码的过程的示例性实施方案的流程图;以及图6是图示了用于实现在此描述的过程和方法的计算机的示例性为了便于理解,只要有可能,使用了相同的参考数字以标明共用相同数字的相同元件。
具体实施例方式
图1是图示了卫星导航数据分配系统100的示例性实施方案的方框图。系统100包括从1021到102N的多个参考站(全体称为参考站102)、网络集线器108以及服务器116。参考站102接收来自多个卫星105的卫星导航数据。网络集线器108收集来自参考站102的卫星导航数据并将卫星导航数据提供给服务器116。服务器116对卫星导航数据进行处理,以对其中定义的各种参数进行解码。然后服务器116可将从卫星导航数据中提取的信息传输到请求器120。
更具体地说,从1021到102N的每个参考站包括从1041到104N的相应一个GPS接收机(全体称为卫星信号接收机104),用来接收来自可见的多个卫星105的信号。GPS接收机104中的每个接收机对接收到的卫星信号进行解码,以获取相关可见卫星的卫星导航数据。卫星导航数据包括如上所述格式为帧和子帧的卫星导航电文。GPS接收机104能够实时的分流原始卫星导航电文。例如,某些NovAtel GPS接收机就有这种能力。
参考站102将GPS接收机104产生的卫星导航数据流格式化,以通过通信网络106向网络集线器108传输。在一个实施方案中,参考站102对数据流进行处理,以形成包括因特网协议(IP)包的包流,可采用用户数据报协议(UDP)通过通信链路106传输这些包流。网络集线器108处理来自参考站102的格式化数据流(“参考站数据流”)来移除冗余信息。网络集线器108产生格式化数据流(“网络集线器数据流”),其中包括来自参考站102的卫星导航数据参考站数据流的唯一信息。网络集线器108利用通信网络112向服务器116传输网络集线器数据流。在本发明的一个实施方案中,使用了一个或多个附加的网络集线器(“集线器110”)以提供备份。网络集线器110与网络集线器108的操作模式相同。通信网络106和112可包括本技术领域已知的任何类型的网络,例如帧中继、异步传输模式(ATM)网络等。尽管通信网络106和112以独立的网络示出,但是本领域技术人员将意识到网络106和112可组成一个网络。
在一个实施方案中,另一个参考站114可设置在服务器116附近。参考站114包括一个类似于GPS接收机104的GPS接收机115,并提供类似于参考站102提供的格式化的数据流(“协同定位参考站数据流”)。服务器116处理网络集线器数据流和协同定位参考站数据流,如果可以,就从中提取各种参数。例如,服务器116可提取组成卫星导航电文的星历表数据、年历数据、电离层数据、世界标准时间(UTC)偏移量数据、卫星运行状态数据以及原始数据位中的一个或多个。类似于网络集线器108和110,服务器116可首先处理网络集线器数据流和协同定位参考站数据流以移除冗余信息。提取出的信息可利用通信网络118提供给请求器120。通信网络118可能包括无线通信网络或者其他类型的通信网络例如因特网。
图2是图示了从参考站向服务器分配卫星导航数据过程200的示例性实施方案的数据流程图。过程200开始于卫星导航数据流202。卫星导航数据流202包括可见卫星传播的卫星导航电文的子帧。卫星导航数据流202作为打包器204的输入。打包器204将卫星导航数据流202格式化为包流206。在本发明的一个实施方案中,包流206中的每个包都包括卫星导航数据流202的一个子帧。此外,包流206中的每个包都包括用来确定被携带的子帧的一个包头。例如,包头可包括卫星标识符和周时间(TOW)值以唯一确定相关子帧。包流206可作为参考站数据流208直接输出。
参考站数据流208作为集中器210的输入。集中器210也接收来自其他参考站的参考站数据流。集中器210处理参考站数据流以移除携带冗余信息的包。例如,可以在地球表面设置两个参考站,以便接收来自同一卫星的卫星导航电文。对应那两个参考站的参考站数据流将包括定义相同子帧的包。冗余子帧不是必需的,可以移除。集中器210提供一个网络集线器数据流212作为输出。网络集线器数据流212包括具有来自参考站的唯一信息的包流。例如,网络集线器数据流212可包括携带唯一子帧的包流。
网络集线器数据流212作为集中器214的输入。集中器214也可接收附加的网络集线器数据流,还接收来自与服务器协同定位参考站的附加参考站数据流。集中器214与集中器210的操作模式类似,产生服务器数据流216。服务器数据流216包括具有来自网络集线器和协同定位参考站的唯一信息的包流。服务器数据流216作为解码器218的输入。解码器218处理服务器数据流216以提取卫星数据220。卫星数据220包括星历表、年历、电离层数据、UTC偏移量、卫星运行状态以及原始数据位中的一个或多个。卫星数据220存储在高速缓冲存储器222内。
