CN113765571A - 用于gnss数据的发送和接收方法、*** - Google Patents

用于gnss数据的发送和接收方法、*** Download PDF

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Abstract

本申请涉及卫星技术领域，公开了一种用于GNSS数据的发送和接收方法、***，能够在有限带宽的、高成本的卫星广播通信模式下，进行更高效、更安全的数据传输。该方法包括：获取一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，该GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据；根据该GNSS数据确定基准卫星和基准历元；将每一颗观测卫星的GNSS数据与该基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据；将每一个历元的第一差分数据与该基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；以及将该第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至服务端。

Description

用于GNSS数据的发送和接收方法、***
技术领域
本申请涉及卫星技术领域，特别涉及用于GNSS数据传输技术。
背景技术
随着以北斗导航卫星***为代表的卫星导航全球化、现代化发展，特别是高精度定位及服务技术的普及和跨界创新应用日益完善，对地面基础设施、用户接收及传输信息量、服务质量以及信息安全需要亦与之剧增。比较具有显著代表性的例子，如可见用户接收增强服务的可用卫星数，从单一***的6～8颗，骤升至目前四大GNSS***可用总数的30～50颗。不仅于此，各大GNSS***，特别是对误差状态空间改正数服务(SSR)的依赖，更会细分出每颗可用卫星下的每个信号频点的每一类可用信号码的遍历检索使用，这种对“卫星-频点-信号码”的三层组合，将对目前正常增强服务***正常数据量，翻了三倍以上。这无疑给目前服务提供的地面网络传输、卫星通信传输，带来了巨大的带宽及流量成本和性能压力挑战。
而现有数据播发存储，一般遵循若干国际通用标准，如国际海事无线电技术委员会RTCM的格式编码，特别地对具体涉及GNSS业务数据的观测值、差分改正数、基准站参数等，都会对应逐个字段，根据原生数值的长度，进行二进制转换及映射，现有的数据播发存储方法无法进一步有效压缩存储及带宽空间，特别是在星基增强服务通过卫星广播下发业务数据时，因此会造成巨额的卫星转发器带宽租赁成本、流量拥堵、时延增大，从而令用户体验降低。
发明内容
本申请的目的在于提供一种用于GNSS数据的发送和接收方法、***，可以在有限带宽的、高成本的卫星广播通信模式下，进行更高效、更安全的数据传输，从而提高用户体验。
本申请公开了一种用于GNSS数据的发送方法，包括：
获取一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，所述GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据；
根据所述GNSS数据确定基准卫星和基准历元；
将每一颗观测卫星的GNSS数据与所述基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据；
将每一个历元的第一差分数据与所述基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；以及，
将所述第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至服务端。
在一个优选例中，所述将所述第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至服务端，进一步包括：
形成对应于所述观测卫星的星间差分检索标识；
形成对应于所述历元的时间差分检索标识；
将所述第二差分数据根据所述星间差分检索标识和所述时间差分检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
本申请还公开了一种用于GNSS数据的发送方法，包括：
获取至少一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，所述GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据，并对每一种导航频点的所述GNSS数据执行以下操作：
根据所述GNSS数据确定基准卫星和基准历元；
将每一颗观测卫星的GNSS数据与所述基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据；
将每一个历元的第一差分数据与所述基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；以及，
将所述第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元发送至服务端。
在一个优选例中，所述将所述第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元发送至服务端，进一步包括：
形成对应于所述观测卫星的星间差分检索标识；
形成对应于所述历元的时间差分检索标识；
形成对应于所述导航频点的导航频点检索标识；
