链路切换控制方法及控制设备与流程

1.本发明的涉及信号传输，尤其是涉及多链路切换技术。


背景技术：

2.目前随着卫星定位技术的发展及地理定位需求的增长，越来越多的领域例如地面交通、航海等装备了全球卫星导航定位系统(gnss)。图1示意性地示出了运行中的车辆通过卫星定位的示意图。如图1所示，车辆通过星地链路lp接收来自定位卫星p1、p2、p3的卫星信号确定自己当前的地理位置，这些卫星信号既包含了有关这些定位卫星的位置、信号传播时间等信息，也会在接收时受到例如电离层、对流层的影响。因此，为了提高gnss定位精度，利用同步卫星例如图中所示的s1广播改正数信息，改正数可指示卫星时钟差，卫星在轨轨道差以及电离层，对流层等参数。由此，车辆进一步通过星地链路ls接收同步卫星s1广播的改正数，并利用所接收的改正数对从定位卫星p1、p2、p3接收的卫星信号进行修正，从而更精确计算出车辆位置。然而由于受到车辆行驶环境的影响，车辆与卫星s1之间的通信链路可能不会一直保持很好，甚至会中断，因此这会极大地影响车辆的定位效果。


技术实现要素：

3.本发明提出一种链路切换控制方法及控制设备，其能够改善车辆的定位效果。
4.根据本发明的一个方面，提供一种链路切换控制方法，包括：接收来自主数据链路的当前编码信号，其中所述当前编码信号包含经过编码的应用数据；解码所述当前编码信号以确定信号质量；评估经由所述主数据链路传送的历史编码信号；基于所述信号质量以及对所述历史编码信号的评估结果，确定是否接入辅助数据链路以接收所述应用数据。
5.优选地，根据本发明的方法可进一步包括：当所述信号质量未达到预定标准时，如果所述评估结果未达到预定阈值时，则接入所述辅助数据链路以接收所述应用数据；如果所述评估结果达到所述预定阈值，则保持所述主数据链路并获取下一时间的编码信号；当所述信号质量达到所述预定标准时，则应用所解码的应用数据。
6.根据本发明的另一方面，提供一种链路切换控制设备，包括：接收机，配置为接收来自主数据链路的当前编码信号，其中所述当前编码信号包含经过编码的应用数据；网络接口，配置为可通过辅助数据链路接收所述应用数据；控制器，配置为：解码所述当前编码信号以确定当前信号质量；评估经由所述主数据链路传送的历史编码信号；基于所述信号质量以及所述评估结果，确定是否通过所述网络接口建立所述辅助数据链路以接收所述应用数据。
附图说明
7.图1示意性示出了现有技术中的卫星定位系统的示意图；
8.图2示意性地示出了在根据本发明实施例的应用场景下获取卫星定位改正数的示意图；
9.图3示出根据本发明的实施例的用于链路切换控制的控制设备的示意图；
10.图4示出根据本发明的一个实施例的在定位处理过程中所执行的链路切换方法流程。
具体实施方式
11.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是用于说明本发明为目的，而非限制性的。在以下实施例中，以卫星定位技术为例来阐述本发明的一个多个实施例，但可以理解，本发明并不限于卫星定位场景。
12.目前，随着无信通信技术的发展、尤其是4g、5g的普及以及更下一代通信技术的进步，极低延迟的实时通信已成为现实，从而为例如自动驾驶这样要求极低延迟的应用的实现提供了技术保证。而本发明正是利用无线通信网络作为辅助数据链路来弥补与卫星之间的星地链路通信不畅影响，从而仍能及时地获取准确定位所需要的数据，例如本实施例中来自同步卫星的改正数correction_data。
13.图2示出了根据本发明一个应用场景的示意图。如图所示，行驶中的车辆中的用于定位的控制设备通过星地链路ls从卫星s接收改正数，这里的星地链路ls例如可以是l波段广播。同时控制设备还可以配置成通过无线通信网络(例如因特网)链路lw与基站bst进行通信，但这里需要注意的是，按照本实施例，通常控制设备与基站bst之间的无线链路是断开的，并且仅在需要时才建立通信链路以避免占用无线资源。在车辆行驶过程中，由于地理、环境等因素影响，则有可能星地链路ls的链路质量下降，因此通过对星地链路ls上广播的卫星信号进行评估，车辆中的控制设备有可能切换到无线网络链路lw，通过基站bst经由网络从远程服务器rsv接收改正数correction_data。这里，需要指出的是，通常，同步卫星s所广播的改正数来自于上行站即远程服务器rsv。因此，车辆通过无线网络从远程服务器rsv获取到的改正数与卫星s广播的改正数是同一数据。
14.图3示出根据本发明的实施例的用于链路切换控制的控制设备的示意图。在本例中，控制设备可作为定位装置安装于车辆等需要定位的任意目标上。这里需要指出的是，为了突出本发明的构思和方案特点，该控制设备为完成其定位服务的其它部件或组成部分并未全部示出，但本领域人员可以想到所需要的其它部件或组成部分。
