-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der globalen Navigationssatellitensystem.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Auswahl zur
Verarbeitung von GNSS-Signalen von Satelliten hinsichtlich eines
Empfängers.
-
Stand der Technik
-
Globalnavigationssatellitensysteme
bzw. Satellitensysteme für
eine globale Navigation (GNSS, Global Navigation Satellite Systems)
enthalten das globale Positionierungssystem (GPS, Global Positioning
System), Glonass und das vorgeschlagene Galileo-System.
-
1 stellt
ein typisches Stand der Technik-Problem bei einem GNSS-Signalempfang
dar. Die Antenne eines GNSS-Empfängers,
wie zum Beispiel Antenne 105, ist angeordnet zum Empfang
von Signalen von Satelliten, wie zum Beispiel Satelliten 3, 7, 8, 10, 12, 22.
Der Empfang von Signalen von Satelliten in Blickrichtungssicht der
Antenne 105 ist im Allgemeinen gut. Signale, die von Satelliten
empfangen werden, die durch Hindernisse, wie zum Beispiel Gebäude 110 und
Baumwipfel 115 blockiert werden, werden abgeschwächt und
verzerrt. Diese Hindernisse können
auch Signalbrechung und Mehrfachpfadempfang bei der Antenne hervorrufen,
aufgrund von Reflexionen innerhalb des Wipfels. Verzerrte Signale verschlechtern
die Genauigkeit von GNSS-Fixierungen, wie zum Beispiel Positionsfixierungen,
Zeitfixierungen und Geschwindigkeitsfixierungen, die bestimmt werden
aus den empfangenen Signalen.
-
Verschiedene
Techniken werden verwendet zum Verringern eines Mehrfachpfadempfangs
von typischen Reflektoren. GPS-Antennenanordnungen mit Drosselringgeräten sind
bekannt, die Signale abschwächen,
die bei der Antenne von niedrigen Winkeln nahe dem Horizont oder
selbst von Winkeln unter der Ebene der Antenne ankommen. Es ist
bei GPS-Antennen bekannt, zirkularpolarisierte Antennenelemente
zu verwenden, die ein Mehrfachpfadsignal abschwächen können, falls die Reflexion genau die
Polarisation umkehrt. Die GPS-Empfänger verwenden
auch Softwarealgorithmen zum Abschwächen von Mehrfachpfadsignalen.
Solche Techniken wurden als effektiv in dem Fall befunden, wo Signale durchgehen
durch oder nahe typischer Hindernisse, die in der Umwelt gefunden
werden, wie zum Beispiel einem Wipfel, in dem die Signalverzerrungen
nicht den vorhergesagten Modellen folgen, die ein Mehrfachpfadverhalten
definieren.
-
Hindernisse,
die durch das Blickfeld der GPS-Antenne hindurchgehen, können nur
eine Teilgruppe von den verfügbaren
GPS-Satellitensignalen beeinflussen. Jedoch sind diese zuvor erwähnten Verfahren
der Mehrfachpfadmilderung nicht befriedigend, da sie nicht spezifische
GPS-Satellitensignale identifizieren können, die beeinflusst werden durch
vorbeigehende Hindernisse, weder noch können sie spezifische GPS-Satellitensignale identifizieren,
die nicht beeinflusst werden durch vorbeigehende Hindernisse.
-
Verfahren
und eine Vorrichtung zur verbesserten Auswahl von GNSS-Satellitensignalen
werden benötigt.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden Erfindung
verwenden Weitwinkeloptiken, wie zum Beispiel eine hemisphärische,
Fischaugen-, himmelwärts
schauende Linse zum Fokussieren von Strahlen auf einen Detektor.
Erfasste Bilder werden evaluiert, um zu bestimmen, welche Bereiche
des GNSS-Antennenblickfelds eine direkte Blickrichtung in den Himmel
haben, und welche Bereiche des Antennenblickfelds teilweise oder
stark behindert sind durch nahe Objekte. Dies macht es möglich, speziell zu
bestimmen, welche GNSS-Satelliten in der direkten Blickrichtungssicht
der Antenne sind, welche GNSS-Satelliten
nur teilweise sichtbar für
die Antenne sind und wessen Signal daher abgeschwächt oder abgelenkt
werden kann, und welche GNSS-Satelliten vollständig versperrt bzw. behindert
sind und nicht in der Blickrichtungssicht der Antenne sind. Signale,
die von individuellen GNSS-Satelliten empfangen werden, werden klassifiziert
gemäß dem Grad,
zu dem jeder beeinflusst wird durch physikalische Hindernisse, Signalabschwächung und
Mehrfachpfadempfang.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung: (1) werden eine hemisphärische Fischaugenlinse und
begleitendes Abbildungsgerät
derart orientiert, dass sie fest sind mit Bezug auf, und in der
gleichen Ebene wie, das Antennenelement in einer nahen oder co-lokalisierten
GNSS-Antenne; und (2) die Azimuthalorientierung mit Bezug auf eine
Referenz ist bekannt, wie zum Beispiel von einem geschätzten Geschwindigkeitsvektor,
der berechnet wird durch den begleitenden GNSS-Empfänger oder
von einem Heading-Winkel, der bereitgestellt wird von einem begleitenden
Navigationssystem. Bei der Orientierungsbeziehung zwischen dem GNSS-Antennenelement
und der Fischaugenlinse und Abbildungsgerät, die bekannt ist, ist es
möglich,
jeden Punkt in dem hemisphärischen
Blickfeld des Abbilders auf einen GNSS-Satelliten Azimuth- und Erhebungswinkel
zu beziehen.
-
Verfahren
und eine Vorrichtung gemäß der Ausführungsform
der Erfindung können
bereitgestellt werden für:
ein Erfassen eines Bildes, das Umgebungen einer GNSS-Antenne repräsentiert,
ein Bestimmen, ob ein erwarteter Ort eines GNSS-Satelliten einem
Bereich des Bildes entspricht, der einen unbehinderten bzw. unverdeckten
Himmel repräsentiert, und
ein Klassifizieren als verwendbar der Signale, die empfangen werden
von einem GNSS-Satellit, dessen erwarteter Ort einem Bereich des
Bildes entspricht, der einen unbehinderten Himmel repräsentiert.
-
Zusätzliche
Merkmale und Ausführungsformen
gemäß der Erfindung
werden detaillierter unten beschrieben mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 stellt
ein typisches Stand der Technik-Problem bei dem GNSS-Signalempfang
dar;
-
2 stellt
schematisch eine Anordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung dar;
-
3 zeigt
ein zusammengesetztes Bild gemäß der Ausführungsform
der Erfindung;
-
4 zeigt
ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
-
5 zeigt
ein Flussdiagramm gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung;
-
6 zeigt
eine Ausführungsform
eines Teils des Flussdiagramms von 5 detaillierter;
-
7 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Teils des Flussdiagramms von 5 detaillierter;
-
8 zeigt
eine weitere Ausführungsform
eines Teils des Flussdiagramms von 5 detaillierter;
-
9 zeigt
eine Abbildungsanordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
-
10 zeigt
eine Abbildungsvorrichtung, die verbunden ist mit einem GNSS-Empfänger gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
-
11 zeigt
eine integrierte Abbildungsvorrichtung und einen GNSS-Empfänger gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
-
12 zeigt
eine Abbildungsvorrichtung, die verbunden ist mit einem GNSS-Empfänger und
einem Positionierungs- und
Orientierungssystem gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung; und
-
13 zeigt
eine integrierte Abbildungsvorrichtung und einen GNSS-Empfänger mit
Positionierungs- und Orientierungssystem gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Die
folgenden Ausdrücke
sind dafür
vorgesehen, angedeutete Bedeutungen zu haben, falls nicht anderweitig
durch den Kontext gekennzeichnet:
-
GALILEO
umfasst das Galileo-Satellitennavigationssystem, das für einen
Einsatz von der European Space Agency geplant wird.