将所述第二差分数据根据所述星间差分检索标识、所述时间差分检索标识和所述导航频点检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
在一个优选例中，所述GNSS数据获取自不同的导航***，所述将所述第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元发送至服务端，进一步包括：
形成对应于所述导航***的导航***检索标识；
将所述第二差分数据根据所述星间差分检索标识、所述时间差分检索标识、所述导航频点检索标识和所述导航***检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
在一个优选例中，采用加密算法对所述星间差分检索标识和所述时间差分检索标识进行加密。
在一个优选例中，所述原始观测数据包括伪距观测量、载波相位观测量、多普勒观测量和/或载噪比观测量。
在一个优选例中，所述根据所述GNSS数据确定基准卫星和基准历元，进一步包括：
对所述GNSS数据进行非差固定解的精密单点定位解算；
根据所述各个观测卫星的各个历元的解算残差量确定所述基准卫星、所述基准历元。
本申请还公开了一种用于GNSS数据的接收方法，所述GNSS数据是被采用如前文描述的发送方法发送，包括：
服务端接收第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元；
根据所述基准卫星和基准历元将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
在一个优选例中，接收到的所述第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识进行矩阵压缩，其中，所述星间差分检索标识对应于所述观测卫星，所述时间差分检索标识对应于所述历元；
所述根据所述基准卫星和基准历元将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据，进一步包括：
根据所述基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
本申请还公开了一种用于GNSS数据的接收方法，所述GNSS数据是被采用如前文描述的发送方法发送，包括：
服务端接收第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元；
根据所述导航频点、基准卫星和基准历元将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
在一个优选例中，接收到的所述第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识和导航频点检索标识进行矩阵压缩，其中，所述星间差分检索标识对应于所述观测卫星，所述时间差分检索标识对应于所述历元，所述导航频点检索标识对应于所述导航频点；
所述根据所述导航频点、基准卫星和基准历元将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据，进一步包括：
根据所述基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识和导航频点检索标识将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
在一个优选例中，所述GNSS数据获取自不同的导航***，接收到的所述第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识、导航频点检索标识和导航***检索标识进行矩阵压缩，其中，所述星间差分检索标识对应于所述观测卫星，所述时间差分检索标识对应于所述历元，所述导航频点检索标识对应于所述导航频点，所述导航***检索标识对应于所述导航***；
所述根据所述导航频点、基准卫星和基准历元将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据，进一步包括：
根据所述基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识、导航频点检索标识和导航***检索标识将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
本申请还公开了一种用于GNSS数据的发送***，包括：
获取模块，用于获取至少一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，所述GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据；
转化模块，用于对每一种导航频点的所述GNSS数据，根据所述GNSS数据确定基准卫星和基准历元，将每一颗观测卫星的GNSS数据与所述基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据，将每一个历元的第一差分数据与所述基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；以及，
发送模块，用于将所述第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至服务端。
在一个优选例中，还包括矩阵压缩模块，用于形成对应于所述观测卫星的星间差分检索标识，形成对应于所述历元的时间差分检索标识，且将所述第二差分数据根据所述星间差分检索标识和所述时间差分检索标识进行矩阵压缩；
