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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das Aktualisieren
von Ephemeridendaten eines globalen Positionierungssystems (GPS).
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren
für das
Aktualisieren von GPS-Ephemeridendaten, die automatisch von einem GPS-Ephemeridendatenserver
heruntergeladen werden können.
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Beschreibung
der zugehörigen
Technik
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Das
globale Positionierungssystem (nachstehend als GPS bezeichnet),
eine genaue satellitenunterstützte
Navigationspositionierungstechnologie, wurde in den Vereinigten
Staaten von Amerika entwickelt. In dem globalen Satellitenpositionierungssystem
sind 26 Satelliten auf sechs Orbiten mit 45° Neigung zur Äquatorebene
verteilt, sodass die Benutzer des globalen Satellitenpositionierungssystems,
unabhängig
davon, wo sie sich wann auf der Erde befinden, solange keine Abschirmung
durch Gelände
oder Gebäude
auftritt, die Signale von vier bis acht Satelliten empfangen können, um
frei vom Wettereinfluss von den Satelliten positioniert zu werden.
Durch Ausnutzen dieser fortschrittlichen Technologie kann jedermann
ohne weiteres die korrekte Position, Geschwindigkeit und Zeit von
seiner GPS-Navigationsvorrichtung erhalten.
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Der
von dem US-Verteidigungsministerium unter Beteiligung des US-Verkehrsministeriums
begründete
GPS-Entwicklungsplan wurde auf zivile Verwendungen übertragen
wie etwa die jeweiligen Abläufe
von Navigationspositionierung, genauer Vermessung, Kontrolle der
Lage und Standard-Zeit. Da GPS ein Navigationssystem ist, das die
Satelliten- und Funktechnologien kombiniert, kann es die genaue
Position, Geschwindigkeit und Zeit des Benutzers bereitstellen.
Die GPS-Anwendung ist auf dem heutigen Markt weit verbreitet und
im Zuge des Fortschritts der Satellitentechnologie wurden rasch
sowohl viele neue GPS-Technologien als auch Geschäftsmöglichkeiten
entwickelt. In seinem Anfangsstadium war GPS auf den Militärsektor
und militärische
Verwendungen wie genaue Positionierung von Kampfflugzeugen, Kriegsschiffen,
Fahrzeugen, Personen und Angriffszielen beschränkt. Heutzutage wird GPS für zivile
Positionierungen verwendet. Das Geschäft mit dieser High-Tech-Technologie,
die die Satelliten- und Funktechnologien kombiniert, floriert auf
dem umfangreichen zivilen Markt wie etwa im Bereich des Bereitstellens
genauer Informationen über Geschwindigkeit,
Zeit, Richtung und Distanz sowie genauer Positionierung. Tatsächlich bietet
GPS uneingeschränkte
Geschäftsmöglichkeiten.
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Jedoch
muss in der vorliegenden GPS-Positionierung die Navigationsvorrichtung
in einem offenen Gebiet wie etwa der Himmel oder ein Gebiet ohne
Abschirmung lokalisiert sein, damit Satellitensignale empfangen
und GPS-Ephemeridendaten mittels der GPS-Antenne von den GPS-Satelliten
heruntergeladen werden können.
Erst nach dem Herunterladen der GPS-Ephemeridendaten reichen die
Ephemeridendaten aus, um einen ersten Positionierungsvorgang auszuführen. Der
obige Vorgang wird als „Kaltstarten" bezeichnet. Ein
solcher Vorgang kann zwischen 45 Sekunden und 2 Minuten dauern.
Ist der Benutzer in einem Gebiet, wo GPS-Signale nicht gut empfangen
werden können,
dauert der Vorgang länger.
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Dennoch
sind die heruntergeladenen GPS-Ephemeridendaten zeitgerecht. Da
der GPS-Satellit zweimal täglich
die Erde umrundet, sind die Positionen der GPS-Satelliten im Weltraum
nicht fix. Beispielsweise sind dank des SiRF GPS-Moduls alle GPS-Ephemeridendaten
vier Stunden gültig.
Die ursprünglichen
GPS-Ephemeridendaten verlieren nach vier Stunden ihre Gültigkeit
für die
Positionierung, sollte während
dieser Zeit keine Aktualisierung vorgenommen werden. Deshalb ist
es notwendig, den Kaltstartvorgang noch einmal auszuführen. Somit
nimmt das regelmäßige Aktualisieren
der GPS-Ephemeridendaten viel Zeit in Anspruch.
