DE112006002381T5

DE112006002381T5 - Ionosphärenmodellbildungsvorrichtung- und Verfahren

Info

Publication number: DE112006002381T5
Application number: DE112006002381T
Authority: DE
Inventors: Peter E. Kolb
Original assignee: Trimble Navigation Ltd
Current assignee: Trimble Inc
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-07-10
Also published as: CN101258418B; WO2007032947A1; WO2007032947A9; CN101258418A; US7868820B2; WO2007032947A8; US20090224969A1

Abstract

Ein Verfahren zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, umfassend:
a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums;
b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Mehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und Zustandswerten, die eine Variation des ionosphärischen Vorrückens repräsentieren relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; und
c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen.

Description

QUERBEZUGNAHME AUF IN VERBINDUNG STEHENDE ANMELDUNGEN
Die Priorität des Einreichungstags der Provisional-US-Patentanmeldung 60/715,752, eingereicht am 9. September 2005, wird beansprucht.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der globalen Navigationssatellitensysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine ionosphärische Modellbildung und Mehrdeutigkeitsauflösung der GNSS-Signale für zwei oder mehr Träger.
STAND DER TECHNIK
Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) umfassen das globale Positionsbestimmungssystem (GPS), das Glonass-System und das vorgeschlagene Galileo-System. Jeder GPS-Satellit übertragt kontinuierlich unter Verwendung von zwei Funkfrequenzen in dem L-Band, bezeichnet als L1 und L2, mit entsprechenden Frequenzen von 1575,41 MHz und 1227,60 MHz. Zwei Signale werden auf L1 übertragen, das eine für zivile Benutzer und das andere für Benutzer, die durch das US-Verteidigungsministerium (Department of Defense, DoD) autorisiert sind. Ein Signal wird übertragen auf L2, das nur vorgesehen ist für DOD-autorisierte Benutzer. Jedes GPS-Signal hat einen Träger bei der L1 und L2 Frequenz, einen Pseudo-Zufallszahl-(PRN pseudo-random number)-Code und Satellitennavigationsdaten. Zwei unterschiedliche PRN-Codes werden übertragen durch jeden Satelliten: ein Grob-Erfassungs-(C/A)-Code und ein Präzisions-(P/Y)-code, der verschlüsselt ist für DoD-autorisierte Benutzer. Jeder C/A-Code ist eine einmalige Sequenz von 1023 Bits, die jede Millisekunde wiederholt wird.
1 stellt schematisch ein typisches Stand der Technik Szenario dar, um die Position eines Mobilempfängers (Rover oder Mobileinheit) zu bestimmen. Die Mobileinheit 100 empfängt GPS-Signale von einer Anzahl der Satelliten, die in Sicht sind, wie z. B. SV1, SV2 und SVM, entsprechend gezeigt mit 110, 120 und 130. Die Signale gehen durch die Ionosphäre der Erde 140 und durch die Troposphäre der Erde 150. Jedes Signal hat zwei Frequenzen L1 und L2. Der Empfänger 100 bestimmt von den Signalen entsprechende Pseudo-Bereiche, PR1, PR2, ..., PRM, für jeden der Satelliten. Pseudo-Bereichbestimmungen sind verzerrt durch Variationen in den Signalpfaden, die aus dem Durchgang der Signale durch die Ionosphäre und die Troposphäre resultieren und aus Multipfadeffekten, wie schematisch bei 160 gekennzeichnet.
Der Pseudo-Bereich kann bestimmt werden unter Verwendung des C/A-Codes mit einem Fehler von ungefähr einem Meter, wobei ein ziviler Empfänger, der nicht den nur militärischen P/Y-Code verwendet, die Mobileinheitsposition mit einem Fehler im Bereich von Metern bestimmt. Jedoch können die Phasen der L1 und L2 Träger mit einer Genauigkeit von 0,01–0,05 Zyklen gemessen werden (entsprechend Pseudo-Bereichsfehlern von 2 mm bis 1 cm), was es erlaubt eine relative Position der Mobileinheit abzuschätzen mit Fehlern in dem Bereich von Millimetern bis Zentimetern. Ein genaues Messen der Phase der L1 und L2 Träger benötigt ein gutes Wissen der Auswirkung der Ionosphäre und der Troposphäre für alle Observationszeiten.
Der größte Fehler in Träger-Phasenpositionierungslösungen wird eingeführt durch die Ionosphäre, eine Schicht von geladenen Gasen, die die Erde umgeben. Wenn die von den Satelliten ausgestrahlten Signale durch dieses Medium auf ihrem Weg zu den Erd-basierten Empfängern gehen, erfahren sie Verzögerungen in ihrem Signalausbreitungszeiten und Verschiebungen in ihrer Trägerphase (Phasenvorrücken). Eine schnelle und verlässliche Positionierung benötigt ein gutes Modell der Raum-zeitlichen Korrelationen der Ionosphäre zum Korrigieren dieser nicht geometrischen Einflüsse.
Netzwerklösungen, die mehrere Referenzstationen mit bekanntem Ort verwenden, erlauben, dass Korrekturterme von den Signalmessungen extrahiert werden; diese Korrekturen können interpoliert werden auf alle Orte innerhalb des Netzwerks. Siehe z. B. US Pat. Nr. 5,477,458 „Network for Carrier Phase Differential GPS Corrections" und US Pat. Nr. 5,899,957 „Carrier Phase Differential GPS Corrections Network".
2 stellt eine Netzwerktechnik dar, in der N-Erd-basierte Referenzstationen mit bekannten Orten 211, 212, 213, 21N GNSS-Signale von M Satelliten 211, 222, ..., 22M empfangen. Die GNSS-Signale werden gestört durch die Ionosphäre 230, durch die Troposphäre und durch Multipfadeffekte. Die Koordinaten von jeder Referenzstation sind präzise bekannt. Diese Stationen verwenden GNSS-Signalmessungen der Gegenwart und ihrem bekannten Ort zum Berechnen eines Restfehlers mit Bezug auf jeden Satelliten m. Auf diese Art und Weise erhält jede Referenzstation n eine Pseudo-Bereichskorrektur (PRC(t, t₀; n; m)) für jeden observierten Satelliten m. Diese Korrekturen werden an eine Zentralstation 240 übermittelt, die innerhalb oder außerhalb des Netzwerks liegt. Die Zentralstation 240 berechnet Pseudo-Bereichskorrekturen für einen Ort nahe der letzten Position der Mobileinheit und sendet diese an die Mobileinheit. Die Mobileinheit kann die Pseudo-Bereichskorrekturen verwenden zum Verbessern ihrer gegenwärtigen Positionsschätzung.
In dieser Netzwerktechnik werden alle der Fehler, die in der Positionsabschätzung verwendet werden, zusammengenommen als ein Rest, nicht achtend auf ihre individuellen Eigenschaften, wie z. B. Kurzbereichskorrelationen im Multipfad und Langbereichskorrelationen in der Ionosphäre. Das Berechnen der Pseudo-Bereichskorrekturen wird durchgeführt durch Interpolieren von Restfehlern der Referenzstationen.
Es wurden Versuch unternommen zum Extrahieren von zwei- oder selbst drei-dimensionaler Information hinsichtlich der Ionosphäre von GPS-Messungen. Siehe S. M. RADICELLA et al, A Flexible 3D Ionospheric Model for Satellite Navigation Applications, PROCEEDINGS GNSS 2003, Japan; und F. AZPILICUETA et al, Optimized NeQuick Ionoshperic Model for Point Positioning, PROCEEDINGS GNSS 2003, Japan. In dem Nequick 3D Modell wird die vertikale Struktur der Ionosphäre parametrisiert hinsichtlich Profilgebungsfunktionen, die die Haupteigenschaften der ionosphärischen Schicht erfassen.
Auch bekannt sind „tomographische" Modelle, die die Ionosphäre in ein dreidimensionales Gitter oder Netz aufbrechen, das die Erde umgibt. Siehe O. L. COLOMBO et al, Resolving Carrier-Phase Ambiguities an the Fly, at more than 100 km from nearest Reference Site, with the Help of Ionospheric Tomography, ION GPS 1999, Nashville; M. HERNANDEZ-PAJARES et al, New Approaches in Global Ionospheric Determination using Ground GPS Data, JOURNAL OF ATMOSPHERIC AND SOLAR-TERRESTRIAL PHYSICS (61) 1999, 1237; M. HERNANDEZ-PAJARES et al, Application of Ionospheric Tomography to Real-Time GPS Carrier-Phase Ambiguities Resolution, at Scales of 400–1000 km and with High Geomagnetic Activity, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTRS, 13 (27) 2000, 2009; M. HERNANDEZ-PAJARES et al, Precise Ionospheric Determination and its Application to Real-Time GPS Ambiguity Resolution, ION GPS 1999, Nashville. Aufgrund von begrenzten Daten und Rechenleistung muss solch ein ionosphärisches Gitter eher grob bleiben.
Andere Modellbildungsanstrengungen kombinieren die ionosphärischen Messungen über die Hemisphäre, die sichtbar ist für einen Satelliten und wenden eine sphärische Erweiterung für die gesamte Hemisphäre an. Siehe Y. LIU et al, Development and Evaluation of a New 3-D Ionospheric Modeling Method, NAVIGATION 4 (51) 2004, 311. In dieser Arbeit wird die Höhenabhängigkeit modelliert durch eine Linearkombination von orthogonalen Funktionen. Die Autoren dieses Ansatzes hoffen eine Korrelation in der Ionosphäre über Distanzen von tausenden von Kilometern zu extrahieren.
Ohne irgendeine Korrelation zwischen den Stationen anzunehmen verfolgen Hansen et al den Elektroneninhalt entlang des Signalpfads durch die Ionosphäre. Siehe A. J. HANSEN et al, Ionospheric Correction Using Tomography, ION GPS 1997, Kansas City; und D. BILITZA, International Reference Ionosphere 2000, RADIO SCIENCE 2 (36) 2001, 261.
Es gab auch Studien über die Interpolation des ionosphärischen Rests zu dem ungefähren Ort einer Mobileinheit innerhalb eines Netzwerks von bekannten Stationen. Siehe D. ODIJK, Improving Ambiguity Resolution by Applying Ionospheric Corrections from a Permanent GPS Array, EARTH PLANET SPACE 10 (52) 2000, 675; D. ODIJK, Weighting Ionospheric Corrections to Improve Fast GPS Positioning Over Medium Distances, ION GPS 2000, Salt Lake City; und D. ODIJK, Fast Precise GPS Positioning in the Presence of Ionospheric Delays, Doktorarbeit, Dept. of Mathematical Geodesy and Positioning, Delft University of Technology, Delft University Press, Niederlande, 2002. Diese Modelle führen typischerweise einen ionosphärischen Parameter für jede Station-Satelliten-Kombination ein, der unabhängig abgeschätzt wird für jede Station. Diese unabhängigen Observationen werden interpoliert auf den ungefähren Mobileinheitsort, um einen Korrekturwert dem Benutzer darzubieten.
Techniken wurde auch vorgeschlagen für eine ionosphärische Modellbildung und Ganzzahl-Mehrdeutigkeitsauflösung mit der größeren Anzahl von Frequenzen, die zugeführt wird durch modernisiertes GPS und GALILEO. Siehe T. RICHERT et al, Ionospheric Modeling, GPS WORLD, Juni 2005, 35.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Verbesserte Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von GNSS-Signalen werden bereitgestellt durch Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Bedarf für eine Träger-Phasenmehrdeutigkeitsauflösung in gegenwärtigen und zukünftigen GNSS-Systemen wird adressiert, die Benutzer mit zwei oder mehr Frequenzen versorgen, beispielsweise GPS, GLONASS und das zukünftige GALILEO. Recheneffiziente Techniken werden verwendet an einem realistischen physikalischen Modell zum Erhalten guter Näherungen der Träger-Phasen-Mehrdeutigkeiten.