-
GLONASS
umfasst das Glonass-Satellitennavigationssystem, das gegenwärtig betrieben
wird von dem Verteidigungsministerium der Russischen Förderation.
-
GNSS
(Globalnavigationssatellitensystem) umfasst generisch die GPS-,
GLONASS- und GALILEO-Systeme, ähnliche
satellitenbasierte Navigationssysteme, die von Zeit zu Zeit betriebsfähig werden,
und Pseudolite Systeme bzw. Pseudo-Satellitsysteme.
-
GPS
umfasst NAVSTAR Global Positioning System entwickelt von dem Verteidigungsministerium
der Vereinigten Staaten, wie es gegenwärtig existiert und wie es mit
zukünftiger
Modernisierung existieren kann.
-
Ein
Pseudolite, auch ein Pseudo-Satellit genannt, ist ein Sender eines
GNSS-ähnlichen
Signals. Ein Pseudolite ist typischerweise irdisch bzw. terrestrisch.
-
Ein
Satellit ist ein Sender von GNSS-Signalen und ist vorgesehen, einen
Pseudolite zu enthalten.
-
2 stellt
schematisch eine Anordnung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung dar. Eine Abbildungsvorrichtung 200 enthält einen
Abbilder 205 mit Optiken 210. Die Optik 210 hat
ein Weitwinkelblickfeld 215. Der Abbilder 205 erfasst
ein Bild und stellt das Bild in Form von Bilddaten 220 einem
Vergleicher 225 bereit. Der Vergleicher 225 empfängt auch
Bildorientierungsdaten 230 von einem Orientierungsdetektor 235 oder
anderer Quelle, wie unten diskutiert.
-
Die
Abbildungsvorrichtung 200 ist bevorzugt nahe der Antenne 240 eines
GNSS-Empfängers 245 gelegen,
so dass das erfasste Bild Umgebungen der Antenne 240 repräsentiert.
Der GNSS-Empfänger 245 empfängt Ephemerisdaten
(Daten von einer astronomischen Tagestabelle) von den GNSS-Satelliten
oder von anderen Quellen, wie es im Stand der Technik bekannt ist.
Die Ephemerisdaten beschreiben die Umläufe der GNSS-Satelliten, so dass
bei irgendeiner gegebenen Zeit die entsprechende Position von jedem
GNSS-Satelliten bestimmt werden kann. Ob von dem GNSS-Empfänger 245 oder
von einer anderer Quelle, Satellitenpositionsdaten 250 werden
zugeführt
an den Komparator bzw. Vergleicher 225.
-
Der
Vergleicher 225 wird daher versorgt mit dem Bild, das durch
die Bilddaten 220 repräsentiert wird,
den Bildorientierungsdaten 230, sodass die azimuthale Orientierung
des Bildes bestimmt werden kann, und mit Satellitenpositionsdaten,
so dass eine erwartete Position von jedem Satellit bestimmt werden
kann.
-
Diese
Informationsquellen ermöglichen, dass
die erwartete Position von jedem Satellit verglichen wird mit einem
entsprechenden Bereich des Bildes. Verwendbarkeit der Signale von
jedem Satellit wird demgemäß klassifiziert.
Beispielsweise werden, falls die erwartete Satellitenlokalisierung
bzw. Satellitenort einem Bereich des Bildes entspricht, der einen unbehinderten
Himmel repräsentiert,
die Signale des Satelliten als verwendbar klassifiziert, falls nicht,
werden die Signale des Satelliten als nicht-verwendbar oder suspekt
klassifiziert. Der Vergleicher 225 stellt Satellitenverwendbarkeitsklassifizierungsdaten 245 bereit,
die für
jeden Satellit kennzeichnen, ob seine Signale beispielsweise verwendbar
oder suspekt oder nicht-verwendbar sind. Die Klassifizierung wird unten
detaillierter beschrieben.
-
3 zeigt
ein zusammengesetztes Bild bzw. Kompositbild, das erstellt wird
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Der Abbilder 200 produziert beispielsweise
ein Bild 300 mit einem Bereich 305, der einen
unbehinderten, klaren Himmelsblick repräsentiert, einem Bereich 310,
der ein Gebäude repräsentiert
und einem Bereich 315, der einen Baumwipfel 315 repräsentiert. Überlagert
auf Bild 300 ist ein Gitter, das die azimuthale Orientierung
des Bildes mit Bezug auf Nord, Süd,
Ost und West zeigt und Erhebungswinkel von horizontal zu vertikal
kennzeichnet. Auch überlagert
in Bild 300 werden die erwarteten Orte der Satelliten 3, 7, 8, 10, 22 und 22 zu der
Zeit einer Bilderfassung, berechnet beispielsweise von Satellitenemphemerisdaten.
-
Eine Überprüfung der 3 zeigt,
dass Bereiche des Kompositbildes 300 entsprechend der erwarteten
Positionen der Satelliten 3 und 22 unbehinderten
Himmel repräsentieren.
Von einer GNSS-Antenne, die sich nahe der Abbildungsvorrichtung 200 befindet,
kann angenommen werden, dass sie eine Blickrichtungsansicht der
Satelliten 3 und 22 aufweist, und ihre Signale
können
als verwendbar klassifiziert werden. Der Bereich des Bildes 310,
entsprechend der erwarteten Position des Satellits 12,
repräsentiert
ein Gebäude.
Von einer GNSS-Antenne,
die sich nahe der Abbildungsvorrichtung 200 befindet, kann
angenommen werden, dass ihre Sicht auf Satellit 12 geblockt
ist. Ein von Satellit 12 empfangenes Signal kann deshalb
als unverwendbar klassifiziert werden aufgrund der Wahrscheinlichkeit
des Mehrfachpfadempfangs. Der Bildbereich 315, entsprechend
der erwarteten Position der Satelliten 7, 8 und 10,
repräsentiert
einen Baumwipfel. Von einer GNSS-Antenne, die sich nahe der Abbildungsvorrichtung 200 befindet,
kann angenommen werden, dass ihre Sicht auf Satelliten 7, 8 und 10 mindestens teilweise
blockiert ist. Ein Signal, das von den Satelliten 7, 8 und 10 empfangen
wird, kann deshalb als suspekt klassifiziert werden aufgrund der
Wahrscheinlichkeit der Signalabschwächung und/oder Beugung.
