CN107205023A - 全球导航卫星***的多级差分中继方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全球导航卫星***的多级差分中继方法，计算单元计算得出差分改正数，包括以下步骤：步骤1，在播发单元中部署播发放大模块，播发放大模块将差分改正数转发给播发模块，每台播发模块的服务器对应一组虚拟中继站集合；步骤2，播发模块向用户提供差分改正数播发服务，当请求差分改正数的用户总数超过单台播发模块的服务器的负载时，挑选出至少一个虚拟中继站配置到播发放大模块中；步骤3，播发放大模块向计算单元订阅步骤2中挑选出的虚拟中继站集合，请求挑选出的虚拟中继站集合的差分改正数；步骤4，播发模块的服务器根据用户请求的差分改正数来请求数据；步骤5，通过动态调整播发放大模块的配置，满足热点区域的需求。

Description

全球导航卫星***的多级差分中继方法及其装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种全球导航卫星***的多级差分中继方法及其装置。

背景技术

随着卫星定位技术、计算机网络技术和通讯技术的发展和普及，公众对位置服务的需求越来越突出。在现有技术公开的一种全球导航卫星***的差分中继方法及装置中，将服务器的播发区域划分为多个格网单元并在每个格网单元内设置至少一个差分中继站，服务器计算各差分中继站的差分改正数，差分中继站的位置信息和差分改正数被播发给用户终端，以供该用户终端使用距离该用户终端最近的差分中继站的位置信息和差分改正数进行差分定位，方便了差分服务的使用，并且服务器只需要计算固定个数的差分改正数，即能满足海量用户的需求，提高了差分服务的覆盖面和可用性。此外，用户终端不用向服务器上传自身的位置信息，只需要根据各差分中继站的位置信息获取距离最近的差分中继站的差分改正数即可进行差分定位，保证了用户的隐蔽性。

此外，为使单台服务器故障不影响整个***的功能及服务能力，现有技术使用一种生产者消费者服务框架(如图1所示)，该框架具有以下特征：提供服务的模块，即生产者模块，为每一个最小服务元素(例如一个虚拟中继站)发布一个服务信息到共享存储(例如发布在zookeeper或数据库中)，包含了该服务元素的标识、提供该服务元素的服务器地址(包括但不限于IP地址、端口号等)；需要使用该生产者模块提供的服务元素的消费者模块通过检索共享存储中的服务信息获取需要的服务元素的连接信息，并向生产者服务器创建连接，同时记录一个订阅信息(例如发布在zookeeper或数据库中)；当生产者模块提供的服务元素集合发生变更，或生产者模块的服务器发生增加、减少或变更时，服务框架会动态迁移、新增或删除生产者提供的服务元素，并对应地修改服务发布信息，实现生产者服务的高可用特性。

但是，在现有技术方案下，使用了全球导航卫星***差分中继方法的装置中，每台播发单元的服务器对应一组虚拟中继站的集合，每个虚拟中继站的差分改正数均由一台计算单元服务器给出，同时每个虚拟中继站的差分改正数由一台或多台播发单元服务器向位于该虚拟中继站附近的用户提供播发服务，其中，每个终端用户均需要与播发单元服务器建立一个长连接，每台播发单元服务器针对每个有用户请求差分改正数的虚拟中继站需要向提供该虚拟中继站差分改正数的计算单元服务器分别建立一个长连接。当请求单台播发单元的服务器对应的虚拟中继站集合的差分改正数的用户数总和超过单台服务器所能负荷的用户总量时(例如1万名用户同时在线)，需要为同一集合的虚拟中继站部署多台副本播发单元服务器，共同为该集合的虚拟中继站上的用户提供服务。针对该集合中的每个虚拟中继站，每台播发单元的副本服务器均需要向计算单元对应该集合各虚拟中继站的计算服务器创建连接订阅该虚拟中继站的差分改正数据，造成对应的计算服务器需要同时保持大量并发连接，消耗计算服务器过多的CPU资源，影响计算效率，限制了整套***的扩展能力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出了多级差分中继方法，通过引入多级播发单元服务，解决了在不增加计算单元服务器并发连接数的前提下，无限扩展播发单元服务器数量，以支撑海量用户(十万级以上)同时获取差分改正数需求的技术问题。

