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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen zusätzlicher
Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem gemäß Anspruch
1.
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Satellitensysteme
zur weltweiten Navigation (Global Navigation Satellite System GNSS,
kurz Satellitennavigationssystem) werden zur Positionsbestimmung
und Navigation auf der Erde und in der Luft eingesetzt. Zur Positionsbestimmung
durch einen Empfänger
werden im GNSS Navigationsnachrichten mittels der Satellitensignale übertragen.
Beim im Aufbau befindlichen europäischen GNSS Galileo (im Folgenden
auch als Galileo-System
oder kurz Galileo bezeichnet) sind nach der derzeitigen Spezifikation allerdings
nur sehr wenige Bits für
zukünftige
Erweiterungen vorgesehen, was naturgemäß eine spätere Erweiterung des Galileo-Systems
um neue Dienste und zusätzliche
Informationen beschränkt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Übertragen
zusätzlicher
Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem
vorzuschlagen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Übertragen zusätzlicher
Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem mit
den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine
Navigationsnachricht ist in einem Satellitennavigationssystem wie
Galileo gemäß einer
vorgegebenen Seitendefinition in verschiedene Seiten organisiert
bzw. strukturiert. Bestimmte Seiten können hierbei über eine
mit der Definition der jeweiligen Seite verbundenen Prüfsumme gesichert
sein, was so beispielsweise bei Galileo vorgesehen ist. Ein wesentlicher
Gedanke der Erfindung besteht nun darin, zusätzliche neue Seiten der Navigationsnachrichten derart
zu definieren, dass die Prüfsumme,
die abhängig
von Informationen berechnet wird, die in einer gemäß der vorgegebenen
Seitendefinition gebildeten Seite enthalten sind, falsch ist. Auf
diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein Empfänger, der
nur nach der alten Seitendefinition arbeitet, die nach der neuen
Seitendefinition gebildeten Seiten ignoriert. Die Erfindung ermöglicht durch
die Neudefinition von Seiten die Übertragung zusätzlicher
Informationen mit einer Navigationsnachricht.
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Die
Erfindung betrifft nun gemäß einer
Ausführungsform
ein Verfahren zum Übertragen
zusätzlicher
Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem,
wobei eine Navigationsnachricht ein kontinuierlicher Datenstrom
mit einer vorgegebene Bitrate ist, mit den folgenden Schritten:
- – Strukturieren
einer Navigationsnachricht in mehrere Seiten für die Übertragung von Informationen gemäß einer
vorgegebenen Seitendefinition, wobei jede Seite eine Prüfsumme besitzt,
die abhängig
von in der gemäß der vorgegebenen
Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet
wird,
- – Bilden
neuer Seiten der Navigationsnachricht gemäß einer von der vorgegebenen
abweichenden Seitendefinition so, dass die Prüfsumme, die abhängig von
in der gemäß der vorgegebenen Seitendefinition
gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet wird, falsch
ist, und
- – Übertragen
zusätzlicher
Informationen mittels der neu gebildeten Seiten. Die neue Seitendefinition
für eine
Navigationsnachricht ermöglicht
es, zusätzliche
Informationen mit der Navigationsnachricht zu übertragen. Ein Empfänger, der
eine Navigationsnachricht mit einer neuen Seitenstruktur erhält, kann
diese entweder gemäß der neuen Seitendefinition
auswerten, sofern er dazu vorbereitet ist, oder zumindest teilweise
ignorieren, wenn er nach der alten Seitendefinition arbeitet, da
die Prüfsumme
für eine
nach der alten Seitendefinition gebildeten Seite falsch ist. Die
Bildung einer neuen Seitendefinition ist daher kompatibel mit Systemen,
die nach der vorgegebenen bzw. „alten" Seitendefinition arbeiten. Die neue
Seitendefinition kann selbstverständlich ebenfalls Prüfsummen
für die
neuen Seiten vorsehen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann der Schritt des Bildens von neuen Seiten der
Navigationsnachricht gemäß der von
der vorgegebenen abweichenden Seitendefinition umfassen, dass der
Raum im Datenstrom einer Navigationsnachricht, der für die Prüfsumme vorgesehen
ist, die abhängig
von in der gemäß der vorgegebenen
Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet
wird, nur teilweise so mit Informationen belegt wird, dass die berechnete
Prüfsumme
immer falsch ist. Wird nur ein Teil des für die Prüfsumme gemäß der alten, d. h. vorgegebenen
Seitendefinition vorgesehenen Raums mit Informationen belegt, um die
berechnete Prüfsumme „falsch" zu machen, kann der
verbleibende Raum für
die neue, d. h. die abweichende Seitendefinition genutzt werden.