在本发明的一个实施方案中,参考站可接收来自其他参考站的参考站数据流。因此,参考站内的包流206可作为可选的集中器224的输入。集中器224与集中器210和214的操作模式类似,以移除冗余信息并向网络集线器提供唯一的参考站数据流208。
图3是图示了在参考站内对卫星信号进行解码以恢复卫星导航数据过程300的示例性实施方案的流程图。过程300开始于步骤302,在此接收多个可见卫星的卫星导航电文。在步骤304,卫星导航电文的子帧被打包,以生成包流(例如IP包流)。在步骤306,包头被加入包流内的每个包,该包流具有与相应子帧相关的卫星标识符和TOW值。在可选步骤308,该包流与来自其他参考站的包流合并,并且移除携带冗余子帧的包(例如具有相同卫星标识符和相同TOW值的包头的包)。在步骤310,包流被传输到网络集线器。例如,包流可采用UDP来传输。
图4是图示将卫星导航数据在网络集线器内集中的过程400的示例性实施方案的流程图。过程400开始于步骤402,在此接收来自多个参考站的包流。在步骤404,分析包流的包以移除那些携带冗余信息的包,并且合并包流的包以产生网络集线器包流。例如,可分析包的包头来确定那些具有相同卫星标识符和相同TOW值的包头。在步骤406,网络集线器包流被传输到服务器。例如,可以采用UDP传输网络集线器包流。
图5是图示在服务器上对卫星导航数据进行解码过程500的示例性实施方案的流程图。过程500开始于步骤502,在此从一个或多个网络集线器接收一个或多个网络集线器数据流。在可选步骤504,接收来自与服务器协同定位参考站的参考站数据流。在步骤506,网络集线器数据流的包和可选参考站数据合并以产生服务器数据流,并且移除携带冗余子帧的包(例如,具有相同卫星标识符和相同TOW值的包头的包)。在步骤508,服务器数据流携带的卫星导航数据被解码以产生卫星数据。在步骤510,将卫星数据存储在服务器内,以向请求器传输。
图6是图示适于实现上述过程和方法的计算机600的示例性实施方案的方框图。计算机600包括中央处理单元(CPU)601、内存603、各种辅助电路604以及I/O接口602。CPU601可以是本技术领域已知的任何类型的微处理器。CPU602的辅助电路604包括常规高速缓冲存储器、电源、时钟电路、数据寄存器、I/O接口等。I/O接口602可以直接连接或者通过CPU601连接到内存603上。I/O接口602可以连接到各种输入设备612和输出设备611上,例如,标准键盘、鼠标、打印机、显示器等。
内存603可存储一个或多个程序和/或数据的全部或部分,以实现上述过程和方法。尽管公开的本发明是由计算机执行软件程序实现的,但是本领域技术人员可以意识到本发明也可以通过硬件、软件或者硬件和软件的结合来实现。这些实现可包括很多独立执行各种程序的处理器和专用硬件,例如专用集成电路(ASIC)。
尽管本发明的方法和装置是参考GPS卫星来描述的,但是可以意识到所述教导同样可以应用于利用伪卫星或卫星与伪卫星结合的定位系统中。伪卫星是传播可调制到L-波段载波信号上的PN码(类似于GPS信号)的地基发射机,通常与GPS时间同步。在此所用的术语“卫星”,意思是包括伪卫星或等同伪卫星,在此所用的术语“GPS信号”,意思是包括来自伪卫星或等同伪卫星的类似GPS信号。
此外,在前面的讨论中,参考美国全球定位系统(GPS)上的应用描述了本发明。但是,很显然这些方法同样可以应用到类似卫星系统,特别是俄罗斯全球卫星导航系统和欧洲伽利略系统。在此所用的术语“GPS”包括包含俄罗斯全球卫星导航系统和欧洲伽利略系统的此类可选卫星定位系统。
尽管以上所述是针对本发明的实施方案,也可设计出本发明的其他和更多实施方案而不偏离本发明的基本范围,所述范围由下面的权利要求确定。
权利要求
1.一种分配卫星导航数据的方法,包括在多个参考站的每个站处理卫星信号,以接收相应的多个卫星导航数据流;形成响应所述多个卫星导航数据流的包,以生成多个打包的卫星导航数据流;将所述多个打包的卫星导航数据流中的每个数据流发送到处理系统;在所述处理系统,移除多个打包的卫星导航数据流内重复的包,以生成一个联合包流;以及将所述联合包流发送到通信网络中。