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Hinsichtlich
dessen wurden in den letzten Jahren für die Positionierung das globale
System für Mobilkommunikationen
(GSM) und der allgemeine paketorientierte Funkdienst (GPRS) entwickelt,
die in Mobiltelefonen angewandt wurden und die allgemein als A-GPS
(GPS-Unterstützung)
bezeichnet werden. Der größte Unterschied
zwischen dem herkömmlichen
GPS und A-GPS ist, dass GPS nur Satelliten für die Positionierung verwendet
und die erste und spätere
Positionierung sehr zeitintensiv ist, während A-GPS zunächst mittels
der GSM-Basisstation die ungefähre
Position des Benutzers sucht und dann eine genaue Positionierung
mittels GPS-Satelliten vornimmt. Im Vergleich zum herkömmlichen
System spart A-GPS des weiteren nicht nur bei der ersten Positionierung
60 bis 10 Sekunden und bei der jeder späteren Positionierung 40 bis
0,1 Sekunden, sondern räumt
auch den Nachteil aus dem Weg, dass die herkömmliche GPS-Positionierung
aufgrund der schlechten Satellitensignale in Gebäuden dort nicht funktioniert.
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A-GPS
hat nicht länger
den Nachteil, dass herkömmliche
GPS-Positionierung viel Zeit für
das Aktualisieren der GPS-Ephemeridendaten benötigt, das Mobiltelefon mit
A-GPS-Funktionen ist jedoch zunächst
für den
Benutzer unentbehrlich. Dann muss der Telekommunikationsbetreiber
weitere Dienste bereitstellen. Außerdem wird der Telekommunikationsbetreiber
die Übertragung
der A-GPS-Pakete verrechnen, was nicht kostengünstig ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
soll die vorliegende Erfindung ein Verfahren für das Aktualisieren von GPS-Ephemeridendaten
eines globalen Positionierungssystems (GPS) bereitstellen, das automatisch von
dem GPS-Ephemeridendatenserver GPS-Ephemeridendaten herunterladen
und aktualisieren kann, nachdem die GPS-Ephemeridendaten in der
Navigationsvorrichtung ungültig
werden, um die Dauer des Aktualisierens der GPS-Ephemeridendaten
zu verkürzen.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für das Aktualisieren
von GPS-Ephemeridendaten, das in einer GPS-Ephemeridendaten enthaltenden
Navigationsvorrichtung anwendbar ist. Das Verfahren für das Aktualisieren
von GPS-Ephemeridendaten schließt
folgende Schritte ein: zuerst das Herunterzählen einer vorbestimmten Zeit;
anschließend
das Suchen eines GPS-Ephemeridendatenservers mittels einer Netzwerkschnittstelle;
dann das Ausführen
eines Herunterladens von dem GPS-Ephemeridendatenserver, um die
GPS-Ephemeridendaten in der Navigationsvorrichtung zu aktualisieren.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung speichert der GPS-Ephemeridendatenserver
die aktuellsten GPS-Ephemeridendaten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wiederholt die Navigationsvorrichtung die
Suche nach globalen Positionssatelliten gemäß der zuletzt aktualisierten
GPS-Ephemeridendaten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die vorbestimmte Zeit die Gültigkeitszeit
der GPS-Ephemeridendaten in der Navigationsvorrichtung.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sucht die Navigationsvorrichtung den GPS-Ephemeridendatenserver
jeweils in Zeitintervallen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung schließt
die Navigationsvorrichtung ferner einen Mikroprozessor für das Herunterzählen der
vorbestimmten Zeit ein.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die Netzwerkschnittstelle eine drahtlose
Netzwerkschnittstelle.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die Netzwerkschnittstelle eine Bluetooth
Netzwerkschnittstelle.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung führt
die Navigationsvorrichtung das Herunterladen in einem drahtlosen Netzwerkmodus
aus.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung führt
die Navigationsvorrichtung das Herunterladen in einem Bluetooth
Netzwerkmodus aus.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann eine Stromzufuhr der Navigationsvorrichtung
abgeschaltet sein. Ist die Stromzufuhr der Navigationsvorrichtung
abgeschaltet, führt
dieses Verfahren für
das Aktualisieren von GPS-Ephemeridendaten das Herunterladen im
Hintergrund des Navigationsvorrichtungssystems aus.
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In
der vorliegenden Erfindung werden die GPS-Ephemeridendaten von einem
GPS-Ephemeridendatenserver heruntergeladen, daher können die GPS-Ephemeridendaten
automatisch von dem GPS-Ephemeridendatenserver heruntergeladen werden,
sobald die Gültigkeitszeit
der GPS-Ephemeridendaten abgelaufen ist. Zusätzlich kann die Navigationsvorrichtung
die Suche der globalen Positionssatelliten mittels der aktualisierten
GPS-Ephemeridendaten wiederholen, sodass die Zeit, in der die Navigationsvorrichtung
Daten empfängt
sowie die Zeit für
das Kaltstarten reduziert werden können.
