CN105044732A - 一种基于地基增强差分网络的播发认证方法 - Google Patents

一种基于地基增强差分网络的播发认证方法 Download PDF

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李军
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Abstract

本发明提供了一种基于地基增强差分网络的播发认证方法。用户终端向数据中心发送信息进行认证请求，数据中心对用户终端及其发送信息的有效性进行判断；通过认证的用户终端，数据中心与其建立链接，实时监控其在线情况，并根据其位置通过差分网络，按照用户终端的服务权限定时播发精密定位改正信息，为其推送综合位置服务信息；用户终端接收到服务信息后，提取精密定位改正信息、综合位置服务信息和用户自定义信息，并向数据中心发送确认信息，告知数据中心其接收服务的状态。用户识别能力强，认证时间段，认证率高；将综合位置服务通过差分网进行播发认证，充分利用现有网络资源，充实了地基增强***的服务内容与服务能力。

Description

一种基于地基增强差分网络的播发认证方法
技术领域
本发明涉及一种基于地基增强差分网络的播发认证方法，特别是涉及一种适用于卫星导航***领域的基于地基增强差分网络的播发认证方法。
背景技术
为了提高卫星导航***的导航性能，尤其是提高卫星导航的完好性，以满足在不同领域对位置信息和定位精度的要求，在卫星导航***独立运行的基础上，全球导航卫星***（GNSS）增强***定义了三种类型的区域增强***，以增强卫星导航性能，包括机载增强***（ABAS）、星基增强***（SBAS）和地基增强***（GBAS）。
地基增强***是全球导航卫星***的一部分，该***的组成包括三个部分：空间卫星、地面数据中心和用户终端。空间卫星的主要功能是提供卫星状态、定位和授时信号；地面数据中心的主要功能包括接收空间信号，且为用户终端提供差分数据和改正数据；用户设备通过接收空间卫星信号实现自身初始位置的确定，通过接收地面数据中心发出的差分数据和改正数据来修正其位置信息，从而达到精度最优。
当今，在大数据时代概念下，地基增强***的应用领域也越来越广泛，例如在智慧旅游、智能交通、智慧城市、老幼关爱、危险监控、测量测绘等等。其服务内容也不再仅仅是差分数据和改正数据的播发，还包括适合各个领域的综合位置服务信息的播发。
现有的播发认证方法中，缺陷主要表现为：
（1）现有技术方案中，传统的地基增强***通过差分网络播发认证的数据内容不饱满，网络利用率低。
（2）现有技术方案中，地基增强***提供的仅仅是解算后的高精度定位信息，随着基于位置服务概念的提出，地基增强***的数据中心不但需要向用户提供高精度的定位信息、大量的综合位置服务信息，而且还需要从用户终端获取大量的与位置相关的信息来支撑服务，而传统的播发认证机制已经无法满足在大数据时代提供位置服务的要求。
（3）现有技术方案中，数据中心与用户终端之间交互的仅是终端概略位置信息和中心计算的修正信息，对于提供综合位置服务的数据中心而言，该机制下通信的数据信息不够充分，易导致数据中心计算量大，甚至出现提供的综合位置信息服务不准确的情况。
（4）现有技术方案中，播发认证机制中对用户识别能力弱，用户与数据中心之间建立链接的可靠性低，需要长时间的请求认证才能与***建立链接，甚至出现数据中心拒绝与用户建立连接和提供错误的服务信息等情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种网络利用率高，用户识别能力强，认证时间段，认证率高，以及建立链接可靠性高的基于地基增强差分网络的播发认证方法。
本发明采用的技术方案如下：一种基于地基增强差分网络的播发认证方法，具体方法步骤为：
步骤一、用户终端向数据中心发送信息进行认证请求，数据中心对用户终端及其发送信息的有效性进行判断，属于***服务范围内的用户终端且发送的信息有效则进入下一步，对不属于***服务范围内的用户终端和无效的认证信息数据中心不做响应；
步骤二、通过认证的用户终端，数据中心与其建立链接，实时监控其在线情况，并根据其位置通过差分网络，按照用户终端的服务权限定时播发精密定位改正信息，为其推送综合位置服务信息；
步骤三、用户终端接收到服务信息后，提取精密定位改正信息、综合位置服务信息和用户自定义信息，并向数据中心发送确认信息，告知数据中心其接收服务的状态；
所述精密定位改正信息包括大气误差、轨道误差、多路径效应和观测噪声；
所述综合位置服务信息包括用户终端周边的其他设施位置信息。
作为优选，所述步骤二还包括：数据中心通过服务信息语句号来判断用户终端接收到的服务是否有效连续，如果用户终端确认信息中的服务语句号不连续，则数据中心根据用户终端最新的位置为其提供服务信息，重置服务信息语句号；如果数据中心接收用户终端确认信息超时，数据中心则对此信息不予响应。
作为优选，所述步骤二中，如果出现用户终端与数据中心断开链接情况，数据中心则不再为其提供服务信息，直到下次建立链接。
作为优选，数据中心播发服务的语句号用来提示用户终端，确保用户接收服务信息的连续性，对出现不连续的情况时，用户终端通过服务语句号回执，告知数据中心中间出现服务信息获取不连续情况，数据中心则根据用户的确认回信息内的位置重新为用户终端提供服务信息、并重置服务语句号。
