DE102018112862A1 - Verfahren, Mobilgerät sowie Computerprogramm zum Bestimmen eines Abstands - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Abstands zwischen einer ersten Position und einer beabstandeten zweiten Position mittels von einem GNSS-Empfänger eines Mobilgerätes empfangenen GNSS-Signalen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:- Bereitstellen von GNSS-Korrekturdaten,- Empfangen von GNSS-Signalen verschiedener GNSS-Satelliten durch den GNSS-Empfänger des Mobilgerätes, während das Mobilgerät von der ersten Position bis zu der zweiten Position bewegt wird,- Ermitteln einer Phasendifferenz zumindest derjenigen empfangenen GNSS-Signale, die an der ersten Position zu einem ersten Zeitpunkt und an der darauffolgenden zweiten Position zu einem zweiten Zeitpunkt durch den GNSS-Empfänger des Mobilgerätes empfangen wurden,- Korrigieren der ermittelten Phasendifferenzen unter Anwendung der GNSS-Korrekturdaten, und- Bestimmen des Abstandes zwischen der ersten Position und der beabstandeten zweiten Position in Abhängigkeit von Differenzen zwischen der korrigierten Phasendifferenz eines GNSS-Signal eines jeweiligen Satelliten zum ersten Zeitpunkt und der korrigierten Phasendifferenz eines GNSS-Signals des jeweiligen Satelliten zum zweiten Zeitpunkt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Abstandes zwischen einer ersten Position und einer hierzu beabstandeten zweiten Position mittels von einem GNSS-Empfänger eines Mobilgerätes empfangenen GNSS-Signalen. Die Erfindung betrifft ebenso ein Computerprogramm sowie ein Mobilgerät mit einem GNSS-Empfänger hierzu.
• Mithilfe eines GNSS (englisch: Global Navigation Satellite System oder globales Navigationssatellitensystem) kann der geographische Standort auf der Erde oder in seiner Atmosphäre ermittelt werden, um so beispielsweise Menschen oder Fahrzeuge zu navigieren. Ein solches GNSS weist hierfür eine Vielzahl von Satelliten auf, die sich auf einer vorgegebenen Bahn um die Erde bewegen und dabei ein GNSS-Signal aussenden, das von einem entsprechenden GNSS-Empfänger empfangen werden kann. Basierend auf einem solchen GNSS-Signal kann die Entfernung des Empfängergerätes zu dem jeweiligen Satelliten basierend auf einer Laufzeitmessung des Signals bestimmt werden, wobei bei einer hinreichend großen Anzahl von Satelliten, deren GNSS-Signal empfangbar ist, unter Kenntnis der jeweiligen Satellitenposition und Signallaufzeit dann die Ortsposition ermittelbar wird.
• Allerdings weist das klassische GNSS einige Ungenauigkeiten auf, die zu einer Abweichung bei der Positionsbestimmung führen. So weisen die Satellitenuhren der Satelliten in der Regel eine Ungenauigkeit auf, die bei der Entfernungsmessung zu einem Fehler der Ortsbestimmung führen kann. Auch weisen die Umlaufbahnen der Satelliten Abweichungen auf, durch die Fehler bei der Bestimmung der Entfernung zwischen Empfängergerät und Satellit basierend auf der Signallaufzeit entstehen kann.
• Des Weiteren muss ein von einem Satelliten ausgesendetes GNSS-Signal durch die einzelnen Schichten der Erdatmosphäre, wobei hier insbesondere die Ionosphäre und die Troposphäre Einfluss auf das GNSS-Signal haben können, die zu einer Abweichung bei der Entfernungsmessung führen können und damit die Genauigkeit der Standportermittlung negativ beeinflussen.
• Aus diesen Gründen ist die Standortermittlung mithilfe eines klassischen GNSS nur um wenige Meter genau, so dass sich ein klassisches GNSS zur Standortbestimmung für Anwendungen, die eine hochgenaue Positionsangabe in wenigen Zentimetern Genauigkeit erfordern, nur bedingt eignet. Gerade in sicherheitskritischen Bereichen, wie bspw. dem autonomen Fahren, ist es daher notwendig, dass eine Ortsposition mit wenigen Zentimetern Genauigkeit mithilfe eines GNSS erzielt werden kann.
