一種基于位置信息的電離層TEC主動式播發(fā)方法和系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于位置信息的電離層TEC主動式播發(fā)方法和系統(tǒng)，方法包括：用戶在用戶終端上通過用戶交互界面或API發(fā)送終端所在地理位置和時間信息；虛擬服務(wù)器將用戶提交的信息傳遞給物理服務(wù)器；物理服務(wù)器根據(jù)預(yù)設(shè)的電離層模型計算電離層TEC反饋給虛擬服務(wù)器；虛擬服務(wù)器將電離層TEC返回到用戶終端；用戶終端將電離層TEC轉(zhuǎn)換為電離層延遲改正信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)方法將電離層建模的數(shù)學(xué)方法與用戶分離，用戶只需要接收系統(tǒng)播發(fā)的電離層TEC而無需電離層模型系數(shù)，有效降低了接收機端數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度，促進(jìn)了接收機端數(shù)據(jù)處理模塊的統(tǒng)一性，本發(fā)明專利技術(shù)具有高性能、高安全性、可擴展性、可控性以及普適性等優(yōu)點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)涉及一種基于位置信息的電離層TEC主動式播發(fā)方法和系統(tǒng)，方法包括：用戶在用戶終端上通過用戶交互界面或API發(fā)送終端所在地理位置和時間信息；虛擬服務(wù)器將用戶提交的信息傳遞給物理服務(wù)器；物理服務(wù)器根據(jù)預(yù)設(shè)的電離層模型計算電離層TEC反饋給虛擬服務(wù)器；虛擬服務(wù)器將電離層TEC返回到用戶終端；用戶終端將電離層TEC轉(zhuǎn)換為電離層延遲改正信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)方法將電離層建模的數(shù)學(xué)方法與用戶分離，用戶只需要接收系統(tǒng)播發(fā)的電離層TEC而無需電離層模型系數(shù)，有效降低了接收機端數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度，促進(jìn)了接收機端數(shù)據(jù)處理模塊的統(tǒng)一性，本專利技術(shù)具有高性能、高安全性、可擴展性、可控性以及普適性等優(yōu)點?！緦＠f明】—種基于位置信息的電罔層TEC主動式播發(fā)方法和系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及測繪領(lǐng)域位置服務(wù)的一種應(yīng)用，尤其是涉及一種基于位置信息的電離層TEC主動式播發(fā)方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
電離層延遲誤差是衛(wèi)星導(dǎo)航定位中最顯著的誤差源。GNSS(Global NavigationSatellite System)雙頻接收機用戶可以采用雙頻消電離層組合方法來消除電離層延遲的絕大部分誤差。而對于廣大的單頻接收機用戶來說，目前仍需要依靠電離層模型來對電離層延遲進(jìn)行改正。常用的電離層模型有Klobuchar模型、多項式模型、三角函數(shù)模型、球諧模型、格網(wǎng)模型等。GPS與北斗均通過廣播星歷播發(fā)Klobuchar模型系數(shù)從而實現(xiàn)電離層延遲改正。Klobuchar電離層模型基于Bent電離層經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃喕鴣?，能夠反?yīng)電離層的基本變化特性，從大尺度上保證了電離層預(yù)報的可靠性。但該模型難以顧及電離層的局部變化特性，精度受到限制。經(jīng)驗表明，該模型僅能改正電離層影響的50?60%，最好情況下不超過75%。區(qū)域電離層模型提供高精度的電離層延遲改正信息，是GNSS單頻接收機改正電離層延遲影響最為理想和有效的方法。