作为优选，所述数据中心发送数据和用户终端发送数据包括用户终端唯一序列号。
作为优选，所述用户终端发送数据还包括用户终端所处的纬度、纬度标识、经度和经度标识。
作为优选，所述数据中心发送数据和用户终端发送数据还包括用户终端生产商类型。
作为优选，所述数据中心发送数据还包括数据参数，用户终端发送定位信息的时间间隔，及数据中心向用户终端发送数据的时间间隔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：用户识别能力强，认证时间段，认证率高；将综合位置服务通过差分网进行播发认证，充分利用现有网络资源，充实了地基增强***的服务内容与服务能力；适用于地基增强***中各种类型的差分网络，实现了为***覆盖范围内用户提供实时的和高精度的位置服务信息；同时，通信数据包含的内容能够满足各个行业应用领域对差分数据的需求，方便了针对行业用户综合信息服务的开展，提升服务效率。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的播放认证流程示意图。
图2为本发明其中一实施例中数据中心发送数据格式及其含义。
图3为本发明其中一实施例中用户终端发送数据格式及其含义。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
用户终端需要在数据中心完成进行注册，注册其生产商号Type、唯一序列号ID或者是SIM***（在2G/3G/4G作为差分网络时）；数据中心根据其服务权限和服务内容确定其服务范围，进行分组服务。
如图1所示的基于地基增强差分网络的播发认证方法，具体方法步骤为：
步骤一、用户终端向数据中心发送信息进行认证请求，数据中心对用户终端及其发送信息的有效性进行判断，属于***服务范围内的用户终端且发送的信息有效则进入下一步，对不属于***服务范围内的用户终端和无效的认证信息数据中心不做响应。在本具体实施例中，有效性判断的内容包括生产商号Type、唯一序列号ID或者是SIM***（在2G/3G/4G作为差分网络时）、通信时间戳和卫星数据的有效性。
步骤二、通过认证的用户终端，数据中心与其建立链接，实时监控其在线情况，并根据其位置通过GPRS、3G、4G、WIFI、WLAN或者电台等差分网络，按照用户终端的服务权限定时播发精密定位改正信息，为其推送综合位置服务信息；如果出现用户终端与数据中心断开链接情况，数据中心则不再为其提供服务信息，直到下次建立链接。
在本具体实施例中，数据中心通过服务信息语句号（Command）来判断用户终端接收到的服务是否有效连续，如果用户终端确认信息中的服务语句号不连续，则数据中心根据用户终端最新的位置为其提供服务信息，重置服务信息语句号；如果数据中心接收用户终端确认信息超时，数据中心则对此信息不予响应。数据中心播发服务的语句号用来提示用户终端，确保用户接收服务信息的连续性，对出现不连续的情况时，用户终端通过服务语句号回执，告知数据中心中间出现服务信息获取不连续情况，数据中心则根据用户的确认回信息内的位置重新为用户终端提供服务信息、并重置服务语句号。
步骤三、用户终端接收到服务信息后，提取精密定位改正信息、综合位置服务信息和用户自定义信息，并向数据中心发送确认信息，告知数据中心其接收服务的状态。
所述精密定位改正信息包括大气误差、轨道误差、多路径效应和观测噪声；所述综合位置服务信息包括用户终端周边的其他设施位置信息。
该播放认证方法，对于采用不同差分方式的地基增强***都能适用，满足在不同类型差分网络下，地基增强***提供综合位置服务信息的播发认证要求，提高用户与数据中心之间的认证率，保证用户获取数据中心播发服务信息的准确性。
解决了在大数据时代，通过地基增强差分网络提供综合位置服务信息时，其播发认证机制无法满足要求的问题；解决了传统地基增强差分网络中通信数据少、内容不充分的问题，为用户提供准确的位置服务综合信息；解决了现有方案中用户终端识别能力弱、认证时间长、认证率低、建立链接可靠性差等问题。
如图2和图3所示，所述数据中心发送数据和用户终端发送数据包括用户终端唯一序列号，提高了数据中心和用户之间的认证率；用户终端发送数据中的用户终端所处的纬度、纬度标识、经度和经度标识，切实为用户高精度位置服务提高了数据支撑；所述数据中心发送数据和用户终端发送数据还包括用户终端生产商类型；所述数据中心发送数据还包括数据参数，用户终端发送定位信息的时间间隔，及数据中心向用户终端发送数据的时间间隔。
通信协议基本格式包含协议开始标志、具体协议数据、协议结束标志三个部分。整个通信协议分为数据中心发送数据格式和用户终端发送数据信息格式两种。
在本具体实施例中：
数据中心发送向用户终端的数据信息格式为“*，Type，ID，Data，TIME，Parameter1，Parameter2，Parameter3，Parameter4，#”。其中各数据项之间以逗号“，”作为分隔符号，“*”表示协议数据开始标识；“Type”表示用户终端生产商类型；“ID”表示用户终端唯一序列号；“Data”表示数据内容；“TIME”表示用户终端时间；“Parameter”表示数据参数，例如“Parameter1”表示播放信息的时间间隔；“Parameter2”表示精密定位改正信息；“Parameter3”表示监控与综合位置服务信息；“Parameter4”表示用户与***自定义信息；“#”表示协议数据结束标识。数据中心将用户认证的终端生产商类型（Type）和终端唯一序列号（ID）作为识别信息播发给用户终端，用户终端认证时数据中心将其Type信息和ID信息与数据库内的保存的信息进行匹配，确认其享受服务的权限；用户终端接收到此两字段时，将通过与自身的生产商类型和唯一序列号进行匹配对比，判断接收到的服务信息是否是自己所需要，如匹配不上则对本次接收到的数据不予响应。
