DE102021207770A1 - Verfahren zur Bereitstellung einer Zeitinformation in einem GNSS-Empfänger - Google Patents

Verfahren zur Bereitstellung einer Zeitinformation in einem GNSS-Empfänger Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Bereitstellung einer Zeitinformation in einem GNSS-Empfänger, aufweisend die folgenden Schritte:a) Empfangen mindestens einer Zeitzählervariable von einem GNSS-Satelliten, wobei die Zeitzählervariable eine vergangene Anzahl von Zeitintervallen seit einem Zeitstartwert beschreibt, wobei eine Datenlänge der Zeitzählervariable auf eine maximale Anzahl von zählbaren Zeitintervallen begrenzt ist,b) Auslesen einer Offsetvariablen aus einem in dem GNSS-Empfänger hinterlegten nicht-flüchtigen Speicher, wobei die Offsetvariable eine zuvor vom GNSS-Satelliten empfangene und rekonstruierte Zeit beschreibt und ihre Datenlänge die Datenlänge der Zeitzählervariable überschreitet,c) Durchführen einer Restdivision der Offsetvariable mit der maximalen Anzahl, die durch die Datenlänge der Zeitzählervariable aus Schritt a) gegeben ist, zur Ermittlung einer Offset-Zeitzählervariable,d) Bilden einer Differenz zwischen der Zeitzählervariablen und der in Schritt c) gebildeten Offset-Zeitzählervariablen,e) Wenn die Differenz negativ ist, Erhöhen der Differenz um die maximale Anzahl von zählbaren Zeitintervallen, so dass eine korrigierte Differenz entsteht; undf) Addition der in Schritt d) gebildeten Differenz, zu der Offset-Variable, um eine Zeitinformation zu bestimmen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer Zeitinformation in einem GNSS-Empfänger.
  • Ein globales Navigationssatellitensystem (Abk.: GNSS) ist ein System zur Positionsbestimmung und Navigation auf der Erde und in der Luft durch den Empfang von Navigationssatellitensignalen. Jedes Navigationssatellitensignal enthält die Informationen über die aktuelle Position des zugehörigen Navigationssatelliten und die aktuelle Zeit. Durch den Empfang von mindestens vier Navigationssatellitensignalen aus vier verschiedenen Navigationssatelliten desselben GNSS lässt sich bei einem mit dem GNSS-Empfänger ausgestatteten Objekt seine Position bestimmen.
  • Allerdings kann beim Dekodieren der im Navigationssatellitensignal enthaltenen Zeitinformation das sogenannte Wochennummer-Roll-Over-Problem vorkommen, welches zu einer falsch dekodierten Zeitinformation und somit zu einer falschen Positionsbestimmung führen kann.
  • Bei GPS wird beispielsweise die sogenannte LNAV-Navigationsbotschaft dekodiert. In ihr wird die Uhrzeit im Format Wochennummer (Englisch: Week Number, Abk.: WN) und Wochenzeit (Englisch: Time Of Week, Abk.: TOW) dargestellt. Während die TOW die Anzahl der seit Beginn einer Woche vergangenen Sekunden zählt und jede neue Woche auf 0 zurückspringt, zählt die WN fortlaufend die Wochen, die seit dem 6. Januar 1980 vergangen sind. Entsprechend hat die GPS WN zum Zeitpunkt am 27. Mai 2021 beispielsweise 2159 betragen. Allerdings sind für die WN in der GPS-LNAV-Botschaft nur 10 Bits vorgesehen, sodass die WN, wie sie vom Satelliten übertragen wird, einen maximalen Wert von 1023 einnehmen kann. Die darauffolgende Woche wird wieder als 0 übertragen. Ein Navigationsempfänger, der sein Datum nur anhand der GPS-LNAV-Botschaft bestimmt, läuft daher Gefahr, nach spätestens 1023 Wochen (entspricht etwa 19,7 Jahren) einen Datumssprung um 1023 Wochen in die Vergangenheit zu machen. Solche sogenannten GPS week number Roll-Overs sind bereits in den Jahren 1999 und 2019 geschehen und führten zu einigen Problemen, die teilweise auch in der Presse beschrieben wurden.