15.如图3所示，控制设备包括接收机100、网络接口200以及控制器300。接收机100用于通过星地链路ls接收由卫星s广播的改正数correction_data，不难理解，改正数correction_data通常是以事先经过加密的编码信号形式通过星地链路ls广播的，为便于描述，这里将来自卫星的广播信号记为sat。卫星可以是目前已知的gps、北斗、格洛纳斯以及伽利略定位系统的一个或多个，并且星地链路ls可以采用本领域的已知的l波段或其它任何波段。网络接口200可以通过目前已知的无线通信协议经由基站bst与远程服务器rsv进行通信，该通信协议例如可以是4g、5g无线通信协议或者nb-iot、远距离无线电(lora)物联网协议等。
16.按照本实施例，控制器300以星地链路ls作为主数据链路，通过接收机100接收卫星s的广播信号sat。控制器300解码广播信号sat并尝试恢复改正数correction_data。这里，控制器300可通过判断是否成功恢复出改正数correction_data而判断从卫星s接收的
广播信号sat的信号质量q。作为另一个常用手段，控制器300也可以通过根据接收的广播信号sat计算星地链路ls的载波噪声比(c/n)，依此来判断信号质量q。当然，本发明不限于此，还可以采用现有技术已知的任何其它算法来检测广播信号的信号质量。
17.除了确定当前接收的广播信号sat的信号质量q之外，控制器300还评估过去的一段时间内通过该星地链路ls广播的历史广播信号。从而，控制器300可基于信号质量以及对历史广播信号的评估结果(以下以符号λ表示)，确定是否接入由基站bst提供的辅助数据链路，以便通过基站bst接收由远程服务器rsv提供的改正数correction_data。如前所述，由同步卫星s广播的定位数correction_data也是由该远程服务器rsv同步到卫星s上的。
18.图4描述了由控制器300执行的在定位处理过程中所执行的链路切换方法流程的一个特定实施例。如图4所示，在步骤410，控制器300通过接收机100接收来自星地链路ls的当前广播信号sat0，其中广播信号sat0包含经过编码的改正数correction_data。这里需要指出的是，由于星地链路对接收设备的数量没有限制，且实时性更好，因此作为缺省，控制器300总是将星地链路ls作为主链路接收广播信号sat。在步骤412，控制器300解码广播信号sat0以确定当前广播信号的信号质量，这里的信号质量可以通过判断所恢复的改正数correction_data是否正确解码或基于链路的载波噪声比(c/n)来判断。
19.在步骤414，控制器300进一步评估在一段预定时间内通过星地链路ls广播的历史广播信号流的整体质量，并以符号λ来表示评估结果。例如，假设在刚过去的t时间段内，控制器300通过星地链路ls从卫星s接收了n次广播信号。对于每次接收到并能正确解码的卫星信号，则为本次接收的信号质量q赋予一个成功指标值，例如1，而对于不能正确解码的卫星信号，则为该次接收的信号质量q赋予一个失败指标值，例如
‘0’
。因此，在过去的时间段t内通过星地链路ls接收历史广播信号的评估结果λ可由下式表示：
[0020][0021]
该值λ代表了在预定时间t内接收的广播信号sat的正确解码率。
[0022]
按照本发明的一个示例，在控制设备内设置一个存储器，如图3的400所示，用于存储在t时间内n次解码的信号质量指标值q。由此，在步骤414控制器300评估历史广播信号时可通过读取存储器中的n次解码的信号质量值(q
n
,q
n-1
,
…
q1)并依据上述公式(1)计算得到历史广播信号的评估结果λ。不难理解，随着卫星广播信号sat的不断接收，存储器400内所存储的n次解码的质量指标值q也在不断更新中。作为另外一个示例，控制器300还可以根据每次解码的质量指标值q，直接计算评估结果λ值并存入存储器中，这样在需要时控制器300可直接读出评估结果λ，但当然这样做的代价是带来计算成本的增加，尤其是当星地链路ls质量好时没必要一直进行这样的计算。在确定了当前解码信号sat0的信号质量q0并确定了历史广播信号的评估结果λ后，控制器300就可以确定当前的星地链路ls是否继续可用，以及在不可用时接入辅助数据链路lw以接收改正数correction_data。
[0023]
具体地，在步骤416，控制器300判断当前广播信号sat0的信号质量是否达到预定标准,例如，确定是否可以从广播信号sat0中成功解码并恢复出改正数correction_data。如果信号质量达到预定标准，则前进至步骤s418，控制器300做出继续保持通过星地链路ls来获取改正数的决策。随后在步骤420，控制器300应用在步骤412恢复出的改正数correction_data，该应用包括对从定位卫星例如p1、p2、p3接收的卫星信号进行校正处理，
例如获取提供定位服务的定位卫星p1、p2、p3的更精确位置参数，提取卫星时钟差，轨道差以及大气电离层、对流层等参数，从而控制器300可以利用这些参数计算当前的地理位置坐标，从而实现更准确的位置估计。此外，在步骤416，控制器300将本次解码的成功指标值q0＝1存储到存储器400中，并剔除最早的数据q
