[發明專利]一種適用于地基偽衛星的導航電文傳輸協議的設計方法

有效

• 申請號: 202010633387.X
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111988272B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 趙金賢;周建華;張之學;趙娜;謝欣;胡彩波;薛峰;王兵浩;林翔;閆芳君;張健鋌
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍61081部隊;趙金賢;周建華;張之學;趙娜;謝欣;胡彩波;薛峰;王兵浩;林翔;閆芳君;張健鋌
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;G01S19/11;G01S19/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 鄒仕娟

本發明提供了一種適用于地基偽衛星的導航電文傳輸協議的設計方法，用以解決現有技術中無法同時滿足確保時間信息、星鐘和星歷數據播發周期固定的同時符合隨機播發信息要求的問題。所述導航電文傳輸協議的設計方法，將電文數據按重復發播周期時間的長短進行分類，并將分類數據安排不同的位置和重復發播周期，再根據分類數據的種類將一個數據發播單元分成若干部分，每一部分對應一類數據，其中至少一個部分中的數據內容和格式固定，至少一個部分存在數據內容可變。本發明采用幀結構和數據塊結構對導航電文內容和結構進行分類編排，形成幀與系統時間的固定對應關系，提高用戶的定位精度及電文接收的時效性，同時可進行系統功能的擴充。

技術領域

本發明屬于無線電導航定位領域，尤其涉及一種適用于地基偽衛星的導航電文傳輸協議的設計方法。

背景技術

偽衛星是一種設置于地面的發射定位信號的發射器，可以與全球定位系統(Global Position System,GPS)等衛星定位系統組合，優化衛星幾何構型，改善導航性能，也可以搭載導航電文信息、測距碼等單獨提供定位服務。導航電文信息是地面處理形成的偽衛星坐標、偽衛星鐘差、設備延遲改正參數等信息，并以二進制碼流形式通過偽衛星信號發送給用戶。

導航電文傳輸，基于電文傳輸協議進行，是用戶終端導航和定位的數據基礎。電文傳輸協議，包括導航電文內容和結構。導航電文內容和結構不同，對整個地基導航增強系統的工作方式的影響也不同；導航電文參數模型不同，運管系統的算法也不同；導航電文的播發模式不同，偽衛星的處理方式就不同。導航電文的內容和結構對接收機的設計也有著很大的影響，格式的不同和導航參數模型不同將直接導致導航定位算法不同。

現有技術中，通常采用NAV電文結構和CNAV電文結構。

NAV采用的是由字、子幀、幀和超幀構成的固定格式。每個超幀由25個幀組成，每個幀由5個子幀組成，每個子幀由10個字組成，每個字由30個二進制位組成。NAV中數據的發播速率為50bps。發播1個字需0.6s，1個子幀需6s，1個幀需30s，一個超幀需750s(12.5分鐘)。子幀1中的主要內容是衛星鐘改正數據，被稱作第一數據塊。子幀2和子幀3中的主要內容是衛星星歷數據，共同構成第二數據塊。第三數據塊由子幀4和子幀5，它的主要內容構成是衛星歷書和衛星健康狀況等信息。由于歷書數據量大，需要25個子幀4和子幀5才能發播完?？梢钥闯觯谝粩祿K和第二數據塊的重復周期是30s，而第三數據塊的重復周期是750s。這說明從結構上來說，對不同時效性的數據做了不同的安排。NAV電文的各項內容在電文中的位置是固定的，字、子幀、幀、超幀與時間之間有著嚴格的對應關系，盡管在電文中含有表示時間的周計數(WN)和Z-計數等數據，但用戶一旦接收到衛星信號并獲得GPS時間后，就可以準確地知道與時間相對應的是哪個幀的第幾個子幀以及第幾個字，也就是說用戶可準確地知道所接收的導航電文是什么類型的內容。

但是，NAV格式是一種固定結構，數據在電文中的位置是固定的，與系統時間之間的關系也是固定的，所以用戶接收機接收數據時數據處理的工作量較小，有利于接收機的實現。這與衛星導航系統建設初期用戶接收機核心的微處理器的處理能力和數據存儲能力是相適應的。但隨著微處理器技術的發展，用戶接收機的處理能力已經大大提高，這一點已顯得無關緊要。在GPS系統建設初期導航電文設計時，由于NAV格式固定，為了能夠給系統擴展和改進留有余地，在NAV中設置了許多保留數據段，保留了大量未定義的數據位，以通信資源的浪費換取靈活性。但實際上效果并不明顯。由于NAV格式是固定的，這些空白數據段仍然要占一定的電文廣播時間，因而造成了通信資源的浪費。

CNAV電文使用一種長度為300bits數據串作為發播數據的基本單元，這個基本單元通常稱作數據塊。CNAV電文數據發播速率為25bps，每個數據塊的發播時間為12s。CNAV按照發播數據內容的不同來構成不同類型的數據塊。如衛星星歷為類型10和類型11數據塊，時鐘改正參數為類型30～37數據塊。CNAV一共可以定義64種不同類型的數據塊，目前已經定義的數據塊有14種。CNAV對數據的重復周期沒有具體規定，只是規定了各種數據的最大重復周期。