• Aus diesem Grund werden von einigen Betreibern GNSS-Korrekturdaten bereitgestellt, die die systembedingten Fehler des GNSS (Satellitenuhrenfehler, etc.) sowie Störungen der Atmosphäre (Ionosphäre, Troposphäre) adressieren und hier Korrekturinformationen zur Verfügung stellen, mit denen sich der gemessene Fehler beim Empfangen der GNSS-Signale korrigieren lässt. Hierdurch erreicht man zwar eine höhere Genauigkeit in Bezug auf die Systemfehler bzw. Störungen der Atmosphäre. Allerdings hängt dann die Genauigkeit der Ortsposition im Wesentlichen von der Empfangshardware (Antenne und Empfänger) ab, so dass insbesondere bei mobilen Endgeräten, wie beispielsweise Mobiltelefone oder Smartphones, meist eine große Ungenauigkeit bei der Positionsbestimmung mithilfe eines GNSS festzustellen ist, die durch jene Antennenfehler und Empfängerfehler (bspw. Uhrenfehler des Empfängers) in dem Mobilgerät beeinflusst werden.
• Kennt man den geographischen Standort zweier beabstandeter Positionen, so lässt sich deren Abstand relativ einfach ermitteln. Allerdings ist die Genauigkeit des so ermittelten Abstandes unmittelbar abhängig von der Genauigkeit der Ermittlung des geographischen Standortes mithilfe des GNSS, wodurch eine solche Methode insbesondere bei mobilen Endgeräten wie Mobiltelefone oder Smartphones aufgrund des dort vorhandenen signifikanten Antennen- und Emfpängerfehlers nicht sinnvoll ist. Es besteht jedoch ein Bedürfnis, den Abstand zwischen zwei Positionen mithilfe eines Gerätes, wie beispielsweise einem Telefon oder einem Smartphone, zu jeder Zeit hochgenau bestimmen zu können, wodurch sich vielfältige Anwendungsfelder ergeben.
• Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren, ein verbessertes Mobilgerät sowie ein verbessertes Computerprogramm anzugeben, mit dem sich unter Verwendung eines einzigen mobilen Endgerätes der Abstand zwischen zwei beabstandeten Positionen hochgenau (wenige Zentimeter Genauigkeit) ermitteln lässt.
• Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dem Mobilgerät gemäß Anspruch 9 sowie dem Computerprogammprodukt gemäß Anspruch 10 erfindungsgemäß gelöst.
• Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Abstandes zwischen einer ersten Position und einer beabstandeten zweiten Position mittels von einem GNSS-Empfänger eines Mobilgerätes empfangenen GNSS-Signalen verschiedener Satelliten vorgeschlagen. Das Mobilgerät ist dabei insbesondere dergestalt, dass es durch eine Person getragen werden kann, insbesondere in der Hand getragen werden kann, wie beispielsweise Mobiltelefone oder Smartphones. Die erste Position und die zweite Position sind dabei Punkte auf der Erdoberfläche oder in der darüberliegenden Atmosphäre, wobei der hochgenaue geographische Standort der ersten und der zweiten Position gerade nicht bekannt sind und zur Abstandsmessung herangezogen werden sollen. Demzufolge kann der Abstand zwischen der ersten Position und der zweiten Position auch nicht basierend auf dem geographischen Standort der Positionen bestimmt werden.
• Zunächst werden GNSS-Korrekturdaten bereitgestellt, mit denen sich die Abweichungen, Störungen und Änderungen von Satellitenpositionen über die Zeit bestimmen lassen, um so die GNSS-Signale hinsichtlich ihrer Genauigkeit zu korrigieren. Das Bereitstellen der GNSS-Korrekturdaten darf dabei zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgen, muss jedoch spätestens dann vorliegen, wenn die GNSS-Korrekturdaten benötigt werden.
