DE102013107994B3 - Method for determining ionosphere gradient for landing airplane, involves transmitting satellite data messages to receiving stations of satellite navigation system through different transmission paths of satellites - Google Patents

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    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/07Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing data for correcting measured positioning data, e.g. DGPS [differential GPS] or ionosphere corrections

Abstract

The method involves transmitting satellite data messages (11-14) to receiving stations (6) of a satellite navigation system through different transmission paths of satellites (1,2) of the satellite navigation system. The transmitted messages are evaluated. The determinant of the ionosphere gradient (10) is obtained during evaluation between satellite data messages. Independent claims are included for the following: (1) a computer program for determination of ionosphere gradient; and (2) an ionosphere gradient monitor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Ionosphärengradienten gemäß dem Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, mit dem ein solches Verfahren ausgeführt wird, gemäß dem Anspruch 7 sowie einen Ionosphärengradientenmonitor mit einem solchen, auf einem Prozessor ausgeführten Computerprogramm gemäß Anspruch 8.The invention relates to a method for determining an ionospheric gradient according to claim 1. The invention further relates to a computer program, with which such a method is carried out, according to claim 7 and an ionosphere gradient monitor with such, executed on a processor computer program according to claim 8.

Allgemein betrifft die Erfindung das Gebiet der Überwachung der Einflüsse der Ionosphäre auf Funksignale. Insbesondere die Signale von globalen Satellitennavigationssystemen, wie zum GPS oder Galileo, werden durch Veränderungen in der Ionosphäre beeinflusst, die zum Beispiel durch Sonneneruptionen ausgelöst werden können. Dies hat wiederum einen Einfluss auf bodengestützte Augmentierungssysteme für solche Satellitennavigationssysteme, wie zum Beispiel auf das GBAS, die in der Luftfahrt Anwendung finden. Solche Augmentierungssysteme, die auf Einfrequenz-Laufzeitmessungen basieren, sind gegenwärtig für Kategorie 1 Instrumentenanflüge bis 200 Fuß Entscheidungshöhe zertifiziert und in Richtung automatische Landungen ohne Außensicht (Kategorie 3c) weiterentwickelt. Wegen der hohen Anforderungen an Genauigkeit, Verfügbarkeit und Integrität stellen bereits Laufzeitfehler, die durch die Ionosphäre verursacht werden, eine beträchtliche Fehlerquelle dar. Da solche Augmentierungssysteme als differenzielle Systeme ausgebildet sein können, spielt dann insbesondere der Unterschied zwischen den Laufzeitfehlern am Boden und am Flugzeug eine wichtige Rolle. Solche Laufzeitfehler können durch einen Ionosphärengradienten verursacht werden. Zur Zertifizierung von GBAS für Landungen nach Kategorie 3c wird ein Ionosphärengradienten-Monitoring verlangt, durch das durch einen Ionosphärengradienten verursachte Laufzeitfehler hinsichtlich ihrer Auswirkung auf den sich ergebenden Positionsfehler größer als 1,5 m mit einer festgesetzten Fehlerdetektionswahrscheinlichkeit detektiert werden können (vgl. frozen GAST-D Standards and Recommended Practises SaRPs welche die neue Version von ICAO Annex 10, Volume 1, integriert werden, Chapter 3.6.7.3.4.).In general, the invention relates to the field of monitoring the influences of the ionosphere on radio signals. In particular, the signals from global satellite navigation systems, such as the GPS or Galileo, are influenced by changes in the ionosphere, which can be triggered, for example, by solar flares. This, in turn, has an impact on ground-based augmentation systems for such satellite navigation systems, such as the GBAS used in aviation. Such augmentation systems, which are based on single-frequency transit time measurements, are currently certified for Category 1 instrument approaches up to 200-foot decision height and further developed for automatic landings without external vision (Category 3c). Because of the high demands on accuracy, availability and integrity, runtime errors caused by the ionosphere are a considerable source of error. Since such augmentation systems can be designed as differential systems, the difference between the propagation time errors on the ground and on the aircraft in particular plays a role important role. Such runtime errors can be caused by an ionosphere gradient. To certify GBAS for category 3c landings, ionospheric gradient monitoring is required to detect run-time errors caused by an ionospheric gradient with regard to their effect on the resulting position error greater than 1.5 m with a defined error detection probability (see frozen guest assessment). D Standards and Recommended Practices SaRPs incorporating the new version of ICAO Annex 10, Volume 1, Chapter 3.6.7.3.4.).

Aus der Veröffentlichung von Khanafseh S.; Pullen, S. & Warburton J. „Carrier Phase Ionospheric Gradient Ground Monitor for GBAS with Experimental Validation”, Journal of Navigation, 2012, 59, 51–60 ist ein Vorschlag für ein Ionosphärengradienten-Monitoring bekannt. Der Vorschlag ist jedoch relativ sensibel gegenüber der Platzierung der Antennen der Bodenempfangsstation. Bereits Verschiebungen im Millimeterbereich führen zu Auswerteproblemen. Eine solche Millimetervibration kann zum Beispiel schon durch Wind ausgelöst werden.From the publication by Khanafseh S .; Pullen, S. & Warburton J. "Carrier Phase Ionospheric Gradient Ground Monitor for GBAS with Experimental Validation," Journal of Navigation, 2012, 59, 51-60 is a proposal known for ionospheric gradient monitoring. However, the proposal is relatively sensitive to the placement of the antennas of the ground receiving station. Even shifts in the millimeter range lead to evaluation problems. For example, such a millimeter vibration can be triggered by wind.