2.如权利要求1所述的方法,进一步包括对所述联合包流内的卫星导航数据进行解码,以生成卫星数据。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于所述卫星数据至少包括星历表数据、年历数据、电离层数据、世界标准时间偏移量数据、卫星运行状态数据和原始数据位中的一个。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述多个卫星导航数据流包括全球定位系统(GPS)卫星导航电文,以及每个所述包包括所述GPS卫星导航电文的子帧。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于每个所述包包括具有卫星标识符和周时间(TOW)值的包头。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于移除每个所述重复的包以对与其相关的所述卫星标识符和所述TOW值做出响应。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述处理系统包括网络集线器,并且所述方法进一步包括在定位服务器接收来自所述通信网络的所述联合包流。
8.如权利要求7所述的方法,进一步包括对所述联合包流内的卫星导航数据进行解码,以生成卫星数据;以及在所述定位服务器内的高速缓冲存储器中存储所述卫星数据。
9.如权利要求7所述的方法,进一步包括在所述定位服务器接收至少一个附加的打包卫星导航数据流;移除所述联合包流和所述至少一个附加的打包卫星导航数据流内的重复的包以生成另一个联合包流;对所述其他联合包流内的卫星导航数据进行解码,以生成卫星数据;以及在所述定位服务器内配置的高速缓冲存储器中存储所述卫星数据。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于至少一个所述附加的打包卫星导航数据流是由附加的网络集线器和接近所述定位服务器的一个参考站中至少一个生成的。
11.一种分配卫星导航数据的系统,包括多个参考站,用于处理卫星信号以分别接收多个卫星导航数据流,并形成响应所述多个卫星导航数据流的包以生成多个打包的卫星导航数据流;以及处理系统,用于接收所述多个打包卫星导航数据流的每个数据流,移除在所述多个打包卫星导航数据流内重复的包,以生成联合包流,并将所述联合包流发送到通信网络中。
12.如权利要求11所述的系统,其特征在于所述处理系统包括处理器,用于对所述联合包流内的卫星导航数据进行解码以生成卫星数据。
13.如权利要求12所述的系统,其特征在于所述卫星数据至少包括星历表数据、年历数据、电离层数据、世界标准时间偏移量数据、卫星运行状态数据和原始数据位中的一个。
14.如权利要求11所述的系统,其特征在于所述多个卫星导航数据流包括全球定位系统(GPS)卫星导航电文,以及每个所述包包括所述GPS卫星导航电文的子帧。
15.如权利要求14所述的系统,其特征在于每个所述包包括具有卫星标识符和周时间(TOW)值的包头。
16.如权利要求15所述的系统,其特征在于移除每个所述重复的包以对与其相关的所述卫星标识符和所述TOW值做出响应。
17.如权利要求11所述的系统,其特征在于所述处理系统包括网络集线器,并且所述系统进一步包括定位服务器,用于接收所述联合包流。
18.如权利要求17所述的系统,其特征在于所述定位服务器包括处理器,用于对所述联合包流内的卫星导航数据进行解码以生成卫星数据;以及存储器,用于存储所述卫星数据。
19.如权利要求17所述的系统,进一步包括附加的参考站,接近所述定位服务器配置,用于提供至少一个附加的打包卫星导航数据流;其中所述定位服务器包括处理器,移除在所述联合包流和至少一个附加的打包卫星导航数据流内的重复包以生成另一个联合包流并对所述其他联合包流内的卫星导航数据进行解码以生成卫星数据;以及存储器,用于存储所述卫星数据。
20.一种分配卫星导航数据的装置,包括用于在多个参考站的每个站处理卫星信号以接收相应多个卫星导航数据流的装置;用于形成包的装置,以对所述多个卫星导航数据流做出响应来生成多个打包的卫星导航数据流;用于将所述多个打包卫星导航数据流的每个数据流发送到处理系统的装置;用于在所述处理系统移除所述多个打包卫星导航数据流内重复的包,以生成一个联合包流的装置;以及用于将所述联合包流发送到通信网络中的装置。
全文摘要
描述了用于分配卫星导航数据的方法和装置。在一个实施例中,在多个参考站的每个站处理卫星信号以接收相应的多个卫星导航数据流。形成包以对所述多个卫星导航数据流做出响应,从而生成多个打包的卫星导航数据流。打包的卫星导航数据流被发送到处理系统。处理系统移除在所述多个打包卫星导航数据流内重复的包,以生成联合包系统。然后联合包流被发送到通信网络中。
文档编号G01S1/00GK1906497SQ200480040482
公开日2007年1月31日 申请日期2004年11月22日 优先权日2003年11月21日
发明者S·波多夏夫洛, C·亚伯拉罕 申请人:环球定位公司
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