Dadurch kann zusätzlicher
Raum für
die Übertragung
von zusätzlichen
Informationen mit der Navigationsnachricht geschaffen werden.
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In
eine neue Seite der Navigationsnachricht kann weiterhin gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ein Zähler
für eine
spätere
Erweiterbarkeit integriert sein. Dieser Zähler kann aus einem oder mehreren
Bits bestehen.
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Ferner
kann gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung der Schritt des Übertragens
zusätzlicher
Informationen mittels der neu gebildeten Seiten umfassen, dass Informationen,
die in gemäß der vorgegebenen
Seitendefinition gebildeten Seite enthalten sind, nur teilweise
durch die zusätzlich
zu übertragende
Informationen ersetzt werden. Dadurch kann beispielsweise gewährleistet
werden, dass Bereiche in der Navigationsnachricht, genauer gesagt
im Datenstrom, die gemäß der vorgegeben
bzw. „alten" Seitendefinition
für einen
kontinuierlichen Betrieb nach der „alten" Seitendefinition erforderlich sind,
erhalten blieben und den problemlosen Betrieb von Empfängern ermöglichen,
die nach der alten Seitendefinition arbeiten. Auch können auf
diese Weise Informationen erhalten bleiben, die normalerweise nicht
durch eine Prüfsumme
abgesichert sind und somit im Prinzip unabhängig von einer Seitendefinition sind.
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Insbesondere
können
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung die Informationen „Region Status" und die „Tail Bits" einer Navigationsnachricht, die
in gemäß der vorgegebenen
Seitendefinition gebildeten Seite enthalten sind, nicht durch die
zusätzlich
zu übertragende
Informationen ersetzt werden. Mit anderen Worten bleiben also diese
Informationen bzw. Bits auch nach einer Neudefinition der Seitenstruktur
einer Navigationsnachricht erhalten, so dass alle Empfänger Navigationsnachrichten
bzw. einen Datenstrom von Satelliten problemlos empfangen und zumindest
diese Informationen den empfangenen Nachrichten entnehmen können.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin in einer Ausführungsform ein Satellitennavigationssystem,
das ein Raumsegment mit mehreren Satelliten, die Satellitensignale,
die Navigationsnachrichten enthalten, zum Empfangen und Auswerten
durch Nutzungssysteme für
die Positionsbestimmung und Navigation aussenden, und ein Bodensegment
mit mehreren Beobachtungs- und Kommandostationen, welche die Satelliten überwachen,
umfasst, wobei eine oder mehrere der Beobachtungs- und Kommandostationen
ausgebildet sind, ein Verfahren nach der Erfindung und wie oben
beschrieben auszuführen,
um zusätzliche
Informationen zu den Nutzungssystemen zu übertragen. In einem derartigen
Satellitennavigationssystem kann eine Navigationsnachricht um eine neue
Seitendefinition erweitert werden, auch wenn dies ursprünglich nicht
vorgesehen war.
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Ferner
sieht die Erfindung in einer Ausführungsform ein Verfahren zum
Empfangen von mit einer Navigationsnachricht übertragenen zusätzlichen Informationen
mit den folgenden Schritten vor:
Empfangen einer Navigationsnachricht
mit veränderter
Seitenstruktur, die mit einem Verfahren nach der Erfindung und wie
oben beschrieben erzeugt und übertragen
wurde, und
Ermitteln der in den neuen Seiten der empfangenden Navigationsnachricht
mit veränderter
Seitenstruktur enthaltenen zusätzlichen
Informationen.