• Des Weiteren werden nun GNSS-Signale verschiedener GNSS-Satelliten durch den GNSS-Empfänger des Mobilgerätes empfangen, und zwar während das Mobilgerät von der ersten Position bis zu der zweiten Position bewegt wird. Es werden demzufolge die GNSS-Signale ausgehend von der ersten Position während des Bewegens hin zu der zweiten Position empfangen. Die Bestimmung des Abstandes beginnt dabei mit der entsprechenden Messung an der ersten Position, wobei das Mobilgerät dann beispielsweise durch eine Person zu der zweiten Position bewegt wird, wo dann darauf die Messung gestoppt wird. Unter einer Messung wird hierbei nicht verstanden, dass am Beginn der Messung erstmalig GNSS-Signale empfangen werden. Vielmehr wird hierbei lediglich verstanden, dass an der ersten Position die Messung des Abstandes beginnt und beim Erreichen der zweiten Position die Messung gestoppt wird, so dass zwischen der Position beim Beginn der Messung und der Position am Ende der Messung der Abstand ermittelt werden soll.
• Anschließend wird eine Phasendifferenz zumindest derjenigen empfangenen GNSS-Signale ermittelt, die an der erste Position zu einem ersten Zeitpunkt und an der nachfolgenden zweiten Position zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt durch den GNSS-Empfänger des Mobilgerätes empfangen wurden, wobei sich die Phasendifferenz aus den empfangenen GNSS-Signalen der verschiedenen Satelliten ermitteln lässt. Dabei liegt für jeden empfangenen Satelliten, von dem GNSS-Signale während der Messung zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt empfangen wurden, eine Information über die Phasendifferenz des GNSS-Signals dieses Satelliten zum ersten Zeitpunkt an der ersten Position und eine Phasendifferenz des Satelliten zum zweiten Zeitpunkt an der zweiten Position vor. Mit anderen Worten, für jeden Satelliten, deren Signale empfangen wurden, liegt somit eine Phasendifferenz zum ersten Zeitpunkt und zum zweiten Zeitpunkt vor, die sich aus der Messung während des Bewegens des Mobilgerätes von der ersten Position zur zweiten Position ergibt und auf den empfangenen GNSS-Signalen der jeweiligen Satelliten beruht. Das Empfangen der GNSS-Signale erfolgt dabei vorteilhafterwiese kontinuierlich und ununterbrochen während der gesamten Messzeit zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt.
• Diese Informationen über die Phasendifferenz sind jedoch aufgrund der bereits vorstehend beschriebenen Einflüsse ungenau und eignen sich demzufolge nicht für eine hochgenaue Bestimmung des geographischen Standortes und des Abstandes zwischen diesen Positionen. Demzufolge werden die ermittelten Phasendifferenzen unter Anwendung der GNSS-Korrekturdaten korrigiert, so dass nunmehr korrigierte Phasendifferenzen zumindest zum ersten und zum zweiten Zeitpunkt vorliegen. Diese korrigierten Phasendifferenzen sind dabei hinsichtlich der zeitlich veränderlichen Systemfehler korrigiert, d.h. jene Fehler und Störungen, die sich aus der Beeinflussung der Satelliten und des GNSS-Signals an sich ergeben. Fehler, die auf Empfängerseite liegen, wie Antennenfehler und Uhrenfehler des Mobilgerätes, können mithilfe der GNSS-Korrekturdaten nicht korrigiert werden.
• Anschließend wird der Abstand zwischen der ersten Position und der beabstandeten zweiten Position in Abhängigkeit von Differenzen zwischen der korrigierten Phasendifferenz eines GNSS-Signals eines jeweiligen Satelliten zum ersten Zeitpunkt und der korrigierten Phasendifferenz eines GNSS-Signals des jeweiligen Satelliten zum zweiten Zeitpunkt bestimmt, so dass ohne Kenntnis des geographischen Standortes der ersten und der zweite Position sich der Abstand allein aus den ermittelten und korrigierten Phasendifferenzen der einzelnen Signale der jeweiligen Satelliten bestimmen lässt.
