专利名称：一种基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及卫星通信技术领域，特别涉及一种基于全球导航卫星系统的时频(时间和频率)传递数据采集处理系统。
背景技术：
目前，GNSS(GlobalNavigation Satellite System,全球导航卫星系统)包括 美国的 GPS (Global Positioning System,全球定位系统)、俄罗斯的 GL0NASS (Global NAvigation Satellite System,全球卫星导航系统)、中国的Compass (北斗卫星导航系统)、欧盟的Galileo系统，可用的卫星数目达到100颗以上。GNSS该计划分两步实施第一步是建立一个综合利用美国的GPS系统和俄罗斯的 GL0NASS系统的第一代全球导航卫星系统(称为GNSS-I，即后来建成的EGN0S);第二步是建立一个完全独立于美国的GPS系统和俄罗斯的GL0NASS系统之外的第二代全球导航卫星系统，即正在建设中的Galileo卫星导航定位系统。由此可见，GNSS不是一个单一星座系统，而是包括GPS、GL0NASS、Compass、Galileo等在内的综合星座系统。目前，GNSS已成为各种全球导航卫星系统的统称。众所周知，卫星是在天空中环绕地球而运行的，其全球性是不言而喻的；而全球导航是相对于陆基区域性导航而言，以此体现卫星导航的优越性。如何对GNSS 时间频率传递接收机(GNSS Time and Frequency Transfer Receiver)接收到的多个GNSS系统的测量数据进行处理和统计，以向用户提供可靠的数据源是当前对GNSS研究的重要问题。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术问题，特别提出一种基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统，该数据采集处理系统可以自动生成标准RinexOteceiver Independent Exchange Format,与接收机无关的交换格式)格式、CGGTTS (CCTF Group on GNSS Time Transfer Standards)格式的数据，为用户实现时间频率的传递和同步,提供稳定可靠的数据源。为达到上述目的，本发明的实施例提出一种基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统，包括串口数据接收模块，用于从全球导航卫星系统接收机接收原始串口数据，对所述原始串口数据进行搜帧处理；信息类型判断模块，所述信息类型判断模块与所述串口数据接收模块相连，用于对经过搜帧处理后的所述原始串口数据的信息类型进行判断，其中，所述原始串口数据的信息类型包括GPS导航电文、GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据；信息处理模块，所述信息处理模块与所述信息类型判断模块相连， 用于对不同类型的信息进行处理，包括对来自所述信息类型判断模块的所述GPS导航电文、GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据进行处理；与接收机无关的交换格式Rinex文件生成存储模块，所述Rinex文件生成存储模块与所述信息处理模块相连，用于根据所述信息处理模块处理后的GPS导航电文、GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据分别生成并存储Rinex格式的GPS导航数据、GL0NASS导航数据、GPS观测数据和 GL0NASS观测数据文件'Ck值及P3值生成存储模块，所述CA值及P3值生成存储模块与所述信息处理模块相连，用于对所述GPS观测数据和所述GL0NASS观测数据中不同类型的观测数据以及GPS导航电文、GL0NASS导航电文进行处理以生成并存储对应GPS卫星CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值以及对应GL0NASS卫星CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值；CGGTTS文件生成存储模块，所述CGGTTS文件生成存储模块分别与所述信息处理模块和所述CA值及P3值生成存储模块相连，用于生成并存储所述CGGTTS格式文件，其中所述CGGTTS文件包括所述GL0NASS卫星的CA值对应的所述 GL0NASS卫星的CA码CGGTTS文件、所述GL0NASS卫星的P3值对应的所述GL0NASS卫星的 P3码CGGTTS文件、所述GPS卫星的CA值对应的所述GPS卫星的CA码CGGTTS文件、所述 GPS P3值对应的所述GPS P3码CGGTTS文件JPS文件生成存储模块，所述JPS文件生成存储模块与所述串口数据接收模块相连，用于生成并存储JPS文件，其中，JPS文件记录所述二进制格式的原始测量数据；和FTP上传模块，所述FTP上传模块分别与所述信息处理模块、所述Rinex文件生成存储模块和所述CGGTTS文件生成存储模块相连，用于在所述信息处理模块对GPS观测数据处理后，更新历元状态，根据更新后的历元状态判断是否到达预设上传时间，如果到达所述预设上传时间，则上传所述Rinex文件和所述CGGTTS文件。