数据中心播发服务的语句号（Command）用来提示用户终端，确保用户接收服务信息的连续性，对出现不连续的情况时，用户终端通过服务语句号回执，告知数据中心中间出现服务信息获取不连续情况，数据中心则根据用户的确认回信息内的概略位置重新为终端提供服务信息、并重置服务语句号。
通信时间戳（TIME）是指在数据中心播发数据信息时刻的时间信息，用户终端通过该字段信息可以判断接收到的信息是否已经过期，对于过期的数据，用户终端将不予采用，该字段可以规避由于网络延迟导致数据使用不当引起误导用户的作用。
Parameter1~Parameter4是实现精密定位和位置综合服务的主要内容，其中Parameter1是数据中心根据用户级别的不同播发数据的频率也不同；Parameter2和Parameter3是根据用户认证的位置、方向等信息中选择出最优基准站的精密定位修正值信息和位置综合服务信息；该机制还预留了用户与***自定义信息Parameter4，通过该字段用户可以定制申请附加服务（例如位置追踪等）。
用户终端向数据中心发送的数据信息分为一般数据信息格式和确认数据信息格式两种。一般数据信息是指用户向数据中心发送的认证信息，其格式为“*，Type，ID，F，TIME，X，Lat，Lat_D，Lon，Lon_G，Sp，Dir，DMY，#”。其中，“Type”表示终端类型；“D”表示终端唯一序列号；“F”表示格式类型；“TIME”表示通信时间戳；“X”表示判断卫星数据是否有效，A为有效，V为无效；“Lat”表示纬度；“Lat_D”表示纬度标识，取值为N或S，N为北纬，S为南纬；“Lon”表示经度；“Lon_G”表示经度标识，取值为E或W，E为东经，W为西经；“Sp”为速度值；“Dir”为用户终端运动的方位角，正北为0，正东方位代表90°以此类推；“DMY”表示日/月/年。确认数据信息是指用户接收到数据中心播发的精密定位修正值和综合服务信息时发送的确认信息，其格式为“*，Type，ID，F，Command，TIME，X，Lat，Lat_D，Lon，Lon_G，Sp，Dir，DMY，#”。其中，“Command”表示数据中心播放服务的语句号，已经被终端接收并返回；“time”表示被确认的时间。
终端生产商类型（Type）和终端唯一序列号（ID），作为用户终端自身的识别标识发送到数据中心，由数据中心对齐进行识别和存档处理，并在每次播发服务信息的时候作为识别标识播发给用户终端，解决在以电台、WIFI或者WLAN作为差分网络播发服务时，数据中心识别不准确的问题。
格式类型（F）指得是用户终端发给数据中心的数据格式，该格式主要是用来告知数据中心此次发送的数据信息是认证信息还是确认信息。
数据中心播发服务的语句号（Command）仅在确认信息中起标识作用，用于对所接收到数据中心播发服务信息语句号的确认，在一般信息中无此字段数据，当用户终端返回的此字段信息与数据中心播发的此字段信息不一致时，数据中心则根据用户终端最新的位置播发服务信息，并重置服务信息语句号。
被确认的时间值（time）也仅在确认信息中期标识作用，用于告知数据中心，其播发的服务信息被确认时刻的时间信息，能够解决超时确认导致服务失效的等问题。
通信时间戳（TIME）指的是用户终端发送认证和确认信息时刻的时间信息，数据中心通过该字段信息可以判断接收到的信息是否已经超时，对于超时的数据，数据中心将不予提供服务，该字段可以规避因网络延迟等因素引起数据使用不当而误导用户的情况。
X字段用于判断卫星数据是否有效，当该字段返回A时，表示卫星数据有效；当该字段返回V时，表示卫星数据无效；数据中心则可以根据该字段来判断用户终端本次上报的概略位置是否有效，对于接收到了无效的卫星数据时，数据中心则不予提供服务，该字段可以规避用户终端因未成功定位引起数据中心播发服务不当而误导用户的情况。
Lat字段、Lat_D字段、Lon字段和Lon_D字段四个字段组合在一起表示的是用户终端的位置，数据中心通过该概略位置选择基准站的改正信息进行差分改正，并将解算后的高精度位置信息和综合位置服务信息播发给用户终端。
数据中心通过Sp和Dir字段能够为用户终端提供更准确的综合位置服务信息。Dir字段用于判断用户的前进方向，然后结合Sp信息将用户前进方向涉及的服务信息播发给用户。
DMY字段用于判断用户终端的导航模块是否解算正确，根据此字段数据中心可以判断终端发送的概率位置是否可信。
通过加入终端类型、终端序列号、格式类型、语句号、信息被确认时间、信息发送时间戳、导航模块卫星数据状态、终端概略位置、速度、方位和日期等信息，降低了数据中心的计算量，提高了数据中心对终端的识别能力，保障数据中心对终端认证的正确性和综合位置服务信息播发的准确性。
基于地基增强差分网络，通过对其通信协议的组成格式和通信数据的内容组成进行综合设计，实现了其播发认证机制的优化，使得***能够为行业用户提供更丰富的位置服务信息，***服务能力更强、实时性更好；具有实用性好、适用型强和通用型广等特点，能够灵活应用于地基增强***中的各种类型的差分网络，为现代智慧城市、智能交通、地理测绘和国防工程等应用领域提供可靠的、准确的和高精度的位置服务。