  • Das europäische Satelliten-Navigationssystem Galileo verwendet dieselbe Darstellung des Datums in WN und TOW, allerdings sind in der Galileo-Navigationsbotschaft 12 Bits für die WN vorgesehen, sodass zusammen mit dem Start der WN-Zählung ab April 1999 der erste Roll-Over im Jahr 2078 stattfinden wird, und somit jenseits der Lebensdauer heutiger Produkte. Glonass überträgt das Datum in einem anderen Format und ist theoretisch bis jenseits von 2120 vor einem derartigen Problem gefeit.
  • Die modernen GPS-Signale mit ihren entsprechenden Botschaften sehen mehr Bits für die WN vor, sodass das Roll-Over-Problem hier auch hinreichend in die Zukunft verschoben wird, allerdings ist das LNAV-Signal und seine Botschaft momentan das mit Abstand am häufigsten zivil genutzte Signal.
  • Um dennoch ein richtiges Datum aus der GPS-LNAV-Botschaft zu bestimmen, verwenden GNSS-Empfänger derzeit einen in einer Firmware festgelegten statischen Offset-Wert, der es ermöglicht, die korrekte WN zu rekonstruieren. Allerdings laufen solche GNSS-Empfänger Gefahr, 1023 Wochen nach dem Offset wieder ein falsches Datum zu bestimmen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Hier beschrieben wird eine neue Möglichkeit zur Abmilderung bzw. Behebung des Wochennummer-Roll-Over-Problems, indem anstatt des in der Firmware festgelegten statischen Offsetwert eine nach dem Zeitverlauf dynamisch veränderbare Offsetvariable angewendet wird. Somit können 1023 Wochen mit der veränderbaren Offsetvariable zeitlich nach hinten verschoben werden. Dadurch wird das Roll-Over-Problem abgemildert bzw. behoben.
  • Hiervon ausgehend wird hier ein Verfahren zur Bereitstellung einer Zeitinformation in einem GNSS-Empfänger beschrieben, aufweisend die folgenden Schritte:
    1. a) Empfangen mindestens einer Zeitzählervariable von einem GNSS-Satelliten, wobei die Zeitzählervariable eine vergangene Anzahl von Zeitintervallen seit einem Zeitstartwert beschreibt, wobei eine Datenlänge der Zeitzählervariable auf eine maximale Anzahl von zählbaren Zeitintervallen begrenzt ist,
    2. b) Auslesen einer Offsetvariablen aus einem in dem GNSS-Empfänger hinterlegten nicht-flüchtigen Speicher, wobei die Offsetvariable eine zuvor vom GNSS-Satelliten empfangene und rekonstruierte Zeit beschreibt und ihre Datenlänge die Datenlänge der Zeitzählervariable überschreitet,
    3. c) Durchführen einer Restdivision der Offsetvariable mit der maximalen Anzahl, die durch die Datenlänge der Zeitzählervariable aus Schritt a) gegeben ist, zur Ermittlung einer Offset-Zeitzählervariable,
    4. d) Bilden einer Differenz zwischen der Zeitzählervariablen und der in Schritt c) gebildeten Offset-Zeitzählervariablen,
    5. e) Wenn die Differenz negativ ist, Erhöhen der Differenz um die maximale Anzahl von zählbaren Zeitintervallen, so dass eine korrigierte Differenz entsteht,
    6. f) Addition der in Schritt d) gebildeten Differenz, zu der Offset-Variablen, um eine Zeitinformation zu bestimmen.
  • Bevorzugt ist das Verfahren, wenn nach Schritt f) noch folgender Schritt erfolgt:
    • g) Wenn die Differenz einen Schwellwert überschreitet, Schreiben der Zeitinformation in den nicht-flüchtigen Speicher.