Ausführungsformen gemäß der Erfindung, verglichen zu existierenden ionosphärischen Modellen und Träger-Phasen-Mehrdeutigkeitsauflösungstechniken, bieten eine hohe Recheneffizienz für die Filterkomponenten (Float-Lösung bzw. Fließ-Lösung) und die Fähigkeit, ein besseres Wissen über die Fehlereigenschaften der individuellen Messungen und Messkombinationen zu erhalten. Diese Effizienz bietet ein oder mehrere Vorteile: erhöhte Positions-Festlegungs-Leistungsfähigkeit und Verlässlichkeit; schnelleres Festlegen der Träger-Phasen-Mehrdeutigkeiten über ein Netzwerk, so dass Korrekturen früher einer Mobileinheit in dem Feld bereitgestellt werden können; eine Interpolation der ionosphärischen Korrekturwerte für irgendeinen Ort innerhalb des Netzwerks, was selbst Mobileinheiten mit Einzelfrequenz-Signalverarbeitungsfähigkeit erlaubt, ionosphärische Einflüsse zu korrigieren; und Einblick in den gegenwärtigen physikalischen Zustand der Ionosphäre und ionosphärische Dynamik.
Netzwerkverfahren des Stands der Technik, die oben diskutiert werden, fassen Restfehler zusammen, nicht berücksichtigend ihre individuellen Eigenschaften, wie z. B. Kurzbereichskorrelationen in Multipfad und Langbereichskorrelationen in der Ionosphäre. Im Gegensatz dazu bringen Ausführungsformen gemäß der Erfindung die Interpolation auf eine physikalische Ebene, auf der die Ionosphäre gemessen wird hinsichtlich ihres „Gesamtelektroneninhalts" (TEC, total electron content). Alternativ kann der physikalische Effekt, den die Ionosphäre auf der Phasenmessung der GNSS-Signale erzeugt, direkt formuliert werden bezüglich des Fortschreitens bzw. Vorrückens der Phasenkämme (gemessen beispielsweise in Einheiten von Zentimetern). Die Umwandlung von einer Formulierung zu einer anderen ist eine einfache lineare Beziehung.
Das Nequick 3D-Modell des Stands der Technik, das oben diskutiert wurde, versucht die ionosphärische Variation einer großen Größenordnung über den Globus nachzuverfolgen, aber liefert nicht die detaillierte Struktur, um Differentialkorrekturen über lokale Netzwerke zu erhalten. Das Gleiche kann gesagt werden über „tomographische"-Modell des Stands der Technik, die die Ionosphäre in ein dreidimensionales Gitter aufbrechen, das die Erde umgibt.
Im Gegensatz zu solchen Modellbildungsbemühungen, die versuchen, Korrelationen in der Ionosphäre über Distanzen von tausenden von Kilometern zu extrahieren, verwenden Ausführungsformen gemäß der Erfindung Korrelationen hinsichtlich Abständen von zehn bis hunderten von Kilometern, während Information hinsichtlich Abständen von tausenden von Kilometern als größtenteils unabhängig voneinander behandelt wird.
Studien über eine Interpolation des ionosphärischen Rests zu dem ungefähren Ort einer Mobileinheit innerhalb eines Netzwerks von bekannten Stationen führen typischerweise einen ionosphärischen Parameter für jede Station-Satelliten- Kombination ein, was unabhängig für jede Station abgeschätzt wird. Diese unabhängigen Observationen werden interpoliert auf den ungefähren Mobileinheitsort, um einen Korrekturwert dem Benutzer zu bieten.
Im Gegensatz dazu nützen Ausführungsformen gemäß der Erfindung Korrelationen in der Ionosphäre auf der Filterungsebene aus. Ein Satz von Parametern wird eingeführt zum Charakterisieren der Ionosphäre zu einem ausreichenden Grad. Diese Parameter sind Elemente eines Zustandsvektors, der abgeschätzt wird von den Daten, die einen Kalman-Filteralgorithmus verwenden. Für Netzwerksituationen mit mehr als vier Stationen führt dies zu einer kleineren Anzahl von Parametern, die abzuschätzen sind, als in den Ansätzen des Stands der Technik, und deshalb zu einer schnelleren Konvergenz, sowohl für die ionosphärischen Parameter als auch für die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeiten. Als Ergebnis werden Fehlerschätzungen verbessert. Dies führt zu einer größeren Verlässlichkeit der extrahierten Ganzzahlmehrdeutigkeit, die die korrekte ganze Zahl der Wellenlängen von Satellit zu Empfänger ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und anderen Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden sofort verstanden aus den Ausführungsformen, die unten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben sind, in denen:
1 ein typisches Szenario des Stands der Technik schematisch darstellt zum Bestimmen einer Mobileinheitsposition;
2 ein typisches Netzwerkpositionierungsszenario des Stands der Technik schematisch darstellt;
3 ein GNSS-Signal-Verarbeitungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt;
4 ein GNSS-Signal-Verarbeitungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ferner schematisch darstellt;
5 eine Modellbildung einer Netzwerkprojektion auf eine ionosphärische Hülle schematisch darstellt, die die Erde umgibt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
6 einen geneigten Strahlenpfad von einem Satelliten zu einem Empfänger darstellt, der durch die Ionosphäre geht;
7 darstellt, wie ionosphärische Parameter die Ionosphäre bei einem Durchstoßpunkt relativ zu einem Referenzpunkt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschreiben;
8 einen Signalstrahl darstellt von einem Satelliten einer niedrigen Höhe durch die Ionosphäre zu einem Empfänger;
9 eine Lösung schematisch darstellt zum Verarbeiten von Zwei-Träger-GNSS-Signaldaten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
10 die Struktur von Filtern zeigt, was nützlich in dem Prozess von 9 ist;
11 die Struktur der geometriefreien Filterbank von 10 zeigt;
12 eine weitere Lösung zum Verarbeiten von Zwei-Träger-GPS-Signaldaten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt;
13 die Struktur der Filter zeigt, was nützlich ist in dem Prozess von 12;
14 ein typisches Szenario des Stands der Technik mit einer Drei-Frequenz-GNSS schematisch darstellt;
15 eine Lösung gemäß der Erfindung passend für ein GNSS-System mit drei oder mehr Trägerfrequenzen zeigt;
16 eine Architektur zum Berechnen einer Position darstellt, unter Verwendung eines GNSS-Systems mit drei oder mehr Trägerfrequenzen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
17 eine weitere Lösung gemäß der Erfindung zeigt, passend für ein GNSS-System mit drei oder mehr Trägerfrequenzen;
18 eine Anwendung der Erfindung in einer virtuellen Referenzstationspositionierungsumgebung schematisch darstellt; und
19 eine Anwendung der Erfindung in einer Netzwerksendekorrekturumgebung schematisch darstellt.
ARTEN DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen gemäß der Erfindungen verwenden einen neuen Ansatz für ionosphärische Modellbildung zusammen mit effizienten Algorithmen, die Modelle des Stands der Technik verbessern. Phasenmessungen von Signalen von mindestens zwei Wellenlängen, wie durch ein Netzwerk von GNSS-Referenzstationen erfasst, werden verwendet in einer geometriefreien Linearkombination.
Eine darstellende Ausführungsform verwendet zwei Wellenlängen λ1 und λ2 auf den entsprechenden Frequenzbändern L1 und L2 des gegenwärtigen NAVSTAR globalen Positionsbestimmungssystems (GPS, Global Positioning System). Jedoch können die Grundsätze der Erfindung angewandt werden auf jedes GNSS-System, das Signale auf zwei oder mehreren Frequenzen liefert, wie z. B. das von Russland entwickelte GLONASS-System oder das geplante Galileo-System. Das hier präsentierte Modell ist auch anwendbar für die Signale auf drei oder mehreren Frequenzen, die geliefert werden durch das modernisierte GPS-System und das Galileo-System. Für drei oder mehr Trägerfrequenzen wird eine unterschiedliche Linearkombination der Phasenmessungen verarbeitet in einem Filter, äquivalent zu dem einen, der hier präsentiert wird, was zu den verringerten Fehlern führt und Auflösungszeiten der Mehrdeutigkeiten und ionosphärischen Parameter verbessert. Siehe U. Vollath, Ambiguity Estimation of GNSS Signals for Three or More Carriers, veröffentliche US 2005/0101248 A1 .
Gemäß der Ausführungsformen der Erfindung wird die Ionosphäreninformation, erhalten vom Verarbeiten der GNSS-Signale, empfangen bei Referenzstationen eines Netzwerks, auf irgendeinen Ort innerhalb des Netzwerks interpoliert. Ionosphärenkorrekturen, die ausgestrahlt werden an eine Mobileinheit innerhalb des Netzwerks, können der Mobileinheit helfen beim Erlagen einer korrigierten Navigationslösung.
ÜBERBLICK ÜBER DAS FESTLEGEKONZEPT
Wie schematisch in 3 gezeigt werden ein Satz von geometriefreien Kalman-Filtern 300 und ein komplementäres ionosphärenfreies Filter 310 verwendet zum vollständigen Auflösen von Mehrdeutigkeiten von den Träger-Phasen-Messungen, die bei N Referenzstationen gemacht wurden. Ein entsprechendes Filter der geometriefreien (Ionosphären)-Filter 301, 302, ..., 30M wird bereitgestellt für jeden observierten Satelliten 1, 2, ..., M. Jedes der geometriefreien Filtern 301, 302, ..., 30M behandelt die bei den Referenzstationen gemachten Messungen und die Zustandsvektoren für ihren Satelliten unabhängig von denen für die anderen Satelliten. Eine Verarbeitung kann ausgeführt werden mit Messungen von mindestens zwei Satelliten (M ≥ 2), beobachtet durch mindestens zwei Referenzstationen (N ≥ 2). Gute Ergebnisse wurden erhalten mit mindestens zwei Satelliten, die kontinuierlich verfolgt werden durch vier Referenzstationen, obgleich zum Sicherstellen einer guten Geometrie, es besser ist, mindestens vier Satelliten zu verfolgen. In der Praxis ist es normal, ein Netzwerk mit einer größeren Anzahl von Referenzstationen (beispielsweise 20 oder mehr Referenzstationen) zu verwenden, die sechs bis zehn Satelliten über eine Periode von Stunden verfolgen. Die Zustandsschätzungen der unterschiedlichen Filter und Referenzstationen werden kombiniert zum Bilden von doppelten Differenzen der Floating-Mehrdeutigkeitsschätzungen bzw. Fließmehrdeutigkeitsschätzungen in 320. Parallel dazu behandelt ein einzelnes ionosphärenfreies (Geometrie) Filter 310 alle Stations-Satelliten-Paare, so dass orthogonale Schätzungen für die doppelten Differenzen der Mehrdeutigkeiten in 321 geliefert werden. Ein Kombinieren der komplementären Float-Lösungen bzw. Fließ-Lösungen von 320 und 321 führt zu den endgültigen ganzzahligen Mehrdeutigkeiten und ihrer Validierung bei 330.