-
Aufmerksamkeit
wird wieder auf 2 gerichtet. Für eine Echtzeit-GNSS-Verarbeitung
werden Satellitenverwendbarkeitsklassifizierungsdaten 255 zugeführt an den
GNSS-Empfänger 245,
wie durch Pfeil 260 gekennzeichnet. Der GNSS-Empfänger 245 kann
deshalb Fixierungen berechnen, die Präferenzen für Satellitensignale gemäß der Satellitenverwendbarkeitsklassifizierung
geben. Eine gewichtete Verwässerung
der Präzision
(DOP, Dilution-of-Precision)-Berechnung
kann verwendet werden zum Klassifizieren der Satellitenverwendbarkeit,
beispielsweise ein sich erstrecken von binär (wie zum Beispiel verwendbar
und nicht-verwendbar) zu einem Dreiniveauordnen (wie zum Beispiel
verwendbar, nicht-verwendbar
und suspekt) zu Mehrfachniveauordnen (wie zum Beispiel einer Verlässlichkeitsgröße, die sich
von 1 bis 10 oder mehr erstreckt). Der GNSS-Empfänger 245 kann auch
eine Qualität
einer Fixierung abschätzen,
basierend auf der Verwendbarkeitsklassifizierung von Signalen, die
zum Berechnen der Fixierung verwendet werden.
-
Satellitenverwendbarkeitsklassifizierungsdaten 255 können an
einen Datenspeicher 265 geleitet werden, wie durch Pfeil 270 gekennzeichnet.
Roh und/oder vorverarbeitete GNSS-Daten von dem Empfänger 245 können auch
zur Speicherung geleitet werden, wie durch Pfeil 275 gekennzeichnet.
Ein Prozessor 280 berechnet Fixierungen von den gespeicherten
GNSS-Daten, die eine Präferenz
für Satellitensignale
gemäß der Satellitenverwendbarkeitsklassifizierung
geben. Der Prozessor 280 kann einen Anzeigeschirm 285 enthalten
oder ein anderes passendes Element zum Anzeigen von Bildern und/oder Daten.
Der Prozessor 280 kann beispielsweise ein Laptop-Computer
sein, der sich physikalisch nahe dem Empfänger 245 befindet
oder kann ein Computersystem an einem entfernten Ort sein, wie zum
Beispiel einer Büroumgebung,
wo eine Nachbearbeitung auszuführen
ist.
-
Bilddaten 220 und
Bildorientierungsdaten 230 können auch an den Datenspeicher 265 geleitet werden,
wie entsprechend durch Pfeile 290 bzw. 295 gekennzeichnet.
Der Prozessor 280 kann eine Repräsentierung der Bilddaten 220 und
Bildorientierungsdaten 230 anzeigen sowie erwartete Satellitenpositionen
zum Überprüfen durch
einen menschlichen Benutzer. Die Anzeige kann in der in 3 gezeigten
Form sein oder in einer anderen passenden Form. Der Prozessor 280 kann
verwendet werden zum Berechnen von GNSS-Fixierungen in Echtzeit und/oder
in einem Nach-Verarbeitungsmodus. Ein menschlicher Benutzer kann
die angezeigten Bilder und/oder Daten überprüfen und Auswahlen vornehmen,
welche Satellitendaten zu verwenden sind im Berechnen von Fixierungen.
Ein menschlicher Benutzer kann beispielsweise sich wünschen,
die Verwendung von einem oder mehreren Satellitensignalen zu ermöglichen,
die klassifiziert sind als suspekt und/oder nicht verwendbar.
-
Der
Abbilder 205 und die Optik 210 können implementiert
werden mit irgendeiner passenden Abbildungstechnologie, einschließlich, aber
nicht begrenzt auf, katadioptrische Sensoren. Katadioptrische Sensoren
sind Abbildungssensoren, die gebaut werden mit Kombinationen von
Spiegeln (Katroptrik) und Linsen (Dioptrik). Ein Vorteil eines Verwendens von
Spiegeln mit Kameras ist, dass durch Verwenden eines gekrümmten Spiegels
ein weites Blickfeld erreicht werden kann.
-
Der
Abbilder 205 verwendet irgendeine Kombination einer sichtbaren
oder nahe-sichtbaren Abbildungstechnologie. Ein thermischer Abbilder bzw.
Wärmeabbilder
ist geeignet zum Detektieren des Himmels im Gegensatz zu anderen
Hindernissen. Ob eine sichtbare Lichtabbildung oder Wärmeabbildung
oder beides bevorzugt wird, kann abhängen von einer Vielzahl von
Faktoren, einschließlich Kosten,
relativer Empfindlichkeit zu umgebenden Umweltbedingungen und einer
Abbildungsverarbeitungskomplexität.
Eine Kamera für
sichtbares Licht, die durchgestimmt werden kann, empfindlich zu
sein für
ein oder mehrere enge Bänder
des sichtbaren Spektrums, kann besser sein beim Detektieren einer gesamten
Sonnenscheibe oder warmen Teilen der Atmosphäre an einem kalten Tag, Bedingungen,
die schwerer zu unterscheiden sind unter Verwendung von Wärmebildern.
Bilder mit sichtbarem Licht können
leichter interpretiert werden als Wärmebilder während dem Übergang von Nacht zu Tag und
vom Tag zur Nacht. Bilder mit sichtbarem Licht können leichter interpretiert
werden als Wärmebilder,
die erzeugt werden, mit Regentropfen auf der Abbildungsoptik, obwohl
passende optische Oberflächenbeschichtungen
die Oberflächenspannung
von Wasser auf der Optik verringern können, und deshalb Bildverarbeitungsprobleme
hinsichtlich von Wassertropfen verringern. Wärmeabbildung kann auch einfachere Bildverarbeitung
als bei Bildern mit sichtbarem Licht erlauben. Jedoch können das
Wissen der Ortsposition und Tageszeit (von dem GNSS-Empfänger) und der
berechneten oder geschätzten
Position der Sonne im Himmel einige der Bildverarbeitungsprobleme mildern.
Der Abbilder 205 kann beispielsweise eine herkömmliche
Kamera sein, wie zum Beispiel eine digitale Kamera mit einem Bildsensor,
ansprechend auf Lichtwellen über
ein oder mehr sichtbare und/oder unsichtbare Frequenzbänder und
produzierend eine digitale Bilddatei für jeden Bildrahmen. Eine digitale
Kamera der sichtbaren Wellenlänge kann
verwendet werden, wie auch thermografische Infrarotabbildungskameras.
Solche Kameras sind kommerziell verfügbar von einer Vielzahl von
Quellen.
-
Die
Optik
210 kann eine Weitwinkellinse sein, eine hemisphärische Fischaugenlinse,
eine Panoramaabbildungslinse (Beispiele sind in den
US Patenten 5,473,474 und
6,646,818 und in anderen Quellen
beschrieben), eine katadioptrische Linsenanordnung oder andere Optiken
mit einem weiten Blickfeld. Eine Panoramaabbildungslinse, beispielsweise
kommerziell verfügbar
von der 0–360.com
Abteilung von Bellissimo, Inc., Carson City, Nevada, USA, kann auch
verwendet werden, wo von der oberen Ansicht angenommen wird, dass
sie unverdeckt bzw. unbehindert ist.