  • Das beschriebene Verfahren wird insbesondere vorteilhaft in einem GNSSbasierten Lokalisierungssystem zum autonomen Fahren angewendet. Dabei meint das autonome Fahren hier insbesondere die Fortbewegung von Fahrzeugen, mobilen Robotern und fahrerlosen Transportsystemen (z. B. Kraftfahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe), die sich mittels eines GNSS-Empfängers des Lokalisierungssystems und basierend auf Globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS) weitgehend autonom verhalten. Es ist besonders vorteilhaft, wenn ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug mit einem Lokalisierungssystem mit einem solchen GNSS-Empfänger zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens versehen ist.
  • Es ist bekannt, dass derzeit die folgenden globalen Navigationssatellitensysteme (GNSS) existieren:
    • - NAVSTAR GPS (Global Positioning System) der Vereinigten Staaten von Amerika,
    • - GLONASS (Globales Satellitennavigationssystem) der Russischen Föderation,
    • - Galileo der Europäischen Union, und
    • - Beidou der Volksrepublik China.
  • Allerdings weist jedes GNSS das sogenannte -Roll-Over-Problem auf, welches daraus resultiert, dass die zur Verfügung stehende Datenlänge für von dem Satellitensystem übermittelte Zeitinformationen begrenzt ist. In Systemen, in welchen die Zeitinformationen als Wochennummern bereitgestellt werden, ist dieses Problem beispielsweise ein Wochennummer-Roll-Over-Problem. Der Unterschied besteht nur darin, dass dieses Problem bei manchem GNSS (z. B. GPS) aufgrund seiner relativ weniger verfügbaren Bits (10 Bits bei GPS) zur Darstellung von Wochennummern häufiger (je ca. 19,7 Jahre bei GPS) vorkommt als bei einem anderen GNSS (z. B. 12 Bits, je ca. 78 Jahre bei Galileo). Das beschriebene Verfahren eignet sich grundsätzlich zum Bereitstellen von Zeitinformationen bei allen GNSS. Zum besseren Verständnis wird das Verfahren im Folgenden beispielhaft anhand GPS beschrieben.
  • Die von GNSS-Satelliten ausgesendeten Signale werden als GNSS-Signale bezeichnet. Dementsprechend werden die Signale als GPS-Signale bezeichnet, wenn die Signale von GPS-Satelliten ausgesendet werden. In einem GPS-Signal - genau gesagt in einer GPS LNAV-Navigationsbotschaft - wird die Atomuhrzeitinformation im Format Wochennummer (Englisch: Week Number, Abk.: WN) und Wochenzeit (Englisch: Time Of Week, Abk.: TOW) dargestellt. Nach dem Empfang des GPS-Signals wird die im GPS-Signal enthaltene Atomuhrzeitinformation dekodiert und die Wochennummer wird nach der dekodierten Atomuhrzeitinformation rekonstruiert. Basierend auf der rekonstruierten Wochennummer wird die Zeitinformation bereitgestellt.
  • Die Zeitinformation meint hier insbesondere die gemäß der im GPS-Signal enthaltene Atomuhrzeitinformation rekonstruierte Zeitinformation, welche beispielsweise zur Berechnung der Distanz zwischen dem GPS-Satelliten und dem GNSS-Empfänger und somit zur Positionsbestimmung und/oder zur Synchronisieren mit der Quarzuhr des GNSS-Empfängers dienen kann. Die Zeitinformation kann darüber hinaus anstatt binärer Codes durch beispielsweise koordinierte Weltzeit (Abk.: UTC) dargestellt werden.
  • Der GNSS-Empfänger ist dazu eingerichtet, GNSS-Signale zu empfangen. Der moderne GNSS-Empfänger kann GNSS-Signale aus verschiedenen GNSS empfangen bzw. auswerten. D. h. der GNSS-Empfänger kann beispielsweise sowohl GPS-Signale als auch Galileo-Signale empfangen und auswerten.