根据本发明实施例的基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统，可对全球导航卫星系统接收机进行控制操作，通过采集原始串口数据，自动生成标准格式的 Rinex格式、CGGTTS格式的数据，为用户实现时间频率的传递和同步，提供稳定可靠的数据源。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I为根据本发明实施例的基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系
统的示意2为串口数据接收模块的双线程工作流程图；图3为串口数据接收模块的工作线程的工作流程图；图4为CBDModule: :ProcessComData处理串口数据的不意图；图5为OnQueryReBack维护查询状态的流程示意图；图6为接收机的参数设置/查询界面；图7为Rinex文件生成存储模块的流程图；图8为存储Rinex文件、CGGTTS文件和JPS文件的设置界面；图为Rinex文件头参数设置界面；图10为文件生成状态显示窗口示意图；图11为CA值及P3值生成存储模块计算CA值和P3值的流程图；图12为CA值曲线及P3值曲线显示界面；
图13为CGGTTS文件生成存储模块生成CGGTTS文件的流程图；图14为更新CGGTTS文件的流程图；图15为FTP上传模块上传Rinex文件和CGGTTS文件的流程图；和图16为FTP上传模块的上传参数设置及文件上传状态界面。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下面参考图I描述根据本发明实施例的基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统1000。从硬件上说，GNSS时频(时间和频率)传递接收机包括全球导航卫星系统接收机 (GNSS接收机)、温控模块和工控机，其中本发明实施例提供的基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统1000在工控机上运行。如图I所示，本发明实施例提供的基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统1000包括串口数据接收模块100、信息类型判断模块200、信息处理模块300、Rinex 文件生成存储模块400、CA值及P3值生成存储模块500、JPS文件生成存储模块600、FTP上传模块800和CGGTTS文件生成存储模块900。串口数据接收模块100用于从GNSS接收机接收原始串口数据，对原始串口数据进行搜帧处理。信息类型判断模块200与串口数据接收模块100相连，用于对经过搜帧处理后的原始串口数据的信息类型进行判断。其中，原始串口数据的信息类型包括GPS导航电文、GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据。信息处理模块300与信息类型判断模块200相连，用于对不同类型的信息进行处理，包括对来自信息类型判断模块200的 GPS导航电文、GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据进行处理。Rinex文件生成存储模块400与信息处理模块300相连，用于根据信息处理模块300处理后的GPS导航电文、GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据分别生成并存储Rinex格式的GPS导航数据、GL0NASS导航数据、GPS观测数据和GL0NASS观测数据文件。CA值及P3值生成存储模块500与信息处理模块300相连，用于对GPS观测数据和GL0NASS观测数据中不同类型的观测数据以及GPS导航电文、GL0NASS导航电文进行处理以生成并存储对应GPS 卫星CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值以及对应GL0NASS卫星CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值。CGGTTS文件生成存储模块900分别与信息处理模块300和CA值及P3值生成存储模块500相连，用于生成并存储CGGTTS格式文件。其中，CGGTTS文件包括GL0NASS卫星的CA值对应的GL0NASS卫星的CA码CGGTTS文件、GL0NASS卫星的P3值对应的GL0NASS卫星的P3码CGGTTS文件、GPS卫星的CA值对应的GPS卫星的CA码CGGTTS文件、GPS P3值对应的GPS P3码CGGTTS文件。JPS文件生成存储模块600与串口数据接收模块100相连，用于生成存储JPS文件，其中，JPS文件记录有二进制格式的原始测量数据。