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Um
die oben erwähnten
und andere Gegenstände,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung verständlich zu
machen, wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsform mit begleitenden Figuren
im Detail beschrieben.
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KURZE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
das Flussdiagramm eines Verfahrens für das Aktualisieren von GPS-Ephemeridendaten
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
das Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens für das Aktualisieren von GPS-Ephemeridendaten
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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BESCHREIBUNG
VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das
wichtigste Kennzeichen des Verfahrens für das Aktualisieren von GPS-Ephemeridendaten gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht darin, dass die GPS-Ephemeridendaten automatisch
von dem GPS-Ephemeridendatenserver heruntergeladen und aktualisiert
werden können,
nachdem die Gültigkeitszeit
der GPS-Ephemeridendaten abgelaufen ist. Somit kann die Navigationsvorrichtung
wiederholt die globalen Positionssatelliten mittels der aktualisierten
GPS-Ephemeridendaten suchen, um die für das Aktualisieren der GPS-Ephemeridendaten benötigte Zeit
zu reduzieren.
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1 ist
das Flussdiagramm eines Verfahrens für das Aktualisieren von GPS-Ephemeridendaten
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Fachleuten ist ersichtlich, dass die Navigationsvorrichtung
in ein Smart-Phone, ein PDA oder ein Mobiltelefon integriert werden
kann; allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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In
Schritt S101 wurde zunächst
die Navigationsvorrichtung gestartet und die aktuellsten aktualisierten
GPS-Ephemeridendaten darin gespeichert. In der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beispielsweise kann die Navigationsvorrichtung
eine Reihe von Initialisierungen wie Kaltstarten abgeschlossen haben.
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Bei
GPS-Satellitensignalverlust an der Navigationsvorrichtung beginnt
sie in Schritt S103 eine vorbestimmte Zeit herunterzuzählen. Die
oben erwähnte
vorbestimmte Zeit kann eine Gültigkeitszeit der
GPS-Ephemeridendaten sein. Wie oben erwähnt beträgt die Gültigkeitszeit der GPS-Ephemeridendaten
des SiRF GPS-Moduls beispielsweise vier Stunden. Deshalb kann in
der vorliegenden Ausführungsform
die vorbestimmte Zeit auf vier Stunden festgelegt werden.
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Ist
die vorbestimmte Zeit abgelaufen und kein GPS-Satellitensignal empfangen
worden, werden die GPS-Ephemeridendaten in der Navigationsvorrichtung
ungültig.
Dann führt
die vorliegende Erfindung Schritt S104 aus, um das System (nämlich eine
zentrale Verarbeitungseinheit der Navigationsvorrichtung) mittels
dieser Nachricht zu benachrichtigen.
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In
Schritt S105 beginnt die Navigationsvorrichtung aufgrund der eingebauten
Netzwerkschnittstelle, einen GPS-Ephemeridendatenserver zu suchen,
um das Aktualisieren der GPS-Ephemeridendaten vorzubereiten.
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Hat
die Navigationsvorrichtung einen GPS-Ephemeridendatenserver gefunden,
führt sie
in Schritt S107 ein Herunterladen von dem GPS-Ephemeridendatenserver
aus, das heißt,
dass sie die aktuellsten Ephemeridendaten von dem GPS-Ephemeridendatenserver
herunterlädt,
um die GPS-Ephemeridendaten in der GPS-Navigationsvorrichtung wie
in Schritt S109 dargestellt zu aktualisieren.
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2 ist
das Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens für das Aktualisieren von GPS-Ephemeridendaten
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Unter Bezugnahme auf 2 stellt
die vorliegende Erfindung eine andere Ausführungsform bereit.
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Gleichermaßen wurde,
wie in Schritt S101 in 1 dargestellt, in Schritt S201
die Navigationsvorrichtung gestartet und die zuletzt aktualisierten GPS-Ephemeridendaten
darin gespeichert.
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Anschließend, in
Schritt S203, wird davon ausgegangen, dass der Benutzer die Navigationsvorrichtung
ausschaltet. Hier in Schritt S205 beginnt die Navigationsvorrichtung,
eine vorbestimmte Zeit herunterzuzählen.
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In
der bevorzugten Ausführungsform schließt die Navigationsvorrichtung
neben der zentralen Verarbeitungseinheit einen anderen Mikroprozessor
ein, der für
das unabhängige
Ausführen
des Navigationsvorgangs in Schritt S205 verwendet wird. Somit muss
die Navigationsvorrichtung die zentrale Verarbeitungseinheit nicht
für das
Herunterzählen verwenden.