本发明采用的技术方案是：

一种全球导航卫星***的多级差分中继方法，计算单元计算得出差分改正数，所述多级差分中继方法包括以下步骤：

步骤1，在播发单元中部署播发放大模块，播发放大模块将差分改正数转发给播发单元的播发模块，每台播发模块的服务器对应一组虚拟中继站集合，所述虚拟中继站集合至少包括一个虚拟中继站；

步骤2，播发模块向用户提供差分改正数播发服务，当请求差分改正数的用户总数超过单台播发模块的服务器所能负载的用户总数时，挑选出至少一个虚拟中继站配置到播发放大模块中，令播发放大模块对挑选出的虚拟中继站进行多级播发服务；

步骤3，播发放大模块向计算单元订阅步骤2中挑选出的虚拟中继站集合，请求挑选出的虚拟中继站集合的差分改正数；

步骤4，播发模块的服务器根据用户请求的差分改正数来请求数据；

步骤5，通过动态调整播发放大模块的配置，满足热点区域的需求。

进一步地，所述多级差分播发方法还包括以下步骤：

播发模块的服务器定时检测至各虚拟中继站的订阅连接是否仍在向用户提供差分改正数播发，当订阅同一虚拟中继站差分改正数的用户全部断开连接后，播发模块的服务器将断开所有向计算单元或者播发放大模块订阅所述虚拟中继站的连接；

同时，播发放大模块的服务器定时检测至各虚拟中继站的订阅连接是否仍在向播发模块的服务器提供差分改正数播发，当订阅同一虚拟中继站差分改正数的播发模块的连接全部断开后，播发放大模块的服务器将断开所有向计算单元订阅所述虚拟中继站的连接。

进一步地，步骤3中播发放大模块将挑选出的虚拟中继站集合的订阅信息发布到zookeeper和数据库中。

进一步地，所述多级差分播发方法还包括以下步骤：

播发放大模块的服务器将所述服务器信息及一个唯一且不断增长的序号记录到zookeeper中的一个预设目录下，播发放大模块的服务器定时扫描所述预设目录，其中唯一序号最小的播发放大模块的服务器将作为播发放大模块的主服务器；

当播发放大模块的其他服务器出现故障无法提供服务时，播发放大模块的主服务器将播发放大模块的故障服务器上配置的虚拟中继站平均地分配到其余存活的播发放大模块的服务器上，使播发放大模块的故障服务器上的虚拟中继站集合可以继续通过其他播发放大模块的服务器提供差分改正数，同时被分配到虚拟中继站集合的播发放大模块的服务器更新播发放大模块的故障服务器发布的zookeeper和数据库中的订阅信息，使播发模块的服务器可以连接到播发放大模块的服务器以正确获取到差分改正数；

当播发放大模块首次启动或新增服务器时，播发放大模块的主服务器将所有配置的虚拟中继站平均地分配到所有存活的播发放大模块的服务器上，并由分配信息变更的播发放大模块的服务器更新zookeeper和数据库中的订阅信息；

当播发放大模块配置的虚拟中继站信息发生变更时，由播发放大模块的主服务器动态地将新增的虚拟中继站平均分配到存活的播发放大模块的服务器上，或者将已经分配的虚拟中继站服务停止，并由分配信息变更的播发放大模块的服务器更新zookeeper和数据库中的订阅信息；

当播发放大模块的主服务器出现故障时，播发放大模块的主服务器与zookeeper的通讯中断，zookeeper自动清除预设目录下播发放大模块的主服务器的信息，使序号次小的服务器成为新的播发放大模块的主服务器。

进一步地，所述步骤4具体包括：

当用户请求步骤2中挑选出的虚拟中继站的差分改正数时，播发模块的服务器将连接播发放大模块请求数据；当用户请求不在步骤2中挑选出的虚拟中继站的差分改正数时，播发模块的服务器直接连接计算单元请求数据。

进一步地，所述步骤5中动态调整播发放大模块的配置具体包括：

当请求差分改正数的用户总数接近单台播发放大模块的服务器可承受的最大数量时，增加至少一台播发放大模块的服务器，将一部分虚拟中继站订阅配置转移到新增的播发放大模块的服务器上。

进一步地，当请求差分改正数的用户总数进一步增加时，增加多级播发放大模块，对虚拟中继站的差分改正数进行逐级播发。

一种全球导航卫星***的多级差分中继装置，所述多级差分中继装置包括计算单元、播发放大模块和播发模块；计算单元计算得出差分改正数，播发放大模块将差分改正数转发给播发模块，播发模块向用户提供差分改正数播发服务。