區(qū)域電離層模型相比Klobuchar等經(jīng)驗?zāi)Ｐ拖啾瓤梢愿玫啬M局部電離層擾動，為區(qū)域GNSS單頻接收機用戶提供較高精度的電離層延遲改正信息。國內(nèi)許多學(xué)者對區(qū)域電離層模型的研究取得了比較豐厚的成果，如采用廣義三角級數(shù)函數(shù)建立電離層模型、利用球冠諧建立區(qū)域電離層模型、基于經(jīng)驗正交函數(shù)的三維電離層模型、格網(wǎng)電離層模型的建立與試算結(jié)果等。我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)D2導(dǎo)航電文包含了覆蓋范圍為東經(jīng)70?145°，北緯7.5?55°，共計320個格網(wǎng)點電離層垂直延遲參數(shù)。用戶只需要將格網(wǎng)點電離層延遲內(nèi)插得到觀測衛(wèi)星穿刺點處的電離層延遲改正，然后使用映射函數(shù)即可獲取信號傳播方向的電離層延遲改正。這種使用導(dǎo)航電文對電離層延遲信息進(jìn)行廣播的方式，可以滿足中國區(qū)域內(nèi)的大部分大眾用戶(如手機用戶、車載導(dǎo)航用戶)定位的需求，卻不一定能滿足測量型接收機等精密測量用戶。對于精密測量的GNSS單頻接收機用戶來說，需要區(qū)域電離層模型予以提供高精度的電離層延遲改正信息。由于各個電離層模型的構(gòu)建采用了不同的數(shù)學(xué)方法，很難確定哪一個模型更優(yōu)，使用各種模型計算電離層延遲所需的模型系數(shù)在數(shù)量和種類上各不相同，而接收機數(shù)據(jù)處理時所采取的電離層延遲改正依賴于所采用的電離層模型。如果構(gòu)建電離層模型所采用的數(shù)學(xué)方法更新或者更換時，使得所有使用該種電離層模型的數(shù)據(jù)處理模塊必須進(jìn)行相應(yīng)地更新，對軟件的維護(hù)和更新造成了較大的困難。而實際上不管采用哪種電離層模型，接收機最終只需要獲取電離層總電子含量(Total Electron Content, TEC)進(jìn)而換算得到電離層延遲改正信息即可對電離層延遲進(jìn)行改正。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于位置信息的電離層TEC主動式播發(fā)方法和系統(tǒng)。本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種基于位置信息的電離層TEC主動式播發(fā)方法，其特征在于，包括以下步驟:(I)用戶在用戶終端上通過用戶交互界面或API發(fā)送終端所在的地理位置和時間信息；(2)虛擬服務(wù)器等待和接收用戶提交的信息；(3)虛擬服務(wù)器將用戶提交的信息傳遞給物理服務(wù)器；(4)物理服務(wù)器等待和接收虛擬服務(wù)器傳遞的位置和時間信息；(5)物理服務(wù)器接收到位置和時間信息后，根據(jù)預(yù)設(shè)的電離層模型計算電離層TEC并反饋給虛擬服務(wù)器；(6)虛擬服務(wù)器將電離層TEC通過用戶交互界面或者API返回到用戶終端；(7)用戶終端接收電離層TEC，并將其轉(zhuǎn)換為電離層延遲改正信息。一種基于位置信息的電離層TEC主動式播發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括用戶終端、虛擬服務(wù)器和物理服務(wù)器，所述的用戶終端與虛擬服務(wù)器互相連接，所述的虛擬服務(wù)器與物理服務(wù)器互相連接，所述的物理服務(wù)器上建立有電離層模型。所述的用戶終端為手機、電腦或GNSS接收機。所述的物理服務(wù)器為多臺工作站或分布式集群。所述的虛擬服務(wù)器設(shè)有多個。