  • Zur Bereitstellung der Zeitinformation wird in Schritt a) mindestens eine Zeitzählervariable von einem GNSS-Satelliten durch die Antenne des GNSS-Empfängers empfangen, wobei die Zeitzählervariable eine vergangene Anzahl von Zeitintervallen seit einem Zeitstartwert beschreibt, wobei eine Länge der Zeitzählervariable auf eine maximale Anzahl von Zeitintervallen begrenzt ist.
  • Hier meint die mindestens eine Zeitzählervariable insbesondere die im GPS-Signal enthaltene GPS-Wochennummer (Abk.: GPS-WN), welche die Anzahl von vergangenen Wochen seit einem Zeitstartwert (z. B. Anfangszeitwert der dritten GPS-Epoche) bis zum Zeitpunkt, bei dem das GPS-Signal ausgesendet wird, beschreibt. Das Zeitintervall meint hier somit eine Woche (7 Tage = 604800 Sekunden) und die Anzahl der Zeitintervalle meint hier dementsprechend die Anzahl der Wochen, die durch die Wochennummer dargestellt werden kann. Selbstverständlich ist Wochenzeit als eine weitere Zeitzählervariable ebenfalls im GPS-Signal enthalten. Sie spielt aber für das hier behandelte Verfahren eine untergeordnete Rolle.
  • Weil die GPS-Wochennummer in der GPS-LNAV-Botschaft durch 10 Bits dargestellt wird, kann die GPS-Wochennummer von 0 bis maximal 1023 durchlaufend gezählt werden. Die durchlaufende Zählung von 0 bis 1023 Wochen im GPS-Signal begann am 06. Jan 1980 und endete am 21. Aug 1999. Ab dem 21. Aug 1999 wird die durchlaufende Zählung wiederholt und von 0 bis 1023 Wochen durchgeführt, sodass die wiederholte Zählung am 06. April 2019 abgeschlossen wurde. Die Zählung wird in dieser Weise weiterhin wiederholt durchgeführt.
  • Dabei wird der Zeitraum zwischen dem 06. Jan 1980 und dem 21. Aug 1999 als erste GPS-Epoche (E1) bezeichnet, und der Zeitraum zwischen dem 21. Aug 1999 und dem 06. April 2019 als zweite GPS-Epoche (E2) bezeichnet. Derzeit befinden wir uns in der dritten GPS-Epoche (E3), die am 06. April 2019 begann und am 20. Nov 2038 enden wird.
  • Die offizielle GPS-Wochennummer ist nicht durch 10 Bits beschränkt und unterliegt daher auch nicht der wiederholten Zählung, sondern zählt fortlaufend die Anzahl der seit dem 06. Jan 1980 vergangenen Wochen.
  • Eine Zeitinformation steht in einem GNSS-Empfänger zusätzlich bereit, beispielsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher, wo eine Zeitinformation als Offset-Variable hinterlegt sein kann. Die Zeitinformation in der Offset-Variable wird mit den über die Zeitzählervariable vom Satelliten empfangenen Zeitinformationen regelmäßig aktualisiert. Dies geschieht nach dem hier beschriebenen Verfahren. Dafür wird die Offset-Variable in Schritt b) aus dem nicht-flüchtigen Speicher ausgelesen und unter bestimmten, nachfolgend noch näher erläuterten Bedingungen in Schritt g) auch wieder in den nicht-flüchtigen Speicher geschrieben bzw. aktualisiert.
  • In Schritt c) wird dann eine Offset-Zeitzählervariable berechnet, indem eine Restdivision der Offset-Variable mit der maximalen Anzahl erfolgt. Ziel dieser Berechnung ist es, eine auf die Datenlänge der Zeitzählervariable, die vom Satelliten empfangen wurde, gekürzte Fassung der Offset-Variable zu erhalten.