进一步地，每台播发模块的服务器对应一组虚拟中继站集合，所述虚拟中继站集合至少包括一个虚拟中继站。

进一步地，差分放大模块的配置根据需求动态进行调整：

在单台播发放大模块的服务器承受的连接数接近单台播发放大模块的服务器承受的最大数量时，增加一台或多者台播发放大模块的服务器，将一部分虚拟中继站订阅配置转移到新增的播发放大模块的服务器上；当连接数进一步增加时，增加多级播发放大模块，对虚拟中继站的差分改正数进行逐级播发。

本发明的有益效果在于：

1、采用多级放大的方案扩展播发单元服务能力，使播发单元的用户承载能力与计算单元的用户承载能力完全解耦，在计算单元无法承载大量并发连接的情况下，通过改进播发单元解决***瓶颈，满足业务高速增长的需求。通过本发明提出的技术方案，理论上两级播发单元即可对同一虚拟中继站的集合提供亿级别的同时在线用户支撑能力。

2、通过服务框架支持，可实现多级放大配置动态调整，以及在少量服务器出现故障无法提供服务时不影响该模块的功能及服务能力，进一步提升了***可靠性，降低了后续维护成本。

附图说明

图1是现有技术实施方案。

图2是本发明多级差分中继方法技术方案示意图。

图3是本发明多级差分中继方法流程图。

图4是本发明多级播发放大模块的具体实施例图。

图5是本发明可选实施方式中主服务器任务分配流程图。

图6是本发明多级差分中继装置结构示意图。

具体实施方式

下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

图2和图3分别是本发明全球导航卫星***的多级差分中继方法技术方案示意图和流程图。从图2和图3中可以看出本发明全球导航卫星***的多级差分中继方法的步骤具体如下：

步骤1，在播发单元中部署一套播发放大模块，并新增订阅关系。部署播发放大模块的作用是将计算单元计算得出的差分改正数转发给播发单元的播发模块(直接给用户提供差分改正数播发服务的模块)。每台播发模块的服务器对应一组虚拟中继站集合，所述虚拟中继站集合至少包括一个虚拟中继站。

步骤2，针对请求差分改正数的用户数总和较大(超过单台该虚拟中继站的集合对应的播发模块服务器所能负荷的用户总数时)的虚拟中继站的集合，可挑选出该集合中的部分或全部虚拟中继站，配置到播发放大模块中，令播发放大模块对这部分虚拟中继站进行多级播发服务；

步骤3，播发放大模块向计算单元订阅步骤2中选出的虚拟中继站的集合，请求该集合中的虚拟中继站的差分改正数。

优选地，将热点虚拟中继站(参考技术方案步骤2中的挑选方法)配置到播发放大模块中，播发放大模块读取到配置的虚拟中继站集合后，将该集合中的虚拟中继站订阅信息发布到zookeeper(一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务)和数据库中，供其他模块进行读取及订阅。

步骤4，播发模块优先订阅播发放大模块，其次订阅计算单元。播发模块的服务器在有用户请求步骤2中选出的虚拟中继站的差分改正数时，将连接播发放大模块请求数据，而在有用户请求不在步骤2中选出的虚拟中继站的差分改正数时，则直接连接计算单元请求数据。

优选地，当用户向播发模块请求虚拟中继站的差分改正数时，播发模块先查阅数据库或zookeeper中的发布信息，若播发放大模块发布了该虚拟中继站的订阅信息，则向播发放大模块发起订阅请求，尝试读取该虚拟中继站的差分改正数，播发放大模块收到差分改正数的订阅请求后，向计算单元提供该虚拟中继站的差分改正数的服务器发起订阅请求，并将数据读取后播发给播发模块，再由播发模块对用户进行播发；若播发放大模块未发布该虚拟中继站的订阅信息，则播发模块直接向计算单元提供该虚拟中继站的差分改正数的服务器发起订阅请求，并将数据读取后播发给用户。

步骤5，通过动态地调整播发放大模块的配置，可满足热点区域不断变化的需求。例如，在单台播发放大模块的服务器承受的连接数接近单台服务器可承受的最大数量时，可增加一台或多台放大模块的服务器，将一部分虚拟中继站订阅配置转移到新增的服务器上，即可有效降低负荷；进一步地，当连接数进一步增加时，可增加多级播发放大模块，每一级播发放大模块依次向上级播发放大模块请求差分改正数，对虚拟中继站的差分改正数进行逐级播发，在上述装置中，每一级播发放大模块配置的服务器数量较上一级播发放大模块配置的服务器数量有所增加，且每台放大模块服务器配置的虚拟中继站数量较上一级播发放大模块每台服务器配置的虚拟中继站数量有所减少(如图4所示)。