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點:1、高性能，本專利技術(shù)系統(tǒng)不僅采用Linux+Nginx+MySQL+PHP服務(wù)架構(gòu)，并且采用了“虛實”組合的服務(wù)器，將科學(xué)計算部分與用戶交互分離，充分發(fā)揮物理服務(wù)器的計算效能，能快速處理用戶的請求，避免長時間等待，大大提升了系統(tǒng)服務(wù)的性能；2、安全性，本專利技術(shù)系統(tǒng)采用“虛實”組合服務(wù)器，物理服務(wù)器不直接面向用戶，受到攻擊的幾率大大降低，同時有多個虛擬服務(wù)器作為備份，一旦主虛擬服務(wù)器受到攻擊而宕機，可以迅速切換到其他備份的虛擬服務(wù)器從而實現(xiàn)平臺持續(xù)安全運行，保障系統(tǒng)的安全持續(xù)運行以及用戶的隱私；3、可擴展性，虛擬服務(wù)器可根據(jù)用戶數(shù)量選擇合適的虛擬服務(wù)器配置，按需配置，節(jié)約成本；4、可控性，對于特殊情況下的時空，本專利技術(shù)能夠人為在云端的計算模塊中添加隨機擾動對指定區(qū)域的TEC精度進(jìn)行控制；5、普適性，本專利技術(shù)可根據(jù)需求在物理服務(wù)器上建立相應(yīng)的電離層模型，再與可擴展的虛擬服務(wù)器相配合即可服務(wù)于區(qū)域或全球用戶，適用于區(qū)域、大范圍乃至全球的電離層TEC播發(fā)服務(wù)；6、跨終端，用戶可以通過電腦、平板電腦、手機、GNSS接收機等多種設(shè)備獲取電離層TEC的播發(fā)服務(wù)。【專利附圖】【附圖說明】圖1為本專利技術(shù)系統(tǒng)的框架示意圖；圖2為本專利技術(shù)方法的邏輯示意圖?！揪唧w實施方式】下面結(jié)合附圖和具體實施例對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，一種電離層TEC主動式播發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括用戶終端1、虛擬服務(wù)器2和物理服務(wù)器3，所述的用戶終端I與虛擬服務(wù)器2互相連接，所述的虛擬服務(wù)器2與物理服務(wù)器3互相連接，所述的物理服務(wù)器3上建立有電離層模型。所述的用戶終端I為手機、電腦或GNSS接收機。所述的物理服務(wù)器3為多臺工作站或分布式集群。所述的虛擬服務(wù)器2設(shè)有多個，其中一個為主虛擬服務(wù)器，其余的為備份虛擬服務(wù)器，當(dāng)主虛擬服務(wù)器宕機時，則切換到備份虛擬服務(wù)器。本實施例采用Ubuntul2.04作為本專利技術(shù)系統(tǒng)服務(wù)器的操作系統(tǒng)，采用Nginx+MySQL+PHP 網(wǎng)站服務(wù)架構(gòu)，并采用了 C++、Fortran、PHP、HTML、CSS、JavaScript、XML、XSL等八種編程語言完成本專利技術(shù)系統(tǒng)，分別為:采用HTML、CSS與JavaScript語言完成用戶終端用戶界面以及終端地理位置和時間信息的獲?。徊捎肞HP語言實現(xiàn)將用戶提交的信息傳送給虛擬服務(wù)器和將計算結(jié)果反饋給用戶終端；采用C++語言實現(xiàn)虛擬本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種基于位置信息的電離層TEC主動式播發(fā)方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)用戶在用戶終端上通過用戶交互界面或API發(fā)送終端所在的地理位置和時間信息；(2)虛擬服務(wù)器等待和接收用戶提交的信息；(3)虛擬服務(wù)器將用戶提交的信息傳遞給物理服務(wù)器；(4)物理服務(wù)器等待和接收虛擬服務(wù)器傳遞的位置和時間信息；(5)物理服務(wù)器接收到位置和時間信息后，根據(jù)預(yù)設(shè)的電離層模型計算電離層TEC并反饋給虛擬服務(wù)器；(6)虛擬服務(wù)器將電離層TEC通過用戶交互界面或者API返回到用戶終端；(7)用戶終端接收電離層TEC，并將其轉(zhuǎn)換為電離層延遲改正信息。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王成，王解先，段兵兵，連麗珍，
申請(專利權(quán))人：同濟(jì)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：