[发明专利]一种适用于地基伪卫星的导航电文传输协议的设计方法

说明书

本发明提供了一种适用于地基伪卫星的导航电文传输协议的设计方法，用以解决现有技术中无法同时满足确保时间信息、星钟和星历数据播发周期固定的同时符合随机播发信息要求的问题。所述导航电文传输协议的设计方法，将电文数据按重复发播周期时间的长短进行分类，并将分类数据安排不同的位置和重复发播周期，再根据分类数据的种类将一个数据发播单元分成若干部分，每一部分对应一类数据，其中至少一个部分中的数据内容和格式固定，至少一个部分存在数据内容可变。本发明采用帧结构和数据块结构对导航电文内容和结构进行分类编排，形成帧与系统时间的固定对应关系，提高用户的定位精度及电文接收的时效性，同时可进行系统功能的扩充。

技术领域

本发明属于无线电导航定位领域，尤其涉及一种适用于地基伪卫星的导航电文传输协议的设计方法。

背景技术

伪卫星是一种设置于地面的发射定位信号的发射器，可以与全球定位系统(Global Position System,GPS)等卫星定位系统组合，优化卫星几何构型，改善导航性能，也可以搭载导航电文信息、测距码等单独提供定位服务。导航电文信息是地面处理形成的伪卫星坐标、伪卫星钟差、设备延迟改正参数等信息，并以二进制码流形式通过伪卫星信号发送给用户。

导航电文传输，基于电文传输协议进行，是用户终端导航和定位的数据基础。电文传输协议，包括导航电文内容和结构。导航电文内容和结构不同，对整个地基导航增强系统的工作方式的影响也不同；导航电文参数模型不同，运管系统的算法也不同；导航电文的播发模式不同，伪卫星的处理方式就不同。导航电文的内容和结构对接收机的设计也有着很大的影响，格式的不同和导航参数模型不同将直接导致导航定位算法不同。

现有技术中，通常采用NAV电文结构和CNAV电文结构。

NAV采用的是由字、子帧、帧和超帧构成的固定格式。每个超帧由25个帧组成，每个帧由5个子帧组成，每个子帧由10个字组成，每个字由30个二进制位组成。NAV中数据的发播速率为50bps。发播1个字需0.6s，1个子帧需6s，1个帧需30s，一个超帧需750s(12.5分钟)。子帧1中的主要内容是卫星钟改正数据，被称作第一数据块。子帧2和子帧3中的主要内容是卫星星历数据，共同构成第二数据块。第三数据块由子帧4和子帧5，它的主要内容构成是卫星历书和卫星健康状况等信息。由于历书数据量大，需要25个子帧4和子帧5才能发播完。可以看出，第一数据块和第二数据块的重复周期是30s，而第三数据块的重复周期是750s。这说明从结构上来说，对不同时效性的数据做了不同的安排。NAV电文的各项内容在电文中的位置是固定的，字、子帧、帧、超帧与时间之间有着严格的对应关系，尽管在电文中含有表示时间的周计数(WN)和Z-计数等数据，但用户一旦接收到卫星信号并获得GPS时间后，就可以准确地知道与时间相对应的是哪个帧的第几个子帧以及第几个字，也就是说用户可准确地知道所接收的导航电文是什么类型的内容。

但是，NAV格式是一种固定结构，数据在电文中的位置是固定的，与系统时间之间的关系也是固定的，所以用户接收机接收数据时数据处理的工作量较小，有利于接收机的实现。这与卫星导航系统建设初期用户接收机核心的微处理器的处理能力和数据存储能力是相适应的。但随着微处理器技术的发展，用户接收机的处理能力已经大大提高，这一点已显得无关紧要。在GPS系统建设初期导航电文设计时，由于NAV格式固定，为了能够给系统扩展和改进留有余地，在NAV中设置了许多保留数据段，保留了大量未定义的数据位，以通信资源的浪费换取灵活性。但实际上效果并不明显。由于NAV格式是固定的，这些空白数据段仍然要占一定的电文广播时间，因而造成了通信资源的浪费。

CNAV电文使用一种长度为300bits数据串作为发播数据的基本单元，这个基本单元通常称作数据块。CNAV电文数据发播速率为25bps，每个数据块的发播时间为12s。CNAV按照发播数据内容的不同来构成不同类型的数据块。如卫星星历为类型10和类型11数据块，时钟改正参数为类型30～37数据块。CNAV一共可以定义64种不同类型的数据块，目前已经定义的数据块有14种。CNAV对数据的重复周期没有具体规定，只是规定了各种数据的最大重复周期。