FTP上传模块800分别与信息处理模块300、RineX文件生成存储模块400和CGGTTS文件生成存储模块900相连，用于在信息处理模块300对GPS观测数据处理后，更新历元状态，根据更新后的历元状态判断是否到达预设上传时间，如果到达预设上传时间，则上传Rinex文件和CGGTTS文件。根据本发明实施例的基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统，可对全球导航卫星系统接收机进行控制操作，通过采集原始串口数据，自动生成标准Rinex格式、CGGTTS格式的数据，为用户实现时间频率的传递和同步，提供稳定可靠的数据源。在本发明的一个实施例中，本发明实施例提供的基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统还包括配置模块1100。其中，配置模块1100分别与串口数据接收模块100、信息类型判断模块200、信息处理模块300、Rinex文件生成存储模块400、CA值及 P3值生成存储模块500、CGGTTS文件生成存储模块900、JPS文件生成存储模块600、在视卫星实时状态显示模块710、CGGTTS数据实时显示模块720、CA值及P3值实时数据及曲线显示模块730和FTP上传模块800相连。配置模块1100用于配置上述各个模块，并以 XML(Extensible Markup Language,可扩展标记语言)形式存储上述各个模块的配置数据。 其中，配置模块1100中存储有对应于各个模块的配置文件，其中对应的配置文件中存储有相应的配置数据。配置模块1100利用上述配置数据对各个模块进行配置。数据采集处理系统中的各个模块通过读取配置文件即可获取相应的配置数据。为了使得信息处理模块300的时钟与上位机的时钟同步，本发明实施例提供的基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统还包括定时模块1200，用于将上位机的时间同步到由信息处理模块300解析得到的协调世界时UTC时间。其中，上位机可以为 PC (Personal Computer,个人计算机)。下面参考图2至图15详细描述根据本发明实施例的基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统1000。本发明实施例提供的基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统1000 可以利用VC6. O作为开发环境，同时使用BCG9. O界面库。串口数据接收模块100采用两个处理线程进行工作，其中两个处理线程包括工作线程S301和窗口线程S302。首先执行 S301，工作线程，然后执行S302，窗口线程。如图2所示，工作线程负责从串口读取全球导航卫星系统接收机的原始串口数据并进行搜帧、处理，然后通过windows消息通知窗口线程进行处理。具体而言，用户在打开串口之后，生成工作线程，其中工作线程是在 CBDModule: : InitCom函数中生成。工作线程仅负责从串口接收原始串口数据并进行搜帧处理。其中，串口数据接收模块100从串口接收原始串口数据并进行搜帧处理包括从原始串口数据中查找符合预设格式的信息帧。在本发明的一个实施例中，预设格式为JAVA格式。 串口数据接收模块100在搜帧处理后，通知窗口线程进行处理。窗口线程在收到信息帧后根据信息ID的不同，调用不同的函数进行分类处理。实际的功能是在窗口线程中完成。除非接收机信息帧的格式发生变化，否则工作线程不用执行。下面参考图3对工作线程接收原始串口数据、搜帧、处理进行详细描述。数据采集系统1000执行步骤S401,通过开辟一个CBDModule: :ProcessComData线程从串口接收Javad接收机的原始串口数据，对原始串口数据进行搜帧处理提取出有用的协议并缓存在队列中，然后执行步骤S402，判断是否搜到完整的数据帧。如果没有则返回步骤S401,否则执行步骤S403,通过消息通知CMainFrame主窗口，CMainFrame窗口收到消息后从队列中提取第一条协议，然后根据协议类型解析、处理、显示。
下面对串口数据接收模块100中涉及的类和对象进行描述。(I)CAsynCom :串口类，用于对串口操作的封装，实现串口的打开、关闭、从串口读数、向串口写数等操作。其中，CAsynCom采用异步操作的方式实现对串口数据的操作。 (2) DataFrame :数据巾贞类，用于在CBDModule类中包含该类的实现对象m_ DataFrame,该类通过DataFrame: : DataProcess函数接收来自串口的原始串口数据并进行搜索，找到正确的数据帧。(3)CBDModule :具体实现为g_BDModule对象，该类用于实现对串口操作、串口数据搜巾贞处理功能的封装，核心函数为ProcessComDatahe和DataProcess函数。 ProcessComDatahe函数在一个专用的数据处理线程中运行，一方面接收串口数据并进行处理，另一方面响应关闭串口的指不。DataProcess函数将搜到的数据放入缓存队列并通过WM_USER+700消息通知 CMainFrame 窗口。(4) CMainFrame :程序主窗口，CMainFrame是其他子窗口的父窗口。 