Ein gattungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung eines Ionosphärengradienten ist ferner bekannt aus der Veröffentlichung von JING, Jing, et al. Detecting ionospheric gradients for GBAS using a null space monitor. In: Position Location and Navigation Symposium (PLANS), April 2012 IEEE/ION. IEEE, 2012. S. 1125–1133.A generic method for determining an ionospheric gradient is also known from the publication by JING, Jing, et al. Detecting ionospheric gradients for GBAS using a zero space monitor. In: Position Location and Navigation Symposium (PLANS), April 2012 IEEE / ION. IEEE, 2012. p. 1125-1133.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein in der Praxis besser umsetzbares Verfahren zur Bestimmung eines Ionosphärengradienten anzugeben, das eine hohe Bestimmungsgenauigkeit aufweist und insbesondere die Anforderungen nach Kategorie 3c für Instrumentenanflüge erfüllt. Ferner soll ein hierfür geeignetes Computerprogramm sowie ein Ionosphärengradienten-Monitor angegeben werden.The invention is therefore based on the object of specifying a method which can be better implemented in practice for the determination of an ionospheric gradient, which has a high accuracy of determination and, in particular, fulfills the requirements for category 3c for instrument approaches. Furthermore, a suitable computer program and an ionosphere gradient monitor should be specified.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung eines Ionosphärengradienten, wenigstens zwei Satellitendatennachrichten über wenigstens zwei unterschiedliche Übertragungspfade von einem oder mehreren Satelliten eines Satellitennavigationssystems zu einer oder mehreren Empfangsstationen des Satellitennavigationssystems übertragen werden und danach ausgewertet werden, wobei bei der Auswertung durch Differenzbildung zwischen in den Satellitendatennachrichten enthaltenen Daten oder daraus bestimmten Daten gleichen Typs eine Bestimmungsgröße des Ionosphärengradienten gewonnen wird. Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine hochgenaue Bestimmung eines Ionosphärengradienten mit einfachen und kostengünstigen Mitteln ermöglicht wird. Das vorgeschlagene Verfahren zeichnet sich durch eine Unempfindlichkeit gegenüber geringen Positionsvariationen der Antennen aus, wie sie z. B. durch Windeinfluss auftreten können, und ist damit sehr praxisgerecht umsetzbar. Insbesondere können mit dem vorgeschlagenen Verfahren GBAS-Systeme und für Landungen nach Kategorie 3c zertifiziert werden. Gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik ist ein weiterer Vorteil, dass bei der vorliegenden Erfindung die dort vorhandene nicht-detektierbare Zone, die durch die Trägerphasenmehrdeutigkeit des Satellitennavigationsempfängers hervorgerufen wird, nicht existiert. Vielmehr ist bei der vorliegenden Erfindung eine Trägerphasenmessung nicht erforderlich, so dass hierdurch bedingte weitere Nachteile vermieden werden. Bei manchen Satellitennavigationsempfängern ist die Trägerphasenmessung nicht sehr robust, denn es kann leicht zu Phasensprüngen (sogenannte Cycleslips) kommen.This object is achieved according to claim 1 by a method for determining an ionospheric gradient, at least two satellite data messages are transmitted via at least two different transmission paths from one or more satellites of a satellite navigation system to one or more receiving stations of the satellite navigation system and then evaluated, wherein the evaluation by subtraction between the data contained in the satellite data messages or data of the same type determined therefrom, an ionospheric gradient determination quantity is obtained. The invention has the advantage that a highly accurate determination of an ionosphere gradient is made possible with simple and inexpensive means. The proposed method is characterized by insensitivity to low position variations of the antennas, as z. B. can occur due to wind, and is thus very practical implementation. In particular, the proposed method can certify GBAS systems and category 3c landings. Another advantage over the prior art mentioned above is that in the present invention the non-detectable zone present there, which is caused by the carrier phase ambiguity of the satellite navigation receiver, does not exist. Rather, in the present invention, a carrier phase measurement is not required, so that thereby caused further disadvantages are avoided. In some satellite navigation receivers, the carrier phase measurement is not very robust, because it can easily lead to phase jumps (so-called cycle clips).

Bei der vorliegenden Erfindung fallen damit Fehlerquellen wie Wind, Mehrdeutigkeiten bei der Trägerphasenmessung und Phasenzentrumsvariationen weg. Die Methode ist sehr robust gegenüber bodenseitigen Einflüssen. The present invention thus eliminates sources of error such as wind, ambiguities in carrier phase measurement, and phase center variations. The method is very robust against bottom-side influences.

Gemäß der Erfindung wird bei der Auswertung eine Differenzbildung zwischen in den Satellitendatennachrichten enthaltenen Daten oder daraus bestimmten Daten gleichen Typs durchgeführt und hieraus eine Bestimmungsgröße des Ionosphärengradienten gewonnen. Hierfür ist es lediglich erforderlich, zwei Satellitendatennachrichten bodenseitig auszuwerten und zwar sinnvollerweise in der Nähe einer Landebahn, die durch ein GBAS-System unterstützt wird. Hierbei ist es wichtig, dass die zwei Satellitendatennachrichten über zwei unterschiedliche Übertragungspfade ausgewertet werden. Die zwei unterschiedlichen Übertragungspfade können zum Beispiel dadurch gebildet werden, dass die Satellitendatennachrichten von demselben Satelliten stammen, aber bodenseitig an verschiedenen Positionen empfangen werden. Die genannte Diversität der Satellitendatennachrichten kann auch dadurch erzeugt werden, dass Daten von zwei an unterschiedlichen Positionen befindlichen Satelliten an derselben Position bodenseitig empfangen werden. Auch hierdurch werden zwei unterschiedliche Übertragungspfade gebildet. Auch Kombinationen der zuvor genannten Möglichkeiten sind vorteilhaft realisierbar, wie zum Beispiel die Nutzung zweier Satelliten und zweier Empfangspositionen am Boden. Die zwei unterschiedlichen Übertragungspfade stellen hiermit eine gewisse räumliche Diversität der Satellitendatennachrichten sicher, so dass durch die unterschiedlichen Wege, die die Satellitendatennachrichten durch die Atmosphäre nehmen, eine Detektion eines Gradienten in der Ionosphäre ermöglicht wird.According to the invention, a subtraction between data contained in the satellite data messages or data of the same type determined therefrom is carried out during the evaluation, and from this a determination variable of the ionospheric gradient is obtained. All that is required for this is to evaluate two satellite data messages on the ground side, and it makes sense to have them near a runway supported by a GBAS system. It is important that the two satellite data messages are evaluated over two different transmission paths. The two different transmission paths may be formed, for example, by the satellite data messages originating from the same satellite but being received at the bottom at different positions. The said diversity of the satellite data messages can also be generated by receiving data from two satellites located at different positions at the same position on the ground. This also forms two different transmission paths. Combinations of the aforementioned possibilities are also advantageously feasible, such as the use of two satellites and two reception positions on the ground. The two different transmission paths hereby ensure a certain spatial diversity of the satellite data messages, so that the different ways in which the satellite data messages travel through the atmosphere make it possible to detect a gradient in the ionosphere.

