DE102016013148A1 - Signal transmitter system for seamless use of unmodified GNSS receivers in low-GNSS areas - Google Patents
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Abstract
Diese Erfindung beinhaltet ein Pseudoliten-System, über dessen Pseudoliten (11) GNSS-Navigationssignale (14) in einen GNSS-empfangsarmen Bereich (9) gesendet werden, die von unmodifizierten GNSS-Empfangsgeräten (10) gelesen und sinngemäß zur Positionsbestimmung verarbeitet werden können, da sie inhaltlich eine PRN-Kennung eines realen GNSS-Satelliten (12) und dessen Umlaufdatenparameter (13) beinhalten, wobei die Positionen der GNSS-Satelliten durch Laufzeitkorrekturen in der Nachricht beeinflusst werden können und eine optimierte Positionsbestimmung für eine vordefinierte Empfängerposition ermöglichen.This invention includes a pseudolite system, via the pseudolites (11) of which GNSS navigation signals (14) are sent to a GNSS low-likelihood area (9) which can be read by unmodified GNSS receivers (10) and processed for positioning accordingly; since they contain a content PRN identifier of a real GNSS satellite (12) and its rotation data parameters (13), wherein the positions of the GNSS satellites can be influenced by time corrections in the message and allow optimized positioning for a predefined receiver position.
Description
Die Erfindung betrifft ein Pseudoliten-System zur Positionsbestimmung in Bereichen mit eingeschränkten GNNS-Empfang mit GNSS-Empfangsgeräten gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Erzeugen von laufzeitkorrigierten GNSS-Signalen für jeweils jeden einzelnen Pseudoliten, welche für eine zuvor definierte Empfängerposition optimiert werden, gemäß Anspruch 5. Eine weltweite Positionbestimmung ist durch ein Globales Navigations Satellitensystem (GNSS) möglich, indem dessen einzelne GNSS-Satelliten Navigationssignale aus dem Orbit aussenden, die jeweils ihre Sendeposition und Sendezeitpunkt beinhalten. Diese Navigationssignale können von entsprechenden GNSS-Empfängern gelesen und zur Positionsbestimmung genutzt werden. Beispielhafte GNSS sind das amerikanische Global Positioning System (GPS) oder das europäische Satellitennavigationssystem GALILEO. Die Berechnung der Position durch die GNSS-Empfänger erfolgt dadurch, dass durch die Laufzeitberechnung der GNSS-Nachrichten die Entfernung zu den jeweiligen GNSS-Satelliten ermittelt werden kann. Für eine exakte zweidimensionale Positionsberechnung müssen mindestens drei Navigationssignale empfangen werden, für eine zeitsensitive, dreidimensionale Positionsberechnung ist der Empfang von mindestens vier Navigationssignalen nötig. Die Verteilung der GNSS-Satelliten ist so realisiert, dass überall auf der Welt, zu jedem Zeitpunkt, genügend GNSS-Satelliten sichtbar sind, jedoch gibt es dennoch Bereiche die die Sicht zu allen oder mehrerer GNSS-Satelliten einschränkt und somit die Positionsbestimmung einschränken beziehungsweise unmöglich machen. Bereiche mit eingeschränktem GNSS-Empfang können beispielsweise Gebäude, Tunnel oder sonstige Unterführungen sein. Um in diesen stark genutzten und oft frequentierten Gebieten trotzdem eine Positionsermittlung zu ermöglichen, können GNSS-ähnliche Lokalsysteme eingesetzt werden, die sich jedoch vom Nachrichteninhalt der Navigationssignale unterscheiden. Dadurch ist jedoch die Nutzung der vorhandenen GNSS-Empfänger und dessen Schnittstellen nicht möglich. Man verzichtet auf die Nutzung eines weitverbreiteten und erfolgreich genutzen Navigationssystems und erzeugt einen Strukturbruch der Navigation vom Außenbereich zum GNSS-empfangsarmen Innenbereich. Durch neue alternative Navigationssysteme für den Indoorbereich verzichtet man somit auf die Nutzung eines weitverbreiteten und erfolgreich genutzen Navigationssystems und erzeugt einen Strukturbruch der Navigation vom Außenbereich zum GNSS-empfangsarmen Innenbereich. Jegliche vorhandene Hardware und Software kann durch ein neues alternatives Navigationssystem im Innenbereich nicht genutzt werden, da ohne hardware- und softwareseitiger Anpassung die Navigationsnachrichten nicht gelesen und verarbeitet werden können. Die
- - Bestimmen einer zuvor definierten Empfängerposition;
- - Bestimmen der Pseudolitenposition;
- - Ermitteln der Ephemeridendaten;
- - Dynamische Zuteilung eines GNSS-Satelliten für jeden Pseudoliten;
- - Laufzeitkorrektur des GNSS-Signals für die zuvor definierte Empfängerposition;
- - Erzeugung des GNSS-Signals;
- - Abstrahlen des Signals.