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Nach
dem Ende des Herunterzählens
der vorbestimmten Zeit aktiviert der Mikroprozessor in Schritt S207
das System; dann beginnt das System in Schritt S209, nach GPS-Ephemeridendatenservern
zu suchen. Da die Navigationsvorrichtung abgeschaltet ist, können all
diese Vorgänge
im Hintergrund ausgeführt
werden. Die Navigationsvorrichtung führt nämlich die Vorgänge mit
der wenigsten notwendigen Hardware aus, ohne andere unnötige Funktionen
zu aktivieren.
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Findet
die Navigationsvorrichtung einen GPS-Server, wird in Schritt S211
ein Herunterladen von dem gefundenen GPS-Server ausgeführt, wie
in Schritt S107, der in 1 dargestellt wird.
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Dann
aktualisiert die Navigationsvorrichtung in Schritt S213 ihre GPS-Ephemeridendaten
mit den aktuellsten von dem GPS-Ephemeridendatenserver heruntergeladenen
GPS-Ephemeridendaten.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
empfängt
der GPS-Ephemeridendatenserver automatisch die aktuellsten GPS-Ephemeridendaten
mittels des globalen Positionierungssystem-Empfängers und speichert die aktuellsten
GPS-Ephemeridendaten in seiner eingebauten Speichervorrichtung,
damit die Navigationsvorrichtung jederzeit ein Aktualisieren durchführen kann.
Die oben erwähnten
GPS-Ephemeridendaten schließen
zumindest Informationen über
die Orbitposition, Gruppen usw. jedes Satelliten ein, was die Suche
nach Satelliten für
den GPS-Empfänger
beschleunigen kann.
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Fachleuten
ist ersichtlich, dass der GPS-Ephemeridendatenserver beispielsweise
von dem Benutzer der Navigationsvorrichtung oder von dem Geschäftsdienstleister
gebaut werden kann; allerdings soll die vorliegende Erfindung nicht
darauf beschränkt
sein.
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Zusätzlich,
ist die Navigationsvorrichtung beim Suchen eines GPS-Ephemeridendatenservers, arbeitet
die Navigationsvorrichtung eher jeweils in Zeitintervallen als in
einer kontinuierlichen Suche. Das heißt, sollte die Navigationsvorrichtung
einen Suchvorgang eines GPS-Ephemeridendatenservers erfolglos abschließen, wiederholt
sie den Vorgang nach einem Zeitintervall. Die eingebaute Netzwerkschnittstelle
der Navigationsvorrichtung kann ferner eine drahtlose Netzwerkschnittstelle
oder eine Bluetooth Netzwerkschnittstelle sein. Findet die Navigationsvorrichtung
mittels des eingebauten Netzwerks einen GPS-Ephemeridendatenserver
in der Umgebung, wird sie das Herunterladen von Daten von dem GPS-Ephemeridendatenserver
vorbereiten, um die aktuellen GPS-Ephemeridendaten zu aktualisieren.
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Wie
oben dargestellt kann sich die Navigationsvorrichtung für das Herunterladen
und Aktualisieren von GPS-Ephemeridendaten mittels des eingebauten
Netzwerks direkt mit einem GPS-Ephemeridendatenserver verbinden
und dann die aktuellsten GPS-Ephemeridendaten von dem GPS-Ephemeridendatenserver
herunterladen.
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Allerdings
kann der GPS-Ephemeridendatenserver auch von einem Geschäftsdienstleister
gebaut werden. Der Dienstleister kann jemand sein, der solche GPS-Ephemeridendatenserver
in mehreren Bereichen baut. Durch die Verbindung zu dem Netzwerk
kann der Benutzer mit dem nahegelegendsten GPS-Ephemeridendatenserver
verbunden werden, sodass der Benutzer sichergehen kann, die korrekten
GPS-Ephemeridendaten zu erhalten.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren für das Aktualisieren der GPS-Ephemeridendaten
durch die Navigationsvorrichtung dasselbe wie das obige Suchverfahren,
wobei das Aktualisierungsverfahren mittels der drahtlosen Netzwerkschnittstelle
oder der Bluetooth Netzwerkschnittstelle verwendet werden kann. Jedoch
ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Zusätzlich zu
dem oben beschriebenen Verfahren für das Aktualisieren kann die
Navigationsvorrichtung auch ein mit einem Hostrechner verbundenes
Netzwerksystem verwenden, um einen GPS-Ephemeridendatenserver für das Aktualisieren der
GPS-Ephemeridendaten zu suchen. Der Benutzer kann eines der Kommunikationsprotokolle
zwischen der Navigationsvorrichtung und dem Hostrechner verwenden,
um GPS-Ephemeridendaten von dem Hostrechner herunterzuladen. Die
Kommunikationsprotokolle können
beispielsweise der drahtlose Übertragungsmodus
oder der drahtgebundene Übertragungsmodus
sein. Der drahtlose Übertragungsmodus
kann beispielsweise Infratorübertragung,
Funkübertragung
oder Bluetooth-Übertragung sein.