Claims (8)

1.一种基于地基增强差分网络的播发认证方法，具体方法步骤为：
步骤一、用户终端向数据中心发送信息进行认证请求，数据中心对用户终端及其发送信息的有效性进行判断，属于***服务范围内的用户终端且发送的信息有效则进入下一步，对不属于***服务范围内的用户终端和无效的认证信息数据中心不做响应；
步骤二、通过认证的用户终端，数据中心与其建立链接，实时监控其在线情况，并根据其位置通过差分网络，按照用户终端的服务权限定时播发精密定位改正信息，为其推送综合位置服务信息；
步骤三、用户终端接收到服务信息后，提取精密定位改正信息、综合位置服务信息和用户自定义信息，并向数据中心发送确认信息，告知数据中心其接收服务的状态；
所述精密定位改正信息包括大气误差、轨道误差、多路径效应和观测噪声；
所述综合位置服务信息包括用户终端周边的其他设施位置信息。
2.根据权利要求1所述的基于地基增强差分网络的播发认证方法，所述步骤二还包括：数据中心通过服务信息语句号来判断用户终端接收到的服务是否有效连续，如果用户终端确认信息中的服务语句号不连续，则数据中心根据用户终端最新的位置为其提供服务信息，重置服务信息语句号；如果数据中心接收用户终端确认信息超时，数据中心则对此信息不予响应。
3.根据权利要求1或2所述的基于地基增强差分网络的播发认证方法，所述步骤二中，如果出现用户终端与数据中心断开链接情况，数据中心则不再为其提供服务信息，直到下次建立链接。
4.根据权利要求1或2所述的基于地基增强差分网络的播发认证方法，数据中心播发服务的语句号用来提示用户终端，确保用户接收服务信息的连续性，对出现不连续的情况时，用户终端通过服务语句号回执，告知数据中心中间出现服务信息获取不连续情况，数据中心则根据用户的确认回信息内的位置重新为用户终端提供服务信息、并重置服务语句号。
5.根据权利要求1所述的基于地基增强差分网络的播发认证方法，所述数据中心发送数据和用户终端发送数据包括用户终端唯一序列号。
6.根据权利要求1所述的基于地基增强差分网络的播发认证方法，所述用户终端发送数据还包括用户终端所处的纬度、纬度标识、经度和经度标识。
7.根据权利要求1所述的基于地基增强差分网络的播发认证方法，所述数据中心发送数据和用户终端发送数据还包括用户终端生产商类型。
8.根据权利要求1所述的基于地基增强差分网络的播发认证方法，所述数据中心发送数据还包括数据参数，用户终端发送定位信息的时间间隔，及数据中心向用户终端发送数据的时间间隔。
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