CMainFrame: :OnCreate函数实现系统初始化功能并响应WM_USER+700消息，响应函数为 CMainFrame: : OnAsyInfoCom,该函数提取搜到的信息并调用 JavadStandInfoExplain 函数进行解析。下面对串口数据接收模块100中涉及到的部分函数进行描述。(I) CBDModule: :ProcessComData 函数CBDModule: :ProcessComData函数为工作线程的实现函数。如图4所示， CBDModule: :ProcessComData函数的执行流程包括如下步骤S501 :从串口取数据，Obj- > m_pCom_ > ReadData()；S502 :等待同步信号，WaitForMultipleObjects ；S503 :判断同步信号类型，如果为退出线程(WAIT_0BJECT_0+1)，则执行步骤 S504，如果收到串口数据(WAIT_0BJECT_0)，则执行步骤S505 ；S504 :释放资源并退出；S505 :获取串口 数据，Obj- > m_pCom_ > GetData ；S506 :处理数据并获取新的数据，Obj- > m_pCom- > GetData,Obj- > m_pCom- > ReadDataO，然后返回步骤S502。(2) CMainFrame: : JavadStandInfoExplain 函数JavadStandInfoExplain函数用于解析从接收机收到的所有信息巾贞,该函数主要根据信息头判断是信息类型并调用对应的处理函数进行处理。表I示出了 JavadStandInfoExplain函数处理的信息的类型。
权利要求
1.一种基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统，其特征在于，包括串口数据接收模块，用于从全球导航卫星系统接收机接收原始串口数据，对所述原始串口数据进行搜帧处理；信息类型判断模块，所述信息类型判断模块与所述串口数据接收模块相连，用于对经过搜帧处理后的所述原始串口数据的信息类型进行判断，其中，所述原始串口数据的信息类型包括GPS导航电文、GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据；信息处理模块，所述信息处理模块与所述信息类型判断模块相连，用于对不同类型的信息进行处理，包括对来自所述信息类型判断模块的所述GPS导航电文、GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据进行处理；与接收机无关的交换格式Rinex文件生成存储模块，所述Rinex文件生成存储模块与所述信息处理模块相连，用于根据所述信息处理模块处理后的GPS导航电文、GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据分别生成并存储Rinex格式的GPS导航数据、 GL0NASS导航数据、GPS观测数据和GL0NASS观测数据文件；CA值及P3值生成存储模块，所述CA值及P3值生成存储模块与所述信息处理模块相连，用于对所述GPS观测数据和所述GL0NASS观测数据中不同类型的观测数据以及GPS导航电文、GL0NASS导航电文进行处理以生成并存储对应GPS卫星CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值以及对应GL0NASS卫星CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值；CGGTTS文件生成存储模块，所述CGGTTS文件生成存储模块分别与所述信息处理模块和所述CA值及P3值生成存储模块相连，用于生成并存储所述CGGTTS格式文件，其中所述 CGGTTS文件包括所述GL0NASS卫星的CA值对应的所述GL0NASS卫星的CA码CGGTTS文件、所述GL0NASS卫星的P3值对应的所述GL0NASS卫星的P3码CGGTTS文件、所述GPS卫星的CA值对应的所述GPS卫星的CA码CGGTTS文件、所述GPS P3值对应的所述GPS P3码 CGGTTS 文件；JPS文件生成存储模块，所述JPS文件生成存储模块与所述串口数据接收模块相连，用于生成并存储JPS文件，其中，JPS文件记录所述二进制格式的原始测量数据；和FTP上传模块，所述FTP上传模块分别与所述信息处理模块、所述Rinex文件生成存储模块和所述CGGTTS文件生成存储模块相连，用于在所述信息处理模块对GPS观测数据处理后，更新历元状态，根据更新后的历元状态判断是否到达预设上传时间，如果到达所述预设上传时间，则上传所述Rinex文件和所述CGGTTS文件。
2.如权利要求I所述的数据采集处理系统，其特征在于，所述串口数据接收模块对所述原始串口数据进行搜帧处理包括从所述原始串口数据中查找符合预设格式的信息帧。
