DE112006001023T5 - Sichere Roverstation mit gesteuerter Genauigkeit - Google Patents
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Abstract
Sichere
Roverstation mit gesteuerter Genauigkeit für eine geografische Position
mit
einem Roverglobalnavigationssatellitensystem(GNSS)-Empfänger zum Bestimmen einer sicheren Position, die für einen Benutzer der Roverstation nicht zur Verfügung steht; und
einem Positionsditherprozessor zum Dithern der sicheren Position mit einem ausgewählten synthetischen Versatzvektor ungleich Null zum Erstellen einer Roverposition, die für den Benutzer zur Verfügung steht und einen hinzugefügten Positionsfehler aufweist, der zum synthetischen Versatzvektor proportional ist.
einem Roverglobalnavigationssatellitensystem(GNSS)-Empfänger zum Bestimmen einer sicheren Position, die für einen Benutzer der Roverstation nicht zur Verfügung steht; und
einem Positionsditherprozessor zum Dithern der sicheren Position mit einem ausgewählten synthetischen Versatzvektor ungleich Null zum Erstellen einer Roverposition, die für den Benutzer zur Verfügung steht und einen hinzugefügten Positionsfehler aufweist, der zum synthetischen Versatzvektor proportional ist.
Description
- Die vorliegende Beschreibung betrifft generell die Positionierung und, genauer gesagt, die Positionierung mit hoher Integrität von Positionen mit graduierten Genauigkeiten. Diese Beschreibung offenbart eine GPS-Roverstation mit Positionsdithering zum Steuern der Genauigkeit von sicheren Positionen.
- Das Globalpositionierungssystem (GPS) wird von der Regierung der Vereinigten Staaten von Amerika betrieben, um für sämtliche Benutzer auf der Welt freie GPS-Positionierungssignale zur Verfügung zu stellen. Alleinstehende GPS-Empfänger können einen Grob/Akquisitions(C/A)code in diesen Signalen benutzen, um nichtunterstützte Positionen mit typischen Genauigkeiten von etwa 5 bis 20 m zu berechnen. Diese Genauigkeiten sind für einige Anwendungsfälle, einschließlich der meisten Navigationsanwendungsfälle, ausreichend. Es gibt jedoch Positionierungsanwendungsfälle, wie die Vermessung, Kartenerstellung, Maschinensteuerung und Landwirtschaft, in denen eine größere Genauigkeit oder Integrität erforderlich ist.
- Einige dieser Bedürfnisse werden von differentiellen GPS-Systemen erfüllt, die GPS-Codephasenkorrekturen zur Verfügung stellen. Ein GPS-Empfänger, der für einen differentiellen GPS-Betrieb konstruiert ist, kann diese Codephasenkorrekturen benutzen, um Positionen mit typischen Genauigkeiten von einigen 10 cm bis zu einigen m zu berechnen. Diese Genauigkeiten sind ausreichend für viele Positionierungsanwendungsfälle. Ein Benutzer kann jedoch nicht immer auf die Genauigkeiten von alleinstehenden oder differentiellen GPS-Positionen vertrauen, da die Integrität dieser Positionen durch Mehrwegreflexionen beeinflusst wird. Mehrwegreflexionen der GPS-Signale können gelegentliche große Fehler von 10 bis 100te von m oder noch mehr in Abhängigkeit von den Extradistanzen, die von reflektierten Signalen zurückgelegt werden, verursachen.
- Kinematische Echtzeit(RTK)systeme mit fester Ungewissheit liefern sehr genaue GPS-Trägerphasenmessungen, um für eine größere Genauigkeit zu sorgen und gleichzeitig den größten Teil der Mehrwegeffekte zu vermeiden. Ein Rover-GPS-Empfänger, der für einen RPK-Betrieb konstruiert ist, kann die Trägerphasenmessungen benutzen, um Relativpositionen mit typischen Genauigkeiten von etwa 1 cm bis zu einigen 10 cm zu ermitteln. Der Begriff „feste Ungewissheit" bezieht sich auf die Tatsache, dass eine ganzzahlige Anzahl von Zyklen der Trägerphase für die RTK-Trägerphasenmessungen zwischen der Referenzphase und der vom Rover gemessenen Phase aufgelöst (fixiert) wird. Die Auflösung der Trägerzykluszahl fängt Mehrwegsignalfehler ein, die größer sind als ein Abschnitt der Wellenlänge des Trägers des GPS-Signals, was zu einer hohen Konfidenz und Integrität für die Positionen auf RTK-Basis führt.
- Vorhandene GPS-RTK-Systeme bieten den Benutzern feste RTK-Trägerphasenmessungen für Kosten, die zum größten Teil von den festen Infrastrukturkosten zur Bereitstellung des Systems, geteilt durch die Anzahl der Benutzer, bestimmt werden. Einige Benutzer benötigen jedoch die Integrität der festen Positionierung auf RTK-Basis, jedoch nicht die vollständige Genauigkeit, die sie zur Verfügung stellt. Bedauerlicherweise gibt es keine vorhandene Technik zum Aufteilen der Infrastrukturkosten auf mehr Benutzer durch Schaffung von Positionen mit hoher Integrität mit Genauigkeiten, die geringer sind als die volle Genauigkeit des Systems.
- Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, zeigt die vorliegende Erfindung Wege zum Schaffen einer Positionierung mit hoher Integrität und gesteuerten Genauigkeiten für eine Roverstation auf, und zwar entweder durch Vorsehen von synthetischen Referenzphasen für ein GPS-Referenzsystem oder durch Dithering einer sicheren Roverposition.
- Kurz gesagt besitzt oder umfasst die vorliegende Erfindung eine oder mehrere kinematische Echtzeit(RTK)referenzstationen zum Empfangen von GPS-Signalen an einer oder mehreren tatsächlichen Referenzpositionen und zum Messen von Referenzphasen. Wenn drei oder mehrere Referenzstationen Verwendung finden, können virtuelle Referenzphasen für eine virtuelle Referenzposition ermittelt werden. Ein synthetischer Versatzvektor wird in einer Referenzstation, einem Server im Referenzsystem, einer RTK-Roverstation oder einem Prozessor für synthetische Phasen, der zwischen den Referenzstationen und der Roverstation wirkt, erzeugt. Referenzphasenmessungen werden zusammen mit dem synthetischen Versatzvektor benutzt, um synthetische Referenzphasen für eine synthetische Position abzuleiten, bei der die synthetische Position nicht den aktuellen oder virtuellen Referenzpositionen entspricht. Die Roverstation benutzt die aktuelle oder virtuelle Referenzposition mit den synthetischen Referenzphasen anstelle der aktuellen oder virtuellen Referenzphasen zum Berechnen einer Roverposition in Bezug auf die aktuelle oder virtuelle Referenzposition mit einem hinzugefügten Positionsfehler, der proportional zum synthetischen Versatzvektor ist.
- Bei einem anderen Versuch benutzt eine sichere RTK-Roverstation einen synthetischen Versatzvektor direkt für das Dithering einer sicheren Roverposition, die aus der tatsächlichen oder virtuellen Referenzphase ermittelt wurde. Der synthetische Versatzvektor kann in einer Referenzstation, einem Server im Referenzsystem, der Roverstation oder einem Prozessor, der zwischen dem Referenzsystem und der Roverstation wirkt, erzeugt werden. Die von der Roverstation ermittelten Positionen besitzen die Integrität des RTK-Systems mit einer vom synthetischen Versatzvektor gesteuerten Genauigkeit.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine sichere Roverstation mit einer gesteuerten Genauigkeit für eine geografische Position, die umfasst: einen Roverempfänger eines Globalnavigationssatellitensystems (GNSS) zum Bestimmen einer sicheren Position, die nicht für einen Benutzer der Roverstation zur Verfügung steht, und einen Positionsditherprozessor zum Dithern einer sicheren Position mit einem ausgewählten Versatzvektor ungleich Null zum Erstellen einer Roverposition, die für den Benutzer zur Verfügung steht und einen hinzugefügten Positionsfehler besitzt, der zum synthetischen Versatzvektor proportional ist.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Genauigkeit einer geografischen Position, das umfasst: das Empfangen eines Signales eines Globalnavigationssatellitensystems (GNSS), das Benutzen des GNSS-Signales zum Ermitteln einer sicheren Position, die nicht für einen Benutzer der Roverstation zur Verfügung steht, und das Dithern der sicheren Position mit einem ausgewählten synthetischen Versatzvektor ungleich Null zum Vorsehen einer Roverposition für den Benutzer, die einen hinzugefügten Positionsfehler besitzt, der zum synthetischen Versatzvektor proportional ist.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein fühlbares Medium, das einen Satz von Instruktionen enthält, um zu bewirken, dass ein Prozessor die folgenden Schritte zum Steuern der Genauigkeit einer geografischen Position durchführt, wobei diese Schritte umfassen: das Empfangen eines Signales eines Globalnavigationssatellitensystems (GNSS), das Verwenden des GNSS-Signales zum Ermitteln einer sicheren Position, die für einen Benutzer der Roverstation nicht zur Verfügung steht, und das Dithern der sicheren Position mit einem ausgewähl ten synthetischen Versatzvektor ungleich Null zum Vorsehen einer Roverposition, die für den Benutzer zur Verfügung steht und einen hinzugefügten Positionsfehler besitzt, der proportional zum synthetischen Versatzvektor ist.
- Grob gesagt bezieht sich diese Beschreibung auf ein Positionierungssystem oder einen Prozessor für eine synthetische Phase oder eine Roverstation zum Erzeugen von Positionen mit hoher Integrität und graduierten Genauigkeiten. Das Positionierungssystem besitzt eine oder mehrere kinematische Echtzeit(RTK)referenzstationen zum Empfangen von GPS-Signalen an errichteten Referenzpositionen und zum Messen von Referenzphasen. Das Positionierungssystem oder die Roverstation wählt einen synthetischen Versatzvektor aus und benutzt den synthetischen Versatzvektor zum Überführen von synthetischen Referenzphasen auf eine synthetische Position. Die Roverstation benutzt die synthetischen Referenzphasen mit aktuellen oder virtuellen Referenzpositionen zum Ermitteln einer Roverposition, die einen hinzugefügten Positionsfehler besitzt, der vom synthetischen Versatzvektor gesteuert wird. Bei einer anderen Ausführungsform dithert eine sichere Roverstation eine sichere Position mit einem synthetischen Versatzvektor zum Schaffen einer unsicheren Roverposition, die den hinzugefügten Positionsfehler besitzt.
- Diese und andere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden zweifelsohne für den Fachmann offensichtlich, der die nachfolgend erläuterte beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung gelesen und die diversen Zeichnungen betrachtet hat.
- Es folgt nunmehr eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen. Hiervon zeigen:
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1 eine Darstellung eines einzelnen Referenzsystems des Standes der Technik zum Übermitteln von Referenzphasen an eine Roverstation; -
1A eine Darstellung eines Referenznetzwerkpositionierungssystems des Standes der Technik zum Übermitteln von Referenzphasen an eine Roverstation; -
2 eine Darstellung eines einzelnen Referenzpositionierungssystems der vorliegenden Erfindung zum Übermitteln von synthetischen Referenzphasen an eine Roverstation zum Hinzufügen eines Positionsfehlers für eine Roverposition; -
2A eine Blockdarstellung einer Referenzstation für das System der2 ; -
3 eine Darstellung eines Referenznetzwerkpositionierungssystems der vorliegenden Erfindung zum Übermitteln von synthetischen Referenzphasen an eine Roverstation zum Hinzufügen eines Positionsfehlers für eine Roverposition; - die
3A ,3B und3C Blockdarstellungen einer ersten, zweiten und dritten Ausführungsform eines Servers für das Positionierungssystem der3 ; -
4 eine Darstellung einer sicheren Roverstation der vorliegenden Erfindung zum Berechnen von synthetischen Referenzphasen zum Hinzufügen eines Positionsfehlers für eine Roverposition, die in einem einzelnen Referenzpositionierungssystem operiert; -
4A eine Blockdarstellung der Roverstation der4 ; -
5 eine Darstellung, die eine sichere Roverstation der vorliegenden Erfindung zum Berechnen von synthetischen Referenzphasen zum Hinzufügen des Positionsfehlers für eine Roverposition in einem Referenznetzwerkpositionierungssystem zeigt; - die
5A und5B Blockdiagramme einer ersten und zweiten Ausführungsform der Roverstation der5 ; - die
6A und6B Blockdiagramme einer ersten und zweiten Ausführungsform eines Randomreferenzgenerators zum Vorsehen von synthetischen Referenzphasen für die vorliegende Erfindung; -
7 eine Darstellung für ein einzelnes Referenzpositionierungssystem der vorliegenden Erfindung, bei dem eine sichere Roverstation eine sichere Position zum Vorsehen einer unsicheren Position mit einem hinzugefügten Positionsfehler dithert; - die
7A und7B Blockdarstellungen einer ersten und zweiten Ausführungsform des Positionierungssystems der7 ; -
8 eine Darstellung eines Referenznetzwerkpositionierungssystems der vorliegenden Erfindung, bei dem eine sichere Roverstation eine sichere Position zum Vorsehen einer unsicheren Position mit einem hinzugefügten Positionsfehler dithert; - die
8A ,8B ,8C und8D Blockdarstellungen einer ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform des Positionierungssystems der8 ; -
9 ein Blockdiagramm eines Randompositionsditherprozessors für die Systeme der7 und8 ; -
10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens der vor liegenden Erfindung zum Vorsehen von synthetischen Referenzphasen von einem einzelnen Referenzpositionierungssystem für eine Roverstation; -
11 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Vorsehen von synthetischen Referenzphasen aus einem Referenznetzwerkpositionierungssystem für eine Roverstation; -
12 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Berechnen von synthetischen Referenzphasen in einer Roverstation, die in einem einzelnem Referenzpositionierungssystem operiert; -
13 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Berechnen von synthetischen Referenzphasen in einer Roverstation, die in einem Referenznetzwerkpositionierungssystem operiert; -
14 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Dithern einer sicheren Roverposition zum Vorsehen eines hinzugefügten Fehlers zu einer Roverposition in einem einzelnen Referenzpositionierungssystem; und -
15 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens der vor liegenden Erfindung zum Dithern einer siche ren Roverposition zum Vorsehen eines hinzugefügten Fehlers zu einer Roverposition in einem Referenznetzwerkpositionierungssystem. - Es werden nunmehr die Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsformen zum Ausführen der Lehre der Erfindung erläutert. Es versteht sich, dass die Beschreibung dieser Einzelheiten in keiner Weise die Erfindung auf diese Einzelheiten beschränkt. Vielmehr sollen diese Einzelheiten lediglich die beste Ausführungsform zum Ausführen der Lehre der Erfindung beschreiben. Zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der hier beschriebenen Ausführungsformen liegen für den Fachmann augenscheinlich innerhalb des Umfangs der Lehre der Erfindung. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird für das Globalpositionierungssystem (GPS) beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung mit einem generischen Globalnavigationssatellitensystem (GNSS) durchgeführt werden kann, das das Globalpositionierungssystem (GPS), das Globalorbitingnavigationssystem (GLONASS), das Galileo-System oder eine Kombination dieser Systeme umfasst. Es versteht sich ferner, dass anstelle von Satelliten zur Übertragung der GNSS-Positionierungssignale Pseudoliten Verwendung finden können.
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1 ist eine Darstellung, die ein System auf Basis eines herkömmlichen kinematisches Echtzeit(RTK)globalpositionierungssystems(GPS) des Standes der Technik zeigt. Die Referenzstation12 besitzt einen Referenz-GPS-Empfänger zum Empfangen von GPS-Signalen14 , die bei14A ,14B und14C dargestellt sind, von GPS-Satelliten16 , die bei16A ,16B und16C dargestellt sind. Die Referenzstation12 misst die Trägerphasen der GPS-Signale14 und sendet ein Funksignal17 mit Referenzdaten für die gemessenen Phasen und die geografische Referenzposition an eine oder mehrere Roverstationen, die als Rover18 dargestellt sind. Die Roverstation18 besitzt einen RTK-GPS-Empfänger zum Messen der Trägerphasen für die gleichen GPS-Signale14 . - Die Differenz zwischen den Referenzmessungen und Roverphasenmessungen führt zu Schätzungen der Vektoren für die senkrechte Distanz zwischen der Roverstation
18 und dem GPS-Satellit16A , die mit dem Vektor d gekennzeichnet sind. Messungen von diversen GPS-Satelliten16 führen zu Schätzungen von diversen Vektoren für die senkrechte Distanz und schließlich zur Position der Roverstation18 in Bezug auf die Referenzstation12 . Bei dem Vektor d kann es sich um ein skalares Produkt des Vektors zwischen dem GPS-Satellit16 und der Roverstation18 und des Vektors zwischen der Referenzstation12 und der Roverstation18 handeln. Ein beispielhaftes RTK-GPS-System ist in derUS-PS 5 519 620 mit dem Titel „centimeter accurate global positioning system receiver for on-the-fly real-time-kinematic measurement and control" von Nicholas C. Talbot et al., beschrieben. Auf diese Veröffentlichung wird hiermit Bezug genommen. -
1A ist eine Darstellung eines virtuellen Referenz(VRS)-RTK-GPS-Basissystems des Standes der Technik. Referenznetzwerkstationen12A ,12B -12N umfassen GPS-Empfänger zum Messen der Trägerphasen der GPS-Signale14 , die von den GPS-Satelliten16 empfangen werden. Die Referenzstationen12A -N senden Signale22 mit Referenzdaten für ihre gemessenen Phasen und geografischen Referenzpositionen an einen Server23 . Eine der Referenzstationen, die als12A bezeichnet ist, wird als Hauptreferenzstation bezeichnet. Der Server23 und die Hauptreferenzstation12A können zusammen angeordnet sein. Der Server23 steht mit einer oder mehreren VRS-RTK-GPS-Roverstationen über ein Funksignal25 in Verbindung. Die VRS-RTK-GPS-Roverstationen sind als Rover24 gezeigt. - Der Server
23 oder der Server23 zusammen mit der Roverstation24 ermitteln eine virtuelle Referenzposition26 und einen virtuellen Vektor25 zwischen der Position der Hauptreferenzstation12A und der virtuellen Referenzposition26 und benutzen dann diese Position und die gemessenen Phasen der Hauptreferenzstation12A , die Positionen und die gemessenen Phasen der Hilfsreferenzstationen12B -N und den virtuellen Vektor27 (oder die virtuelle Referenzposition26 ) zur Berechnung von virtuellen Referenzphasen für die virtuelle Referenzposition26 gemäß einem parametrischen Modell des virtuellen Referenzsystems (VRS). Die Roverstation24 besitzt einen RTK-GPS-Empfänger zum Messen der Phasen für die gleichen GPS-Signale14 . Die Differenz zwischen den virtuellen Referenz- und Roverphasenmessungen führt zu Schätzungen der Vektoren der senkrechten Distanz zu den GPS-Satelliten16 analog zum vorstehend beschriebenen Vektor d und schließlich zur Position der Roverstation24 in Bezug auf die virtuelle Referenzposition26 . - Die Verwendung eines Netzwerkes von Referenzstationen anstelle einer einzigen Referenz ermöglicht die Modellierung der systematischen parametrischen Ionosphären- und Troposphärenfehler in einem Bereich und somit die Möglichkeit einer Fehlerreduktion. Netzwerke existieren unter Verwendung von öffentlichen Domain-RTCM- und CMR-Standards für bidirektionale Kommunikationsreferenzdaten zu den Rovern. Detaillierte Informationen in Bezug auf die Modellierung der Fehler sind in der Veröffentlichung „Virtual Reference Station Systems" von Landau et al., veröffentlicht vom Journal of Global Positioning Systems für 2002, Band 1, Nr. 2, Seiten 137-143, beschrieben.
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2 ist eine Darstellung, die ein kinematisches Echtzeit(RTK)-GPS-Basispositionierungssystem der vorliegenden Erfindung in Bezug auf eine Referenznummer30 zeigt. Das Positionierungssystem30 besitzt mindestens eine Referenzstation31 zum Empfang der GPS-Signale14 von den GPS-Satelliten16 . Die Referenzstation31 besitzt eine Referenzposition, die durch eine Vermessung oder irgendwelche anderen Mittel erstellt wurde. Das System30 empfängt oder erzeugt einen synthetischen Versatzvektor32 zum Steuern der Positionierungsgenauigkeit, die vom System30 für eine oder mehrere RTK-GPS-Roverstationen118 zur Verfügung gestellt wird. Die Referenzposition und der synthetische Versatzvektor32 definieren eine synthetische Position33 , wobei die synthetische Position33 von der Referenzposition durch den synthetischen Versatzvektor32 getrennt ist. Die Länge und Richtung des synthetischen Versatzsektors32 sind willkürlich. Sie betragen jedoch normalerweise einige m oder weniger. -
2A ist ein Blockdiagramm, das die Referenzstation31 und die Roverstation118 zeigt. Die Referenzstation31 besitzt einen Referenz-GPS-Empfänger34 , einen Prozessor35 für synthetische Phasen und einen Funk-Sende-Empfänger36 . Der Referenz-GPS-Empfänger34 und der Prozessor35 für synthetische Fasern können getrennt oder zu einer einzigen Einheit kombiniert sein. Der Funk-Sende-Empfänger36 kann ein Sender ohne Empfänger sein, wenn eine Zweiwege-Übertragung mit Roverstation118 nicht erforderlich ist. Der Referenz-GPS-Empfänger34 misst die Trägerphasen der GPS-Signale14 . Der Prozessor35 benutzt den synthetischen Versatzvektor32 mit der Referenzstation für die Station31 und den dreidimensionalen Winkeln zu den GPS-Satelliten16 zum Ableiten der synthetischen Referenzphasen für die Trägerphasen, die gemessen würden, wenn die Messungen an der synthetischen Position33 durchgeführt würden. - Der Funk-Sende-Empfänger
36 sendet ein Funksignal37 , das synthetisierte Referenzdaten für die synthetischen Referenzphasen und die Referenzpositionen besitzt, an die Roverstation118 . Zellulare Telefone oder Leitungstelefone können Verwendung finden, um das Funksignal37 zu erzeugen oder zu verstärken. Die synthetisierten Referenzdaten enthalten noch eine korrekte geografische Referenzposition der Referenzstation31 , wie dies herkömmlich der Fall ist, jedoch sind die Phasen für die GPS-Signale14 nicht die tatsächlichen Phasen, die an der Referenzposition gemessen werden, sondern stattdessen die synthetischen Referenzphasen, die aus den gemessenen Referenzphasen, der tatsächli chen Referenzposition und dem Versatzvektor32 (oder der synthetischen Position33 ) berechnet werden. - Die Roverstation
118 besitzt einen Rover-GPS-Empfänger110 und einen Anomaliedetektor120 . Der Rover-GPS-Empfänger119 empfängt die GPS-Signale14 und misst die Trägerphasen von den gleichen GPS-Satelliten16 und berechnet die Differenzen zwischen den gemessenen Roverphasen und den synthetischen Referenzphasen. Unter Verwendung der synthetischen Referenzphasen anstelle der tatsächlichen Referenzphasen werden nunmehr geschätzte Vektoren für senkrechte Distanzen erreicht, die durch den Vektor d* repräsentiert werden, anstelle der geschätzten Vektoren für senkrechte Distanzen, die durch den vorstehend beschriebenen Vektor d gekennzeichnet sind. Der Vektor d* kann als Skalarprodukt des Vektors zwischen dem GPS-Satellit16A und der Roverstation118 und des Vektors zwischen der synthetischen Position33 und der Roverstation118 aufgefasst werden. Wenn die Roverstation118 ihre Position relativ zur Referenzstation31 berechnet, gelangt sie zu einer Position38 , die einen hinzugefügten Positionsfehler39 gleicher Länge in entgegengesetzter Richtung wie der synthetische Versatzvektor32 besitzt. Unter Verwendung dieser Technik kann das Positionierungssystem30 willkürlich den hinzugefügten Fehler39 in die Position38 einführen, die von der Roverstation18 berechnet wird. - Der Rover-GPS-Empfänger
119 ermittelt Doppeldifferenzphasenreste aus momentanen und vorhergehenden synthetischen Referenzphasen und momentanen und vorhergehenden gemessenen Roverphasen und leitet die Phasenreste zum Anomaliedetektor120 . Der Anomaliedetektor120 detektiert eine Phasenrestanomalie, wenn der Phasenrest größer ist als eine Phasenschwelle, die einer ausgewählten Distanz für eine Integritätsgrenze40 für die RTK-Operation entspricht. Die Integritätsgrenze40 entspricht einer äußeren Grenze einer Zone um die Roverposition38 . Wenn eine Anomalie detektiert wird, hindert der Anomaliedetektor120 den Rover-GPS-Empfänger119 daran, die Roverposition38 dem Benutzer der Roverstation118 zuzuführen, oder gibt dem Benutzer eine Notiz, dass die Anomalie detektiert wurde, und ermöglicht dem Benutzer eine Entscheidung, ob die Position38 verwendet wird oder nicht. Alternativ dazu sieht der Anomaliedetektor120 eine Lösung für die Roverposition38 vor, wo die synthetische Referenzphase und die gemessene Roverphase für das spezielle GPS-Signal14 , das zur Anomalie gehört, nicht benutzt werden. Der Effekt des Systems30 der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Roverposition38 den gesteuerten hinzugefügten Positionsfehler39 besitzt, ohne die Integritätsgrenze40 der RTK-Positionierungslösung der Roverposition38 herabzusetzen. -
3 zeigt eine Netzwerkausführungsform eines Positionierungssystems der vorliegenden Erfindung auf kinematischer Echtzeit(RTK)-GPS-Basis, das mit dem Bezugszeichen50 gekennzeichnet ist. Das Positionierungssystem50 besitzt ein Netzwerk von Referenzstationen, die als51A ,51B bis51N bezeichnet sind, zum Empfangen der GPS-Signale14 von den GPS-Satelliten16 . Die Referenznetzwerkstationen51A -N besitzen Referenzpositionen, die durch eine Vermessung oder irgendwelche anderen Mittel erstellt wurden. Das System50 empfängt oder erzeugt einen synthetischen Versatzvektor32 zum Steuern der Positionierungsgenauigkeit, die vom System50 für eine oder mehrere RTK-GTS-Roverstationen zur Verfügung gestellt wird, welche als Roverstation124A ,124B oder124C gezeigt sind. Die Roverstationen124A ,124B oder124C besitzen jeweils einen Rover-GPS-Empfänger125A ,125B oder125C und einen Anomaliedetektor126A ,126B oder126C . - Das Positionierungssystem
50 umfasst ferner einen Server52A ,52B oder52C . Der Server52A -C und die Referenznetzwerkstationen51A -N kommunizieren über Funksignale54 . Eine der Netzwerkstationen, beispielsweise die Station51A , kann als Hauptstation bezeichnet werden, während die anderen Referenznetzwerkstationen51B -N als Hilfsstationen bezeichnet werden können. Die Hauptreferenzstation51A und der Server52A -C können zusammen angeordnet sein und sich die Prozessenergie teilen oder nicht, oder die Hauptreferenzstation51A und die Server52A -C können physikalisch voneinander getrennt sein. - Die Referenznetzwerkstationen
51A -N messen die Trägerphasen der GPS-Signale14 und geben dann ihre Phasenmessungen an den Server52A -C weiter. Der Server52A -C steht mit der Roverstation124 -C mit einem Funksignal56 in Verbindung. Bei einem herkömmlichen System benutzt der Server23 den virtuellen Vektor27 und die Haupt- und Hilfsreferenzpositionen sowie Phasen zum Bestimmen der virtuellen Referenzphasen für die virtuelle Referenzposition26 . Bei der vorliegenden Erfindung entspricht die Summe aus dem virtuellen Vektor27 und dem synthetischen Versatzvektor32 einem synthetischen Hauptvektor64 . Die Position der Hauptreferenzstation51A und der synthetische Hauptvektor64 definieren eine synthe tische Position133 . Das System50 der vorliegenden Erfindung benutzt den synthetischen Versatzvektor32 und den virtuellen Vektor27 (oder den synthetischen Hauptvektor) sowie die Haupt- und Hilfsreferenzpositionen und Phasen zum Ermitteln der synthetischen Referenzphasen für die synthetische Position133 . - Die Roverstation
124A -C erwartet Referenzphasen, als ob die Phasen an der virtuellen Referenzposition26 gemessen wären. Sie empfängt jedoch die synthetischen Referenzphasen, die für die synthetische Position133 abgleitet sind. Der Rover-GPS-Empfänger125A -C empfängt die GPS-Signale14 , misst die Trägerphasen von den gleichen GPS-Satelliten16 und berechnet die Differenzen zwischen den gemessen Roverphasen und den synthetischen Referenzphasen. Durch die Verwendung der synthetischen Referenzphasen anstelle der virtuellen Referenzphasen werden nunmehr geschätzte Vektoren für die senkrechte Distanz erhalten, die durch den vorstehend beschriebenen Vektor d* gekennzeichnet sind. Wenn die Roverstation124A -C ihre Position in Bezug auf die virtuelle Position26 berechnet, gelangt sie zur Position38 relativ zur virtuellen Referenzposition26 , die mit dem hinzugefügten Positionsfehler39 versehen ist, der die gleiche Länge und die entgegengesetzte Richtung besitzt wie der synthetische Versatzvektor32 . Unter Verwendung dieser Technik kann das Positionierungssystem50 willkürlich den hinzugefügten Fehler39 in die Position38 einführen, die von der Roverstation124A -C berechnet wird. - Der Server
52A -C und die Roverstation124A -C können eine Zweiwege-Kommunikation benutzen, um sich auf die geographi sche Position für die virtuelle Referenzposition26 zu einigen. Beispielsweise kann die virtuelle Referenzposition26 so ausgewählt werden, dass sie die beste geschätzte Position der Roverstation124A -C bildet. Es versteht sich, dass diese Erfindung nicht vom Ort der Verarbeitungsenergie des Servers52A -C abhängig ist. Die Verarbeitungsenergie des Servers52A -C kann irgendwo im Kommunikationsbereich angeordnet und auf diverse Stellen verteilt sein. Zellulare Telefone oder Festnetztelefone können verwendet werden, um die Funksignale54 und/oder56 zu erzeugen oder zu verstärken. -
3A ist eine Blockdarstellung des Servers52A . Der Server52A besitzt einen Funk-Sende-Empfänger62 , einen virtuellen Referenzprozessor63 für synthetische Phasen und einen Anomaliedetektor63A . Der Server52A empfängt Daten für die Referenzpositionen (oder er besitzt die Referenzpositionen) und die Referenzphasen von den Referenzstationen51A -N. Der Prozessor63 benutzt ein parametrisches Modell eines virtuellen Referenzsystems (VRS) mit dem synthetischen Hauptvektor64 (anstelle des virtuellen Vektors27 ) zusammen mit den Haupt- und Hilfsreferenznetzwerkpositionen und Phasen für die Referenznetzwerkstationen51A -N und die dreidimensionalen Winkel zu den GPS-Satelliten16 zum Ableiten der synthetischen Referenzphasen, die gemessen würden, wenn die Messungen an der synthetischen Position133 (anstelle der virtuellen Referenzposition26 ) durchgeführt würden. - Der Funk-Sende-Empfänger
62 sendet das Funksignal56 mit synthetisierten Referenzdaten an die Roverstation124A . Die synthetisierten Referenzdaten enthalten noch eine korrekte virtuelle geographische Referenzposition26 , wie dies in herkömmlicher Weise der Fall ist, besitzen jedoch die synthetischen Referenzphasen anstelle der tatsächlichen oder virtuellen Referenzphasen, die von einer herkömmlichen Roverstation für eine Positionierungsoperation ohne die Genauigkeitssteuerung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. -
3B ist eine Blockdarstellung des Servers52B . Der Server52B besitzt den Funk-Sende-Empfänger62 , einen Prozessor65 für synthetische Phasen, einen virtuellen Referenzprozessor66 und einen Anomaliedetektor66A . Der Server52B empfängt Daten für die Referenzpositionen (oder er besitzt bereits die Referenzpositionen) und die Referenzphasen von den Referenzstationen51A -N. Der virtuelle Referenzprozessor66 benutzt den virtuellen Vektor27 und die Referenzpositionen und Phasen für die Referenzstationen51A -N mit den dreidimensionalen Winkeln zu den GPS-Satelliten16 zum Ermitteln der virtuellen Referenzphasen. Der virtuelle Referenzprozessor66 leitet dann die virtuellen Referenzphasen und die virtuelle Referenzposition26 zum Prozessor65 für die synthetische Phase. - Der Prozessor
65 für die synthetische Phase benutzt den synthetischen Versatzvektor32 mit den virtuellen Referenzphasen und den dreidimensionalen Winkeln zu den GPS-Satelliten16 , um die synthetischen Referenzphasen für die Trägerphasen abzuleiten, die gemessen würden, wenn die Messungen an der synthetischen Position133 durchgeführt würden. Der Funk-Sende-Empfänger62 sendet das Funksignal56 mit den synthetisierten Referenzdaten an die Roverstation124B . Die synthetisierten Referenzdaten umfassen noch eine korrekte virtuelle geographische Referenzposition26 , wie dies in herkömmlicher Weise der Fall ist, jedoch bilden die Phasen für die GPS-Signale14 nicht die virtuellen Referenzphasen, die an der virtuellen Referenzposition26 gemessen würden, sondern stattdessen synthetische Referenzphasen, die an der synthetischen Position133 gemessen würden. -
3C ist eine Blockdarstellung des Servers52C . Der Prozessor65 für die synthetische Phase ist separat vom virtuellen Referenzprozessor66 angeordnet. Der Server52C benutzt das Public Switch Telephone Network (PTSN)-Telefonsystem68 zum Empfangen von Referenzdaten und benutzt das Telefonsystem68 zur Kommunikation zwischen dem virtuellen Referenzprozessor66 und dem Prozessor65 für die synthetische Phase. Der Prozessor65 empfängt Daten für die virtuelle Referenzposition26 und virtuelle Referenzphasen vom virtuellen Referenzprozessor66 und leitet dann die synthetischen Referenzphasen in der vorstehend beschriebenen Weise ab. Der Prozessor65 kann benachbart zur Roverstation124C mit lokaler Leitungsverbindung angeordnet sein, oder es kann ein zellulares Telefon69 verwendet werden, um die synthetischen Referenzphasen zur Roverstation124C zu leiten. - Die virtuellen Referenzprozessoren
63 und66 ermitteln Doppeldifferenzphasenreste zwischen den Haupt- und Hilfsphasen für momentane und vorhergehende Phasenmessungen und leiten die Phasenreste an die entsprechenden Anomaliedetektoren63A und66A . Diese Anomaliedetektoren63A und66A detektie ren eine Phasenrestanomalie, wenn der Phasenrest größer ist als eine Phasenschwelle entsprechend einer ausgewählten Distanz oder Integritätsgrenze40 für die RTK-Operation. Die virtuellen Referenzprozessoren63 und die Anomaliedetektoren63A und66A können sich Hardware und Software teilen. - Die Rover-GPS-Empfänger
125A -C ermitteln ebenfalls Doppeldifferenzphasenreste. Die Phasenreste, die von den Rover-GPS-Empfängern ermittelt werden, bilden die Referenzen zwischen den Roverphasen und den synthetischen Referenzphasen für momentane und vorhergehende Phasenmessungen. Die Rover-GPS-Empfänger125A -C leiten die Phasenreste an die entsprechenden Anomaliedetektoren126A -C. Die Anomaliedetektoren126A -C detektieren ebenfalls eine Phasenrestanomalie, wenn der Phasenrest größer ist als eine Phasenschwelle entsprechend einer ausgewählten Distanz oder Integritätsgrenze40 für die RTK-Operation. Der Rover-GPS-Empfänger125A -C und der Anomaliedetektor126A -C können sich Hardware und Software teilen. - Die Integritätsgrenze
40 entspricht einer Zone um die Roverposition38 . Wenn eine Anomalie detektiert wird, verhindert der Anomaliedetektor63A ,66A oder126A -C, dass der Rover-GPS-Empfänger125A -C die Roverposition38 dem Benutzer der Roverstation124A -C mitteilt, oder sendet eine Notiz an den Benutzer, dass die Anomalie detektiert wurde, und setzt den Benutzer in den Stand, darüber zu entscheiden, ob er die Position38 benutzen will oder nicht. Alternativ dazu sieht die Roverstation124A -C eine Lösung für die Roverposition38 vor, bei der die synthetische Refe renzphase und die gemessene Roverphase für das spezielle GPS-Signal14 , das zur Anomalie gehört, nicht verwendet werden. Der Effekt des Systems50 der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Roverposition38 den gesteuerten hinzugefügten Positionsfehler39 aufweist, ohne die Integritätsgrenze40 der RTK-Positionierungslösung für die Roverposition38 zu verschlechtern. - Im System
50 kann es günstig sein, die Datenmenge, die zwischen verschiedenen Orten übertragen wird, zu reduzieren, indem Differenzen zwischen Haupt- und Hilfsreferenznetzwerkpositionen und/oder Referenznetzwerkphasen anstelle der tatsächlichen Referenzpositionen und Phasen übersandt werden. Beispielsweise können die Referenzpositionen und Phasen für die Hilfsstationen51B -N als Differenzen in Bezug auf die Referenzposition und Phasen der Hauptreferenzstation51A übertragen werden. -
4 ist eine Darstellung, die eine sichere kinematische Echtzeit (RTK)-GPS-Roverstation70 der vorliegenden Erfindung zum Empfangen von herkömmlichen Referenzdaten in einem sicheren Format von einem Positionierungssystem71 auf GPS-Basis zeigt. Das Positionierungssystem71 besitzt mindestens eine Referenzstation112 mit einer Referenzposition, die durch eine Vermessung oder einige andere Mittel erstellt wurde, zum Empfangen von GPS-Signalen14 von GPS-Satelliten16 . Die Referenzstation112 misst die Trägerphasen der GPS-Signale14 und sendet ein Funksignal117 mit sicheren Referenzdaten für die Referenzphasen an die Roverstation70 . Die Sicherheit der Referenzdaten kann durch die Maßnahmen des Digital Millennium Copyright Act of 1998 zum Verhindern eines nichtautorisierten Zugriffes auf ein urheberechtlich geschütztes Werk aufrechterhalten werden. Alternativ dazu können die Referenzdaten verschlüsselt sein. - Die Roverstation
70 empfängt, erzeugt oder wählt auf sonstige Weise den synthetischen Versatzvektor32 aus. Der synthetische Versatzvektor32 und die Referenzposition der Referenzstation112 definieren eine synthetische Position33 , wie vorstehend beschrieben. Die Länge und Richtung des synthetischen Versatzvektors32 sind willkürlich, wobei jedoch die Länge normalerweise einige m oder weniger beträgt. Wenn gewünscht wird, dass die Roverstation70 der vorliegenden Erfindung mit vorhandenen Referenzsystemen auf RTK-GPS-Basis operiert, kann die Referenzstation112 eine herkömmliche Referenzstation12 , die vorstehend beschrieben wurde, mit hinzugefügten Sicherheitsmaßnahmen zum Schützen der Referenzdaten gegenüber einem unerlaubten Zugriff sein. -
4A ist eine Blockdarstellung der Roverstation70 . Die Roverstation70 besitzt einen RTK-Rover-GPS-Empfänger74 einschließlich eines Anomaliedetektors74A , eines sicheren Prozessors75 für synthetische Phasen und eines Funk-Sende-Empfängers76 . Der Rover-GPS-Empfänger74 misst die Trägerphasen für die gleichen GPS-Signale14 , die von der Referenzstation112 gemessen werden. Der Funk-Sende-Empfänger76 kann durch einen Funkempfänger oder Sender ersetzt werden, wenn eine Zweiwege-Kommunikation nicht erforderlich ist. Ein zellulares Telefon kann für den Funk-Sende-Empfänger76 verwendet werden. Der Funk-Sende-Empfänger76 empfängt die Referenzposition und die sicheren Referenzdaten für die Referenzphasen im Funksignal117 . - Der sichere Prozessor
75 für synthetische Phasen wählt den synthetischen Versatzvektor32 aus und benutzt dann den synthetischen Versatzvektor32 mit der Referenzposition, den sicheren Referenzphasen und den dreidimensionalen Winkeln zu den GPS-Satelliten zur Ableitung der synthetischen Referenzphasen. Der sichere Prozessor75 für synthetische Phasen führt eine Verarbeitung von Signalen und Daten innerhalb von physikalischen Grenzen des Prozessors75 auf eine Weise durch, die es für einen autorisierten Benutzer schwierig macht, die Verarbeitungsalgorithmen zu verändern oder die Signale oder Daten zu betrachten. Ferner werden die Algorithmen, Signale, Botschaften und Daten durch die Zugriffskontrollen des Digital Millennium Copyright Act of 1998 geschützt. - Der sichere Prozessor
75 für synthetische Phasen leitet die synthetischen Referenzphasen an den Rover-GPS-Empfänger74 weiter. Der GPS-Empfänger74 benutzt die synthetischen Referenzphasen und die gemessenen Rover-Phasen mit der Referenzposition und den dreidimensionalen Winkeln zu den GPS-Satelliten16 , um die Roverposition38 zu berechnen. Die herkömmliche Roverstation18 berechnet die Differenz zwischen den Referenz- und Roverphasenmessungen für die Distanzvektoren, die durch den Vektor d gekennzeichnet sind, für den GPS-Satellit16A . Die Roverstation70 der vorliegenden Erfindung gelangt jedoch zu geschätzten Vektoren für senkrechte Distanzen, die durch d* gekennzeichnet sind, anstelle der durch d gekennzeichneten Vektoren. - Wenn die Roverstation
70 ihre Position in Bezug auf die Referenzstation112 berechnet, gelangt sie zu einer Position38 , die einen Vektorpositionsversatzfehler39 gleicher Länge und in entgegengesetzter Richtung wie der synthetische Versatzvektor32 besitzt. Die Sicherheitsmaßnahmen im sicheren Prozessor75 verhindern, dass der Benutzer die Genauigkeitskontrolle der vorliegenden Erfindung durchführt, indem er die gemessenen Referenzphasen anstelle der synthetischen Referenzphasen benutzt. Die Messungen durch den Rover-GPS-Empfänger74 von diversen GPS-Satelliten16 führen zu diversen Vektoren d* für senkrechte Distanzen und schließlich zur Position der Roverstation70 relativ zur Referenzstation112 mit dem hinzugefügten Fehler38 . Unter Verwendung dieser Technik ist der sichere Prozessor75 für synthetische Phasen in der Lage, den willkürlich hinzugefügten Fehler39 in die Position38 einzuführen, die von der Roverstation70 berechnet wurde. - Der Rover-GPS-Empfänger
74 ermittelt Phasenreste aus momentanen und vorhergehenden synthetischen Referenzphasen und gemessenen Roverphasen und leitet die Phasenreste an den Anomaliedetektor74A weiter. Der Anomaliedetektor74A detektiert eine Phasenrestanomalie, wenn der Phasenrest größer ist als eine Phasenschwelle entsprechend einer ausgewählten Integritätsgrenze40 für die RTK-Operation. Die Integritätsgrenze40 entspricht einer Zone um die Roverposition38 . Wenn eine Anomalie detektiert wird, verhindert der Anomaliedetektor74A , dass der Rover-GPS-Empfänger74 die Roverposition38 dem Benutzer der Roverstation70 mitteilt, oder sendet eine Notiz an den Benutzer, dass die Anomalie detektiert wurde, und ermöglicht dem Benutzer eine Ent scheidung, ob er die Position38 benutzen will oder nicht. Alternativ dazu sieht der Anomaliedetektor74A eine Lösung für die Roverposition38 vor, wenn die synthetische Referenzphase und die gemessene Roverphase für das spezielle GPS-Signal14 , das zur Anomalie gehört, nicht verwendet werden. Der Effekt des Systems70 der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Roverposition38 mit dem gesteuerten hinzugefügten Positionsfehler39 versehen ist, ohne dass die Integritätsgrenze40 der RTK-Positionierungslösung für die Rover-Position38 verschlechtert wird. -
5 ist eine Darstellung, die eine sichere kinematische Echtzeit(RTK)-GPS-Roverstation80A oder80B der vorliegenden Erfindung zum Empfangen von herkömmlichen Referenzdaten in einem sicheren Format von einem Netzwerkpositionierungssystem81 zeigt. Die Roverstation80A -B empfängt Referenzdaten mit sicheren Referenzphasen vom System81 und wählt den synthetischen Versatzvektor32 zum Steuern der Positionierungsgenauigkeit, die sie vorsieht, aus. Die Sicherheit der Referenzphasen kann durch Zugriffssteuermaßnahmen des Digital Millennium Copyright Act of 1998 und/oder durch Verschlüsselung geschützt werden. Das Positionierungssystem81 umfasst einen Server123 und ein Netzwerk von Referenznetzwerkstationen, die als112A ,112B bis112N bezeichnet sind, mit Referenzpositionen, die durch eine Vermessung oder andere Mittel bekannt sind. - Die Referenznetzwerkstationen
112A -N umfassen Referenz-GPS-Empfänger zum Empfangen der GPS-Signale14 von den GPS-Satelliten16 und zum Messen von Trägerphasen. Wenn die Roverstation80A -B der vorliegenden Erfindung mit vorhandenen Referenzsystemen auf RTK-GPS-Basis operieren soll, kann es sich bei den Referenzstationen112A -N um herkömmliche Referenzstationen12A -N handeln und kann der Server123 ein herkömmlicher Server23 sein, der vorstehend beschrieben wurde, unter Hinzufügung von Sicherheitsmaßnahmen zum Schützen der Referenzdaten. Eine der Referenzstationen, die mit112A bezeichnet ist, kann als Hauptreferenzstation bezeichnet werden, während die anderen Referenznetzwerkstationen112B -N als Hilfsstationen bezeichnet werden können. - Die Referenznetzwerkstationen
112A -N kommunizieren mit dem Server123 über Signale122 , und der Server kommuniziert mit der Roverstation80A -B mit einem Funksignal127 , das ein Sicherheitsdatenformat besitzt, so dass die Referenzphasen nicht in einfacher Weise von einem nichtautorisierten Benutzer verwendet werden können. Die Summe aus dem virtuellen Vektor27 und dem synthetischen Versatzvektor32 wird von einem synthetischen Hauptvektor64 gebildet. Die Position der Hauptreferenzstation112A und der synthetische Hauptvektor64 bilden eine synthetische Position133 . -
5A ist ein Blockdiagramm der Roverstation80A . Die Roverstation80A besitzt einen Funk-Sende-Empfänger82 , einen sicheren virtuellen Referenzprozessor83 für synthetische Phasen und einen RTK-Rover-GPS-Empfänger84A , der einen Anomaliedetektor86A umfasst. Der Funk-Sende-Empfänger82 empfängt Daten für die Haupt- und Hilfsreferenzpositionen und Phasen für die Haupt- und Hilfsreferenznetzwerkstationen112A -N im Funksignal127 . Der Funk-Sende-Empfänger82 kann ein Funkempfänger ohne einen Sender sein, wenn eine Zweiwegekommunikation nicht erforderlich ist. Bei dem Funk- Sende-Empfänger82 kann es sich um ein zellulares Telefon handeln. Um die Menge der Daten, die übertragen werden, zu reduzieren, können die Referenzpositionen und Phasen für die Hilfsreferenzstationen112B -N als Differenzen aus der Referenzposition und den Phasen der Hauptreferenzstation112A übertragen werden. - Der Prozessor
83 für die synthetische Phase empfängt oder erzeugt oder wählt auf sonstige Weise den synthetischen Versatzvektor32 aus und ermittelt dann die virtuelle Referenzposition26 oder verhandelt mit dem Server124 , um die virtuelle Referenzposition zu bestimmen. Die virtuelle Referenzposition26 und der synthetische Versatzvektor32 bilden die synthetische Position133 , wobei die synthetische Position133 durch den synthetischen Versatzvektor32 von der virtuellen Referenzposition26 getrennt ist. Der Prozessor83 ermittelt den synthetischen Hauptvektor64 aus der Vektorsumme des virtuellen Vektors27 und des synthetischen Versatzvektors32 (oder der virtuellen Referenzposition26 und des synthetischen Versatzvektors32 ). Die Länge und Richtung des synthetischen Versatzvektors32 sind willkürlich, wobei jedoch die Länge normalerweise einige m oder weniger beträgt. - Der Prozessor
83 benutzt dann den synthetischen Hauptvektor64 anstelle des virtuellen Vektors27 zusammen mit den Haupt- und Hilfsreferenznetzwerkpositionen und Phasen für die Referenznetzwerkstationen112A -N und den dreidimensionalen Winkeln zu den GPS-Satelliten16 , um die synthetischen Referenzphasen abzuleiten, die gemessen würden, wenn die Messungen an der synthetischen Position133 durchge führt würden. Der Prozessor83 leitet die synthetischen Referenzdaten für die virtuelle Referenzposition26 und die synthetischen Referenzphasen weiter zum Rover-GPS-Empfänger84A . Der Rover-GPS-Empfänger84A misst die Phasen der gleichen GPS-Signale und benutzt die gemessenen Roverphasen, die Haupt- und Hilfsreferenzpositionen und Phasen mit den synthetischen Referenzphasen und der virtuellen Referenzposition26 zum Ermitteln der Roverposition38 . -
5B ist eine Blockdarstellung der Roverstation80B . Die Roverstation80B entspricht der vorstehend beschriebenen Roverstation70 , mit der Ausnahme, dass die Roverstation80B die virtuelle Referenzposition26 anstelle der tatsächlichen Referenzposition der Referenzstation112 benutzt. Die Roverstation80B besitzt einen Funk-Sende-Empfänger82 , den Rover-GPS-Empfänger84B einschließlich eines Anomaliedetektors86B und einen sicheren Prozessor85 für die synthetische Phase. Der Funk-Sende-Empfänger82 empfängt Daten für die virtuelle Referenzposition26 und die virtuellen Referenzphasen im Funksignal127 . - Der Prozessor
85 benutzt den synthetischen Versatzvektor32 (oder die Differenz zwischen der virtuellen Referenzposition26 und der synthetischen Position133 ) mit der virtuellen Referenzposition26 , den virtuellen Referenzphasen und den dreidimensionalen Winkeln zu den GPS-Satelliten, um die synthetischen Referenzphasen abzuleiten, die an der synthetischen Position133 gemessen würden. Der Prozessor85 leitet die synthetischen Referenzdaten für die virtuelle Referenzposition26 und die synthetischen Referenzphasen an den Rover-GPS-Empfänger84B weiter. Der Rover-GPS-Empfänger84B misst die Phasen der gleichen GPS-Signale und benutzt die gemessenen Roverphasen mit den synthetischen Referenzphasen und der virtuellen Referenzposition26 zum Ermitteln der Roverposition38 . - Der Rover-GPS-Empfänger
84A -B ermittelt Phasenreste aus momentanen und vorhergehenden synthetischen Referenzphasen und gemessenen Roverphasen und leitet die Phasenreste an den Anomaliedetektor86A -B weiter. Der Anomaliedetektor86A -B detektiert eine Phasenrestanomalie, wenn der Phasenrest größer ist als eine Phasenschwelle entsprechend einer ausgewählten Distanz oder Integritätsgrenze40 für die RTK-Operation. Die Integritätsgrenze40 entspricht einer Zone um die Roverposition38 herum. Wenn eine Anomalie detektiert wird, verhindert der Anomaliedetektor86A -B, dass der Rover-GPS-Empfänger84A -B die Roverposition38 dem Benutzer der Roverstation80A -B mitteilt, oder sendet dem Benutzer eine Notiz, dass die Anomalie detektiert worden ist, und ermöglicht dem Benutzer einen Entscheidung, ob er die Position38 benutzen will oder nicht. Alternativ dazu sieht der Anomaliedetektor86A -B eine Lösung für die Roverposition38 vor, wenn die synthetische Referenzphase und die gemessene Roverphase für das spezielle GPS-Signal14 , das zur Anomalie gehört, nicht verwendet werden. - Die von der Roverstation
80A -B relativ zur virtuellen Referenzposition26 berechnete Position38 ist mit dem hinzugefügten Positionsversatzfehler39 versehen, der die gleiche Länge und die entgegengesetzte Richtung wie der synthetische Versatzvektor32 besitzt. Unter Verwendung dieser Technik kann die Roverstation80A -B willkürlich den hinzu gefügten Fehler39 in die Position38 einführen, ohne die Integritätsgrenze40 der RTK-Positionierungslösung für die Roverposition38 herabzusetzen. - Die sicheren Prozessoren
83 und85 für die synthetische Phase führen eine Verarbeitung mit den Signalen und Daten, die in den Grenzen der Roverstation80A und80B eingebettet sind, in einer Weise durch, die es für Benutzer der Roverstation80A und80B physikalisch schwierig macht, die Verarbeitungsalgorithmen zu verändern oder die Signale oder Daten zu betrachten. Ferner werden die Algorithmen, Signale, Botschaften und Daten durch die Zugriffskontrollen des Digital Millennium Coypright Act of 1998 geschützt. - Die
6A und6B zeigen Blockdarstellungen von Randomreferenzgeneratoren der vorliegenden Erfindung, die mit den Bezugszeichen90A und90B versehen sind. Der Randomreferenzgenerator90A findet in den Prozessoren63 und83 für die synthetische Phase der vorliegenden Erfindung mit einem parametrischen VRS-Modell zum Erzeugen von synthetischen Referenzphasen Verwendung. Der Randomreferenzgenerator90B findet in den Prozessoren35 ,65 ,75 und85 für die synthetische Phase der vorliegenden Erfindung mit einer aktuellen oder virtuellen Referenzposition zum Erzeugen von synthetischen Referenzphasen Verwendung. Die synthetischen Referenzphasen werden von den Systemen30 und50 an die RTK-GPS-Empfänger in den Roverstationen118 oder124A -C geleitet, um die Roverposition38 zu ermitteln, oder in sicheren Prozessoren innerhalb der Roverstation70 oder80A -B berechnet, um die Roverposition38 zu ermitteln. - Die Randomreferenzgeneratoren
90A und90B umfassen einen Randomprozessvektorgenerator170 . Der Randomprozessvektorgenerator170 speichert oder empfängt Werte für eine maximale Veränderungsrate und eine oder mehrere maximale Dimensionen und benutzt die Werte als Eingaben für einen Random- oder Pseudorandomprozess zum kontinuierlichen Berechnen von synthetischen Versatzvektoren32 . Da die synthetischen Versatzvektoren32 mit einem Random- oder nahezu einem Randomprozess berechnet werden, ist es von Bedeutung, dass der hinzugefügte Fehler39 durch Benutzer oder eine Softwareprogrammierung in den Roverstationen nicht in einfacher Weise reversibel ist. - Der Wert oder die Werte für maximale Dimensionen können ein maximaler Radius zum Schaffen einer sphärischen Fehlerzone, ein maximaler Radius und eine maximale Länge zum Schaffen einer zylindrischen Fehlerzone, drei maximale Längen X, Y und Z zum Schaffen einer Box-Fehlerzone o.ä. sein. Die Fehlerzonen betreffen ein Volumen oder einen dreidimensionalen Bereich des hinzugefügten Fehlers
39 für die Roverposition38 über die Position für die Roverstation, die von einer RTK-Roverstation ohne die vorliegende Erfindung für die Genauigkeitssteuerung ermittelt würde. Beispielsweise besitzt der hinzugefügte Versatz39 für die Box-Fehlerzone mögliche Fehler x, y und z in drei Dimensionen von |x| ≤ X, |y| ≤ Y und |z| ≤ Z. Die Box-Fehlerzone muss keine gleichen oder orthogonalen Dimensionen besitzen. Die Werte für die maximalen Dimensionen z = 0 oder x und y = 0 können dazu benutzt werden, um den Randomprozessvektorgenerator170 zu beschränken, so dass der hinzugefügte Fehler39 auf horizontale oder vertikale Richtungen begrenzt wird. - Der hinzugefügte Fehler
39 kann eine relativ große Größe, jedoch geringe Veränderungsrate in jeder beliebigen Richtung besitzen, während der Rover-GPS-Empfänger, der für die fixierte RTK-Operation konstruiert ist, weiterhin die aufgelöste ganzzahlige Anzahl von Trägerphasenzyklen für seine Positionierung benutzt. Durch kontinuierliche Verwendung dieser Zahlen besitzt die Roverposition38 die Integrität der RTK-GPS-Lösung innerhalb der Integritätsgrenze40 von einigen cm, selbst wenn der hinzugefügte Fehler39 einige m oder mehr beträgt. Die RTK-Roverposition38 besitzt eine hohe Integrität, selbst wenn die Genauigkeit mit der vorliegenden Erfindung verschlechtert wird, da die Fehler aufgrund des Mehrweges zum größten Teil eliminiert werden. Es versteht sich für den Fachmann, dass durch das bloße direkte Dithering der Referenzträgerphasenmessungen und das Vorsehen der geditherten Referenzphasen für die Roverstation es für eine RTK-Roverstation unmöglich gemacht werden kann, die Trägerphasenzahl aufzulösen, so dass auf diese Weise der Vorteil der hohen Integrität der RTK-Positionslösung verloren geht. - Der Randomreferenzgenerator
90A besitzt einen Vektorsummierer172 und einen Synthesizer174 für die virtuelle Referenzphase. Der Vektorsummierer172 summiert den synthetischen Versatzvektor32 mit dem virtuellen Vektor27 zum Ermitteln des synthetischen Hauptvektors64 . Der Synthesizer174 für die virtuelle Referenzphase benutzt den synthetischen Hauptvektor64 mit den dreidimensionalen Winkeln zu den GPS-Satelliten16 und die Haupt- und Hilfsreferenzpositionen sowie die entsprechenden gemessenen Haupt- und Hilfsreferenzträgerphasen für die GPS-Signale14 zum Berechnen der synthetischen Referenzphasen. Die synthetischen Referenzphasen werden dann in der vorstehend beschriebenen Weise mit den vom RTK-Rover-GPS-Empfänger gemessenen Trägerphasen benutzt, um die Roverposition38 zu berechnen. - Der Randomreferenzgenerator
90B besitzt einen Phasensynthesizer175 . Der Phasensynthesizer175 benutzt den synthetischen Versatzvektor32 vom Randomprozessvektorgenerator170 mit einer Referenzträgerphase und den dreidimensionalen Winkeln zu den GPS-Satelliten16 , um die synthetischen Referenzphasen für die GPS-Signale14 zu berechnen. Bei der Referenzträgerphase kann es sich um eine tatsächliche Referenzphase handeln, die an einer tatsächlichen Referenzposition gemessen wurde, oder um eine virtuelle Referenzphase, die für die virtuelle Referenzposition26 berechnet wurde. Die synthetischen Referenzphasen werden dann in der vorstehend beschriebenen Weise mit den vom RTK-Rover-GPS-Empfänger gemessenen Trägerphasen benutzt, um die Roverposition38 zu berechnen. -
7 ist eine Systemdarstellung, die eine sichere kinematische Echtzeit(RTK)-GPS-Roverstation200A oder200B der vorliegenden Erfindung zur Operation mit einer Referenzstation212A oder212B in einem Positionierungssystem201 zeigt. Die Roverstation200A -B empfängt Referenzsystemdaten in einer sicheren Form vom System201 und empfängt oder erzeugt einen synthetischen Versatzvektor232 in Bezug auf die Position der Referenzstation212A -B. Die sicheren Referenzdaten werden in der Roverstation200A -B benutzt, um eine sichere Position210 zu berechnen. Die Roverstation200A -B dithert dann die sichere Position210 mit dem synthetischen Versatzvektor232 , um eine ungesicherte Roverposition238 mit einem hinzugefügten Positionsfehler239 für einen Benutzer der Roverstation200A -B vorzusehen. - Der Vektor für den hinzugefügten Positionsfehler
239 besitzt die gleiche Länge und Richtung wie der synthetische Versatzvektor232 . Doppeldifferenzphasenreste werden in den Roverstationen200A -B überwacht, um eine Integritätsgrenze240 für die RTK-Operation um die sichere Position210 aufrechtzuerhalten. Die Integritätsgrenze240 ist eine äußere Grenze einer Zone um die sichere Position210 herum. Durch den hinzugefügten Positionsfehler239 wird die sichere Position210 auf die unsichere Position238 versetzt, ohne die Integritätsgrenze240 um die unsichere Position238 zu verschlechtern. Die Integritätsgrenze240 kann 20 cm oder weniger betragen. Die Länge und Richtung des synthetischen Versatzvektors232 und der hinzugefügte Positionsfehler239 sind willkürlich, wobei jedoch die Länge normalerweise einige m oder weniger beträgt. - Die Referenzstation
212A -B besitzt eine Referenzposition, die durch eine Vermessung oder irgendwelche anderen Mittel erstellt wurde, um GPS-Signale14 von GPS-Satelliten16 zu empfangen und Referenzträgerphasen zu messen. Der synthetische Versatzvektor232 und die Referenzposition definieren eine synthetische Position232 der Referenzstation212A -B. Die Referenzstation212A -b sendet ein Funksignal217 mit den sicheren Referenzdaten für die gemessenen Referenzphasen und die Referenzposition an die Roverstation200A -B. Informationen für den synthetischen Versatzvektor232 kön nen in den an die Roverstation200A gesendeten sicheren Referenzdaten enthalten sein oder innerhalb der Roverstation200B erzeugt oder in der Roverstation200A von irgendeiner anderen sicheren Quelle empfangen werden. Wenn die Roverstation200B der vorliegenden Erfindung mit vorhandenen Referenzsystemen auf RTK-GPS-Basis operieren soll, kann die Referenzstation212B eine vorstehend beschriebene herkömmliche Referenzstation12 unter Hinzufügung von Sicherheit für die Referenzdaten, die zur Roverstation200B übertragen werden, sein. -
7A ist eine Blockdarstellung einer Ausführungsform für die Referenzstation212A und die Roverstation200A , wenn die Referenzstation212A den synthetischen Versatzvektor232 erzeugt. Die Referenzstation212A besitzt einen Referenz-GPS-Empfänger252 , einen Referenzpositionsspeicher254 , einen Generator260 für einen synthetischen Vektor, einen Provider262 für sichere Referenzdaten und einen Funksignalumformer264 . Der Referenz-GPS-Empfänger252 empfängt und misst die Trägerphasen für die GPS-Signale14 . Der Referenzpositionsspeicher254 speichert die Position der Referenzstation212A . Der Generator260 für den synthetischen Vektor erzeugt den synthetischen Versatzvektor232 . Der Provider262 für sichere Daten verarbeitet die Referenzphasen, die Referenzpositionen und den synthetischen Versatzvektor232 in ein sicheres Format für die Referenzdaten. Der Funk-Sende-Empfänger264 gibt die sicheren Referenzdaten in das Funksignal217 zur Roverstation200A . - Die Roverstation
200A besitzt einen Funk-Sende-Empfänger272 , einen RTK-Rover-GPS-Empfänger274 einschließlich eines Anomaliedetektors275 und einen Positionsditherprozessor277 . Der Funk-Sende-Empfänger272 kann durch einen Funkempfänger ohne Sender ersetzt werden, wenn keine Zweiwegekommunikation erforderlich ist. Ein zellulares Telefon kann für den Funk-Sende-Empfänger272 Verwendung finden. - Der Funk-Sende-Empfänger
272 empfängt die sicheren Referenzdaten für den synthetischen Versatzvektor232 und eine Referenzposition sowie gemessene Referenzphasen im Funksignal217 und leitet die Referenzposition und Phasen zum GPS-Empfänger274 sowie den synthetischen Versatzvektor232 zum Positionsditherprozessor277 . Der GPS-Empfänger274 misst die Trägerphasen für die GPS-Signale14 für die gleichen GPS-Satelliten16 und berechnet die Differenzen zwischen den Referenz- und Roverphasenmessungen. Die Phasendifferenzen führen zu geschätzten Vektoren für senkrechte Distanzen, die vom Vektor d für das GPS-Signal14A repräsentiert werden, wie vorstehend zur Ermittlung der sicheren Roverposition210 beschrieben. - Der Positionsditherprozessor
277 dithert die sichere Roverposition210 mit dem synthetischen Versatzvektor232 , um die Roverposition238 mit dem hinzugefügten Positionsfehler239 vorzusehen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Positionsditherprozessor277 um einen codierten Algorithmus, der in einen Speicher oder in eine Signalverarbeitungshardware eingebettet ist, welcher bzw. welche von der Hardware und Software im Rover-GPS-Empfänger274 gelesen oder sonst wie verarbeitet wird. Sowohl der Rover-GPS-Empfänger274 als auch der Positionsditherprozessor277 müssen gegenüber einem Zugriff durch Benutzer der Roverstation200A gesi chert sein, um Benutzer daran zu hindern, die von der Roverstation200A durchgeführte Genauigkeitssteuerung rückgängig zu machen. - Der Rover-GPS-Empfänger
274 ermittelt Doppeldifferenzphasenreste aus momentanen und vorhergehenden Referenzphasen und momentanen und vorhergehenden gemessenen Roverphasen und leitet die Phasenreste an den Anomaliedetektor275 weiter. Der Anomaliedetektor275 detektiert eine Phasenrestanomalie, wenn der Phasenrest größer ist als eine Phasenschwelle entsprechend einer ausgewählten Distanz für die Integritätsgrenze240 . Die Integritätszone um die sichere Position210 wird vom Positionsditherprozessor277 auf die Integritätszone240 um die geditherte Roverposition238 übertragen. Wenn eine Anomalie detektiert wird, hindert der Anomaliedetektor275 den Positionsditherprozessor277 daran, die Roverposition238 an den Benutzer der Roverstation200 weiterzuleiten, oder sendet dem Benutzer eine Notiz, dass die Anomalie detektiert wurde, und ermöglicht dem Benutzer eine Entscheidung darüber, ob er die Position238 benutzt oder nicht. Alternativ dazu sieht der Anomaliedetektor275 eine Lösung für die sichere Position210 vor, und der Positionsditherprozessor277 liefert die Roverposition238 , wenn die Referenzphase und die gemessene Roverphase für das spezielle GPS-Signal14 , das zur Anomalie gehört, nicht benutzt werden. -
7B ist eine Blockdarstellung einer Ausführungsform für die Referenzstation212B und die Roverstation200B , wobei die Roverstation200B den synthetischen Versatzvektor232 erzeugt. Die Referenzstation212B und die Roverstation200B operieren in der gleichen Weise wie die Referenzstation212A und Roverstation200A , mit der Ausnahme, dass der synthetische Versatzvektor232 vom Generator260 für den synthetischen Vektor in der Roverstation200B erzeugt wird. -
8 ist eine Systemdarstellung, die eine sichere kinematische Echtzeit(RTK)-GPS-Roverstation300A ,300B ,300C oder300D der vorliegenden Erfindung für eine Operation mit einem Server323A ,323B ,323C oder323D in einem Netzwerkpositionierungssystem, das generell mit einem Referenzidentifikator301 dargestellt ist, zeigt. Die Roverstation300A -D empfängt die sicheren Referenzsystemdaten vom System301 und empfängt oder erzeugt den synthetischen Versatzvektor232 zum Steuern der Positionierungsgenauigkeit, die sie vorsieht. Der synthetische Versatzvektor232 versetzt die virtuelle Referenzposition26 für das System301 auf eine synthetische Position333 . Die Referenzdaten werden von der Roverstation300A -D zum Berechnen einer sicheren Position310 benutzt. - Die Roverstation
300A -D benutzt dann den synthetischen Versatzvektor232 , um die sichere Position310 zu dithern und eine unsichere Roverposition338 mit dem hinzugefügten Positionsfehler239 für einen Benutzer der Roverstation300A -D vorzusehen. Die Integritätsgrenze240 für die RTK-Operation repräsentiert die äußere Grenze einer Zone um die sichere Position310 herum. Durch den hinzugefügten Positionsfehler239 wird die sichere Position310 auf die unsichere Position338 versetzt, ohne die Integritätsgrenze240 zu verschlechtern, so dass die Integritätsgrenze240 zur äußeren Grenze einer Zone um die Position338 wird. Der Vektor für den hinzugefügten Positionsfehler239 hat die gleiche Länge und Richtung wie der synthetische Versatzvektor232 . Die Länge und Richtung des synthetischen Versatzvektors232 und der hinzugefügte Positionsfehler239 sind willkürlich, wobei jedoch die Länge normalerweise einige m oder weniger beträgt. - Das Positionierungssystem
301 besitzt ein Netzwerk von Referenznetzwerkstationen, die mit312A ,312B bis312N bezeichnet sind und Referenzpositionen besitzen, die aus einer Vermessung oder über andere Mittel bekannt sind. Die Referenzstationen312A -N messen die Trägerphasen der GPS-Signale14 von den GPS-Satelliten16 und senden Telefon- oder Funksignale322 mit den Referenzsystemdaten für die gemessenen Phasen an den Server323A -D. Informationen für den synthetischen Versatzvektor232 können in den an die Roverstation300A , C gesendeten sicheren Referenzdaten enthalten sein oder in der Roverstation300B , D erzeugt oder in der Roverstation300A , C von irgendeiner anderen sicheren Quelle empfangen werden. Der Server323A -D kommuniziert mit einem Funksignal325 , um Referenzdaten in einem sicheren Format an die Roverstation300A -D zu senden. Eine der Referenzstationen, die mit312A , bezeichnet ist, kann als Hauptreferenzstation bezeichnet werden, während die anderen Referenznetzwerkstationen312B -N als Hilfsstationen bezeichnet werden. - Das System
301 ermittelt die virtuelle Referenzposition26 und den virtuellen Vektor27 von der Hauptreferenzstation312A für die virtuelle Referenzposition26 . Wenn die Roverstation300B , D der vorliegenden Erfindung mit vorhandenen Referenzsystemen auf RTK-GPS-Basis operieren soll, können der Server323B , D und die Referenzstationen312A -N der Server23 und die Referenzstationen12A -N des Standes der Technik unter Hinzufügung der Sicherheit für die Referenzdaten, die zur Roverstation300B , D gesendet werden, sein. Es versteht sich, dass die Elemente des Servers323A -D nicht an einem physikalischen Ort sein müssen. -
8A ist eine Blockdarstellung einer Ausführungsform für den Server323A und die Roverstation300A , wobei der Server323A den synthetischen Versatzvektor232 erzeugt. Der Server323A umfasst den Generator260 für den synthetischen Vektor, einen VRS-Positionsphasenprozessor352 einschließlich eines Anomaliedetektors353 , einen Provider354 für sichere Referenzdaten und einen Funk-Sende-Empfänger356 . Der Generator260 für den synthetischen Vektor erzeugt den synthetischen Versatzvektor232 und leitet diesen an den Provider354 für sichere Daten. - Der VRS-Referenzpositionsphasenprozessor
352 empfängt die Haupt- und Hilfsreferenzphasen von den Referenzstationen312A -N im Signal322 . Die Haupt- und Hilfsreferenzpositionen werden vom Prozessor352 gehalten oder im Signal322 empfangen. Der Prozessor352 benutzt die virtuelle Referenzposition26 mit den Haupt- und Hilfspositionen und Phasen von den Referenzstationen312A -N zum Ermitteln von virtuellen Referenzphasen für die GPS-Signale14 , die sich auf die virtuelle Referenzposition26 beziehen, und leitet die Referenzdaten für die virtuelle Referenzposition26 und die virtuellen Referenzphasen an den Provider354 für sichere Daten. Der Anomaliedetektor353 überwacht Doppeldifferenz- Phasenreste zwischen den momentanen und vorhergehenden gemessenen Phasen zwischen den Referenzstationen312A -N, um zu verhindern, dass die Referenzdaten von der Roverstation300A benutzt werden, wenn sich eine der momentanen Referenzphasen außerhalb einer Phasenrestschwelle entsprechend der Integritätsgrenze240 befindet. - Der Provider
354 für sichere Daten verarbeitet die Referenzdaten in ein sicheres Format und leitet die sicheren Referenzdaten weiter an den Funk-Sende-Empfänger356 . Der Funk-Sende-Empfänger256 gibt die sicheren Referenzdaten im Funksignal325 an die Roverstation300A . Die Roverstation300A besitzt den Positionsditherprozessor277 , einen Funk-Sende-Empfänger362 und einen Rover-RTK-GPS-Empfänger364 einschließlich eines Anomaliedetektors365 . Der Funk-Sende-Empfänger362 empfängt sichere Referenzdaten im Funksignal325 und leitet die Referenzsystemposition und Phasendaten an den Rover-GPS-Empfänger364 sowie den synthetischen Versatzvektor232 an den Positionsditherprozessor277 weiter. Bei dem Funk-Sende-Empfänger362 kann es sich um einen Funkempfänger ohne Sender handeln, wenn eine Zweiwegekommunikation nicht erforderlich ist. Der Funk-Sende-Empfänger362 kann ein zellulares Telefon sein. - Der Rover-GPS-Empfänger
364 misst Trägerphasen für die GPS-Signale14 für die gleichen GPS-Satelliten16 wie der Referenz-GPS-Empfänger352 und benutzt dann die Referenzsystempositions- und Phasendaten zum Korrigieren der Trägerphasen, die er misst, und gelangt schließlich zur sicheren Position310 in Bezug auf die virtuelle Referenzposition26 . - Der Rover-GPS-Empfänger
364 ermittelt Phasenreste aus momentanen und vorhergehenden Referenzphasen und gemessenen Roverphasen und leitet die Phasenreste an den Anomaliedetektor365 . Der Anomaliedetektor365 detektiert eine Phasenrestanomalie, wenn der Phasenrest größer ist als eine Phasenschwelle entsprechend einer ausgewählten Integritätsgrenze240 . Die Integritätsgrenze240 entspricht einer Zone um die Roverposition310 herum. Der Positionsditherprozessor277 dithert die sichere Position310 mit dem synthetischen Versatzvektor232 zum Übertragen der Integritätsgrenze240 auf die unsichere Position338 mit dem hinzugefügten Fehler239 . Wenn eine Anomalie detektiert wird, verhindert der Anomaliedetektor365 , dass der Rover-GPS-Empfänger364 die sichere Roverposition310 dem Positionsditherprozessor277 zuführt, und verhindert schließlich, dass die Roverstation300A die Roverposition338 dem Benutzer der Roverstation300A zur Verfügung stellt. Alternativ dazu liefert der Anomaliedetektor365 die Position338 , wenn die gemessenen Referenz- und Roverphasen für das spezielle GPS-Signal14 , das zur Anomalie gehört, nicht verwendet werden. -
8B ist eine Blockdarstellung einer Ausführungsform für den Server323B und die Roverstation300B , wobei die Roverstation300B den synthetischen Versatzvektor232 erzeugt. Der Server323B umfasst den VRS-Positionsphasenprozessor352 einschließlich des Anomaliedetektors353 , den Provider354 für sichere Daten und den Funk-Sende-Empfänger356 , wie vorstehend beschrieben. Die Roverstation300B umfasst den Generator260 für den synthetischen Vektor, den Positionsditherprozessor277 , den Funk-Sende-Empfänger362 und den Rover-RTK-GPS-Empfänger364 einschließlich des Anomaliedetektors365 , wie vorstehend beschrieben. - Der Funk-Sende-Emfpänger
365 sendet die Referenzsystemdaten für die virtuelle Referenzposition26 und die virtuellen Referenzphasen in einem sicheren Format im Funksignal325 an die Roverstation300B . Der Generator260 für den synthetischen Vektor in der Roverstation300B leitet den synthetischen Versatzvektor232 zum Positionsditherprozessor277 . Der Positionsditherprozessor277 dithert die sichere Position310 mit dem synthetischen Versatzvektor232 , um die unsichere Roverposition338 mit der Integritätsgrenze240 dem Benutzer der Roverstation300B zur Verfügung zu stellen. -
8C ist eine Blockdarstellung einer Ausführungsform für den Server323C und die Roverstation300C , wobei der Server323C den synthetischen Versatzvektor232 erzeugt. Der Server323C umfasst den Generator260 für den synthetischen Vektor, einen Referenzserverprozessor368 , den Provider354 für sichere Daten und den Funk-Sende-Empfänger356 . Der Generator260 für den synthetischen Vektor erzeugt den synthetischen Versatzvektor232 und leitet diesen an den Provider354 für sichere Daten weiter. - Der Referenzserverprozessor
368 empfängt die Haupt- und Hilfsreferenzphasen von den Referenzstationen312A -N im Signal322 . Die Haupt- und Hilfsreferenzpositionen werden vom Prozessor368 gehalten oder im Signal322 empfangen. Der Prozessor368 leitet die Haupt- und Hilfsreferenzposi tionen und Phasen an den Provider354 für sichere Daten weiter. - Der Provider
354 für sichere Daten verarbeitet die Referenzdaten in ein sicheres Format und leitet die sicheren Referenzdaten an den Funk-Sende-Empfänger356 weiter. Der Funk-Sende-Empfänger356 gibt die sicheren Referenzdaten im Funksignal325 an die Roverstation300C ab. Die Roverstation300C besitzt den Positionsditherprozessor277 , den Funk-Sende-Empfänger362 und einen Rover-RTK-GPS-Empfänger374 einschließlich eines Anomaliedetektors375 . Der Funk-Sende-Emfpänger362 empfängt sichere Referenzdaten im Funksignal325 und leitet die Referenzsystemposition und die Phasendaten an den Rover-GPS-Empfänger374 sowie den synthetischen Versatzvektor232 an den Positionsditherprozessor277 weiter. Der Funk-Sende-Empfänger362 kann ein Funkempfänger ohne Sender sein, wenn eine Zweiwegekommunikation nicht erforderlich ist. Bei dem Funk-Sende-Empfänger362 kann es sich um ein zellulares Telefon handeln. - Der Rover-GPS-Empfänger
374 misst Trägerphasen für die GPS-Signale14 für die gleichen GPS-Satelliten16 wie die Referenzstationen312A -N und benutzt dann die Referenzsystempositions- und Phasendaten zum Korrigieren der Trägerphasen, die er misst, und gelangt schließlich zur sicheren Position310 in Bezug auf die virtuelle Referenzposition26 . Die sichere Position310 wird an den Positionsditherprozessor277 weitergegeben. - Der Rover-GPS-Empfänger
374 ermittelt Phasenreste aus den momentanen und vorhergehenden Referenzphasen und misst Ro verphasen und leitet die Phasenreste an den Anomaliedetektor375 . Der Anomaliedetektor375 detektiert eine Phasenrestanomalie, wenn der Phasenrest größer ist als eine Phasenschwelle entsprechend einer ausgewählten Integritätsgrenze240 . Die Integritätsgrenze240 entspricht der äußeren Grenze einer Zone um die Roverposition310 . Der Positionsditherprozessor277 dithert die sichere Position310 mit dem synthetischen Versatzvektor232 zur Übertragung der Integritätsgrenze240 auf die unsichere Roverposition338 mit dem hinzugefügten Positionsfehler239 relativ zur virtuellen Referenzposition26 . Wenn eine Anomalie detektiert wird, verhindert der Anomaliedetektor375 , dass der Rover-GPS-Empfänger374 die sichere Roverposition310 dem Positionsditherprozessor277 mitteilt, und verhindert schließlich, dass die Roverstation300C die Roverposition338 dem Benutzer der Roverstation300C zur Verfügung stellt. Alternativ dazu sieht der Anomaliedetektor375 eine Lösung für die Roverposition338 vor, wenn die Referenzphase und die gemessene Roverphase für das spezielle GPS-Signal14 , das zur Anomalie gehört, nicht benutzt werden. -
8D ist eine Blockdarstellung einer Ausführungsform für den Server323D und die Roverstation300D , wobei die Roverstation300D den synthetischen Versatzvektor232 erzeugt. Der Server323D umfasst den Referenzserverprozessor368 , den Provider354 für sichere Daten und den Funk-Sende-Empfänger356 , wie vorstehend beschrieben. Die Roverstation300D besitzt den Generator260 für den synthetischen Vektor, den Positionsditherprozessor277 , den Funk-Sende-Empfänger362 und den Rover-RTK-GPS-Empfänger374 ein schließlich des Anomaliedetektors375 , wie vorstehend beschrieben. - Der Funk-Sende-Empfänger
356 überträgt die Referenzsystemdaten für die Haupt- und Hilfsreferenzpositionen und Phasen (oder die Differenz zwischen den Haupt- und Hilfspositionen und Phasen) in einem sicheren Format im Funksignal325 an die Roverstation300D . Der Generator260 für den synthetischen Vektor in der Roverstation300D erzeugt den synthetischen Versatzvektor232 und leitet diesen an den Positionsditherprozessor277 . Der Positionsditherprozessor277 dithert die sichere Position310 mit dem synthetischen Versatzvektor232 , um die unsichere Roverposition338 dem Benutzer der Roverstation300D zur Verfügung zu stellen. - Unter Anwendung dieser Techniken kann die sichere Roverstation
200A -B,300A -D den willkürlich hinzugefügten Fehler239 in die Position238 ,338 , die von der Roverstation200A -B,300A -D zur Verfügung gestellt wird, einführen, ohne die Integritätsgrenze240 zu verschlechtern, die für die sichere Position210 ,310 berechnet wird. Die Referenzdaten müssen sicher sein, und sowohl der Rover-GPS-Empfänger274 ,364 ,374 als auch der Positionsditherprozessor277 müssen gegenüber einem unzulässigen Zugriff durch Benutzer gesichert sein, um Benutzer daran zu hindern, die Genauigkeitssteuerung, die von der Roverstation200A -B,300A -D vorgesehen wird, rückgängig zu machen. - Anomaliedetektoren, wie
63A ,66A ,74A ,86A -B,120 ,126A -C,275 ,353 ,365 und375 , zum Detektieren von Anomalien (auch als Ausreißer bekannt) für Phasenreste auf Satellit- Satellit-Basis für kinematische Echtzeit(RTK)positionsbestimmungen wurden vorstehend beschrieben. Die Anomalie wird detektiert, wenn der Phasenrest eine ausgewählte Phasenrestgrenze übersteigt. Die Phasenrestgrenze wird so ausgewählt, dass dann, wenn die Phasenreste innerhalb der Phasenrestgrenze liegen, die Positionsbestimmung die designierte Integritätsgrenze40 ,240 besitzt. - Die Algorithmen, Signale, Botschaften und Daten im Rover-GPS-Empfänger
274 ,364 ,374 und im Positionsditherprozessor277 sowie die Referenzdaten in den Signalen127 ,217 und325 sind mit den Zugriffskontrollmaßnahmen des Digital Millennium Copyright Act of 1998 ausgestattet. Die Referenzdaten in den Signalen127 ,217 und325 können auch durch Verschlüsselung geschützt sein. Die Rover200A -B und 300A-D führen eine Verarbeitung mit Signalen und Daten durch, die innerhalb der Grenzen der Rover200A -B und300A -D eingebettet sind, und zwar in einer Weise, die es mechanisch oder elektrisch für einen nichtautorisierten Benutzer der Rover200A -B und300A -D schwierig macht, die Algorithmen zu verändern oder die Signale oder Daten zu betrachten. Sämtliche Benutzer sind nichtautorisierte Benutzer, es sei denn, sie werden vom Provider der Algorithmen, Signale oder Daten als autorisierte Benutzer bezeichnet. - Es ist darauf hinzuweisen, dass das Positionierungssystem
30 ,50 ,71 ,81 ,201 oder301 auch als Basis für einen RTK-GPS-Service auf Gebührenbasis verwendet werden kann, wenn der Preis für den Service auf der Genauigkeit der Positionierung basiert. -
9 ist eine Blockdarstellung, die den Generator260 für den synthetischen Vektor und den Positionsditherprozessor277 zeigt. Der Generator260 für den synthetischen Vektor besitzt einen Randomprozessvektorgenerator380 . Der Randomprozessvektorgenerator380 speichert oder empfängt Werte für eine maximale Änderungsrate und eine oder mehrere maximale Dimensionen und benutzt die Werte als Eingaben für einen Random- oder Pseudorandomprozess zum kontinuierlichen Berechnen des synthetischen Versatzvektors232 . Der Positionsditherprozessor277 besitzt einen Summierer382 zum Summieren des synthetischen Versatzvektors232 mit der sicheren Position210 ,310 . Da der synthetische Versatzvektor232 dem hinzugefügten Positionsfehler239 entspricht und der synthetischen Versatzvektor232 mit einem Randomprozess oder nahezu einem Randomprozess berechnet wird, ist es wichtig zu bemerken, dass der hinzugefügte Positionsfehler239 von nichtautorisierten Benutzern nicht einfach reversiert werden kann. - Der Wert oder die Werte für maximale Dimensionen können ein maximaler Radiuswert zum Schaffen einer sphärischen Fehlerzone, ein maximaler Radius und eine maximale Länge zum Schaffen einer zylindrischen Fehlerzone, drei maximale Längen X, Y und Z zum Schaffen einer Box-Fehlerzone o.ä. sein. Die Fehlerzonen betreffen ein Volumen oder einen dreidimensionalen Bereich des hinzugefügten Positionsfehlers
239 für die geditherte (unsichere) Roverposition238 ,338 um die sichere Roverposition210 ,310 herum. Beispielsweise besitzt der hinzugefügte Positionsfehler239 für die Box-Fehlerzone mögliche Fehler x, y, z in drei Dimensionen von |x| ≤ X, |y| ≤ Y und |z| ≤ Z. Die Box-Fehlerzone muss keine glei chen oder senkrechten Dimensionen besitzen. Die Werte für die maximalen Dimensionen z = 0 oder x und y = 0 können dazu benutzt werden, um den Randomprozessvektorgenerator380 so zu beschränken, dass der hinzugefügte Positionsfehler239 auf horizontale oder vertikale Richtungen begrenzt wird. - Der hinzugefügte Fehler
239 kann eine relativ große Größe in jeder beliebigen Richtung haben, während der Rover-GPS-Empfänger, der für eine fixierte RTK-Operation konstruiert ist, weiterhin die aufgelöste ganzzahlige Anzahl von Trägerphasenzyklen für seine Positionierung verwendet. Durch weitere Auflösung dieser Zahlen besitzt die Roverposition238 ,338 die Integrität der RTK-GPS-Lösung innerhalb der Integritätsgrenze240 , die nur einige cm beträgt, selbst wenn der hinzugefügte Fehler239 einige m oder mehr beträgt. Die RTK-Roverposition238 ,338 besitzt eine hohe Integrität, wenn die Genauigkeit bei der vorliegenden Erfindung verschlechtert wird, da die Mehrwegfehler zum größten Teil eliminiert sind. Es versteht sich für den Fachmann, dass das bloße direkte Dithering der Referenzposition und das Liefern der geditherten Referenzpositionen an den Rover es für eine RTK-Roverstation unmöglich machen können, die Trägerphasenzahl aufzulösen, so dass daher der Vorteil der hohen Integrität der RTK-Positionslösung verloren geht. -
10 ist ein Ablaufdiagramm von Schritten eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung, um die synthetischen Referenzphasen vom Referenzsystem30 mit einer Referenzstation einer oder mehreren Roverstationen zugänglich zu machen. Die vorliegende Erfindung kann in einem fühlbaren Medium600 verwirklicht sein, das Instruktionen enthält, die von einem Prozessor oder Prozessoren gelesen werden können, damit das System die Schritte des Verfahrens ausführt. Das Medium600 kann mit einer oder mehreren Speichervorrichtungen, wie Kompaktdisks, elektronischen Speicherchips, Hartplatten, digitalen Videovorrichtungen o. ä., konstruiert sein. Bei dem Prozessor kann es sich um eine Vorrichtung handeln, die üblicherweise als Computer oder Mikroprozessor bekannt ist. - Ein synthetischer Versatzvektor wird in einem Schritt
602 empfangen, erzeugt oder sonstwie ausgewählt. In einem Schritt604 werden GPS-Signale an der Referenzstation von einem kinematischen Echtzeit(RTK)-GPS-Empfänger empfangen. In Schritt606 misst der GPS-Empfänger Trägerphasen der GPS-Signale an einer Referenzposition. - Eine synthetische Position wird von der Referenzposition und dem synthetischen Versatzvektor definiert. In einem Schritt
608 benutzt das Referenzsystem den synthetischen Versatzvektor und die gemessenen Referenzphasen zum Ermitteln von synthetischen Referenzphasen für die GPS-Signale, die an der synthetischen Position empfangen werden würden. In Schritt612 sendet das Referenzsystem synthetisierte Referenzdaten, die die synthetischen Referenzphasen enthalten, an die Roverstation. - Eine GPS-Roverstation mit einem RTK-GPS-Empfänger empfängt die synthetisierten Referenzdaten in Schritt
614 . In Schritt616 empfängt der Rover-GPS-Empfänger die GPS-Signale von den gleichen GPS-Satelliten. In Schritt618 misst der Rover-GPS-Empfänger die Trägerphasen der gleichen GPS-Signale. In einem Schritt622 finden die synthetischen Referenzphasen und die gemessenen Roverphasen zum Testen der Integrität der Phasenmessungen Verwendung. In einem Schritt624 benutzt die Roverstation nach Verifizierung der Integrität die Referenzposition, die synthetischen Referenzphasen und die Roverphasen zum Ermitteln ihrer Position. Die Position, die von der Roverstation ermittelt wurde, besitzt die gleiche RTK-Integrität, als wenn sie mit den Phasen für die Referenzposition ermittelt worden wäre, weist jedoch einen hinzugefügten Versatzfehler auf, der für die Roverstation unbekannt ist und die gleiche Länge wie der synthetische Versatzvektor besitzt. -
11 ist ein Ablaufdiagramm der Schritte eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Mitteilen der synthetischen Referenzphasen von einem Referenznetzwerksystem, wie beispielsweise dem Referenznetzwerksystem50 , an eine oder mehrere Roverstationen. Die vorliegenden Erfindung kann in einem fühlbaren Medium650 verwirklicht sein, das Instruktionen enthält, die von einem Prozessor oder Prozessoren gelesen werden können, damit das System die Schritte des Verfahrens ausführt. Das Medium650 kann mit einer oder mehreren Speichervorrichtungen, wie Kompaktdisks, elektronischen Speicherchips, Hartplatten, digitalen Videovorrichtungen o. ä., konstruiert sein. Der Prozessor kann eine Vorrichtung sein, die üblicherweise als Computer oder Mikroprozessor bekannt ist. - Ein synthetischer Versatzvektor wird in Schritt
602 empfangen, erzeugt oder auf sonstige Weise ausgewählt. In einem Schritt652 wird eine des Netzwerkes der Referenzstationen als Hauptreferenzstation bezeichnet. In einem Schritt654 werden GPS-Signale an den Referenznetzwerkstationen empfangen. In einem Schritt656 messen die kinematischen Echtzeit(RTK)-GPS-Empfänger an den Referenzstationen Referenznetzwerkphasen für die Träger der GPS-Signale an den Referenznetzwerkpositionen. Eine virtuelle Referenzposition wird vom System ausgewählt oder zwischen dem System und der Roverstation in einem Schritt662 verhandelt. In einem Schritt664 wird ein virtueller Vektor zwischen der Position der Hauptreferenzstation und der virtuellen Referenzposition berechnet. In Schritt666 wird ein synthetischer Hauptvektor berechnet, indem der virtuelle Vektor und der synthetische Versatzvektor addiert werden. Eine synthetische Position wird durch die virtuelle Referenzposition und den synthetischen Versatzvektor oder in äquivalenter Weise durch die Position der Hauptreferenzstation und den synthetischen Hauptvektor definiert. In einem Schritt674 benutzt das System den synthetischen Hauptvektor, die Referenznetzwerkpositionen und die gemessenen Referenznetzwerkphasen zum mathematischen Ermitteln der synthetischen Referenzphasen, die für GPS-Signale, welche an der synthetischen Position empfangen werden, gemessen werden würden. In einem Schritt675 benutzt das Referenzsystem Doppeldifferenzphasenreste der Haupt- und Hilfsreferenzphasen zum Testen der Integrität. In einem Schritt676 sendet das System nach Bestimmung der Integrität der Referenzphasen synthetisierte Referenzdaten einschließlich der synthetischen Referenzphasen. In einem Schritt678 empfängt die Roverstation die synthetischen Referenzdaten. - Eine GPS-Roverstation mit einem kinematischen Echtzeit(RTK)-GPS-Empfänger empfängt die GPS-Signale von den gleichen GPS-Satelliten in einem Schritt
682 . In einem Schritt684 misst der Rover-GPS-Empfänger die Trägerphasen der GPS-Signale. In einem Schritt685 werden die synthetischen Referenzphasen und die gemessenen Roverphasen zum Testen der Integrität der Phasenmessungen benutzt. In einem Schritt686 benutzt die Roverstation nach Verifizierung der Integrität die synthetischen Referenzphasen zum Ermitteln ihrer Position. Die Genauigkeit der Position, die von der Roverstation ermittelt wurde, besitzt die gleiche Integrität, als wenn sie in einer RTK-Lösung mit den Phasen für die virtuelle Referenzposition ermittelt worden wäre, weist jedoch einen hinzugefügten Versatzfehler auf, der für die Roverstation unbekannt ist und dessen Länge dem synthetischen Versatzvektor entspricht. -
12 ist ein Ablaufdiagramm der Schritte eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Berechnen von synthetischen Referenzphasen in einer Roverstation, wie der Roverstation70 , und zum nachfolgenden Benutzen der synthetischen Referenzphasen zum Berechnen einer Roverposition mit einem hinzugefügten Fehler. Die vorliegende Erfindung kann in einem fühlbaren Medium700 verwirklicht sein, das Instruktionen enthält, die von einem Prozessor oder Prozessoren gelesen werden können, damit die Roverstation die Schritte des Verfahrens ausführt. Das Medium700 kann mit einer oder mehreren Speichervorrichtungen konstruiert sein, wie Kompaktdisks, elektronischen Speicherchips, Hartplatten, digitalen Videovorrichtungen o. ä. Bei dem Prozessor kann es sich um eine Vorrichtung handeln, die üblicherweise als Computer oder Mikroprozessor bekannt ist. - Ein synthetischer Versatzvektor wird in einem Schritt
702 in einem sicheren Prozessor für eine synthetische Phase empfangen, erzeugt oder auf sonstige Weise ausgewählt. In einem Schritt704 werden GPS-Signale an einer Referenzposition über einen kinematischen Echtzeit(RTK)-GPS-Empfänger in einer GPS-Referenzstation empfangen. Eine synthetische Position wird durch die Referenzposition und den synthetischen Versatzvektor definiert. In einem Schritt706 misst der Referenz-GPS-Empfänger Trägerphasen der GPS-Signale. In einem Schritt708 überträgt das Referenzsystem ein Signal mit sicheren Referenzdaten, die die Referenzposition und die gemessenen Referenzphasen umfassen. - Der Rover-GPS-Empfänger empfängt die sicheren Referenzdaten vom System in einem Schritt
714 . In einem Schritt716 empfängt der Rover-GPS-Empfänger die GPS-Signale von den gleichen GPS-Satelliten. In einem Schritt718 misst der Rover-GPS-Empfänger die Trägerphasen der GPS-Signale. In einem Schritt722 benutzt die Roverstation die Referenzposition und Phasen sowie den synthetischen Versatzvektor zum Ableiten der synthetischen Referenzphasen für die GPS-Signale, die an der synthetischen Position empfangen werden würden. In einem Schritt723 werden die synthetischen Referenzphasen und die gemessenen Roverphasen zum Testen der Integrität der Phasenmessungen benutzt. In einem Schritt724 benutzt der Rover-GPS-Empfänger nach Verifizierung der Integrität die Referenzposition, die synthetischen Referenzphasen und die gemessenen Roverphasen zum Ermitteln seiner Po sition. Die Genauigkeit der Position, die durch die Roverstation ermittelt wurde, besitzt die gleiche RTK-Integrität, als wenn sie mit den echten Referenzphasen ermittelt worden wäre, weist jedoch einen hinzugefügten Versatzfehler auf, der für die Roverstation nicht bekannt ist und die gleiche Länge wie der synthetische Versatzfehler besitzt. -
13 ist ein Ablaufdiagramm von Schritten eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Berechnen von synthetischen Referenzphasen in einer Roverstation, wie der Roverstation80A oder80B , und zum nachfolgenden Benutzen der synthetischen Referenzphasen zum Berechnen einer Roverposition mit einem hinzugefügten Fehler. Die vorliegende Erfindung kann in einem fühlbaren Medium750 verwirklicht sein, das Instruktionen enthält, die von einem Prozessor oder Prozessoren gelesen werden können, damit die Roverstation die Schritte des Verfahrens ausführt. Das Medium750 kann mit einer oder mehreren Speichervorrichtungen konstruiert sein, wie Kompaktdisks, elektronischen Speicherchips, Hartplatten, digitalen Videovorrichtungen o. ä.. Der Prozessor kann eine Vorrichtung sein, die üblicherweise als Computer oder Mikroprozessor bekannt ist. - Ein synthetischer Versatzvektor wird in einem sicheren Phasenprozessor in der Roverstation in Schritt
702 empfangen, erzeugt oder auf sonstige Weise ausgewählt. In einem Schritt752 wird eine aus einem Netzwerk von Referenzstationen als Hauptreferenzstation ausgewählt oder bezeichnet. In einem Schritt754 werden GPS-Signale von kinematischen Echtzeit(RTK)-GPS-Empfängern an GPS-Referenznetzwerk stationen empfangen. In einem Schritt756 messen die Referenz-GPS-Empfänger Referenznetzwerkphasen für die Träger der GPS-Signale. - In einem Schritt
762 wird eine virtuelle Referenzposition vom System ausgewählt oder zwischen dem System und der Roverstation ausgehandelt. In einem Schritt764 wird ein virtueller Vektor aus der Position der Hauptreferenzstation für die virtuelle Referenzposition berechnet. Eine synthetische Position wird durch die virtuelle Referenzposition und den synthetischen Versatzvektor definiert. In einem Schritt774 berechnet das System oder die Roverstation virtuelle Referenzphasen aus dem virtuellen Referenzvektor und den Referenznetzwerkpositionen und Phasen. In einem Schritt776 sendet das System sichere Referenzdaten mit den gemessenen Haupt- und Hilfsreferenzpositionen und Phasen oder der virtuellen Referenzposition und Phasen an die Roverstation. - Der Rover-GPS-Empfänger empfängt die GPS-Signale von den gleichen GPS-Satelliten in einem Schritt
778 . In einem Schritt772 misst der Rover-GPS-Empfänger die Trägerphasen der GPS-Signale. In einem Schritt784 benutzt die Roverstation den synthetischen Versatzvektor direkt oder indirekt durch den synthetischen Hauptvektor (berechnet durch Hinzufügung des virtuellen Vektors und des synthetischen Versatzvektors) und die virtuelle Referenzposition und die Phasen oder die Haupt- und Hilfspositionen und Phasen zum Berechnen der synthetischen Referenzphasen für die synthetische Position. In einem Schritt785 werden die synthetischen Referenzphasen und die gemessenen Roverphasen be nutzt, um die Integrität der Phasenmessungen zu testen. In einem Schritt786 benutzt der Rover-GPS-Empfänger nach Verifizierung der Integrität die virtuelle Referenzposition und die Phasen sowie die synthetischen Referenzphasen zum Ermitteln einer Position. Die Genauigkeit der Position, die von der Roverstation ermittelt wurde, besitzt die gleiche RTK-Integrität, als wenn sie für die virtuellen Referenzphasen ermittelt worden wäre, hat jedoch einen hinzugefügten Versatzfehler, der für die Roverstation nicht bekannt ist und dessen Länge dem synthetischen Versatzvektor entspricht. -
14 ist ein Ablaufdiagramm der Schritte eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Hinzufügen eines Fehlers, der vorstehend als hinzugefügter Fehler239 gezeigt und beschrieben wurde, zu einer Roverposition. Die vorliegende Erfindung kann in einem fühlbaren Medium800 verwirklicht sein und enthält Instruktionen, die von einem Prozessor oder Prozessoren gelesen werden können, damit die Roverstation die Schritte des Verfahrens ausführen kann. Das Medium800 kann mit einer oder mehreren Speichervorrichtungen konstruiert sein, wie Kompaktdisks, elektronischen Speicherchips, Hartplatten, digitalen Videovorrichtungen o. ä. Der Prozessor kann eine Vorrichtung sein, die üblicherweise als Computer oder auch Mikroprozessor bekannt ist. - Ein synthetischer Versatzvektor wird in einem Schritt
802 in der Roverstation empfangen, erzeugt oder auf sonstige Weise ausgewählt. In einem Schritt804 werden GPS-Signale an einer Referenzposition von einem kinematischen Echtzeit(RKT)-GPS-Empfänger in einer GPS-Referenzstation emp fangen. In einem Schritt806 misst der Referenz-GPS-Empfänger Trägerphasen der GPS-Signale. In einem Schritt808 sendet das Referenzsystem sichere Referenzdaten, die die Referenzposition und die gemessenen Referenzphasen enthalten, in einem sicheren Format an die Roverstation. - Die sichere Roverstation empfängt die Referenzdaten in einem Schritt
814 . Der Rover-GPS-Empfänger empfängt die GPS-Signale von den gleichen GPS-Satelliten in einem Schritt816 . In einem Schritt818 misst der Rover-GPS-Empfänger die Trägerphasen der gleichen GPS-Signale. In einem Schritt820 werden die Referenz- und Roverphasen in Bezug auf die Integrität der Phasenmessungen getestet. In einem Schritt822 benutzt der Rover-GPS-Empfänger die Referenzdaten und die Rover-GPS-Phasenmessungen zum Ermitteln einer sicheren Roverposition. Die sichere Position wird den normalen Benutzern der Roverstation nicht zur Verfügung gestellt. In einem Schritt824 dithert die Roverstation die sichere Roverposition mit dem synthetischen Versatzvektor von Schritt802 , um für Benutzer der sicheren Roverstation eine unsichere Roverposition zu schaffen. Die unsichere Roverposition ist mit dem hinzugefügten Fehler versehen, der dem Versatz der synthetischen Position entspricht. -
15 ist ein Ablaufdiagramm der Schritte eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Hinzufügen eines Fehlers, der vorstehend als hinzugefügter Fehler239 gezeigt und beschrieben wurde, zu einer Roverposition. Die vorliegende Erfindung kann in einem fühlbaren Medium850 verwirklicht sein, das Instruktionen enthält, die von einem Prozessor oder Prozessoren gelesen werden können, damit die Roverstation die Schritte des Verfahrens ausführt. Das Medium850 kann mit einer oder mehreren Speichervorrichtungen konstruiert sein, wie Kompaktdisks, elektronischen Speicherchips, Hartplatten, digitalen Videovorrichtungen o. ä. Bei dem Prozessor kann es sich um eine Vorrichtung handeln, die üblicherweise als Computer oder Mikroprozessor bezeichnet wird. - Ein synthetischer Versatzvektor wird in einer sicheren Roverstation im Schritt
802 empfangen, erzeugt oder auf sonstige Weise ausgewählt. In einem Schritt852 wird eine aus einem Netzwerk von Referenzstationen ausgewählt und als Hauptreferenzstation bezeichnet. In einem Schritt854 werden GPS-Signale von kinematischen Echtzeit(RTK)-GPS-Empfängern an GPS-Referenznetzwerkstationen empfangen. In einem Schritt856 messen die Referenz-GPS-Empfänger Referenznetzwerkphasen für die Träger der GPS-Signale. - Eine virtuelle Referenzposition wird in einem Schritt
862 vom System ausgewählt oder zwischen dem System und der Roverstation ausgehandelt. In einem Schritt864 wird ein virtueller Vektor aus der Position der Hauptreferenzstation für die virtuelle Referenzposition berechnet. In einem Schritt874 berechnet das System oder die Roverstation virtuelle Referenzphasen aus dem virtuellen Referenzvektor und den Referenznetzwerkpositionen und Phasen. In einem Schritt876 sendet das System Referenzdaten einschließlich der Referenzphasen in einem sicheren Format zur Roverstation. In einem Schritt877 empfängt die sichere Roverstation die Referenzdaten. - Ein GPS-Empfänger in der Roverstation empfängt die GPs-Signale von den gleichen GPS-Satelliten in einem Schritt
878 . In einem Schritt882 misst der Rover-GPS-Empfänger die Trägerphasen der gleichen GPS-Signale. In einem Schritt883 werden die Referenznetzwerk- und Roverphasen in Bezug auf die Integrität der Phasenmessungen getestet. In einem Schritt884 nutzt der Rover-GPS-Empfänger die Refrenznetzwerk- und die Rover-GPS-Phasenmessungen zum Ermitteln einer sicheren Roverposition. Die sichere Position wird den normalen Benutzern der Roverstation nicht zur Verfügung gestellt. In einem Schritt886 dithert die Roverstation die sichere Roverposition mit dem synthetischen Versatzvektor, um für die Benutzer der Roverstation eine unsichere Referenzposition zur Verfügung zu stellen. Die unsichere Referenzposition ist mit dem hinzugefügten Fehler versehen, der dem synthetischen Versatzfehler entspricht. - Die Referenzdaten, Roverstationen und strukturellen Teile der Roverstationen wurden in diversen Ausführungsformen der Erfindung als sicher beschrieben. Im Zusammenhang mit der Erfindung bedeutet der Begriff „sicher", dass Sicherheitsvorkehrungen getroffen wurden, um nichautorisierte Benutzer daran zu hindern, die Signale, Daten oder Algorithmen in den sicheren Elementen zu betrachten, hierauf zuzugreifen oder diese zu verändern. Die Sicherheitsvorkehrungen können eine Verschlüsselung, die Maßnahmen des Digital Millennium Copyright Act aus 1998 zum Verhindern eines nichtautorisierten Zugriffs auf urheberrechtlich geschützte Werke und physikalische Beschränkungen umfassen, wie beispielsweise eine abgeschirmte Verpackung und die Benutzung von eingebetteten Codes, Signalen und Daten, so dass es physikalisch oder mechanisch schwierig ist, die Codes, Signale und Daten zu betrachten, hierauf zuzugreifen oder diese zu verändern. Eine sichere Position ist nur für einen autorisierten Benutzer verfügbar. Eine unsichere Position ist eine Position, die für nichtautorisierte (normale Benutzer) zur Verfügung steht.
- Der Provider des Referenzsystems, der Provider der Referenzdaten und/oder der Provider der Algorithmen zum Steuern der Positionsgenauigkeit der Roverstation bestimmen die Parteien, bei denen es sich um autorisieret Benutzer handelt. Alle anderen Benutzer des Referenzsystems, der Referenzdaten und/oder der Roverstationen sind nichtautorisierte Benutzer. Irgendjemand, der vom Provider zum Steuern der Positionsgenauigkeit nicht bestimmt wurde, ist ein „nichtautorisierter Benutzer". Der nichtautorisierte Benutzer wird daran gehindert, die Roverstation zum Erzielen einer Positionsgenauigkeit, die nicht den hinzugefügten Positionsfehler besitzt, der vom Provider gesteuert wird, zu benutzen. Generell ist der Provider der Verkäufer des Referenzsystems, der Referenzdaten oder der Roverstation oder repräsentiert diese, und der nichtautorisierte Benutzer ist derjenige, der die Roverstation für Feldarbeiten als normaler Benutzer oder Endbenutzer für die Roverpositionen benutzt.
- Die
2 und10 zeigen Ausführungsformen, bei denen ein einziges Referenzstationssystem synthetische Referenzphasen erzeugt und die synthetischen Referenzphasen in einem unsicheren (öffentlichen) Signal einer vorhandenen Roverstation mitteilt. Die3 und11 zeigen Ausfüh rungsformen, bei denen ein Referenznetzwerksystem synthetische Referenzphasen erzeugt und die synthetischen Referenzphasen in einem öffentlichen Signal einer vorhandenen Roverstation mitteilt. Die4 und12 zeigen Ausführungsformen, bei denen eine sichere Roverstation synthetische Referenzphasen aus den echten Referenzphasen synthetisiert, die in einem sicheren (privaten) Signal von einem einzigen Referenzstationssystem empfangen wurden. Die5 und13 zeigen Ausführungsformen, bei denen eine sichere Roverstation synthetische Referenzphasen aus den echten Referenzphasen synthetisiert, die in einem sicheren (privaten) Signal von einem Referenznetzwerksystem empfangen wurden. - Die
7 und14 zeigen Ausführungsformen, bei denen eine sichere Roverstation Referenzdaten in einem sicheren (privaten) Signal von einem einzigen Referenzstationssystem empfängt, eine sichere private echte Position berechnet und die sichere Position mit einem synthetischen Versatzvektor dithert, um für einen Benutzer eine unsichere Position zur Verfügung zu stellen. Die8 und15 zeigen Ausführungsformen, bei denen eine Roverstation Referenzdaten in einem sicheren (privaten) Signal von einem Referenznetzwerksystem empfängt, eine echte sichere private Position berechnet und die sichere Position mit einem synthetischen Versatzvektor dithert, um einem Benutzer eine unsichere Position zur Verfügung zu stellen. - Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, versteht es sich, dass diese Offenbarung in keiner Weise einschränkend ist. Diverse Änderungen und Modifikationen sind zweifelsohne für den Fachmann erkenntlich, nachdem dieser die vorliegende Beschreibung gelesen hat. Die beigefügten Patentansprüche sollen daher so interpretiert werden, dass sie sämtliche Änderungen und Modifikationen als unter die Lehre und den Umfang der Erfindung fallend abdecken.
- Zusammenfassung
- Es wird ein Positionierungssystem, ein Prozessor für eine synthetische Phase oder eine Roverstation zum Erzeugen von Positionen hoher Integrität mit graduierten Genauigkeiten beschrieben. Das Positionierungssystem besitzt eine oder mehrere kinematische Echtzeit(RTK)-Referenzstationen zum Empfangen von GPS-Signalen an eingerichteten Referenzpositionen und zum Messen von Referenzphasen. Das Positionierungssystem oder die Roverstation wählt einen synthetischen Versatzvektor aus und benutzt den synthetischen Versatzvektor zum Ableiten von synthetischen Referenzphasen für eine synthetische Position. Die Roverstation benutzt die synthetischen Referenzphasen mit tatsächlichen oder virtuellen Referenzpositionen, um eine Roverstation mit einem hinzugefügten Positionsfehler, der vom synthetischen Versatzvektor gesteuert wird, zu ermitteln. Bei einer anderen Ausführungsform dithert eine sichere Roverstation eine sichere Position mit einem synthetischen Versatzvektor, um eine unsichere Roverposition mit dem hinzugefügten Positionsfehler vorzusehen.
Claims (24)
- Sichere Roverstation mit gesteuerter Genauigkeit für eine geografische Position mit einem Roverglobalnavigationssatellitensystem(GNSS)-Empfänger zum Bestimmen einer sicheren Position, die für einen Benutzer der Roverstation nicht zur Verfügung steht; und einem Positionsditherprozessor zum Dithern der sicheren Position mit einem ausgewählten synthetischen Versatzvektor ungleich Null zum Erstellen einer Roverposition, die für den Benutzer zur Verfügung steht und einen hinzugefügten Positionsfehler aufweist, der zum synthetischen Versatzvektor proportional ist.
- Roverstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Roverstation Sicherheitsvorkehrungen zum Verhindern der Benutzung der sichere Position durch den Benutzer aufweist.
- Roverstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionsditherprozessor einen Randomprozessvektorgenerator zur Erzeugung eines Stromes von Randomvektoren als synthetischer Versatzvektor besitzt.
- Roverstation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Randomprozessvektorgenerator mit maximalen Eingangswerten dazu gezwungen wird, den synthetischen Versatzvektor auf eine horizontale Ebene, eine Vertikalrichtung, eine sphärische Fehlerzone, eine zylindrische Fehlerzone oder eine Box-Fehlerzone zu beschränken.
- Roverstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er des Weiteren einen Signalempfänger zum Empfangen von sicheren Referenzdaten mit Informationen für eine Referenzphase für ein GNSS-Signal und eine Referenz-Position von einem Globalnavigationssatellitensystem(GNNS)-Referenzsystem aufweist und dass der Rover-GNSS-Empfänger die Referenzphase und die Referenzposition zum Ermitteln der sicheren Roverposition relativ zur Referenzposition benutzt.
- Roverstation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdaten eine Vielzahl von Referenznetzwerkphasen einschließlich der Referenzphase, gemessen durch eine Vielzahl von Referenznetzwerk-GNSS-Empfängern an einer Vielzahl von Referenznetzwerkpositionen, aufweisen, und dass der Rover-GNSS-Empfänger die Referenznetzwerkphasen und die Referenznetzwerkpositio nen zum Ermitteln einer virtuellen Referenzphase für eine virtuelle Referenzposition, die nicht zusammen mit einem der Referenznetzwerk-GNSS-Empfänger angeordnet ist, und die virtuelle Referenzphase und die virtuelle Referenzposition zum Ermitteln der sicheren Roverposition benutzt.
- Roverstation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rover-GNSS-Empfänger eine Roverphase für das GNSS-Signal misst und einen Doppeldifferenzphasenrest entsprechend einer Differenz zwischen einer momentanen Phasendifferenz und einer erwarteten Phasendifferenz ermittelt, wobei die momentane Phasendifferenz auf einer Differenz zwischen der gemessenen Roverphase und der Referenzphase und die erwartete Phasendifferenz auf vorhergehenden Ermittlungen und Differenzen zwischen der gemessenen Roverphase und der Referenzphase basieren, und des Weiteren einen Anomaliedetektor zum Detektieren einer Anomalie, wenn der Phasenrest eine Schwelle entsprechend einer ausgewählten Integritätsgrenze übersteigt, und zum Verhindern der Nutzung der Roverposition, wenn die Anomalie detektiert wird, umfasst.
- Roverstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hinzugefügte Positionsfehler in einem Bereich von etwas 10 cm bis etwa 2 m liegt und dass die ausgewählte Integritätsgrenze geringer ist als etwa 20 cm.
- Verfahren zum Steuern der Genauigkeit einer geografischen Position mit den Schritten: Empfangen eines Signales eines Globalnavigationssatellitensystems(GNSS); Benutzen des GNSS-Signales zum Ermitteln einer sicheren Position, die für einen Benutzer der Roverstation nicht zur Verfügung steht; und Dithern der sicheren Position mit einem ausgewählten synthetischen Versatzvektor ungleich Null zum Vorsehen einer Roverposition mit einem hinzugefügten Positionsfehler, der proportional zum synthetischen Versatzvektor ist, für den Benutzer.
- Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln einer sicheren Position das Benutzen von Sicherheitsvorkehrungen umfasst, um die Benutzung der sicheren Position durch den Benutzer zu verhindern.
- Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren das Erzeugen des synthetischen Versatzvektors unter Anwendung eines Randomprozesses zum Schaffen eines Stromes von Randomvektoren für den synthetischen Versatzvektor umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es das Zwingen des Randomprozesses mit maximalen Eingangswerten zur Beschränkung des synthetischen Versatzvektors auf eine Horizontalebene, eine Vertikalrichtung, eine sphärische Fehlerzone, eine zylindrische Fehlerzone oder eine Box-Fehlerzone umfasst.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren das Empfangen von sicheren Referenzdaten mit Informationen für eine Referenzphase für ein GNSS-Signal und einer Referenzposition von einem Globalnavigationssatellitensystem(GNSS)-Referenzsystem umfasst, wobei das Vorsehen der sicheren Position das Benutzen der Referenzphase zum Ermitteln der sicheren Position relativ zur Referenzposition aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdaten eine Vielzahl von Referenznetzwerkphasen einschließlich der Referenzphase, gemessen durch eine Vielzahl von Referenznetzwerk-GNSS-Empfängern bei einer Vielzahl von Referenznetzwerkspositionen, umfassen und dass das Ermitteln der sicheren Position das Benutzen der Referenznetzwerkphasen und der Referenznetzwerkpositionen zum Ermitteln einer virtuellen Referenzphase für eine virtuelle Referenzposition, die nicht zusammen mit einem der Referenznetzwerk-GNSS-Empfänger angeordnet ist, und das Benutzen der virtuellen Referenzphase und der virtuellen Referenzposition zum Ermitteln der sicheren Position umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der sicheren Position das Messen einer Roverphase für das GNSS-Signal und das Bestimmen eines Phasenrestes entsprechend einer Differenz zwischen einer momentanen Phasendifferenz und einer erwarteten Phasendifferenz, wobei die momentane Phasendifferenz auf einer Differenz zwischen der gemessenen Roverphase und der Referenzphase und die erwartete Phasendifferenz auf vorhergehenden Bestimmungen von Differenzen zwischen der gemessenen Roverphase und der Referenzphase basieren, und des Weiteren das Detektieren einer Anomalie, wenn der Phasenrest eine Schwelle entsprechend einer gewählten Integritätsgrenze übersteigt, und das Verhindern der Benutzung der Roverposition, wenn die Anomalie detektiert wird, umfasst.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hinzugefügte Positionsfehler in einem Bereich von etwa 10 cm bis etwa 2 m liegt und die ausgewählte Integritätsgrenze geringer ist als etwa 20 cm.
- Fühlbares Medium enthaltend einen Satz von Instruktionen, damit ein Prozessor die folgenden Schritte zum Steuern der Genauigkeit einer geografischen Position ausführt, die umfassen: das Empfangen eines Signales eines Globalnavigationssatellitensystems(GNSS); das Benutzen des GNNS-Signales zum Ermitteln einer sicheren Position, die für einen Benutzer der Roverstation nicht zur Verfügung steht; und das Dithern der sicheren Position mit einem ausgewählten synthetischen Versatzvektor ungleich Null zum Erstellen einer Roverposition, die für den Benutzer verfügbar ist und einen hinzugefügten Positionsfehler proportional zum synthetischen Versatzvektor aufweist.
- Medium nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln einer sicheren Position das Anwenden von Sicherheitsvorkehrungen zum Verhindern der Benutzung der sicheren Position durch den Benutzer umfasst.
- Medium nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren Instruktionen zum Erzeugen des synthetischen Versatzvektors unter Anwendung eines Randomprozesses zum Vorsehen eines Stromes von Randomvektoren für den synthetischen Versatzvektor umfasst.
- Medium nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren Instruktionen zum Zwingen des Randomprozesses mit maximalen Eingangswerten zur Beschränkung des synthetischen Versatzvektors auf eine Horizontalebene, eine Vertikalrichtung, eine sphärische Fehlerzone, eine zylindrische Fehlerzone oder eine Box-Fehlerzone umfasst.
- Medium nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren Instruktionen zum Empfangen von sicheren Referenzdaten mit Informationen für eine Referenzphase für ein GNSS-Signal und einer Referenzposition aus einem Globalnavigationssatellitensystem(GNSS)-Referenzsystem umfasst, wobei das Vorsehen der sicheren Position das Benutzen der Referenzphase zum Ermitteln der sicheren Position relativ zur Referenzposition aufweist.
- Medium nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzdaten eine Vielzahl von Referenznetzwerkphasen einschließlich der Referenzphase, gemessen von einer Vielzahl von Referenznetzwerk-GNSS-Empfängern an einer Vielzahl von Referenznetzwerkpositionen, umfassen und das Ermitteln der sicheren Position das Benutzen der Referenznetzwerkphasen und der Referenznetzwerkpositionen zum Ermitteln einer virtuellen Referenzphase für eine virtuelle Referenzposition, die nicht zusammen mit einem der Referenznetzwerk-GNSS-Empfänger angeordnet ist, und das Benutzen der virtuellen Referenzphase sowie der virtuellen Referenzposition zum Ermitteln der sicheren Position aufweist.
- Medium nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der sicheren Position das Messen einer Roverphase für das GNSS-Signal und das Ermitteln eines Phasenrestes entsprechend einer Differenz zwischen einer momentanen Phasendifferenz und einer erwarteten Phasendifferenz aufweist, wobei die momentane Phasendifferenz auf einer Differenz zwischen der gemessenen Roverphase und der Referenzphase und die erwartete Phasendifferenz auf vorhergehenden Bestimmungen von Differenzen zwischen der gemessenen Roverphase und der Referenzphase basieren, und ferner das Detektieren einer Anomalie, wenn der Phasenrest eine Schwelle entsprechend einer ausgewählten Integritätsgrenze übersteigt, und das Verhindern der Benutzung der Roverposition, wenn die Anomalie detektiert wird, umfasst.
- Medium nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der hinzugefügte Positionsfehler in einem Bereich von etwa 10 cm bis etwa 2 m liegt und die ausgewählte Integritätsgrenze geringer ist als etwa 20 cm.
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