所述发送模块还用于将经过矩阵压缩后的所述第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至所述服务端。
本申请实施方式是瞄准于目前导航及高精度服务领域核心业务数据，如地面基础设施观测值、播发差分改正数等应用场景中，急剧上升的数据传输流量、存储容量、使用安全等需求，提出的用于GNSS数据的发送方法和接收方法，至少包括以下优点和有益效果：
1)在数据流量管控方面：将GNSS数据的从历元间到卫星间的二次作差，并将差值数据压缩为多维矩阵进行存储发送至服务端，同时可以建立具体的检索标识，一方面可以很直观地提取、转换、还原所需的业务数据，另一方面可以有效降低导航及高精度服务领域涉及的业务数据使用流量，以及存储容量，满足目前全球卫星导航***可用卫星数倍增，以及基于多种误差状态空间改正数播发的多样性使用。
2)在服务信息安全方面：对例如基准站接收机或者用户端的观测数据进行实际播发数据的从历元间到卫星间的二次作差，提取其“小”数的差异部分进行播发或者存储，进行隐式表述，可以完整保护数据被破译、被识别的安全性。
3)在数据质量保障方面：通过类似PPP二次差分的处理方式，可以提取出识别当前历元原始观测量(例如，载波相位或者伪距观测值等)或者改正数是否持续正常的质量标识，从而确保信息连续可用。
4)在实际应用方面：可以应用于星基增强卫星播发，在有限带宽的、高成本的卫星广播通信模式下，进行更高效、更安全的数据下发，从而提高用户体验，还可以应用于大规模基准站的数据存储及传输场合，特别是多***多频点多信号调制码场景下的GNSS原始观测值的转码压缩后的传输。
本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。
附图说明
图1是某一类型数据包的结构示意图；
图2是包含卫星改正数的图1类型数据包结构分解示意图；
图3是根据本申请第一实施方式的用于GNSS数据的发送方法的流程示意图；
图4是根据本申请第三实施方式的用于GNSS数据的接收方法的流程示意图；
图5是根据本申请第五实施方式的用于GNSS数据的发送方法的流程示意图；
图6是根据本申请第七实施方式的用于GNSS数据的接收方法的流程示意图；
图7是根据本申请的一个示例的多维矩阵压缩的流程推演图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
部分概念的说明：
星基增强：利用人造卫星数据通信信道，播发GNSS定位中的各类非差改正数，如卫星轨道、卫星钟差、卫星硬件偏差等，用户通过接收上述信息完成高精度增强定位。
全球导航卫星***：Global Navigation Satellite System，简称为GNSS。
北斗导航卫星***：BeiDou Navigation Satellite System，简称为BDS。
精密单点定位：Precise Point Positioning，简称为PPP。
非差固定解的精密单点定位：Precise Point Positioning with AmbiguityResolution，简称为PPP-AR。
误差状态空间域差分：State Space Represention，简称为SSR。
海事无线电技术委员会差分标准：Radio Technical Commission for MaritimeServices，简称为RTCM。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
对于目前基准站观测数据、星基增强差分数据的实时传输和播发而言，其具有四个特点：1)数据时效差异大，如基准站传输频率为1秒，而星基差分数据有效期可以达到60秒；2)全网数据公共内容较大，特别是星基增强播发的内容具有唯一性，当前时间对所有终端播发的内容为广域差分数据，如RTCM电文，全网收取数据的内容是一致的；3)数据通过互联网方式进行单向播发，服务端或者应答端不需要与数据发送侧进行交互；4)精度均匀，覆盖范围内服务精度一致性高。
因此，无论是基准站侧，还是平台服务侧处理逻辑，特别是对数据的编码下发，需要将指定频率间隔的业务相关数据进行如下设计封装：1)按照约定的好数据包编排框架，如一般数据结构由“包头+内容层+校验码”组合而成，具体地址，一般有引导字、保留位、数据长度、具体的报文数据包、校验位组成，如下图1所示；对于某一类数据包，结构分解如图2所示，包括报文ID、数据长度、保留位、周秒等数据。2)具体地，对于一项指定的业务数据，如上述的卫星改正数，则需通过二进制比特位转换方式，将其转存至指定比特位区间内，如下所示：
(205853.5781o>(1100010001010001001110001010)2
可以理解，对位域较大的浮点数值，特别是小数位较多的浮点数值，其占用位域更多，更容易影响实际下发传输的流量、带宽。以业务数据所使用的专线带宽、卫星转发器租赁带宽来计算，随着多导航***信号骤增，数据量面临几何级数增长，上述使用成本也将面临巨大的压力与挑战。另外，一个完整数值直接转换存储，也会存在被破译披露的安全风险，即通过一定搜索组合，截取既定位域的比特数据流，进行转码识别。
为了解决至少以上问题，本申请的第一实施方式提出一种用于GNSS数据的发送方法，其流程如图3所示，该方法包括以下步骤：
在步骤301中，获取一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，该GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据；
在步骤302中，根据该GNSS数据确定基准卫星和基准历元；
在步骤303中，将每一颗观测卫星的GNSS数据与该基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据；