  • Bisher wird ein statischer Offset-Wert normalerweise in einer Firmware festgelegt und in einem Festwertspeicher (z. B. ROM) gespeichert, sodass sich der Offset-Wert als ein statischer Wert nicht mehr ändern und das Vorkommen des Wochennummer-Roll-Over-Problem zeitlich nicht nach hinten verschoben werden kann.
  • Demgegenüber kann sich die Offsetvariable mit dem beschriebenen Verfahren in ihrem Wert dynamisch ändern und entspricht darüber hinaus bevorzugt selbst der zur Verfügung gestellten Zeitinformation. Dies gilt zumindest für Zeitpunkte, in denen eine Aktualisierung der Offset-Variable gemäß Schritt g) erfolgt. Es ist bevorzugt, wenn die Offsetvariable in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert wird und sich in ihrem Wert derart ändern kann, dass ein nachgängiger Wert den vorgängigen Wert in dem nicht-flüchtigen Speicher ersetzt und gespeichert wird. Hierbei meint der nicht-flüchtige Speicher insbesondere das Speichermedium, in dem die gespeicherte Offsetvariable auf Dauer erhalten bleiben kann - auch während der GNSS-Empfänger nicht in Betrieb ist oder nicht mit Strom versorgt wird - und darüber hinaus (elektrisch) mit ihrem vorgängigen Wert gelöscht und mit ihrem nachgängigen Wert erneuert gespeichert werden kann.
  • In Schritt d) wird eine Differenz der in Schritt a) empfangenen Zeitzählervariable und der in Schritt c) berechneten Offset-Zeitzählervariable berechnet. Diese Differenz repräsentiert den zeitlichen Abstand zwischen der Zeitzählerzählervariable und der Offset-Zeitzählervariable. Die Differenz ermöglicht beispielsweise die Aussage wie lange der Zeitpunkt her ist, an dem die Offset-Variable das letzte Mal aktualisiert wurde.
  • Zusätzlich erfolgt in Schritt e) eine Prüfung, ob die Differenz negativ ist. Dieser Fall tritt auf, wenn seit dem Zeitpunkt der letzten Aktualisierung der Offset-Variable und dem Empfang der Zeitzählervariable vom GNSS-Satelliten ein Roll-Over stattgefunden hat. Wenn die maximale Anzahl von zählbaren Zeitintervallen beispielsweise „1024“ beträgt, die Offsetvariable aktuell bei „1022“ steht in der Zeitzählervariable vom Satelliten aber bspw. eine „5“ empfangen wurde, dann beträgt die Differenz beispielsweise „-1017“. Durch eine Addition von Differenzmit der maximalen Anzahl würde dann der Wert 5 ermittelt. Durch die Addition mit der maximalen Anzahl im Falle einer negativen Differenz können also durch den Overflow bedingte Verschiebungen kompensiert werden.
  • Anschließend erfolgt in Schritt f) die Bestimmung der Zeitinformation. Hierfür wir die korrigierte Differenz auf die Offset-Variable addiert. Diese Zeitinformation kann dann für auf das Verfahren nachfolgende Verarbeitungsschritte in dem GNSS-Empfänger verwendet werden.
  • Bevorzugt erfolgt dann in Schritt g) noch das Schreiben der Zeitinformation in den nicht-flüchtigen Speicher als neue/aktualisierte Offset-Variable. Dabei wird bevorzugt die in Schritt b) ausgelesene alte Offset-Variable überschrieben.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren wird das Problem vermindert, dass ein falsches Datum anhand der GPS LNAV-Botschaft rekonstruiert wird und das aktuelle Datum über keine andere Möglichkeit zu empfangen ist. Wird der GNSS-Empfänger regelmäßig, d.h. mindestens einmal innerhalb einer Zeitspanne von 1024 Wochen so verwendet, dass er die WN aus der GPS LNAV-Navigationsbotschaft ermitteln kann, wird das Problem sogar vollständig behoben.