Zur Realisierung der bodenseitig unterschiedlichen Empfangspositionen können zum Beispiel mehrere Empfangsstationen mit ihren jeweiligen Antennen an unterschiedlichen Positionen genutzt werden, oder eine Empfangsstation mit unterschiedlich positionierten Antennen verwendet werden. Auch hier ist eine Kombination der genannten Möglichkeiten realisierbar.To realize the ground-side different receiving positions, for example, multiple receiving stations can be used with their respective antennas at different positions, or a receiving station can be used with differently positioned antennas. Again, a combination of these options is feasible.

Die Empfangsstationen bzw. deren Antennen müssen sich dabei nicht zwingend dauerhaft an derselben Position befinden. Es ist lediglich erforderlich, dass während eines Erfassungszeitraums, in dem die zwei Satellitendatennachrichten über unterschiedliche Übertragungspfade übertragen und empfangen werden, eine oder mehrere Empfangsstationen des Satellitennavigationssystems und/oder deren Antennen positionsfest im Bereich der Erdatmosphäre unterhalb der Ionosphäre angeordnet sind. Die Auswertung der empfangenen Satellitendatennachrichten kann dann während des Erfassungszeitraums oder danach erfolgen.The receiving stations or their antennas need not necessarily be permanently in the same position. It is only necessary that during a detection period in which the two satellite data messages are transmitted and received via different transmission paths, one or more receiving stations of the satellite navigation system and / or their antennas are fixedly positioned in the region of the earth's atmosphere below the ionosphere. The evaluation of the received satellite data messages may then take place during the acquisition period or after.

Durch die Differenzbildung bestimmter in den Satellitendatennachrichten enthaltenen Daten bzw. daraus berechneten Daten kann direkt eine Bestimmungsgröße für den Ionosphärengradienten gewonnen werden. Die Bestimmungsgröße kann den Ionosphärengradienten direkt zahlenmäßig angeben und/oder ein Detektionssignal enthalten, im Sinne eines binären Signals, das anzeigt, ob der Ionosphärengradient einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.By determining the difference of certain data contained in the satellite data messages or data calculated therefrom, a determination parameter for the ionospheric gradient can be obtained directly. The determinant may directly indicate the ionospheric gradient numerically and / or include a detection signal, in the sense of a binary signal, indicating whether the ionospheric gradient exceeds a predetermined threshold.

Im Endeffekt ist es für bodengestützte Augmentierungssysteme von Bedeutung, dass den Piloten anfliegender Flugzeuge die Information gegeben werden kann, ob das Augmentierungssystem für den gewünschten Landevorgang gerade ausreichend genau arbeitet oder nicht. Dann kann der Pilot jederzeit die manuelle Kontrolle übernehmen.Ultimately, it is important for ground-based augmentation systems that the pilots of approaching aircraft can be given the information as to whether or not the augmentation system is operating with sufficient accuracy for the landing task desired. Then the pilot can take over manual control at any time.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass sie relativ kostengünstig in Form von Software, das heißt durch ein Computerprogramm, realisierbar ist. Insbesondere apparative Ergänzungen eines bodengestützten Augmentierungssystems sind damit nicht erforderlich. Dies erlaubt eine kostengünstige Realisierung der Erfindung.Another advantage of the invention is that it is relatively inexpensive in the form of software, that is, by a computer program, feasible. In particular, apparative supplements of a ground-based augmentation system are not required. This allows a cost-effective implementation of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens zwei der am Verfahren beteiligten Empfangsstationen oder wenigstens zwei Antennen derselben Empfangsstation oder verschiedener Empfangsstationen parallel zur Landebahn eines Flughafens angeordnet. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind wenigstens zwei der am Verfahren beteiligten Empfangsstationen oder wenigstens zwei Antennen derselben Empfangsstation oder verschiedener Empfangsstationen auf beiden Seiten der Landeschwelle der Landebahn des Flughafens angeordnet. Auch eine Kombination beider Weiterbildungen ist vorteilhaft. Hierdurch kann das Ionosphärengradienten-Monitoring insbesondere auf den besonders relevanten Bereich des Flughafens bezogen werden, in dem ein landendes Flugzeug auf eine besonders genaue GBAS-Unterstützung angewiesen ist. Insbesondere im Bereich der Landeschwelle, wo der Soll-Aufsetzpunkt landender Flugzeuge ist, kann damit eine hohe Sicherheit erzielt werden. According to an advantageous development of the invention, at least two of the receiving stations involved in the method or at least two antennas of the same receiving station or of different receiving stations are arranged parallel to the runway of an airport. According to a further advantageous development, at least two of the receiving stations involved in the method or at least two antennas of the same receiving station or of different receiving stations are arranged on both sides of the landing threshold of the airport runway. A combination of both developments is advantageous. In this way, the ionosphere gradient monitoring can be referred in particular to the particularly relevant area of the airport, in which a landing aircraft relies on a particularly accurate GBAS support. Especially in the area of the landing threshold, where the target landing point of landing aircraft is, so that a high level of security can be achieved.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden in dem Verfahren wenigstens eine, mehrere oder alle der folgenden Einflussgrößen eliminiert:

  • – Troposphäreneinfluss (T j / i),
  • – Multipfad-Einfluss (MP j / i),
  • – Empfängeruhrzeitdivergenz (cΔti),
  • – Satellitenuhrzeitdivergenz (cΔtj)i
  • – Konstantanteil des Ionosphäreneinflusses (I0).
According to an advantageous development of the invention, at least one, several or all of the following influencing variables are eliminated in the method:
  • - tropospheric influence (Tj / i),
  • - Multipath influence (MP j / i),
  • Receiver time divergence (cΔt i ),
  • - satellite clock time divergence (cΔt j ) i
  • - Constant part of the ionospheric influence (I 0 ).