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Schließlich sieht
die Erfindung noch in einer Ausführungsform
einen Empfänger
für Signale
eines Satellitennavigationssystems vor, die Navigationsnachrichten
enthalten, wobei der Empfänger
zum Ausführen
eines Verfahrens zum Empfangen von mit einem Verfahren nach der
Erfindung und wie oben erläutert übertragenen
zusätzlichen
Informationen ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Verfahren
in der Betriebssoftware eines Empfängers für Navigationsnachrichten, beispielsweise
eine Navigationsgerätes, implementiert
sein. Dadurch kann die Funktionalität des Empfängers erweitert werden, indem
die zusätzlichen
Informationen im Empfänger
verarbeitet werden, beispielsweise indem durch die zusätzlichen
Informationen neue Dienste des Satellitennavigationssystems im Empfänger realisiert
werden.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In
der Beschreibung, in den Ansprüchen,
in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der
hinten angeführten
Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen
verwendet.
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Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 ein
Satellitennavigationssystem mit einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
zum Übertragen
zusätzlicher
Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem gemäß der Erfindung;
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2 ein
Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines Verfahrens zum Übertragen
zusätzlicher
Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem
gemäß der Erfindung;
und
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3 eine
beispielhafte Navigationsnachricht mit einer vorgegebenen und einer
davon abweichenden neuen Seitenstruktur gemäß der Erfindung.
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Im
Folgenden können
gleiche und/oder funktional gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen
versehen sein.
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In 1 ist
ein Satellitennavigationssystem 10 mit einem Raumsegment 12 und
einem Bodensegment 20 dargestellt. Das Raumsegment 12 umfasst
mehrere Satelliten 14, die auf ihrem jeweiligen Orbit um
das Bodensegment 20 kreisen. Jeder Satellit sendet Satellitensignale 16 aus,
die von Nutzungssystemen 18 wie beispielsweise mobilen
Navigationsgeräten
sowie von Beobachtungs- und Kommandostationen 22 des Bodensegments 20 empfangen werden
können.
Die Satellitensignale 16 enthalten Navigationsnachrichten
des Satellitennavigationssystems 10, die Orbitalparameter
zur Orbitbeschreibung enthalten.
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Die
Beobachtungs- und Kommandostationen 22, die bei Galileo
als getrennte Einheiten ausgelegt sind, sind insbesondere zur Überwachung
und Steuerung der Satelliten 14 vorgesehen. Hierzu leiten
sie empfangene Navigationssignale 16 über ein Kommunikationsnetzwerk
an ein Kontrollzentrum 24 weiter, das die empfangenen Navigationssignale 16 auswertet,
indem es die mit jedem Navigationssignal 16 übertragenen
Daten eines Satelliten 14, insbesondere Orbit und Zeitpunkt
der Signalerzeugung sowie Signalstruktur und Integrität der empfangenen
Signale überprüft. Die
Beobachtungs- und Kommandostationen 22 generieren ferner
Navigationsnachrichten 28 und senden diese fortlaufend
oder pulsierend an die Satelliten 14 zur kontinuierlichen
Weiterverteilung an die Nutzungssysteme 18.
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Die
Navigationsnachrichten 28 enthalten Parameter mit Orbitaldaten,
Zeitdaten und andere das Navigationssignal oder das Ausbreitungsmedium
beschreibende Daten und können
ferner in einer Beobachtungs- und Kommandostation 22 mit
zusätzlichen Informationen
versehen werden, die über
die Satellitensignale 16 in den Navigationsnachrichten
eingebettet an die Nutzungssysteme 18 übertragen werden können, beispielsweise
Informationen bezüglich Systemerweiterungen.
Hierzu weist eine Beobachtungs- und Kommandostation 22 entsprechende
Prozessormittel 26 zum Erzeugen von Navigationsnachrichten 30 auf.
Die Prozessormittel 26 sind zum Ausführen des in 2 anhand
eines Flussdiagramms grob skizzierten Verfahrens konfiguriert, beispielsweise
indem sie entsprechende Algorithmen ausführen.