-
Der
Orientierungsdetektor 235 kann irgendeine einer Vielzahl
von Formen annehmen. Der GNSS-Empfänger 245 kann als
Orientierungsdetektor 235 dienen durch Produzieren eines
Geschwindigkeitsvektors, wenn der Empfänger 245 sich bewegt.
Der Geschwindigkeitsvektor kann mit der Orientierung des Abbilders 205 in
Zusammenhang stehen, wie zum Beispiel wenn Empfänger 245 und Abbilder 205 angebracht
werden an einem Fahrzeug in einer bekannten Orientierung relativ
zu einer Achse der Fahrzeugbewegung. Ein Positions- und Orientierungssystem
(POS, Position and Orientation System) kann als Orientierungsdetektor 235 dienen,
was ein Ausgangssignal liefert, das kennzeichnend ist für die momentane
Orientierung des Abbilders, wenn er sich bewegt.
-
Positions-
und Orientierungssysteme sind verfügbar kommerziell von Applanix,
einer Trimble-Firma von Richmond Hill, Ontario, Kanada. Irgendeine
andere passende Quelle von Bildorientierungsdaten kann verwendet
werden, einschließlich, aber
nicht begrenzend auf, automatischem oder manuellem Eintrag von Orientierungsdaten
von einem magnetischen Kompass oder manueller Orientierung des Abbilders 205 zu
einem magnetischen Kompass, der zum Beispiel nach Norden zeigt.
-
Der
Vergleicher 225 kann auf eine Vielzahl von Arten implementiert
werden, einschließlich,
aber nicht begrenzend auf, Softwareinstruktionen, die ausgeführt werden
von einem Prozessor innerhalb der Abbildungsvorrichtung 200,
auf einem Prozessor innerhalb des GNSS-Empfängers 245 und/oder
auf einem separaten Prozessor 280.
-
4 zeigt
ein Verarbeitungsflussdiagramm 400 einer Abbildungsvorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Ein Bild wird erfasst bei 405, was Bilddaten 220 erstellt.
Bilddaten 220, Bildorientierungsdaten 230 und
Zeit-getaggte (t) Satellitenpositionsdaten 235 werden verarbeitet
bei 410, um zu bestimmen, ob der erwartete Ort eines Satellits
n einem Bildbereich entspricht, der einen unbehinderten bzw. unbedeckten
Himmel repräsentiert. Falls
ja, werden Signale von Satellit n als verwendbar bei 415 klassifiziert.
Falls nein, wird eine weitere Evaluierung optional ausgeführt bei 420,
um zu bestimmen, ob der erwartete Ort des Satellits n einem Bildbereich
entspricht, der einen stark behinderten Himmel, wie zum Beispiel
ein Gebäude,
eher als teil-behinderten Himmel, repräsentiert, wie zum Bespiel ein signalabschwächender
Baumwipfel. Falls ja, werden Signale von Satellit n als unverwendbar
bei 425 klassifiziert. Falls nein, werden Signale von Satellit
n als suspekt klassifiziert. Das in 4 gegebene
Beispiel zeigt drei mögliche
Klassifizierungen: verwendbar, nicht-verwendbar und suspekt. Andere
Klassifizierungen können
wie gewünscht
verwendet werden, die sich von binär (verwendbar, nicht-verwendbar) bis Mehrfachniveauordnen
(wie zum Beispiel eine Skala von Verlässlichkeit, die sich erstreckt
von 1 bis 10 oder mehr) erstrecken. Ein Satellit wird als stark behindert
betrachtet, wenn beispielsweise das Hindernis in dem Bildbereich
eine vorbestimmte Größe überschreitet.
-
Eine
Verarbeitung bei 410 kann ausgeführt werden unter Verwendung
herkömmlicher
Bildanalysetechniken oder anderweitig. Die Verarbeitung bei 410 kann
eine Evaluierung von Bildelementen (Pixeln) der Bilddaten 220 individuell
oder in Gruppen enthalten, zum Unterscheiden von Farben, zum Unterscheiden
von hellen und dunklen Bereichen des Bildes, zum Unterscheiden der
Temperaturen, zum Unterscheiden der Formen und/oder zum Unterscheiden
anderer Bildcharakteristiken. Beispielsweise ist der Himmel blau
und der Baumwipfel grün,
Gebäude
haben im Allgemeinen scharfe Kanten, während Baumwipfel unscharfe
Ecken haben, Himmel und Wolken sind im Allgemeinen kälter als
Bäume und
Gebäude.
Eine Bilderkennung und Bildübereinstimmungstechniken
können
verwendet werden. Eine manuelle Evaluierung und Markierung von angezeigten
Bildern kann verwendet werden, um bei den Erkennungsalgorithmen
in einem „Lern"-Prozess zu helfen.
Beispielsweise kann ein erstes Bild einer Serie manuell markiert
werden zum Kennzeichnen von Bereichen des Himmels, Wolken, Bäumen und Gebäuden, und
der Vergleicher 225 kann Bildübereinstimmungstechniken verwenden
zum Identifizieren ähnlicher
Bereiche in nacheinander folgenden Bildern der Serie. Heuristische
Techniken können
angewandt werden, so dass eine Verarbeitung experimentell verfeinert
wird.
-
5 zeigt
ein Flussdiagramm gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung. Da Signale, die von GNSS-Satelliten empfangen werden, empfindlich
hinsichtlich der Zeit sind, können
die Bilddaten, die verwendet werden zum Bestimmen einer Verwendbarkeit
der Satellitensignale, aktualisiert werden, wie es benötigt wird,
um eine gegenwärtige Klassifizierung
sicherzustellen. Ein Bild kann daher erfasst werden von Zeit zu
Zeit oder periodisch, wie zum Beispiel mit einer Rate von 1 Hz.
Die Rate der Bilderfassung kann angepasst werden auf die erwartete
Rate der Änderung
der Umgebungen des GNSS-Empfängers.
Für einen
statischen Überwachungsempfänger kann
eine Änderung
langsamer auftreten, obwohl ein vorbeigehendes Fahrzeug einen Mehrfachpfadempfang
eines Satellitensignals hervorrufen kann. Für einen mobilen Empfänger können die
Umgebungen kontinuierlich und signifikant sich verändern, wie
zum Beispiel wenn der mobile Empfänger unter einem Baumwipfel
hindurchgeht oder durch eine Straßenschlucht.
-
Unter
Bezugnahme auf 5 wird ein Bild zu einer Zeit
t, wie gezeigt bei 505, erfasst und entsprechende Bilddaten 510 werden
zur Zeit t produziert. Die Erfassung wird wiederholt bei aktualisierten Zeiten
t = t + 1, falls passend. Zeit-getaggte Bildorientierungsdaten 515 und
Zeit-getaggte Satellitenpositionsdaten 525 werden auch
erfasst. Bei 525 werden die Daten evaluiert, um die Signale
von jedem Satellit zur Zeit t, wie passend, zu klassifizieren. In
dem Beispiel von 5 werden Satellitensignale als
verwendbar oder nicht-verwendbar
klassifiziert, obwohl andere Klassifizierungsschemata verwendet
werden können.