• Dabei haben die Erfinder erkannt, dass der in jedem Mobilgerät vorhandene Empfängerfehler, d.h. insbesondere entsprechende Antennenfehler und Empfängerfehler, bei der gesamten Messung unberücksichtigt bleiben kann, da durch die Verwendung eines einzigen Mobilgerätes sowohl an der ersten als auch an der zweiten Position die empfängerseitigen Fehler identisch sind und sich somit bei der Differenzbildung der Phasendifferenzen an der ersten und der zweiten Position herauskürzen. Die empfängerseitigen Fehler haben demzufolge keinen nennenswerten Einfluss auf die Genauigkeit bei der Ermittlung des Abstandes basierend auf der Differenz der korrigierten gemessenen Phasendifferenz am zweiten Zeitpunkt und der korrigierten erwarteten Phasendifferenz bedingt durch die erste Position, da diese Fehler an beiden Positionen gleich sind.
• Damit kann mithilfe eines herkömmlichen mobilen Endgerätes, wie beispielsweise einem Mobiltelefon oder einem Smartphone, das für den Empfang von GNSS-Signalen eine sehr einfache Hardware mit hohen Ungenauigkeiten hat, der Abstand zwischen zwei Positionen mithilfe eines GNSS so hochgenau bestimmt werden, dass der Abstand auf wenige Zentimeter genau, d.h. in der Regel weniger als 5-3 cm Genauigkeit bestimmt werden kann. Aufgrund des Empfängerfehlers an den Mobilgeräten wäre eine solche Genauigkeit bei der Ermittlung des Abstandes zwischen den beiden Positionen mithilfe des geographischen Standortes mit dieser Genauigkeit nicht möglich, da der Empfängerfehler bei der Bestimmung des geographischen Standortes einen entscheidenden Einfluss hat.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung wird eine Veränderung der Satellitenposition der jeweiligen Satelliten zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt in Abhängigkeit von den bereitgestellten GNSS-Korrekturdaten ermittelt, wobei die ermittelten Phasendifferenzen weiterhin unter Berücksichtigung der Veränderung der Satellitenposition ihrer jeweiligen Satelliten korrigiert werden. Hierdurch kann der entstehende Fehler in den Phasendifferenzen an den zweiten Positionen, der sich auf die Bewegung des jeweiligen Satelliten während der Zeitspanne zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt ergibt, nachträglich korrigiert werden, so dass eine Messung an der zweiten Position bezüglich der Phasendifferenz erhalten wird so, als hätte das Mobilgerät mit dem GNSS-Empfänger an der zweiten Position ein GNSS-Signal empfangen und eine Phasendifferenz ermittelt so, als ob sie zum ersten Zeitpunkt empfangen und ermittelt worden wäre. Dadurch wird der Fehler, der durch das Bewegen des Mobilgerätes von der ersten Position hin zur zweiten Position aufgrund der hierfür benötigten Zeitspanne korrigiert. Die Bahnbewegung des Satelliten zur Korrektur dieser Art kann sich dabei insbesondere auch aus den GNSS-Korrekturdaten ergeben.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die ermittelten Phasendifferenzen weiter unter Berücksichtigung eines Satellitenuhrenfehlers der jeweiligen Satelliten, eines Satellitensignalbias der jeweiligen Satelliten sowie Informationen bezüglich einer Störung durch die Ionosphäre und/oder Troposphäre, die aus den GNSS-Korrekturdaten ermittelt wurden, korrigiert.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass zur Bestimmung eines Abstandes nicht nur zwei Positionen benötigt werden, sondern eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Positionen vorgesehen sind, wobei der Abstand zwischen der ersten und der letzten Position dieser Reihe von aufeinanderfolgenden Positionen mithilfe des vorstehend genannten Verfahrens bestimmt werden soll. Hierfür wird der Abstand zweier aufeinanderfolgender Positionen unter Anwendung des vorstehend genannten Verfahrens ermittelt, wobei die zuerst kommende Position die erste Position im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens ist und die darauffolgende Position die zweite Position im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens ist. Der Abstand zwischen einer solchen zuerst kommenden Position und einer darauffolgenden Position wird sodann mit dem vorliegend genannten Verfahren bestimmt, wobei der gesamte Abstand zwischen der Anfangsposition und der Endposition dieser Reihe von aufeinanderfolgenden Positionen durch die Summe aller ermittelten Abstände der aufeinanderfolgenden Positionen bestimmt wird.