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Gemäß dem in 2 grob
skizzierten Verfahrensablauf wird zunächst im Schritt S10 eine Navigationsnachricht
in mehrere Seiten für
die Übertragung
von Informationen gemäß einer
vorgegebenen Seitendefinition strukturiert. 3 zeigt
oben die Navigationsnachricht, die gemäß der vorgegebenen Seitendefinition
gebildet ist. Danach weist die Nachricht 28 mehrere im
Datenstrom der Nachricht aufeinanderfolgende Seiten 30, 32, 34 und 36 auf.
Jede Seite 30, 32, 34 und 36 besitzt
einen eigenen Prüfsummenbereich 31, 33, 35 bzw. 37,
in dem jeweils eine abhängig
von den Informationen der jeweiligen Seite berechnete Prüfsumme untergebracht
ist. In einem nächsten
Schritt S14 des Verfahrens werden nun neue Seiten der Navigationsnachricht 28 gemäß einer
von der vorgegebenen abweichenden Seitendefinition gebildet. Die
neue Seitenstruktur der Navigationsnachricht 28 ist in 3 unten
dargestellt: es sind nun zwei aufeinander folgende Seiten 38 und 40 mit
jeweils einem Prüfsummenbereich 39 bzw. 41 vorgesehen,
d. h. auch die neue Seitendefinition sieht für jede Seite eine Prüfsumme vor.
Jede der beiden neuen Seiten besitzt einen im Vergleich zu den nach
der „alten" Definition gebildeten
Seiten größeren Nutzbereich,
so dass zusätzliche
Informationen in den neuen Seiten 38 und 40 mit
der Navigationsnachricht 28 übertragen werden können. Die
Prüfsummenbereiche
der nach der „alten" Seitendefinition
gebildeten Seiten 30, 32, 34 und 36 sind in
der neu strukturierten Nachricht 28 gestrichelt eingezeichnet. Teile 42, 44, 46 und 48 dieser
Prüfsummenbereiche werden
derart gesetzt, dass die Prüfsumme,
die abhängig
von in der gemäß der vorgegebenen
Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet
wird, falsch ist. Damit wird gewährleistet, dass
ein Empfänger,
der nur die „alte" Seitendefinition „versteht", die gemäß der von
der vorgegebenen bzw. „alten" Seitendefinition
abweichenden neuen Seitendefinition gebildeten Seiten ignoriert.
Schließlich
können
in einem Schritt S14 die zusätzlichen
Informationen mittels der neu gebildeten Seiten 38 und 40 übertragen
werden.
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Durch
die Erfindung kann eine Navigationsnachricht um neue Seitendefinitionen
erweitert werden, auch wenn dies in der ursprünglichen Spezifikation für eine Navigationsnachricht
nicht vorgesehen war. Gleichzeitig können Empfänger, die nur die alten Seitendefinitionen
kennen, immer noch richtig weiterarbeiten, weil sie Seiten, die
nach der neuen Seitendefinition gebildet und gesendet werden, bezüglich des
Dateninhalts bzw. enthaltender Informationen ignorieren. Weiterhin
können
Nachrichtenteile, die nicht von einer Prüfsumme gesichert sind, nach
der Erfindung auch in den neu definierten Seiten von Empfängern, die
nur alte Seitendefinitionen „verstehen", ausgewertet und
verarbeitet werden.
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- 10
- Satellitennavigationssystem
- 12
- Raumsegment
- 14
- Satelliten
- 16
- Satellitensignale
- 18
- Nutzungssysteme
- 20
- Bodensegment
- 22
- Beobachtungs-
und Kommandostationen
- 24
- Kontrollzentrum
- 26
- Prozessormittel
für Navigationsnachrichten 28
- 28
- Navigationsnachricht
einer Beobachtungs- und Kommandostation 22
- 30,
32, 34, 36
- Seiten
gemäß einer
vorgegebenen Seitendefinition
- 31,
33, 35, 37
- Prüfsummenbereiche
der Seiten 30, 32, 34 bzw. 36
- 38,
40
- Seiten
gemäß einer
von der vorgegebenen Seitendefinition abweichenden Seitendefinition
- 39,
41
- Prüfsummenbereiche
der Seiten 38 bzw. 40
- 42,
44, 46, 48
- Teile
der Prüfsummenbereiche
der Seiten 30, 32, 34 bzw. 36
- S10–S14
- Verfahrensschritte