在步骤304中，将每一个历元的第一差分数据与该基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；
在步骤305中，将该第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至服务端。
上述步骤302中基准历元和基准卫星的选取方法是多种多样的。优选地，对该GNSS数据进行非差固定解的精密单点定位解算，并根据该各个观测卫星的各个历元的解算残差量确定该基准卫星、该基准历元。可选地，通过对该GNSS数据的实时观测值进行质量检查，将质量综合最优(如周跳比、多径等指标)的观测卫星及观测历元，分别作为基准卫星及基准历元。可选地，根据GNSS数据的实时观测值的综合状态信息，如信噪比、高度角等参数，获取综合状态最优的观测卫星及观测历元，分别作为基准卫星及基准历元。且不只限于此。
需要说明的是，上述步骤303中，进行星间差分的“每一颗观测卫星”可以包括基准卫星，也可以不包含基准卫星。上述步骤304中，进行时间差分的“每一个历元”可以包括基准历元，也可以不包含基准历元。
可选地，上述步骤305可以进一步实现为以下各子步骤：
在步骤305a中，形成对应于该观测卫星的星间差分检索标识；之后执行步骤305b，形成对应于该历元的时间差分检索标识；之后执行步骤305c，将该第二差分数据根据该星间差分检索标识和该时间差分检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
可选地，可以采用加密算法对上述星间差分检索标识和上述时间差分检索标识进行加密。例如但不限于应用一定规则的比特位翻转算法等。
可选地，在本实施方式涉及的原始观测数据可以包括伪距观测量、载波相位观测量、多普勒观测量和载噪比观测量中的一种或多种，当包括多种时，可以对每种分别转换为对应的第二差分数据。
本申请的第二实施方式提出一种用于GNSS数据的发送***，该***包括获取模块、转化模块和发送模块。
其中，该获取模块，用于获取一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，该GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据；该转化模块，用于对每一种导航频点的该GNSS数据，根据该GNSS数据确定基准卫星和基准历元，将每一颗观测卫星的GNSS数据与该基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据，将每一个历元的第一差分数据与该基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；以及，发送模块，用于将该第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至服务端。
可选地，该***还包括矩阵压缩模块，用于形成对应于该观测卫星的星间差分检索标识，形成对应于该历元的时间差分检索标识，且将该第二差分数据根据该星间差分检索标识和该时间差分检索标识进行矩阵压缩；该发送模块还用于将经过矩阵压缩后的该第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至该服务端。
第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，第一实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第一实施方式。
本申请的第三实施方式提出一种用于GNSS数据的接收方法，该GNSS数据采用第一实施方式的发送方法来发送GNSS数据；该接收方法的流程如图4所示，该接收方法包括以下步骤：
在步骤401中，服务端接收第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元；
在步骤402中，根据该基准卫星和基准历元将该第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
可选地，服务端接收到的该第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识进行矩阵压缩，其中，该星间差分检索标识对应于该观测卫星，该时间差分检索标识对应于该历元。在该可选实施例中，上述步骤402可以进一步实现为：根据该基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识将该第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
本申请的第四实施方式提出一种用于GNSS数据的接收***，该***包括接收模块和转化模块。
其中，该接收模块，用于从第二实施方式的发送***接收第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元；以及，该转化模块，用于根据该基准卫星和基准历元将该第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
可选地，该接收模块还用于从第二实施方式的发送***接收经过矩阵压缩后的该第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元；以及，该转化模块还用于根据该基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识将该第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