4 stellt die unabhängige Behandlung in den geometriefreien (Ionosphäre)-Filtern 300 der Messungen 401, 402, ..., 40N dar, die bei jeder der Referenzstationen 1, 2, N gemacht werden. Für jeden Satelliten der M Satelliten werden die Daten vorbereitet und die geometriefreie Kombination der Messungen für die zwei Wellenlängen wird erhalten in 410. Für N Referenzstationen gibt es idealerweise N Messungen pro Zeitraum für jeden der M Satelliten. Das Ziel ist es, von diesen N Messungen N Mehrdeutigkeiten 421, 422, 42N abzuleiten als Teil des Zustandsvektors 420. In 430 wird der Zustandsvektor erweitert durch Multipfadzustände (1 pro Referenzstation) und durch Terme zum Charakterisieren der Ionosphäre. Ein Kalman-Filterungsalgorithmus 440 wird dann angewandt individuell für jeden Satelliten. Sobald die Anzahl der Zustände, die abzuschätzen ist, größer ist als die Anzahl der Referenzstationen, werden Messungen, erfasst über eine Anzahl von Zeiträumen, verwendet zum Aufteilen der Zustände des Zustandsvektors 420. Die verbesserte Modellbildung der Ionosphäre, wie hier vorgeschlagen, führt zu einer besseren Konvergenz der Einzeldifferenzmehrdeutigkeiten, wie durch 451 gekennzeichnet, zusammen mit realistischen Fehlerschätzungen, wie gekennzeichnet durch 452 für die Parameter des Zustandsvektors 420 und Parametrisierung der Ionosphäre über das Netzwerk, wie gekennzeichnet durch 453.
DATENAUFBEREITUNG
Das hier beschriebene Modell basiert auf Phasenmessungen bei Wellenlängen λ1 und λ2 der entsprechenden Trägerfrequenzen L1 und L2. Die Messungen werden erlangt durch ein Netzwerk von N Referenzstationen, wobei jedes genau bekannte Koordinaten (xn, yn, zn), n ∊ {1, ..., N} enthält. Die Stationen empfangen Code- und Phasenmessungen von M Satelliten bei Koordinaten (x^m(t), y^m(t), z^m(t)), m ∊ {1, ..., M(t)}. Die Geometrie des Raumsegments (Positionen von umkreisenden Satelliten wie gesehen von jeder Referenzstation) variiert kontinuierlich und die Anzahl der Satelliten M, die sichtbar ist bei jeder Referenzstation, ändert sich mit der Zeit t. Eine physikalische Trennung der Referenzstationen ist in der Größenordnung von 10–100 km. Die Satelliten sind typischerweise weiter verteilt, und deshalb untersuchen ihre bei einer gegebenen Referenzstation empfangenen Signale größtenteils unterschiedliche Abschnitte des Himmels. Eine starke Korrelation zwischen ionosphärischen Effekten von Station zu Station wird deshalb angenommen, während ionosphärische Effekte von Satellit zu Satellit unabhängig betrachtet werden. Jeder Satellit wird (bei dieser Stufe der Verarbeitung) unabhängig von den anderen für die gesamte Periode behandelt, während der er sichtbar ist für das Netzwerk. Unterschiede zwischen Zustandsschätzungen unter verschiedenen Satelliten werden später aufgebaut, so dass Fehler eliminiert werden können, die gleich sind für die Satelliten.
Ein wahrer Abstand R m / n zwischen Station n und Satellit m bezieht sich auf die Träger-Phasen-Messung iϕmn (wobei i die Trägerfrequenz der Observation kennzeichnet) durch Rmn = λi(iϕmn + iNmn ) – Tmn + iImn – iMPmn + c(δtn – δtm) – εmn . (1)
Der Ausdruck iNmn ist die Anfangs-(theoretische)-Zahl der vollen Wellenlängen der Trägerfrequenz zwischen Referenzstation n und Satellit m für ein Signal, das sich in Vakuum ausbreitet. Der Ausdruck T m / n repräsentiert eine Verzögerung, eingeführt durch die Troposphäre, die ungeladene Schicht der Atmosphäre der Erde. Der Ausdruck iImn repräsentiert eine negative Verzögerung (eine scheinbare „Beschleunigung") der Wellenkämme aufgrund der Ionosphäre. Ein Multipfadausdruck iMPmn resultiert aus Reflektionen der Signale in den Umgebungen des Empfängers und ist in Zentimeterhöhe. Die rechtshändige Seite dieser Beziehung ist stark verzerrt durch Störungsparameter, insbesondere Takt-Offsets zwischen Referenzstationen δt_n und dem Satellitensegment δt^m (multipliziert mit der Geschwindigkeit der Signalausbreitung c). Der Ausdruck ε m / n repräsentiert Fehler, die andererseits nicht in Gleichung (1) betrachtet werden.
Gegenwärtig bietet das GPS-System Signale mit zwei Wellenlängen λ₁ = 0,19029 m und λ₂ = 0,24421 m. Die troposphärische Verzögerung T m / n, die Takt-Offsets δt_n, δt^m und der wahre Bereich zwischen Station und Satellit R m / n sind alle unabhängig von der Signalfrequenz. Diese Tatsache kann ausgenutzt werden durch bilden der Differenz der Phasenmessungen für die Stations-Satelliten-Paare zum Eliminieren der Frequenz-unabhängigen Parameter. Ferner gibt es eine physikalische Beziehung zwischen dem ionosphärischen Phasenvorrücken für unterschiedliche Wellenlängen, die sich auf den Effekt bezieht, der wahrgenommen wird von Wellen von unterschiedlichen Frequenzen 1Imn /2Imn = f22 /f21 = λ21 /λ22 , eine Näherung, die vollständig ausreichend für unsere Zwecke ist, siehe S. BASSIRI et al, Modeling the Global Positioning System Signal Propagation Through the Ionosphere, TDA PROGRESS REPORT 42–110, August 1992. Den Vorteil dieser Beziehung ausnützend und Bilden der Differenz der Gleichung (1) erhalten wir die fundamentale „geometriefreie" (ionosphärische) Observationsgleichung ϕmn = –Nmn + MPmn + Imn + ε. (2)
Hier haben wir abgekürzt
und Imn = 1Imn , (6)wobei der Vorindex sich auf die entsprechenden Wellenlänge 1 oder 2 bezieht. Es sei bemerkt, dass aufgrund der Operation Gleichung (4), N m / n nicht länger eine ganze Zahl ist und Einheiten einer Abstands (Meter) trägt.
Das Ziel der Verarbeitung der Messungen ϕ m / n ist es, schnell die Parameter N m / n, MP m / n und I m / n zu bestimmen innerhalb eines konsistenten Rahmens und konsistenten Fehlerschätzungen. Relevant für die Bestimmung der ganzzahligen Mehrdeutigkeiten bei Wellenlänge λ₁ und λ₂ der entsprechenden Trägerfrequenzen L1 und L2 sind die doppelten Differenzen der ganzzahligen Mehrdeutigkeiten, wobei Differenzen gebildet werden, einmal zwischen Referenzstationen und einmal zwischen Satelliten.
Hier wird von I m / n nicht angenommen, dass es unabhängig ist unter den Stationen, aber eine Korrelation über das Netzwerk für jeden gegebenen Satelliten wird angenommen.
MODELLBILDUNG DER IONOSPHÄRE
Ultraviolette Strahlung und ein konstanter Strom von Teilchen von der Sonne ionisieren die Gase der Atmosphäre der Erde, um eine Schicht von geladenen Gasen herzustellen, der Ionosphäre. Ein geladenes Gas ist ein dispersives Medium für elektromagnetische Wellen, wie z. B. GNSS-Signale. In einer sehr guten Näherung ist der Brechungsindex n für eine elektromagnetische Welle der Frequenz f (in Einheiten von 1/Sekunde) gegeben als
wobei n_e die freien Elektronendichte in dem Gas in Einheiten von 1/m³ ist. Die (ungefähre) Konstante 40,3 kommt aus einer Kombination von natürlichen Konstanten, wie z. B. der Masse des Elektrons, Elektronenladung, etc. Das Ergebnis ist eine vorgerückte Ankunft der Phasenkämme, die das geladene Gas penetrieren, verglichen mit Signalen, die sich ausbreiten im Vakuum mit einem Brechungsindex n_vac = 1 von
wobei das Integral über den Pfad geht, der den Referenzstationsempfänger r und Satelliten s verbindet. Der Integralausdruck wird gewöhnlich bezeichnet als der „Gesamtelektroneninhalt” (TEC, Total Electron Content). Das negative Vorzeichen ist der Grund für eine Verwendung der Terminologie „Phasenvorrücken". Ausgedrückt in Einheiten von Metern (nach Multiplizierung mit der Lichtgeschwindigkeit) ist die Verbindung zwischen ionosphärischem Vorrücken und Gesamtelektroneninhalt
Die Verschiebung des Wellenkamms in Richtung des Empfängers ist ein Ergebnis der Interaktion der elektromagnetischen Funkwelle mit ionisierten Gasen, die die geladene Schicht der Atmosphäre der Erde bilden, die so genannte Ionosphäre. Die Elektronendichte der Ionosphäre ist bekannt, ein ausgeprägtes Maximum bei einer Höhe von ungefähr 350 Kilometern über Grund aufzuweisen. Siehe D. BILITZA, International Reference Ionosphere 2000, RADIO SCIENCE 2 (36) 2001, 261. Aus diesem Grund führen viele Modelle den ionosphärischen Effekt zurück auf eine Hülle, die die Erde bei dieser Höhe umgibt. 5 stellt ein Teil 500 von solch einer Hülle, die die Oberfläche 510 der Erde umgibt, dar.
Als Hilfe zum Verständnis der Grundlagen der vorliegenden Erfindung wird eine Ausführungsform zuerst mit solch einem Einzelschichtmodell beschrieben. Eine weitere Ausführungsform, die unten beschrieben wird, enthält die Störung, die erzeugt wird durch eine ionosphärische Schicht von einer Dicke, die ungleich null ist, mit einer Option für ein Einfügen einer variierenden Dicht als Funktion der Höhe.
Unter Bezug auf 5 observieren die N Referenzstationen 511, 512, 513, 51N eines Netzwerks die Signale des Satelliten 541, die gestört sind durch die ionosphärische Schicht 500. Eine Projektion des Netzwerks auf der Erde auf die Ionosphäre definiert Durchstoßpunkte 521, 522, 523, 52N für Strahlen von Satellit 541 zu entsprechenden Referenzstationen 511, 512, 513, 51N. Das Zentrum 530 dieser Projektion wird als Referenzpunkt genommen, von dem relative Koordinaten der Durchstoßpunkte berechnet werden als (Δλ_n, Δϕ_n), n ∊ {1, ..., N}. Im Prinzip ist jedoch die Definition des Referenzpunkts vollständig arbiträr.
Außer wenn ein Satellit direkt über einer Referenzstation ist, gehen Signalstrahlen durch die Ionosphäre in einem geneigten Pfad von Satellit zu Empfänger, wie in 6 gezeigt, wie z. B. ein Signalstrahl 601 von Satellit 541 zu der Referenzstation 511. Dieser geneigte Pfad wird explizit in Betracht gezogen durch die so genannte Abbildungsfunktion mmapping(ζ) = 1/cos(ζ), wobei ζ der Winkel ist des Signalstrahls mit der Linie rechtwinklig zu der ionosphärischen Sphäre durch den Durchstoßpunkt (beispielsweise Linie 602). Da der geneigte Pfad des Signalstrahls von einem gegebenen Satelliten zu jeder Referenzstation durch die Ionosphäre mit einem unterschiedlichen Winkel hindurchgeht, ist der Winkel unterschiedlich für jede Referenzstation. Deshalb ist die Abbildungsfunktion unterschiedlich für jede Satellit-zu-Referenzstations-Kombination. Der Effekt der unterschiedlichen geneigten Winkel kann kompensiert werden durch in Bezug setzen des geometrieabhängigen TEC mit einem geometrie-unabhängigen VTEC (vertikalen TEC) durch TEC/mmapping(ζ) = TECcos(ζ) = VTEC. Wie beispielsweise in 6 mit Bezug auf die Referenzstation 511 und den Satelliten 541 gezeigt, entspricht der TEC, bestimmt entlang des geneigten Pfads 601, dem VTEC entlang der Linie 602 rechtwinklig zu der ionosphärischen Sphäre 500 bei dem Durchstoßpunkt 521.