3.如权利要求I所述的数据采集处理系统，其特征在于，所述Rinex文件生成存储模块根据处理后的GPS导航电文、GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据判断是否需要分别生成Rinex格式的GPS导航数据、GL0NASS导航数据、GPS观测数据和GL0NASS 观测数据文件，如果是，则根据所述处理后的GPS导航电文、GL0NASS导航电文和GPS观测数据更新相应的星历信息、生成并存储Rinex格式的GPS导航数据、GL0NASS导航数据、GPS 观测数据和GL0NASS观测数据文件；所述Rinex文件生成存储模块根据所述GPS导航电文、所述GL0NASS导航电文、GPS观测数据和GL0NASS观测数据，生成所述Rinex文件。
4.如权利要求I所述的数据采集处理系统，其特征在于，所述CA值及P3值生成存储模块计算所述GPS卫星的CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值以及所述 GL0NASS卫星的CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值，包括判断所述每颗跟踪卫星的类型，当所述跟踪卫星为GL0NASS卫星时，计算所述GL0NASS卫星的CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值，并通过设置野值处理对所述GL0NASS卫星的CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值进行野值处理；当所述跟踪卫星为GPS卫星时，计算所述GPS卫星的CA码测量的接收机钟差值和P3 码测量的接收机钟差值，并通过设置野值处理对所述GPS卫星的CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值进行野值处理。
5.如权利要求3所述的数据采集处理系统，其特征在于，所述Rinex文件、所述CGGTTS 文件、所述JPS文件、所述GPS卫星CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值以及所述GL0NASS卫星CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值每隔预定时间进行更新。
6.如权利要求I所述的数据采集处理系统，其特征在于，还包括在视卫星实时状态信息显示模块，用于在每个历元显示所述GPS卫星和所述GL0NASS 卫星的星空视图和卫星信息以及GNSS接收机的PVT信息；CGGTTS数据实时显示模块，用于实时显示CGGTTS数据信息；CA值及P3值实时数据及曲线显示模块，用于实时显示CA值数据及曲线和P3值数据及曲线。
7.如权利要求I所述的数据采集处理系统，其特征在于，所述FTP上传模块还用于上传所述CGGTTS文件。
8.如权利要求7所述的数据采集处理系统，其特征在于，所述FTP上传模块根据所述更新后的历元状态，在每个历元检测是否有所述Rinex文件和/或所述CGGTTS文件需要上传，如果有，则进一步判断是否到达所述预设上传时间，当到达所述预设上传时间后，检测全部所述Rinex文件和/或所述CGGTTS文件，并上传所述Rinex文件和/或所述CGGTTS 文件至所述FTP上传模块。
9.如权利要求1-8中任一项所述的数据采集处理系统，其特征在于，还包括配置模块， 所述配置模块分别与所述串口数据接收模块、所述信息类型判断模块、所述信息处理模块、 所述Rinex文件生成存储模块、所述CA值及P3值生成存储模块、所述CGGTTS文件生成存储模块、所述在视卫星实时状态信息显示模块、所述CGGTTS数据实时显示模块、所述CA值及P3值实时数据及曲线显示模块、所述JPS文件生成存储模块和所述FTP上传模块相连， 用于配置所述全球导航卫星系统接收机、所述串口数据接收模块、所述信息类型判断模块、 所述信息处理模块、所述Rinex文件生成存储模块、所述CA值及P3值生成存储模块、所述 CGGTTS文件生成存储模块、所述JPS文件生成存储模块、所述在视卫星实时状态信息显示模块、所述CGGTTS数据实时显示模块、所述CA值及P3值实时数据及曲线显示模块和所述 FTP上传模块，并以可扩展标记语言XML形式存储配置数据。
10.如权利要求1-9中任一项所述的数据采集处理系统，其特征在于，还包括定时模块，所述定时模块与所述信息处理模块相连，用于将上位机的时间同步到由所述信息处理模块解析得到的协调世界时UTC时间。
全文摘要
本发明提出一种基于全球导航卫星系统的时频传递数据采集处理系统，包括串口数据接收模块从全球导航卫星系统接收机接收原始串口数据；信息类型判断模块对经过搜帧处理后的原始串口数据的信息类型进行判断；信息处理模块对不同类型的信息进行处理；Rinex文件生成存储模块生成存储Rinex格式的文件；CA值及P3值生成存储模块计算存储CA码测量的接收机钟差值和P3码测量的接收机钟差值；CGGTTS文件生成存储模块生成存储CGGTTS格式文件；JPS文件生成存储模块生成存储二进制格式的原始测量数据；FTP上传模块上传Rinex文件和CGGTTS文件。本发明为用户实现时间频率的传递和同步，提供稳定可靠数据源。
文档编号G01S19/33GK102590836SQ20121000648
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者宁大愚, 张爱敏, 梁坤, 王伟波, 高小珣 申请人:中国计量科学研究院