Dies hat den Vorteil, dass mögliche Fehlereinflüsse bei der Bestimmung des Ionosphärengradienten, d. h. bei der Berechnung der Bestimmungsgröße des Ionosphärengradienten, im erfindungsgemäßen Verfahren weitestgehend eliminiert werden.This has the advantage that possible error influences in the determination of the ionosphere gradient, i. H. in the calculation of the determinant of the ionospheric gradient, be largely eliminated in the process according to the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Bestimmungsgröße an ein landendes Flugzeug übermittelt. Die Übermittlung der Bestimmungsgröße kann zum Beispiel durch eine Datenbotschaft von einer Bodenstation eines Flughafens an landende Flugzeuge erfolgen. Die im Flugzeug vorhandenen Systeme können die übermittelte Bestimmungsgröße dann für eine automatische Auswertung heranziehen, zum Beispiel um eine automatische Warnmeldung für den Piloten zu erzeugen, oder um bestimmte automatische Systeme, die aufgrund eines zu hohen Ionosphärengradienten nicht oder nicht im vollen Umfang eingesetzt werden sollen, automatisch gegenüber einer Aktivierung zu verriegeln.According to an advantageous embodiment of the invention, the determination quantity is transmitted to a landing aircraft. The transmission of the determinant may, for example, be effected by a data message from an airport ground station to landing aircraft. The systems present in the aircraft can then use the transmitted determinant for an automatic evaluation, for example to generate an automatic warning message for the pilot, or to certain automatic systems that are not or not fully deployed due to an excessive ionospheric gradient, automatically lock against activation.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 7 gelöst durch ein Computerprogramm, mit dem ein Verfahren der zuvor erläuterten Art ausgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einem Prozessor ausgeführt wird. Der Prozessor kann zum Beispiel als Mikroprozessor, Mikrocontroller, FPGA oder sonstiger Rechner ausgeführt sein.The object mentioned at the outset is also achieved according to claim 7 by a computer program with which a method of the previously described kind is executed when the computer program is executed on a processor. The processor may be implemented, for example, as a microprocessor, microcontroller, FPGA or other computer.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gemäß Anspruch 8 gelöst durch einen Ionosphärengradienten-Monitor mit wenigstens einem Prozessor, einem von dem Prozessor ausgeführten Computerprogramm der zuvor angegebenen Art und mit Empfangsmitteln zum Empfang der wenigstens zwei Satellitendatennachrichten. Der Ionosphärengradienten-Monitor kann als separates Gerät ausgebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Ionosphärengradienten-Monitor Teil eines bodengestützten Augmentierungssystems eines Satellitennavigationssystems, insbesondere GBAS-Systems, oder ist mit einem solchen System gekoppelt.The object mentioned at the outset is also achieved according to claim 8 by an ionospheric gradient monitor having at least one processor, a computer program of the type specified above, and receiving means for receiving the at least two satellite data messages. The ionospheric gradient monitor can be designed as a separate device. According to an advantageous embodiment of the invention, the ionospheric gradient monitor is part of a ground-based augmentation system of a satellite navigation system, in particular GBAS system, or is coupled to such a system.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment using drawings.

Es zeigen:Show it:

1 – eine schematische Darstellung einer Anwendung der Erfindung bei einem GBAS-System und 1 A schematic representation of an application of the invention in a GBAS system and

2 – ein Diagramm, das den minimal erkennbaren Fehler darstellt, aufgetragen über den Elevationswinkel, und 2 A diagram representing the minimum detectable error plotted over the elevation angle, and

3 – ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Abstand zwischen den Empfangspositionen für die zwei verschiedenen Satellitendatennachrichten über den Elevationswinkel zeigt, aufgetragen für verschiedene minimal zu detektierende Ionosphärengradienten. 3 A diagram showing the relationship between the distance between the reception positions for the two different satellite data messages over the elevation angle, plotted for various minimally detectable ionospheric gradients.

Die 1 zeigt beispielhaft zwei Satelliten 1, 2, die Teil eines Satellitennavigationssystems, zum Beispiel GPS oder Galileo, sind. Die Satelliten befinden sich im Weltraum. Die Signale der Satelliten 1, 2 können am Erdboden empfangen werden, zum Beispiel von einer Empfangsstation 6, die mit Antennen 3, 4, 5 verbunden ist. Die Antennen 3, 4, 5 sind an verschiedenen Positionen angeordnet. Es können auch mehrere an verschiedenen Positionen verteilte Empfangsstationen vorhanden sein. Die Empfangsstationen 6 bzw. deren Antennen 3, 4, 5 sind in der Nähe einer Landebahn 7 eines Flughafens angeordnet. Vorteilhaft ist es, die Empfangsstationen 6 bzw. Antennen 3, 4, 5 in der Nähe einer Landeschwelle 8 der Landebahn 7 anzuordnen. Die Landeschwelle 8 einer Landebahn ist der Punkt, der für das Aufsetzen landender Flugzeuge vorgesehen ist.The 1 shows an example of two satellites 1 . 2 which are part of a satellite navigation system, for example GPS or Galileo. The satellites are in space. The signals of the satellites 1 . 2 can be received on the ground, for example from a receiving station 6 that with antennas 3 . 4 . 5 connected is. The antennas 3 . 4 . 5 are arranged at different positions. There may also be several receiving stations distributed at different positions. The receiving stations 6 or their antennas 3 . 4 . 5 are near a runway 7 an airport. It is advantageous, the receiving stations 6 or antennas 3 . 4 . 5 near a landing threshold 8th the runway 7 to arrange. The landing threshold 8th A runway is the point intended for landing aircraft to land.

Beispielhaft ist dargestellt, dass von dem Satelliten 1 Satellitendatennachrichten 11, 12, 13 von den Antennen 3, 4, 5 empfangen werden. Von einem Flugzeug 9 wird eine Satellitendatennachricht 14 empfangen.By way of example, it is shown that from the satellite 1 Satellite data messages 11 . 12 . 13 from the antennas 3 . 4 . 5 be received. From an airplane 9 becomes a satellite data message 14 receive.

Das in der 1 dargestellte Flugzeug 9 soll auf der Landebahn 7 landen. Die Landung kann durch ein GBAS-System unterstützt werden, derart, dass die Landung bis zum Aufsetzen vollautomatisch erfolgt. Dies ist jedoch nur dann mit ausreichender Sicherheit möglich, wenn die vom Flugzeug 9 empfangenen Satellitendatennachrichten 14 im Wesentlichen den gleichen durch die Ionosphäre und andere Einflüsse verursachten Laufzeitfehler haben wie die von den Antennen 3, 4, 5 empfangenen Satellitendatennachrichten 11, 12, 13. Wenn der Laufzeitunterschied zu groß wird, wird die Positionsgenauigkeit des GBAS-Systems zu schlecht für eine automatische Landung. Nach ICAO-Vorgabe darf der Positionsfehler maximal 1,5 m an der Landeschwelle 8 betragen. Diese kritische Grenze wird bereits bei einem Ionosphärengradienten von 300 mm pro Kilometer räumlicher Erstreckung erreicht. That in the 1 illustrated aircraft 9 should be on the runway 7 land. The landing can be supported by a GBAS system, so that the landing takes place fully automatically until touchdown. However, this is only possible with sufficient certainty if the aircraft 9 received satellite data messages 14 have substantially the same run-time errors caused by the ionosphere and other influences as those of the antennas 3 . 4 . 5 received satellite data messages 11 . 12 . 13 , If the runtime difference becomes too large, the positioning accuracy of the GBAS system becomes too poor for an automatic landing. According to the ICAO specification, the position error may not exceed 1.5 m at the landing threshold 8th be. This critical limit is already reached at an ionospheric gradient of 300 mm per kilometer of spatial extent.

Die 1 zeigt auch beispielhaft eine Ionosphärenfront 10, die das Flughafengelände passiert. Beispielhaft ist dargestellt, wie über eine Strecke b sich die Ionosphärendichte um einen Wert d ändert. Es ergibt sich ein Gradient g der Ionosphärenfront 10. Die Ionosphärenfront 10 bewegt sich beispielsweise mit einer Geschwindigkeit v in Richtung des dargestellten Pfeils.The 1 also exemplifies an ionosphere front 10 that passes the airport area. By way of example, it is shown how the ionosphere density changes over a distance b by a value d. This results in a gradient g of the ionosphere front 10 , The ionosphere front 10 For example, it moves at a speed v in the direction of the arrow shown.

Der Ionosphärengradient wird in 1 dabei mit einem Maß für die Laufzeitverschiebung dargestellt. Die Satellitendatennachrichten 11, 12, 13 durchlaufen dabei Bereiche mit hoher Laufzeitverzögerung, die Satellitendatennachricht 14 einen Bereich mit geringerer Laufzeitverzögerung. Hierdurch ergeben sich Fehler im GBAS-System. Die Empfangsstation 6 wertet die Satellitendatennachrichten 11, 12, 13 in der nachfolgend noch beschriebenen Weise aus und bestimmt hieraus eine Bestimmungsgröße für den Ionosphärengradienten 10. Überschreitet der Ionosphärengradient 10 einen kritischen Grenzwert von 1,5 m Positionierungsfehler des GBAS-Systems, wird ein entsprechendes Detektionssignal über eine Datenkommunikation 15 von der Empfangsstation 6 an das Flugzeug 9 gesandt. In dem Flugzeug 9 wird der Pilot über die Tatsache, dass ein für einen automatischen Landeanflug mittels GBAS zu hoher Ionosphärengradient vorliegt, informiert. Der Pilot kann dann die manuelle Steuerung übernehmen.The ionosphere gradient is in 1 thereby represented with a measure for the transit time shift. The satellite data messages 11 . 12 . 13 go through high-delay areas, the satellite data message 14 an area with less propagation delay. This results in errors in the GBAS system. The receiving station 6 evaluates the satellite data messages 11 . 12 . 13 in the manner described below and determines therefrom a determinant for the ionospheric gradient 10 , Exceeds the ionospheric gradient 10 a critical limit of 1.5 m positioning error of the GBAS system, a corresponding detection signal via a data communication 15 from the receiving station 6 to the plane 9 sent. In the plane 9 the pilot is informed of the fact that there is an excessively high ionospheric gradient for an automatic landing approach using GBAS. The pilot can then take over the manual control.

Die Ionosphärenschicht ist ein dispersives Medium im oberen Bereich der Atmosphäre, das aus ionisiertem Gas zusammengesetzt ist. Durch Sonneneinstrahlung werden freie Elektronen und Ionen erzeugt, die zu Laufzeitverschiebungen elektromagnetischer Wellen führen und dementsprechend auch Satellitendatennachrichten beeinflussen. Die Ionosphärenschicht ist dabei nicht konstant, sondern variiert sowohl zeitlich als auch räumlich. Als Bestimmungsgröße für den Ionosphärengradienten kann ein Wert bestimmt werden, der in mm/km ausgedrückt wird und der die Differenz der Ionosphären-bedingten Verzögerungen zwischen zwei Punkten angibt, die einen Kilometer voneinander entfernt sind. Zur Bestimmung des Ionosphärengradienten wird für eine Realisierung der vorliegenden Erfindung folgendes vorgeschlagen. Es wird zunächst von dem nachfolgend angegebenen Modell für den sogenannten Pseudorange ausgegangen. ρ j / i = r j / i + I j / i + T j / i + c(Δtj + Δti) + MP j / i + ε j / i (1) The ionosphere layer is a dispersive medium in the upper part of the atmosphere, which is composed of ionized gas. Solar radiation generates free electrons and ions which lead to propagation delays of electromagnetic waves and consequently also influence satellite data messages. The ionosphere layer is not constant, but varies both temporally and spatially. As the determinant of the ionospheric gradient, a value expressed in mm / km can be determined, indicating the difference in ionospheric delays between two points one kilometer apart. For the determination of the ionospheric gradient, the following is proposed for an implementation of the present invention. It is initially assumed that the following model for the so-called pseudorange. ρ j / i = rj / i + I j / i + T j / i + c (Δt j + Δt i ) + MP j / i + ε j / i (1)

Hierbei werden folgende Größen verwendet:

i
laufender Index für die Empfangsstation bzw. die Empfangsantenne,
j
laufender Index für den Satelliten,
r j / i
der tatsächliche Abstand (range) zwischen Satellit j und Empfänger bzw. Empfangsantenne i,
I j / i
der Ionosphäreneinfluss,
T j / i
der Troposphäreneinfluss,
cΔtj
die Satellitenuhrzeitdivergenz,
cΔti
die Empfängeruhrzeitdivergenz,
MP j / i
der Multipfad-Einfluss,
ε j / i
das Empfängerrauschen, das Gauß-verteilt mit N (μ = 0, σepsilon) sei.
The following variables are used:
i
running index for the receiving station or the receiving antenna,
j
running index for the satellite,
r j / i
the actual distance (range) between satellite j and receiver or receiving antenna i,
I j / i
the ionospheric influence,
T j / i
the troposphere influence,
cΔt j
the satellite clock time divergence,
cΔt i
the receiver time divergence,
MP j / i
the multipath influence,
ε j / i
the receiver noise, which is Gaussian distributed with N (μ = 0, σ epsilon ).

Die Pseudorange-Korrektur ergibt sich für jede Empfangsstation i und jeden Satelliten j wie folgt: PRC j / i = ρ j / i – r j / i – cΔti (2) The pseudo-orange correction results for each receiving station i and each satellite j as follows: PRC j / i = ρj / i - rj / i - cΔt i (2)

Hierbei ist r j / i der tatsächliche Abstand und cΔti die Satellitenuhrkorrektur. Dementsprechend enthält PRC j / i die Fehler für jeden Pseudorange ρ j / i. PRC j / i = I j / i + T j / i + cΔti + MP j / i + ε j / i (3) Here is rj / i the actual distance and cΔt i the satellite clock correction. Accordingly contains PRC j / i the mistakes for every pseudo orange ρ j / i. PRC j / i = Ij / i + Tj / i + cΔt i + MPj / i + εj / i (3)

Die der hierin enthaltene Ionosphäreneinfluss kann wie folgt angegeben werden: I j / i = I0 + fI(λ, ϕ) (4) The ionospheric influence contained herein can be given as follows: I j / i = I 0 + f I (λ, φ) (4)

Hierbei ist I0 eine Konstante und fI(λ, ϕ) eine Funktion vom Breitengrad λ und Längengrad ϕ, bezogen auf den Durchstoßpunkt durch die Ionosphäre. Vergleichbares gilt für den Troposphäreneinfluss, der in Abhängigkeit von Elevationswinkel θ und der Luftfeuchte h wie folgt angegeben werden kann: T j / i = T0 + fT(θ, h) (5) Here, I 0 is a constant and f I (λ, φ) is a function of the latitude λ and longitude φ, based on the puncture point through the ionosphere. The same applies to the tropospheric influence, which can be stated as a function of the elevation angle θ and the air humidity h as follows: T j / i = T 0 + f T (θ, h) (5)

Entsprechend kann der Multipfad-Einfluss in Abhängigkeit vom Azimutwinkel Φ und dem Elevationswinkel θ eines Satelliten wie folgt angegeben werden: MP j / i = MP0 + fMP(Φ, θ) (6) Accordingly, the multipath influence can be given as a function of the azimuth angle Φ and the elevation angle θ of a satellite as follows: MP j / i = MP 0 + f MP (Φ, θ) (6)

T0 und MP0 sind hierbei wiederum jeweilige Konstanten.T 0 and MP 0 are here again respective constants.

Es wird nun für jeden Empfänger eine Empfängeruhrzeitkorrektur wie folgt durchgeführt:

Figure DE102013107994B3_0002
For each receiver, a receiver time correction is now performed as follows:
Figure DE102013107994B3_0002

Hiermit wird eine Mittelung über alle PRC-Werte (gemäß dem über der geschweiften Klammer angegebenen Ausdruck) einer Empfangsstation i durchgeführt. Die Mittelwertbildung kann zum Beispiel als gleitende Mittelwertbildung ausgebildet sein. Durch diesen Schritt wird eine Empfängeruhrzeitdivergenz cΔti, die in allen Messungen derselben Empfangsstation enthalten ist, eliminiert. Ferner werden die Konstantanteile des Ionosphäreneinflusses, des Troposphäreneinflusses und des Multipfad-Einflusses durch diesen Schritt eliminiert. Daher gilt: PRC j / sca,i = fI(λ, ϕ) + fT(θ, h) + fMP(Φ, θ) + ε ^ j / i (8) This is used to average over all PRC values (according to the expression given above the curly brace) of a receiving station i. The averaging can be designed, for example, as a moving averaging. By this step, a receiver clock time divergence cΔt i included in all measurements of the same receiving station is eliminated. Furthermore, the constant components of the ionospheric influence, the tropospheric influence and the multipath influence are eliminated by this step. Therefore: PRC j / sca, i = f I (λ, φ) + f T (θ, h) + f MP (Φ, θ) + ε ^ j / i (8)

Hierbei sind die Indizes i und j in den Winkelargumenten der Funktionen fortgelassen worden. ε ^ j / i ist ebenfalls Gauß-verteilt mit

Figure DE102013107994B3_0003
als Ergebnis der Fehlerfortpflanzung. Der bodenstations-spezifische zufällige Multipfad-Einfluss wird dabei während der Installation abgeschätzt und in einer Größe σpr,gnd, berücksichtigt. Die Größe σpr,gnd charakterisiert das Rauschen und den Multipfad-Einfluss nach Durchführung der Empfängeruhrzeitkorrektur gemäß Gleichung 7 als eine Zufallsvariable, die normal verteilt ist. Es ist erforderlich, die Größe σpr,gnd erstmalig für eine bestimmte Empfangsstation zu ermitteln und später kontinuierlich während des Betriebs einer Bodenstation eines bodengestützten Augmentierungssystems zu aktualisieren. Dementsprechend kann der Einfluss der Funktion fMP in der Größe σε = σpr,gnd(θ j / i) berücksichtigt werden. Fortan kann die Größe σpr,gnd zur Charakterisierung des Rauschens der Bodenstation und des Multipfad-Einflusses als eine um den Mittelwert Null normalverteilte Größe genutzt werden, die abhängig vom Elevationswinkel ist. Aus Sicherheitsgründen wird bei GBAS-Systemen ein gewisser Überschuss berücksichtigt. Hierzu kann entweder das Maximum der Größe σpr,gnd für einen gegebenen Elevationswinkel verwendet werden, oder es wird der nächst größere „airborne accuracy designator” für alle Stationen eines GBAS-Systems verwendet.Here, the indices i and j have been omitted in the angular arguments of the functions. ε ^ j / i is also Gauss-distributed with
Figure DE102013107994B3_0003
as a result of error propagation. The ground station-specific random multipath influence is estimated during the installation and taken into account in a quantity σ pr, gnd . The quantity σ pr, gnd characterizes the noise and the multipath influence after performing the receiver time correction according to Equation 7 as a random variable which is normally distributed. It is necessary to first determine the quantity σ pr, gnd for a particular receiving station and later to update it continuously during the operation of a ground station of a ground based augmentation system. Accordingly, the influence of the function f MP in size σ ε = σ pr, gnd (θ j / i) be taken into account. From now on, the quantity σ pr, gnd for characterizing the noise of the ground station and the multipath influence can be used as a variable normally distributed around the mean zero, which is dependent on the elevation angle. For security reasons, GBAS systems take into account a certain surplus. For this either the maximum of the size σ pr, gnd for a given elevation angle can be used, or the next larger "airborne accuracy designator" is used for all stations of a GBAS system.

Durch Differenzbildung zwischen zwei angepassten Pseudorange-Korrekturen zweier Satellitendatennachrichten i und k, die erfindungsgemäß über unterschiedliche Übertragungspfade übertragen wurden, ergibt sich: PRC j / sca,ik = PRC j / sca,i – PRC j / sca,k = fI(λ j / i, ϕ j / i) – fI(λ j / k, ϕ j / k) + fT(λ j / i, ϕ j / i) – fT(λ j / k, ϕ j / k) + ε (9) By forming the difference between two adjusted pseudorange corrections of two satellite data messages i and k, which according to the invention were transmitted via different transmission paths, the following results: PRC j / sca, ik = PRC j / sca, i - PRC j / sca, k = f I (λ j / i, φ j / i) - f I (λ j / k, φ j / k) + f T (λ j / i, φ j / i) - f T (λ j / k, φ j / k) + ε (9)

Die Differenz fT(λ j / i, ϕ j / i) – fT(λ j / k, ϕ j / k) verhält sich wie der verbleibende Troposphäreneinfluss nach Anwendung der Korrekturen in einem differenziellen Satellitennavigationssystem. Dieser verbleibende Troposphäreneinfluss kann gemäß dem Dokument RTCA DO 253C, „Minimum Operational Performance Standards for GPS Local Area Augmentation System Airborne Equipment”, Radio Technical Commission for Aeronautics, Tech. Rep. 253C, 2008, wie folgt bestimmt werden:

Figure DE102013107994B3_0004
The difference f T (λ j / i, φ j / i) - f T (λ j / k, φ j / k) behaves like the remaining tropospheric influence after applying the corrections in a differential satellite navigation system. This remaining tropospheric impact may be determined in accordance with document RTCA DO 253C, "Minimum Operational Performance Standards for GPS Local Area Augmentation System Airborne Equipment", Radio Technical Commission for Aeronautics, Tech. Rep. 253C, 2008, as follows:
Figure DE102013107994B3_0004

Hierbei ist Δh die Höhendifferenz zwischen zwei Empfangspositionen eines Satellitennavigationssystems, das heißt zum Beispiel zwischen zwei Empfangsstationen oder zwischen zwei Antennen von einer oder mehreren Empfangsstationen. θ ist der Elevationswinkel des Satelliten. NR ist der Refraktivitätsindex, h0 ist eine troposphärische Skalierungshöhe eines Typ-2 Message Broadcast der Bodenstation. Wie man erkennt, ist der Korrekturfaktor bei Antennen bzw. Empfangsstationen auf derselben Höhe gleich Null. Bei unterschiedlichen Höhen ergibt sich ein Restfehler hauptsächlich aufgrund von Modellierungsdivergenzen des Refraktivitätsindex.Here Δh is the height difference between two receiving positions of a satellite navigation system, that is, for example, between two receiving stations or between two antennas of one or more receiving stations. θ is the elevation angle of the satellite. N R is the refractive index, h 0 is a tropospheric scale height of a ground station type 2 message broadcast. As can be seen, the correction factor at antennas or receiving stations at the same height is zero. At different heights, a residual error arises mainly due to modeling divergences of the refractive index.

Figure DE102013107994B3_0005
Figure DE102013107994B3_0005

Dieser Fehler σtropo ist zu berücksichtigen, wenn sich die Antennen auf unterschiedlichen Höhen befinden.This error σ tropo must be taken into account when the antennas are at different heights.

Unter der Annahme gleicher Höhe der Antennen ergibt sich: PRC j / sca,ik = PRC j / sca,i – PRC j / sca,k = fI(λ j / i, ϕ j / i) – fI(λ j / k, ϕ j / k) + ε (12) Assuming the same height of the antennas: PRC j / sca, ik = PRC j / sca, i - PRC j / sca, k = f I (λ j / i, φ j / i) - f I (λ j / k, φ j / k) + ε (12)

Die Verteilung der Unsicherheit in der gewonnenen Differenzgröße PRC j / sca,ik, wiedergegeben durch ε , ist Gauß-verteilt mit einem Mittelwert von Null, wie nachfolgend wiedergegeben:

Figure DE102013107994B3_0006
The distribution of uncertainty in the obtained difference size PRC j / sca, ik, reproduced by ε , Gaussian is distributed with a mean of zero, as shown below:
Figure DE102013107994B3_0006

Für ein GAST-D System muss der Hersteller einen Bodengenauigkeitskenner mit der Bezeichnung GAD C einhalten. Dies ist in der 2 für den erforderlichen Verlauf nach GAD C, aufgetragen über den Elevationswinkel, wiedergegeben. Die 2 zeigt außerdem beispielhaft die durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichten Genauigkeitsergebnisse, dargestellt durch den Verlauf der Größe σpr,gnd. Wie man erkennt, werden die gestellten Anforderungen erfüllt.For a GAST-D system, the manufacturer must comply with a GAD C soil accuracy expert. This is in the 2 for the required course to GAD C, plotted over the elevation angle, reproduced. The 2 also shows by way of example the accuracy results achieved by the method according to the invention, represented by the profile of the quantity σ pr, gnd . As you can see, the requirements are met.

Die 3 zeigt den minimal erkennbaren Fehler anhand einer Kennlinienschar, bei der der Abstand zwischen den Empfangspositionen (Antennenabstand) als Parameter auf folgende Werte variiert wurde: 300 m, 400 m, 500 m, 600 m und 1.000 m.The 3 shows the minimum detectable error on the basis of a family of curves, in which the distance between the reception positions (antenna distance) was varied as a parameter to the following values: 300 m, 400 m, 500 m, 600 m and 1,000 m.

Claims (9)

Verfahren zur Bestimmung eines Ionosphärengradienten (10), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Satellitendatennachrichten (11, 12, 13, 14) über wenigstens zwei unterschiedliche Übertragungspfade von einem oder mehreren Satelliten (1, 2) eines Satellitennavigationssystems zu einer oder mehreren Empfangsstationen (6) des Satellitennavigationssystems übertragen werden und danach ausgewertet werden, wobei bei der Auswertung durch Differenzbildung zwischen in den Satellitendatennachrichten (11, 12, 13, 14) enthaltenen Daten oder daraus bestimmten Daten gleichen Typs eine Bestimmungsgröße (PRC j / sca,ik) des Ionosphärengradienten (10) gewonnen wird.Method for determining an ionospheric gradient ( 10 ), characterized in that at least two satellite data messages ( 11 . 12 . 13 . 14 ) via at least two different transmission paths from one or more satellites ( 1 . 2 ) of a satellite navigation system to one or more receiving stations ( 6 ) of the satellite navigation system and are evaluated thereafter, wherein the evaluation by difference formation between in the satellite data messages ( 11 . 12 . 13 . 14 ) or data of the same type determined therefrom a determinant (PRC j / sca, ik) of the ionosphere gradient ( 10 ) is won. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der am Verfahren beteiligten Empfangsstationen (6) oder wenigstens zwei Antennen (3, 4, 5) derselben Empfangsstation (6) oder verschiedener Empfangsstationen parallel zur Landebahn (7) eines Flughafens angeordnet werden.Method according to Claim 1, characterized in that at least two of the receiving stations ( 6 ) or at least two antennas ( 3 . 4 . 5 ) of the same receiving station ( 6 ) or different receiving stations parallel to the runway ( 7 ) of an airport. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der am Verfahren beteiligten Empfangsstationen (6) oder wenigstens zwei Antennen (3, 4, 5) derselben Empfangsstation (6) oder verschiedener Empfangsstationen auf beiden Seiten der Landeschwelle (8) einer Landebahn (7) eines Flughafens angeordnet werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two of the receiving stations ( 6 ) or at least two antennas ( 3 . 4 . 5 ) of the same receiving station ( 6 ) or different receiving stations on both sides of the landing threshold ( 8th ) of a runway ( 7 ) of an airport. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer, mehrere oder alle der folgenden Einflussgrößen im Verfahren der Bestimmung des Ionosphärengradienten eliminiert werden: – Troposphäreneinfluss (T j / i), – Multipfad-Einfluss (MP j / i), – Empfängeruhrzeitdivergenz (cΔti), – Satellitenuhrzeitdivergenz (cΔtj), – Konstantanteil des Ionosphäreneinflusses (I0)Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one, several or all of the following influencing variables are eliminated in the method of determining the ionospheric gradient: - tropospheric influence (Tj / i), - Multipath influence (MP j / i), Receiver time divergence (cΔt i ), satellite time divergence (cΔt j ), constant ionospheric influence (I 0 ) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsgröße (PRC j / sca,ik) den Ionosphärengradienten (10) zahlenmäßig wiedergibt und/oder die Bestimmungsgröße ein Detektionssignal enthält, das anzeigt, ob der Ionosphärengradient einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination variable (PRC j / sca, ik) the ionospheric gradient ( 10 ) and / or the determinant contains a detection signal indicating whether the ionospheric gradient exceeds a predetermined threshold. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungsgröße (PRC j / sca,ik) an ein landendes Flugzeug (9) übermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination variable (PRC j / sca, ik) to a landing plane ( 9 ) is transmitted. Computerprogramm, mit dem ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einem Prozessor ausgeführt wird.Computer program with which a method according to one of the preceding claims is executed when the computer program is executed on a processor. Ionosphärengradientenmonitor mit wenigstens einem Prozessor, einem von dem Prozessor ausgeführten Computerprogramm nach Anspruch 7 und mit Empfangsmitteln zum Empfang der wenigstens zwei Satellitendatennachrichten (11, 12, 13, 14).An ionospheric gradient monitor having at least one processor, a computer program executed by the processor according to claim 7 and receiving means for receiving the at least two satellite data messages ( 11 . 12 . 13 . 14 ). Ionosphärengradientenmonitor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionosphärengradientenmonitor Teil eines bodengestützen Augmentierungssystems eines Satellitennavigationssystems, insbesondere Teil eines GBAS-Systems, ist oder mit einem solchen System gekoppelt ist.Ionosphere gradient monitor according to claim 8, characterized in that the ionosphere gradient monitor is part of a ground-based augmentation system of a satellite navigation system, in particular part of a GBAS system, or is coupled to such a system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113267792A (en) * 2021-05-26 2021-08-17 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Ionized layer abnormity monitoring and early warning method based on monitoring station network

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ICAO, International Standards and Recommended Practices, Annex 10, Volume 1: Explanatory note, GBAS Category II/III SARPs developed by the Navigation Systems Panel (NSP) Working Group of the Whole (WGW), technical validation completed at the 17 – 28 May 2010 meeting
ICAO, International Standards and Recommended Practices, Annex 10, Volume 1: Explanatory note, GBAS Category II/III SARPs developed by the Navigation Systems Panel (NSP) Working Group of the Whole (WGW), technical validation completed at the 17 - 28 May 2010 meeting *
JING, Jing, et al. Detecting ionospheric gradients for GBAS using a null space monitor. In: Position Location and Navigation Symposium (PLANS), April 2012 IEEE/ION. IEEE, 2012. S. 1125-1133. *
Khanafseh, S., Pullen, S. and Warburton, J.: Carrier Phase Ionospheric Gradient Ground Monitor for GBAS with Experimental Validation. In: Navigation, Vol. 59, Spring 2012, Issue 1, 51 - 60. *
Khanafseh, S., Pullen, S. and Warburton, J.: Carrier Phase Ionospheric Gradient Ground Monitor for GBAS with Experimental Validation. In: Navigation, Vol. 59, Spring 2012, Issue 1, 51 – 60.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113267792A (en) * 2021-05-26 2021-08-17 中国电子科技集团公司第五十四研究所 Ionized layer abnormity monitoring and early warning method based on monitoring station network

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