向用户终端的参考时标的受信任传播的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月13日提交的意大利专利申请no.102017000102599的优先权，其公开内容通过引用并入。

本发明涉及向用户终端的参考时标的受信任传播。

本发明找到对于配备有全球导航卫星系统(gnss)无线电接收器的用户终端(ut)的有利但非限制性的应用，该用户终端(ut)被设计成接收由gnss卫星群所广播的空间无线电信号(sis)，并基于所接收到的gnsssis在本地计算gnss时标，以下描述将不失一般性地提及该用户终端(ut)。

然而，本发明也可以应用于配备有其他类型的无线电接收器的用户终端，该无线电接收器被设计用于接收无线电时间信号，基于该无线电时间信号可以在本地计算时标，例如，被设计用于接收无线电、长波、由dcf77广播电台广播的标准频率时间信号的无线电接收器。

背景技术：

众所周知，当今的gnss接收器是对于任何gnss的用户接口，并且允许接收由gnss卫星群所广播的空间信号(sis)，并据此计算位置、速度和时间(pvt)。

民用航空团体对gnss服务的精确度、完整性、连续性和可用性提出了严格的要求。最重要的方面中的一个方面取决于完整性及其对安全性的影响，这是民用航空的主要驱动力。gnss完整性是在不应该使用gnss服务时向用户提供及时警告的能力。这些驱动力已经促使gnss团体寻求可以在民用航空领域中保证完整性的解决方案，例如，接收器自主完整性监控(raim)。

技术实现要素：

申请人已经注意到，gnss接收器直接基于sis计算完整性信息，而所计算的pvt的准确度是基于所接收到的sis的冗余来估计的。因此，没有安全检查可用于确定sis损坏或欺骗，因此，当前的gnss接收器无法确保pvt是可靠且可信的。

因此，本发明的目的是提供一种能够克服上述缺点的技术，特别是一种能够将可靠的参考时标受信任地传播给用户终端的技术。

该目的通过本发明实现，本发明涉及如所附权利要求中要求保护的参考时标传播系统。

附图说明

图1示出根据本发明的参考时标传播系统的多国家实现的高级框图。

图2示出参考时标传播系统中的参考时标传播数据提供器的功能框图。

图3示出在参考时标传播系统的操作期间发生的事件的时间顺序的图形时间线表示。

图4示出由参考时标传播系统传播的参考时标传播数据。

图5示出参考时标传播系统中的参考时标传播数据验证服务提供器的功能框图。

图6示出向其传播参考时标的用户终端的功能框图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够制造和使用本发明提供以下描述。在不脱离所要求保护的本发明的范围的情况下对实施例的各种修改对于本领域技术人员将是容易显而易见的。因此，本发明不旨在受限于所示出的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特征相一致的以及所附权利要求中所限定的最宽的范围。

除非另有定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与所公开的实施例所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。在发生冲突的情况下，以包括定义的本说明书为准。另外，这些示例仅是说明性的，并非旨在用于进行限制。具体地，在附图中描绘和被描述的框图不应被解释为代表结构特征，即构造性限制，而应被解释为代表功能特征，即由所取得的效果或功能限制所定义的设备的固有特性，并且可以用不同的结构实现，从而保护其功能性(实现的可能性)。

出于促进对本文所描述的实施例的理解的目的，将参考某些实施例，并且将使用特定语言来描述它们。本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开的范围。

本发明所基于的基本思想是向配备有gnss接收器的用户终端受信任地地传播参考时标，以使由用户终端时钟设备提供的用户终端时标可靠地复制所传播的参考时标。

通过向用户终端提供参考时标传播数据来实现此目标，该参考时标传播数据表示用户终端所计算的gnss时标与参考时标相差的程度，并且可以基于该参考时标传播数据来校正用户终端本地时标，以可靠地复制所传播的参考时标。

在图1中示出根据本发明的参考时标(rts)传播系统(rts-ds)的高级框图，其中在不失一般性地的情况下示例性地考虑多国应用。

该rts传播系统包括：

·参考时标(rts)传播数据提供器(rts-ddp)，其被设计用于接收要被传播给ut的参考时标并计算要被传播给ut的rts传播数据(rts-dd)，从而使ut可靠地复制所传播的参考时标，

·参考时标(rts)传播数据(rts-dd)验证服务提供器(rts-dd-vsp)，其被设计用于提供rts-dd验证服务并从rts传播数据提供器接收rts传播数据并验证所接收到的rts传播数据，并将经验证的rts传播数据发送给ut，以及

·用户终端(ut)，其订阅了rts-dd验证服务并被设计用于从rts-dd验证服务提供器接收经验证的rts传播数据并处理经验证的rts传播数据，以可靠地复制所传播的参考时标。

rts传播数据提供器、rts-dd验证服务提供器和ut均配备有gnss接收器，gnss接收器被设计用于接收gnss卫星群所广播的gnsssis，并基于所接收到的gnsssis计算gnss时标。

rts-dd验证服务提供器还配备有内部时钟设备，该内部时钟设备被锁定到由rts-dd验证服务提供器基于所接收到的gnsssis计算的rts-dd-vspgnss时标，并且该内部时钟设备提供最终被锁定到rts-dd-vspgnss时标的rts-dd-vsp本地时标。

类似地，每个ut也配备有内部时钟设备，该内部时钟设备被锁定到由ut基于所接收到的gnsssis计算的utgnss时标，并且该内部时钟设备提供最终被锁定到utgnss时标的ut本地时标。

在图2中示出rts传播数据提供器的功能框图。

rts传播数据提供器被设计用于：

·从参考时标提供器(未示出)接收参考时标，例如，由国家计量机构广播的通常被称为utc(k)时标的并且包括也被称为协调世界时(utc)的国际时标的国家表示的参考时标、或通常被称为tai(来自国际原子时)时标的参考时标、或者甚至由任何公共/私人公司/机构/权威为了向其自己的员工/合作者的ut等传播所提供的参考时标，

·基于所接收到的gnsssis计算rts-ddpgnss时标，以及

·在(预定的)rts-ddpgnss时间(下文中用下标i引用)处，计算表示所计算的rts-ddpgnss时标与所接收到的参考时标之间的差的时间量，并且所述时间量包括：

○表示rts-ddpgnss时间与对应的参考时间之间的差的时间分散，以及

○表示在(在rts-ddpgnss时间之前或跨rts-ddpgnss时间)的一个时间间隔上计算的多个在rts-ddpgnss时间与对应的参考时间之间的差的平均值的时间偏移，以及

·向rts-dd验证服务提供器发送rts传播数据，该rts传播数据包含所计算的时间量、所述时间量被计算时的rts-ddpgnss时间、以及rts传播数据被发送给rts-dd验证服务提供器时的rts-ddpgnss时间。

rts传播数据可以被调度为以一个频率进行计算，该频率取决于在ut处要保证的性能并且取决于所订阅的数据验证服务，并且，所计算的rts传播数据可以被调度为一旦被计算出就被单独发送或以一个频率成批地发送，其频率取决于在ut处要保证的性能并且取决于所订阅的数据验证服务。

具体地，时间分散和时间偏移可以如下计算：

tmi＝tsi-tri

其中：

tsi是rts-ddpgnss时间i

tri是在rts-ddpgnss时间i处的参考时间

tmi是rts-ddpgnss时间i处的时间分散

toi是rts-ddpgnss的时间i处的时间偏移

k是计算时间偏移所基于的rts-ddpgnss时间与参考时间之间的差的集合的基数。

图3示出在rts传播系统的操作期间发生的事件的时间顺序的时间线图形表示，而图4示出rts传播数据。

在图5中示出rts-dd验证服务提供器的功能框图。

rts-dd验证服务提供器被设计用于：

·接收由rts传播数据提供器所发送的rts传播数据，

·基于所接收到的gnsssis计算rts-dd-vspgnss时标，

·基于rts传播数据被rts-dd验证服务提供器接收到时的rts-dd-vspgnss时间和rts传播数据被rts传播数据提供器发送时的且被包含在所接收到的rts传播数据中的rts-ddpgnss时间，检查rts传播数据是否被rts-dd验证服务提供器在从rts传播数据提供器发送时开始的给定时间间隔(最大可接受的传输延迟)内接收到，

·如果确定rts传播数据已由rts-dd验证服务提供器在给定的时间间隔内接收到，则计算在与所接收到的rts传播数据中所包含的时间量被计算时的rts-ddpgnss时间i相对应的rts-dd-vspgnss时间(下文中用下标i引用)处的以下量：

○表示rts-dd-vspgnss时间与rts-dd-vsp本地时间之间的差的第一量，以及

○表示所接收到的rts传播数据中所包含的所述时间分散与所述时间偏移之间的差的第二量，

○检查第一计算量和第二计算量是否满足验证标准，以及

○如果确定满足验证标准：

-则验证所接收到的rts传播数据，以及

-将经验证的rts传播数据发送给ut，其中，经验证的rts传播数据被发送给ue，经验证的rts传播数据包含所计算的时间量、rts传播数据被计算时的rts-ddpgnss时间、以及经验证的rts传播数据被发送给ut时的rts-dd-vspgnss时间。

验证标准可以方便地由第一计算量和第二计算量大致等同或相等来定义，如下所述：

其中：

tsi是rts-dd-vspgnss时间i

t～si是在rts-dd-vspgnss时间i处的rts-dd-vsp本地时间

tmi是在rts-ddpgnss时间i处所计算的时间分散

toi是在rts-ddpgnss时间i处所计算的时间偏移

可以进一步了解：

·第一计算量量化在与时间量被计算时相同时间处的本地时标相对于rts-dd验证服务提供器中的gnss时标的变化量或分散度(dispersion)，

·第二计算量量化当时间量被计算时的gnss时标相对于rts传播数据提供器中的参考时标的变化量或分散度，以及

·检查第一计算量和第二计算量是否是大致等同的量，以检查在时间量被计算时的时间处，本地时标相对于rts-dd验证服务提供器中的gnss时标的变化或分散度是否大致等于或等同于gnss时标相对于rts-ddp中的参考时标的变化或分散度。

可以方便地采用不同的合适的验证标准。

在图6中示出ut的功能框图。

该ut被设计用于：

·接收由rts-dd验证服务提供器所发送的经验证的rts传播数据，

·基于所接收到的gnsssis计算utgnss时标，

·基于rts传播数据被ut接收到时的utgnss时间、以及rts传播数据被rts-dd验证服务提供器发送时的且被包含在所接收到的经验证的rts传播数据中的rts-dd-vspgnss时间，检查所接收到的rts传播数据是否被ut在从rts-dd验证服务提供器发送开始的一个时间间隔(最大可接受的传输延迟)内接收到，

·如果确定rts传播数据被ut在给定的时间间隔内接收到，则计算在与所接收到的经验证的rts传播数据中所包含的时间量被计算时的rts-ddpgnss时间i相对应的utgnss时间(下文中用下标i引用)处的以下量：

○表示utgnss时间与ut本地时间之间的差的第一量，以及

○表示所接收到的经验证的rts传播数据中所包含的时间分散与时间偏移之间的差的第二量，

○检查第一计算量和第二计算量是否满足验证标准，以及

○如果确定满足验证标准：

-则基于所接收到的经验证的rts传播数据中所包含的时间偏移，计算与所传播的参考时标在时间上对准的utrts对准的时标，以及

-显露utrts对准的时标和以下的指示：所显露的utrts对准的时标是受信任的，即与所传播的参考时标在时间上对准。

○如果相反地确定不满足验证标准：

-则向用户显露ut本地时标和以下的指示：所显露的ut本地时标可能不是受信任的，即与所传播的参考时标可能在时间上不对准。

验证标准可以方便地由第一计算量和第二计算量大致等同或相等来定义，如下所述：

其中：

tsri是utgnss时间i

t～sri是utgnss时间i处的ut本地时间

tmi是在rts-ddpgnss时间i处所计算的时间分散

toi是在rts-ddpgnss时间i处所计算的时间偏移

可以方便地采用不同的合适的验证标准。

所显露的utrts对准的时标可以如下计算：

tu＝t～sr-toi

其中：

tu是utrts对准的时标

t～sr是ut本地时标

toi是在rts-ddpgnss时间i处的时间偏移

ut还可以通过以下被设计成验证所显露的utrts对准的时标：

-基于所显露的utrts对准的时标tu和在先前的rts-ddpgnss时间i-1处所计算的且被包含在以前所接收到的rts传播数据中的rts-ddp时间偏移，计算ut本地时标t～sr，

t～sr＝tu toi-1

-当ut接收到rts分发数据时，检查在utgnss时间处是否满足以下验证标准：

(t～sr-tsp)＜δr

其中：

tsp是经验证的rts传播数据被发送给ut时的且被包含在所接收到的rts分发数据中的rts-dd-vspgnss时间，

δr是时间间隔(最大可接受的传输延迟)，在该时间间隔内，检查由rts-dd验证服务提供器所发送的经验证的rts传播数据是否被ut接收到，

-如果确定满足验证标准，则验证所显露的utrts对准的时标。

鉴于前述内容，可以了解的是，根据本发明的rts传播系统允许通过以下将参考时标受信任地传播给ut：发送在rts传播数据提供器处所计算的gnss时标相对于参考时标的时间偏移和时间分散并验证其传输，以使ut本地时标可靠地复制所传播的参考时标。

两个主要类别的ut可以受益于根据本发明受信任的参考时标传播。第一个类别包括需要用于计费或服务可用性/质量验证目的的可靠的本地时标的那些ut，例如，电力应用、电话、高速公路、停车场、银行等，而第二个类别包括需要可靠的本地时标的那些ut，所述本地时标用于通过为活动的步骤加上时间戳来跟踪其发展，以便在发生灾难时进行调查，例如，铁路、地铁、机场后勤(定位补充(locationsupplement))、航空运输、物流、自动驾驶汽车(定位补充)等。

可以了解的是，可以对上述实施例做出各种修改。在不同的实施例中，可以省略rtd-dd验证服务提供器，并且可以由rts传播数据提供器直接广播ut复制参考时标所必需的rts传播数据。