Mit den relativen Koordination, die oben eingeführt wurden, und dem Konzept der Abbildungsfunktion, kann das ionosphärische Vorrücken über den Netzwerkbereich geschrieben werden als (hier sind die hochgestellten i und j zu verstehen als Exponenten, nicht Indizes)
Dies bedeutet, dass das ionosphärische Vorrücken über den Netzwerkbereich ausgedrückt wird bezüglich ihrer Taylor-Reihe (oder irgendeinem anderen Satz von orthogonalen Funktionen, wie z. B. sphärischen Bessel-Funktionen). Für die meisten Zwecke, und wie hier dargestellt, kann die Entwicklung bei der ersten Ordnung abgebrochen werden, und die Terminologie α_1,0 = α_λ und α_0,1 = α_φ kann eingeführt werden. Der Ausdruck α_0,0 = I₀ ist das ionosphärische Vorrücken bei dem Referenzpunkt, während α_λ und α_φ Gradienten in der Ionosphäre in den relativen Koordinaten sind. Die Ionosphäre bei den Durchstoßpunkten wird deshalb ausgedrückt als Imn = mmn (Im0 + αmλ Δλmn + αmφ Δφmn ). (11)
Für jeden Satelliten m, der in Sicht ist, haben wir deshalb die Parameter (I m / 0, α m / λ, α m / φ) zum Charakterisieren der Ionosphäre über dem Netzwerkbereich. Diese Parameter sind zu schätzen, zusammen mit der Träger-Phasen-ganzzahligen Mehrdeutigkeit und Multipfadzuständen. Im Allgemeinen ist, falls die Entwicklung in Gleichung (10) ausgeführt wird zur k-ten Ordnung, die Anzahl der Zustände, eingeführt für die Ionosphäre, (k + 1)(k + 2)/2. Die anderen Ausdrücke der Gleichung (11) (m m / n, Δλ m / n, Δφ m / n) werden durch die Geometrie des Netzwerks und die Position des Satelliten m gegeben.
7 stellt dar, wie die Ionosphärenparameter (I m / 0, α m / λ, α m / φ) die Ionosphäre bei einem Durchstoßpunkt relativ zu einem Referenzpunkt beschreiben. Die Ionosphäre hat einen VTEC von I m / 0 bei dem Referenzpunkt mit einer Neigung α m / λ in Winkelrichtung λ und einer Neigung α m / φ in Winkelrichtung φ. In dem Beispiel von 7 ist der VTEC 700 bei dem Durchstoßpunkt 521 die Summe von einem Beitrag 701 gleich zu I m / 0, einem Beitrag 702, basierend auf der Neigung α m / λ und dem Winkelabstand des Durchstoßpunkts 521 von dem Referenzpunkt 530 in Richtung λ und einem Beitrag 703, basierend auf einer Neigung α m / φ und dem Winkelabstand des Durchstoßpunkts 521 von Referenzpunkt 530 in Richtung φ.
Während eine Linearbehandlung der Ionosphäre exzellente Verfügbarkeit liefert, wird die Verlässlichkeit erhöht mit einem realistischeren Modell, das die Dichte der Ionosphäre in Betracht zieht. Wie es bekannt ist (z. B. von D. BILITZA, International Reference Ionosphere 2000, RADIO SCIENCE 2 (36) 2001, 261), hat die Elektronendichte der Ionosphäre ein gewisses Profil f(h) als Funktion der Höhe h, wobei die Höhe erreicht wird bei einer Höhe zwischen 300 bis 400 Kilometern über Grund. Zum Berechnen des Elektroneninhalts, dem ein Strahl ausgesetzt ist von Satellit m zu Station n, würde man das Integral berechnen
wobei s das Maß entlang der direkten Linie der Sicht zwischen Station und Satellit ist. Bemerke wie für das einfache Hüllenmodell bzw. Schalenmodell, das schon betrachtet wurde, gilt f(h) = Δ(h – h₀) (Dirac Delta Verteilung), dieser Ausdruck gibt die vorherige Abbildungsfunktion zurück als
Unter Verwendung von passenden Parametern für f(h) kann das Integral für alle Stationen-Satelliten-Paare numerisch in jedem Zeitraum berechnet werden. Für praktische Zwecke ist ein Näherung bezüglich eines Boxprofils vollständig ausreichend und liefert Verbesserungen über das Schalenmodell. Es wird ferner angenommen, dass die Gradienten in der Ionosphäre nicht von der Höhe abhängen. Diese Annahme kann leicht gelockert werden durch Hinzufügen weiterer Gradientenzustände für verschiedene Höhen. Dass die finite Dicke der Ionosphäre ein wichtiges Merkmal des Modells ist, kann verstanden werden, indem man sich den Eintritts- und Austrittspunkt des Strahls von einem Satelliten mit niedriger Höhe vorstellt, beispielsweise wie in 8 gezeigt. Falls die Dicke der ionosphärischen Hülle 800 200 Kilometer beträgt, kann der Eintrittspunkt 805 und Austrittspunkt 810 durch mehrere 1000 Kilometer getrennt sein. Bei typischen Gradienten von α_λ, α_φ ~ 10^–3 m/km, unterscheiden sich die Beiträge zu der Berechnung des ionosphärischen Vorrückens stark von Eintrittspunkt zu Austrittspunkt.
Der Zustandsvektor x →^m, der die Zustandsvariablen enthält, die individuell zu schätzen sind für jeden Satelliten m, wird daher zusammengefasst als x →m = (Nm1 , ..., NmN , MPm1 , ..., MPmN , Im0 , αmλ , αmφ ), (13)wobei

N m / 1, ..., N m / N: die geometriefreie Kombination der ganzzahligen Zahlen der Träger-Phasen-Wellenlängen von Satellit m zu jeder Referenzstation n von N Referenzstationen ist, wie diskutiert bei Gleichung (4) oben;
MP m / 1, ..., MP m / N: ist der Multipfadeffekt auf Signale von Satellit m zu jeder Referenzstation n von N Referenzstationen;
I m / 0: ist der VTEC der Ionosphäre bei dem Referenzpunkt;
a m / λ: ist der Gradient des VTEC der Ionosphäre in Winkelrichtung λ von dem Referenzpunkt; und
a m / φ: ist der Gradient des VTEC der Ionosphäre in Winkelrichtung φ von dem Referenzpunkt.

FILTERUNGSALGORITHMUS
Zum Extrahieren der Parameter des Zustandsvektors x →^m von der Zeitreihe der Observationen, wird ein Standard Kalman-Filterungsalgorithmus angewandt. Zum Vereinfachen der Notation, wird die Hochstellung m, die sich auf Satellit (oder auf Kalman-Filter) m bezieht, fallengelassen. Es sollte verstanden werden, dass das folgenden Kalman-Filter angewandt wird individuell auf die Referenzstationsobservationen für jeden Satelliten m. Die Observationsmatrix (oder Designmatrix) H, die sich auf die gegenwärtige Phasenmessung bei jeder der N Referenzstationen bezieht, die Signale empfängt von dem Satelliten zu den Zustandsvariablen des Zustandsvektors x →^m, ist gegeben durch (siehe Gleichung (2) und Gleichung (11) und Gleichung (13))
so dass mit l → = (ϕ₁, ..., ϕ_N), l → = Hx →. (15)
(Der Ausdruck
kennzeichnet eine N-dimensionale unitäre Matrix.) Von hier an lassen wir den Pfeil über den Buchstaben weg, der kennzeichnet, dass eine Variable ein Vektor ist. Es wird aus dem Kontext klar sein, wenn wir es mit Vektoren zu tun haben. Die Zustandsübergangsmatrix, die verwendet wird zum Berechnen einer Schätzung für den nächst kommenden Zustand x^– von dem gegenwärtigen Zustand x₊ benötigt einige geometrische Betrachtungen. Von einem Zeitraum t_i-1 zu dem nächsten Zeitraum t_i ändern sich die Orte der Durchstoßpunkte aufgrund der Bewegung der Satelliten und der Rotation der Erde. Deshalb werden von einem Zeitraum zum nächsten die Koordinaten der individuellen Durchstoßpunkte sich verschieben durch δλ_i, δϕ_i und die Koordinaten des Referenzpunkts (Zentrum der Netwerkprojektion auf die Ionosphäre) werden sich verschieben durch ΔΛ_CPP, Δϕ_CPP. Aus diesem Grund ändert sich die Schätzung I₀ demgemäß, wie erzwungen durch die Designmatrix
Die Exponentialfunktion
die die Multipfadelemente des Zustands anwendet, simuliert ein Gauss-Markov-Verhalten auf dem Multipfad mit der Zeitkonstante t MP / c. Die Zustandsschätzung l → – / k für den nächst kommenden Zeitraum k ist gegeben durch den Zustand l → + / k-1 des vorherigen Zeitraums k-1, durch l →–k = Φk-1l →+k-1 . (17)
Erstellt mit der projizierten Zustandsschätzung ist eine projizierte Varianz-Kovarianz-Matrix für diesen Zustand, die erhalten wird aus der Fehlerausbreitung, gegeben als P–k = Φk-1P+k-1 ΦTk-1 +Qk-1. (18)
Das Systembetriebsrauschen Q_k ist entworfen, die dynamischen Prozesse relevant für die Entwicklung der Zustände zu simulieren und ist deshalb modellabhängig. Beispielsweise führt unter Annahme eines Zufallsbewegungsprozesses bei dem absoluten Ausdruck der Ionosphäre und Gradienten zu der Diagonale
wobei die Multipfadzustände das Rauschen wahrnehmen, das eingegeben wird mit einer Zeitabhängigkeit gemäß einem Gauss-Markov-Prozess. (Hier 0_N×N ist eine N-dimensionale Blockmatrix, gefüllt mit Nullen). Es wird angenommen, dass σ 2 / MP eine Konstante ist, moduliert mit 1/sin² (Erhebungswinkel). Erfahrung mit Datensätzen von unterschiedlichen Netzwerken in der Welt zeigt, dass (5 mm)² eine Wahl ist, die gleich für alle Netzwerke passt. Ausdrücke q_λ und q_φ beziehen sich auf die Geschwindigkeit mit der die Netzwerkprojektion sich über die Ionosphäre ausbreitet. Eine lineare Beziehung wird zusammen mit einem konstanten Parameter verwendet. Eine Modellbildung der Gradienten in Bezug auf einen Gauss-Markov-Prozess ist eine erwünschte Option, da es die Werte der Parameter von einem Abdriften zu zu großen Werten abhält. Die Fehlerausbreitungsmatrix des Zustands P₁ wird initialisiert mit Diagonalelementen, die gesetzt werden auf unendlich für die Mehrdeutigkeiten, und definiert durch Parameter für Multipfad- und ionosphärische Werte. Von den Zustands- und Fehlerschätzungen wird die Kalman-Verstärkung geschätzt (unter Verwendung der Messrauschmatrix P₁) als Kk = P–k HTk (HkP–k HTk + Rk)–1. (20)
Zusammen mit der Messung l_k der Zeitdauer k wird die Zustandsschätzung aktualisiert durch x+k = x–k + Kk(lk – Hkx–k ). (21)
Letztendlich wird die Fehlerschätzung für diese Zeitdauer gegeben als
Dies vervollständigt den Algorithmus, der beschreibt wie die Komponenten des Zustandsvektors extrahiert werden von den mit Rausch behafteten Observationsdaten, die erfasst werden bei den Referenzstationen.