Falls der erwartete Ort des Satellits n einem unbehinderten Himmelsbereich
des Bildes zur Zeit t entspricht, werden die Signale der Satelliten
als verwendbar bei 530 klassifiziert. Andererseits werden die
Signale des Satellits als nicht-verwendbar klassifiziert bei 535.
Die Evaluierung wird wiederholt für jeden Satellit, dessen erwarteter
Ort über
dem Horizont bei der Zeit t ist.
-
Eine
Verarbeitung des gesamten Bildes ist nicht notwendig, um die Verwendbarkeit
der Satellitensignale zu bestimmen. 6 zeigt
detaillierter eine Ausführungsform
eines Teils des Flussdiagramms von 5, bezeichnet
mit 525-1. Bei 605 wird ein Bereich r des Bildes
entsprechend des Ortes des Satellits n zur Zeit t bestimmt. Der
Bereich kann nur aus wenigen Pixeln bestehen, die den erwarteten Ort
des Satellits oder einen ein wenig größeren Bildteil umgeben, einschließlich des
erwarteten Orts des Satellits. Eine Verarbeitungslast wird dabei
kleiner als es benötigt
würde,
um das gesamte Bild zu evaluieren. Bilddaten 610 für den Bereich
r werden evaluiert bei 615 und jeder Satellit wird passend
klassifiziert.
-
7 zeigt
detaillierter eine Ausführungsform
eines Teils des Flussdiagramms von 5, bezeichnet
mit 525-2, in der ein Kompositbild hergestellt wird, beispielsweise
ein Kompositbild wie dargestellt in 3. Bilddaten 510,
Bildorientierungsdaten 515 und Satellitenpositionsdaten 520 zur
Zeit t werden erfasst und bei 705 werden die erwarteten
Satellitenorte auf dem Bild überlagert,
um Kompositbilddaten 710 zu produzieren. Bei 715 werden
die Kompositbilddaten evaluiert und jeder Satellit wird passend klassifiziert.
-
8 zeigt
detaillierter eine Ausführungsform
eines Teils des Flussdiagramms von 5, in der
ein Kompositbild angezeigt wird für eine manuelle Auswahl von
Satelliten, beispielsweise ein Kompositbild wie in 3 dargestellt.
Bilddaten 510, Bildorientierungsdaten 515 und
Satellitenpositionsdaten 520 für die Zeit t werden erfasst
und bei 805 werden die erwarteten Satellitenorte überlagert
auf dem Bild, um Kompositbilddaten 810 zu produzieren.
Bei 815 werden die Kompositbilddaten angezeigt für eine manuelle Überprüfung auf
einer Kompositbildanzeige 820. Ein menschlicher Benutzer
gibt Satellitenklassifizierungen über ein Eingabegerät 825 ein.
Bei 830 werden die Benutzerauswahlen empfangen und jeder
Satellit wird demgemäß klassifiziert.
Die Kompositbildanzeige 820 kann auch eine vorgeschlagene Klassifizierung
für den
menschlichen Benutzer kennzeichnen, um zu bestätigen oder zu überschreiben, was
beispielsweise nützlich
sein könnte
beim Nachverarbeiten zum Überprüfen des
Effekts eines Einschließens,
Ausschließens
oder Entwichten der Signale von einem Satellit.
-
Bilder
von mehr als einem Frequenzband, wie zum Beispiel einem Bild mit
sichtbarem Licht und Wärmeinfrarotbild,
können
simultan über
das gleiche Blickfeld erfasst werden. 9 zeigt
eine Abbildungsanordnung mit dieser Fähigkeit gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Eine Weitwinkellinse 910 oder andere Optiken
mit einem passenden weiten Blickfeld richtet Strahlung auf einen
Strahlteiler 915, der die ankommende Strahlung teilt. Ein
Teil der Strahlung wird gerichtet auf einen Abbilder von sichtbarem
Licht, wie zum Beispiel eine Kamera 920, und ein Teil der
Strahlung wird auf einen Wärmeabbilder 925 gerichtet.
Die Kamera 920 produziert sichtbare Bilddaten 930,
während
der Wärmeabbilder 925 Wärmebilddaten 935 produziert.
Sichtbare Bilddaten 930 und Wärmebilddaten 935 der
Szene, die durch die Linse 910 erfasst wird, können verwendet
werden zum Verbessern der Klassifizierung der Satellitensignale
durch Bereitstellen weiterer unterscheidender Charakteristiken.
-
10 stellt
schematisch eine Abbildungsvorrichtung 1040 dar, die verbunden
ist mit einem GNSS-Empfänger 1005 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. GNSS-Empfänger 1005 kann
ein typischer Stand der Technik-Empfänger mit
einer Antenne 1010 sein, sowie eine analoge Signalverarbeitungselektronik
mit Analog-zu-Digital-Umsetzer 1015,
ein Digitalsignalprozessor 1020 und eine Kommunikationsschnittstelle 1025.
Die Abbildungsvorrichtung 1040 hat eine Optik 1045,
einen Abbilder 1050, einen Bildprozessor 1055 und
eine Kommunikationsschnittstelle 1060. Die Kommunikationsverbindung 1065 ermöglicht eine
Kommunikation zwischen GNSS-Empfänger 1005 und
Abbildungsvorrichtung 1040. Die Antenne 1010 ist
bevorzugt nahe der Abbildungsvorrichtung 1040 platziert,
so dass Bilder, die erfasst werden durch den Abbilder 1050 durch
das Blickfeld der Optik 1045 im Wesentlichen die Umgebungen
der Antenne 1010 repräsentieren. Der
Prozessor 1055 empfängt
Satellitenpositionsdaten und Bildorientierungsdaten (wie zum Beispiel
ein Geschwindigkeitsvektor) von dem GNSS-Empfänger 1005 über eine
Kommunikationsverbindung 1065, empfängt Bilddaten von dem Abbilder 1050,
bestimmt die Verwendbarkeit der GNSS-Satellitensignale und führt dem
Prozessor 1020 Satellitenverwendbarkeitsklassifizierungsdaten
zu. Der GNSS-Empfänger 1005 kann
ein typischer Stand der Technik-Empfänger sein, außer dass
der Prozessor 1020 programmiert wird, Satellitenverwendbarkeitsklassifizierungsdaten
in Betracht zu ziehen, wenn GNSS-Fixierungen berechnet werden, wie
zum Beispiel durch Bevorzugung von Signalen von GNSS-Satelliten,
die bestimmt werden durch die Abbildungsvorrichtung 1040,
dass sie in einer Blickrichtungssicht der Antenne 1010 sind.
-
11 stellt
schematisch eine integrierte Abbildungsvorrichtung und GNSS-Empfänger 1105 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung dar mit einer GNSS-Antenne 1110,
analogen Signalverarbeitungselektronik mit Analog-zu-Digital-Umsetzer 1115,
Optik 1120, einem Abbilder 1125 und einem digitalen
Signalprozessor 1030. Bei dem GNSS-Empfänger und der Abbildungsvorrichtung,
die zusammen in eine integrierte Einheit gepackt werden, sind die
Antenne 1110 und Optik 1120 in einer bekannten und
festen Beziehung zueinander, so dass das Blickfeld der Optik 1120 im
Wesentlichen dem Blickfeld der Antenne 1110 entspricht.