  • Es ist bevorzugt, wenn zählbare Zeitintervalle Wochen sind.
  • Außerdem ist es bevorzugt, wenn die maximale Anzahl von Zeitintervallen 1024 entspricht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der in Schritt g) verwendete Schwellwert größer als 10.
  • Besonders bevorzugt ist der Schwellwert kleiner als 100.
  • Die Verwendung des Schwellwertes in Schritt g) dient dem Zweck, die Aktualisierung der Offset-Variable zeitlich zu steuern. Die Offset-Variable soll einerseits eine gewisse Aktualität haben. Gleichzeitig soll die Speicherung nicht zu oft erfolgen.
  • Es ist insbesondere bevorzugt, wenn der Schwellenwert als Wochennummer 52 ausgeführt wird.
  • Ein solcher Schwellwert bedeutet, dass die Offset-Variable in der Regel einmal im Jahr (alle 52 Wochen) aktualisiert wird, wenn man davon ausgeht, dass das beschriebene Verfahren regelmäßig ausgeführt wird. Das Verfahren wird üblicherweise immer dann ausgeführt, wenn der GNSS-Empfänger Daten empfängt. Es kann allenfalls sein, dass der GNSS-Empfänger längere Zeitintervalle überhaupt nicht in Betrieb ist. Dann empfängt der GNSS-Empfänger keine Daten und es können größere Überschreitungen des Schwellwertes auftreten. Wenn der GNSS-Empfänger beispielsweise zwei Jahre nicht in Betrieb war, würde die Differenz auf 104 ansteigen.
  • Damit das beschriebene Verfahren funktioniert ist es notwendig, dass der Schwellenwert die maximale Anzahl von Zeitintervallen nicht überschreitet.
  • Bei GPS kann die Differenz zwischen der Zeitzählervariable und der Offset-Zeitzählervariable grundsätzlich 0 bis 1023 betragen. Dabei beschreibt die Differenz in Höhe von 0, dass die in Schritt b) gespeicherte und ausgelesene Offsetvariable der aktuellen Offsetvariable entspricht. Die Differenz ist immer höher je länger die Offsetvariable nicht aktualisiert wurde. Wenn die Differenz die Wochennummer 1023 überschreitet, könnte das Wochen-Roll-Over-Problem vorkommen, sodass die Zeitinformation in Schritt f) nicht mehr richtig berechnet werden kann.
  • Aus diesem Grund erfolgt in Schritt g) regelmäßig ein Update der Offset-Variable.
  • Es ist hierbei besonders vorteilhaft, wenn die Differenz einen Wert, der weit niedriger als 1024 beträgt, nicht überschreitet. Auf diese Weise wird einer frühzeitigen Aktualisierung der im nicht-flüchtigen Speicher abgelegten Offset-Variable Rechnung getragen. Zum Beispiel entspräche ein Schwellwert von 52 dem Zeitraum von 52 Wochen, also ca. einem Jahr. Dadurch würde die Offset-Variable ca. jährlich aktualisiert, was die Anzahl an Schreibvorgängen in den nicht-flüchtigen Speicher, der meist eine endliche Anzahl an Schreibvorgängen aufweist, begrenzt. Der maximal erlaubte Differenzwert kann als Schwellenwert vorbestimmt und grundsätzlich je nach Anwendungsbedarf in einen anderen Wert geändert werden. Wenn die Differenz den Schwellwert erreicht oder überschreitet, wird sich die im nicht-flüchtigen Speicher gespeicherte Offsetvariable derart ändern, dass der durch die Offsetvariable beschriebene Startzeitpunkt durch einen späteren Startzeitpunkt ersetzt wird. Somit wird die Differenz abgekürzt und das verbundene Wochen-Roll-Over-Problem zeitlich nach hinten verschoben.