• Hierdurch wird es möglich, den Abstand zweier Positionen nicht nur hinsichtlich der Luftlinie zu bestimmen, sondern auch jedwede Strecke mit Kurven und Krümmungen abzubilden, sofern die abzumessende Strecke durch eine hinreichende Anzahl von Positionen zwischen der Anfangsposition und der Endposition angenähert wird. Damit kann das vorliegend genannte Verfahren auch als Ersatz für ein Hodometer verwendet werden, um die Wegstrecke einer insbesondere nicht gerade verlaufenden Strecke oder eines nicht gerade verlaufenden Weges zu bestimmen.
• Das Verfahren kann dabei auf dem Mobilgerät, an dem der GNSS-Empfänger angeordnet wird, durch eine auf dem Mobilgerät vorgesehenen elektronischen Recheneinheit ausgeführt werden, so dass die Bestimmung des Abstandes autark durch das Mobilgerät erfolgen kann. Hierfür werden dem Mobilgerät zuvor entsprechende GNSS-Korrekturdaten bereitgestellt, die das Mobilgerät beispielsweise über eine Funkschnittstelle abrufen kann. Hier ist es beispielsweise denkbar, dass das Mobilgerät über einen Internetzugang verfügt und so die GNSS-Korrekturdaten aktuell von einem entsprechenden Dienstanbieter zum Zeitpunkt der Messung abruft.
• In einer alternativen Ausführungsform ist es aber auch denkbar, dass zumindest ein Teil der Berechnungsverfahren oder auch alle Teile des Berechnungsverfahrens nicht auf der Recheneinheit des Mobilgerätes ausgeführt werden, sondern auf einer externen Recheneinheit, die beispielsweise Bestandteil eines Servers oder einer Serveranlage sein kann. Das Mobilgerät befindet sich dabei in einer Kommunikationsverbindung mit dieser externen Recheneinheit bzw. mit dem externen Server, so dass das Mobilgerät Daten bezüglich des vorstehend beschriebenen Verfahrens mit der externen Recheneinheit bzw. dem Server austauschen kann.
• So ist es beispielsweise denkbar, dass nach dem Empfang der GNSS-Signale von dem GNSS-Empfänger des Mobilgerätes diese Signale an die externe Recheneinheit bzw. den Server übertragen werden, wobei dann die Ermittlung der Phasendifferenzen, das Korrigieren der Phasendifferenzen sowie die Bestimmung des Abstandes, sowie es im Patentanspruch 1 beschrieben ist, durch die externe Recheneinheit bzw. den Server durchgeführt werden. Das Ergebnis, nämlich der berechnete Abstand zwischen der ersten und der zweiten Position kann dann wieder zurück an das Mobilgerät übertragen werden, wo der durch die externe Recheneinheit bzw. den Server berechnete Abstand dann auf einem Display angezeigt werden kann.
• Denkbar ist allerdings auch, dass von dem Mobilgerät, insbesondere der dort erteilten Recheneinheit aus den empfangenen GNSS-Signalen zunächst die Phasendifferenzen noch auf dem Mobilgerät berechnet werden und dann diese an die externe Recheneinheit bzw. den Server übertragen werden, wo dann die weiteren Schritte insbesondere das Korrigieren der Phasendifferenzen sowie die Bestimmung des Abstandes durch die externe Recheneinheit aufgeführt werden. Schließlich ist es auch denkbar, dass bis auf die Ermittlung des Abstandes alle Schritte zunächst auf dem Mobilgerät bzw. der dort verbauten Recheneinheit ausgeführt werden und anschließend die so ermittelten Daten lediglich zur Ermittlung des Abstandes an die externe Recheneinheit bzw. den Server übertragen werden.
• Hierdurch wird es möglich, dass die Rechenkapazität des Mobilgerätes nicht über dem Maß strapaziert wird und leistungsintensive Berechnungen auf eine leistungsstarke Recheneinheit außerhalb des Mobilgerätes ausgelagert werden.