可选地，播发模块的服务器定时检测本服务器至各虚拟中继站的订阅连接是否仍在向用户提供差分改正数播发，当订阅同一虚拟中继站差分改正数的用户全部断开连接后，播发模块服务器将断开所有向计算单元或播发放大模块订阅该虚拟中继站的连接，同时，播发放大模块的服务器定时检测本服务器至各虚拟中继站的订阅连接是否仍在向播发模块服务器提供差分改正数播发，当订阅同一虚拟中继站差分改正数的播发模块连接全部断开后，播发放大模块的服务器将断开所有向计算单元订阅该虚拟中继站的连接，以保证链路中并发连接数最小化，尽可能地减少***资源消耗。

可选地，如图5所示，每台播发放大模块的服务器将服务器信息及一个唯一且不断增长的序号记录到zookeeper中(该序号由zookeeper生成)的一个预设目录下，所有播发放大模块的服务器定时扫描该预设目录，其中唯一序号最小的服务器将作为播发放大模块的主服务器；当播发放大模块其他服务器出现故障无法提供服务时，主服务器将故障服务器上配置的虚拟中继站平均地分配到其余存活的播发放大模块的服务器上，使故障服务器上的虚拟中继站集合可以继续通过其他服务器提供差分改正数，同时被分配到该虚拟中继站集合的播发放大模块的服务器更新故障服务器发布的zookeeper和数据库信息，使播发模块服务器可以连接到播发放大模块的服务器以正确获取到差分改正数；当播发放大模块首次启动或新增服务器时，主服务器将所有配置的虚拟中继站平均地分配到所有存活的服务器上，并由分配信息变更的播发放大模块服务器更新zookeeper和数据库中的订阅信息，有效降低原服务器负荷；进一步地，当播发放大模块配置的虚拟中继站信息发生变更时，由主服务器动态地将新增的虚拟中继站平均分配到存活的播发放大模块的服务器上，或将已经分配的虚拟中继站服务停止，并由分配信息变更的播发放大模块的服务器更新zookeeper和数据库中的订阅信息；当主服务器出现故障时，主服务器与zookeeper的通讯中断，zookeeper自动清除预设目录下该服务器的信息，使原先序号次小的服务器成为播发放大模块新的主服务器。

图6是本发明全球导航卫星***的多级差分中继装置结构示意图，本发明改进了现有技术的“播发单元”模块，加入“多级播发单元”，通过多级播发单元服务，在计算单元服务器上的并发连接数保持不变的前提下，播发单元服务器可以无限扩展，支撑海量用户同时获取差分改正数的需求。

本发明全球导航卫星***的多级差分中继装置包括：划分单元、获取单元、计算单元以及多级播发单元。计算单元计算得出差分改正数，播发放大模块将差分改正数转发给播发模块，播发模块向用户提供差分改正数播发服务。

本发明spacexswitch采用了Java语言。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种全球导航卫星***的多级差分中继方法，其特征在于，计算单元计算得出差分改正数，所述多级差分中继方法包括以下步骤：

步骤1，在播发单元中部署播发放大模块，播发放大模块将差分改正数转发给播发单元的播发模块，每台播发模块的服务器对应一组虚拟中继站集合，所述虚拟中继站集合至少包括一个虚拟中继站；

步骤2，播发模块向用户提供差分改正数播发服务，当请求差分改正数的用户总数超过单台播发模块的服务器所能负载的用户总数时，挑选出至少一个虚拟中继站配置到播发放大模块中，令播发放大模块对挑选出的虚拟中继站进行多级播发服务；

步骤3，播发放大模块向计算单元订阅步骤2中挑选出的虚拟中继站集合，请求挑选出的虚拟中继站集合的差分改正数；

步骤4，播发模块的服务器根据用户请求的差分改正数来请求数据；

步骤5，通过动态调整播发放大模块的配置，满足热点区域的需求。

2.如权利要求1所述的一种全球导航卫星***的多级差分中继方法，其特征在于，所述多级差分播发方法还包括以下步骤：

播发模块的服务器定时检测至各虚拟中继站的订阅连接是否仍在向用户提供差分改正数播发，当订阅同一虚拟中继站差分改正数的用户全部断开连接后，播发模块的服务器将断开所有向计算单元或者播发放大模块订阅所述虚拟中继站的连接；

