[发明专利]基于六十进制的GNSS观测值压缩与解压缩方法

说明书

技术领域

本发明属于导航卫星应用与数据处理领域，特别是涉及一种新的GNSS观测值数据压缩与解压缩方法。

背景技术

全球卫星导航系统(GNSS)是星基无线电定位、导航与授时系统，它由已处于运行状态下的美国全球卫星定位系统(GPS)、完善之中的俄罗斯全球卫星导航系统(GLONASS)、建设之中的欧洲伽利略系统(GALILEO)和中国北斗卫星导航系统(COMPASS)等组成。

GPS自1995年宣布完全运行状态(FOC)以来，运营状况良好，当前在轨卫星31颗，主要观测值有载波L1、L2，测距码C/A、P1、P2和多普勒观测值D1、D2。1999年美国宣布了GPS现代化计划，未来GPS系统将提供更多的观测值，包括L1、L2、L5、L1C、L2C、L5I、L5Q、P1、P2、M1、M2、D1、D2、D5等。GLONASS自1996年具备FOC以来，因经济和技术原因，卫星星座长期没有到达预定24颗，当前正式运行卫星有21颗。2001年俄罗斯宣布了GLONASS现代化计划，在2012年以后卫星星座将维持在24颗，提供G1、G2、G3、L1C、L2C、L3C、P1、P2、P3等多种观测值。1998年欧盟决定建立GALILEO系统，当前只有1颗试验卫星正式运行，计划建设由20颗卫星组成的卫星星座和遍布全球的地面控制部分，GALIELO将提供E1、E6、E5a、E5b、E1A、E1B、E6A、E6B、E5a-I、E5b-I等多种类型的观测值。中国正在实施的COMPASS将发射5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，当前有4颗北斗导航试验卫星和2颗北斗导航卫星，COMPASS系统将要提供B1-I；B1-Q；B1-2；B2-I；B2-Q；B3；B1-BOC；B2-BOC；B3-BOC；L5等多种类型的观测值。日本、印度等国也在积极发展卫星导航定位系统，未来天空中正式运行的卫星将超过100颗。

当前地面一点可视GNSS卫星数目为6-15颗，未来地面一点可视GNSS卫星数将达到15至40颗。卫星数量的增加将大大提高定位的速度和精准度，同时将使得观测值的数量大大增加。例如采样率为30秒、截止高度角为10度的一个测站24小时的GPS观测值数据大约在1.4Mb左右。相同设置的观测值文件未来将达到10Mb左右。

国内外有多种形式的GNSS连续运行跟踪站，这些测站连续运行，观测值实时或者事后传输到数据处理中心，并供用户下载。国际GPS服务(IGS)机构是一个永久性GPS服务机构，为全球科研机构及时提供GPS数据和高精度的星历、地球自转速率等，在数据处理中心SOPAC保存着GNSS标准格式的数据。美国大地测量调查所(NGS)管理着美国连续运行参考站(CORS)系统，数据存档在马里兰州的主站和科罗拉多的对应设施中。我国许多省市也建立了CORS系统，预计五年内将CORS站点将达到1000多个。

以上系统接收了大量的观测数据，能够满足不同用户的需求，但数据量也很大，给数据的存储与传输带来了新的问题。

发明内容

针对上述现状与需求，本发明提出一种新的GNSS观测值的压缩方法和相应解压缩方法。

本发明提供的技术方案是基于六十进制的GNSS观测值压缩方法，包括以下步骤：

步骤1.1，读取GNSS标准Rinex格式的观测值文件，所述观测值文件包含头文件和主体文件，主体文件包含各历元的观测值；

步骤1.2，将头文件中的概略坐标和天线高数据转化为整数，再转化为六十进制；

步骤1.3，压缩第1个历元，包括将第1个历元的时间数据和卫星编号转化为六十进制；将首历元的观测值数据先转化为整数并记为X₀，再转化为六十进制，得到第1个历元的观测值压缩数据；

步骤1.4，压缩第2个历元，包括将第2个历元的时间数据与第1个历元的时间数据求差得到历元间隔，并转化为六十进制；第2个历元的卫星编号与首历元的卫星编号相同则略写，有增删变化则将第2个历元的卫星编号转化为六十进制；将第2个历元的观测值数据转化为整数并记为X₁，然后将第2个历元的观测值数据与首历元的观测值数据求一次差，即ΔX₁＝X₁-X₀，并将差分结果转化为六十进制，得到第2个历元的观测值压缩数据；