  • Es ist bevorzugt, wenn die Zeitinformation durch einen unabhängigen Zeitgeber abgeglichen wird.
  • Es ist außerdem bevorzugt, wenn GNSS-Satelliten aus einem anderen GNSS als der unabhängige Zeitgeber ausgeführt werden.
  • Hierbei kann die Aktualisierung der Offset-Variable gemäß Schritt g) an weitere Bedingungen geknüpft werden, etwa an die Bestätigung der zu schreibenden Offset-WN durch Dekodieren der WN von anderen GNSS und Konversion zur entsprechenden GPS-WN, oder eine andere Methode, die aktuelle Zeit zu bestimmen und anschließender Konversion in das GPS WN/TOW-System. Beispielsweise könnte die Bestätigung der WN durch unabhängige Dekodierung der WN aus den Botschaften von mindestens drei Galileo-Satelliten angefordert werden, bevor die Offset-Variable aktualisiert wird.
  • Die Aktualisierung der Offset-Variable (Schritt g)) kann entweder sofort oder im Rahmen von Routinen, die vor dem Ausschalten des GNSS-Empfängers angestoßen werden, geschrieben werden. Er sollte jedoch sofort verwendet werden, um auch dann das Datum richtig zu rekonstruieren, falls ein Roll-Over gerade während der Betriebszeit des GNSS-Empfängers stattfindet.
  • Es ist bevorzugt, wenn ein Steuergerät für den GNSS-Empfänger zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist.
  • Es ist insbesondere bevorzugt, wenn ein Computerprogramm zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens angewandt wird. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programmes durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.
  • Es ist außerdem bevorzugt, wenn ein maschinenlesbares Speichermedium angewandt wird, auf dem das hier vorgeschlagene Computerprogramm gespeichert ist. Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.
  • Wie weiter oben beschrieben beruht der Kern des beschriebenen Verfahrens darauf, den Offset nicht statisch zu implementieren, sondern die Software so anzupassen, dass sie den Offset regelmäßig, z.B. jährlich, mit der aktuell rekonstruierten Wochennummer aktualisiert. Dieser aktualisierte Offset wird beim nächsten Einschalten des GNSS-Empfängers verwendet, um die WN aus der GPS-LNAV-Navigationsbotschaft zu rekonstruieren. Auf diese Weise wird der WN-Roll-Over konstant um bis zu 1023 Wochen in die Zukunft verschoben und stellt kein Problem bei der Rekonstruktion des korrekten Datums dar.
  • Eine abgesicherte Variante kann realisiert werden, indem der aktualisierte Offset mit der von anderen GNSS, z.B. Galileo, bestimmten WN oder anderen externen verlässlichen Zeitgebern, deren Zeitinformation sich in das Format GPS WN / GPS TOW konvertieren lassen, abgeglichen wird. Auf diese Weise wird vermieden, dass ein GNSS-Empfänger, der mehr als 1023 Wochen am Stück ohne GNSS-Empfang bleibt, einen Roll-Over verpasst und daher Gefahr läuft, das Datum für immer falsch zu rekonstruieren. In diesem Fall ist die Notwendigkeit anderer Konstellationen oder externer Zeitgeber zur korrekten Datumsbestimmung nur sporadisch nötig, nämlich dann, wenn der Offset aktualisiert werden soll. Das korrekte Datum kann auch dann bestimmt werden, falls nur GPS-Satelliten verfügbar sind.
  • Das hier vorgestellte Verfahren sowie dessen technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass das Verfahren durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt ist.