• So ist es beispielsweise denkbar, dass das Mobilgerät ein Smartphone ist, wobei das Verfahren zum Bestimmen des Abstandes durch eine auf dem Smartphone installierte App (Computerprogramm) durchführbar ist.
• Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
• 1 - Schematische Darstellung der Abstandsermittlung mittels eines satellitenbasierten Navigationssystems.
• 1 zeigt ein Mobilgerät 1, das eine GNSS-Antenne 2 und eine Recheneinheit 3 aufweist. Das Mobilgerät 1 befindet sich dabei in einer Ausgangssituation an der Position P₁ zu einem Zeitpunkt t₁ . Dabei soll mithilfe des Mobilgerätes 1 der Abstand d zu der Position P₂ gemessen werden, wofür das Mobilgerät 1 an die Position P₂ bewegt wird und dort zu einem Zeitpunkt t₂ sich befindet. Während der Zeit zwischen t₁ und t₂ , in das das Mobilgerät 1 von der Position P₁ zu der Position P₂ entlang des zu messenden Abstandes d bewegt wird, wird die erfindungsgemäße Messung durch das Mobilgerät 1 durchgeführt, wobei das Verfahren insbesondere durch die Recheneinheit 3 des Mobilgerätes 1 ausgeführt wird.
• Die Messung startet dabei an der ersten Position P₁ zum Zeitpunkt t₁ , wobei dann das Mobilgerät 1 zur Position P₂ bewegt wird, an dem es sich dann zum Zeitpunkt t₂ befindet. Dann stoppt die Messung. Während dieser Zeit werden von den drei beispielhaft gezeigten Satelliten 11, 12 und 13 eines GNSS 10 entsprechende GNSS-Signale S empfangen, aus denen dann der zu ermittelnde Abstand d zwischen der Position P₁ und P₂ ermittelt werden soll. Hierfür werden insbesondere GNSS-Signale an der ersten Position P₁ empfangen, nämlich ein GNSS-Signal S_11-1 des ersten Satelliten 11, ein GNSS-Signal S_12-1 des zweiten GNSS-Satelliten 12 sowie ein GNSS-Signal S_13-1 des dritten GNSS-Satelliten. Dies ist lediglich eine vereinfachte Darstellung. In der Praxis werden, um nicht zuletzt auf den Uhrenfehler des Empfängers bestimmen zu können, mindestens vier Satelliten benötigt. Je mehr Satelliten empfangen werden können, desto besser das Ergebnis.
• Zum Zeitpunkt t₂ an der Position P₂ werden ebenfalls Signale empfangen, wobei hier ein GNSS-Signal S_11-2 des ersten GNSS-Satelliten 11, ein GNSS-Signal S_12-2 des zweiten GNSS-Satelliten 12 sowie ein GNSS-Signal S_13-2 des dritten GNSS-Satelliten 13 empfangen.
• Aus diesen empfangenen GNSS-Signalen S lässt sich dann eine Phasendifferenz des GNSS-Signals ermitteln, wobei diese Phasendifferenz mithilfe von dem Mobilgerät 1 bereitgestellten GNSS-Korrekturdaten entsprechend korrigiert werden.
• So ergeben sich für den ersten GNSS-Satelliten 11 aus seinen empfangenen Signalen S_11-1 und S_11-2 die ermittelten Phasendifferenzen PD_11-1 und PD_11-2 , die dann entsprechend durch die GNSS-Korrekturdaten korrigiert werden. Als Ergebnis liegen dann die korrigierten Phasendifferenzen des jeweiligen Satelliten vor, die als PD'_11-1 und PD'_11-2 bezeichnet werden. Analog hierzu werden die korrigierten Phasendifferenzen für die GNSS-Satelliten 12 und GNSS-Satelliten 13 ermittelt.
• Aus diesen so korrigierten Phasendifferenzen der einzelnen Satelliten lässt sich sodann für jeden Satelliten eine Differenz der Phasendifferenzen ermitteln, wobei die Differenz der Phasendifferenzen dann den Abstand d zwischen den Positionen P₁ und P₂ ergibt. Die Differenzen der Phasendifferenzen ergeben sich dabei vereinfacht dargestellt wie folgt: $$\mathrm{\Delta }{\text{PD'}}_{11}={\text{PD'}}_{11-1}-{\text{PD'}}_{11-2}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{\text{PD'}}_{12}={\text{PD'}}_{12-1}-{\text{PD'}}_{12-2}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{\text{PD'}}_{13}={\text{PD'}}_{13-1}-{\text{PD'}}_{13-2}$$