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Weiterhin
kann der vom Hostrechner ausgeführte
Aktualisierungsvorgang entweder ein Synchronisierungsvorgang oder
ein asynchroner Vorgang sein. Der Synchronisierungsvorgang bedeutet,
dass nach der Verbindung der Navigationsvorrichtung mit dem Hostrechner
der Hostrechner mit dem GPS-Ephemeridendatenserver verbunden wird;
hat der Hostrechner die aktuellsten GPS-Ephemeridendaten empfangen,
lädt die
Navigationsvorrichtung die GPS-Ephemeridendaten direkt von dem Hostcomputer
herunter. Im Gegensatz dazu bedeutet der asynchrone Vorgang, dass,
nachdem der Hostrechner die GPS-Ephemeridendaten von dem GPS-Ephemeridendatenserver
heruntergeladen und gespeichert hat, die Navigationsvorrichtung
mit dem Hostrechner verbunden wird und dann die GPS-Ephemeridendaten
von dem Hostrechner herunterlädt.
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Nachdem
die Navigationsvorrichtung die GPS-Ephemeridendaten aktualisiert
hat, sucht die Navigationsvorrichtung schließlich in Schritt S107 vier
globale Positionierungssatelliten, die für das Ausführen der Positionierung unter
Verwendung der aktualisierten GPS-Ephemeridendaten benötigt werden.
Findet die Navigationsvorrichtung die vier globalen Positionierungssatelliten,
kann sie die Satellitenpositionierungssignale von den globalen Positionierungssatelliten
empfangen. Dann decodiert die Navigationsvorrichtung die Satellitenpositionierungssignale,
um die Positionierungsdaten der Position, an der die Navigationsvorrichtung
lokalisiert wird, zu erhalten. Die Position der Navigationsvorrichtung
kann ferner auf der GIS (Geographisches Informationssystem)-Karte
gemäß den Positionierungsdaten
(wie etwa Längengrad,
Breitengrad, relative Fortbewegungsgeschwindigkeit und -winkel,
usw.) angezeigt werden.
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Zusammenfassend
sei gesagt, dass das Verfahren für
das Aktualisieren der GPS-Ephemeridendaten gemäß der vorliegenden Erfindung
automatisch die GPS-Ephemeridendaten von dem GPS-Ephemeridendatenserver
herunterladen kann, wenn die GPS-Ephemeridendaten ungültig werden. Die
Navigationsvorrichtung kann mittels der aktualisierten GPS-Ephemeridendaten
wiederholt die globalen Positionierungssatelliten suchen. Die GPS-Ephemeridendaten
werden von dem GPS-Ephemeridendatenserver mittels der allgemeinen
Netzwerkverbindung heruntergeladen und aktualisiert.
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Heutzutage
sind Netzwerke so entwickelt, dass die Netzwerkverbindung sehr leicht
zustande kommt, sodass GPS-Ephemeridendaten von jedem Ort aus, an
dem eine Netzwerkverbindung hergestellt werden kann, heruntergeladen
werden können
und die Geschwindigkeit des Herunterladens viel höher als
beim herkömmlichen
Modus ist. Da die Navigationsvorrichtung die in dem GPS-Ephemeridendatenserver
gespeicherten GPS-Ephemeridendaten aktualisiert, sogar wenn der
Benutzer in dem Gebiet ist, wo die GPS-Signale nicht gut empfangen
werden, kann des weiteren die Zeit für das Empfangen von den GPS-Ephemeridendaten
ebenfalls reduziert werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand ihrer obenstehenden bevorzugten
Ausführungsformen
offenbart. Selbstverständlich
versteht sich die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung nicht in einem einschränkenden
Sinn. Fachleuten ist ersichtlich, dass zahlreiche Veränderungen
und Variationen am Aufbau der vorliegenden Erfindung vorgenommen
werden können,
ohne von dem Schutzumfang oder dem Wesen der Erfindung abzuweichen.
Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung entspricht dem Schutzumfang
der nachfolgenden Ansprüche
und deren Äquivalenten.