  • 1 zeigt schematisch einen Ablauf des hier vorgestellten Verfahrens zum Prüfen eines Lokalisierungssystems bei einem regulären Betriebsablauf. Die dargestellte Reihenfolge der Verfahrensschritte a), b), c), d), e), f) und g) mit den Blöcken 110, 120, 130, 140, 150, 160 und 170 ist lediglich beispielhaft. Im Block 110 (Schritt a)) erfolgt ein Empfangen mindestens einer Zeitzählervariable von einem GNSS-Satelliten, wobei die Zeitzählervariable eine vergangene Anzahl von Zeitintervallen seit einem Zeitstartwert beschreibt, wobei eine Länge der Zeitzählervariable auf eine maximale Anzahl von Zeitintervallen begrenzt ist. Im Block 120 (Schritt b) erfolgt ein Auslesen einer Offsetvariable aus einem in dem GNSS-Empfänger hinterlegten nichtflüchtigen Speicher, wobei die Offsetvariable einen Startzeitpunkt beschreibt. Im Block 130 (Schritt c)) erfolgt die Durchführung der Restdivision, um aus der Offsetvariable die zugeordnete Offset-Zeitzählervariable zu ermitteln. Im Block 140 (Schritt d)) erfolgt ein Bilden einer Differenz der Zeitzählervariable und der Offset-Zeitzählervariable. Im Block 150 (Schritt e)) erfolgt eine Korrektur der Differenz, wenn diese negativ ist. Im Block 160 (f)) erfolgt ein Berechnen und Bereitstellen der Zeitinformation für weiter folgende Berechnungen. Im Block 170 erfolgt eine Aktualisierung der im nichtflüchtigen Speicher abgelegten Offsetvariable (Schritt g)), wenn ein Schwellwert überschritten wurde.
  • Darüber hinaus kann die bereitgestellte Zeitinformation vor der Aktualisierung durch einem unabhängigen Zeitgeber wie z. B. GNSS-Signalen aus einem anderen GNSS oder einem andersartigen externen Zeitgeber abgeglichen werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Bereitstellung einer Zeitinformation in einem GNSS-Empfänger, aufweisend die folgenden Schritte: a) Empfangen mindestens einer Zeitzählervariable von einem GNSS-Satelliten, wobei die Zeitzählervariable eine vergangene Anzahl von Zeitintervallen seit einem Zeitstartwert beschreibt, wobei eine Datenlänge der Zeitzählervariable auf eine maximale Anzahl von zählbaren Zeitintervallen begrenzt ist, b) Auslesen einer Offsetvariablen aus einem in dem GNSS-Empfänger hinterlegten nicht-flüchtigen Speicher, wobei die Offsetvariable eine zuvor vom GNSS-Satelliten empfangene und rekonstruierte Zeit beschreibt und ihre Datenlänge die Datenlänge der Zeitzählervariable überschreitet, c) Durchführen einer Restdivision der Offsetvariable mit der maximalen Anzahl, die durch die Datenlänge der Zeitzählervariable aus Schritt a) gegeben ist, zur Ermittlung einer Offset-Zeitzählervariable, d) Bilden einer Differenz zwischen der Zeitzählervariablen und der in Schritt c) gebildeten Offset-Zeitzählervariablen, e) Wenn die Differenz negativ ist, Erhöhen der Differenz um die maximale Anzahl von zählbaren Zeitintervallen, so dass eine korrigierte Differenz entsteht, und f) Addition der in Schritt d) gebildeten Differenz, zu der Offset-Variable, um eine Zeitinformation zu bestimmen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach Schritt f) noch folgender Schritt erfolgt: g) Wenn die Differenz einen Schwellwert überschreitet, Schreiben der Zeitinformation in den nicht-flüchtigen Speicher.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zählbare Zeitintervalle Wochen sind.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die maximale Anzahl von Zeitintervallen 1024 entspricht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwellwert größer als 10 ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwellwert kleiner als 100 ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zeitinformation durch einen unabhängigen Zeitgeber abgeglichen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei GNSS-Satelliten aus einem anderen GNSS als der unabhängige Zeitgeber ausgeführt werden.
  9. Steuergerät für den GNSS-Empfänger, welches zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
  10. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 10 gespeichert ist.
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