  

  ΔPD'₁₁ bezeichnet dabei die Differenz der Phasendifferenzen der GNSS-Signale des ersten GNSS-Satelliten 11 in der korrigierten Form, während ΔPD'₁₂ die Differenz der Phasendifferenzen des zweiten GNSS-Satelliten 12 und ΔPD'₁₃ die Differenz der Phasendifferenzen des dritten Satelliten kennzeichnet.
• Aus diesen Differenzen ΔPD'₁₁, ΔPD'₁₂ und ΔPD'₁₃ lässt sich sodann der Abstand d zwischen der Position P₁ und P₂ ermitteln, da in der Gesamtrechnung die Veränderung des Mobilgerätes durch das Bewegen des Mobilgerätes von der Position P₁ zu P₂ als alleinige Unbekannte verbleibt. Die Empfängerfehler basierend auf der nicht ausreichend genauen Hardware des Mobilgerätes 1 sind dabei sowohl an der Position P₁ und P₂ für die Messung der Phasendifferenz identisch und kürzen sich so aus der Gesamtrechnung heraus.
• Damit wird es möglich, den Abstand d zwischen der Position P₁ und P₂ auf wenige Zentimeter genau zu bestimmen, ohne dass hierfür die geographische Position bzw. der geographische Standort der Position P₁ und P₂ mithilfe des GNSS 10 ermittelt werden muss.
• Dabei kann aus den GNSS-Korrekturdaten auch die Veränderung der Satellitenposition während der Zeitspanne Δt_1-2 ermittelt werden und dann bei der Bestimmung der Phasendifferenzen an der zweiten Position P₂ aus den dort empfangenen GNSS-Signalen berücksichtigt werden, um so den Fehler in der Phasendifferenz PD_11-2, PD_12-2 und PD_13-2 basierend auf der Bewegung des Satelliten während der Zeitspanne Δt_1-2 zu kompensieren.
• Bezugszeichenliste