Der Prozessor 1030 kommuniziert mit der Signalelektronik 1115 zum
Verarbeiten von empfangenen GNSS-Satellitensignalen und mit dem
Abbilder 1125 zum Verarbeiten der optischen Bilder. Der
Prozessor 1030 wird programmiert zum Erzeugen von Satellitenverwendbarkeitsklassifizierungsdaten
und zum in Betracht ziehen von Satellitenverwendbarkeitsklassifizierungsdaten, wenn
GNSS-Fixierungen berechnet werden, beispielsweise durch Bevorzugen
von Signalen von GNSS-Satelliten, die bestimmt werden, dass sie
in der Blickrichtungssicht der Antenne 1010 sind.
-
12 stellt
schematisch eine Abbildungsvorrichtung 1040 dar, die verbunden
ist mit einem GNSS-Empfänger 1005 und
mit einem Positionierungs- und Orientierungssystem 1260 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Die Anordnung ist im Wesentlichen wie in 10 gezeigt,
außer
dass ein Positionierungs- und Orientierungssystem 1260 mit
dem GNSS-Empfänger 1005 kommuniziert
und mit der Abbildungsvorrichtung 1040 über eine Kommunikationsverbindung 1265.
Die Kommunikationsverbindung 1265 ist bevorzugt bidirektional,
so dass das Positionierungs- und Orientierungssystem 1260 Orientierungsdaten
an GNSS-Empfänger 1005 und/oder
die Abbildungsvorrichtung 1040 liefern kann. Das Positionierungs-
und Orientierungssystem 1260 stellt Positionierungs- und
Orientierungsinformation bereit zum Ergänzen von GNSS-Fixierungen von dem
GNSS-Empfänger,
wie zum Beispiel während
Perioden, wenn die Antenne 1010 am Empfangen von Signalen
gehindert wird. Das Positionierungs- und Orientierungssystem 1260 stellt
auch Orientierungsinformation zur Verwendung beim Orientieren der
Bilder bereit, die erfasst werden durch den Abbilder 1050.
-
13 stellt
schematisch ein integriertes System 1305 mit einer Abbildungsvorrichtung
und einem GNSS-Empfänger
mit Positionierungs- und Orientierungssubsystem gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung bereit. Das System 1305 hat eine GNSS-Antenne 1310,
analoge Signalverarbeitungselektronik mit Analog-zu-Digital-Umsetzer 1315,
Optik 1320, einem Abbilder 1325, einem Positionierungs-
und Orientierungssubsystem 1330 und einem digitalen Signalprozessor 1335.
Die Antenne 1310 und die Optik 1320 sind in einer
bekannten und festen Beziehung zueinander, so dass das Blickfeld
der Optik 1320 im Wesentlichen dem Blickfeld der Antenne 1310 entspricht.
Der Prozessor 1335 kommuniziert mit der Signalelektronik 1315 zum
Verarbeiten von empfangenen GNSS-Satellitensignalen, mit dem Positionierungs-
und Orientierungssubsystem 1330 und mit dem Abbilder 1325 zum
Verarbeiten von optischen Bildern. Der Prozessor 1335 wird
programmiert zum Erzeugen von Satellitenverwendbarkeitsklassifizierungsdaten
und zum in Betracht ziehen der Satellitenverwendbarkeitsklassifizierungsdaten, wenn
GNSS-Fixierungen berechnet werden, wie zum Beispiel durch Bevorzugen
der Signale von den GNSS-Satelliten, die als in der Blickrichtungssicht der
Antenne 1310 bestimmt werden.
-
Der
Fachmann wird realisieren, dass die Beschreibung der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nur darstellend ist und nicht vorgesehen
ist auf irgendeine Art und Weise begrenzend zu sein. Weitere Ausführungsformen
werden sofort dem Fachmann ersichtlich, der den Vorteil dieser Offenbarung
hat. Im Interesse der Klarheit werden nicht alle Routinemerkmale
der Implementierungen, die hierin beschrieben sind, gezeigt und
beschrieben. Es wird verstanden, dass in der Entwicklung von solch
einer aktuellen Implementierung, vielerlei implementierungsspezifische
Entscheidungen durchgeführt
werden müssen,
um die spezifischen Ziele des Entwicklers zu erreichen, wie zum
Beispiel Befolgen dieser anwendungs- und geschäftsverwandten Randbedingungen,
und dass diese spezifischen Ziele von einer Implementierung zu der
Anderen und von einem Entwickler zum Anderen variieren. Über dies
hinaus wird es verstanden, dass solch eine Entwicklungsanstrengung
komplex und zeitverbrauchend sein kann, aber würde nichts desto trotz eine
Routinearbeit im Ingenieurswesen für den Fachmann mit dem Vorteil
dieser Offenbarung bedeuten.
-
Gemäß der Ausführungsformen
der Erfindung, können
die Komponenten, Prozessschritte und/oder Datenstrukturen implementiert
werden unter Verwendung verschiedener Arten von Betriebssystemen
(OS), Computerplattformen, Firmware, Computerprogrammen, Computersprachen
und/oder Maschinen für
einen allgemeinen Zweck. Die Verfahren können als ein programmierter
Prozess abgelaufen lassen werden, der auf einer Verarbeitungsschaltung
abläuft.
Die Verarbeitungsschaltung kann die Form von vielerlei Kombination
von Prozessoren und Betriebssystemen annehmen oder kann die Form
eines einzelnen Geräts
annehmen. Die Prozesse können
als Instruktionen implementiert werden, die durch solch eine Hardware,
durch Hardware alleine oder durch eine Kombination derselben ausgeführt wird.
Die Software kann auf einem Programmspeichergerät gespeichert werden, das lesbar
ist durch eine Maschine. Berechnungselemente, wie zum Beispiel Bildverarbeitungsfilter
und Filterbänke
können sofort
implementiert werden unter Verwendung einer objektorientierten Programmiersprache,
so dass jedes benötigte
Filter wie benötigt
gebildet wird. Filter können
nur als Hardware implementiert werden, die keine Software braucht,
beispielsweise optische Filter.
-
Der
Fachmann wird erkennen, dass Geräte einer
Natur eines weniger allgemeinen Zwecks, wie zum Beispiel festverdrahtete
Gerät,
feldprogrammierbare Logikgeräte
(FPLDs, Field Programmable Logic Devices), einschließlich feldprogrammierbare Gate
Arrays (FPGAs, Field Programmable Gate Arrays) und komplexe programmierbare
logische Geräte
(CPLDs, Complex Programmable Logic Devices), anwendungsspezifische
integrierte Schaltungen (ASICs, Application Specific Integrated
Circuits) oder Ähnliche
auch verwendet werden können,
ohne den Umfang und den Geist der erfinderischen Konzepte, die hierin
offenbart sind, zu verlassen.
