DE112007000563T5

DE112007000563T5 - GNSS-Signalverarbeitungsverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE112007000563T5
Application number: DE112007000563T
Authority: DE
Inventors: Xiaoming Chen; Ulrich Vollath
Original assignee: Trimble Navigation Ltd
Current assignee: Trimble Inc
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2009-01-08
Also published as: WO2008008099A3; US20090027264A1; WO2008008099A2; US7755542B2

Abstract

Ein Verfahren zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, die empfangen werden von mehreren Satelliten bei mehreren Referenzstationen, umfassend:
a. Für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation, und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter gemein bzw. gebräuchlich für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz zu einem Master-Filter, und Vorbereiten aktualisierter Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter, und
b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihre Kovarianzen zum Abschätzen von aktualisierten Werten für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter.

Description

QUERBEZUG AUF IN VERBINDUNG STEHENDE ANMELDUNGEN
Provisional-US-Patentanmeldung Nr. 60/779,941, eingereicht am 7. März 2006, US Patentanmeldung Nr. 10/696,528, eingereicht am 28. Oktober 2003 (veröffentlicht am 12. Mai 2005 als US2005/0101248 A1) und Provisional-US-Patentanmeldung Nr. 60/715,752, eingereicht am 9. September 2005, alle von diesen sind hierin durch Bezugnahme enthalten.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Globalen-Navigation-Satelliten-Systeme (GNSS, Global Navigation Satellite Systems). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Verarbeiten von Daten, die empfangen werden bei mehreren Referenzstationen in einem Netzwerk von Referenzstationen.
STAND DER TECHNIK
Globale-Navigation-Satelliten-Systeme (GNSS) enthalten das Globale Positionsbestimmungs-System (GPS, Global Positioning System), das Glonass-System und das vorgeschlagene Galileo-System. Jeder GPS-Satellit überträgt kontinuierlich unter Verwendung von zwei Funkfrequenzen in dem L-Band, bezeichnet als L1 und L2, mit entsprechenden Frequenzen von 1575,41 MHz und 1227,60 MHz. Zwei Signale werden auf L1 übertragen, das eine für Zivilbenutzer und das andere für Benutzer, die durch das US-Verteidigungsministerium (Department of Defense, DoD) autorisiert sind. Ein Signal wird Übertragen auf L2, das nur vorgesehen ist für DoD-autorisierte Benutzer. Jedes GPS-Signal hat einen Träger bei der L1 und L2-Frequenz, einen Pseudo- Zufallszahl-(PRN, Pseudo-random number)-Code und Satellitennavigationsdaten. Zwei unterschiedliche PRN-Codes werden übertragen durch jeden Satelliten: ein Grob-Erfassungs-(C/A)-Code und ein Präzisions-(P/Y)-Code, der verschlüsselt ist für DoD-autorisierte Benutzer. Jeder C/A-Code ist eine einmalige Sequenz von 1023 Bits, die jede Millisekunde wiederholt wird.
1 stellt schematisch ein Stand-der-Technik-Szenario dar, um die Position eines Mobilempfängers (Rover oder Mobileinheit) zu bestimmen. Die Mobileinheit 100 empfängt GBS-Signale von einer Anzahl von Satelliten, die in Sicht sind, wie z. B. SV1, SV2, und SVM, entsprechend gezeigt mit 110, 120 und 130. Signale gehen durch die Ionosphäre der Erde 140 und durch die Troposphäre der Erde 150. Jedes Signal hat zwei Frequenzen L1 und L2. Der Empfänger 100 bestimmt von den Signalen entsprechende Pseudo-Bereiche, PR1, PR2, ..., PRM, für jeden der Satelliten. Pseudo-Bereichsbestimmungen sind verzerrt durch Variationen in den Signalpfaden, die aus dem Durchgang der Signale durch die Ionosphäre 140 und die Troposphäre 150 resultieren, und aus Multipfad-Effekten, wie schematisch bei 160 gekennzeichnet.
Der Pseudo-Bereich kann bestimmt werden unter Verwendung des C/A-Codes mit einem Fehler von ungefähr einem Meter, wobei ein ziviler Empfänger, der nicht den nur militärischen P/V-Code verwendet, die Mobileinheitsposition mit einem Fehler im Bereich von Metern bestimmt. Jedoch können die Phasen der L1 und L2 Träger mit einer Genauigkeit von 0,01–0,05 Zyklen gemessen werden (entsprechend Pseudo-Bereichsfehlern von 2 mm bis 1 cm), was es erlaubt, eine relative Position der Mobileinheit abzuschätzen mit Fehlern in dem Bereich von Millimetern bis Zentimetern. Ein genaues Messen der Phase der L1 und L2 Träger benötigt ein gutes Wissen der Auswirkung der Ionosphäre und der Troposphäre für alle Obersvationszeiten bzw. Beobachtungszeiten.
Netzwerklösungen, die mehrere Referenzstationen mit bekanntem Ort verwenden, erlauben, dass Korrekturterme von den Signalmessungen extrahiert werden; diese Korrekturen können interpoliert werden auf alle Orte innerhalb des Netzwerks. Siehe z. B. US-Patent Nr. 5,477,458 "Network for Carrier Phase Differential GPS Corrections" und US-Patent Nr. 5,899,957 "Carrier Phase Differential GPS Corrections Network".
2 stellt eine Netzwerktechnik dar, in der N-Erdbasierte Referenzstationen mit bekannten Orten 211, 212, 213, 21N GNSS-Signale von M Satelliten 221, 222, ..., 22M empfangen. Die GNSS-Signale werden gestört durch die Ionosphäre 230, durch die Troposphäre 235 und durch Multipfadeffekte. Jede Referenzstation n kennt genau ihren eigenen Ort und verwendet GNSS-Signalmessungen der Gegenwart bzw. gegenwärtigen Epoche und ihren bekannten Ort zum Berechnen eines Restfehlers mit Bezug auf jeden Satelliten m. Auf diese Art und Weise erhält jede Referenzstation n eine Pseudo-Bereichskorrektur (PRC(t; t₀; n; m)) für jeden observierten Satelliten m. Diese Korrekturen werden an eine Zentralstation 240 übermittelt, die innerhalb oder außerhalb des Netzwerks liegt. Die Zentralstation 240 berechnet Pseudo-Längenkorrekturen für einen Ort nahe der letzten Position der Mobileinheit und sendet diese an die Mobileinheit. Die Mobileinheit kann die Pseudo-Längenkorrekturen verwenden zum Verbessern ihrer gegenwärtigen Positionsschätzung.
Ein herkömmlicher Ansatz zur Verarbeitung von Daten von der Netzwerkreferenzstation ist es, die Referenzstationsdaten anzulegen an ein zentralisiertes Kalman-Filter mit einer großen Anzahl von Zuständen. Ein Nachteil dieses Ansatzes ist, dass Verarbeitungszeiten lang sind und unpraktisch werden für eine Echtzeitschätzung der Netzwerkkorrekturen, da die Anzahl der Referenzstationen und Kalman-Filterzustände sehr groß werden.
US-Patentanmeldungs-Veröffentlichung 2005/0101248 A1 beschreibt Techniken, die ein faktorisiertes Verarbeitung von GNSS-Signaldaten verwenden. Die Verarbeitung wird aufgeteilt zwischen getrennten Filtern, die ein Einzelgeometriefilter und eine Bank von Geometriefiltern enthalten. In diesen Techniken werden alle die geometriebezogenen Informationen, wie z. B. Ionosphären-freie Trägerphasen-Mehrdeutigkeiten von allen Referenzstationen und Satelliten, troposphärischer Effekt, Umlaufbahnfehler, Empfänger- und Satellitentaktfehler geschätzt in einem einzelnen großen zentralisierten Kalman-Filter. Obwohl dieser Ansatz eine optimale Lösung für das Schätzungsproblem darstellt, erhöht sich die Verarbeitungszeit mit der dritten Potenz mit der Anzahl der Referenzstationen in dem Netzwerk. Gegenwärtig kann ein einzelner Personalcomputer nur Daten in Echtzeit von einem Netzwerk mit nicht mehr als fünfzig Referenzstationen verarbeiten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Verbesserte Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von Daten von einem Netzwerk von GNSS-Referenzstationen werden dargestellt. Ein Ionosphären-freies federales bzw. förderalisiertes Geometriefilter wird verwendet, so dass eine Berechnungszeit sich nur linear erhöht mit der Erhöhung in der Anzahl der Referenzstationen, was eine Verarbeitungszeit signifikant reduziert verglichen mit einem zentralisierten Filteransatz.
Eine Ausführungsform der Erfindung stellt ein Verfahren zur Verarbeitung eines Satzes von GNSS-Signaldaten bereit, die empfangen werden von mehreren Satelliten bei mehreren Referenzstationen, umfassend: für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Schätzen von Werten für lokale Zustände, die Parameter repräsentieren, die einzigartig sind für diese Referenzstation und für gemeinsame Zustände, die Parameter repräsentieren, die für alle Referenzstationen gemein bzw. gebräuchlich sind, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an einem Master-Filter, und Vorbereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden von einem Master-Filter; und Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihre Kovarianzen zum Schätzen von aktualisierten Werten für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter. Die gemeinsamen Zustände können ein Signaltaktfehler bzw. Signaluhrenfehler für jeden Satelliten umfassen, und die lokalen Zustände umfassen einen troposphärischen Skalierungsfaktor, einen Referenzstationstaktfehler bzw. Referenzstationsuhrenfehler und eine ionofreie Mehrdeutigkeit für jeden Satelliten.
Eine Ausführungsform des Verfahrens kann ferner umfassen: Anwenden eines Rahmenfilters auf die GNSS-Signaldaten von einem Teilsatz der Referenzstationen zum Abschätzen von Werten für Rahmenfiltersystemzustände, repräsentierend mindestens eines von: (i) einem Troposkalierungsvektor mit einem Troposkalierungszustand für jede Referenzstation eines Teilsatzes der Referenzstationen, (ii) einem Empfängertaktfehlervektor mit einem Empfängertaktfehlerzustand für jede Referenzstation des Teilsatzes, (iii) einem Mehrdeutigkeitsvektor mit einem Mehrdeutigkeitszustand für jeden Satelliten für jede Referenzstation des Teilsatzes, (iv) einem Satellitentaktfehlervektor mit einem Taktfehlerzustand für jeden Satelliten, und (v) einem Umlaufehlervektor mit einem Satz von Umlauffehlerzuständen für jeden Satelliten; und Zuführen von mindestens einem Teilsatz dieser Werte an die Stationsgeometriefilter.
In einer Ausführungsform des Verfahrens führt das Rahmenfilter geschätzte Satellitenumlauffehlervektorwerte zu an die Stationsgeometriefilter. In einer anderen Ausführungsform wenden, während jeder einer Vielzahl von Epochen, die Stationsgeometriefilter die Satellitenumlauffehlerwerte an als Korrektur vor einem Abschätzen von Werten für die lokalen Zustände und die gemeinsamen Zustände. In einer anderen Ausführungsform führt der Rahmenfilter geschätzte Troposkalierungswerte an die Stationsgeometriefilter zu, beispielsweise während einer Anzahl von Anfangsepochen eines Betriebs der Stationsgeometriefilter. Eine andere Ausführung umfasst ferner ein Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays bzw. Matrix von ionospährenfreien Mehrdeutigkeitsabschätzungen (Engl.: ionosphere-free ambiguity estimates) und zugeordneter statistischer Information.
Eine Ausführungsform des Verfahrens kann ferner umfassen: Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Array von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
Eine Ausführungsform des Verfahrens kann ferner umfassen: Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; Anwenden von mindestens einem Codefilter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Trägerkominationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Trägerkombinationen und zugeordneter statistischer Information; und Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Code-Trägerkominationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann ferner umfassen: Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Trägerkombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Trägerkombinationen und zugeordneter statistischer Information; Anwenden von mindestens einem Quintessenz-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasenkombinationen zum Erhalten von geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Trägerkombinationen und zugeordneter statistischer Information und mit den geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
Eine Ausführungsform des Verfahrens kann ferner umfassen: Berechnen von den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Trägerphasenobservationen eines Satzes von Fehlern bei den Referenzstationen; Erzeugen von dem Satz von Fehlern bei den Referenzstationen eines Satzes von virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort, und Übertragen des Satzes von virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort.