1 -

Mobilgerät

2 -

GNSS-Antenne

3 -

Recheneinheit des Mobilgerätes

10 -

GNSS

11 -

erster GNSS-Satellit

12 -

zweiter GNSS-Satellit

13 -

dritter GNSS-Satellit

P₁ -

erste Position

P₂ -

zweite Position

t₁ -

erster Zeitpunkt an P₁

t₂ -

zweiter Zeitpunkt an P₂

S -

GNSS-Signal

PD -

Phasendifferenz eines GNSS-Signals

Claims (10)

1. Verfahren zum Bestimmen eines Abstands (d) zwischen einer ersten Position (P₁) und einer beabstandeten zweiten Position (P₂) mittels von einem GNSS-Empfänger eines Mobilgerätes (1) empfangenen GNSS-Signalen (S), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen von GNSS-Korrekturdaten, - Empfangen von GNSS-Signalen (S) verschiedener GNSS-Satelliten (11, 12, 13) durch den GNSS-Empfänger des Mobilgerätes (1), während das Mobilgerät (1) von der ersten Position (P₁) bis zu der zweiten Position (P₂) bewegt wird, - Ermitteln mindestens einer Phasendifferenz (PD) zumindest derjenigen empfangenen GNSS-Signale (S), die an der ersten Position (P₁) zu einem ersten Zeitpunkt (t₁) und an der darauffolgenden zweiten Position (P₂) zu einem zweiten Zeitpunkt (t₂) durch den GNSS-Empfänger des Mobilgerätes (1) empfangen wurden, - Korrigieren der ermittelten Phasendifferenzen (PD) unter Anwendung der GNSS-Korrekturdaten, und - Bestimmen des Abstandes zwischen der ersten Position (P₁) und der beabstandeten zweiten Position (P₂) in Abhängigkeit von Differenzen zwischen der korrigierten Phasendifferenz (PD) eines GNSS-Signals (S) eines jeweiligen Satelliten (11, 12, 13) zum ersten Zeitpunkt und der korrigierten Phasendifferenz (PD) eines GNSS-Signals (S) des jeweiligen Satelliten (11, 12, 13) zum zweiten Zeitpunkt (t₂).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung der Satellitenposition der jeweiligen Satelliten (11, 12, 13) zwischen dem ersten Zeitpunkt (t₁) und dem zweiten Zeitpunkt (t₂) in Abhängigkeit von den bereitgestellten GNSS-Korrekturdaten ermittelt wird, wobei die ermittelten Phasendifferenzen (PD) weiterhin unter Berücksichtigung der Veränderung der Satellitenposition ihrer jeweiligen Satelliten (11, 12, 13) korrigiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Phasendifferenzen (PD) weiterhin unter Berücksichtigung eines Satellitenuhrenfehlers der jeweiligen Satelliten (11, 12, 13), eines Satellitenbias der jeweiligen Satelliten (11, 12, 13) sowie Informationen bezüglich einer Störung durch die Ionosphäre und/oder Troposphäre, die aus den GNSS-Korrekturdaten ermittelten wurden, korrigiert werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von aufeinanderfolgender Positionen vorgesehen sind, wobei der Abstand zweier aufeinanderfolgender Positionen (P₁, P₂) unter Anwendung des Verfahrens mit der Maßgabe bestimmt wird, dass bei den zwei aufeinanderfolgenden Positionen (P₁, P₂) die zuerst kommende Position die erste Position (P₁) im Sinne des beschriebenen Verfahrens und die darauf folgende Position die zweite Position (P₂) im Sinne des beschriebenen Verfahrens ist, wobei der Abstand zwischen der Anfangsposition und der Endposition aller aufeinanderfolgender Positionen aus der Summe der einzelnen Abstände zweier jeweils aufeinanderfolgender Positionen (P₁, P₂) bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der ersten Position (P₁) und der zweiten Position (P₂) nicht durch Differenzbildung des geographischen Standortes des mobilen GNSS-Empfängers an der ersten Position (P₁) mit dem geographischen Standort des mobilen GNSS-Empfängers an der zweiten Position (P₂) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auf dem Mobilgerät (1) mit dem GNSS-Empfänger ausgeführt und der Abstand durch eine elektronische Recheneinheit (3) des Mobilgerätes (1) bestimmt wird, wobei die GNSS-Korrekturdaten dem Mobilgerät (1) bereitgestellt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass - die GNSS-Signale von dem GNSS-Empfänger des Mobilgerätes empfangen und an eine außerhalb des Mobilgerätes vorgesehene externe Recheneinheit übertragen werden, wobei das Ermitteln der Phasendifferenzen, das Korrigieren der Phasendifferenzen sowie die Bestimmung des Abstandes durch die externe Recheneinheit ausgeführt werden, oder - die Phasendifferenzen von der Recheneinheit des Mobilgerätes ermittelt werden und an eine außerhalb des Mobilgerätes vorgesehene externe Recheneinheit übertragen werden, wobei das Korrigieren der Phasendifferenzen sowie die Bestimmung des Abstandes durch die externe Recheneinheit ausgeführt werden, oder - die Korrektur der Phasendifferenzen von der Recheneinheit des Mobilgerätes ermittelt werden und an eine außerhalb des Mobilgerätes vorgesehene externe Recheneinheit übertragen werden, wobei die Bestimmung des Abstandes durch die externe Recheneinheit ausgeführt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mobile GNSS-Empfänger ein Mobiltelefon, insbesondere ein Smartphone, ist.
9. Mobilgerät (1) mit einem GNSS-Empfänger und einer Recheneinheit (3), die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
10. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Computerprogrammprodukt mit den Programmcodemitteln auf einer Datenverarbeitungsanlage ausgeführt wird.

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