WEITERE VERWENDUNG VON IONOSPHÄRENINFORMATION
Das oben präsentierte Verfahren liefert einen schnelleren und verlässlicheren Filterungsalgorithmus durch Adaptieren eines physikalisch akkurateren Modells der Ionosphäre über ein Netzwerk von GPS-Empfängern. Zusätzlich enthalten die extrahierten Ionosphärenparameter (I m / 0, α m / λ, α m / φ) physikalische Information, die interpoliert werden kann auf einen Ort innerhalb des Netzwerks (oder leicht außerhalb), wie mit Bezug auf 5 und 7 beschrieben. Dies ist insbesondere hilfreich für den Benutzer einer Mobilempfangseinheit (Mobileinheit oder Rover), wo die ionosphärische Information sofort verwendet werden kann zum Verbessern der Lokalpositionierungslösung, selbst für den Fall eines Einzel-Frequenzempfängers. Es sei angenommen, dass die Koordinaten (x_r, y_r, z_r) der Mobileinheit ungefähr der Mobileinheit bekannt sind, und dass die extrahierten ionosphärischen Parameter (I m / 0, α m / λ, α m / φ) übertragen werden von dem Netzwerk an die Mobileinheit. Für diese ungefähren Koordinaten können die ionosphärischen Durchstoßpunkte und die Abbildungsfunktionen m_r für alle relevanten Satelliten sofort berechnet werden. Wie oben beschrieben, können für die Referenzstationen, die relativen Koordinaten (Δλ m / r, Δφ m / r) zu dem Referenzpunkt der Netzwerkprojektion berechnet werden für den Durchstoßpunkt eines Signalstrahls von Satellit m zu der Mobileinheit r. Ähnlich zu Gleichung (10) oder (11) können Schätzungen der ionosphärischen Korrektur für die Mobileinheit mit den Parametern, extrahiert von dem Filterungsalgorithmus, gegeben werden als Imr = mmr (Im0 + αmλ Δλmr + αmφ Δφmr ). (23)
ANWENDUNG AUF 3+ FREQUENZEN
Das oben präsentierte Modell ist auch anwendbar für die Signale auf drei oder mehr Frequenzen, die bereitet werden durch das modernisierte GPS-System und das Galileo-System.
Das Modell kann direkt angewendet werden, wie oben beschrieben für das gegenwärtige GPS-System, durch Verwenden von Messungen der zwei von drei oder mehr Trägern. In diesem Fall ist es bevorzugt, für das geometriefreie Filter die zwei Träger mit dem größten Frequenz (und Wellenlängen)-Unterschied auszuwählen. Bei mehr als zwei Trägern kann eine zusätzliche (unterschiedliche) Linearkombination der Phasenmessungen verarbeitet werden in einem Filter äquivalent zu dem einen, das hier präsentiert wird, was zu verringerten Fehler führt und Auflösungszeiten von Mehrdeutigkeiten bzw. Ambiguitäten und ionosphärischen Parametern verbessert. Bei drei oder mehr Frequenzen können zwei Frequenzen verwendet werden für das geometriefreie Filter und die zusätzliche Frequenz oder Frequenzen können eingeführt werden in dem Q-Filter, das beschrieben ist in der veröffentlichten US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1.
BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die erfinderischen Konzepte, die oben beschrieben wurden, können verwendet werden in einer Vielzahl von Prozessen und Geräten. Einige beispielhafte Ausführungen werden nun beschrieben. Es wird verstanden, dass diese vorgesehen sind zur Darstellung und nicht den Umfang der Erfindung begrenzen.
9 stellt schematisch eine Lösung für ein Verarbeiten von Zwei-Träger-GNSS-Signaldaten gemäß der Erfindung dar. Netzwerkempfänger 900 liefern einen Satz von GNSS-Signaldaten 905 mit Observation von L1 und L2 für mehrere Satelliten. Der GNSS-Signaldatensatz 905 wird verarbeitet in einem VRS (virtuelle Referenzstation)-Serverprozess 910. Nachdem die Signaldaten durch einen Synchronisierer bei 915 gehen, werden sie getrennten Filterprozessen zugeführt: einem geometriefreien Filterprozess 920, einem ionosphärenfreien Filterprozess 930 und einem optionalen geometriefreien und ionosphärenfreien Codefilterprozess 940. Der geometriefreie Filterprozess 920 verwendet eine Bank bzw. Reihe von geometriefreien Filtern (beispielsweise wie bei 300 in 3), erweitert mit Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparametern (I m / 0, α m / λ, α m / φ). Jedes Filter der Filterbank entspricht einem observierten bzw. beobachteten Satelliten (beispielsweise Filter 301, 302, ..., 30M). Die Filter des geometriefreien Filterprozesses 920 verwenden geometriefreie Ionosphären-Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten eines Arrays 925 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Ionosphären-Träger-Phasen-Kombination und zugehöriger statistischer Information, sowie Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparameter (I m / 0, α m / λ, α m / φ)-Werten. Der ionosphärenfreie Filterprozess 930 verwendet eine Geometrie-Träger-Phasen-Kombination zum Erhalten eines Arrays 935 der Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Geometrie-Träger-Phasen-Kombination und zugehöriger statistischer Information. Der Codefilterprozess 940 verwendet geometriefreie und ionosphärenfreie Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten eines Arrays 945 der Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information. Arrays 925, 935 und 945 werden einem Kombinierprozess 950 zugeführt, um ein Array 955 zu erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information. Array 955 wird geliefert an einen Berechnungsprozess 960 zum Berechnen der ganzzahligen Werte der Mehrdeutigkeiten. Mit den resultierenden ganzen Zahlen von 965 und den ursprünglichen GNSS-Daten von dem Synchronisierer werden die Fehler bei den Referenzstationen berechnet bei 970. Unter Verwendung dieser Fehler 975 werden VRS-Daten bei dem ungefähren Ort der Mobileinheit berechnet bei 980 durch Verschieben der Daten von einer Referenzstation nahe des Mobileinheitsorts. Bevorzugt wählt man die Daten von der Station am nächsten von der Mobileinheit. Dieser Datenstrom wird dem Rover bzw. Mobileinheit bei 990 zugeführt.
10 zeigt die Struktur von Filtern, was nützlich ist in dem Prozess von 9. Der GPS-Signaldatensatz wird zugeführt an einen VRS-Prozessor. Nach einer Synchronisierung in 1010 werden sie übertragen an eine Bank von geometriefreien Filtern 1020, erweitert mit Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparametern (I m / 0, α m / λ, α m / φ) wie beschrieben. Jedes Filter der Bank 1020 verarbeitet die Observationen, die bei mehreren Referenzstationen für einen einzelnen Satelliten gemacht wurden; ein Filter wird bereitgestellt für jeden der M observierten Satelliten. Der GPS-Signaldatensatz 905 wird einem einzelnen ionosphärenfreien Filtern 1030 zugeführt, das die Observationen von allen M observierten Satelliten verarbeitet. Der GPS-Signaldatensatz wird optional zugeführt an eine Codefilterbank 1040. Benötigt wird dann eine Bank pro Station, wobei jede Bank ein Filter pro Satellit hält. Jedes Filter der Bank 1040 verarbeitet die Observationen, die bei mehreren Referenzstationen für einen einzelnen Satelliten gemacht werden; ein Filter wird bereitgestellt für jeden der M observierten Satelliten. Ein Kombinierer 1050 bündelt die Float-Lösung der unterschiedlichen Filter, gefolgt von einer ganzzahligen Mehrdeutigkeitsauflösung bei 1060. Die Mehrdeutigkeiten werden angewandt auf die Messungen der Referenzstationen zum Berechnen der Fehler bei den Referenzstationen bei 1070. Den ungefähren Ort der Mobileinheit 985 als gegeben betrachtet, wird ein VRS- Datenstrom berechnet bei 1080 und ein Datenstrom von VRS-Daten wird der Mobileinheit bei 990 bereitgestellt.
11 zeigt detaillierter die Struktur der geometriefreien Filterbank 1020. Ein Filter 301, 302, ..., 30M wird bereitgestellt für ein Verarbeiten von Observationen, die gemacht werden bei den Referenzstationen von einem entsprechenden einen der observierten Satelliten SV1, SV2, ..., SVM. Der Zustandsvektor von jedem der Filter 301, 302, ..., 30M wird erweitert mit Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparametern (I m / 0, α m / λ, α m / φ). Ein Doppel-Differenzbildungsoperator 1120 wird bereitgestellt zum Aufnehmen von doppelten Differenzen zwischen Satelliten und Referenzstationen.
12 stellt schematisch eine Lösung für ein Verarbeiten von Zwei-Träger-GPS-Signaldaten gemäß der Erfindung dar. Netzwerkempfänger 1200 liefern einen Satz von GPS-Signaldaten 1205 mit Observationen von L1 und L2 für mehrere Satelliten. GNSS-Signaldatensatz 1205 wird verarbeitet in einem Netzwerkserverprozess 1210. Nachdem die Signaldaten durch einen Synchronisierer bei 1215 durchgegeben werden, werden sie zugeführt zu getrennten Filterprozessen: einem geometriefreien Filterprozess 1220, einem ionosphärenfreien Filterprozess 1230 und einem optionalen geometriefreien und ionosphärenfreien Codefilterprozess 1240. Der geometriefreie Filterprozess 1220 verwendet eine Bank von geometriefreien Filtern (beispielsweise wie bei 300 in 3), erweitert mit Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparametern (I m / 0, α m / λ, α m / φ). Jedes Filter der Filterbank entspricht einem beobachteten Satelliten (beispielsweise Filter 301, 302, ..., 30M). Die Filter des geometriefreien Filterprozesses 1220 verwenden geometriefreie Ionosphären-Träger-Phasen-Kombinationen zum Erlagen eines Arrays 1225 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Ionosphären-Träger-Phasen-Kombination und zugehöriger statistischer Information, sowie Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparameter (I m / 0, α m / λ, α m / φ)-Werten. Der ionosphärenfreie Filterprozess 1230 verwendet eine Geometrie-Träger-Phasen-Kombination zum Erlagen eines Arrays 1235 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Geometrie-Träger-Phasen-Kombination und zugehöriger statistischer Information. Der Codefilterprozess 1240 verwendet geometriefreie und ionosphärenfreie Code-Träger-Kombinationen zum Erlagen eines Arrays 1245 der Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information. Arrays 1225, 1235 und 1245 werden geliefert an einen Kombinierungsprozess 1250 zum Erhalten eines Arrays 1255 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information sowie Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparameter (I m / 0, α m / λ, α m / φ)-Werten. Das Array 1255 wird einem Berechnungsprozess 1260 zugeführt zum Berechnen der ganzzahligen Werte der Mehrdeutigkeiten. Die aufgelösten Mehrdeutigkeiten werden direkt angewandt auf die individuellen Messungen der GPS-Signale bei 1205 zum Zusammenstellen von Netzwerksendedaten bei 1280. Diese mehrdeutigkeitsfreien Daten werden gestreamt bzw. übertragen an einen Ort innerhalb des Netzwerks als Netzwerksendedaten in 1285.