Eine Ausführungsform des Verfahrens kann ferner umfassen: Kombinieren des kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets, und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
Zusätzliche Ausführungsformen stellen eine Vorrichtung bereit zum Ausführen von Verfahren gemäß der Erfindung. Weitere Ausführungsformen stellen Netzwerkkorrekturdatenströme bereit, die bereitet werden gemäß der Verfahren und passend sind zum Aussenden und zum Verwenden durch mobile GNSS-Empfänger innerhalb eines Netzwerkgebiets. Zusätzliche Ausführungsformen stellen Virtuelle-Referenzstationskorrekturdatensätze bereit, die bereitet werden gemäß der Verfahren und passend sind zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort innerhalb des Netzwerkgebiets.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden sofort verstanden aus den Ausführungsformen, die unten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben sind, in denen Folgendes gezeigt wird:
1 stellt schematisch ein typisches Stand-der-Technik-Szenario dar zum Bestimmen einer Position einer Mobileinheit;
2 stellt schematisch ein typisches Stand-der-Technik-Netzwerkpositionierungs-Szenario dar;
3 stellt schematisch ein GNSS-Signalverarbeitungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar;
4 stellt schematisch eine ionosphärische Hülle und ein Teil einer troposphärischen Hülle dar, die die Erde umgeben;
5 stellt einen geneigten Strahlenpfad von einem Satelliten zu einem Empfänger dar, der durch die Troposphäre geht;
6 stellt schematisch eine Lösung dar zur Verarbeitung von Zwei-Träger-GNSS-Signaldaten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7 zeigt die Struktur der Filter, die nützlich sind in dem Prozess von 6;
8 zeigt die Struktur des föderalisierten geometriefreien Filters von 7;
9 zeigt ein Flussdiagramm, das den Betrieb des optionalen Rahmenfilters von 8 zeigt;
10 zeigt ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Einzelstationsfilters von 8 zeigt;
11 zeigt ein Flussdiagramm, das den Betrieb des zentralen Fusion-Master-Filters von 8 zeigt;
12 stellt schematisch eine weitere Lösung zur Verarbeitung dar von Zwei-Träger-GPS-Signaldaten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
13 zeigt die Struktur der Filter, die nützlich sind in dem Prozess von 12;
14 stellt schematisch ein typisches Stand-der-Technik-Szenario dar mit einem Drei-Frequenz-GNSS;
15 zeigt eine Lösung gemäß der Erfindung, passend für ein GNSS-System mit drei oder mehr Trägerfrequenzen;
16 stellt eine Architektur dar zum Berechnen einer Position unter Verwendung eines GNSS-Systems mit drei oder mehr Trägerfrequenzen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
17 zeigt eine weitere Lösung gemäß der Erfindung, passend für ein GNSS-System mit drei oder mehr Trägerfrequenzen;
18 stellt schematisch eine Anwendung der Erfindung in einer virtuellen-Referenzstations-Positionierungsumgebung dar; und
19 stellt schematisch eine Anwendung der Erfindung in einer Netzwerksendekorrekturumgebung dar.
MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ausführungsformen gemäß der Erfindung verwenden einen neuen und verbesserten Ansatz hinsichtlich GNSS-Netzwerkdatenverarbeitung, wobei ein föderalisiertes Filter (ein mehrere Prozesse kombinierendes Filter) verwendet wird zum Verarbeiten der geometrischen (ionosphärenfreien) Daten von Referenzstationen eines Netzwerks.
Wie schematisch in 3 gezeigt, werden ein Satz von geometriefreien Kalman-Filtern 300 und ein komplementäres (ionosphärenfreies) föderalisiertes Geometriefilter verwendet zum vollständigen Lösen von Mehrdeutigkeiten von den Träger-Phasen-Messungen, die erhalten werden bei N Referenzstationen. Ein entsprechendes Filter der geometriefreien (Ionosphären) Filter 301, 302, ..., 30M wird bereitgestellt für jeden beobachteten Satelliten 1, 2, ..., M. Eine Verarbeitung kann ausgeführt werden mit Messungen von mindestens zwei Satelliten (M ≥ 2), die beobachtet werden durch mindestens zwei Referenzstationen (N ≥ 2) beispielsweise. In der Praxis ist es allgemein üblich, ein Netzwerk mit einer große Anzahl von Referenzstationen (beispielsweise 20 oder 30 oder mehr Referenzstationen) zu verwenden, die 6 bis 10 Satelliten über eine Dauer von Stunden nachverfolgen. Die Zustandsschätzungen der verschiedenen Filter und Referenzstationen werden kombiniert zum Bilden von Doppeldifferenzen bzw. doppelten Differenzen der Float-Mehrdeutigkeitsschätzungen bzw. Fließ-Mehrdeutigkeitsschätzungen (Schätzungen hinsichtlich Fließ- Werten) in 320. Parallel dazu behandelt ein ionosphärenfreies föderalisiertes Geometriefilter 310 alle Stations-Satelliten-Paare zum Liefern von orthogonalen Schätzungen für die Doppeldifferenzen der Mehrdeutigkeiten in 321. Kombinieren der komplementären Float-Lösungen von 320 und 321 führt zu den endgültigen ganzzahligen Mehrdeutigkeiten und ihrer Validierung bei 330.
Ausführungsformen der Erfindung verwenden einen föderalisierte-Filteransatz zum Verarbeiten von geometriebezogenen Daten, Verringern der Berechnungslast und Ermöglichen einer Echtzeitverarbeitung von Daten für Netzwerke mit einer großen Anzahl von Referenzstationen. Diese grundlegende Idee des föderalisierte-Filteransatzes ist die:

1. Eine Bank von lokalen Kalman-Filtern hat einen Filter pro Referenzstation, wobei die Filter parallel arbeiten. Jedes Filter arbeitet an Messungen von nur einer Referenzstation. Jedes Einzelstationsfilter enthält lokale Zustände, die Parameter repräsentieren, die einzigartig sind für seine Referenzstation, sowie Systemzustände, die Parameter repräsentieren, die allen Referenzstationen gemein sind.
2. Ein zentrales Fusion-Master-Filter empfängt von jedem der lokalen Filter einen Satz von lokalen Werten für die Systemzustände und kombiniert diese zum Bilden eines Satzes von gemeinsamen Werten für die Systemzustände. In einer Ausführungsform werden gemeinsame Werte vorbereitet durch Berechnen von den lokalen Werten einer optimalen gewichteten Kleinste-Quadrate-Schätzung der Systemzustände und ihrer Kovarianz.
3. Die gemeinsamen Werte von dem zentralen Fusion-Prozessor werden verwendet zum Aktualisieren der Systemzustände von jedem lokalen Filter, so dass die lokalen Filter verbesserte Schätzungen für die lokalen Zustände berechnen können.

Ein Vorteil dieses föderalisierte-Filteransatzes ist dass jedes lokale Filter mit einer verringerten Anzahl von Zuständen arbeitet, so dass eine Berechnungszeit für das föderalisierte Filtersystem sich nur linear erhöht mit der Erhöhung in der Anzahl der Referenzstationen. Die Berechnungslast wird dabei signifikant verringert verglichen mit dem Zentralisierten-Geometriefilteransatz.
Gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung wird dieser föderalisierte-Filteransatz auf GNSS-Netzwerkverarbeitung implementiert, wobei jede Referenzstation als lokaler Sensor behandelt wird, der einzigartige Zustände aufweist, wie z. B. Empfängertaktfehler und eine entsprechende ionosphärenfreie Mehrdeutigkeit pro Satellit, und gemeinsame Zustände aufweist, wie z. B. Satellitentaktfehler und Satellitenumlauffehler. Die Anzahl der gemeinsamen Zustände ist daher verringert auf vier pro Satellit (ein Satellitentaktfehlerzustand pro Satellit und drei Satellitenenumlauffehlerzustände pro Satellit).
Gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung wird die Berechnungslast weiter verringert durch Abschätzen der Satellitenumlauffehlerzustände mit einem zusätzlichen Filter (genannt ein "Rahmenfilter"), das Messungen verwendet von einem Teilsatz der Referenzstationen, und Anwenden dieser geschätzten Umlauffehler bzw. Umlaufbahnfehler direkt auf die Observation. Die Referenzstationen dieses Teilsatzes sind im Wesentlichen geringer in der Anzahl als das Gesamtnetzwerk, so dass eine schnellere Verarbeitung beispielsweise erhalten wird, diese gut verteilt über die Peripherie des Netzwerks. Gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung stellt das Rahmenfilter einen a-priori-Troposkalierungsfaktor bereit zum Stabilisieren der Einzelstationsgeometriefilter in den ersten Epochen bzw. Zeitdauern des Betriebs.
Verwenden eines Rahmenfilters verringert signifikant die Anzahl der Zustände in dem lokalen Filter und führt dazu, dass die Berechnung für ein Netzwerk mit einer großen Anzahl von Referenzstationen sogar schneller wird. Beispielsweise benötigt, bei einem Netzwerk von 123 Referenzstationen und verwendend den zentralisierten Geometriefilteransatz in einem Intel 3,06 GHz-Prozessor, die Netzwerkverarbeitung einschließlich ionosphärischer Modellierung und Netzwerks-Mehrdeutigkeitsfestmachen ungefähr 88 Stunden, um 24 Stunden der Netzwerkdaten zu verarbeiten, was es unmöglich macht, das Netzwerk in Echtzeit mit solch einem Prozessor laufen zu lassen. Mit dem föderalisierte-Filteransatz werden nur 7 Stunden benötigt, 12 Mal schneller als der zentralisierte Ansatz, was einen Echtzeitbetrieb des Netzwerks mit solch einem Prozessor ermöglicht, während die Verfügbarkeit und Verlässlichkeit der Netzwerkverarbeitung aufrecht erhalten wird.
Die Messungen werden erfasst durch ein Netzwerk von N Referenzstationen, jede mit genau bekannten Koordinaten (xn, yn, zn), n∈{1, ..., N}. Die Stationen empfangen Code- und Phasenmessungen von M Satelliten bei Koordinaten (x^m(t), y^m(t), z^m(t)), m∈{1, ..., M(t)}. Die Geometrie des Raumsegments (Positionen der umkreisenden Satelliten wie von jeder Referenzstation gesehen bzw. beobachtet) variiert kontinuierlich, und die Anzahl der Satelliten M, sichtbar bei jeder Referenzstation, ändert sich mit der Zeit t. Eine physikalische Trennung der Referenzstationen ist in der Größenordnung von 10–100 km. Von mehreren Satelliten empfangene Signale bei einer gegebenen Referenzstation untersuchen im Wesentlichen den gleichen Bereich der Troposphäre. Eine starke Korrelation zwischen den troposphärischen Effekten von Satellit zu Satellit bei einer gegebenen Station wird deshalb angenommen, während die troposphärischen Effekte von Station zu Station als großteils unabhängig betrachtet werden.
4 stellt schematisch eine ionosphärische Hülle 400 und ein Teil 405 einer troposphärischen Hülle dar, die die Erde umgeben, wobei jede der Erd-basierten Referenzstationen 411, 412, 413, ... 41N eines Netzwerks jeweils Signale von GNSS-Satelliten 461, 462, ... 46M empfangen. Zur Erleichterung der Darstellung ist nur der Teil 405 der troposphärischen Hülle, der die Referenzstation 411 umgibt, gezeigt. Die Troposphäre hat eine Tiefe von beispielsweise 0 bis ungefähr 11 km. Fehler, die für alle Referenzstationen üblich sind, enthalten Satellitentaktfehler δS von jedem Satellit und Satellitenumlauffehlervektor δO von jedem Satellit. Fehler, die einzigartig für jede Referenzstation sind, enthalten Referenzstationstaktfehler δr und eine troposphärische Verzögerung Ts. Eine troposphärische Verzögerung bewirkt, dass die durch jede Referenzstation empfangenen Signale auf eine Art und Weise abhängig sind von atmosphärischer Temperatur, Druck und Feuchtigkeit in der Nähe der Referenzstation, sowie der Höhe des Satelliten relativ zu der Referenzstation. Der Fehler ist ungefähr 1 mm pro Meter auf dem Erdniveau, so dass der letzte Meter des Signalpfads zu der Referenzstation ungefähr 1 mm eines Fehlers in dem troposphärischen Modell ergibt.
Verschiedene Techniken sind bekannt zum Modellieren von einer troposphärischen Pfadverzögerung bei den Signalen. Siehe beispielsweise B. HOFMANN-WELLENHOF et al, GLOBAL POSITIONING SYSTEM: THEORY AND PRACTICE, 2. Auflage, 1993, Abschnitt 6.3.3, Seiten 98–106. Ein troposphärisches Skalieren (Tropo-Skalieren), das die atmosphärischen Parameter in einen Tropo-Skalierungsparameter zusammenfasst, kann implementiert werden auf mindestens drei Arten. Ein erster Ansatz ist eine Zenith Total Delay (ZTD, Zenitgesamtverzögerung) zu modellieren, was eine troposphärische Verzögerung in einer vertikalen Richtung relativ zu der Referenzstation repräsentiert als einen Wert, der einen Abstandsfehler δr repräsentiert, beispielsweise 2,58 Meter. Ein zweiter Ansatz ist die Summe von Eins plus einem Skalierungsfaktor (1 + S) zu modellieren, so dass eine troposphärische Verzögerung in der vertikalen Richtung T' = (1 + S)T gilt, wobei T eine Konstante ist, beispielsweise 1 + S = 1,0238. Ein leichterer Ansatz ist es, S direkt zu modellieren, beispielsweise S = 2,38%. Für Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es ausreichend, als "troposphärischen Effekt" all das zu behandeln, das verschiedene Signalfrequenzen in dem gleichen Weg (nicht-dispersiv) bewirkt.
5 stellt einen geneigten Strahlenpfad dar von einem Satellit zu einem Empfänger, der durch die Troposphäre geht. Außer wenn ein Satellit direkt über einer Referenzstation ist, gehen Signalstrahlen in einem geneigten Pfad von Satellit zu Empfänger durch die Atmosphäre, wie in 5 gezeigt, was betrachtet werden kann als ein Signalstrahl 510 von Satellit 461 zu Referenzstation 411. Da der geneigte Pfad des Signalstrahls von einem gegebenen Satellit zu jeder Referenzstation durch die Troposphäre mit unterschiedlichem Winkel geht, ist der Winkel unterschiedlich für jeden Satellit. Deshalb ist die troposphärische Abbildungsfunktion unterschiedlich für jede Satellit-zu-Referenzstations-Kombination. Der Effekt der unterschiedlichen Neigungswinkel kann kompensiert werden durch in Bezug setzen der geometrieabhängigen Zenitverzögerung Tα mit einem geometrieunabhängigen T₉₀° (Vertikal T) durch eine Abbildungsfunktion m(α): Tα = m(α)T₉₀°.
Die erfinderischen Konzepte, die oben beschrieben sind, können verwendet werden in einer breiten Vielzahl von Prozessen und Geräten. Einige beispielhafte Ausführungsformen werden nun beschrieben. Es wird verstanden werden, dass diese zur Darstellung vorgesehen sind und nicht zur Begrenzung des Umfangs der Erfindung.
6 stellt schematisch eine Lösung zur Verarbeitung von Zwei-Träger-GNSS-Signaldaten gemäß der Erfindung dar. Netzwerkempfänger 600 führen einen Satz von GNSS-Signaldaten 605 mit Observationen von L1 und L2 für mehrere Satelliten zu. GNSS-Signaldatensätze 605 werden verarbeitet in einem VRS-(Virtuelle Referenzstation)-Serverprozess 610. Nachdem die Signaldaten durch einen Synchronisierer bei 615 gegangen sind, werden sie zugeführt an getrennte Filterprozesse: einen Prozess eines geometriefreien Filters 620, einen Prozess eines ionosphärenfreien Filters 630 und ein Prozess eines optionalen geometriefreien und ionosphärenfreien Code-Filters 640. Der Prozess eines ionosphärenfreien Filters 630 verwendet ein föderalisiertes Geometriefilter zum Erhalten eines Arrays 635 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Geometrie-Träger- Phasenkombination und zugeordneter statistischer Information. Der Prozess eines Code-Filters 640 verwendet geometriefreie und ionosphärenfreie Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten eines Arrays 645 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information. Arrays 625, 635 und 645 werden zugeführt an einen Kombinierungsprozess 650 zum Erhalten eines Arrays 655 der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugeordneter statistischer Information. Das Array 655 wird zugeführt an einen Berechnungsprozess 660 zum Berechnen der ganzzahligen Werte bzw. Integer-Werte der Mehrdeutigkeiten. Mit den resultierenden ganzen Zahlen von 665 und den Original-GNSS-Daten von dem Synchronisierer werden die Fehler bei den Referenzstationen bei 670 berechnet. Unter Verwendung dieser Fehler 675 werden VRS-Daten bei dem ungefähren Ort der Mobileinheit berechnet bei 680 durch Verschieben von Daten von einer Referenzstation nahe dem Ort der Mobileinheit. Bevorzugt wählt man die Daten von der Station aus, die am nächsten an der Mobileinheit ist. Dieser Datenstrom wird zugeführt an die Mobileinheit bei 690.
7 zeigt die Struktur der Filter, die nützlich sind in dem Prozess von 6. GPS-Signaldatensätze werden zugeführt an einen VRS-Prozessor. Nach einer Synchronisierung im Synchronisierer 710 werden sie als Strom übertragen an eine Bank von geometriefreien Filtern 720. Ein GPS-Signaldatensatz 605 wird auch zugeführt an ein föderalisiertes Geometriefilter 730, das die Observationen von allen M observierten Satelliten verarbeitet. Ein GPS-Signaldatensatz wird optional zugeführt an eine Code-Filterbank 47 mit einer Bank pro Station, wobei jede Bank ein Filter pro Satellit besitzt. Jedes Filter der Bank 47 verarbeitet die Observationen bzw. Beobachtungen, die beim mehreren Referenzstationen für einen einzelnen Satellit erhalten werden; ein Filter wird bereitgestellt für jeden der M observierten Satelliten. Ein Kombinierer 57 bündelt die Float-Lösung der verschiedenen Filter, gefolgt von einer Ganzzahl-Mehrdeutigkeitsauflösung im Mehrdeutigkeitsauflöser 760. Die Mehrdeutigkeiten werden angewandt auf die Messungen der Referenzstationen zum Berechnen der Fehler bei den Referenzstationen im Fehlerberechnungselement 770. Den ungefähren Ort der Mobileinheit 685 als gegeben betrachtet, wird ein VRS-Datenstrom berechnet in einem VRS-Datengenerator 780, der einen Strom von VRS-Daten 690 der Mobileinheit bzw. Rover bereitstellt.
8 zeigt die Struktur eines föderalisierten Geometriefilters 730, das nützlich ist in dem Prozess von 7. Das föderalisierte (Engl.: federated) Geometriefilter 730 hat eine Bank von Einzelstationsgeometriefiltern 810 (ein Filter pro Referenzstation), ein zentrales Fusion-Master-Filter 815 und ein optionales Rahmenfilter 820. Falls das optionale Rahmenfilter 820 bereitgestellt wird, werden synchronisierte GPS-Signaldatensätze 605 von den Referenzstationen des Netzwerks aufgeteilt in zwei Gruppen: die Daten 830 von einem Teilsatz der Referenzstation, wie z. B. Referenzstationen, die in der Peripherie des Referenzstationsnetzwerks verteilt sind, werden zugeführt an das Rahmenfilter 830 und an die Einzelstationsfilter, während die Daten 835 von den übrig bleibenden Referenzstationen des Netzwerks zugeführt werden an die Einzelstationsgeometriefilter 810. Falls das optionale Rahmenfilter 820 nicht bereitgestellt wird, werden dann die synchronisierten GPS-Signaldatensätze 825 von allen Referenzstationen zugeführt an die Einzelstationsgeometriefilter 810.
Falls das optionale Rahmenfilter 820 bereitgestellt wird, versorgt es die Einzelstationsgeometriefilter 810 mit einem Array 840, umfassend Satellitenumlauffehlerwerte, wie sie üblich sind für alle Referenzstationen und so effizienter vorbereitet werden in dem Rahmenfilter. Das Array 840 kann optional ferner Tropo-Skalierungswerte für die Einzelstationsfilter enthalten während der Anfangsepochen des Betriebs (beispielsweise während der ersten zehn oder mehreren zehn Epochen) für eine schnellere Konvergenz der Einzelstationsfilter. Falls das Rahmenfilter nicht bereitgestellt wird, können dann genaue Satellitenumlauffehler von einer alternativen Quelle zugeführt werden an die Einzelstationsfilter. Die alternative Quelle kann beispielsweise dargestellt werden durch "Ultra-Rapid" vorhergesagte Umlauffehlerdaten verfügbar von einem Datenservicebereitsteller, wie z. B. dem Internationalen GNSS-Service (IGS) oder anderen. Der IGS stellt Umlaufschätzungen bereit mit Fehlern von weniger als 30 cm für die nächsten 24 Stunden, basierend auf Umlaufdaten der letzten 24 Stunden; siehe beispielsweise http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html. Ephemerisdaten, die von den Satelliten gesendet werden, haben einen typischen Fehler der Größenordnung von 2,5 m. In der Abwesenheit eines Rahmenfilters oder einer alternativen Quelle der Satellitenumlauffehlerkorrekturen werden die Einzelstationsfilter bevorzugt initialisiert unter Annahme eines Null-Satellitenumlauffehlers. Verwendung des Rahmenfilters wird bevorzugt, da es die Einzelstationsfilter stabilisiert und ihre Konvergenz beschleunigt durch Bewegen der Satellitenumlauffehlerzustände auf das Rahmenfilter.
Falls das Rahmenfilter nicht bereitgestellt wird, oder falls es nicht verwendet wird zum Bereitstellen eines Tropo-Skalierens für frühere Epochen des Betriebs der Einzelstationsfilter, können dann Tropo-Skalierungswerte erhalten werden von einer alternativen Quelle, beispielsweise Tropo-Abbildungsdaten, basierend auf Breite/Länge der Referenzstation und Jahreszeit, oder basierend auf atmosphärischen Messungen der Temperatur, Druck und/oder Feuchtigkeit bei der Referenzstation. Obwohl eine Verwendung von a-priori-troposphärischen Daten nicht benötigt wird, ist eine gute Schätzung nützlich zum Stabilisieren und Beschleunigen einer Konvergenz der Einzelstationsfilter.
Jedes Einzelstationsfilter bereitet seine eigene Schätzung der Satellitentaktfehler bzw. Satellitenuhrenfehler vor. Da diese Zustände gewöhnlich bzw. üblich für alle Referenzstationen sind, werden die Schätzungen 845 von den Einzelstationsfiltern zugeführt an einen zentralen Fusion-Master, der eine optimale Schätzung dieser Zustände berechnet und die optimal geschätzten Werte 850 zurückführt an die Einzelstationsfilter als Aktualisierungen, die zu verwenden sind zum Verbessern der anderen Zustandsschätzungen der Einzelstationsfilter. Die Endschätzungen für die Einzelfilterzustände 855 werden zugeführt an einen Doppeldifferenzierungsprozessor 860, der ein Array von Mehrdeutigkeitsschätzungen mit einer kohärenten Matrix 865 produziert. Diese werden zugeführt an einen Kombinierer 870, der ein Array von Mehrdeutigkeitsschätzungen mit covarianter Matrix 635 zuführt.
9 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Betrieb des optionalen Rahmenfilters 820 zeigt. Signalmessungen 830 von den Grenzreferenzstationen (oder anderem Teilsatz der Referenzstationen) werden erhalten bei 910. Ein Kalman-Rahmenfilter 920 wird angewandt auf Messungen 830 bei 920. Eine Überprüfung wird durchgeführt bei 930, ob alle Daten der Epoche verarbeitet wurden. Falls nicht, werden zusätzliche Daten für die Epoche erhalten zum Aktualisieren des Kalman-Rahmenfilters 920. Wenn alle Daten der Epoche verarbeitet wurden, werden Satellitenumlauffehlerschätzungen (und optional Tropo-Skalierungsschätzungen) 840 ausgegeben bei 940.
Das Rahmenfilter arbeitet mit dem ionosphärenfreien Code und Träger-Phasen-Daten aller Satelliten von den Stationen an der Netzwerkgrenze (m₁ Stationen). Das Rahmenfilter hat mindestens zwei Verwendungen: (1) zum Bereitstellen von Satellitenumlauffehler für die Einzelstationsgeometriefilter, und (2) optional zum Bereitstellen von Durchschnitts-Tropo-Skalierung für die Einzelstationsgeometriefilter. Die Durchschnitts-Tropo-Skalierung, geschätzt von dem Rahmenfilter, wird zugeführt in die Einzelstationsgeometriefilter in den Anfangsepochen des Betriebs zum Stabilisieren der Einzelstationsfilter. Umlauffehlerschätzungen werden verwendet zum Korrigieren von Referenzstationsobservationen, die eingegeben werden in die Einzelstationsfilter.
Der Zustandsvektor für den Rahmenfilter ist: XF = [T →s, δ →r, N →, δ →s, d →o] (1)
Wobei, T →s = [Ts1, Ts2, ..., Tsm1] (2)der Troposkalierungsvektor ist, der Troposkalierungszustände für m₁ Grenzreferenzstationen enthält, eine pro Station. δ →r = [δr1, δr2, ..., δrm1] (3)ist der Empfängertaktfehlervektor, der den Empfängertaktfehler für m₁ Grenzstationen enthält, einen pro Station. N → = [N11 , N21 ... Nn1 , N12 , N22 , ... Nn2 , ... N1m1 , N2m1 ... Nnm1 ] (4)ist der Mehrdeutigkeitsvektor, der Mehrdeutigkeiten für alle n Satelliten bei allen m₁ Grenzstationen enthält, einen pro Satellit pro Station. δ →s = [δs1, δs2, ... δsn] (5) ist der Satellitentaktfehlervektor, der n Satellitentaktfehler enthält d →o = [dl1, dx1, dr1, dl2, dx2, dr2, ... dln, dxn, drn] (6)ist der Umlauffehlervektor bzw. Umlaufbahnfehlervektor für n Satelliten mit drei Parametern (Längsstreckenfehler dl, Querstreckenfehler dx und Radialfehler dr) pro Satellit.
Ein Standard-Kalman-Filter kann angewandt werden für das Rahmenfilter. Das Systemmodell des Kalman-Filters ist: XFk+1 = ΦXFk + wk Yk = HkXFk + vk (7)
Wobei Φ die Zustandsübergangsmatrix ist; H_k die Observations-(Design)-Matrix ist; Y_k der Observationsvektor ist, der einen ionosphärenfreien Code und Träger-Phasen-Messungen enthält, ist; das Verarbeitungsrauschen und Messrauschen, {w_k} und {v_k}, sind unkorrelierte Nulldurchschnittsweißrauschen mit bekannter Kovarianz Q_k und R_k. Von einer Troposkalierung wird angenommen, dass sie ein Random-Prozess ist, von einem Empfängertakt und Satellitentaktfehler wird angenommen, ein Weißrauschprozess zu sein, der zurückgesetzt werden wird nach jedem Schätzungszyklus (die Schätzungen werden auf Null zurückgesetzt und die Varianz wird auf eine große Zahl 1e⁹⁰ gesetzt), von der Mehrdeutigkeit wird angenommen, dass sie konstant ist und von dem Satellitenumlauffehler wird angenommen, ein Gauss-Markov-Prozess erster Ordnung zu sein.
Die Zustandsübergangsmatrix des Rahmenfilters ist:
Die Kovarianz für Systemprozessrauschen ist:
Wobei Δt der Zeitunterschied zwischen Epochen ist,
q_tr die Rauscheingabe für eine Tropo-Skalierung ist, 0,2% pro Quadratstunde, und
q_orb wird zu 10 Meter angenommen und tc ist die Zeitkonstante für den Umlauffehler, der angenommen wird, 12 Stunden zu betragen.
Observablen für das Rahmenfilter sind (1) ionosphärenfreier Code P j / i minus ionosphärenfreie Träger-Phase ϕ j / i (in Einheiten von Metern) und (2) ionosphärenfreie Träger-Phase ϕ j / i, wobei der tiefgestellte Index i der Stationsindex und der hochgestellte Index j der Satelliten-Index ist. Alle Observationen (Code-Träger und Trägerphase) werden als unkorreliert betrachtet. Obwohl Code-Trägerphase in der Tat korreliert ist mit Trägerphasenobservationen, kann die Korrelation sicher ignoriert werden aufgrund des Rauschens auf dem Code, das 2~3 Größenordnungen größer ist als das Trägerphasenrauschen. Die Rahmenfilterobservationsgleichungen sind: Pji – ϕji = Nji + εpji (10)
wobei P j / i, ϕP j / i der ionosphärenfreie Code und Trägerphasenobservation für Satellit j bei Station i sind; und
ρ j / i der geometrische Abstand zwischen Satellit j und der Referenzstation i ist;
T j / i die troposphärische Verzögerungskorrektur ist, die berechnet wird aus einem Standard-troposphärischen Modell, beispielsweise dem Niell-Modell.
∂ϕ / ∂dl, ∂ϕ / ∂dx, ∂ϕ / ∂dr sind die partiellen Ableitungen für Längsstrecke, Querstrecke und radialer Satellitenumlauffehler.
Falls n Satelliten beobachtet werden bei allen m1 Stationen, wird man den Observationsvektor erhalten: Yk = {Pji – ϕji , ... Pnm1 – ϕnm1 , ϕji – ρji – Tji , ... ϕnm1 – ρnm1 – Tnm1 }T (12)
Die Observationsmatrix H_k wird sofort abgeleitet aus Gleichungen (10) und (11), falls gewünscht. H_k ist die Jacobische Matrix der partiellen Ableitungen von Y^k mit Bezug auf X, wobei X der Zustandsvektor ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine faktorisierte UD-Form des Kalman-Filters verwendet, weil sie numerisch stabiler ist als das Standard-Kalman-Filter. Mit der UD-Form des Kalman-Filters werden die Observationen in das Filter eine nach der andere eingegeben, falls sie unkorreliert sind, somit gibt es keinen Bedarf, die Observationsmatrix H_k explizit zu bilden, was Speicher spart und eine große Matrixoperation vermeidet, die benötigt werden würde in dem Fall eines Netzwerks mit einer großen Anzahl von Referenzstationen. Kalman-Filter, föderalisierte Kalman-Filter und die faktorisierte UD-Form der Kalman-Filter werden beschrieben in G. MINKLER et al, THEORY AND APPLICATION OF KALMAN FILTERING, Magellan Book Company, 1993, S. 473–505 und 567–585.
Föderalisierte Kalman-Filter werden auch beschrieben in N. CARLSON, Federated Square Root Filter for Decentralized Parallel Processes, IEEE TRANSACTIONS ON AEROSPACE AND ELECTRONIC SYSTEMS, Bd. 26, Nr. 3, Mai 1990, S. 517–525.
Satellitenumlauffehler werden geschätzt in dem Rahmenfilter. Die Durchschnittstroposkalierung wird beispielsweise genommen als Durchschnittswert der geschätzten Troposkalierung an allen Grenzstationen oder irgendein anderes gewünschtes Verfahren, wie z. B. Colloation, Wert einer Ebene durch die Station, etc. wird verwendet. Jedes Einzelstationsgeometriefilter verwendet ionosphärenfreien Code und Trägerphasenobservationen von einer entsprechenden Referenzstation.
10 zeigt ein Flussdiagramm des Prozesses eines Einzelstationsgeometriefilters 1000. Referenzstationsmessungen 830/835 für eine Station werden erhalten bei 1010. Satellitenumlauffehlerkorrekturen, falls verfügbar, werden angewandt bei 1015 zum Korrigieren der Satellitenfehlerzustände des Einzelstationsfilters. Eine Überprüfung wird durchgeführt bei 1020, ob die Daten für eine neue Epoche sind. Falls Ja, wird die Zeit aktualisiert bei 1025 durch Zurücksetzen der Satellitentaktfehler- und Referenzstationstaktfehlerzustände. Falls nicht, werden die Observationsdaten aktualisiert bei 1040. Eine Überprüfung wird durchgeführt bei 1030, ob weniger als zehn Epochen (oder irgendeine andere Anzahl von Epochen, falls erwünscht) der Daten verarbeitet wurden. Falls Ja, werden dann Troposkalierungseingabedaten erhalten bei 1035 bevor Observationsdaten bei 1040 aktualisiert werden. Falls nicht (oder falls keine Troposkalierungsdaten bereitgestellt werden) werden dann Observationsdaten aktualisiert bei 1040. Eine Prüfung wird durchgeführt bei 1045, ob mehr Daten verfügbar sind für die gegenwärtige Epoche. Falls Ja, wird die Steuerung zurückgegeben an 1010 zum Erhalten von Daten für eine andere Referenzstation. Falls nicht, werden dann Satellitentaktfehler geschätzt bei 1050 und versorgt mit einer Kovarianzmatrix als ein Eingabedatensatz 1055 für das zentrale Fusions-Master-Filter 815. Bei 1065 wird ein Satz von globalen Satellitentaktschätzungen 1060 zum Aktualisieren bei 1070 der Satellitentaktzustände des Einzelstationsfilters erhalten von dem zentralen Fusion-Master-Filter 815. Unter Verwendung der aktualisierten Satellitentaktzustände werden die Einzelstations-Kalman-Filterzustände aktualisiert bei 1075, und ein Array an Einzelstationsschätzungen 1080 wird ausgegeben umfassend Werte für eine Troposkalierung, Satellitentaktfekler, Referenzstationstaktfehler und Mehrdeutigkeiten.
Für jede Station i werden die Zustände in dem Einzelstationsgeometriefilter:
Wobei:
Ts der Troposkalierungsfaktor ist, δr_i der Empfängertaktfehler der Station ist und N 1 / i, N 2 / i, ... N n / i ionofrei Mehrdeutigkeiten für n Satelliten sind. Diese Zustände sind einzigartig für eine Referenzstation, identifiziert in Gleichung (13) als lokale einzigartige Zustände X_i,u.
δs¹, δs², ... δsⁿ sind Satellitentaktfehler für n Satelliten. Diese Zustände sind gleich für alle Einzelstationsgeometriefilter, identifiziert in Gleichung (13) als gemeinsame Zustände X_i,c.
Die Zustandsübergangsmatrix der Einzelstationsgeometriefilter ist:
Wobei Q_i die Kovarianz ist für Systemprozessrauschen,
Δt der Zeitunterschied ist zwischen Epochen.
q_tr die Rauscheingabe ist für eine Troposkalierung, 0,2% pro Quadratstunde.
In dem Einzelstationsgeometriefilter kann eine Troposkalierung ein Random-Walk-Prozess sein oder ein Gauss-Markov-Prozess erster Ordnung oder zweiter Ordnung. Empfänger und Satellitentaktfehler können als Weißes-Rauschen-Prozess betrachtet werden und können bei jeder Epoche zurückgesetzt werden; falls die Referenzstation einen guten Takt bzw. gute Uhr aufweist, kann anstatt dessen es als lineare Drift behandelt werden. Mehrdeutigkeitszustände werden als Konstanten behandelt.
Da die diagonalen Elemente in der Zustandsübergangsmatrix alle 1 sind (I kennzeichnet eine Identitätsmatrix, wobei die tiefgestellten Indize die Dimensionen der Matrix kennzeichnen) und die Systemrauscheinmalmatrix hat nur einen diagonalen Eintrag für die Troposkalierung (andere Einträge sind alle 0), der Zeitaktualisierungsschritt ist einfach: die vorhergesagten Zustandsschätzungen δs^j bleiben die gleichen wie bei der letzten Epoche, die Varianz des Troposkalierungsrauscheingabeausdrucks addiert sich zu der vorhergesagten Fehler-Kovarianzmatrix, und die Empfängerzustände werden auf 0 mit Varianzen von 1 ms² gesetzt; Empfängerzustände werden auf 0 mit Varianzen von 1 ms² gesetzt; die Satellitentaktfehlerzustände werden allesamt zurückgesetzt und die Satellitentaktfehler, ausgelesen von Ephemeris werden verwendet als Pseudo-Observationen dt^j, und die Varianz der Satellitentaktfehlerzustände wird gesetzt auf einen vordefinierten Wert *m, wobei m die Anzahl der Referenzstationen im Netzwerk ist. dtj = δsj + εsc (16)
Falls das Filter weniger als 10 Epochen läuft (optional bis zu einigen zehn Epochen), wird die durchschnittliche Troposkalierung eingegeben als eine Pseuo-Observable zum Stabilisieren des Filters und zum schneller konvergieren. TSaverage = TSi + εts (17)
In jeder Epoche wird die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Observation korrigiert für einen Satellitenumlauffehler bevor sie eingegeben wird in das Einzelstations-Kalman-Filter:
Wobei dlⁱ, dxⁱ und drⁱ entsprechend die geschätzte Längsstrecke, Querstrecke und radialen Umlauffehler sind, beispielsweise geschätzt von dem optionalen Rahmenfilter. Die korrigierte Observation wird eingegeben in das Kalman-Filter.
Ionosphärenfreie Observation minus ionofreie Träger-Phase wird verwendet zum direkten Observieren des Mehrdeutigkeitszustands. Die Observationsgleichung ist die gleiche wie (10) oben: Pji – ϕji = Nji + εpji
Für die ionofreie Träger-Phase ist die Observationsgleichung:
Wobei ϕ ~ji die ionosphärenfreie Träger-Phasen-Observation mit korrigiertem Umlauffehler ist, ρ j / i der Empfänger-Satelliten-Geometrieabstand ist, T j / i die troposphärische Korrektur ist, die berechnet wird aus einem Standard-Troposphärenmodell und εϕ j / i das Observationsrauschen ist.
Nach einem Aktualisieren aller Observationen der Epoche k werden die geschätzten Zustände und entsprechende Kovarianzmatrix erhalten unter Verwendung von entweder eines Standard-Kalman-Filters oder einer faktorisierten UD-Form eines Kalman-Filters:
Die Satellitentaktfehlerschätzungen (gemeinsame Zustände) von allen Einzelstationsgeometriefiltern und ihre entsprechende Kovariantematrix X ^ki,c , Q k / i,c i = 1, 2, ... m, werden zugeführt in das zentrale Fusion-Master-Filter als Observationen. Q k / i,c ist eine Teilmatrix von Q k / i. Falls die faktorisierte UD-Form des Kalman-Filters verwendet wird:
Eine Kleinste-Quadrate-Schätzung stellt globale optimale Schätzungen für die Satellitentaktzustände bereit:
Und die Kovarianzmatrix:
Dieser Ansatz berechnet die Kovarianzmatrix von der UD-Form, und wandelt sie zurück zu der UD-Form nach der Berechnung, wenn UD-Faktorisierung verwendet wird in den Einzelstationsfiltern.
Zum Vermeiden dieser teuren Verarbeitungsoperationen wird der äquivalente Ansatz, der die UD-Form des Kalman-Filters direkt verwendet, bevorzugt implementiert. Zuerst werden die Schätzungen X ^ki,c von dem Einzelstationsgeometriefilter transformiert zu einem unkorrelierten Vektor Z k / i,c mit dem Inversen der U-Matrix:
Und die entsprechende Varianz ist die diagonale Matrix D k / i,c. Die Zustände in dem UD-Filter (welches die Satellitentaktfehler sind) werden zurückgesetzt auf 0 und unendliche Varianz vor irgendeiner Observierungsaktualisierung bei jedem Epochenprozess, die entkorrelierten Observationen von jedem Einzelstationsfilter (Gleichung 25) können dann in ein UD-Filter eine nach der anderen gegeben werden von allen Einzelstationsfiltern. Es kann bewiesen werden, dass die Ergebnisse die gleichen sind wie bei Verwendung von einer Kleinste-Quadrate-Schätzung. Die Kovarianzmatrix wird gespeichert in UD-Form U M / c,k, D M / c,k, und die Kovarianzmatrix wird berechnet durch:
Dieser Teil des Verarbeitungsbetriebs wird ausgeführt durch das zentrale Fusion-Master-Filter.
11 zeigt ein Flussdiagramm, das den Betrieb des zentralen Fusion-Master-Filters 815 zeigt. Geschätzte Satellitentaktfehler mit einer Kovarianzmatrix 845 werden erhalten bei 1110 von den Einzelstationsgeometriefiltern. Die Taktfehlerzustände werden entkorreliert bzw. dekorelliert bei 1115. Eine Überprüfung wird durchgeführt bei 1120, ob die Daten für eine neue Epoche sind. Falls nicht, wird die Satellitentaktfehlerschätzung aktualisiert bei 1130. Falls Ja, werden die zentralen Fusion-Master-Filterzustände initialisiert bei 1125 vor einer Aktualisierung der Satellitentaktfehlerschätzungen bei 1130. Eine Überprüfung wird durchgeführt bei 1135, ob Satellitentaktfehlerschätzungen verfügbar sind für mehrere Referenzstationen. Falls Ja, kehrt die Steuerung zurück zu 1110, um mehr Daten zu erhalten. Falls nicht, werden die globalen optimalen Satellitentaktschätzungen 850 zugeführt bei 1140 an die Einzelstationsgeometriefilter.
Das zentrale Fusion-Master-Filter stellt globale optimierte Schätzungen für Satellitentaktfehler bereit. Diese globalen optimierten Schätzungen werden zurückgeführt an jedes Einzelstationsgeometriefilter, wo sie verwendet werden zum Aktualisieren der lokalen einzigartigen Zustände (Troposkalierung, Empfängertaktfehler und Mehrdeutigkeiten).
Die Schätzungen und Kovarianz für die Satellitentaktfehler in jedem Einzelstationsgeometriefilter werden daher die gleichen sein wie bei dem zentralen Fusion-Master-Filter. Die lokalen eindeutigen Zustände werden bestimmt durch:
Und die Kovarianzmatrix für das i-te Einzelstationsgeometriefilter ist:
Gleichungen (27)–(29) geben Endschätzungen der lokalen Zustände mit entsprechender Kovarianzmatrix in UD-Form. Aus Gleichung (28) werden abgeleitet
welches das gleiche ist wie Gleichung (26) von dem Masterzentralen Fusions-Filter; und die Kovarianz für die lokalen eindeutigen Zustände
und die Kovarianz zwischen lokalen einzigartigen Zuständen und gemeinsamen Zuständen:
Letztendlich werden die geschätzten ionofreien Mehrdeutigkeiten und entsprechende Kovarianz zusammen mit geometriefreien Mehrdeutigkeiten, abgeleitet von dem Ionofilter, und Breitspur-Mehrdeutigkeiten, abgeleitet von Code-Träger-Filter kombiniert zum Auflösen doppelt differenzgebildeter Breitspur/Schmalspur-Mehrdeutigkeiten (Widelane/Narrowlane ambiguities) über das Netzwerk.
12 stellt schematisch eine Lösung zum Verarbeiten von Zwei-Träger-GPS-Signaldaten gemäß der Erfindung dar. Netzwerkempfänger 1200 führen einen Satz an GPS-Signaldaten 1205 mit Observationen von L1 und L2 zu für einen Mehrere-Satelliten-GNSS-Signaldatensatz 1205, verarbeitet in einem Netzwerkserverprozess 1210. Nach dem Durchgeben der Signaldaten durch den Synchronisierer bei 1215 werden sie zugeführt an getrennte Filterprozesse: einen Geometriefreien-Filter-Prozess 1220, ein ionosphärenfreier-föderalisierter Geometriefilterprozess 1230, und ein optionaler geometriefreier und ionosphärenfreier Code-Filter-Prozess 1240. Die Filter des Geometriefreien-Filter-Prozesses 1220 verwenden geometriefreie Ionosphären-Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten eines Arrays 1225 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Ionosphären-Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information. Der ionosphärenfreie-föderalisierte-Geometriefilter-Prozess verwendet eine Geometrie-Träger-Phasen-Kombination zum Erhalten eines Arrays 1235 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Geometrie-Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information. Der Code-Filter-Prozess 1240 verwendet geometriefreie und ionosphärenfreie Code-Träger- Kombinationen zum Erhalten eines Arrays 1245 vom Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Code-Träger-Kombination und zugeordneter statistischer Information. Der Code-Filterprozess 1240 verwendet geometriefreie und ionosphärenfreie Code-Träger-Kombination zum Erhalten eines Arrays 1245 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreien und ionosphärenfreien Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information. Arrays 1225, 1235 und 1245 werden zugeführt an einen Kombinierprozess 1250 zum Erhalten eines Arrays 1255 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugeordneter statistischer Information. Array 1255 wird zugeführt an einen Berechnungsprozess 1260 zum Berechnen der ganzzahligen Werte der Mehrdeutigkeiten. Die aufgelösten Mehrdeutigkeiten werden direkt angewandt auf die individuellen Messungen der GPS-Signale bei 1205 zum Zusammenstellen von Netzwerksendedaten bei 1280. Diese mehrdeutigkeitsfreien Daten werden als Strom an irgendeinen Ort gesendet innerhalb des Netzwerks als Netzwerksendedaten in 1285.
13 zeigt die Struktur des Filters, die nützlich ist in dem Prozess von 12. GPS-Signaldatensatz 1205 wird zugeführt an einen Netzwerkprozessor. Nach einer Synchronisierung in 1310 werden sie als Strom an eine Bank gesendet von geometriefreien Filtern 1320. Der GPS-Signaldatensatz 1205 wird zugeführt an ein einzelnes ionosphärenfreies föderalisiertes Geometriefilter 1330, das die Observationen von allen M-observierten Satelliten verarbeitet. Der GPS-Signaldatensatz 1205 wird optional zugeführt an eine Codefilterbank 1340. Ein Kombinierer 1350 bündelt die Float-Lösungen der unterschiedlichen Filter, gefolgt durch eine ganzzahlige Mehrdeutigkeitsauflösung bei 1360. Die Mehrdeutigkeiten werden angewandt auf die Messungen der Referenzstation zum Berechnen der Fehler bei den Referenzstationen bei 1370. Die aufgelösten Mehrdeutigkeiten werden angewandt auf den synchronisierten Datenstrom 1205 in einem Netzwerksendezusammensetzer bei 1380. Diese mehrdeutigkeitsfreien Daten werden gestreamt bzw. als Strom gesandt an irgendeinen Ort innerhalb des Netzwerks als Netzwerksendedaten in 1285.
14 stellt schematisch ein Drei-Träger-Frequenz-Szanario dar, wie z. B. vorgeschlagen für Galileo und für modernes GPS. Empfänger 1400 empfangen GNSS-Signale von irgendeiner Anzahl von Satelliten in Sicht, wie z. B. SV1, SV2 und SVm, entsprechend gezeigt bei 1410, 1420 und 1430. Die Signale gehen durch die Atmosphäre der Erde, schematisch gezeigt bei 1440. Jedes Signal hat drei oder mehr Frequenzen, f1, f2, ... fk. Empfänger 1400 bestimmt für die Signale ein entsprechenden Pseudo-Abstand, PR1, PR2, PRm für jeden der Satelliten. Atmosphärische und Multipfadeffekte rufen Variationen in dem Signalpfad hervor, wie schematisch gekennzeichnet bei 1450, was die Pseudobereichsbestimmungen verzerrt.
15 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Prozessarchitektur zum Berechnen einer GNSS-Position darstellt, die eine faktorisierte Mehrdeutigkeitsauflösung von GNSS-Signalen für drei oder mehr Träger gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet. Ein GNSS-Signaldatensatz 1505 wird erhalten durch Observieren von Signalen, die empfangen werden von mehreren Satelliten SV1, SV2, ..., SVM bei einer Mehrzahl von Referenzsatelliten. Der GNSS-Signaldatensatz 1505 wird zugeführt an ein Verarbeitungselement 1510, das die Daten für ein Filtern vorbereitet, und die resultierenden vorbereiteten Daten 1415 werden dann zugeführt an ein Verarbeitungselement 1520, das vollständig faktorisierte Träger-Mehrdeutigkeits-Auflösungs(CAR, carrier-ambiguity-resolution)-Filter anwendet auf die vorbereiteten Daten.
Merkmale und Variierungen der voll faktorisierten Träger-Mehrdeutigkeits-Auflösungs-(CAR) Filter werden beschrieben in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1, veröffentlicht am 12. Mai 2005. Falls gewünscht, werden die geometriefreien Filter des vollständig faktorisierten CAR-Filters modifiziert durch Erweitern der Zustandsvektoren der geometriefreien Filter mit Multipfad (MPmi , ..., MPmN ) und Ionosphärenparametern (ImO , amλ , amφ ), wie beschrieben in der Provisional-US-Patentanmeldung 60/715,752. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das ionosphärenfreie Filter des vollständig faktorisierten CAR-Filters ein föderalisiertes Geometriefilter sein, wie hierin beschrieben.
Das Ergebnis eines Anwendens eines vollständig faktorisierten CAR-Filterelements 1520 auf die vorbereiteten Daten ist ein Array 1525 der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugeordneter statistischer Information für alle Sender (beispielsweise für alle observierten GNSS-Satelliten und/oder Pseudoliten). Das Array 1525 wird zugeführt an ein Element 1530, das die ganzzahligen Mehrdeutigkeiten auflöst. Diese Mehrdeutigkeiten werden wieder verwendet in der Berechnung von Fehlern in dem Fehlerberechnungselement 1370, das die Fehler bei den Referenzstationen bei 1535 bereitstellt.
16 zeigt die Struktur eines vollständig faktorisierten 3+ Träger-Mehrdeutigkeits-Auflösungsfilter 1620, wie modifiziert gemäß den Ausführungsformen der Erfindung und passend zum Ausführen eines Filterprozesses 1520. Ein vorbereiteter GNSS-Signaldatensatz 1615 wird zugeführt an ein vollständig faktorisiertes CAR-Filter 1520, das eine Anzahl von Elementen zum Ausführen von Teilprozessen enthält. Elemente 1625 berechnen Koeffizienten von dem vorbereiteten Datensatz, die zum Bilden von Linearkombinationen der observierten Messungen, die in dem Filter zu verarbeiten sind, dienen. Der vorbereitete Datensatz mit berechneten Koeffizienten wird an eine Vielzahl von Teilfiltern gegeben. Diese Teilfilter enthalten: ein ionosphärenfreies föderalisiertes Geometriefilter 1635; eine geometriefreie Filterbank 1630; eine oder mehrere Quintessenzfilterbanken 1640(1) bis 1640(nf – 2), in welchen jede Filterbank ein Filter pro observiertem Satellit aufweist; und eine oder mehr Codefilterbänke 1645(1) bis 1645(nf), in denen jede Filterbank ein Filter pro observiertem Satellit aufweist, wobei nf die Anzahl der GNSS-Trägerfrequenzen ist. Arrays, die erzeugt werden durch die Teilfilter, werden zugeführt an einen Kombinierer 1650, der ein kombiniertes Array 1655 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Trägerphasenobservationen mit zugeordneter statistischer Information bereitstellt. Array 1655 wird zugeführt an ein Element 1660, das Mehrdeutigkeiten auflöst. Die Anzahl der Quintessenz-Filterbänke ist zwei weniger als die Anzahl nf der Trägerfrequenzen des GNSS-Signaldatensatzes 1615, wie erklärt in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1.
17 stellt schematisch ein Verfahren gemäß der Ausführungsform der Erfindung dar zum Verarbeiten eines GNSS-Signaldatensatzes 1705 mit drei oder mehr Trägern. Der GNSS-Signaldatensatz 1705 wird optional verarbeitet bei 1710 zum Berechnen von Koeffizienten 1715 zur Verwendung in den Teilfiltern eines vollständig faktorisierten 3 + Träger-Mehrdeutigkeits-Auflösungsfilter, wie z. B. Filter 1720; Koeffizienten 1715 können alternativ berechnet werden in den Teilfiltern unter Einbuße von ein wenig größerer Verarbeitungslast. Berechnung der Koeffizienten wird beschrieben in US-Patentanmeldungs-Veröffentlichung US2005/0101248 A1. Der Teilfilterprozess 1720 wendet ein ionosphärenfreies Filter, wie z. B. ein ionosphärenfreies föderalisiertes Geometriefilter 1635 auf den Datensatz 1705 an zum Erhalten eines Arrays 1725 der Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Geometrie-Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information. Der Teilfilterprozess 1730 wendet eine Bank an geometriefreien Filtern, wie z. B. die geometriefreie Filterbank 1630, an auf den Datensatz 1705 zum Erhalten eines Arrays 1635 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Ionosphären-Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information. Der Teilfilterprozess 1740 wendet einen Datensatz 1705 auf mindestens eine Bank von Quintessenzfiltern an, wie z. B. Quintessenzfilterbänke 1540(1) ... 1540(nf – 2) unter Verwendung einer geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombination zum Erhalten eines Arrays 1745 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information. Die Anzahl der Quintessenzfilterbänke ist abhängig von der Anzahl der Trägerfrequenzen, wie diskutiert in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1. Der Teilfilterprozess 1750 wendet mindestens eine Codefilterbank, wie z. B. Codefilterbänke 1645(1), ... 1645(nf) auf einen Datensatz 1705 an unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien, Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten eines Arrays 1755 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information für die Vielzahl der Sender. Die Anzahl und Eigenschaften der Codefilterbänke werden beschrieben in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1. Arrays 1625, 1635, 1645 und 1655 werden kombiniert bei 1760 zum Erhalten eines kombinierten Arrays 1765 von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Trägerphasen-Observationen und zugeordneter statistischer Information. Die Teilfilterprozesse 1720, 1730, 1740, 1750 können parallel ausgeführt werden, beispielsweise in getrennten Threads innerhalb eines Prozessors oder in getrennten Prozessoren, wie erwünscht zum Optimieren von Betrachtungen, wie z. B. Recheneffizienz und/oder Prozessorleistungsverbrauch. Das Array 1765 wird optional an einen Auflöser 1775 gegeben, der Mehrdeutigkeiten auflöst. Ein Fehlerberechnungselement 1780 vergleicht dann tatsächliche Messungen mit erwarteten Messungen bei den Referenzstationen und stellt als Ausgabe ein Array 1785 von Fehlern bei den Referenzstationen bereit.
18 zeigt einen Betriebsmodus gemäß Ausführungsformen der Erfindung, in denen eine Vielzahl von Referenzstationen verwendet wird in einem Netzwerk. Referenzempfänger 1805, 1810, 1815 führen jeweils Referenzstationsdaten zu, beispielsweise ein formatierter Multi-Band-RTK-Datenstrom, wie beschrieben in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung US2005/0101248 A1, an einen Netzwerksserver 1820. In dem virtuelle-Referenzstation-Modus werden die Referenzstationsdaten kombiniert durch den Netzwerkserver 1820 zum Produzieren eines Satzes von Daten, die eine Referenzstation simulieren für einen deklarierten Ort, wie z. B. den Ort eines Mobileinheitsempfängers 181N.
19 zeigt einen Betriebsmodus gemäß Ausführungsformen der Erfindung, in dem eine Vielzahl von individuellen Referenzstationen verwendet wird. Referenzempfänger 1905, 1915, 1925 führen entsprechende Referenzstationsdaten 1910, 1920, 1930 an einen Netzwerkserverprozessor 1935. Der Netzwerks serverprozessor erzeugt Netzwerksendekorrekturen unter Verwendung des präsentierten föderalisierten Geometriefiltermodells zum Helfen von Lösen von Mehrdeutigkeiten. Die Netzwerksendekorrekturen 1940 werden zugeführt an einen Mobileinheitsempfänger 1900, der sie durch eine passende Antenne 1945 und eine Datenverbindung 1950 empfängt. Falls die Referenzstationsdaten komprimiert sind für eine effektive Übertragung über die Datenverbindung, dekomprimiert ein Daten-Dekomprimierungselement 1955 innerhalb des Mobileinheitsempfängers 1945 die Referenzstationsdaten zur Verwendung durch ein oder mehrere weitere Verarbeitungselemente innerhalb des Prozessors 1945.
Der Mobileinheitsempfänger 1900 enthält ferner eine Antenne 1975 zum Empfang von GNSS-Signalen und passender Signalempfangs- und Demodulationselektronik 1980 zum Produzieren von Mobileinheitsempfänger-Träger-Phasen und Pseudobereichs-Daten 1985 zur Verwendung in dem Mobileinheitsprozessor 1945. Der Mobileinheitsprozessor 1945 enthält ein Datenkompressionselement 1955 und ein Multi-Referenzstations-Positionsberechnungselement 1990 für jede der Referenzstationen. Das Berechnungselement 1990 berechnet RTK-Positions-Festlegungen des Mobileinheitsempfängers 1900 und führt als Ausgabedaten RTK-Positions- und Zustandsinformation 1995 zu.
Der Fachmann wird realisieren, dass die detaillierte Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nur für Darstellungszwecke ist und nicht vorgesehen, auf irgendeine Art und Weise begrenzend zu sein. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden sofort dem Fachmann bereitet, der den Vorteil dieser Offenbarung hat. Beispielsweise wird, während eine Minimalfehlerkombination in den Beispielen verwendet wird, der Fachmann erkennen, dass viele Kombinationen möglich sind und dass eine Kombination, die anders ist als eine Minimalfehlerkombination, akzeptierbar sein kann, möglicherweise mit weniger optimalen Ergebnissen; daher sind die Ansprüche nicht vorgesehen, auf Minimalfehlerkombinationen begrenzt zu sein, sofern nicht ausdrücklich bemerkt. Bezug wird im Detail auf Implementierungen der vorliegenden Erfindung genommen, die dargestellt sind in den begleitenden Zeichnungen. Die gleichen Bezugszeichen werden in den Zeichnungen durchgehend verwendet sowie der folgenden detaillierten Beschreibung zum Bezugnehmen auf gleiche und ähnliche Teile.
Im Interesse der Klarheit werden nicht alle der Routinemerkmale der Implementierungen, die hierin beschrieben sind, gezeigt und beschrieben. Es wird erkannt werden, dass in der Entwicklung von irgendeiner solchen tatsächlichen Implementierung vielerlei Implementierungs-spezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Ziele des Entwicklers zu erreichen, wie z. B. eine Erfüllung von anwendungs- und geschäftsverwandten Bedingungen, und dass diese spezifischen Ziele variieren von einer Implementierung zu einer anderen und von einem Entwickler zu einem anderen. Überdies hinaus wird erkannt werden, dass solch ein Entwicklungsbemühen komplex und zeitraubend sein kann, aber nichts desto Trotz es eine Routinearbeit im Ingenieurswesen für den Fachmann mit dem Vorteil dieser Offenbarung sein würde.
Gemäß der Ausführungsformen der Erfindung können die Komponenten, Prozessschritte und/oder Datenstrukturen implementiert werden, die verschiedene Typen von Betriebssystemen (OS), Computerplattformen, Firmware, Computerprogrammen, Computersprachen und/oder Maschinen für einen allgemeinen Zweck verwenden. Die Verfahren können ablaufen als programmierter Prozess, der auf einer Verarbeitungsschaltung läuft. Die Verarbeitungsschaltung kann die Form von vielerlei Kombinationen von Prozessoren und Betriebssystemen oder einem Stand-Allone-Gerät annehmen. Die Prozesse können implementiert werden als Instruktionen, die ausgeführt werden durch solch eine Hardware, durch Hardware alleine oder durch irgendeine Kombination davon. Die Software kann gespeichert werden in einem Programmspeichergerät, das lesbar ist durch eine Maschine. Berechnungselemente, wie z. B. Filter und Bänke von Filtern, können sofort implementiert werden unter Verwendung einer objektorientierten Programmiersprache, so dass jedes benötigte Filter instantiiert wird, wie benötigt.
Der Fachmann wird erkennen, dass Geräte für einen weniger allgemeinen Zweck, wie z. B. fest verdrahtete Geräte, feldprogrammierbare logische Geräte (FPLDs, field programmable logic devices), einschließlich feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs, field programmable gate arrays) und komplexe programmierbare logische Geräte (CPLDs, complex programmable logic devices), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs, application specific integrated circuits), oder ähnliche auch verwendet werden können, ohne den Umfang und den Geist der erfinderischen Konzepte, die hierin offenbart sind, zu verlassen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Verfahren implementiert werden auf einem Datenverarbeitungscomputer, wie z. B. einem Personalcomputer, einem Workstation-Computer, einem Mainframe-Computer oder Hochleistungsserver, der ein OS laufen hat, wie z. B. Microsoft Windows XP und Windows 2000, verfügbar von Microsoft Corporation of Redmond, Washington, oder Solaris verfügbar von Sun Microsystems, Inc. aus Santa Clara, Kalifornien, oder verschiedenen Versionen des Unix Betriebssystems, wie z. B. Linux verfügbar von einer Anzahl von Händlern. Die Verfahren können auch implementiert werden auf einem Mehrprozessorsystem oder in einer Rechenumgebung einschließlich verschiedener Peripheriegeräte, wie z. B. Eingabegeräten, Ausgabegeräten, Anzeigen, Zeigegeräten, Speichern, Speichergeräten, Medienschnittstellen zum Transferieren von Daten an und von den Prozessoren und Ähnlichem. Solch ein Computersystem oder Rechenumgebung kann lokal vernetzt sein oder über das Internet.
Zusätzlich zu dem Vorhergehenden können Ausführungsformen gemäß der Erfindung beispielsweise eines oder mehrere der folgenden umfassen:

1. Ein Verfahren zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, die empfangen werden von mehreren Satelliten bei mehreren Referenzstationen, umfassend: a. Für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation, und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter gemein bzw. gebräuchlich für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz zu einem Master-Filter, und Vorbereiten aktualisierter Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter, und b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihre Kovarianzen zum Abschätzen von aktualisierten Werten für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter.
2. Das Verfahren nach 1, wobei die gemeinsamen Zustände einen Satellitentaktfehler umfassen für jeden Satellit und die lokalen Zustände einen troposphärischen Skalierungsfaktor, einen Referenzstationstaktfehler und eine ionofreie Mehrdeutigkeit für jeden Satelliten umfassen.
3. Das Verfahren nach einem von Ansprüche 1–2, ferner umfassend: a. Anwenden eines Rahmenfilters auf die GNSS-Signaldaten von einem Teilsatz der Referenzstationen zum Abschätzen von Werten für Rahmenfiltersystemzustände, repräsentierend mindestens eines von: (i) einem Troposkalierungsvektor mit einem Troposkalierungszustand für jede Referenzstationen eines Teilsatzes der Referenzstation, (ii) einem Empfängertaktfehlervektor mit einem Empfängertaktfehlerzustand für jede Referenzstation des Teilsatzes, (iii) einem Mehrdeutigkeitsvektor mit einem Mehrdeutigkeitszustand für jeden Satelliten für jede Referenzstation des Teilsatzes; (iv) einem Satellitentaktfehlervektor mit einem Taktfehlerzustand für jeden Satelliten, und (v) einem Umlauffehlervektor mit einem Satz von Umlauffehlerzuständen für jeden Satellit, und b. Zuführen von mindestens einem Teilsatz dieser Werte an die Stationsgeometriefilter.
4. Das Verfahren nach 3, wobei das Rahmenfilter geschätzte Satellitenumlauffehlervektorwerte zuführt an die Stationsgeometriefilter.
5. Das Verfahren nach 4, wobei während jeder einer Vielzahl von Epochen die Stationsgeometriefilter die Satellitenumlauffehlerwerte anwenden als eine Korrektur vor einem Abschätzen von Werten für die lokalen Zustände und die gemeinsamen Zustände.
6. Das Verfahren nach einem von 3 oder 4, wobei das Rahmenfilter geschätzte Troposkalierungswerte an die Stationsgeometriefilter zuführt.
7. Das Verfahren nach einem von 3 oder 4, wobei das Rahmenfilter geschätzte Troposkalierungswerte an die Stationsgeometriefilter zuführt während einer Anzahl von Anfangsepochen eines Betriebs der Stationsgeometriefilter.
8. Das Verfahren nach einem von 1–7, ferner umfassend Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
9. Das Verfahren nach 8, ferner umfassend: Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
10. Das Verfahren nach 8, ferner umfassend: Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; und Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
11. Das Verfahren nach 8, wobei die GNSS-Signaldaten abgeleitet werden von mindestens drei Trägerfrequenzen, die empfangen werden bei den Referenzstationen über mehrere Epochen, ferner umfassend: Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; Anwenden von mindestens einem Quintessenzfilter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten von geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
12. Das Verfahren nach einem von 9–11, ferner umfassend: Berechnen von den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen eines Satzes von Fehlern bei den Referenzstationen; Erzeugen von dem Satz von Fehlern bei den Referenzstationen eines Satzes von virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort, und Übertragen des Satzes von virtuellen-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort.
13. Das Verfahren nach einem von 9–11, ferner umfassend: Kombinieren des kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets, und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
14. Vorrichtung zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, empfangen von mehreren Satelliten bei mehreren Referenzstationen, umfassend: a. für jede Referenzstation, ein Stationsgeometriefilter mit lokalen Zuständen, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation, und gemeinsamen Zuständen, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, wobei das Stationsgeometriefilter betriebsfähig ist zum Schätzen von Werten für die lokalen Zustände und für die gemeinsamen Zustände, zum Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und zum Vorbereiten von aktualisieren Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter, und b. ein Master-Filter mit gemeinsamen Zuständen, repräsentierend Parameter, die gemein sind für alle Referenzstationen, wobei das Master-Filter betriebsfähig ist zum Empfangen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianzen von den Stationsgeometriefiltern, zum Abschätzen von den empfangenen Werten und ihrer Kovarianzen von aktualisierten Werten für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter.
15. Die Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die gemeinsamen Zustände einen Satellitentaktfehler umfassen für jeden Satelliten und die lokalen Zustände einen troposphärischen Skalierungsfaktor, einen Referenzstationstaktfehler und eine ionofreie Mehrdeutigkeit für jeden Satelliten umfassen.
16. Die Vorrichtung nach einem von 14, 15, ferner umfassend: c. ein Rahmenfilter mit Rahmenfiltersystemzuständen, repräsentierend mindestens einen von: (i) einem Troposkalierungsvektor mit einem Troposkalierungszustand für jede Referenzstation eines Teilsatzes der Referenzstationen, (ii) einem Empfängertaktfehlervektor mit einem Empfängertaktfehlerzustand für jede Referenzstation des Teilsatzes, (iii) einem Mehrdeutigkeitsvektor mit einem Mehrdeutigkeitszustand für jeden Satelliten für jede Referenzstation des Teilsatzes, (iv) einem Satellitentaktfehlervektor mit einem Taktfehlerzustand für jeden Satelliten, und (v) einem Umlauffehlervektor mit einem Satz von Umlauffehlerzuständen für jeden Satelliten, wobei das Rahmenfilter betriebsfähig ist zum Abschätzen von Werten für die Rahmenfiltersystemzustände von GNSS-Signaldaten, die empfangen werden bei einem Teilsatz der Referenzstationen und zum Zuführen von mindestens einem Teilsatz dieser Werte an die Stationsgeometriefilter.
17. Die Vorrichtung nach 16, wobei das Rahmenfilter abgeschätzte Satellitenumlauffehlervektorwerte an die Stationsgeometriefilter zuführt.
18. Die Vorrichtung nach 16, wobei während jeder Epoche des Betriebs die Stationsgeometriefilter die Satellitenumlauffehlerwerte anwenden als eine Korrektur vor einem Abschätzen von Werten für die lokalen Zustände und die gemeinsamen Zustände.
19. Die Vorrichtung nach einem von 16 oder 17, wobei das Rahmenfilter geschätzte Troposkalierungswerte an die Stationsgeometriefilter zuführt.
20. Die Vorrichtung nach einem von 16 oder 17, wobei das Rahmenfilter geschätzte Troposkalierungswerte an die Stationsgeometriefilter zuführt während einer Anzahl von Anfangsepochen des Betriebs der Stationsgeometriefilter.
21. Die Vorrichtung nach einem von 14–20, wobei die Referenzstationen verteilt sind über einen Bereich und wobei die Referenzstationen des Teilsatzes im Wesentlichen um einen Umfang des Bereichs liegen.
22. Die Vorrichtung nach einem von 14–20, wobei das Master-Filter eine optimale gewichtete Kleinste-Quadrate-Schätzung der gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz berechnet.
23. Die Vorrichtung nach einem von 14–20, ferner umfassend: ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; ein Filter zum Erhalten von der geometriefreien Kombination von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreie Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information; und einen Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Trägerphasenobservationen und zugeordneter statistischer Information durch Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
24. Die Vorrichtung nach einem von 14–20, ferner umfassend: ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; ein Filter zum Erhalten von der geometriefreien Kombination von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreie Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information; Mindestens ein Code-Filter, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen der GNSS-Signaldaten verwendet zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; und einem Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugeordneter statistischer Information durch Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
25. Die Vorrichtung nach einem von 14–20, wobei die GNSS-Signaldaten abgeleitet werden von mindestens drei Trägerfrequenzen, die empfangen werden bei den Referenzstationen über mehrere Epochen, ferner umfassend: ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; ein Filter zum Erhalten von der geometriefreien Kombination von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreie Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information; mindestens ein Code-Filter, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen der GNSS-Signaldaten verwendet zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; mindestens ein Quintessenzfilter, das eine Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen der GNSS-Signaldaten verwendet zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für geometriefreie und ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; und einen Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugeordneter statistischer Information durch Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für geometriefreie und ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
26. Die Vorrichtung nach einem von 14–25, ferner umfassend: einen Auflöser zum Berechnen von den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen eines Satzes von Fehlern bei den Referenzstationen; ein Verarbeitungselement zum Erzeugen von dem Satz von Fehlern bei den Referenzstationen eines Satzes von virtuellen-Referenzstations-Daten zur Verwendung bei einem GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort.
27. Die Vorrichtung nach einem von 14–20, ferner umfassend: ein Kombinierelement zum Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
28. Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom bereitet durch Verarbeitung eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datenstrom bereitet wird durch: a. Für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation, und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und Bereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihren Kovarianzen zum Abschätzen aktualisierter Werte für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerte von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistisch; und e. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; f. Wiederholen von a.–e. für jede der mehreren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und g. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
29. Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, bereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datenstrom bereitet wird durch: a. für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für die Referenzstation und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und Bereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianzen zum Abschätzen aktualisierter Werte für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden von einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; e. Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; f. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; g. Wiederholen von a.–f. für jede der mehereren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und h. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
30. Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, bereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datenstrom bereitet wird durch: a. für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und Vorbereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden von einem Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianzen zum Abschätzen von aktualisierten Werten für die gemeinsamen Zustände und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; e. Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; f. Anwenden von mindestens einem Quintessenzfilter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten von geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; g. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information und mit den geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; h. Wiederholen von a.–g. für jede der mehreren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und i. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
31. Ein virtuelle-Referenzstations-Korrekturdatensatz, bereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datenstrom bereitet wird durch: a. für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihre Kovarianz an ein Master-Filter, und Vorbereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihre Kovarianzen zum Abschätzen aktualisierter Werte für die gemeinsamen Zustände und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; e. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; f. Wiederholen von a.–e. für jede der mehreren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und g. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Korrekturdaten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort innerhalb des Netzwerkgebiets.
32. Ein virtuelle-Referenzstation-Korrekturdatensatz, bereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datensatz bereitet wird durch: a. für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und Bereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihre Kovarianzen zum Abschätzen aktualisierter Werte für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; e. Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; f. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinieren Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; g. Wiederholen von a.–f. für jede der mehreren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und h. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Korrekturdaten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort innerhalb des Netzwerkgebiets.
33. Ein virtuelle-Referenzstation-Korrekturdatensatz, bereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datenstrom bereitet wird durch: a. für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und Vorbereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte der gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianzen zum Abschätzen von aktualisierten Werten für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; e. Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; f. Anwenden von mindestens einem Quintessenzfilter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten von geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; g. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger- Kombinationen und zugeordneter statistischer Information und mit den geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; h. Wiederholen von a.–g. für jede der mehreren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und i. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Korrekturdaten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort innerhalb des Netzwerkgebiets.