第三实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，第三实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第三实施方式。同时，本实施方式是与第二实施方式的发送***相对应的接收***，二者可以组成一个完整的传输***。
本申请的第五实施方式提出一种用于GNSS数据的发送方法，其流程如图5所示，该发送方法包括以下步骤：
在步骤501中，获取至少一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，该GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据；
在步骤502中，对每一种导航频点的该GNSS数据，根据该GNSS数据确定基准卫星和基准历元；
在步骤503中，将每一颗观测卫星的GNSS数据与该基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据；
在步骤504中，将每一个历元的第一差分数据与该基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；以及，
在步骤505中，将该第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元发送至服务端。
上述步骤502中的基准历元和基准卫星的选取方法是多种多样的。优选地，对该GNSS数据进行非差固定解的精密单点定位解算，并根据该各个观测卫星的各个历元的解算残差量确定该基准卫星、该基准历元。可选地，通过对该GNSS数据的实时观测值进行质量检查，将质量综合最优(如周跳比、多径等指标)的观测卫星及观测历元，分别作为基准卫星及基准历元。可选地，根据GNSS数据的实时观测值的综合状态信息，如信噪比、高度角等参数，获取综合状态最优的观测卫星及观测历元，分别作为基准卫星及基准历元。且不只限于此。
可选地，上述步骤505可以进一步包括以下各子步骤：
在步骤505a中，形成对应于该观测卫星的星间差分检索标识；之后执行步骤505b，形成对应于该历元的时间差分检索标识；之后执行步骤505c，将该第二差分数据根据该星间差分检索标识、该时间差分检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
可选地，上述步骤505可以进一步包括以下各子步骤：
在步骤505a#中，形成对应于该观测卫星的星间差分检索标识；之后执行步骤505b#，形成对应于该历元的时间差分检索标识；之后执行步骤505c#，形成对应于该导航频点的导航频点检索标识；之后执行步骤505d#，将该第二差分数据根据该星间差分检索标识、该时间差分检索标识和该导航频点检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
可选地，该GNSS数据获取自不同的导航***。在该可选地实施例中，上述步骤505还可以进一步包括以下各子步骤：
在步骤505a′中，形成对应于该观测卫星的星间差分检索标识；之后执行步骤505b′，形成对应于该历元的时间差分检索标识；之后执行步骤505c′，形成对应于该导航频点的导航频点检索标识；之后执行步骤505d′，形成对应于该导航***的导航***检索标识；之后执行步骤505e′，将该第二差分数据根据该星间差分检索标识、该时间差分检索标识、该导航频点检索标识和该导航***检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
考虑到其中一种或多种导航频点可能包括多种不同的导航信号码。可选地，上述步骤505还可以进一步包括以下各子步骤：
在步骤505a*中，形成对应于该观测卫星的星间差分检索标识；之后执行步骤505b*，形成对应于该历元的时间差分检索标识；之后执行步骤505c*，形成对应于该导航频点的导航频点检索标识；之后执行步骤505d*，形成对应于该导航***的导航***检索标识；之后执行步骤505e*，形成对应于该导航信号码的导航信号码检索标识；之后执行步骤505f*，将该第二差分数据根据该星间差分检索标识、该时间差分检索标识、该导航频点检索标识、该导航***检索标识和该导航信号码检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
可选地，可以采用加密算法对上述星间差分检索标识和上述时间差分检索标识进行加密。例如但不限于应用一定规则的比特位翻转算法等。
可选地，在本实施方式涉及的原始观测数据可以包括伪距观测量、载波相位观测量、多普勒观测量和载噪比观测量中的一种或多种，当包括多种时，可以对每种分别转换为对应的第二差分数据。
本申请的第六实施方式提出一种用于GNSS数据的发送***，该***包括获取模块、转化模块和发送模块。
其中，该获取模块，用于获取至少一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，该GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据；该转化模块，用于对每一种导航频点的该GNSS数据，根据该GNSS数据确定基准卫星和基准历元，将每一颗观测卫星的GNSS数据与该基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据，将每一个历元的第一差分数据与该基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；以及该发送模块，用于将该第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元发送至服务端。
第五实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，第五实施方式中的技术细节可以应用于本实施方式，本实施方式中的技术细节也可以应用于第五实施方式。
本申请的第七实施方式涉及一种用于GNSS数据的接收方法，该GNSS数据采用第五实施方式的发送方法发送GNSS数据；该接收方法的流程如图6所示，该接收方法包括以下步骤：
在步骤601中，服务端接收第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元；
在步骤602中，根据该导航频点、基准卫星和基准历元将该第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
可选地，该GNSS数据获取自一种导航频点，服务端接收到的该第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识进行矩阵压缩，其中，该星间差分检索标识对应于该观测卫星，该时间差分检索标识对应于该历元。在该可选实施例中，上述步骤602可以进一步实现为以下步骤：根据该基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识将该第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
可选地，该GNSS数据获取自多种导航频点，服务端接收到的该第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识和导航频点检索标识进行矩阵压缩，其中，该星间差分检索标识对应于该观测卫星，该时间差分检索标识对应于该历元，该导航频点检索标识对应于该导航频点。在该可选实施例中，上述步骤602可以进一步实现为以下步骤：根据该基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识和导航频点检索标识将该第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
可选地，该GNSS数据获取自不同的导航***，接收到的该第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识、导航频点检索标识和导航***检索标识进行矩阵压缩，其中，该星间差分检索标识对应于该观测卫星，该时间差分检索标识对应于该历元，该导航频点检索标识对应于该导航频点，该导航***检索标识对应于该导航***。在该可选实施例中，上述步骤602可以进一步实现为以下步骤：根据该基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识、导航频点检索标识和导航***检索标识将该第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
可选地，接收到的该第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识、导航频点检索标识、导航***检索标识和导航信号码检索标识进行矩阵压缩，其中，该星间差分检索标识对应于该观测卫星，该时间差分检索标识对应于该历元，该导航频点检索标识对应于该导航频点，该导航***检索标识对应于该导航***，该导航信号码检索标识对应于该导航信号码。在该可选实施例中，上述步骤602可以进一步实现为以下步骤：根据该基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识、导航频点检索标识、导航***检索标识和导航信号码检索标识将该第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
为了能够更好地理解本申请的技术方案，下面以基准站原始观测数据中载波相位观测量为例进行说明，该例子中罗列的细节主要是为了便于理解，不作为对本申请保护范围的限制。
首先，获取不同导航***下的不同导航频点(每种导航频点包括一种多多种导航信号码)的多个观测卫星的多个历元的载波相位观测量，如下式(1)为载波相位观测方程构成：
Φ＝ρ+c(dt-dT)+λN+A+M+ε (1)
式(1)中，ρ为从卫星到接收机的视线轴物理距离；c为光速；dt为接收机时钟误差；-dT为卫星时钟误差；A为空间大气误差，λN为长度单位下的整周模糊度(λ为载波波长)；M为多路径误差；ε为观测值的测量噪声。
并且，对相同导航***下的相同导航频点的多个观测卫星的多个历元的载波相位观测量进行以下步骤①～④的操作：
在步骤①中，对该载波相位观测数据进行PPP-AR处理，获取一个稳定可信的非差固定解序列。
之后执行步骤②，根据上述PPP-AR解算序列，利用其解算过程的残差信息等，选取稳定的基准历元和基准卫星观测值，如可记为Φ0(t0)，该基准量上标0表示基准卫星，t0表示基准历元。
之后执行步骤③，对于多个历元中的某一历元(t)，建立所有观测卫星的星间单差观测方程，如下式(2)：
ΔΦi-0(t)＝[Φi(t)-Φ0(t)]
＝Δρi-0(t)-cΔdTi-0(t)+λΔNi-0(t)+ΔAi-0(t)+dmul+Δε (2)
式(2)中，上标0表示基准星编号，i为其他卫星编号，(t)为历元编号。从式(2)中可以看出，接收机钟差已经消除，并形成观测卫星之间的单差整周模糊度。
之后执行步骤④，指定基准历元t0的卫星单差观测方程，作为时间差分的计算基准，按照上述式(2)的形式，在无周跳影响的前提下，上述星间单差模糊度保持不变，可以形成以下的双差观测方程通用模型：
Figure BDA0002523194130000181
从式(3)可以看出，此时星间单差整周模糊度部分已经消除。式(3)比较直观地反映了“载波相位的双差变量与视线轴物理距离近似线性一致”这一原则，并且该模型处理也可将相关性较强的数值内容，如接收机时钟误差、卫星单差整周模糊度分别消除。
记上述观测值Φ已被消除部分为Φ0，则上述双差观测方程通用模型与实际观测量的关系如下式(4)：
Figure BDA0002523194130000182
之后执行步骤⑤，形成对应于该多个观测卫星的星间差分检索标识T(i,j)，形成对应于该多个历元的时间差分检索标识S(i,j)，形成对应于该导航频点的导航频点检索标识Freq，形成对应于该导航***的导航***检索标识GNSS，以及形成对应于该导航信号码的导航信号码检索标识Signal。在其他实施例中，导航频点检索标识Freq、导航***检索标识GNSS、导航信号码检索标识Signal的一者或多者是可选的。
之后执行步骤⑥，遍历所有的导航***检索标识GNSS、导航频点检索标识Freq，基于星间差分检索标识T(i,j)和时间差分检索标识S(i,j)形成多维的压缩存储矩阵，如图7所示。基于星间差分检索标识T(i,j)和时间差分检索标识S(i,j)，对属于同一GNSS、Freq、Signal的第二差分数据进行矩阵压缩，形成第一维数据表；通过遍历所有导航***下的导航频点，形成第二维数据表；通过遍历所有导航***，形成第三维数据表。这样，对应任一导航***下任一频点的任一卫星任一历元相对于基准卫星基准历元的第二差分数据都可以很快检索到，并可以结合基准卫星基准历元的数据进行反向恢复。
之后执行步骤⑦，对形成多维的压缩存储矩阵中的T(i,j)、S(i,j)进行加密保护，并发送至服务端。
可以看出，该示例将上述双差模型的变量(
Figure BDA0002523194130000191
即第二差分数据)作为具体某一历元下某一颗卫星对应某一频点下业务数据，如原始观测数据或非差改正数的压缩存储数据序列，同时根据所选取的基准历元、基准卫星定义为一组固定的、可以用于还原完整业务数据的检索标识量，具体某一历元下某一颗卫星对应某一频点下业务数据，如观测值、非差改正数，其对应的变量
Figure BDA0002523194130000192
数值及字段范围能够有效减少2～6倍。
需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。
在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种用于GNSS数据的发送方法，其特征在于，包括：
获取一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，所述GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据；
根据所述GNSS数据确定基准卫星和基准历元；
将每一颗观测卫星的GNSS数据与所述基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据；
将每一个历元的第一差分数据与所述基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；以及，
将所述第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至服务端。
2.如权利要求1所述的用于GNSS数据的发送方法，其特征在于，所述将所述第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至服务端，进一步包括：
形成对应于所述观测卫星的星间差分检索标识；
形成对应于所述历元的时间差分检索标识；
将所述第二差分数据根据所述星间差分检索标识和所述时间差分检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
3.一种用于GNSS数据的发送方法，其特征在于，包括：
获取至少一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，所述GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据，并对每一种导航频点的所述GNSS数据执行以下操作：
根据所述GNSS数据确定基准卫星和基准历元；
将每一颗观测卫星的GNSS数据与所述基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据；
将每一个历元的第一差分数据与所述基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；以及，
将所述第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元发送至服务端。
4.如权利要求3所述的用于GNSS数据的发送方法，其特征在于，所述将所述第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元发送至服务端，进一步包括：
形成对应于所述观测卫星的星间差分检索标识；
形成对应于所述历元的时间差分检索标识；
形成对应于所述导航频点的导航频点检索标识；
将所述第二差分数据根据所述星间差分检索标识、所述时间差分检索标识和所述导航频点检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
5.如权利要求4所述的用于GNSS数据的发送方法，其特征在于，所述GNSS数据获取自不同的导航***，所述将所述第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元发送至服务端，进一步包括：
形成对应于所述导航***的导航***检索标识；
将所述第二差分数据根据所述星间差分检索标识、所述时间差分检索标识、所述导航频点检索标识和所述导航***检索标识进行矩阵压缩后发送至服务端。
6.如权利要求4所述的用于GNSS数据的发送方法，其特征在于，采用加密算法对所述星间差分检索标识和所述时间差分检索标识进行加密。
7.如权利要求3所述的用于GNSS数据的发送方法，其特征在于，所述原始观测数据包括伪距观测量、载波相位观测量、多普勒观测量和/或载噪比观测量。
8.如权利要求3所述的用于GNSS数据的发送方法，其特征在于，所述根据所述GNSS数据确定基准卫星和基准历元，进一步包括：
对所述GNSS数据进行非差固定解的精密单点定位解算；
根据所述各个观测卫星的各个历元的解算残差量确定所述基准卫星、所述基准历元。
9.一种用于GNSS数据的接收方法，其特征在于，所述GNSS数据采用如权利要求1所述的方法发送；所述接收方法包括：
服务端接收第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元；
根据所述基准卫星和基准历元将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
10.如权利要求9所述的用于GNSS数据的接收方法，其特征在于，接收到的所述第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识进行矩阵压缩，其中，所述星间差分检索标识对应于所述观测卫星，所述时间差分检索标识对应于所述历元；
所述根据所述基准卫星和基准历元将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据，进一步包括：
根据所述基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
11.一种用于GNSS数据的接收方法，其特征在于，所述GNSS数据采用如权利要求3所述的方法发送；所述接收方法包括：
服务端接收第二差分数据以及对应的导航频点、基准卫星和基准历元；
根据所述导航频点、基准卫星和基准历元将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
12.如权利要求11所述的用于GNSS数据的接收方法，其特征在于，接收到的所述第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识和导航频点检索标识进行矩阵压缩，其中，所述星间差分检索标识对应于所述观测卫星，所述时间差分检索标识对应于所述历元，所述导航频点检索标识对应于所述导航频点；
所述根据所述导航频点、基准卫星和基准历元将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据，进一步包括：
根据所述基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识和导航频点检索标识将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
13.如权利要求12所述的用于GNSS数据的接收方法，其特征在于，所述GNSS数据获取自不同的导航***，接收到的所述第二差分数据已根据星间差分检索标识、时间差分检索标识、导航频点检索标识和导航***检索标识进行矩阵压缩，其中，所述星间差分检索标识对应于所述观测卫星，所述时间差分检索标识对应于所述历元，所述导航频点检索标识对应于所述导航频点，所述导航***检索标识对应于所述导航***；
所述根据所述导航频点、基准卫星和基准历元将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据，进一步包括：
根据所述基准卫星、基准历元、星间差分检索标识、时间差分检索标识、导航频点检索标识和导航***检索标识将所述第二差分数据转换为对应的原始观测数据或非差改正数据。
14.一种用于GNSS数据的发送***，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取至少一种导航频点的多个观测卫星的多个历元的GNSS数据，所述GNSS数据包括原始观测数据或非差改正数据；
转化模块，用于对每一种导航频点的所述GNSS数据，根据所述GNSS数据确定基准卫星和基准历元，将每一颗观测卫星的GNSS数据与所述基准卫星的GNSS数据进行星间差分计算得到对应的第一差分数据，将每一个历元的第一差分数据与所述基准历元的第一差分数据进行时间差分计算得到对应的第二差分数据；以及，
发送模块，用于将所述第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至服务端。
15.如权利要求14所述的用于GNSS数据的发送***，其特征在于，还包括矩阵压缩模块，用于形成对应于所述观测卫星的星间差分检索标识，形成对应于所述历元的时间差分检索标识，且将所述第二差分数据根据所述星间差分检索标识和所述时间差分检索标识进行矩阵压缩；
所述发送模块还用于将经过矩阵压缩后的所述第二差分数据以及对应的基准卫星和基准历元发送至所述服务端。
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