一种通信即高精度时空服务的系统架构与流程

本发明涉及5g和gnss融合定位，具体的说是一种通信即高精度时空服务的系统架构与流程。

背景技术：

1、传统的时空服务系统在当今科技快速发展的环境中已经变得越来越重要。随着物联网、自动驾驶、智能城市等领域的兴起，对时空服务的需求变得更加迫切。随着人们对位置感知技术实时性和准确性需求的增加，传统的时空服务系统在提供高精度定位服务方面面临一系列技术挑战，如定位精度不足、缺乏实时性以及对大规模数据处理的低效应对等。同时，随着通信数据量的不断增加，通信系统也面临着快速可靠传输时空服务数据等需求，这对于大量实时数据传输的应用场景，如智能交通管理、紧急救援等，构成了一项重要的挑战。为了应对这些挑战，本发明着眼于整合通信技术和高精度时空服务，提出一种通信即高精度时空服务的系统架构与流程，有助于打破传统时空服务系统的技术瓶颈，使通信系统和高精度时空服务系统之间实现更为紧密的融合。该种通信即高精度服务的系统架构和流程不仅能够提高定位服务的精度和实时性，同时也有望提升通信系统在时空服务中的效率和可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种通信即高精度时空服务的系统架构与流程，以解决现有技术中的上述不足之处。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种通信即高精度时空服务的系统架构，包括多组5g基站、用户终端和观测模块，多组5g基站之间信号连接，并将信号发送至用户终端，用户终端接收信号并进行本地处理，并得出toa测量值，观测模块根据toa测量值计算用户终端的空间位置。

3、一种通信即高精度时空服务流程，包括如下步骤：

4、步骤s1：5g基站网络时间同步，通过北斗/gnss广域实时精密时间服务系统使5g基站间的时间同步，使得5g基站信号可用于严格的toa或tdoa定位和授时服务；

5、步骤s2：基于距离的观测信息提取，5g基站之间播发prs信号，用户终端对接收到的prs信号进行本地处理，确定信号到达时刻从而计算出5g基站到用户终端的距离；

6、步骤s3：基于下行信号到达时间的多边定位与时间服务，利用toa观测值并结合多5g基站观测数据，计算出用户终端的三维空间位置和时间信息。

7、优选的，北斗/gnss广域实时精密时间服务系统解算卫星精密轨道与钟差、信号偏差以及大气延迟模型，再对生成的产品进行质量检测后进行编码播发。

8、优选的，其中生成的产品包括rtcm改正数和igs改正数。

9、优选的，接收机用户终端接收精密产品，并结合本地gnss观测数据，采用非差非组合精密单点定位方法解算获得接收机位置与钟差参数。

10、优选的，在步骤s2中，prs信号由一组调制后的gold码伪随机序列，不同5g基站通过配置不同的伪随机序列实现码分多址。

11、优选的，用户终端设备预先生成与5g基站相同的伪随机序列prs信号，通过对接收到的prs信号进行本地的相关运算，找到信号的相关峰值，以此确定5g基站信号到达用户终端的确切时间，5g基站到达用户终端的时间即为toa测量值，根据toa值和电磁波传播速度，得出用户终端与各5g基站间的距离。

12、优选的，在步骤s3中，利用多个5g基站的toa观测值，形成一系列表示5g基站与用户终端间距离的圆周曲线，多条圆周曲线的交点即为用户终端的实际位置。

13、优选的，构建5g基站与用户终端间的观测方程组，利用最小二乘法进行数学求解，得到用户终端位置的三维坐标以及精确的时间信息。

14、本发明的有益效果在于：在上述技术方案中，本发明不仅提升了定位服务的精度和实时性，还能有效提升通信系统在时空服务中的运行效率和可靠性，尤其在超密集5g基站部署的情况下，借助5g基站下行通信信号，在进行通信的同时实现高精度定位，为物联网、自动驾驶、智能城市等场景下的用户提供了低延迟、高精度的时空信息服务。

技术特征：

1.一种通信即高精度时空服务的系统架构，其特征在于，包括多组5g基站、用户终端和观测模块，多组5g基站之间信号连接，并将信号发送至用户终端，用户终端接收信号并进行本地处理，并得出toa测量值，观测模块根据toa测量值计算用户终端的空间位置。

2.一种通信即高精度时空服务流程，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种通信即高精度时空服务流程，其特征在于，北斗/gnss广域实时精密时间服务系统解算卫星精密轨道与钟差、信号偏差以及大气延迟模型，再对生成的产品进行质量检测后进行编码播发。

4.根据权利要求3所述的一种通信即高精度时空服务流程，其特征在于，其中生成的产品包括rtcm改正数和igs改正数。

5.根据权利要求2所述的一种通信即高精度时空服务流程，其特征在于，接收机用户终端接收精密产品，并结合本地gnss观测数据，采用非差非组合精密单点定位方法解算获得接收机位置与钟差参数。

6.根据权利要求2所述的一种通信即高精度时空服务流程，其特征在于，在步骤s2中，prs信号由一组调制后的gold码伪随机序列，不同5g基站通过配置不同的伪随机序列实现码分多址。

7.根据权利要求6所述的一种通信即高精度时空服务流程，其特征在于，用户终端设备预先生成与5g基站相同的伪随机序列prs信号，通过对接收到的prs信号进行本地的相关运算，找到信号的相关峰值，以此确定5g基站信号到达用户终端的确切时间，5g基站到达用户终端的时间即为toa测量值，根据toa值和电磁波传播速度，得出用户终端与各5g基站间的距离。

8.根据权利要求2所述的一种通信即高精度时空服务流程，其特征在于，在步骤s3中，利用多个5g基站的toa观测值，形成一系列表示5g基站与用户终端间距离的圆周曲线，多条圆周曲线的交点即为用户终端的实际位置。

9.根据权利要求8所述的一种通信即高精度时空服务流程，其特征在于，构建5g基站与用户终端间的观测方程组，利用最小二乘法进行数学求解，得到用户终端位置的三维坐标以及精确的时间信息。

技术总结本发明公开了一种通信即高精度时空服务的系统架构与流程，其中系统架构包括包括多组5G基站、用户终端和观测模块，多组5G基站之间信号连接，并将信号发送至用户终端，用户终端接收信号并进行本地处理，服务流程包括如下步骤：步骤S1：5G基站网络时间同步，通过北斗/GNSS广域实时精密时间服务系统使5G基站间的时间同步，使得5G基站信号可用于严格的TOA或TDOA定位和授时服务；本发明不仅提升了定位服务的精度和实时性，还能有效提升通信系统在时空服务中的运行效率和可靠性，尤其在超密集5G基站部署的情况下，借助5G基站下行通信信号，在进行通信的同时实现高精度定位，为物联网、自动驾驶等场景下的用户提供了低延迟、高精度的时空信息服务。技术研发人员：王吉涛,施闯,李团,姜海涛,王家乐,谷博受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12