-
Verfahren
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung können
implementiert werden unter Verwendung eines Datenverarbeitungscomputers,
wie zum Beispiel einem Personalcomputer, einem Workstation Computer,
einem Mainframe Computer oder Hochleistungsserver, die bevorzugt
auf einem Echtzeitbetriebssystem (RIOS, Real-Time Operating System) laufen, wie zum
Beispiel QNX, Echtzeit Linux, ECOS, Trimble's „FastExec" oder Andere, oder
einem OS, wie zum Beispiel Microsoft® Windows® XP und
Windows® 2000,
die verfügbar
sind von Microsoft Corporation von Redmond, Washington oder Solaris®,
das von Sun Microsystems, Inc. von Santa Clara, Kalifornien verfügbar ist
oder verschiedene Versionen des Unix Betriebssystems, wie zum Beispiel
Linux, das von verschiedenen Händlern
verfügbar
ist. Verfahren können
auch implementiert werden, die ein Mehrfachprozessorsystem verwenden
oder in einer Berechnungsumgebung mit verschiedenen Periphergeräten, wie
zum Beispiel Eingabegeräten,
Ausgabegeräten,
Anzeigegeräten,
Speichern, Speichergeräten,
Medienschnittstellen zum Transferieren von Daten an und von einem
Prozessor bzw. Prozessoren und Ähnlichem.
Solch ein Computersystem oder Berechnungsumgebung kann lokal in
einem Netzwerk sein oder über
das Internet gehen.
-
Verfahren
und eine Vorrichtung gemäß der Ausführungsform
der Erfindung enthalten, sind aber nicht begrenzt auf:
- 1. Ein Verfahren zum Verarbeiten von GNSS-Signalen, umfassend:
a.
Erfassen eines Bildes, das Umgebungen einer Antenne repräsentiert,
b.
Bestimmen, ob ein erwarteter Ort eines GNSS-Satelliten einem Bereich des Bildes
entspricht, der einen unbehinderten Himmel repräsentiert,
c. Klassifizieren
als verwendbare Signale, die empfangen werden von einem GNSS-Satelliten, dessen
erwarteter Ort einem Bereich des Bildes entspricht, der einen unbehinderten
Himmel repräsentiert.
- 2. Das Verfahren nach 1, wobei Schritt b. ein Bestimmen einer
azimuthalen Orientierung des Bildes umfasst.
- 3. Das Verfahren nach 1 oder 2, wobei Schritt b. ein Klassifizieren
von mindestens einem Bereich des Bildes als unbehinderter Himmel
umfasst.
- 4. Das Verfahren nach einem von 1–3, wobei Schritt
b. umfasst
ein Bestimmen eines erwarteten Ortes eines GNSS-Satelliten und ein
Bestimmen, ob der erwartete Ort einem Bereich des Bildes entspricht,
der klassifiziert wird als unbehinderter Himmel.
- 5. Das Verfahren nach einem von 1–4, wobei Schritt
c. umfasst:
ein Klassifizieren als verwendbare Signale, die empfangen werden
von einem GNSS-Satelliten,
dessen erwarteter Ort einem Bereich des Bildes entspricht, der unbehinderten Himmel
repräsentiert
und ein Klassifizieren als nicht-verwendbare
Signale, die empfangen werden von einem GNSS-Satelliten, dessen
erwarteter Ort einem Bereich des Bildes entspricht, der nicht einen
unbehinderten Himmel repräsentiert.
- 6. Das Verfahren nach einem von 1–5 ferner umfassend ein Berechnen
einer Fixierung unter Verwendung von Signalen, die empfangen werden von
einem GNSS-Satelliten,
dessen erwarteter Ort einem Bereich des Bildes entspricht, der einen unbehinderten
Himmel repräsentiert.
- 7. Das Verfahren nach einem von 1–6 ferner umfassend ein Berechnen
einer Fixierung unter Verwendung von Signalen, die empfangen werden von
einem GNSS-Satelliten,
dessen erwarteter Ort einem Bereich des Bildes entspricht, der nicht einen
unbehinderten Himmel repräsentiert.
- 8. Das Verfahren nach einem von 1–7, wobei Schritt
a. umfasst
ein Erfassen eines Bildes durch einen weitwinkeloptischen Sammler,
der im Allgemeinen himmelwärts
von einer Position nahe der Antenne gerichtet wird.
- 9. Das Verfahren nach einem von 1–8, wobei Schritt
a. umfasst
ein Detektieren von Energie in mindestens einem Infrarotfrequenzband.
- 10. Das Verfahren nach einem von 1–9, wobei Schritt
a. umfasst
ein Detektieren von Energie in mindestens einem Frequenzband von
sichtbarem Licht.
- 11. Das Verfahren nach einem von 1–10, ferner umfassend: ein
Berechnen einer Fixierung unter Verwendung von Signalen, die empfangen
werden exklusiv von GNSS-Satelliten, deren entsprechende erwartete
Orte Bereichen des Bildes entsprechen, die unbehinderten Himmel
repräsentieren,
ein Berechnen einer Fixierung unter Verwendung von Signalen, die
von mindestens einem GNSS-Satelliten empfangen werden, dessen erwarteter
Ort einem Bereich des Bildes entspricht, der nicht einen unbehinderten
Himmel repräsentiert,
und ein Vergleichen der Fixierungen.
- 12. Das Verfahren nach einem von 1–11, ferner umfassend: ein
Anzeigen von mindestens diesen Teilen des Bildes, die erwarteten
Orten der GNSS-Satelliten
entsprechen.
- 13. Das Verfahren nach 12, ferner umfassend ein Empfangen einer
Benutzerauswahl, ob Signale enthalten sind, die empfangen werden
von irgendeinem GNSS-Satelliten, wenn eine Fixierung berechnet wird.
- 14. Vorrichtung zum Verarbeiten von GNSS-Signalen umfassend:
a.
einen Abbilder zum Erfassen eines Bildes, das Umgebungen einer Antenne
repräsentiert,
und
b. einen Vergleicher zum Bestimmen, ob ein erwarteter Ort
eines GNSS-Satelliten einem Bereich des Bildes entspricht, der einen
unbehinderten Himmel repräsentiert,
und zum Klassifizieren als verwendbare Signale, die empfangen werden
von einem GNSS-Satelliten, dessen erwarteter Ort einem Bereich des
Bildes entspricht, der einen unbehinderten Himmel repräsentiert.
- 15. Die Vorrichtung nach 14, wobei der Vergleicher eine azimuthale
Orientierung des Bildes in Betracht zieht.
- 16. Die Vorrichtung nach 14 oder 15 ferner umfassend einen Bildanalysator,
der in der Lage ist, als unbehinderten Himmel einen Bereich des
Bildes zu klassifizieren, der repräsentiert wird durch den unbehinderten
Himmel.
- 17. Die Vorrichtung nach 16, wobei der Vergleicher einen erwarteten
Ort eines GNSS-Satelliten bestimmt und Bestimmen, ob der erwartete
Ort einem Bereich des Bildes entspricht, der als unbehinderter Himmel
klassifiziert ist.
- 18. Die Vorrichtung nach einem von 14–17, wobei der Vergleicher
als verwendbare Signale, die von einem GNSS-Satelliten empfangen
werden, dessen erwarteter Ort einem Bereich des Bildes entspricht,
der einen unbehinderten Himmel repräsentiert, klassifiziert, und
Klassifizieren als nicht-verwendbare Signale, die empfangen werden
von einem GNSS-Satelliten, dessen erwarteter Ort einem Bereich des
Bildes entspricht, der nicht einen unbehinderten Himmel repräsentiert.
- 19. Die Vorrichtung nach einem von 14–18, ferner umfassend einen
Prozessor zum Berechnen einer Fixierung unter Verwendung von Signalen,
die empfangen werden von einem GNSS-Satelliten, dessen erwarteter
Ort einem Bereich des Bildes entspricht, der einen unbehinderten
Himmel repräsentiert.
- 20. Die Vorrichtung nach einem von 14–18 ferner umfassend einen
Prozessor zum Berechnen einer Fixierung unter Verwendung von Signalen,
die empfangen werden von einem GNSS-Satelliten, dessen erwarteter
Ort einem Bereich des Bildes entspricht, der nicht einen unbehinderten
Himmel repräsentiert.
- 21. Die Vorrichtung nach einem von 14–20, wobei der Abbilder einen
Weitwinkel-optischen Sammler umfasst.
- 22. Die Vorrichtung nach einem von 14–21, wobei der Abbilder einen
Detektor umfasst, der auf Energie in mindestens einem Infrarotfrequenzband anspricht.
- 23. Die Vorrichtung nach einem von 14–22, wobei der Abbilder einen
Detektor umfasst, der auf Energie in mindestens einem Frequenzband
von sichtbarem Licht anspricht.
- 24. Die Vorrichtung nach einem von 14–23 ferner umfassend einen
Prozessor zum Berechnen einer Fixierung unter Verwendung von Signalen,
die exklusiv von GNSS-Satelliten empfangen werden, deren entsprechende
erwartete Orte Bereichen des Bildes entsprechen, die einen unbehinderten Himmel
repräsentieren,
zum Berechnen einer Fixierung unter Verwendung von Signalen, die
empfangen werden von mindestens einem GNSS-Satelliten, dessen erwarteter
Ort einem Bereich des Bildes entspricht, der nicht einen unbehinderten Himmel
repräsentiert,
und zum Vergleichen der Fixierungen.
- 25. Die Vorrichtung nach einem von 14–24, ferner umfassend: eine
Benutzerschnittstelle zum Anzeigen von mindestens diesen Teilen
des Bildes, die erwarteten Orten der GNSS-Satelliten entsprechen.
- 26. Die Vorrichtung nach einem von 14–24, ferner umfassend eine
Benutzerschnittstelle zum Anzeigen von mindestens diesen Teilen
des Bildes, die erwarteten Orten der GNSS-Satelliten entsprechen
und zum Empfangen einer Benutzerauswahl, ob Signale einzuschließen sind,
die empfangen werden von irgendeinem GNSS-Satelliten, wenn eine
Fixierung berechnet wird.
- 27. Die Vorrichtung nach einem von 14–24, ferner umfassend: einen
GNSS-Empfänger,
ansprechend auf Signale von GNSS-Satelliten, die empfangen werden
bei der Antenne zum Berechnen einer Fixierung von Signalen, die
klassifiziert werden durch den Vergleicher als verwendbar.
- 28. Die Vorrichtung nach 27, wobei die Antenne eine Komponente
des GNSS-Empfängers
ist.
- 29. Die Vorrichtung nach 27, ferner umfassend ein Positions-
und Orientierungssystem zum Bereitstellen von Daten an den Vergleicher,
die die Orientierung des Abbilders kennzeichnen.
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
Vorteile bieten, wie zum Beispiel ein oder mehrere der Folgenden:
- – potentiell
verringerte Zeit zum Auflösen
individueller GNSS-satelliten-integer Mehrdeutigkeiten (integer
ambiguities) für
diese Satelliten, die in Zusammenhang stehen mit verlässlichen GNSS-Observablen,
- – kann
angewandt werden in allein stehenden GNSS-Empfängern,
- – kann
verwendet werden mit Hilfsnavigationssystemen, wobei die Orientierung
des Abbildungsgeräts
fest ist und der Heading-Winkel bzw. Zeigewinkel bekannt ist,
- – kann
verwendet werden mit stationären GNSS-Basisstationen in
Orten mit einem Teilschatten der GNSS-Satelliten, während immer noch
Observable-Daten mit hoher Qualität und Verlässlichkeit für diese
GNSS-Satelliten in Blickrichtungssicht der GNSS-Antenne bereitgestellt werden,
- – ermöglicht verlässlichere
GNSS-Fixierungen,
- – ermöglicht eine
verlässlichere
Messung der Qualität
der GNSS-Fixierungen [eine gewichtete Verwässerung der Präzision (DOP,
Dilution of Precision)-Berechnung kann verwendet werden zum Klassifizieren
der Satellitenverwendbarkeit, beispielsweise sich erstreckend von
binär (wie zum
Beispiel verwendbar und nicht-verwendbar) zu Dreiniveauordnen (wie
zum Beispiel verwendbar, nicht-verwendbar und suspekt) bis Mehrniveauordnen
(wie zum Beispiel eine Skala einer Verlässlichkeit, die sich von 1
bis 10 oder mehr erstreckt)],
- – kann
integriert werden in eine GNSS-Antenne,
- – kann
integriert werden in einen GNSS-Empfänger,
- – kann
integriert werden in ein POS-System,
- – ermöglicht verbesserte
GNSS-Leistungsfähigkeit
in Mobilabbildungsanwendungen,
- – selektive
Maskierung von GNSS-Satelliten.
-
Während Ausführungsformen
und Anwendungen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben
wurden, wird es von dem Fachmann mit dem Vorteil dieser Offenbarung
erkannt, dass viel mehr Modifizierungen, als oben erwähnt, möglich sind,
ohne die erfinderischen Konzepte hierin zu verlassen.
-
Zusammenfassung
-
Gemäß der Ausführungsform
der Erfindung ermöglicht
ein himmelwärts
schauender Sensor eine Klassifizierung von Punkten in seinem hemisphärischen
Blickfeld als entweder Himmel, Teilhimmel oder Nicht-Himmel, was
wiederum eine Bestimmung von Daten ermöglicht, die zugeführt werden
durch den GNSS-Empfänger,
ob jeder Satellit in dem GNSS-Antennenblickfeld
in einem Bereich des Himmels, des Teilhimmels oder des Nicht-Himmels
ist. Pseudobereich und Phasendaten von GNSS-Satelliten, die bestimmt
werden in einem Himmelbereich zu sein, können als verlässlich betrachtet
werden und mit Konfidenz in einer Positionierungslösung verwendet
werden. Pseudobereich und Phasendaten von GNSS-Satelliten, die bestimmt
werden, in einem Bereich des Teilhimmels zu sein, können als
suspekt betrachtet werden und können
deshalb nur zu einer Positionslösung
mit begrenzter Konfidenz bzw. Sicherheit und verringerter Genauigkeit
beitragen. Pseudobereich und Phasendaten von GNSS-Satelliten, die
bestimmt werden, in einem Bereich des Nicht-Himmels zu sein, können als
unzuverlässig
betrachtet werden und von der Verwendung in einer Positionierungslösung ausgeschlossen
werden.