ZUSAMMENFASSUNG
Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von Daten von einem Netzwerk von GNSS-Referenzstationen werden dargestellt. Ein ionosphärenfreier föderalisierter Geometriefilter wird angewandt, so dass eine Berechnungszeit sich nur linear mit der Erhöhung in der Anzahl der Referenzstationen erhöht, was signifikant eine Verarbeitungszeit verringert, verglichen mit einem zentralisierten Filteransatz.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5477458 [0006]
- US 5899957 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- B. HOFMANN-WELLENHOF et al, GLOBAL POSITIONING SYSTEM: THEORY AND PRACTICE, 2. Auflage, 1993, Abschnitt 6.3.3, Seiten 98–106 [0049]
- http://igscb.jpl.nasa.gov/components/prods.html. [0055]
- G. MINKLER et al, THEORY AND APPLICATION OF KALMAN FILTERING, Magellan Book Company, 1993, S. 473–505 und 567–585 [0071]
- N. CARLSON, Federated Square Root Filter for Decentralized Parallel Processes, IEEE TRANSACTIONS ON AEROSPACE AND ELECTRONIC SYSTEMS, Bd. 26, Nr. 3, Mai 1990, S. 517–525 [0072]

Claims

Ein Verfahren zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, die empfangen werden von mehreren Satelliten bei mehreren Referenzstationen, umfassend: a. Für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation, und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter gemein bzw. gebräuchlich für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz zu einem Master-Filter, und Vorbereiten aktualisierter Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter, und b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihre Kovarianzen zum Abschätzen von aktualisierten Werten für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gemeinsamen Zustände einen Satellitentaktfehler umfassen für jeden Satellit und die lokalen Zustände einen troposphärischen Skalierungsfaktor, einen Referenzstationstaktfehler und eine ionofreie Mehrdeutigkeit für jeden Satelliten umfassen.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–2, ferner umfassend: a. Anwenden eines Rahmenfilters auf die GNSS-Signaldaten von einem Teilsatz der Referenzstationen zum Abschätzen von Werten für Rahmenfiltersystemzustände, repräsentierend mindestens eines von: (i) einem Troposkalierungsvektor mit einem Troposkalierungszustand für jede Referenzstation eines Teilsatzes der Referenzstationen, (ii) einem Empfängertaktfehlervektor mit einem Empfängertaktfehlerzustand für jede Referenzstation des Teilsatzes, (iii) einem Mehrdeutigkeitsvektor mit einem Mehrdeutigkeitszustand für jeden Satelliten für jede Referenzstation des Teilsatzes, (iv) einem Satellitentaktfehlervektor mit einem Taktfehlerzustand für jeden Satelliten, und (v) einem Umlauffehlervektor mit einem Satz von Umlauffehlerzuständen für jeden Satellit, und b. Zuführen von mindestens einem Teilsatz dieser Werte an die Stationsgeometriefilter.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Rahmenfilter geschätzte Satellitenumlauffehlervektorwerte zuführt an die Stationsgeometriefilter.
Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei während jeder einer Vielzahl von Epochen die Stationsgeometriefilter die Satellitenumlauffehlerwerte anwenden als eine Korrektur vor einem Abschätzen von Werten für die lokalen Zustände und die gemeinsamen Zustände.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das Rahmenfilter geschätzte Troposkalierungswerte an die Stationsgeometriefilter zuführt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das Rahmenfilter geschätzte Troposkalierungswerte an die Stationsgeometriefilter zuführt während einer Anzahl von Anfangsepochen eines Betriebs der Stationsgeometriefilter.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, ferner umfassend Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
Das Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
Das Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; und Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei die GNSS-Signaldaten abgeleitet werden von mindestens drei Trägerfrequenzen, die empfangen werden bei den Referenzstationen über mehrere Epochen, ferner umfassend: Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; Anwenden von mindestens einem Quintessenzfilter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten von geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 9–11, ferner umfassend: Berechnen von den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen eines Satzes von Fehlern bei den Referenzstationen; Erzeugen von dem Satz von Fehlern bei den Referenzstationen eines Satzes von virtuelle-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort, und Übertragen des Satzes von virtuellen-Referenzstations-Daten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei dem Mobil-GNSS-Empfängerort.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 9–11, ferner umfassend: Kombinieren des kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets, und Übertragen der Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
Vorrichtung zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, empfangen von mehreren Satelliten bei mehreren Referenzstationen, umfassend: a. für jede Referenzstation, ein Stationsgeometriefilter mit lokalen Zuständen, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation, und gemeinsamen Zuständen, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, wobei das Stationsgeometriefilter betriebsfähig ist zum Schätzen von Werten für die lokalen Zustände und für die gemeinsamen Zustände, zum Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und zum Vorbereiten von aktualisieren Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter, und b. ein Master-Filter mit gemeinsamen Zuständen, repräsentierend Parameter, die gemein sind für alle Referenzstationen, wobei das Master-Filter betriebsfähig ist zum Empfangen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianzen von den Stationsgeometriefiltern, zum Abschätzen von den empfangenen Werten und ihrer Kovarianzen von aktualisierten Werten für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter.
Die Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die gemeinsamen Zustände einen Satellitentaktfehler umfassen für jeden Satelliten und die lokalen Zustände einen troposphärischen Skalierungsfaktor, einen Referenzstationstaktfehler und eine ionofreie Mehrdeutigkeit für jeden Satelliten umfassen.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14, 15, ferner umfassend: c. ein Rahmenfilter mit Rahmenfiltersystemzuständen, repräsentierend mindestens einen von: (i) einem Troposkalierungsvektor mit einem Troposkalierungszustand für jede Referenzstation eines Teilsatzes der Referenzstationen, (ii) einem Empfängertaktfehlervektor mit einem Empfängertaktfehlerzustand für jede Referenzstation des Teilsatzes, (iii) einem Mehrdeutigkeitsvektor mit einem Mehrdeutigkeitszustand für jeden Satelliten für jede Referenzstation des Teilsatzes, (iv) einem Satellitentaktfehlervektor mit einem Taktfehlerzustand für jeden Satelliten, und (v) einem Umlauffehlervektor mit einem Satz von Umlauffehlerzuständen für jeden Satelliten, wobei das Rahmenfilter betriebsfähig ist zum Abschätzen von Werten für die Rahmenfiltersystemzustände von GNSS-Signaldaten, die empfangen werden bei einem Teilsatz der Referenzstationen und zum Zuführen von mindestens einem Teilsatz dieser Werte an die Stationsgeometriefilter.
Die Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Rahmenfilter abgeschätzte Satellitenumlauffehlervektorwerte an die Stationsgeometriefilter zuführt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei während jeder Epoche des Betriebs die Stationsgeometriefilter die Satellitenumlauffehlerwerte anwenden als eine Korrektur vor einem Abschätzen von Werten für die lokalen Zustände und die gemeinsamen Zustände.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei das Rahmenfilter geschätzte Troposkalierungswerte an die Stationsgeometriefilter zuführt.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei das Rahmenfilter geschätzte Troposkalierungswerte an die Stationsgeometriefilter zuführt während einer Anzahl von Anfangsepochen des Betriebs der Stationsgeometriefilter.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–20, wobei die Referenzstationen verteilt sind über einen Bereich und wobei die Referenzstationen des Teilsatzes im Wesentlichen um einen Umfang des Bereichs liegen.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–20, wobei das Master-Filter eine optimale gewichtete Kleinste-Quadrate-Schätzung der gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz berechnet.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–20, ferner umfassend: ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; ein Filter zum Erhalten von der geometriefreien Kombination von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreie Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information; und einen Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Trägerphasenobservationen und zugeordneter statistischer Information durch Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–20, ferner umfassend: ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; ein Filter zum Erhalten von der geometriefreien Kombination von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreie Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information; Mindestens ein Code-Filter, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen der GNSS-Signaldaten verwendet zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; und einem Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugeordneter statistischer Information durch Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–20, wobei die GNSS-Signaldaten abgeleitet werden von mindestens drei Trägerfrequenzen, die empfangen werden bei den Referenzstationen über mehrere Epochen, ferner umfassend: ein Verarbeitungselement zum Vorbereiten einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten; ein Filter zum Erhalten von der geometriefreien Kombination von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die geometriefreie Träger-Phasen-Kombination und zugeordneter statistischer Information; mindestens ein Code-Filter, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen der GNSS-Signaldaten verwendet zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; mindestens ein Quintessenzfilter, das eine Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen der GNSS-Signaldaten verwendet zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für geometriefreie und ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; und einen Kombinierer zum Bestimmen von Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen und zugeordneter statistischer Information durch Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für geometriefreie und ionosphärenfreie Träger-Phasen-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–25, ferner umfassend: einen Auflöser zum Berechnen von den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen eines Satzes von Fehlern bei den Referenzstationen; ein Verarbeitungselement zum Erzeugen von dem Satz von Fehlern bei den Referenzstationen eines Satzes von virtuellen-Referenzstations-Daten zur Verwendung bei einem GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort.
Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14–20, ferner umfassend: ein Kombinierelement zum Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Träger-Phasen-Observationen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom bereitet durch Verarbeitung eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datenstrom bereitet wird durch: a. Für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation, und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und Bereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihren Kovarianzen zum Abschätzen aktualisierter Werte für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerte von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und e. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; f. Wiederholen von a.–e. für jede der mehreren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und g. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, bereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datenstrom bereitet wird durch: a. für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für die Referenzstation und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und Bereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianzen zum Abschätzen aktualisierter Werte für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden von einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; e. Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; f. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; i. Wiederholen von a.–f. für jede der mehereren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und j. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
Ein Netzwerkkorrekturdatenstrom, bereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datenstrom bereitet wird durch: a. für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und Vorbereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden von einem Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianzen zum Abschätzen von aktualisierten Werten für die gemeinsamen Zustände und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; e. Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; f. Anwenden von mindestens einem Quintessenzfilter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten von geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; g. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information und mit den geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; h. Wiederholen von a.–g. für jede der mehreren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und i. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Netzwerksendedaten zur Verwendung durch GNSS-Empfänger innerhalb des Netzwerkgebiets.
Ein virtuelle-Referenzstations-Korrekturdatensatz, bereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datenstrom bereitet wird durch: a. für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihre Kovarianz an ein Master-Filter, und Vorbereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihre Kovarianzen zum Abschätzen aktualisierter Werte für die gemeinsamen Zustände und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; e. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; f. Wiederholen von a.–e. für jede der mehreren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und g. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Korrekturdaten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort innerhalb des Netzwerkgebiets.
Ein virtuelle-Referenzstation-Korrekturdatensatz, bereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datensatz bereitet wird durch: a. für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustände, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und Bereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte für die gemeinsamen Zustände und ihre Kovarianzen zum Abschätzen aktualisierter Werte für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; e. Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; f. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für alle Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinieren Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; g. Wiederholen von a.–f. für jede der mehreren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und h. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Korrekturdaten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort innerhalb des Netzwerkgebiets.
Ein virtuelle-Referenzstation-Korrekturdatensatz, bereitet durch Verarbeiten eines Satzes von GNSS-Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Epochen, wobei der Datenstrom bereitet wird durch: a. für jede Referenzstation, Anwenden eines Stationsgeometriefilters auf die GNSS-Signaldaten zum Abschätzen von Werten für lokale Zustande, repräsentierend Parameter, die einzigartig sind für diese Referenzstation und für gemeinsame Zustände, repräsentierend Parameter, die gemein bzw. gebräuchlich sind für alle Referenzstationen, Bereitstellen von Werten für die gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianz an ein Master-Filter, und Vorbereiten von aktualisierten Schätzungen für die lokalen Zustände, wenn aktualisierte Werte für die gemeinsamen Zustände bereitgestellt werden durch ein Master-Filter; b. Anwenden eines Master-Filters auf die Werte der gemeinsamen Zustände und ihrer Kovarianzen zum Abschätzen von aktualisierten Werten für die gemeinsamen Zustände, und zum Bereitstellen der aktualisierten Werte an die Stationsgeometriefilter; c. Kombinieren von Zustandswerten von den Stationsgeometriefiltern zum Erhalten eines Arrays von ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; d. Bilden einer geometriefreien Kombination der GNSS-Signaldaten und Anwenden einer Bank von geometriefreien Filtern auf die geometriefreie Kombination zum Erhalten von geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; e. Anwenden von mindestens einem Code-Filter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen zum Erhalten von Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information; f. Anwenden von mindestens einem Quintessenzfilter auf die GNSS-Signaldaten unter Verwendung einer Vielzahl von geometriefreien und ionosphärenfreien Träger-Phasen-Kombinationen zum Erhalten von geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; g. Kombinieren der ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information mit den geometriefreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information und mit den Mehrdeutigkeitsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und zugeordneter statistischer Information und mit den geometriefreien und ionosphärenfreien Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information zum Bestimmen eines kombinierten Arrays von Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; h. Wiederholen von a.–g. für jede der mehreren Epochen zum Aktualisieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen und zugeordneter statistischer Information; und i. Kombinieren der Mehrdeutigkeitsschätzungen mit dem Satz von GNSS-Signaldaten zum Produzieren eines Satzes von Korrekturdaten zur Verwendung durch einen GNSS-Empfänger bei einem Mobil-GNSS-Empfängerort innerhalb des Netzwerkgebiets.