- Determining a previously defined receiver position;
- - determining the pseudolite position;
- - Determining the ephemeris data;
- Dynamic allocation of a GNSS satellite for each pseudolite;
- - Runtime correction of the GNSS signal for the previously defined receiver position;
- Generation of the GNSS signal;
- - emitting the signal.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit Programmcode zur parallelen Durchführung der Verfahrensschritte für jeweils jeden Pseudoliten nach der Erfindung und wie vorstehend beschrieben, wenn das Computerprogramm in einem Computer ausgeführt wird. Ferner betrifft eine Ausführungsform der Erfindung einen Datenträger zur Speicherung der definierten Empfängerposition, der Positionen aller Pseudoliten und der zeitabhängigen Satellitenpositionen. Zudem ist es für den Computer und dem integrierten Programmcode möglich auf die gespeicherten Daten des Datenträgers zuzugreifen. Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugs- zeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Be- zugszeichen verwendet. Die Zeichnungen zeigen in Flg. 1 den Aufbau des Pseudoliten-Systems gemäß der Erfindung in einem GNSS-empfangsarmen Bereich (
So wird einem Pseudoliten der reale GNSS-Satellit dynamisch zugeordnet dessen aktuelle Position den an 180° am nächsten liegenden Fehlerwinkel β (
Nun werden im Schritt S5 die zeitabhängige Position des ausgewählten GNSS-Satelliten ermittelt und für weitere Berechnungen aufbereitet. Im Schritt S6 werden die GNSS-Zeitparameter der Positionsfunktion des ausgewählten GNSS-Satelliten korrigiert. Für die zuvor bestimmte Empfängerposition (
Im Schritt S7 wird das GNSS-Signal mit dem ermittelten Zeitparameter tGNSS,gen erzeugt. Die Nachricht beinhaltet die PRN-Kennung des ausgewählten GNSS-Satelliten, dessen aktuellen Umlaufbahndatenparameter und die berechneten Laufzeitkorrekturen und werden über eine geeignete Schnittstelle an eine Sendeeinheit weitergeleitet. Im Schritt S8 wird das GNSS-Signal über eine Sendeeinheit im GNSS-empfangsarmen Raum (
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 99
- GNSS-empfangsarmer BereichGNSS low-receivable area
- 1010
- GNSS-EmpfangsgerätGNSS receiver
- 1111
- Pseudolitepseudolite
- 1212
- Realer GNSS-SatellitReal GNSS satellite
- 1313
- Umlaufbahn des realen GNSS-SatellitenOrbit of the real GNSS satellite
- 1414
- Erzeugte GNSS-SignaleGenerated GNSS signals
- 1515
- Vordefinierte EmpfängerpositionPredefined receiver position
- 1616
- Position des PseudolitenPosition of the pseudolite
- 1717
- Zeitabhängige Position der SatellitenTime-dependent position of the satellites
- 1818
- Fehlerwinkelerror angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102012007205 B4 [0001]DE 102012007205 B4 [0001]
- US 2006/0208946 A1 [0001]US 2006/0208946 A1 [0001]
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2016
- 2016-10-21 DE DE102016013148.9A patent/DE102016013148A1/en not_active Withdrawn
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