同时，播发放大模块的服务器定时检测至各虚拟中继站的订阅连接是否仍在向播发模块的服务器提供差分改正数播发，当订阅同一虚拟中继站差分改正数的播发模块的连接全部断开后，播发放大模块的服务器将断开所有向计算单元订阅所述虚拟中继站的连接。

3.如权利要求1所述的一种全球导航卫星***的多级差分中继方法，其特征在于，步骤3中播发放大模块将挑选出的虚拟中继站集合的订阅信息发布到zookeeper和数据库中。

4.如权利要求3所述的一种全球导航卫星***的多级差分中继方法，其特征在于，所述多级差分播发方法还包括以下步骤：

播发放大模块的服务器将所述服务器信息及一个唯一且不断增长的序号记录到zookeeper中的一个预设目录下，播发放大模块的服务器定时扫描所述预设目录，其中唯一序号最小的播发放大模块的服务器将作为播发放大模块的主服务器；

当播发放大模块的其他服务器出现故障无法提供服务时，播发放大模块的主服务器将播发放大模块的故障服务器上配置的虚拟中继站平均地分配到其余存活的播发放大模块的服务器上，使播发放大模块的故障服务器上的虚拟中继站集合可以继续通过其他播发放大模块的服务器提供差分改正数，同时被分配到虚拟中继站集合的播发放大模块的服务器更新播发放大模块的故障服务器发布的zookeeper和数据库中的订阅信息，使播发模块的服务器可以连接到播发放大模块的服务器以正确获取到差分改正数；

当播发放大模块首次启动或新增服务器时，播发放大模块的主服务器将所有配置的虚拟中继站平均地分配到所有存活的播发放大模块的服务器上，并由分配信息变更的播发放大模块的服务器更新zookeeper和数据库中的订阅信息；

当播发放大模块配置的虚拟中继站信息发生变更时，由播发放大模块的主服务器动态地将新增的虚拟中继站平均分配到存活的播发放大模块的服务器上，或者将已经分配的虚拟中继站服务停止，并由分配信息变更的播发放大模块的服务器更新zookeeper和数据库中的订阅信息；

当播发放大模块的主服务器出现故障时，播发放大模块的主服务器与zookeeper的通讯中断，zookeeper自动清除预设目录下播发放大模块的主服务器的信息，使序号次小的服务器成为新的播发放大模块的主服务器。

5.如权利要求1所述的一种全球导航卫星***的多级差分中继方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：

当用户请求步骤2中挑选出的虚拟中继站的差分改正数时，播发模块的服务器将连接播发放大模块请求数据；当用户请求不在步骤2中挑选出的虚拟中继站的差分改正数时，播发模块的服务器直接连接计算单元请求数据。

6.如权利要求1所述的一种全球导航卫星***的多级差分中继方法，其特征在于，所述步骤5中动态调整播发放大模块的配置具体包括：

当请求差分改正数的用户总数接近单台播发放大模块的服务器可承受的最大数量时，增加至少一台播发放大模块的服务器，将一部分虚拟中继站订阅配置转移到新增的播发放大模块的服务器上。

7.如权利要求6所述的一种全球导航卫星***的多级差分中继方法，其特征在于，当请求差分改正数的用户总数进一步增加时，增加多级播发放大模块，对虚拟中继站的差分改正数进行逐级播发。

8.一种全球导航卫星***的多级差分中继装置，其特征在于，所述多级差分中继装置包括计算单元、播发放大模块和播发模块；计算单元计算得出差分改正数，播发放大模块将差分改正数转发给播发模块，播发模块向用户提供差分改正数播发服务。

9.如权利要求8所述的一种全球导航卫星***的多级差分中继装置，其特征在于，每台播发模块的服务器对应一组虚拟中继站集合，所述虚拟中继站集合至少包括一个虚拟中继站。

10.如权利要求9所述的一种全球导航卫星***的多级差分中继装置，其特征在于，差分放大模块的配置根据需求动态进行调整：

在单台播发放大模块的服务器承受的连接数接近单台播发放大模块的服务器承受的最大数量时，增加一台或多者台播发放大模块的服务器，将一部分虚拟中继站订阅配置转移到新增的播发放大模块的服务器上；当连接数进一步增加时，增加多级播发放大模块，对虚拟中继站的差分改正数进行逐级播发。