13 zeigt die Struktur der Filter, die nützlich ist in dem Prozess von 12. Der GPS-Signaldatensatz 1205 wird einem VRS-Prozessor zugeführt. Nach einer Synchronisierung in 1310 werden sie übertragen an eine Bank von geometriefreien Filtern 1320, erweitert mit Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparametern (I m / 0, α m / λ, α m / φ), wie beschrieben. Jedes Filter der Bank 1320 verarbeitet die Observationen, die gemacht werden bei mehreren Referenzstationen für einen einzelnen Satelliten; ein Filter wird bereitgestellt für jeden der M observierten Satelliten. Der GPS-Signaldatensatz 1205 wird einem einzelnen ionosphärenfreien Filtern 1330 zugeführt, der die Observationen von allen M observierten Satelliten verarbeitet. Der GPS-Signaldatensatz 1205 wird optional zugeführt an eine Codefilterbank 1340. Jedes Filter der Bank 1340 verarbeitet die Observationen, die gemacht werden bei mehreren Referenzstationen für einen einzelnen Satelliten; ein Filter wird bereitgestellt für jeden der M observierten Satelliten. Ein Kombinierer 1350 bündelt die Float-Lösung der unterschiedlichen Filter, gefolgt durch eine ganzzahlige Mehrdeutigkeitsauflösung bei 1360. Die Mehrdeutigkeiten werden angewandt auf die Messungen der Referenzstationen zum Berechnen der Fehler bei den Referenzstationen bei 1370. Die aufgelösten Mehrdeutigkeiten werden angewandt auf den synchronisierten Datenstrom 1205 in einem Netzwerksendezusammensteller bei 1380. Diese mehrdeutigkeitsfreien Daten werden gestreamt zu einem Ort innerhalb des Netzwerks als Netzwerksendedaten in 1285.
14 stellt schematisch ein Drei-Träger-Frequenzszenario dar, wie z. B. vorgeschlagen für Galileo und für modernisiertes GPS. Ein Empfänger 1400 empfängt GNSS-Signale von einer Anzahl von Satelliten, die in Sicht sind, wie z. B. SV1, SV2 und SVm, die entsprechend bei 1210, 1220 und 1230 gezeigt sind. Die Signale gehen durch die Atmosphäre der Erde, was schematisch gezeigt ist bei 1440. Jedes Signal hat drei oder mehr Frequenzen f1, f2, ..., fk. Der Empfänger 1400 bestimmt von den Signalen einen entsprechenden Pseudo-Bereich PR1, PR2, PRm für jeden der Satelliten. Atmosphärische und Multipfadeffekte rufen Variationen in dem Signalpfad hervor, wie gekennzeichnet schematisch bei 1450, die die Pseudo-Bereichbestimmungen verzerren.
15 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Architektur darstellt zum Berechnen einer GNSS-Position, die eine faktorisierte Mehrdeutigkeitsauflösung von GNSS-Signalen für drei oder mehr Träger verwendet gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Ein GNSS-Signaldatensatz 1505 wird erhalten durch Observieren von Signalen, die empfangen werden von mehreren Satelliten SV1, SV2, ..., SVM bei einer Vielzahl von Referenzstationen. Der GNSS-Signaldatensatz 1505 wird zugeführt an ein Verarbeitungselement 1510, das die Daten für ein Filtern vorbereitet, und die resultierenden vorbereiteten Daten 1415 werden dann einem Verarbeitungselement 1520 zugeführt, das vollständig faktorisierte Träger-Mehrdeutigkeits-Auflösungs-(CAR, carrier ambiguity resolution)-Filter auf die vorbereiteten Daten anwendet.
Merkmale und Variationen der vollständig faktorisierten Träger-Mehrdeutigkeits-Auflösungs-(CAR)-Filter werden beschrieben in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1, veröffentlicht am 12. Mai 2005; gemäß der vorliegenden Erfindung werden die geometriefreien Filter des vollständig faktorisierten CAR-Filters modifiziert durch Erweitern der Zustandsvektoren der geometriefreien Filter mit Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparametern (I m / 0, α m / λ, α m / φ). Der Inhalt der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1 ist hierbei durch Bezugnahme enthalten.
Das Ergebnis des Anwendens des vollständig faktorisierten CAR-Filterelements 1250 auf die vorbereiteten Daten ist ein Array 1525 der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information für alle Sender (beispielsweise für alle observierten GNSS-Satelliten und/oder Pseudolites bzw. Pseudosatelliten). Das Array 1525 wird einem Element 1530 zugeführt, das die ganzzahlige Mehrdeutigkeit auflöst. Diese Mehrdeutigkeiten werden wieder verwendet in der Berechnung von Fehlern in dem Fehlerberechnungselement 1370, das die Fehler bei den Referenzstationen bei 1535 bereitstellt.
16 zeigt die Struktur des vollständig faktorisierten 3+ Trägermehrdeutigkeits-Auflösungsfilter 1620 wie modifiziert gemäß Ausführungsformen der Erfindung und passend zum Ausführen eines Filterprozesses 1520. Ein vorbereiteter GNSS-Signaldatensatz 1615 wird einem vollständig faktorisierten CAR-Filter 1520 zugeführt, das eine Anzahl von Elementen enthält zum Ausführen von Teilprozessen. Das Element 1625 berechnete Koeffizienten von dem vorbereiteten Datensatz, was dazu dient Linearkombinationen zu bilden von den observierten Messungen, die in dem Filter zu bearbeiten sind. Der vorbereitete Datensatz mit berechneten Koeffizienten wird einer Vielzahl von Teilfiltern übergeben. Diese Teilfilter enthalten: ein einzelnes ionosphärenfreies Filter 1630, eine geometriefreie Filterbank 1635 mit einem Filter pro observierten Satelliten, den Zustandsvektor von jedem geometriefreien Filter, erweitert mit Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparametern (I m / 0, α m / λ, α m / φ); eine oder mehrere Quintessenzfilterbänke 1640(1) bis 1640(nf-2), wobei jede Filterbank ein Filter pro observiertem Satellit hat; und eine oder mehr Codefilterbanken 1645(1) bis 1645(nf), in der jede Filterbank ein Filter pro observiertem Satellit hat, wobei nf die Anzahl der GNSS-Träger-Frequenzen ist. Arrays, die erstellt werden durch Teilfilter, werden zugeführt an einen Kombinierer 1650, der ein kombiniertes Array 1655 von Mehrdeutigkeitsschätzungen bereitstellt für alle Träger-Phasen-Observationen mit zugehöriger statistischer Information. Das Array 1655 wird zugeführt an ein Element 1660, das Mehrdeutigkeiten auflöst. Die Anzahl der Quintessenzfilterbanken ist zwei weniger als die Anzahl nf der Trägerfrequenzen des GNSS-Signaldatensatzes 1615, wie erklärt in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1.
17 stellt schematisch ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der Erfindung dar zum Verarbeiten eines GNSS-Signaldatensatzes 1705 mit drei oder mehr Trägern. Der GNSS-Signaldatensatz 1705 wird optional verarbeitet bei 1710 zum Berechnen von Koeffizienten 1715 für eine Verwendung in den Teilfiltern eines vollständig faktorisierten 3+ Träger-Mehrdeutigskeits-Auflösungs-Filter, wie z. B. Filter 1720; Koeffizienten 1715 können alternativ berechnet werden in den Teilfiltern auf Kosten einer ein wenige größeren Verarbeitungslast. Berechnung der Koeffizienten wird beschrieben in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1. Der Teilfilterprozess 1720 wendet auf den Datensatz 1705 ein ionosphärenfreies Filter an, wie z. B. das ionosphärenfreie Filter 1630, das eine Geometrie-Träger-Phasen-Kombination verwendet, um ein Array 1725 der Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Geometrie-Träger-Phasen-Kombination und zugehörige statistische Information zu erhalten. Der Teilfilterprozess 1730 wendet auf einen Datensatz 1705 eine Bank von geometriefreien Filtern an, wie z. B. die geometriefrei Filterbank 1635, die eine geometriefreie Ionosphären-Träger-Phasen-Kombination verwendet, erweitert mit Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparametern (I m / 0, α m / λ, α m / φ), um ein Array 1635 der Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Ionosphären-Träger-Phasen-Kombination und zugehörige statistische Information zu erhalten, sowie Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparameter (I m / 0, α m / λ, α m / φ). Der Teilfilterprozess 1740 wendet auf den Datensatz 1705 mindestens eine Bank von Quintessenzfiltern an, wie z. B. die Quintessenzfilterbanken 1540(1)...1540(nf-2), die eine geometriefreie und ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination verwenden, um ein Array 1745 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination und zugehörige statistische Information zu erhalten. Die Anzahl der Quintessenzfilterbanken ist abhängig von der Anzahl der Trägerfrequenzen, wie in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1 diskutiert. Der Teilfilterprozess 1750 wendet auf den Datensatz 1705 mindestens eine Codefilterbank an, wie z. B. die Codefilterbänke 1645(1), ... 16745(nf), die eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwenden, um ein Array 1755 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehörige statistische Information für die Vielzahl der Sender zu erhalten. Die Anzahl und Eigenschaften der Codefilterbänke werden beschrieben in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1. Arrays 1625, 1635, 1645 und 1655 werden kombiniert bei 1760 zum Erhalten eines kombinierten Arrays 1765 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen- Observationen und zugehöriger statistischer Information, sowie Multipfad-(MP m / 1, ..., MP m / N) und Ionosphärenparameter (I m / 0, α m / λ, α m / φ). Teilfilterprozesse 1720, 1730, 1740, 1750 können parallel ausgeführt werden, beispielsweise in getrennten Threads innerhalb eines Prozessors oder in getrennten Prozessoren, wie beschrieben zum Optimieren von Betrachtungen, wie z. B. Recheneffizienz, Prozessorleistungsverbrauch und/oder Gesamtverarbeitungszeit zum Festlegen der Position von der Verfügbarkeit des Datensatzes 1705. Das Array 1765 wird optional übergeben an einen Prozess 1770 zum Berechnen einer Position 1775, beispielsweise durch Berechnen einer Float-Lösung und/oder durch Berechnen von ganzzahligen kleinsten Quadraten mit Validierung. Verschiedene Positionsberechnungstechniken werden beispielsweise diskutiert in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1.
18 zeigt einen Betriebsmodus gemäß Ausführungsformen der Erfindung, in dem eine Vielzahl von Referenzstationen verwendet wird in einem Netzwerk. Referenzempfänger 1805, 1810, 1815 führen jeweils Referenzstationsdaten zu, beispielsweise ein formatierter Multiband-RTK-Datenstrom, wie beschrieben in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1, an einen Netzwerkserver 1820. In dem virtuellen Referenzstations-Modus werden die Referenzstationsdaten kombiniert durch den Netzwerkserver 1820 zum Erstellen eines Satzes von Daten, die eine Referenzstation simulieren für einen angegebenen Ort, wie z. B. dem Ort des Mobileinheitsempfängers 1815.
19 zeigt einen Betriebsmodus gemäß Ausführungsformen der Erfindung, in dem eine Vielzahl von individuellen Referenzstationen verwendet wird. Referenzempfänger 1905, 1915, 1925 liefern entsprechende Referenzstationsdaten 1910, 1920, 1930 an einen Netzwerkserverprozessor 1935. Der Netzwerkserverprozessor erzeugt Netzwerksendekorrekturen, unter Verwendung des präsentierten Iono-Modells, um beim Lösen von Mehrdeutigkeiten zu helfen. Die Netzwerksendekorrekturen 1940 werden geliefert an einen Mobileinheitsempfänger 1900, der diese durch eine passende Antenne 1945 und eine Datenverbindung 1950 empfängt. Falls die Referenzstationsdaten komprimiert werden für eine effiziente Übertragung über die Datenverbindung, dekomprimiert ein Datendekompressionselement 1955 innerhalb des Mobileinheitsempfängers 1900 die Referenzstationsdaten zur Verwendung durch ein oder mehrere weitere Verarbeitungselemente innerhalb des Prozessors 2045.