n
，形成更新数据(q
n-1
,q
n-2
,
…
q1，q0)。或者在另一示例中，利用存储器400中原先存储的n-1个指标值q
n-1
,q
n-2
,
…
q1以及当前指标值q0,基于公式(1)重新计算链路质量λ并更新存储器400。
[0024]
如果在步骤416，控制器300判断解码失败，信号质量未能达到预定标准，例如不能从当前广播信号sat0成功恢复出定位数据correction_data，则前进至步骤s422。在步骤422，确定在步骤414所确定的评估结果λ是否满足预定条件，例如判断λ是否大于或等于预定阈值λ
thr
，该阈值λ
thr
例如可以是90％等，具体值可在实际中设定。如果λ大于或等于预定阈值λ
thr
，则表明在至少过去的t时间内，通过星地链路ls接收的广播信号还是可靠稳定的，并且当前未能成功解码可能是偶然因素，因此步骤前进至s424。在步骤424，控制器300做出继续保持在星地链路ls来获取改正数correction_data的决策，通过星地链路ls获取下一时间点由卫星s广播的信号sat。因此进程回到步骤410，接收下一时间点由卫星s广播的改正数，并重复上述处理。
[0025]
如果在步骤422，确定在预定时间段内接收的历史广播信号的评估结果不满足预定条件，例如判断λ小于预定阈值λ
thr
，则可确定在最近一段时间t内，星地链路ls可能发生恶化，因此做出切换至辅助链路lw来获取改正数correction_data的决策。因此进程前进至步骤426，控制器300通过网络接口200建立与基站bst的无线通信链路lw，并通过基站bst从远程服务器rsv获取改正数correction_data，然后在步骤420，控制器300应用来自基站的改正数correction_data，例如执行定位相关处理。这里需要注意的是，按照本发明，在通过辅助链路lw来接收改正数correction_data的同时，仍需要时时观察主数据链路即星地链路ls的链路质量是否已经改善，并在改善时仍返回到主数据链路。为此，如图4所示，还包括步骤428，在建立与基站bst的辅助链路lw后，控制器300仍继续通过接收机100接收来自星地链路ls的广播信号sat，例如获取当前第j时刻的广播信号sat
j
，并判断信号sat
j
的信号质量是否满足了预定标准。例如，如果仍不能从信号sat
j
中正确解码出其中的改正数correction_data，则控制器300继续通过无线通信链路lw从基站bst接收后续的改正数correction_data。但是，一旦确定sat
j
的信号质量满足了预定标准时，则控制器300做出切换回星地链路ls的决策，通过星地链路ls来接收后续的改正数correction_data，并继续执行步骤410-428的处理。由此，可以避免长时间地占用无线通信链路lw，造成资源浪费。
[0026]
在另一实施例中，在步骤428还可以基于对来自星地链路ls的历史广播信号的评估来做出是否切换回星地链路的决策。具体地，依据信号sat
j
的信号质量赋与本次解码的质量指标值q
j
，例如1或0，然后读取存储器400中存储的最近的n-1个历史数据，依据公式(1)确定在刚过去的t时间内的历史广播信号的评估结果λ。如果此时的评估结果λ大于或等于预定阈值λ
thr
，则切换回星地链路ls，否则继续保持在无线通信链路lw上。这里需要指出的是，在步骤428中执行的每次解码的信号质量的判断结果，即q
j
值或依据该q
j
值更新的质量λ，更新到存储器400中，以维持对历史广播信号的整体质量的评估更新。
[0027]
根据本发明实现的控制设备可以配置于交通工具中，从而可以实时地获取到定位所需数据。此外，根据本发明实现的控制设备或链路切换方法还可以集成到定位传感器等
其它终端中，从而实现对多链路的切换控制。
[0028]
以上结合图4描述了本发明的一个示例性实施例，不难理解，该方法中的各步骤及执行顺序并不是必须的，可依据实际使用而自行调整甚至删除。例如步骤s414可以结合到步骤422中，统一在步骤422进行历史广播信号的评估。
[0029]
此外，虽然上述实施例是结合卫星定位系统来描述的，但阅读本公开后不难理解，本发明不限于卫星通信，而是同样适用于其它存在多个数据链路接收相同应用数据的情形，其中利用多个数据链中的主数据链路接收编码信号，在编码信号中包含有经过编码的应用数据，而在主数据链路不可用时接入多个数据链中的辅助数据链路来继续接收该应用数据。在接入辅助数据链路的同时，继续监测主数据链路的状态，并在主数据链路变得可用时断开辅助数据链路并仍返回主数据链路来继续接收应用数据。
[0030]
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，本领域人员在上述详细公开基础上可进行任何修改，包括特征的合并、替换、增加以及删除等，这些方案均应视为落入由所附的权利要求来限定的保护范围内。