Der Mobileinheitsempfänger 1900 hat ferner eine Antenne 1975 zum Empfangen von GNSS-Signalen und passende Signalempfangs- und Demodulationselektronik 1980 zum Erzeugen von Mobileinheitsempfänger-Trägerphasen-und-Pseudobereichsdaten 1985 zur Verwendung in dem Prozessor der Mobileinheit 2045. Der Mobileinheitsprozessor 2045 enthält ein Datenkompressionselement 1955 und ein Multi-Referenzstations-Positionsberechnungselement 1990 für jede der Referenzstationen. Ein Berechnungselement 1990 berechnet RTK-Positionsfestlegungen des Mobileinheitsempfängers 1900 und liefert als Ausgabedaten eine RTK-Position- und Statusinformation 1995.
Der Fachmann wird realisieren, dass die detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur für Darstellungszwecke ist und nicht vorgesehen, auf irgendeine Art und Weise begrenzend zu sein. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden sofort dem Fachmann bereitet, der den Vorteil dieser Offenbarung hat. Beispielsweise wird, während eine Minimalfehlerkombination in den Beispielen verwendet wird, der Fachmann erkennen, dass viele Kombinationen möglich sind und dass eine Kombination, die anders ist als eine Minimalfehlerkombination, akzeptierbar sein kann, möglicherweise mit weniger optimalen Ergebnissen; daher sind die Ansprüche nicht vorgesehen, auf Minimalfehlerkombinationen begrenzt zu sein, sofern nicht ausdrücklich bemerkt. Bezug wird im Detail auf Implementierungen der vorliegenden Erfindung genommen, die dargestellt sind in den begleitenden Zeichnungen. Die gleichen Bezugszeichen werden in den Zeichnungen durchgehend verwendet und der folgenden detaillierten Beschreibung zum Bezug nehmen auf gleiche und ähnliche Teile.
Im Interesse der Klarheit werden nicht alle Routinemerkmale der Implementierungen, die hierin beschrieben sind, gezeigt und beschrieben. Es wird erkannt werden, dass in der Entwicklung von irgendeiner solchen tatsächlichen Implementierung vielerlei implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Ziele des Entwicklers zu erreichen, wie z. B. eine Erfüllung von anwendungs- und geschäftsverwandten Bedingungen, und dass diese spezifischen Ziele variieren von einer Implementierung zu einer anderen und von einem Entwickler zu einem anderen. Überdies hinaus wird erkannt werden, dass solch ein Entwicklungsbemühen komplex und zeitraubend sein kann, aber nichtsdestotrotz es eine Routinearbeit im Ingenieurswesen für den Fachmann mit dem Vorteil dieser Offenbarung sein würde.
Gemäß der Ausführungsformen der Erfindung können die Komponenten, Prozessschritte und/oder Datenstrukturen implementiert werden, die verschiedene Typen von Betriebssystemen (OS), Computerplattformen, Firmware, Computerprogrammen, Computersprachen und/oder Maschinen für einen allgemeinen Zweck verwenden. Die Verfahren können ablaufen als programmierter Prozess, der auf einer Verarbeitungsschaltung läuft. Die Verarbeitungsschaltung kann die Form von vielerlei Kombinationen von Prozessoren und Betriebssystemen oder einem Stand-Alone-Gerät annehmen. Die Prozesse können implementiert werden als Instruktionen, die ausgeführt werden durch Hardware, durch Hardware allein oder durch irgendeine Kombination davon. Diese Software kann gespeichert werden in einem Programmspeichergerät, das lesbar ist durch eine Maschine. Berechnungselemente, wie z. B. Filter und Bänke von Filtern, können sofort implementiert werden unter Verwendung einer objektorientierten Programmiersprache, so dass jedes benötigte Filter instantiiert wird, wie benötigt.
Der Fachmann wird erkennen, dass Geräte für einen weniger allgemeinen Zweck, wie z. B. fest verdrahtete Geräte, feldprogrammierbare logische Geräte (FPLDs, field programmable logic devices), einschließlich feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs, field programmable gate arrays) und komplexe programmierbare logische Geräte (CPLDs, complex programmable logic devices), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs, application specific integrated cirucits), oder ähnliche auch verwendet werden können, ohne dem Umfang und den Geist der erfinderischen Konzepte, die hierin offenbart sind, zu verlassen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Verfahren implementiert werden auf einem Datenverarbeitungscomputer, wie z. B. einem Personalcomputer, Workstation-Computer, Mainframe-Computer oder Hochleistungsserver, der ein OS laufen hat, wie z. B. Microsoft^® Windows^® XP und Windows^® 2000, verfügbar von Microsoft Corporation aus Redmond, Washington, oder Solaris® verfügbar von Sun Microsystems, Inc. aus Santa Clara, Kalifornien oder verschiedenen Versionen des Unix Betriebssystems, wie z. B. Linux verfügbar von einer Anzahl von Händlern. Die Verfahren können auch implementiert werden auf einer Mehrprozessorsystem oder in einer Rechenumgebung einschließlich verschiedener Periphergeräte, wie z. B. Eingabegeräten, Ausgabegeräten, Anzeigen, Zeigegeräten, Speichern, Speichergeräten, Medienschnittstellen zum Transferieren von Daten zu und von den Prozessoren und ähnlichem. Solch ein Computersystem oder Rechenumgebung kann lokal vernetzt sein oder über das Internet.

1. Ein Verfahren zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, umfassend: a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Mehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und Zustandswerten, die eine Variation des ionosphärischen Vorrückens repräsentieren relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; und c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen.
2. Das Verfahren nach 1, wobei das Filter von b. ferner Zustandswerte erhält, die einen Multipfadparameter für jede Referenzstation repräsentieren.
3. Das Verfahren nach 1 oder 2, wobei die Zustandswerte, die ein ionosphärisches Vorrücken repräsentieren, einen Zustandswert umfassen, der ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt repräsentiert und Zustandswerte, die einen Gradienten eines ionosphärischen Vorrückens in gegeneinander orthogonalen Richtungen relativ zu dem Referenzpunkt repräsentieren.
4. Das Verfahren nach 2 oder 3, wobei der Netzwerkbereich definiert ist durch eine Region, über die die Referenzstationen beabstandet sind mit bekannten Orten, und wobei der Referenzpunkt innerhalb oder außerhalb einer Projektion des Netzwerkbereichs auf einer Oberfläche liegt, die die Ionosphäre der Erde repräsentiert.
5. Das Verfahren nach einem von 1–4, ferner umfassend: d. Bilden einer ionosphärenfreien Kombination der GNSS-Signaldaten; e. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie geometrische Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; und f. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b. und e. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information.
6. Das Verfahren nach einem von 1–4, ferner umfassend: d. Bilden einer ionosphärenfreien geometrischen Kombination der GNSS-Signaldaten; e. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; f. Anwenden von mindestens einem Codefilter auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; und g. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b., e. und f. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information.
7. Das Verfahren nach einem von 1–5, wobei die GNSS-Signaldaten abgeleitet werden von mindestens drei Trägerfrequenzen, die empfangen werden bei den Referenzstationen über mehrere Zeiträume, ferner umfassend: g. Bilden einer ionosphärenfreien Kombination der GNSS-Signaldaten; h. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; i. Anwenden von mindestens einem Codefilter auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; j. Anwenden mindestens eines Quintessenzfilters auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; und k. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b., e., i. und j. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information.
8. Das Verfahren nach einem von 5–7, fernen umfassend: Berechnen von den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen eines Satzes von Fehlern bei den Referenzstationen, Erzeugen von dem Satz von Fehlern bei den Referenzstationen eines Satzes von Virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort und Übertragen des Satzes von Virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort.
9. Das Verfahren nach einem von 5–7, ferner umfassend: Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerbereichs.
10. Vorrichtung zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, umfassend: a. ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; und b. für jeden Satelliten, ein Filter zum Erhalten von geometriefreien Kombinationszustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Mehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und eine Variation eines ionosphärischen Vorrückens relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte, wobei das Verarbeitungselement a. und das Filter b. betreibbar sind über jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen.
11. Die Vorrichtung nach 10, wobei das Filter ferner Zustandswerte erhält, die einen Multipfadparameter für jede Referenzstation repräsentieren.
12. Die Vorrichtung nach einem von 10–11, wobei die Zustandswerte, die ein ionosphärisches Vorrücken repräsentieren, einen Zustandswert umfassen, der ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt repräsentiert und Zustandswerte, die einen Gradienten eines ionosphärischen Vorrückens in gegenseitig orthogonalen Richtungen relativ zu dem Referenzpunkt repräsentieren.
13. Die Vorrichtung nach einem von 10–12, wobei der Netzwerkbereich definiert ist durch eine Region, über die die Referenzstationen beabstandet sind mit bekannten Orten, und wobei der Referenzpunkt innerhalb oder außerhalb einer Projektion des Netzwerkbereichs auf einer Oberfläche liegt, die die Ionosphäre der Erde repräsentiert.
14. Die Vorrichtung nach einem von 10–13, ferner umfassend: c. ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer ionosphärenfreien Kombination der GNSS-Signaldaten; d. ein Filter zum Erhalten von der ionosphärenfreien geometrischen Kombination von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; und e. ein Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information durch Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information, die erhalten wird durch Filter b. mit den Zustandswerten und zugehörigerer statistischer Information, erhalten durch Filter d.
15. Die Vorrichtung nach einem von 10–13, ferner umfassend: c. ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer ionosphärenfreien Kombination der GNSS-Signaldaten; d. ein Filter zum Erhalten von der ionosphärenfreien geometrischen Kombination von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; e. mindestens ein Codefilter zum Verwenden einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen der GNSS-Signaldaten zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; und f. ein Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information durch Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information, erhalten durch Filter b. mit den Zustandswerten und zugehörigerer statistischer Information, erhalten durch Filter d. und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugehöriger statistischer Information, erhalten durch mindestens ein Codefilter.
16. Die Vorrichtung nach einem von 10–13, wobei die GNSS-Signaldaten abgeleitet werden von mindestens drei Trägerfrequenzen, die empfangen werden bei den Referenzstationen über mehrere Zeiträume, ferner umfassend: c. ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer ionosphärenfreien geometrischen Kombination der GNSS-Signaldaten; d. ein Filter zum Erhalten von der ionosphärenfreien Kombination von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; e. mindestens ein Codefilter zum Verwenden einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen der GNSS-Signaldaten zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; f. mindestens ein Quintessenzfilter, das eine Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen der GNSS-Signaldaten verwendet, zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; und g. ein Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information durch Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information, erhalten durch Filter b. mit den Zustandswerten und zugehörigerer statistischer Information, erhalten durch Filter d. und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugehöriger statistischer Information, erhalten durch mindestens einen Codefilter und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugehöriger statistischer Information, erhalten durch mindestens einen Quintessenzfilter.
17. Die Vorrichtung nach einem von 14–16, fernen umfassend: einen Auflöser zum Berechnen von den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen eines Satzes von Fehlern bei den Referenzstationen, Erzeugen von dem Satz von Fehlern bei den Referenzstationen eines Satzes von Virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort und Übertragen des Satzes von Virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort.
18. Die Vorrichtung nach einem von 14–16, ferner umfassend: ein Kombinierelement zum Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerbereichs.
19. Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, vorbereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, wobei der Datenstrom vorbereitet wird durch: a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und eine Variation des ionosphärischen Vorrückens relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen; d. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs.
20. Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, vorbereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, wobei der Datenstrom vorbereitet wird durch: a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und eine Variation des ionosphärischen Vorrückens relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen; d. Bilden einer ionosphärenfreien Kombination der GNSS-Signaldaten; e. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie geometrische Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; f. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b. und e. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information; und g. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs.
21. Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, vorbereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, wobei der Datenstrom vorbereitet wird durch: a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und eine Variation des ionosphärischen Vorrückens relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen; d. Bilden einer ionosphärenfreien geometrischen Kombination der GNSS-Signaldaten; e. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; f. Anwenden von mindestens einem Codefilter auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; g. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b., e. und f. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information; und h. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs.
22. Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, vorbereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens drei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, wobei der Datenstrom vorbereitet wird durch: a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und eine Variation eines ionosphärischen Vorrückens relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen; d. Bilden einer ionosphärenfreien geometrischen Kombination der GNSS-Signaldaten; e. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie geometrische Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; f. Anwenden von mindestens einem Codefilter auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; g. Anwenden von mindestens einem Quintessenzfilter auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; h. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b., e., f. und g. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information; und i. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs.

ZUSAMMENFASSUNG
Verfahren und Vorrichtung, die den ionosphärischen Fehler über ein Netzwerk von GNSS-Referenzstationen charakterisieren, werde präsentiert. Das Verfahren ist angewiesen auf Dual-Frequenzphasenmessungen in einer geometriefreien Linearkombination. Die Daten werden gefiltert auf Mehrdeutigkeiten und die charakteristischen Parameter der Ionosphäre. In Kombination mit Filterergebnissen für andere Kombinationen der Phasenmessungen (ionosphärenfreie Kombination), bereitet das physikalisch basierte Modell eine schnelle und verlässliche Mehrdeutigkeitsauflösung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5477458 [0007]
- US 5899957 [0007]
- US 20050101248 A1 [0044]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- S. M. RADICELLA et al, A Flexible 3D Ionospheric Model for Satellite Navigation Applications, PROCEEDINGS GNSS 2003, Japan [0010]
- F. AZPILICUETA et al, Optimized NeQuick Ionoshperic Model for Point Positioning, PROCEEDINGS GNSS 2003, Japan [0010]
- O. L. COLOMBO et al, Resolving Carrier-Phase Ambiguities an the Fly, at more than 100 km from nearest Reference Site, with the Help of Ionospheric Tomography, ION GPS 1999, Nashville [0011]
- M. HERNANDEZ-PAJARES et al, New Approaches in Global Ionospheric Determination using Ground GPS Data, JOURNAL OF ATMOSPHERIC AND SOLAR-TERRESTRIAL PHYSICS (61) 1999, 1237 [0011]
- M. HERNANDEZ-PAJARES et al, Application of Ionospheric Tomography to Real-Time GPS Carrier-Phase Ambiguities Resolution, at Scales of 400–1000 km and with High Geomagnetic Activity, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTRS, 13 (27) 2000, 2009 [0011]
- M. HERNANDEZ-PAJARES et al, Precise Ionospheric Determination and its Application to Real-Time GPS Ambiguity Resolution, ION GPS 1999, Nashville [0011]
- Y. LIU et al, Development and Evaluation of a New 3-D Ionospheric Modeling Method, NAVIGATION 4 (51) 2004, 311 [0012]
- A. J. HANSEN et al, Ionospheric Correction Using Tomography, ION GPS 1997, Kansas City; und D. BILITZA, International Reference Ionosphere 2000, RADIO SCIENCE 2 (36) 2001, 261 [0013]
- D. ODIJK, Improving Ambiguity Resolution by Applying Ionospheric Corrections from a Permanent GPS Array, EARTH PLANET SPACE 10 (52) 2000, 675 [0014]
- D. ODIJK, Weighting Ionospheric Corrections to Improve Fast GPS Positioning Over Medium Distances, ION GPS 2000, Salt Lake City [0014]
- D. ODIJK, Fast Precise GPS Positioning in the Presence of Ionospheric Delays, Doktorarbeit, Dept. of Mathematical Geodesy and Positioning, Delft University of Technology, Delft University Press, Niederlande, 2002 [0014]
- T. RICHERT et al, Ionospheric Modeling, GPS WORLD, Juni 2005, 35 [0015]
- S. BASSIRI et al, Modeling the Global Positioning System Signal Propagation Through the Ionosphere, TDA PROGRESS REPORT 42–110, August 1992 [0051]
- D. BILITZA, International Reference Ionosphere 2000, RADIO SCIENCE 2 (36) 2001, 261 [0056]
- D. BILITZA, International Reference Ionosphere 2000, RADIO SCIENCE 2 (36) 2001, 261 [0064]

Claims

Ein Verfahren zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, umfassend: a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Mehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und Zustandswerten, die eine Variation des ionosphärischen Vorrückens repräsentieren relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; und c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Filter von b. ferner Zustandswerte erhält, die einen Multipfadparameter für jede Referenzstation repräsentieren.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Zustandswerte, die ein ionosphärisches Vorrücken repräsentieren, einen Zustandswert umfassen, der ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt repräsentiert und Zustandswerte, die einen Gradienten eines ionosphärischen Vorrückens in gegeneinander orthogonalen Richtungen relativ zu dem Referenzpunkt repräsentieren.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Netzwerkbereich definiert ist durch eine Region, über die die Referenzstationen beabstandet sind mit bekannten Orten, und wobei der Referenzpunkt innerhalb oder außerhalb einer Projektion des Netzwerkbereichs auf einer Oberfläche liegt, die die Ionosphäre der Erde repräsentiert.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: d. Bilden einer ionosphärenfreien Kombination der GNSS-Signaldaten; e. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie geometrische Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; und f. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b. und e. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: d. Bilden einer ionosphärenfreien geometrischen Kombination der GNSS-Signaldaten; e. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; f. Anwenden von mindestens einem Codefilter auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; und g. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b., e. und f. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die GNSS-Signaldaten abgeleitet werden von mindestens drei Trägerfrequenzen, die empfangen werden bei den Referenzstationen über mehrere Zeiträume, ferner umfassend: g. Bilden einer ionosphärenfreien Kombination der GNSS-Signaldaten; h. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; i. Anwenden von mindestens einem Codefilter auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; j. Anwenden mindestens eines Quintessenzfilters auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; und k. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b., e., i. und j. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, fernen umfassend: Berechnen von den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen eines Satzes von Fehlern bei den Referenzstationen, Erzeugen von dem Satz von Fehlern bei den Referenzstationen eines Satzes von Virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort und Übertragen des Satzes von Virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, ferner umfassend: Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerbereichs.
Vorrichtung zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, umfassend: a. ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; und b. für jeden Satelliten, ein Filter zum Erhalten von geometriefreien Kombinationszustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Mehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und eine Variation eines ionosphärischen Vorrückens relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte, wobei das Verarbeitungselement a. und das Filter b. betreibbar sind über jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Filter ferner Zustandswerte erhält, die einen Multipfadparameter für jede Referenzstation repräsentieren.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–11, wobei die Zustandswerte, die ein ionosphärisches Vorrücken repräsentieren, einen Zustandswert umfassen, der ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt repräsentiert und Zustandswerte, die einen Gradienten eines ionosphärischen Vorrückens in gegenseitig orthogonalen Richtungen relativ zu dem Referenzpunkt repräsentieren.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–12, wobei der Netzwerkbereich definiert ist durch eine Region, über die die Referenzstationen beabstandet sind mit bekannten Orten, und wobei der Referenzpunkt innerhalb oder außerhalb einer Projektion des Netzwerkbereichs auf einer Oberfläche liegt, die die Ionosphäre der Erde repräsentiert.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, ferner umfassend: c. ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer ionosphärenfreien Kombination der GNSS-Signaldaten; d. ein Filter zum Erhalten von der ionosphärenfreien geometrischen Kombination von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; und e. einen Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information durch Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information, die erhalten wird durch Filter b. mit den Zustandswerten und zugehörigerer statistischer Information, erhalten durch Filter d.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, ferner umfassend: c. ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer ionosphärenfreien Kombination der GNSS-Signaldaten; d. ein Filter zum Erhalten von der ionosphärenfreien geometrischen Kombination von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; e. mindestens ein Codefilter zum Verwenden einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen der GNSS-Signaldaten zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; und f. ein Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information durch Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information, erhalten durch Filter b. mit den Zustandswerten und zugehörigerer statistischer Information, erhalten durch Filter d. und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugehöriger statistischer Information, erhalten durch mindestens ein Codefilter.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, wobei die GNSS-Signaldaten abgeleitet werden von mindestens drei Trägerfrequenzen, die empfangen werden bei den Referenzstationen über mehrere Zeiträume, ferner umfassend: c. ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer ionosphärenfreien geometrischen Kombination der GNSS-Signaldaten; d. ein Filter zum Erhalten von der ionosphärenfreien Kombination von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; e. mindestens ein Codefilter zum Verwenden einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen der GNSS-Signaldaten zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; f. mindestens ein Quintessenzfilter, das eine Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen der GNSS-Signaldaten verwendet, zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; und g. einen Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information durch Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information, erhalten durch Filter b. mit den Zustandswerten und zugehörigerer statistischer Information, erhalten durch Filter d. und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugehöriger statistischer Information, erhalten durch mindestens ein Codefilter und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugehöriger statistischer Information, erhalten durch mindestens ein Quintessenzfilter.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–16, fernen umfassend: einen Auflöser zum Berechnen von den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen eines Satzes von Fehlern bei den Referenzstationen, Erzeugen von dem Satz von Fehlern bei den Referenzstationen eines Satzes von Virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort und Übertragen des Satzes von Virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–16, ferner umfassend: ein Kombinierelement zum Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerbereichs.
Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, vorbereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, wobei der Datenstrom vorbereitet wird durch: a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und eine Variation des ionosphärischen Vorrückens relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen; d. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs.
Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, vorbereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, wobei der Datenstrom vorbereitet wird durch: a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und eine Variation des ionosphärischen Vorrückens relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen; d. Bilden einer ionosphärenfreien Kombination der GNSS-Signaldaten; e. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie geometrische Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; f. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b. und e. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information; und g. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs.
Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, vorbereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, wobei der Datenstrom vorbereitet wird durch: a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und eine Variation des ionosphärischen Vorrückens relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen; d. Bilden einer ionosphärenfreien geometrischen Kombination der GNSS-Signaldaten; e. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; f. Anwenden von mindestens einem Codefilter auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; g. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b., e. und f. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information; und h. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs.
Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, vorbereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens drei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume, wobei der Datenstrom vorbereitet wird durch: a. für jeden Satelliten, Bilden einer geometriefreien Kombination von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von zwei Trägerfrequenzen, empfangen bei den Referenzstationen während eines Zeitraums; b. für jeden Satelliten, Anwenden eines Filters auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die repräsentieren (i) eine Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeit für jede Referenzstation und (ii) ein ionosphärisches Vorrücken bei einem Referenzpunkt und eine Variation eines ionosphärischen Vorrückens relativ zu dem Referenzpunkt über einen Netzwerkbereich, zusammen mit Fehlerschätzungen für die Zustandswerte; c. Wiederholen von a. und b. für jeden der mehreren Zeiträume zum Aktualisieren der Zustandswerte und Fehlerschätzungen; d. Bilden einer ionosphärenfreien geometrischen Kombination der GNSS-Signaldaten; e. Anwenden eines Filters auf die ionosphärenfreie geometrische Kombination zum Erhalten von Zustandswerten, die Träger-Phasen-Ganzzahlmehrdeutigkeitsschätzungen für die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination repräsentieren und zugehöriger statistischer Information; f. Anwenden von mindestens einem Codefilter auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; g. Anwenden von mindestens einem Quintessenzfilter auf die GNSS-Signaldaten, unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen und zugehöriger statistischer Information; h. Kombinieren der Zustandswerte und zugehöriger statistischer Information von b., e., f. und g. zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugehöriger statistischer Information; und i. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Erzeugen eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkbereichs.