DE112010000673B4

DE112010000673B4 - Verfahren und Geräte zur GNSS-Signalverarbeitung mit ionosphärischen Filtern

Info

Publication number: DE112010000673B4
Application number: DE112010000673.3T
Authority: DE
Inventors: Nicholas Charles Talbot; Ulrich Vollath
Original assignee: Trimble Navigation Ltd
Current assignee: Trimble Inc
Priority date: 2009-02-22
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2030-02-17
Also published as: WO2010096159A2; CN102326096B; US20110279314A1; CN102326095A; WO2010096158A3; WO2010096159A9; DE112010000673T5; WO2010096158A2; US20110267228A1; CN102326095B; US8614642B2; US8558736B2; WO2010096159A3; DE112010000669B4; DE112010000669T5; CN102326096A

Abstract

Verfahren zur Verarbeitung einer Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von Signalen einer ersten Gruppe von Satelliten, die mindestens drei Träger aufweisen, und von Signalen einer zweiten Gruppe von Satelliten, die zwei Träger aufweisen, abgeleitet werden, umfassend folgende Schritte:a. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten eines Geometriefilters, das eine Geometriefilterkombination verwendet, um ein Array von Geometriefilter-Ambiguitätsschätzungen für die Geometriefilterkombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen,b. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von Ionosphärenfiltern, die jeweils eine zweifrequente ionosphärische Kombination verwenden, um ein Array von Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die zweifrequenten ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede zweifrequente ionosphärische Kombination eine geometriefreie zweifrequente ionosphärische Restträgerphasen-Kombination von Beobachtungen einer ersten Frequenz und Beobachtungen einer zweiten Frequenz umfasst;c. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern, die jeweils eine hilfsmäßige ionosphärische Kombination verwenden, um ein Array von hilfsmäßigen Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßigen ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede hilfsmäßige ionosphärische Kombination Trägerphasenbeobachtungen einer dritten Frequenz und Trägerphasenbeobachtungen mindestens einer der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz verwendet, wobei die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eines umfasst von: (1) einer zweifrequenten geometriefreien ionosphärischen Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz und der dritten Frequenz, und (2) eine dreifrequente geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz, der zweiten Frequenz und der dritten Frequenz, undd. Vorbereiten eines kombinierten Arrays von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen durch Kombinieren der Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der globalen Navigationssatellitensysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren und Geräte zum Verarbeiten von Signalen von GNSS-Satelliten mit einer uneinheitlichen Anzahl von Trägerfrequenzen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Zu den globalen Navigations-Satellitensystemen (GNSS) gehören das globale Positionsbestimmungssystem (GPS), das GLONASS-System, das vorgeschlagene Galileo-System und das vorgeschlagene Beidou- (Compass-) System.
Das globale Positionsbestimmungssystem verwirklichte seine ursprünglichen Entwurfsziele, als es 1995 seine volle Betriebsfähigkeit erreichte. Technische Fortschritte und neue Anforderungen an das System haben seitdem zu Modernisierungsbemühungen geführt. Das GPS-Modernisierungsprojekt betrifft neue Bodenstationen und neue Satelliten mit zusätzlichen Navigationssignalen und besserer Genauigkeit und Verfügbarkeit. Der erste GPS-Satellit mit Drei-Frequenz-Fähigkeit, wozu die neue L5-Frequenz gehört, GPS Block IIF-1, wird voraussichtlich im Sommer 2009 gestartet werden. Das neue L5-Signal für den Zivilgebrauch wird voraussichtlich die Signalstruktur für eine bessere Leistung verbessern, und zwar mit größerer Übertragungsleistung und größerer Bandbreite als die L1- und L2C-Signale, um Störungen besser als mit L2 zu handhaben. Der Start von zusätzlichen dreifrequenten GPS-Satelliten ist geplant, wobei eine vollständige Drei-Frequenz-Konstellation wahrscheinlich erst 5 bis 7 Jahre später verfügbar sein wird.
Das europäische Galileo-Satellitensystem wird ähnliche Drei-Frequenz-Fähigkeiten aufweisen, sie jedoch eventuell nicht alle zur freien Sendung bereitstellen. Bisher wurden nur die beiden Galileo-Validierungselement-Satelliten GIOVE-A und GIOVE-B gestartet. Ferner ist die Galileo-Startplanung in Verzug gegenüber der ursprünglichen Planung. Das chinesische Compass-System befindet sich im frühen Versuchsstadium, könnte aber Drei-Frequenz-Fähigkeiten bieten, wenn es im Endeffekt betriebsfähig wird. Vom russischen GLONASS-System wird ebenfalls erwartet, dass es zukünftig über Drei-Frequenz-Fähigkeiten verfügen wird.
Es wird einen Übergangszeitraum geben, während dessen eine Teilgruppe der GNSS-Satellitenkonstellation Drei-Frequenz-Fähigkeiten haben wird, während der Rest weiter nur auf zwei Frequenzen senden wird.
Das US-Patent US 7 432 853 B2 V_OLLATH U., „Ambiguity Estimation of GNSS Signals for Three or more Carriers“ stellt verteilte Filtermethoden vor, die wirksame Ambiguitätsschätzungen für zwei, drei oder mehrere Trägersignale abgeben und einige der Probleme behandeln, die durch kombinierte Konstellationen von Satelliten mit zwei, und drei oder mehreren Frequenzen aufgeworfen werden.
Die US 2005 / 0 101 248 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verarbeitung von GNSS Signalen, bei dem Geometriefilter und Ionosphärenfilter zur Anwendung kommen. Ein erstes GNSS mit mehreren Trägern und ein zweites GNSS mit mehreren Trägern werden genutzt. Ambiguitätsschätzungen werden für die zwei GNSS in getrennten Signalpfaden unabhängig voneinander durchgeführt und kombiniert.
Die US 2005 / 0 203 702 A1 beschreibt eine zwei-Frequenz Navigation während kurzer Perioden, in denen Messdaten auf einer der zwei Frequenzen nicht verfügbar sind. Eine Backup Navigation wird durchgeführt, bei der Trägerphasenmessungen der einen Frequenz mittels Messungen auf der anderen Frequenz und mittels des vor der Zeitperiode erstellten Ionosphäremodells synthetisiert werden.
Die EP 1862809 AI beschreibt Integritätsindikator für GNSS Signale. Der Indikator basiert auf einem Vergleich von zumindest zwei Werten betreffend eine ionosphärische Brechung, die auf unterschiedliche Weise erhalten wurden.
Die US 2008 / 0 165 053 A1 beschreibt eine Anordnung für schnelle Dezimeter genaue GNSS Positionierung unter Verwendung eines Prediktors für die Genauigkeit von Trägermessungen.
Die US 2009 / 0 027 264 A1 beschreibt eine GNSS Signalverarbeitung unter Verwendung eines ionosphärefreien Geometriefilters.
Verbesserte Verfahren und Geräte zum Verarbeiten von GNSS-Signalen sind erwünscht, insbesondere um die Ambiguitätsschätzung von GNSS-Signalen aus Satelliten mit einer uneinheitlichen Anzahl von Trägern zu verbessern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Das Ziel der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Patentansprüchen offenbart.
Die Verfahren und Geräte gemäß Beispielen stellen eine verbesserte Verarbeitung eines GNSS-Signals bereit, das über eine uneinheitliche Anzahl von Trägern verfügt. Einige Beispiele stellen eine verbesserte Ambiguitätsschätzung von GNSS-Signalen aus Satelliten bereit, die eine Mischung aus zwei und drei oder mehreren Signalen aufweisen, von denen einige von den GNSS-Empfängern als einfrequente Signale angesehen werden können.
Gemäß einigen Beispiele werden Verfahren und Geräte zum Verarbeiten einer Gruppe von GNSS-Signaldaten bereitgestellt, die aus Signalen einer ersten Gruppe von Satelliten, die mindestens drei Träger aufweisen, und aus Signalen einer zweiten Gruppe von Satelliten, die zwei Träger aufweisen, abgeleitet werden, umfassend: das Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten eines Geometriefilters, das eine Geometriefilterkombination verwendet, um ein Array von Geometriefilter-Ambiguitätsschätzungen für die Geometriefilterkombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, das Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von Ionosphärenfiltern, die jeweils eine zweifrequente ionosphärische Kombination verwenden, um ein Array von Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die zweifrequenten ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede zweifrequente ionosphärische Kombination eine geometriefreie zweifrequente ionosphärische Restträgerphasen-Kombination von Beobachtungen einer ersten Frequenz und Beobachtungen einer zweiten Frequenz umfasst; das Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern, die jeweils eine hilfsmäßige ionosphärische Kombination verwenden, um ein Array von hilfsmäßigen Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßigen ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede hilfsmäßige ionosphärische Kombination Trägerphasenbeobachtungen einer dritten Frequenz und Trägerphasenbeobachtungen mindestens einer der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz verwendet, und das Vorbereiten eines kombinierten Arrays von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörigen statistischen Informationen durch das Kombinieren der Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter.
Gemäß einiger Beispiele umfasst die Geometriefilterkombination eines von: einer zweifrequenten Geometrieträgerphasen-Kombination, einer einzelfrequenten Trägerphasen- und Code-Kombination und einer einzelfrequenten Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination eine bestmögliche Kombination. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination eine Kombination der GPS L1-Trägerfrequenz und der GPS L2-Trägerfrequenz. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die einfrequente Trägerphasen- und Code-Kombination eine Kombination von GPS L1-Trägerphase und GPS L1-Code. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Einzelfrequenz der einzelfrequenten Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination die GPS L1-Trägerfrequenz. Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Bank von Ionosphärenfiltern ein Ionosphärenfilter pro Satellit der zweiten Satellitengruppe.
Gemäß einigen Beispielen umfasst die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eine von: einer zweifrequenten geometriefreien ionosphärischen Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz und der dritten Frequenz, und eine dreifrequente geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz, der zweiten Frequenz und der dritten Frequenz. Gemäß einigen Ausführungsformen ist die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eine bestmögliche Kombination. Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern ein hilfsmäßiges Ionosphärenfilter pro Satellit der ersten Satellitengruppe. Gemäß einigen Ausführungsformen wird mindestens ein Code-Filter auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten, die eine jeweilige geometriefreie Code-Träger-Kombination verwendet, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen. Gemäß einigen Ausführungsformen wird das kombinierte Array erstellt, indem die Arrays von mindestens einem Code-Filter mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter kombiniert werden, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörigen statistischen Informationen zu erzielen.
Gemäß einigen Beispielen umfasst jede geometriefreie Code-Träger-Kombination eine von: einer Kombination einer Code-Beobachtung auf einer ersten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer zweiten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer zweiten Frequenz mit dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung auf einer ersten Frequenz abgeglichen wird; und einer zweifrequenten schmalspurigen Code-Kombination mit einer zweifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination. Gemäß einigen Ausführungsformen wird mindestens ein Code-Filter pro Satellit der zweiten Satellitengruppe bereitgestellt.
Gemäß einigen Beispielen wird mindestens eine Bank von zusätzlichen Filtern auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten angewendet, die aus der ersten Satellitengruppe abgeleitet werden, wobei jedes zusätzliche Filter eine geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination von mindestens drei Frequenzen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und wobei das Vorbereiten eines kombinierten Arrays einen der folgenden Schritte umfasst: Kombinieren der Arrays von zusätzlichen Filtern mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen; und Kombinieren der Arrays von zusätzlichen Filtern mit den Arrays von mindestens einem Code-Filter und dem Geometriefilter und den Ionosphärenfiltern und den hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen. Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst mindestens eine Bank von zusätzlichen Filtern mindestens ein zusätzliches Filter pro Satellit der ersten Satellitengruppe.
Gemäß einigen Beispielen wird mindestens ein hilfsmäßiges Code-Filter auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten angewendet, die eine jeweilige geometriefreie hilfsmäßige Code-Träger-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßige Code-Träger-Kombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und das Vorbereiten eines kombinierten Arrays umfasst einen der folgenden Schritte: Kombinieren von Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, Kombinieren der Arrays des mindestens einen hilfsmäßigen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter und des mindestens einen Code-Filters, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und Kombinieren der Arrays des mindestens einen hilfsmäßigen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter und des mindestens einen Code-Filters und der zusätzlichen Filter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen. Gemäß einigen Beispielen umfasst die hilfsmäßige Code-Träger-Kombination eine von: einer Kombination einer Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer dritten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer dritten Frequenz mit dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz abgeglichen wird, eine Kombination einer Code-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz mit dem ionosphärischen Einfluss der Code-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz abgeglichen wird, und einer Kombination einer dreifrequenten schmalspurigen Code-Kombination mit einer dreifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination, wobei der ionosphärische Einfluss der dreifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination mit dem ionosphärischen Einfluss der dreifrequenten Code-Kombination abgeglichen wird. Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein hilfsmäßiges Code-Filter pro Satellit der ersten Satellitengruppe bereitgestellt. Gemäß einigen Ausführungsformen sind die Satelliten Satelliten des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS), wobei die erste Satellitengruppe die GPS-Träger L1, L2 und L5 aufweist, und wobei die zweite Satellitengruppe die GPS-Träger L1 und L2 aufweist.
Figurenliste
Diese und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus den nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen besser verständlich werden. Es zeigen:

1 schematisch ein Echtzeit kinematisches Positionsbestimmungsszenario, das ein GNSS-Erkundungselement verwendet, das in der Lage ist, GNSS-Signale mit einer unterschiedlichen Anzahl von Trägerfrequenzen zu empfangen.
2 schematisch ein Netzwerk-Positionsbestimmungsszenario, das ein GNSS-Erkundungselement verwendet, das in der Lage ist, GNSS-Signale mit einer unterschiedlichen Anzahl von Trägerfrequenzen zu empfangen.
3 ein Blockdiagramm eines typischen integrierten GNSS-Empfängersystems.
4 schematisch einen höheren GNSS-Signalverarbeitungsfluss gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
5 schematisch eine Filterarchitektur gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
6 schematisch einen Prozessfluss gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
7 schematisch optionale Geometriefilter-Architekturen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
8 schematisch eine zweifrequente Ionosphärenfilter-Architektur gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
9 schematisch eine hilfsmäßige Ionosphärenfilter-Architektur auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
10 schematisch optionale hilfsmäßige Ionosphärenfilter-Architekturen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
11 schematisch optionale Code-Filter-Architekturen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
12 schematisch zusätzliche (Q-) Filterbänke auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
13 schematisch optionale hilfsmäßige Code-Filter-Architekturen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
14 schematisch eine Filterarchitektur für eine uneinheitliche Verarbeitung von GNSS-Signalen auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
15 schematisch einen Prozessfluss für eine uneinheitliche Verarbeitung von GNSS-Signalen auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
16 schematisch eine Filterarchitektur für eine uneinheitliche Verarbeitung von GNSS-Signalen auf einer Frequenz, auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
17 schematisch einen Prozessfluss für eine uneinheitliche Verarbeitung von GNSS-Signalen auf einer Frequenz, auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
ÜBERBLICK
Die Ausführungsformen der Erfindung betreffen im Allgemeinen ein beliebiges GNSS mit einer Mischung aus 2 und 3 oder mehreren Frequenzbändern. Bei GPS handelt es sich um die drei Frequenzbänder L1, L2 und L5. Bei GLONASS unterstützen die neuesten M-Satelliten L1- und L2-Signale, es ist jedoch geplant, dass GLONASS ein neues Frequenzband unterstützt, das mit L3 bezeichnet wird und zwischen 1164 und 1215 MHz auf den GLONASS-K-Satelliten liegt.
Die Galileo-Signalstruktur umfasst die Bänder L1, E5A, E5B und E6. Das E6-Band ist ein öffentliches reguliertes Signal, und daher ist es unwahrscheinlich, dass es für den allgemeinen Gebrauch zur Verfügung stehen wird. Die Signale E5A und E5B können getrennt verfolgt werden, und daher kann Galileo, soweit erwünscht, für einen Dreifrequenz-Betrieb verwendet werden. Es ist auch möglich, die Signale E5A und B zu kombinieren, um Trägerphasen- und Code-Messungen mit hoher Genauigkeit zu erzeugen (ausgezeichnete Mehrwegfehlerunterdrückung). Daher kann Galileo entweder im 2-Frequenz-Modus oder im 3-Frequenz-Modus verwendet werden.
Das chinesische Satellitensystem Beidou (Compass) befindet sich bereits in der Entwicklung, Einzelheiten der endgültigen Signalstruktur sind jedoch nicht bekannt. Es wäre zu erwarten, dass das System mindestens 2-Frequenz-Signale und hoffentlich 3 zivile Bänder bereitstellen wird.
Weitere Einzelheiten über bestehende und geplante GNSS-Signalspektren sind bei S. Lo et.al., 2006, „GNSS-Album - Images and Spectral Signatures of the New GNSS Signals“, INSIDE GNSS, Mai/Juni 2008, S. 46-56, zu finden.
Es werden diverse Verfahren und Geräte beschrieben, um eine Mischung aus GNSS-Satellitensignaldaten auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen oder eine Mischung aus GNSS-Satellitensignaldaten auf einer Frequenz, auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen zu verarbeiten, um Trägerphasen-Ambiguitätsschätzungen sowie Positionsschätzungen zu erzeugen.
Zum Zweck der Erläuterung wird angenommen, dass das verwendete Satellitensystem das GPS ist, und daher werden die drei Frequenzen in den nachstehend beschriebenen Beispielen jeweils mit L1, L2 und L5 bezeichnet. Die vorgestellten Lösungsansätze sind ohne Weiteres auf die Signale von anderen GNSS-Satellitensystemen und Pseudoliten ohne Verlust der Allgemeinheit zu übertragen.
Erweiterte Doppelfrequenzmethode
Zunächst wird es sehr wenige GNSS-Satelliten mit Drei-Frequenz-Fähigkeiten geben (z.B. GPS-Satelliten mit L5-Fähigkeiten); die meisten GPS-Satelliten werden über Trägerphasen- und Code-Beobachtungen für L1 und L2 verfügen. Während dieser Phase kann man die dritte Frequenz als eine Erweiterung der Doppelfrequenz-Verarbeitung ansehen.

Das US-Patent US 7 432 853 B2 beschreibt Methoden für die mehrfrequente Trägerambiguitätsschätzung, die der Erfinder insgesamt als faktorisierte Array-Mehrträger-Ambiguitätsauflösung (bzw. „FAMCAR“) bezeichnet. Der Abschnitt über den Stand der Technik in dem US-Patent US 7 432 853 B2 beschreibt eine Methode für eine zweifrequente Trägerambiguitätsschätzung. Umsetzungen einer derartigen zweifrequenten Methode können das Filtern wie in Tabelle 1 gezeigt unterteilen. Tabelle 1. Filterunterteilung für Doppelfrequenz-Verarbeitung.

Filterkomponente	Art der Beobachtung	Filteranzahl
Geometrie	Bestmögliche L1/L2-Trägerphasen-Kombination	1
Ionosphäre	Geometriefreie Trägerphase (ionosphärischer Restfehler)	1 pro Satellit
Code-Träger	Geometriefreie, ionosphärenfreie (z.B. breitspurige Trägerphase, schmalspuriger Code; oder nahezu breitspurige Trägerphase und L1-code)	1 pro Satellit

Einige erfindungsgemäße Ausführungsformen verwenden Beobachtungen von zwei Frequenzen der Signale der Satelliten auf drei oder mehreren Frequenzen zusammen mit Beobachtungen der beiden Frequenzen der Signale der Satelliten mit zwei Frequenzen in einem Lösungsansatz mit Doppelfrequenz-Filtern. Beispielsweise werden die L1- und L2-Signale von allen GPS-Satelliten bei der Doppelfrequenz-Verarbeitung verwendet, auch für Satelliten, die ebenfalls das L5-Signal senden. Die Drittfrequenz-Ambiguität (z.B. die L5-Ambiguität) wird unter Verwendung eines oder mehrerer hilfsmäßiger (dreifrequenter) ionosphärischer Filtern und/oder eines oder mehreren zusätzlichen (Q-) Filtern geschätzt. Gemäß einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen verarbeitet bzw. verarbeiten das eine oder die mehreren zusätzlichen (Q-) Filter eine geometriefreie, ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination, um Trägerphasen-Ambiguitäten direkt zu schätzen. Die zusätzlichen (Q-) Filter verwenden bevorzugt die „Quintessenz-“ Filterstruktur und die „Quintessenz“- Trägerphasen-Kombinationen, die in dem US-Patent US 7 432 853 B2 beschrieben werden.
Obwohl es keine bekannten Pläne gibt, GPS oder GLONASS zu erweitern, damit sie mehr als drei Frequenzen aussenden, unterstützt GALILEO dennoch vier Frequenzkanäle. Die Erfindung kann eine Schätzung von Trägerphasenambiguitäten berücksichtigen, wenn mehr als drei Frequenzen zur Verfügung stehen. Das vierte Frequenzband wird wiederum als eine Erweiterung zur Drei-Frequenz-Verarbeitung behandelt. Ein optionales zusätzliches Ionosphärenfilter, ein optionales Quintessenzfilter und ein optionales hilfsmäßiges Code-Filter können für jeden Satelliten mit vier Frequenzen hinzugefügt werden. Dies ermöglicht eine Schätzung der Ambiguität der vierten Frequenz in dem Filterkombinationsschritt, wo die Trägerphasenambiguitäten auf den ersten bis dritten Frequenzen geschätzt werden.
Das US-Patent US 7 432 853 B2 beschreibt auch FAMCAR-Methoden für eine Trägerambiguitätsschätzung auf drei oder mehreren Frequenzen und für eine uneinheitliche Trägerambiguitätsschätzung auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen. Ionosphärenfilter bilden einen wichtigen Teil der FAMCAR-Schätzungsmethode für eine Ambiguitätsschätzung auf zwei oder mehreren Frequenzen. Auf kurzen Basislinien ist der ionosphärische Einfluss eng eingeschränkt, und diese Information ist dabei behilflich, die Schätzung der L1-, L2- und L5-Ambiguitäten zu verbinden. Die zusätzlichen (Q- bzw. Quintessenz-) Filter steuern nicht das gleiche Informationsniveau bei wie die dreifrequenten Ionosphärenfilter. Auf langen Basislinien, wo der ionosphärische Einfluss nicht so gut bekannt ist, stellen die dreifrequenten Ionosphärenfilter immer noch eine nützliche Einschränkung für die Beziehung zwischen den L1-, L2- und L5-Ambiguitäten bereit. Die Einschränkung des ionosphärischen Einflusses von L1, L2 und L5 ist für eine erfolgreiche ganzzahlige Trägerphasen-Ambiguitätsauflösung wichtig. Da die L1-, L2- und L5-Träger zusammenhängend aus der gleichen Grundfrequenzreferenz auf dem Satelliten abgeleitet werden, besteht eine Eigenbeziehung zwischen den L1-, L2- und L5-Ambiguitäten. Diese Beziehung führt zu einem Suchraum, in dem die Übereinstimmung der L1-, L2- und L5-Wellenfronten nur auf bestimmten Harmonischen von L1, L2 und L5 vorkommt.
Gemäß einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird ein zusätzliches (Q- bzw. „Quintessenz-“) Filter hinzugefügt, um die dritten und nachfolgenden Träger für jeden Satelliten auf drei oder mehreren Frequenzen zu modellieren, soweit vorhanden, z.B. mit der GPS L5-Frequenz.
Gemäß einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird ein hilfsmäßiges Code-Filter, das eine Code-Träger-Kombination verwendet, hinzugefügt, um die Code-Beobachtung auf der dritten Frequenz, z.B. der GPS L5-Frequenz, zu nutzen. Die GPS L5-Signalstruktur stellt Code-Beobachtungen mit erhöhter Präzision bereit und verbessert daher den gesamten Schätzungsprozess, wenn er enthalten ist.
Die Auswahl der Beobachtungsart für die dritte Frequenz ist wichtig. Gemäß einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen verwenden die dreifrequenten Ionosphärenfilter eine geometriefreie, bestmögliche ionosphärische Kombination. Gemäß einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen verwenden die zusätzlichen (Q- bzw. „Quintessenz-“) Filter drei Frequenzen, um eine geometriefreie, ionosphärenfreie Phasenkombination zu bilden. Gemäß einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen verwendet die Code-Träger-Kombination des hilfsmäßigen Code-Filters die Code-Beobachtung auf der dritten Frequenz (z.B. GPS L5-Code-Beobachtung) mit einer dreifrequenten Phasenkombination (z.B. einer Kombination von GPS L1-, L2- und L5-Beobachtungen), die einen ionosphärischen Einfluss aufweist, der mit dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung identisch ist (z.B. einer GPS L1/L2/L5-Kombination, deren ionosphärischer Einfluss dem ionosphärischen Einfluss der GPS L5-Code-Beobachtung entspricht).

Die Tabellen 2A, 2B und 2C bilden alternative Filtermethoden ab, die eine dritte Frequenz als Erweiterung der Doppelfrequenz-Verarbeitung gemäß den Ausführungsformen der Erfindung verwenden. Tabelle 2A. Filterunterteilung für Doppelfrequenz-Verarbeitung mit Drei-Frequenz-Erweiterung (Drittfrequenzschätzung über zusätzliche(s) (Q-) Filter und optionale(s) Code-Träger-Filter auf der dritten Frequenz)

Filterkomponente	Art der Beobachtung	Filteranzahl
Geometrie	Bestmögliche L1/L2-Trägerphase	1
Ionosphäre	Geometriefrei (ionosphärischer Restfehler)	1 pro Satellit
Code (Code-Träger)	Geometriefrei, ionosphärenfrei (z.B. breitspurige Trägerphase, schmalspuriger Code; oder nahezu breitspurige Trägerphase, und L1-Code)	1 pro Satellit
Zusätzlich (Q) („Quintessenz“)	Geometriefreie, ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination	1 pro (3-Freq.) Satellit
Optionales hilfsmäßiges Code-(Code-Träger-) Filter für dritte Frequenz	Geometriefreie, ionosphärenfreie Code-Träger-Kombination	1 pro (3-Freq.) Satellit

Tabelle 2B. Filterunterteilung für Doppelfrequenz-Verarbeitung mit Drei-Frequenz-Erweiterung (Drittfrequenzschätzung über dreifrequente(s) Ionosphärenfilter und optionale(s) Code-Träger-Filter auf der dritten Frequenz)

Filterkomponente	Art der Beobachtung	Filteranzahl
Geometrie	Bestmögliche L1/L2-Trägerphase	1
Ionosphäre	Geometriefrei (ionosphärischer Restfehler)	1 pro Satellit
Code (Code-Träger)	Geometriefrei, ionosphärenfrei (z.B. breitspurige Trägerphase, schmalspuriger Code; oder nahezu breitspurige Trägerphase und L1-Code)	1 pro Satellit
Hilfsmäßige Ionosphäre	Geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination (3-Freq.)	1 pro (3-Freq.) Satellit
Optionales hilfsmäßiges Code-(Code-Träger) Filter für dritte Frequenz	Geometriefreie, ionosphärenfreie Code-Träger-Kombination	1 pro (3-Freq.) Satellit

Tabelle 2C. Filterunterteilung für Doppelfrequenz-Verarbeitung mit Drei-Frequenz-Erweiterung (Drittfrequenzschätzung über zusätzliche(s) (Q-) Filter, dreifrequente(s) ionosphärische(s) Filter und optionale(s) Code-Träger-Filter auf der dritten Frequenz)

Filterkomponente	Art der Beobachtung	Filteranzahl
Geometrie	Bestmögliche L1/L2-Trägerphase	1
Ionosphäre	Geometriefrei (ionosphärischer Restfehler)	1 pro Satellit
Code (Code-Träger)	Geometriefrei, ionosphärenfrei (z.B. breitspurige Trägerphase, schmalspuriger Code; oder nahezu breitspurige Trägerphase, und L1-Code)	1 pro Satellit
Zusätzlich (Q) („Quintessenz“)	Geometriefreie, ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination	1 pro (3-Freq.) Satellit
Hilfsmäßige Ionosphäre	Geometriefreie ionosphärischen Trägerphasen-Kombination (3-Freq.)	1 pro (3-Freq.) Satellit
Optionales hilfsmäßiges Code-(Code-Träger-) Filter für dritte Frequenz	Geometriefreie, ionosphärenfreie Code-Träger-Kombination	1 pro (3-Freq.) Satellit

Nahtlose Verarbeitung mit einer, zwei oder drei Frequenzen
Herkömmlicherweise wurde das GPS L1-C/A-Code-Band als Hauptsignal für zivile Zwecke behandelt, insbesondere angesichts der Tatsache, dass das Verfolgen des GPS L2-Signals ohne Kenntnis des Y-Codes zu einer geringeren Verfügbarkeit des L2-Signals führt als L1. Der Empfänger hat es schwerer, eine Phasenangleichung auf dem L2-Signal als auf dem L1-Signal beizubehalten, insbesondere unter den schwierigen Bedingungen eines schwachen Signals, Mehrwegfehlern, usw., da der auf das L2-Signal modulierte Code dem Empfänger nicht bekannt ist, während der auf das L1-Signal modulierte C/A-Code dem Empfänger bekannt ist. Wenn ein Doppelfrequenz-Empfänger die Angleichung auf einem Signal (z.B. GPS L2) eines Doppelfrequenz-Satelliten verliert, scheiden die Daten dieses Satelliten aus dem bestmöglichen Doppelfrequenz-(z.B. GPS L1/L2) Geometriefilterprozess aus. Die mit Bezug auf Tabelle 1 beschriebene doppelfrequente Filterunterteilungsmethode verarbeitet nur die Signale von Satelliten, für die zweifrequente Beobachtungen verfügbar sind. Die doppelfrequenten Filterunterteilungsmethoden mit Drei-Frequenz-Erweiterung, die mit Bezug auf Tabelle 2A, Tabelle 2B und Tabelle 2C beschrieben wurden, verarbeiten die Signale von allen Satelliten, für die zweifrequente Beobachtungen verfügbar sind, wie bei der doppelfrequenten Filterverteilungsmethode von Tabelle 1, und verarbeiten auch Kombinationen, welche die dritte Frequenz verwenden.

Einige erfindungsgemäße Ausführungsformen stellen eine Filterunterteilungsmethode bereit, die, wie in Tabelle 3 zusammengefasst, einzelne, doppelte und dreifache Frequenzbeobachtungen berücksichtigt. Tabelle 3. Filterunterteilung für einzelne, doppelte und dreifache Frequenzverarbeitung

Filterkomponente	Art der Beobachtung	Filteranzahl	Anzahl verfügbarer Bänder
Geometrie	Nur L1-Trägerphase plus nur L1-Code	1	1
Ionosphäre	Geometriefrei: Trägerphase mit ionosphärischem Restfehler	1 pro Satellit	2
Optionales Code-(Code-Träger-) Filter für zweite Frequenz	Geometriefreie, ionosphärenfreie Code-Träger-Kombination	1 pro (2-Freq.) Satellit	2
Zusätzlich (Q) („Quintessenz“)	Geometriefreie, ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination	1 pro (3-Freq.) Satellit	3
Hilfsmäßige Ionosphäre	Geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination (3-Freq.)	1 pro (3-Freq.) Satellit
Optionales hilfsmäßiges Code-(Code-Träger-) Filter für dritte Frequenz	Geometriefreie, ionosphärenfreie Code-Träger-Kombination	1 pro (3-Freq.) Satellit

Einige Ausführungsformen der Erfindung gemäß Tabelle 3 aktualisieren das Geometriefilter unter Verwendung der Kombination von Trägerphasenbeobachtungen nur für L1 (z.B. in Metern) und Code-Beobachtungen nur für L1. Diese Beobachtungsart wird manchmal als GRAPHIC-Kombination bezeichnet; sie ist von ionosphärischem Einfluss frei. Für weitere Einzelheiten über die GRAPHIC-Kombination siehe B. REMONDI, „FINAL REPORT: INVESTIGATION OF GLOBAL POSITIONING SYSTEM SINGLE FREQUENCY HARDWARE FOR THE U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY“, EPA Reference DW13936132-01-0, April 1994; T. YUNCK, „Orbit Determination“, in GLOBAL POSITIONING SYSTEM: THEORY AND APPLICATIONS VOLUME 2, Verlag B.W. Parkinson, J.J. Spilker Jr., „PROGRESS IN ASTRONAUTICS AND AERONAUTICS“, VOLUME 164, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., Washington, D.C., USA, 1996, S. 559 bis 592, auf S. 581 bis 583; A. Simsky, „Standalone real-time navigation algorithm for single-frequency ionosphere-free positioning based on dynamic ambiguities (DARTS-SF)“, und O. MONTENBRUCK et al., „Phoenix-XNS -A Miniature Real-Time Navigation System for LEO Satellites“, NAVITEC 2006, 11. bis 13. Dezember 2006, 8 S.
Die Ableitung der GRAPHIC-Kombination beginnt mit der LI-Phase und wie den folgt gegebenen Code-Beobachtungen: $λ_{L 1} ϕ_{L 1} = ρ - \frac{I}{ƒ_{L 1}^{2}} + β_{L 1} + λ_{L 1} n_{L 1}$
$r_{L 1} = ρ + \frac{I}{ƒ_{L 1}^{2}} + b_{L 1}$
Wobei:

ϕ_L1 Trägerphasenbeobachtung der ersten Frequenz (z.B. L1) (Zyklen),
p Term des geometrischen Bereichs des Benutzersatelliten (Meter),
λ_L1 Wellenlänge der ersten Frequenz (z.B. L1) (Meter)
I ionosphärischer Einfluss für das L1-Band,
f_L1 Frequenz der ersten Frequenz (z.B. L1) (Hz)
β_L1 Trägerphasen-Mehrwegfehler der ersten Frequenz (z.B. L1) (Meter),
n_L1 Trägerphasen-Ambiguität der ersten Frequenz (z.B. L1) (Zyklen),
r_L1 Pseudostreckenbeobachtung der ersten Frequenz (z.B. L1) (Meter)
b_L1 Code-Mehrwegfehler der ersten Frequenz (z.B. L1)

Die Gleichung (2) kann verwendet werden, um einen Ausdruck für den Term des ionosphärischen Einflusses abzuleiten: $\frac{I}{ƒ_{L 1}^{2}} = r_{L 1} - ρ - b_{L 1}$
Einfügen des Ergebnisses von (3) in (1): $λ_{L 1} ϕ_{L 1} = ρ - (r_{L 1} - ρ - b_{L 1}) + β_{L 1} + λ_{L 1} n_{L 1}$
Die Umordnung (4) führt zu der gewünschten L1-Code/Phasenkombination: $\frac{λ_{L 1} ϕ_{L 1} + r_{L 1}}{2} = ρ + \frac{b_{L 1} + β_{L 1}}{2} + \frac{λ_{L 1} n_{L 1}}{2}$
Der zweite Term auf der rechten Seite von (5) entspricht dem Code sowie dem Phasenmehrwegfehler. Das Geometriefilter umfasst die Terme Position und Taktgeber sowie einen Mehrwegfehler- und Phasenambiguitäts-Zustand für jeden verwendeten Satelliten. Auch ohne die Verfügbarkeit von Doppelfrequenz-Daten stellen die Ergebnisse aus dem einzelfrequenten (z.B. nur L1) Geometriefilter konvergierende Schätzungen von einzelfrequenten (z.B. nur L1) Ambiguitäten bereit.
Wenn doppelfrequente Trägerphasenbeobachtungen für einen bestimmten Satelliten zur Verfügung stehen, werden Ionosphärenfilter gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet, um den ionosphärischen Einzeldifferenz-Einfluss zu modellieren und einen Term der Trägerphasenambiguität zu schätzen. Das entsprechende Beobachtungsmodell liegt wie folgt vor: $λ_{L 1} ϕ_{L 1} - λ_{L 2} ϕ_{L 2} = (\frac{I}{ƒ_{L 2}^{2}} - \frac{I}{ƒ_{L 1}^{2}}) + (λ_{L 1} n_{L 1} - λ_{L 2} n_{L 2})$
Wobei die obige Notation gilt und ferner:

ϕ_L2 Trägerphasenbeobachtung der zweiten Frequenz (z.B. L2) (Zyklen),
λ_L2 Wellenlänge der zweiten Frequenz (z.B. L2) (Meter)
f_L2 Frequenz der zweiten Frequenz (z.B. L2) (Hz)

Für den Doppelfrequenzfall ergibt das Kombinieren der Arrays von faktorisierten (FAMCAR) Filtern die Ambiguitäten auf der ersten Frequenz (z.B. L1) für alle Satelliten sowie Ambiguitäten auf der ersten und zweiten Frequenz (z.B. L1 und L2) für Satelliten, für die Doppelfrequenz-Observablen verfügbar sind. Gemäß einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden Code-Beobachtungen auf der zweiten Frequenz (z.B. L2), soweit verfügbar, optional verarbeitet, wie es für die erste Frequenz beschrieben wurde. Die Code-Beobachtungen auf der zweiten Frequenz (z.B. L2) können mit einer doppelfrequenten (z.B. L1/L2) Trägerphasen-Kombination gefiltert werden, die einen ionosphärischen Einfluss gleich dem ionosphärischen Einfluss der Beobachtung auf der zweiten Frequenz (z.B. L2-Code) aufweist.
Für Satelliten, die mit drei Frequenzen verfolgt werden, werden Trägerphasen-Beobachtungsdaten auf der dritten Frequenz (z.B. L5) in einem zusätzlichen (Q-) („Quintessenz-“) Filter gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet. Ein zusätzliches Code- (Code-Träger-) Filter wird verwendet, um die Schätzung der Ambiguitäten gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung zu verbessern. Weitere Einzelheiten über die zusätzlichen (Q-) („Quintessenz-“) Filter sind in dem US-Patent US 7 432 853 B2 zu finden.
Suboptimale Faktorisierung
Ein grundlegendes Prinzip der FAMCAR-Methode, die in dem US-Patent US 7 432 853 B2 beschrieben wird, ist, dass die Ergebnisse der diversen Filter orthogonal sind. D.h., dass man davon ausgeht, dass das Geometriefilter, das oder die Ionosphärenfilter, Code-Träger Filter und die „Quintessenz-“ Filter Ergebnisse erbringen, die voneinander unabhängig sind.
Im Gegensatz dazu verwenden einige Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung Faktorisierungsmethoden, die wünschenswerte Eigenschaften aufweisen, jedoch das Prinzip der Orthogonalität auflockern. Beispielsweise für den Fall der Doppelfrequenz-Verarbeitung verarbeitet das Geometriefilter, das in dem US-Patent
US 7 432 853 B2 beschrieben wird, doppelfrequente (z.B. L1/L2) bestmögliche Phasendaten; Alternativen gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verarbeiten jedoch einzelfrequente (z.B. nur für L1) Daten in dem Geometriefilter. Auf kurzen Basislinien wird die doppelfrequente (z.B. L1/L2) bestmögliche Trägerphasen-Kombination im Wesentlichen zu einer einzelfrequenten (z.B. nur L1) Trägerphase; wenn daher das Geometriefilter streng genommen einzelfrequente (z.B. nur für L1) Daten verarbeitet, wird es nahezu optimale Ergebnisse auf kurzen Basislinien bereitstellen. Auf langen Basislinien nähert die doppelfrequente (z.B. L1/L2) bestmögliche Phasenkombination die ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination, und daher werden die Ergebnisse aus einem einzelfrequenten (z.B. nur für L1) Geometriefilter mit den Ergebnissen aus den Ionosphärenfiltern korreliert. Empirische Versuche zeigen, dass weiterhin annehmbare Ergebnisse erzielt werden können, wenn die Korrelation zwischen der Ausgabe des Geometriefilters nur für L1 und die Ausgabe des Ionosphärenfilters für L1/L2 ignoriert werden.
Eine Alternative zur Verwendung einer Geometriefilter-Konfiguration nur für L1 besteht darin, das Geometriefilter ständig in einem ionosphärenfreien Modus laufen zu lassen. Obwohl diese Technik nicht optimal ist, hat sich erwiesen, dass sie eine annehmbare Leistung erbringt. Normalerweise muss nur die bestmögliche Trägerphasen-Kombination für die vorherrschende Basislinienlänge (und angenommene Änderungen beim Ionosphäreneinfluss) angepasst werden, wobei jede Anpassung zu einem Zurückstellen des Geometriefilters führt. Die Verarbeitung eines festgelegte Geometriefilters nur für L1 oder eines ionosphärenfreien Geometriefilters behebt das Problem der Zurückstellung und vereinfacht die Verarbeitung eines faktorisierten Arrays. Wenn eine Phase nur für L1 verwendet wird, ist es zudem nicht notwendig, für jeden Satelliten über L2-Daten zu verfügen, die verwendet werden, um das Geometriefilter zu aktualisieren, und dies führt zu einer verbesserten Lösungsverfügbarkeit.

Die Tabelle 4 gibt ein Beispiel einer Filtermethode gemäß einer Ausführungsform der Erfindung an. Tabelle 4. Beispiel einer Filtermethode

Filtertyp	2-Freq.	3-Freq.	Anmerkung
Geometrie	bestmögliche Trägerphasen-Kombination		einzelnes Geometriefilter, das für alle Satelliten verwendet wird
Ionosphäre	ionosphärische doppelfrequente Trägerphasen-Kombination	---	Filterbank mit 1 Filter pro Satellit
Code (Code-Träger)	L1-Code mit L1/L2-Phasenkombination, deren ionosphärischer Einfluss dem L1-Code entspricht	-	Filterbank mit 1 Filter pro Satellit
Hilfsmäßige Ionosphäre	-	bestmögliche dreifrequente ionosphärische Trägerphasen-Kombination	Filterbank mit 1 Filter für jeden 3-Frequenz-S atelliten
Zusätzlich (Q) „Quintessenz“	-	geometriefreie, ionosphärenfreie dreifrequente Trägerphasen-Kombination	Filterbank mit 1 Filter für jeden 3-Frequenz-Satelliten
Hilfsmäßiger Code (Code-Träger)	-	L5-Code mit L1/L5-Trägerphasen-Kombination, deren ionosphärischer Einfluss dem L5-Code entspricht	Filterbank mit 1 Filter für jeden 3-Frequenz-Satelliten

Tabelle 5 fasst Datenkombinationen zusammen, die für ein uneinheitliches Filtern auf einer, zwei oder drei Frequenzen von GPS-Signalen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung geeignet sind. Vergleichbare Kombinationen werden für andere GNSS verwendet. Tabelle 5. Filtertrennung für die Verarbeitung auf 1, 2 oder 3 Frequenzen

Filtertyp	1-Freq.	2-Freq.	3-Freq.	Anmerkung
Geometrie	nur L1-Trägerphase ODER L1-Trägerphase/ L1-Code ODER L1-GRAPHIC-(Trägerphase/ Code) Kombination	-	---	einzelnes Geometriefilter, das für alle Satelliten verwendet wird
Ionosphäre		ionosphärische doppelfrequente Trägerphasen-Kombination	---	Filterbank mit 1 Filter pro 2-Frequenz-Satellit
Code (Code-Träger)		L1-Code mit L1/L2-Phasenkombination, deren ionosphärischer Einfluss dem L1-Code entspricht ODER L1/L2 schmalspuriger Code und L1/L2 breitspurige Trägerphasen-Kombination	-	Filterbank mit 1 Filter pro 2-Frequenz-Satellit
Hilfsmäßige Ionosphäre	-	-	bestmögliche dreifrequente ionosphärische Trägerphasen-Kombination	Filterbank mit 1 Filter für jeden 3-Frequenz-Satelliten
Zusätzlich (Q) „Quintessenz“	-	-	geometriefreie, ionosphärenfreie dreifrequente Trägerphasen-Kombination	Filterbank mit 1 Filter für jeden 3-Frequenz-Satelliten
Hilfsmäßiger Code (Code-Träger)	-	-	L5-Code mit L1/L5 Phasenkombination, deren ionosphärischer Einfluss dem L5-Code entspricht ODER	Filterbank mit 1 Filter für jeden 3-Frequenz-Satellit
			L1/L2/L5 schmalspuriger Code mit L1/L2/L5-Phasenkombination mit entsprechender Ionosphäre ODER L2/L5-Code mit L2/L5-Trägerphase mit entsprechender Ionosphäre

1 bildet schematisch ein Echtzeit kinematisches Positionsbestimmungsszenario 100 ab, das ein GNSS-Erkundungselement 105 verwendet, das in der Lage ist, unterschiedlich viele GNSS-Signale von sichtbaren GNSS-Satelliten zu empfangen. Beispielsweise empfängt das Erkundungselement 105 nur ein Einzelfrequenzsignal (z.B. GPS L1) von den Satelliten 110 und 115, möglicherweise auf Grund eines schwachen Signals oder eines Mehrwegfehlers oder anderen Faktoren, empfängt Doppelfrequenzsignale (z.B. GPS L1 und L2) von den Satelliten 120 und 125, und empfängt Signale auf drei oder mehreren Frequenzen (z.B. GPS L1 und L2 und L5) von den Satelliten 130 und 135. Ähnlich empfängt die GNSS-Basisstation 140 Signale von einigen oder allen der gleichen Satelliten und kann mehr oder weniger viele Frequenzen von jedem Satelliten empfangen.
2 bildet schematisch ein Netzwerk-Positionsbestimmungsszenario 200 ab, das ein GNSS-Erkundungselement verwendet, das in der Lage ist, GNSS-Signale mit unterschiedlich vielen Trägerfrequenzen zu empfangen. Beispielsweise empfängt das Erkundungselement 205 nur ein Einzelfrequenzsignal (z.B. GPS L1) von den Satelliten 210 und 215, möglicherweise auf Grund eines schwachen Signals oder eines Mehrwegfehlers oder anderer Faktoren, empfängt Doppelfrequenzsignale (z.B. GPS L1 und L2) von den Satelliten 220 und 225 und empfängt Signale auf drei oder mehreren Frequenzen (z.B. GPS L1 und L2 und L5) von den Satelliten 230 und 235. Ähnlich empfangen die GNSS-Referenzstationen 240, 245 (und eventuell andere nicht gezeigte Stationen) Signale von einigen oder allen der gleichen Satelliten und können mehr oder weniger viele Frequenzen von jedem Satelliten empfangen. Ein Netzwerkprozessor 250 erhebt die Daten von den Referenzempfängern, erstellt Korrekturdaten und überträgt die Korrekturdaten an das Erkundungselement 205 über eine Kommunikationsverbindung 255.
3 ist ein Blockdiagramm eines typischen integrierten GNSS-Empfängersystems 300 mit einer GNSS-Antenne 305 und einer Kommunikationsantenne 310. Das Empfängersystem 300 kann als Erkundungselement oder Basisstation oder Referenzstation dienen. Das Empfängersystem 300 umfasst einen GNSS-Empfänger 315, ein Computersystem 320 und eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen 325. Das Computersystem 320 umfasst einen oder mehrere Prozessoren 330, ein oder mehrere Datenspeicherelemente 335, Programm-Code 340 zum Steuern des Prozessors bzw. der Prozessoren 330 und Benutzer-Ein-/Ausgabevorrichtungen 345, die eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen 350, wie etwa ein Display oder einen Lautsprecher oder einen Drucker, und eine oder mehrere Vorrichtungen 355 zum Empfangen einer Benutzereingabe, wie etwa eine Tastatur oder ein Touchpad oder eine Maus oder ein Mikrofon, umfassen können.
4 bildet schematisch einen höheren GNSS-Signalverarbeitungsfluss 400 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Eine GNSS-Signaldatengruppe 405 ist eine Gruppe von Beobachtungen, die erzielt wird, indem Signale von mehreren Satelliten an einem Empfänger empfangen werden. Die GNSS-Signaldatengruppe 405 wird einem Element 410 zugeführt, das die Daten auf das Filtern vorbereitet. Die sich ergebenden vorbereiteten Daten 415 umfassen Signaldaten auf drei oder mehreren Frequenzen 420, zweifrequente Signaldaten 425 und optionale einzelfrequente Signaldaten 430.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die Datenvorbereitungs-Komponente 410 einige oder alle der folgenden Schritte: (1) Speicherung (Puffern) der GNSS-Beobachtungsdaten einer Erkundungselementepoche, (2) zeitliche Synchronisierung von Referenzdaten und der GNSS-Beobachtungsdaten der Erkundungselementepoche nach dem Empfang der Referenzdaten, (3) Anwendung von Antennenkorrekturmodellen auf Basis- und Erkundungselement-Beobachtungen, (4) Bildung von Einzel- (zwischen Basis/Erkundungselement) Differenz-Pseudostrecken- und Trägerphasenbeobachtungen für jedes GNSS-Frequenzband, (5) Anwendung von troposphärischen Korrekturmodellen auf Einzeldifferenz-Beobachtungen, (6) Anwendung von ionosphärischen Korrekturmodellen auf Einzeldifferenz-Beobachtungen, (7) Bildung einer oder mehrerer linearer Kombinationen von Trägerphasen- und Pseudostrecken-Beobachtungen für jeden Satelliten - z.B. Bildung einer ionosphärenfreien Einzeldifferenz-Trägerphasen-Kombination, einer schmalspurigen Einzeldifferenz-Pseudostrecken-Kombination, usw. Die linearen Kombinationen verfügen über gewisse wichtige Eigenschaften, die bei den Positionsberechnungen genutzt werden. Beispielsweise sind ionosphärenfreie Kombinationen im Wesentlichen frei von ionosphärischem Einfluss. Das Einzeldifferenzieren von GNSS-Beobachtungen trägt dazu bei, die Auswirkung von satellitenabhängigen Fehlerquellen zu reduzieren. Satellitenuhrfehler werden im Wesentlichen durch eine Einzeldifferenzbildung zwischen Basis- und Erkundungselement-Empfängerdaten, die zum gleichen Zeitpunkt (Epoche) erhoben wurden, beseitigt.
Die vorbereiteten GNSS-Signaldaten 415 werden einem Element 435 zugeführt, das eine Gruppe von faktorisierten Filtern 500 (5) auf die vorbereiteten Daten 415 anwendet. Die Merkmale und Varianten der faktorisierten Filter 500 werden nachstehend beschrieben. Die Daten-Arrays, die durch das Anwenden von Filtern 500 auf vorbereitete Daten 415 erzielt werden, werden in einem Element 440 kombiniert, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen für alle Sender (z.B. für alle beobachteten GNSS-Satelliten und/oder Pseudoliten) zu bilden. Das Array 445 wird einem optionalen Positionsberechnungselement 450 zugeführt, das eine Empfängerposition 455 für den Zeitpunkt der Beobachtungen berechnet. Die Position 455 kann beispielsweise als Gleitkommalösung oder als eine andere Art der Positionslösung, wie etwa Festkomma, eine Kombination aus Gleit- und Festkomma berechnet werden oder kann unter Verwendung eines gewichteten Mittelwertes von Ambiguitäten, wie es in der vorläufigen US-Patentanmeldung 61/189,382 beschrieben wird, oder unter Verwendung von Techniken, die bei S. VERHAGEN, „The GNSS-integer ambiguities: estimation and validation“, Delft University of Technology, 2004, ISBN 90-804147-4-3, auch veröffentlicht bei PUBLICATIONS ON GEODESY 58, Delft, 2005, ISBN-13: 978 90 6132 290 0, ISBN-10: 90 6132 290, die hier zur Bezugnahme übernommen wird, beschrieben werden bestimmt werden.
5 bildet schematisch eine Filterarchitektur gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab, die dafür geeignet sind, Filterprozesse gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung durchzuführen. Eine vorbereitete GNSS-Signaldatengruppe, wie etwa die vorbereitete GNSS-Signaldatengruppe 415, wird den faktorisierten Filtern 500 zugeführt, die Elemente zum Durchführen von Nebenprozessen enthalten. Das optionale Element 505 berechnet die optionalen Koeffizienten 510 aus den vorbereiteten Daten. Die vorbereitete Datengruppe und die optionalen Koeffizienten 510 werden Subfiltern zugeführt, die Folgendes umfassen: ein einzelnes Geometriefilter 512 und eine geometriefreie Ionosphärenfilterbank 520, die beispielsweise ein Filter für jeden beobachteten zweifrequenten Satelliten aufweist. Einige erfindungsgemäße Ausführungsformen umfassen eine hilfsmäßige geometriefreie Ionosphärenfilterbank 530, die beispielsweise ein Filter für jeden beobachteten dreifrequenten Satelliten aufweist. Einige erfindungsgemäße Ausführungsformen umfassen ein oder mehrere optionale Code- (Code-Träger-) Filter 540, wie etwa ein derartiges Filter für jeden beobachteten zweifrequenten Satelliten; und/oder eine oder mehrere optionale zusätzliche (Q-) („Quintessenz-“) Filterbänke 550, wobei jede Filterbank beispielsweise ein Filter für jeden beobachteten dreifrequenten Satelliten aufweist; und/oder eine oder mehrere optionale hilfsmäßige Code-Filterbänke 560, wobei jede Filterbank ein Filter für jeden beobachteten dreifrequenten Satelliten aufweist.
Das Geometriefilter 512 erzeugt ein Array von Geometriefilter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 515. Die geometriefreie Ionosphärenfilterbank 520 erzeugt ein Array von Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 525. Soweit vorhanden, erzeugt die hilfsmäßige geometriefreie Ionosphärenfilterbank 530 ein Array von hilfsmäßigen Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 535. Soweit vorhanden erzeugt bzw. erzeugen das oder die optionale(n) Code-Filter 540 ein Array von optionalen Code-Filter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 545. Soweit vorhanden erzeugen die optionalen zusätzlichen (Q-) („Quintessenz-“) Filter 550 ein Array von optionalen zusätzlichen (Q-) Filter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 555. Soweit vorhanden erzeugt bzw. erzeugen das oder die optionale(n) hilfsmäßige(n) Code-Filter 560 ein Array von optionalen hilfsmäßigen Code-Filter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 565. Die Arrays, die von den Subfiltern erzeugt werden, werden einem Kombinator 570 zugeführt, der ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Beobachtungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 445 bereitstellt. Das Array 445 wird wahlweise einem Positionsbestimmungselement 580 zugeführt, um einen Prozess wie bei 450 durchzuführen, um eine Position 455 zu berechnen.
Die Anzahl von zusätzlichen (Q-) („Quintessenz-“) Filterbänken 550 beträgt beispielsweise zwei weniger als die Anzahl der beobachteten Satelliten-Trägerfrequenzen. Beispielsweise wird eine einzige Bank von zusätzlichen (Q-) Filtern für Satelliten, die drei beobachtete Trägerfrequenzen aufweisen, mit bis zu einem Filter pro Dreifrequenz-Satellit bereitgestellt, und zwei Bänke von (Q-) Filtern werden für Satelliten, die vier beobachtete Trägerfrequenzen aufweisen, bereitgestellt, wobei jede Bank bis zu einem Filter pro Vier-Frequenz Satellit aufweist.
Eine Anzahl von Code-Filter-Bänken 540 kann bis zur Anzahl der beobachteten Trägerfrequenzen bereitgestellt werden. Beispielsweise kann bzw. können eine oder zwei Bänke von Code-Filtern 540 für Satelliten bereitgestellt werden, die zwei beobachtete Trägerfrequenzen aufweisen, wobei jede Bank bis zu einem Filter pro Zwei-Frequenz-Satellit aufweist. Eine Anzahl von Bänken von hilfsmäßigen Code-Filtern 560 kann bis zur Anzahl von beobachteten Trägerfrequenzen bereitgestellt werden. Beispielsweise kann bzw. können eine oder zwei oder drei Bänke mit einem oder mehreren hilfsmäßigen Code-Filtern 560 für Satelliten bereitgestellt werden, die drei beobachtete Trägerfrequenzen aufweisen, wobei jede Bank bis zu einem Filter pro Dreifrequenz-Satellit aufweist. Ähnlich wird eine beliebige Anzahl von ein bis vier Code-Filterbänken für einen Satelliten bereitgestellt, der vier Trägerfrequenzen aufweist, wobei jede Bank bis zu einem Filter pro Vier-Frequenz-Satellit aufweist.
6 bildet schematisch einen Prozessfluss gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei 605 werden Koeffizienten 510 wahlweise aus vorbereiteten Signaldaten 415 berechnet. Bei 610 wird ein Geometriefilter, wie etwa das Geometriefilter 512, auf die vorbereiteten Signaldaten 415 angewendet, um das Array von Geometriefilter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 515 zu erzeugen. Bei 620 wird bzw. werden eine oder mehrere geometriefreie Ionosphärenfilterbänke 620, wie etwa die geometriefreie Ionosphärenfilterbank 520, auf die vorbereiteten Signaldaten 425 der zweifrequenten Satellitenbeobachtungen angewendet, um das Array von Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 525 zu erzeugen. Bei 630 wird bzw. werden eine oder mehrere Bänke von hilfsmäßigen geometriefreien Ionosphärenfiltern, soweit vorhanden, wie etwa die hilfsmäßigen Ionosphärenfilterbänke 530 auf die dreifrequenten Satellitenbeobachtungen angewendet, um das Array von hilfsmäßigen Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 535 zu erzeugen. Bei 640 wird bzw. werden ein oder mehrere optionale Code-Filter 540, soweit vorhanden, auf die zweifrequenten Satellitenbeobachtungen angewendet, um das Array von optionalen Code-Filter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 545 zu erzeugen. Bei 650 werden die optionalen zusätzlichen (Q-) („Quintessenz-“) Filter 550, soweit vorhanden, auf die Satellitenbeobachtungen auf drei oder mehreren Frequenzen angewendet, um das Array von optionalen zusätzlichen- (Q-) Filter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 555 zu erzeugen. Bei 660 wird bzw. werden die optionalen hilfsmäßigen Code-Filter 560, soweit vorhanden, auf die Satellitenbeobachtungen auf drei oder mehreren Frequenzen angewendet, um das Array von optionalen hilfsmäßigen Code-Filter-Ambiguitätsschätzungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 565 zu erzeugen. Bei 670 werden die durch die Subfilter erzeugten Arrays einem Kombinator 570 zugeführt, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Beobachtungen mit dazugehörigen statistischen Informationen 445 zu versorgen. Bei 675 wird das kombinierte Array 445 wahlweise einem Positionsbestimmungselement 675 zugeführt, um die Positionsberechnung 455 durchzuführen.
7 bildet schematisch alternative Geometriefilter-Architekturen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei einer Ausführungsform erzeugt das Geometriefilter 512 ein Array 515, indem es auf die vorbereiteten Daten auf drei oder mehreren Frequenzen 420 und auf die zweifrequenten Daten 425 eine zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination 705 (z.B. bestmögliche GPS L1/L2) anwendet. Bei einer Ausführungsform erzeugt das Geometriefilter 512 ein Array 515, indem es auf die vorbereiteten Daten auf drei oder mehreren Frequenzen 420 und die zweifrequenten Daten 425 und die einfrequenten Daten 430 eine einfrequente Trägerphasen- und Code-Kombination (z.B. GPS L1) 710 anwendet. Bei einer Ausführungsform erzeugt das Geometriefilter 512 ein Array 515, indem es auf die vorbereiteten Daten auf drei oder mehreren Frequenzen 420 und die zweifrequenten Daten 425 und die einfrequenten Daten 430 eine einfrequente Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination 715 (z.B. GPS L1) anwendet.
8 bildet schematisch eine zweifrequente Ionosphärenfilter-Architektur gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei einer Ausführungsform erzeugt die Ionosphärenfilterbank 520 ein Array 525, indem sie auf die vorbereiteten Daten auf drei oder mehreren Frequenzen 420 und die zweifrequenten Daten 425 der Daten für jeden Satelliten mit Beobachtungen auf zwei oder mehreren Frequenzen ein jeweiliges Ionosphärenfilter 805, 810, ... 815 anwendet. Die Ionosphärenfilter 805, 810, ... 815 gemäß einigen Ausführungsformen verwenden eine zweifrequente geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination (z.B. GPS L1/L2).
9 bildet schematisch eine hilfsmäßige Ionosphärenfilter-Architektur auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei einer Ausführungsform erzeugt die hilfsmäßige Ionosphärenfilterbank 530 ein Array 535, indem sie auf die vorbereiteten Daten 420 für jeden Satelliten mit drei oder mehreren Frequenzbeobachtungen ein jeweiliges hilfsmäßiges Ionosphärenfilter 905, 910, ... 915 anwendet.
10 bildet schematisch optionale hilfsmäßige Ionosphärenfilter-Architekturen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Die hilfsmäßigen Ionosphärenfilter 905, 910, ... 915 gemäß einigen Ausführungsformen verwenden eine zweifrequente geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination 1005 (z.B. GPS L1/L5), die andere Frequenzen als die Ionosphärenfilter der Ionosphärenfilterbank 520 (die z.B. GPS L1//L2 verwenden kann) benutzt. Die hilfsmäßigen Ionosphärenfilter 905, 910, ... 915 gemäß einigen Ausführungsformen verwenden eine zweifrequente geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination 1010 (z.B. GPS L2/L5), die andere Frequenzen als die Ionosphärenfilter der Ionosphärenfilterbank 520 benutzt. Die hilfsmäßigen Ionosphärenfilter 905, 910, ... 915 gemäß einigen Ausführungsformen verwenden eine bestmögliche geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination 1015 auf drei oder mehreren Frequenzen (z.B. GPS L1/L2/L5).
11 bildet schematisch optionale Code-Filter-Architekturen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei einer Ausführungsform erzeugt die optionale Code-Filter-Bank 540 ein Array 545, indem sie auf die vorbereiteten Daten 420, 425 von jedem Satelliten mit Beobachtungen auf zwei oder mehreren Frequenzen ein jeweiliges Code- (Code-Träger-) Filter 540 anwendet. Das bzw. die optionale(n) Code-Filter 540 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet bzw. verwenden eine Kombination 1105 von geometriefreien Code-Beobachtungen auf einer ersten Frequenz und Trägerphasen-Kombinationsbeobachtungen auf einer ersten und zweiten Frequenz mit entsprechendem ionosphärischen Einfluss (z.B. GPS L1-Code + GPS L1/L2-Trägerphase mit entsprechendem Ionosphäreneinfluss). Das bzw. die optionale(n) Code-Filter 540 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet bzw. verwenden eine Kombination 1110 von geometriefreien doppelfrequenten schmalspurigen Kombinationen mit doppelfrequenten breitspurigen Kombinationen (z.B. GPS L1/L2-Schmalspur + GPS L1/L2-Breitspur).
12 bildet schematisch zusätzliche (Q-) Filterbänke auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei einer Ausführungsform erzeugt bzw. erzeugen das bzw. die zusätzliche(n) (Q-) Filterbänke 550 ein Array 555, indem sie auf die vorbereiteten Daten auf drei oder mehreren Frequenzen 420 für jeden Satelliten mit drei oder mehreren Frequenzbeobachtungen ein jeweiliges zusätzliches (Q-) Filter 1205, 1210, ... 1215 anwendet bzw. anwenden. Zusätzlich verwenden die (Q-) Filter 1205, 1210, ... 1215 gemäß einigen Ausführungsformen eine geometriefreie, ionosphärenfreie dreifrequente Trägerphasen-Kombination (z.B. GPS L1/L2/L5) wie bei den „Quintessenz-“ Filtern aus dem US-Patent US 7 432 853 B2 .
13 bildet schematisch optionale hilfsmäßige Code-Filter-Architekturen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei einer Ausführungsform erzeugt die hilfsmäßige Code-Filterbank 560 ein Array 565, indem sie auf die vorbereiteten Daten 420 von jedem Satelliten mit drei oder mehreren Frequenzbeobachtungen ein jeweiliges hilfsmäßiges Code-Filter anwendet. Das bzw. die optionale(n) hilfsmäßige(n) Code-Filter 560 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet bzw. verwenden eine Kombination 1305 von Code-Beobachtungen auf einer dritten Frequenz (z.B. GPS L5) mit Trägerphasen-Kombinationen auf einer ersten Frequenz und einer dritten Frequenz (z.B. GPS L1 und L5) mit einem ionosphärischem Einfluss, der den Code-Beobachtungen auf einer dritten Frequenzen entspricht. Das bzw. die optionale(n) hilfsmäßige(n) Code-Filter 560 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet bzw. verwenden eine Kombination 1310 von Code-Beobachtungen auf einer zweiten Frequenz und einer dritten Frequenzen (z.B. GPS L2 und L5) mit Trägerphasen-Kombinationen auf einer zweiten Frequenz und einer dritten Frequenz (z.B. GPS L2 und L5), die einen ionosphärischen Einfluss aufweisen, der den Code-Beobachtungen auf einer zweiten Frequenz und einer dritten Frequenz entspricht. Das bzw. die optionale(n) hilfsmäßige(n) Code-Filter 560 gemäß einigen Ausführungsformen verwendet bzw. verwenden eine Kombination 1315 von dreifrequenten schmalspurigen Code-Beobachtungen (z.B. Schmalspur-Code auf GPS L1/L2/L5) mit dreifrequenten breitspurigen Trägerphasenbeobachtungen (z.B. Breitspur-Träger auf GPS L1/L2/L5) Trägerphasen-Kombinationen, die einen ionosphärischen Einfluss aufweisen, der den Code-Beobachtungen auf einer dritten Frequenz entspricht.
14 bildet schematisch eine Filterarchitektur 1400 für eine uneinheitliche GNSS-Signalverarbeitung auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei dieser Ausführungsform umfassen die Doppelfrequenz-Filter 1405 ein Geometriefilter 1410, eine oder mehrere Code-Filterbänke 1415 und die Ionosphärenfilterbänke 1420, und die Dreifachfrequenz-Filter 1425 umfassen eine oder mehrere hilfsmäßige Ionosphärenfilterbänke 1430, eine oder mehrere optionale zusätzliche (Q-) („Quintessenz-“) Filterbänke 1435 und eine oder mehrere optionale hilfsmäßige Code-Filterbänke 1440. Bei dieser Ausführungsform verwendet das Geometriefilter 1410 eine bestmögliche doppelfrequente (z.B. GPS L1/L2) Kombination, die Code-Filterbank bzw. -bänke 1415 weist bzw. weisen für jeden Satelliten ein Filter auf, das jeweils eine doppelfrequente (z.B. GPS L1/L2) Code-Träger-Kombination verwendet, und die Ionosphärenfilterbank bzw. -bänke 1420 weist bzw. weisen für jeden Satelliten ein Filter auf, das jeweils eine doppelfrequente (z.B. GPS L1/L2) geometriefreie Trägerphasen-Kombination verwendet, die hilfsmäßige(n) Ionosphärenfilterbank bzw. -bänke 1430 weist bzw. weisen für jeden Dreifrequenz-Satelliten ein Filter auf, das jeweils eine dreifrequente (z.B. GPS L1/L2/L5) ionosphärische Trägerphasen-Kombination oder eine zweifrequente ionosphärische Phasenkombination verwendet, die eine dritte Frequenz (z.B. GPS L1/L5 oder GPS L2/L5) verwendet, die optionale(n) zusätzliche(n) (Q-) („Quintessenz-“) Filterbank bzw. -bänke 1435 weist bzw. weisen für jeden Dreifrequenz-Satelliten ein Filter auf, das jeweils eine dreifrequente (z.B. GPS L1/L2/L5) geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination verwendet, und die optionale(n) hilfsmäßige(n) Code-Filterbank bzw. -bänke 1440 weist bzw. weisen für jeden Dreifrequenz-Satelliten ein Filter auf, das eine Code-Träger-Kombination verwendet, die den Code der dritten Frequenz (z.B. GPS L5-Code + GPS L1/L5-Trägerphase) umfasst.
15 bildet schematisch einen Prozessfluss für eine uneinheitliche GNSS-Signalverarbeitung auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei dieser Ausführungsform wird bei 1505 eine vorbereitete Datengruppe 415 optional verwendet, um Zweifrequenz-Koeffizienten 1510 zu berechnen. Bei 1515 werden die Doppelfrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1510 auf ein zweifrequentes Geometriefilter, wie etwa das Filter 1410, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrieträgerphasen-Kombination und dazugehörige Statistik 1520 zu erzeugen; bei 1525 werden die Doppelfrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1510 auf eine zweifrequente Ionosphärenfilterbank, wie etwa die Ionosphärenfilterbank 1420, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die ionosphärische Trägerphasen-Kombination und dazugehörige Statistik 1530 zu erzeugen; und bei 1535 werden die Doppelfrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1510 auf eine zweifrequente Code-Filterbank, wie etwa die Code-Filterbank 1415, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code- + Trägerphasen-Kombination und dazugehörige Statistik 1540 zu erzeugen.
Ebenfalls bei dieser Ausführungsform wird bei 1545 die vorbereitete Datengruppe 415 optional verwendet, um Dreifrequenz-Koeffizienten 1550 zu berechnen. Bei 1555 werden die Dreifrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1550 auf eine dreifrequente hilfsmäßige Ionosphärenfilterbank, wie etwa die hilfsmäßige Ionosphärenfilterbank 1430, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen, das eine ionosphärische Trägerphasen-Kombination verwendet, welche die dritte Frequenz verwendet, und dazugehörige Statistik 1560 zu erzeugen; bei 1565 werden die Dreifrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1550 auf eine dreifrequente zusätzliche (Q-) („Quintessenz-“) Filterbank, wie etwa die zusätzliche (Q-) Filterbank 1435, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen- „Quintessenz-“ Kombination und dazugehörige Statistik 1570 zu erzeugen; und bei 1575 werden die Dreifrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1550 auf eine dreifrequente hilfsmäßige Code-Filterbank, wie etwa die hilfsmäßige-Code-Filterbank 1440, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für eine Code- + Trägerphasen-Kombination, welche die dritte Frequenz verwendet, und dazugehörige Statistik 1580 zu erzeugen. Bei 1585 werden die Ergebnisse der Arrays 1520, 1530, 1540, 1560, 1570 und 1580 kombiniert, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen 445 zu erzeugen.
16 bildet schematisch eine Filterarchitektur für eine uneinheitliche GNSS-Signalverarbeitung auf einer Frequenz, auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei dieser Ausführungsform wird die Einzelfrequenz-Verarbeitung 1605 mit einem Einzelfrequenz-Geometriefilter 1610 ausgeführt, die Doppelfrequenzfilter 1615 umfassen eine oder mehrere Code-Filterbänke 1620 und Ionosphärenfilterbänke 1625, und die Dreifachfrequenz-Filter 1630 umfassen eine oder mehrere hilfsmäßige Ionosphärenfilterbänke 1635, eine oder mehrere optionale zusätzliche (Q-) („Quintessenz-“) Filterbänke 1640 und eine oder mehrere optionale hilfsmäßige Code-Filterbänke 1645. Bei dieser Ausführungsform verwendet das Geometriefilter 1610 eine Einzelfrequenz-Kombination (z.B. Trägerphase nur für GPS L1 oder GPS L1-Trägerphase und L1-Code- oder GPS L1-GRAPHIC-Kombination), die Code-Filterbank bzw. -bänke 1620 weist bzw. weisen für jeden Satelliten ein Filter auf, das jeweils eine doppelfrequente (z.B. GPS L1/L2) Code-Träger-Kombination verwendet, und die Ionosphärenfilterbank bzw. -bänke 1625 weist bzw. weisen für jeden Satelliten ein Filter auf, das eine doppelfrequente (z.B. GPS L1/L2) geometriefreie Trägerphasen-Kombination verwendet, die hilfsmäßige(n) Ionosphärenfilterbank bzw. -bänke 1635 weist bzw. weisen für jeden Dreifrequenz-Satelliten ein Filter auf, das jeweils eine dreifrequente (z.B. GPS L1/L2/L5) ionosphärische Trägerphasen-Kombination oder eine zweifrequente ionosphärische Phasenkombination verwendet, die eine dritte Frequenz (z.B. GPS L1/L5 oder GPS L2/L5) verwendet, die optionale(n) zusätzliche(n) (Q-) („Quintessenz-“) Filterbank bzw. -bänke 1640 weist bzw. weisen für jeden Dreifrequenz-Satelliten ein Filter auf, das jeweils eine dreifrequente (z.B. GPS L1/L2/L5) geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination verwendet, und die optionale(n) hilfsmäßige(n) Code-Filterbank bzw. -bänke 1645 weist bzw. weisen für jeden Dreifrequenz-Satelliten ein Filter auf, das jeweils eine Code-Träger-Kombination verwendet, die den Code der dritten Frequenz (z.B. GPS L5-Code + GPS L1/L5-Trägerphase) umfasst.
17 bildet schematisch einen Prozessfluss für eine uneinheitliche GNSS-Signalverarbeitung auf einer Frequenz, auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Bei dieser Ausführungsform wird bei 1705 die vorbereitete Datengruppe 415 optional verwendet, um Zweifrequenz-Koeffizienten 1710 zu berechnen. Bei 1715 werden die Einzelfrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 auf ein Einzelfrequenz-Geometriefilter, wie etwa das Filter 1610, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrieträgerphasen-Kombination und dazugehörige Statistik 1720 zu erzeugen; bei 1725 werden die Doppelfrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1710 auf eine zweifrequente Ionosphärenfilterbank, wie etwa die Ionosphärenfilterbank 1625, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die ionosphärische Trägerphasen-Kombination und dazugehörige Statistik 1730 zu erzeugen; und bei 1735 werden die Doppelfrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1710 auf eine zweifrequente Code-Filterbank, wie etwa die Code-Filterbank 1620, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code- + Trägerphasen-Kombination und dazugehörige Statistik 1740 zu erzeugen.
Ebenfalls bei dieser Ausführungsform wird bei 1745 die vorbereitete Datengruppe 415 optional verwendet, um die Dreifrequenz-Koeffizienten 1750 zu berechnen. Bei 1755 werden die Dreifrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1750 auf eine dreifrequente hilfsmäßige Ionosphärenfilterbank, wie etwa die hilfsmäßige Ionosphärenfilterbank 1635, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen, das eine ionosphärische Trägerphasen-Kombination verwendet, welche die dritte Frequenz verwendet, und dazugehörige Statistik 1760 zu erzeugen; bei 1765 werden die Dreifrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1750 auf eine dreifrequente zusätzliche (Q-) („Quintessenz-“) Filterbank, wie etwa die zusätzliche (Q-) Filterbank 1640, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen- „Quintessenz-“ Kombination und dazugehörige Statistik 1770 zu erzeugen; und bei 1775 werden die Dreifrequenz-Daten der vorbereiteten Datengruppe 415 und die optionalen Koeffizienten 1750 auf eine dreifrequente hilfsmäßige Code-Filterbank, wie etwa die hilfsmäßige Code-Filterbank 1645, angewendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für eine Code- + Trägerphasen-Kombination, welche die dritte Frequenz verwendet, und dazugehörige Statistik 1780 zu erzeugen. Bei 1785 werden die Ergebnisse der Arrays 1720, 1730, 1740, 1760, 1770 und 1780 kombiniert, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen 445 zu erzeugen.
Die Leistungsanforderung für die Kalman-Filterverarbeitung nimmt quadratisch mit der Anzahl von Zuständen und linear mit der Anzahl von Beobachtungen zu.
Einige erfindungsgemäße Ausführungsformen verwenden Ionosphärenfilter, wie sie in der internationalen Patentschrift WO 2007/032947 beschrieben werden.
Nachstehend werden Zustandsbeschreibungen für Kalman-Filter gemäß einigen Ausführungsformen aufgeführt:

Geometrie-Filter (L1-Trägerphase/L1-GRAPHIC-Kombination) ${[x, y, z, t, n_{L 1}^{1}, n_{L 1}^{2}, \dots \dots \dots n_{L 1}^{s}]}^{T}$
Geometrie-Filter (uneinheitlicher L1/L2-Betrieb) ${[x, y, z, t, n_{L 1}^{1}, n_{L 2}^{1}, n_{L 1}^{2} n_{L 2}^{2}, \dots \dots \dots n_{L 1}^{s} n_{L 2}^{s}]}^{T}$
Geometrie-Filter (bestmögliche L1/L2) ${[x, y, z, t, n_{M E}^{1}, n_{M E}^{2}, \dots \dots \dots n_{M E}^{s}]}^{T}$
Die Ionosphärenfilter-Trägerphasen-Kombination ist gegeben durch: $ϕ_{1} = λ_{L 1} ϕ_{L 1} - λ_{L 2} ϕ_{L 2} - n_{1}$
Die Ionosphärenambiguität n_I und der Mehrwegfehler mp_I werden in das Filter geschätzt.
- Ionosphärenfilter (einfach) [n_I, mp_I]^T
- Der Term der Code-Filterambiguität n_phase entspricht dem Träger, der im Code-Filter verwendet wird.

Auf kurzen Basislinien mit streng eingeschränkten Ionosphärenfiltern, z.B. mit nahe aneinander liegenden Empfängern, ist das Ionosphären- Δ gleich Null.
Einige erfindungsgemäße Ausführungsformen verwenden ein L1/L2-Geometriefilter und schalten nach dem Ausfall des L2-Signals von einem oder mehreren Satelliten auf ein Geometriefilter nur für L1. $Code - (Code - Tr \ddot{a} ger -) Filter {[n_{p h a s e}, m p_{c o d e}]}^{T}$
$Q - Filter {[n_{p h a s e}, m p_{p h a s e}]}^{T}$
Eine beliebige Vielzahl der oben beschriebenen Aspekte der Erfindung kann kombiniert werden, um weitere Aspekte und Ausführungsformen zu bilden, mit dem Ziel, zusätzliche Vorteile bereitzustellen, insbesondere im Hinblick auf Konvergenzgeschwindigkeit, Wiederherstellung nach Sprüngen und/oder Systembrauchbarkeit.
Alle oben beschriebenen Geräte und ihre Ausführungsformen können in ein Erkundungselement, einen Referenzempfänger oder eine Netzwerkstation integriert werden, und/oder die beschriebenen Verarbeitungsverfahren können in einem Prozessor durchgeführt werden, der von den Empfängern getrennt und sogar entfernt ist, die verwendet werden, um die Beobachtungen zu erheben (z.B. Beobachtungsdaten, die von einem oder mehreren Empfängern erhoben werden, können aus dem Speicher zur Nachbearbeitung abgerufen werden, oder Beobachtungen von mehreren vernetzten Referenzstationen können an einen Netzwerkprozessor für eine Verarbeitung nahezu in Echtzeit übertragen werden, um einen Korrekturdatenstrom zu generieren, und/oder Meldungen von virtuellen Referenzstationen, die an ein oder mehrere Erkundungselemente übertragen werden können). Daher betrifft die Erfindung auch ein Erkundungselement, einen Referenzempfänger oder eine Netzwerkstation, die ein beliebiges der obigen Geräte umfassen.
Bei einer Ausführungsform ist der Empfänger des Geräts einer beliebigen der oben beschriebenen Ausführungsformen von dem Filter und dem Verarbeitungselement getrennt. Insbesondere ist es möglich, die Nachbearbeitung und die Netzwerkverarbeitung der Beobachtungen vorzunehmen. D.h., dass die Bestandteile der Geräte zur Verarbeitung von Beobachtungen selber keinen Empfänger benötigen. Der Empfänger kann von einer anderen Entität als der Entität, welche die Verarbeitung vornimmt, getrennt sein und sogar dieser angehören/ von dieser betrieben werden. Für die Nachbearbeitung können die Beobachtungen aus einer Datengruppe abgerufen werden, die zuvor erhoben und gespeichert wurde, und mit Referenzstationsdaten verarbeitet werden, die zuvor erhoben und gespeichert wurden; die Verarbeitung wird beispielsweise auf einem Bürocomputer lange nach der Datenerhebung und somit nicht in Echtzeit ausgeführt. Für eine Netzwerkverarbeitung erheben mehrere Referenzstationsempfänger Beobachtungen der Signale von mehreren Satelliten und diese Daten werden einem Netzwerkprozessor zugeführt, der beispielsweise einen Korrekturdatenstrom generieren kann, oder der beispielsweise eine Korrektur der „virtuellen Referenzstation“ generieren kann, die einem Erkundungselement zugeführt wird, so dass das Erkundungselement eine differenzielle Verarbeitung ausführen kann. Die Daten, die dem Erkundungselement bereitgestellt werden, können Ambiguitäten sein, die in dem Netzwerkprozessor bestimmt werden, die das Erkundungselement verwenden kann, um seine Positionslösung zu beschleunigen, oder können in Form von Korrekturen vorliegen, die das Erkundungselement anwendet, um seine Positionslösung zu verbessern. Das Netzwerk wird typischerweise als ein Dienst für Erkundungselement-Betreiber betrieben, während der Netzwerkbetreiber typischerweise eine andere Entität ist als der Betreiber der Erkundungselemente. Dies gilt für alle der oben beschriebenen Geräte und Ansprüche.
Alle oben beschriebenen Verfahren sowie ihre Ausführungsformen können mittels eines Computerprogramms umgesetzt werden. Das Computerprogramm kann auf ein Gerät, ein Erkundungselement, einen Referenzempfänger oder eine Netzwerkstation wie oben beschrieben geladen werden. Daher betrifft die Erfindung auch ein Computerprogramm, das, wenn es auf einem Gerät, einem Erkundungselement, einem Referenzempfänger oder einer Netzwerkstation wie oben beschrieben ausgeführt wird, eines der oben beschriebenen Verfahren und ihrer Ausführungsformen ausführt.
Die Erfindung betrifft auch ein computerlesbares Medium oder ein Computerprogramm-Produkt, welches das oben erwähnte Computerprogramm umfasst. Das computerlesbare Medium oder das Computerprogramm-Produkt kann beispielsweise ein Magnetband, eine optische Speicherplatte, eine Magnetplatte, eine magneto-optische Platte, eine CD-ROM, eine DVD, eine CD, eine Flash-Speichereinheit oder dergleichen sein, auf denen das Computerprogramm dauerhaft oder zeitweise gespeichert ist. Die Erfindung betrifft auch ein computerlesbares Medium (oder ein Computerprogramm-Produkt), das computerausführbare Anweisungen umfasst, um eines der erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen.
Die Erfindung betrifft auch eine Firmware-Aktualisierung, die dazu geeignet ist, um auf Empfängern installiert zu werden, die sich bereits im Einsatz befinden, d.h. ein Computerprogramm, das dem Einsatzgebiet als Computerprogramm-Produkt geliefert wird. Dies gilt für alle oben beschriebenen Verfahren und Geräte.
GNSS-Empfänger können eine Antenne, die konfiguriert ist, um die Signale auf den Frequenzen zu empfangen, die von den Satelliten ausgesendet werden, Prozessoreinheiten, eine oder mehrere genaue Taktgeber (wie etwa Quarzoszillatoren), ein oder mehrere Computerverarbeitungseinheiten (CPU), eine oder mehrere Speichereinheiten (RAM, ROM, Flash-Speicher oder dergleichen) und ein Display zum Anzeigen von Positionsinformationen für einen Benutzer umfassen.
Wenn die Begriffe „Empfänger“, „Filter“ und „Verarbeitungselement“ hier als Einheiten eines Geräts verwendet werden, erfolgt keine Einschränkung bezüglich der Verteilung der Bestandteile einer Einheit. D.h., dass die Bestandteile einer Einheit über verschiedene Software- oder Hardware-Komponenten oder Vorrichtungen verteilt sein können, um die beabsichtigte Funktion umzusetzen. Ferner können die Einheiten zusammengebracht werden, um ihre Funktionen anhand einer kombinierten, einzelnen Einheit auszuführen. Beispielsweise können der Empfänger, das Filter und das Verarbeitungselement kombiniert werden, um eine einzige Einheit zu bilden, um die kombinierten Funktionalitäten der Einheiten auszuführen.
Die oben erwähnten Einheiten können unter Verwendung von Hardware, Software, einer Kombination von Hardware und Software, vorprogrammierten ASICs (anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen), usw. umgesetzt werden. Eine Einheit kann eine Computerverarbeitungseinheit (CPU), eine Speichereinheit, Ein-/Ausgabe-(E/A) Einheiten, Netzwerkverbindungseinheiten, usw. umfassen.
Obwohl die vorliegende Erfindung auf der Basis von ausführlichen Beispielen beschrieben wurde, dienen die ausführlichen Beispiele nur dazu, dem Fachmann ein besseres Verständnis zu vermitteln, und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung einzuschränken. Der Umfang der Erfindung wird viel mehr durch die beiliegenden Ansprüche definiert.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung einer Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von Signalen einer ersten Gruppe von Satelliten, die mindestens drei Träger aufweisen, und von Signalen einer zweiten Gruppe von Satelliten, die zwei Träger aufweisen, abgeleitet werden, umfassend folgende Schritte: a. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten eines Geometriefilters, das eine Geometriefilterkombination verwendet, um ein Array von Geometriefilter-Ambiguitätsschätzungen für die Geometriefilterkombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, b. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von Ionosphärenfiltern, die jeweils eine zweifrequente ionosphärische Kombination verwenden, um ein Array von Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die zweifrequenten ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede zweifrequente ionosphärische Kombination eine geometriefreie zweifrequente ionosphärische Restträgerphasen-Kombination von Beobachtungen einer ersten Frequenz und Beobachtungen einer zweiten Frequenz umfasst; c. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern, die jeweils eine hilfsmäßige ionosphärische Kombination verwenden, um ein Array von hilfsmäßigen Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßigen ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede hilfsmäßige ionosphärische Kombination Trägerphasenbeobachtungen einer dritten Frequenz und Trägerphasenbeobachtungen mindestens einer der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz verwendet, wobei die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eines umfasst von: (1) einer zweifrequenten geometriefreien ionosphärischen Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz und der dritten Frequenz, und (2) eine dreifrequente geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz, der zweiten Frequenz und der dritten Frequenz, und d. Vorbereiten eines kombinierten Arrays von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen durch Kombinieren der Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Geometriefilterkombination eines umfasst von: (1) einer zweifrequenten Geometrieträgerphasen-Kombination, (2) einer einfrequenten Trägerphasen- und Code-Kombination, und (3) einer einfrequenten Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination eine bestmögliche Kombination ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination eine Kombination der GPS L1-Trägerfrequenz und der GPS L2-Trägerfrequenz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die einzelfrequente Trägerphasen- und Code-Kombination eine Kombination von GPS L1-Trägerphase und GPS L1-Code ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einzelfrequenz der einzelfrequenten Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination die GPS L1-Trägerfrequenz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bank von Ionosphärenfiltern ein Ionosphärenfilter pro Satellit der zweiten Satellitengruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eine bestmögliche Kombination ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern einen hilfsmäßigen Ionosphärenfilter pro Satellit der ersten Satellitengruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend das Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines Code-Filters, das eine jeweilige geometriefreie Code-Träger-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Vorbereiten eines kombinierten Arrays das Kombinieren der Arrays des mindestens einen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter umfasst, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei jede geometriefreie Code-Träger-Kombination eines umfasst von: (1) einer Kombination einer Code-Beobachtung auf einer ersten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer zweiten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer zweiten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung auf einer ersten Frequenz entspricht; und (2) eine zweifrequente schmalspurige Code-Kombination mit einer zweifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das mindestens eine Code-Filter ein Code-Filter pro Satellit der zweiten Satellitengruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend das Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von der ersten Satellitengruppe abgeleitet werden, mindestens einer Bank von zusätzlichen Filtern, wobei jedes zusätzliche Filter eine geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination von mindestens drei Frequenzen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und wobei das Vorbereiten eines kombinierten Arrays einen der folgenden Schritte umfasst: (1) Kombinieren der Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen; und (2) Kombinieren der Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des mindestens einen Code-Filters und des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die mindestens eine Bank von zusätzlichen Filtern mindestens ein zusätzliches Filter pro Satellit der ersten Satellitengruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner umfassend das Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines hilfsmäßigen Code-Filters, das eine jeweilige geometriefreie hilfsmäßige Code-Träger-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßige Code-Träger-Kombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und wobei das Vorbereiten eines kombinierten Arrays einen der folgenden Schritte umfasst: (1) Kombinieren der Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, (2) Kombinieren der Arrays des mindestens einen hilfsmäßigen Code-Filters mit den Arrays der Geometriefilter und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter und des mindestens einen Code-Filters, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und (3) Kombinieren der Arrays des mindestens einen hilfsmäßigen Code-Filters mit den Arrays der Geometriefilter und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter und des mindestens einen Code-Filters und der zusätzlichen Filtern, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei jede hilfsmäßige Code-Träger-Kombination eine umfasst von: (1) einer Kombination einer Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer dritten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer dritten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz entspricht, (2) einer Kombination einer Code-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz entspricht, und (3) einer Kombination einer dreifrequenten schmalspurigen Code-Kombination mit einer dreifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination, wobei der ionosphärische Einfluss der dreifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination dem ionosphärischen Einfluss der dreifrequenten Code-Kombination entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, umfassend ein hilfsmäßiges Code-Filter pro Satellit der ersten Satellitengruppe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Satelliten Satelliten des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) sind, wobei die erste Satellitengruppe die GPS-Träger L1, L2 und L5 aufweist, und wobei die zweite Satellitengruppe die GPS-Träger L1 und L2 aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer Maschine, die mindestens einen Prozessor mit maschinenlesbaren Anweisungen aufweist, um eine Gruppe von GNSS-Signaldaten zu verarbeiten, die von Signalen einer ersten Gruppe von Satelliten, die mindestens drei Träger aufweisen, und von Signalen einer zweiten Gruppe von Satelliten, die zwei Träger aufweisen, abgeleitet werden, umfassend folgende Schritte: a. Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten ein Geometriefilter anzuwenden, das eine Geometriefilterkombination verwendet, um dadurch ein Array von Geometriefilter-Ambiguitätsschätzungen für die Geometriefilterkombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, b. Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten eine Bank von Ionosphärenfiltern anzuwenden, die jeweils eine zweifrequente ionosphärische Kombination verwenden, um ein Array von Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die zweifrequenten ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede zweifrequente ionosphärische Kombination eine geometriefreie zweifrequente ionosphärische Restträgerphasen-Kombination von Beobachtungen einer ersten Frequenz und Beobachtungen einer zweiten Frequenz umfasst; c. Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten eine Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern anzuwenden, die jeweils eine hilfsmäßige ionosphärische Kombination verwenden, um ein Array von hilfsmäßigen Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßigen ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede hilfsmäßige ionosphärische Kombination Trägerphasenbeobachtungen einer dritten Frequenz und Trägerphasenbeobachtungen von mindestens einer der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz verwendet, wobei die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eines umfasst von: (1) einer zweifrequenten geometriefreien ionosphärischen Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz und der dritten Frequenz, und (2) eine dreifrequente geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz, der zweiten Frequenz und der dritten Frequenz., und d. Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen durch das Kombinieren der Arrays der Geometriefilter und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter vorzubereiten.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Geometriefilterkombination eine umfasst von: (1) einer zweifrequenten Geometrieträgerphasen-Kombination, (2) einer einzelfrequenten Trägerphasen- und Code-Kombination, und (3) einer einzelfrequenten Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 21, wobei die zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination eine bestmögliche Kombination ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination eine Kombination der GPS L1-Trägerfrequenz und der GPS L2-Trägerfrequenz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die einzelfrequente Trägerphasen- und Code-Kombination eine Kombination von GPS L1-Trägerphase und GPS L1-Code ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die Einzelfrequenz der einzelfrequenten Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination die GPS L1-Trägerfrequenz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei die Bank von Ionosphärenfiltern ein Ionosphärenfilter pro Satellit der zweiten Satellitengruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eine bestmögliche Kombination ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, wobei die Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern ein hilfsmäßiges Ionosphärenfilter pro Satellit der ersten Satellitengruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, ferner umfassend das Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens ein Code-Filter anzuwenden, das eine jeweilige geometriefreie Code-Träger-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Vorbereiten eines kombinierten Arrays das Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen umfasst, um die Arrays des mindestens einen Code-Filters mit den Arrays der Geometriefilter und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter zu kombinieren, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, wobei jede geometriefreie Code-Träger-Kombination eine umfasst von: (1) einer Kombination einer Code-Beobachtung auf einer ersten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer zweiten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer zweiten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung auf einer ersten Frequenz entspricht; und (2) einer zweifrequenten schmalspurigen Code-Kombination mit einer zweifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 31, wobei das mindestens eine Code-Filter ein Code-Filter pro Satellit der zweiten Satellitengruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 32, ferner umfassend das Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von der ersten Satellitengruppe abgeleitet werden, mindestens eine Bank von zusätzlichen Filtern anzuwenden, wobei jedes zusätzliche Filter eine geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination von mindestens drei Frequenzen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und wobei das Vorbereiten eines kombinierten Arrays einen der folgenden Schritte umfasst: (1) Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um die Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter zu kombinieren, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen; und (2) Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um die Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des mindestens einen Code-Filters und des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter zu kombinieren, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei die mindestens eine Bank von zusätzlichen Filtern mindestens ein zusätzliches Filter pro Satellit der ersten Satellitengruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 34, ferner umfassend das Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens ein hilfsmäßiges Code-Filter anzuwenden, das eine jeweilige geometriefreie hilfsmäßige Code-Träger-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßige Code-Träger-Kombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und wobei das Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um ein kombiniertes Array vorzubereiten, einen der folgenden Schritte umfasst: (1) Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um die Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter zu kombinieren, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, (2) Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um die Arrays des mindestens einen hilfsmäßigen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter und des mindestens einen Code-Filters zu kombinieren, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und (3) Betreiben des mindestens einen Prozessors gemäß maschinenlesbaren Anweisungen, um die Arrays des mindestens einen hilfsmäßigen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter und des mindestens einen Code-Filters und der zusätzlichen Filter zu kombinieren, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei jede hilfsmäßige Code-Träger-Kombination eine umfasst von: (1) einer Kombination einer Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer dritten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer dritten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz entspricht, (2) einer Kombination einer Code-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz entspricht, und (3) einer Kombination einer dreifrequenten schmalspurigen Code-Kombination mit einer dreifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination, wobei der ionosphärische Einfluss der dreifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination dem ionosphärischen Einfluss der dreifrequenten Code-Kombination entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 36, umfassend ein hilfsmäßiges Code-Filter pro Satellit der ersten Satellitengruppe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 37, wobei die Satelliten Satelliten des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) sind, wobei die erste Satellitengruppe die GPS-Träger L1, L2 und L5 aufweist, und wobei die zweite Satellitengruppe die GPS-Träger L1 und L2 aufweist.
Gerät zur Verarbeitung einer Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von Signalen einer ersten Satellitengruppe, die mindestens drei Träger aufweist, und von Signalen einer zweiten Satellitengruppe, die zwei Träger aufweist, abgeleitet werden, umfassend: a. Mittel zum Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten eines Geometriefilters, das eine Geometriefilterkombination verwendet, um ein Array von Geometriefilter-Ambiguitätsschätzungen für die Geometriefilterkombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, b. Mittel zum Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von Ionosphärenfiltern, die jeweils eine zweifrequente ionosphärische Kombination verwenden, um ein Array von Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die zweifrequenten ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede zweifrequente ionosphärische Kombination eine geometriefreie zweifrequente ionosphärische Restträgerphasen-Kombination von Beobachtungen einer ersten Frequenz und Beobachtungen einer zweiten Frequenz umfasst; c. Mittel zum Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern, die jeweils eine hilfsmäßige ionosphärische Kombination verwenden, um ein Array von hilfsmäßigen Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßige ionosphärische Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede hilfsmäßige ionosphärische Kombination Trägerphasenbeobachtungen einer dritten Frequenz und Trägerphasenbeobachtungen von mindestens einer der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz verwendet, wobei die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eines umfasst von: (1) einer zweifrequenten geometriefreien ionosphärischen Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz und der dritten Frequenz, und (2) eine dreifrequente geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz, der zweiten Frequenz und der dritten Frequenz., und d. Mittel zum Vorbereiten eines kombinierten Arrays von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen durch Kombinieren der Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter.
Gerät nach Anspruch 39, wobei die Geometriefilterkombination eine umfasst von: (1) einer zweifrequenten Geometrieträgerphasen-Kombination, (2) einer einzelfrequenten Trägerphasen- und Code-Kombination, und (3) einer einzelfrequenten Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 40, wobei die zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination eine bestmögliche Kombination ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 41, wobei die zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination eine Kombination der GPS L1-Trägerfrequenz und der GPS L2-Trägerfrequenz ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 42, wobei die einzelfrequente Trägerphasen- und Code-Kombination eine Kombination von GPS L1-Trägerphase und GPS L1-Code ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 42, wobei die Einzelfrequenz der einzelfrequenten Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination die GPS L1-Trägerfrequenz ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 44, wobei die Bank von Ionosphärenfiltern ein Ionosphärenfilter pro Satellit der zweiten Satellitengruppe umfasst.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 45, wobei die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eine bestmögliche Kombination ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 46, wobei die Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern ein hilfsmäßiges Ionosphärenfilter pro Satellit der ersten Satellitengruppe umfasst.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 47, ferner umfassend Mittel zum Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines Code-Filters, das eine jeweilige geometriefreie Code-Träger-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Gerät nach Anspruch 48, wobei die Mittel zum Vorbereiten eines kombinierten Arrays Mittel zum Kombinieren der Arrays des mindestens einen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter umfassen, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 49, wobei jede geometriefreie Code-Träger-Kombination eine umfasst von: (1) einer Kombination einer Code-Beobachtung auf einer ersten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer zweiten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer zweiten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung auf einer ersten Frequenz entspricht; und (2) einer zweifrequenten schmalspurigen Code-Kombination mit einer zweifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination.
Gerät nach einem der Ansprüche 48 bis 50, wobei das mindestens eine Code-Filter ein Code-Filter pro Satellit der zweiten Satellitengruppe umfasst.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 51, ferner umfassend Mittel zum Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von der ersten Satellitengruppe abgeleitet werden, mindestens einer Bank von zusätzlichen Filtern, wobei jedes zusätzliche Filter eine geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination von mindestens drei Frequenzen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und wobei die Mittel zum Vorbereiten eines kombinierten Arrays eines umfassen von: (1) Mitteln zum Kombinieren der Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen; und (2) Mitteln zum Kombinieren der Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des mindestens einen Code-Filters und des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Gerät nach Anspruch 52, wobei die mindestens eine Bank von zusätzlichen Filtern mindestens ein zusätzliches Filter pro Satellit der ersten Satellitengruppe umfasst.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 53, ferner umfassend Mittel zum Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines hilfsmäßigen Code-Filters, das eine jeweilige geometriefreie hilfsmäßige Code-Träger-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßige Code-Träger-Kombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und wobei die Mittel zum Vorbereiten eines kombinierten Arrays eines umfassen von: (1) Mitteln zum Kombinieren der Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, (2) Mitteln zum Kombinieren der Arrays des mindestens einen hilfsmäßigen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, und des mindestens einen Code-Filters, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und (3) Mitteln zum Kombinieren der Arrays des mindestens einen hilfsmäßigen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter und des mindestens einen Code-Filters und der zusätzlichen Filter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Gerät nach Anspruch 54, wobei jede hilfsmäßige Code-Träger-Kombination eine umfasst von: (1) einer Kombination einer Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer dritten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer dritten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz entspricht, (2) einer Kombination einer Code-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz entspricht, und (3) einer Kombination einer dreifrequenten schmalspurigen Code-Kombination mit einer dreifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination, wobei der ionosphärische Einfluss der dreifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination dem ionosphärischen Einfluss der dreifrequenten Code-Kombination entspricht.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 55, umfassend ein hilfsmäßiges Code-Filter pro Satellit der ersten Satellitengruppe.
Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 56, wobei die Satelliten Satelliten des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) sind, wobei die erste Satellitengruppe die GPS-Träger L1, L2 und L5 aufweist, und wobei die zweite Satellitengruppe die GPS-Träger L1 und L2 aufweist.
Gerät zur Verarbeitung einer Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von Signalen einer ersten Gruppe von Satelliten, die mindestens drei Träger aufweisen, und Signalen einer zweiten Gruppe von Satelliten, die zwei Träger aufweisen, abgeleitet werden, umfassend mindestens einen Prozessor mit dazugehörigem Speicher und einer Vielzahl von Filtern, umfassend: a. ein Geometriefilter, das eine Geometriefilterkombination verwendet, um aus der Gruppe von GNSS-Signaldaten ein Array von Geometriefilter-Ambiguitätsschätzungen für die Geometriefilterkombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzeugen, b. eine Bank von Ionosphärenfiltern, die jeweils eine zweifrequente ionosphärische Kombination verwenden, um aus der Gruppe von GNSS-Signaldaten ein Array von Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die zweifrequenten ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede zweifrequente ionosphärische Kombination eine geometriefreie zweifrequente ionosphärische Restträgerphasen-Kombination von Beobachtungen einer ersten Frequenz und Beobachtungen einer zweiten Frequenz umfasst; c. eine Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern, die jeweils eine hilfsmäßige ionosphärische Kombination verwenden, um aus der Gruppe von GNSS-Signaldaten ein Array von hilfsmäßigen Ionosphärenfilter-Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßigen ionosphärischen Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, wobei jede hilfsmäßige ionosphärische Kombination Trägerphasenbeobachtungen einer dritten Frequenz und Trägerphasenbeobachtungen von mindestens einer der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz verwendet, wobei die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eines umfasst von: (1) einer zweifrequenten geometriefreien ionosphärischen Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz und der dritten Frequenz, und (2) eine dreifrequente geometriefreie ionosphärische Trägerphasen-Kombination der ersten Frequenz, der zweiten Frequenz und der dritten Frequenz., und d. einen Kombinator, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen durch Kombinieren der Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter vorzubereiten.
Gerät nach Anspruch 58, wobei die Geometriefilterkombination eine umfasst von: (1) einer zweifrequenten Geometrieträgerphasen-Kombination, (2) einer einfrequenten Trägerphasen- und Code-Kombination, und (3) einer einzelfrequenten Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 59, wobei die zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination eine bestmögliche Kombination ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 60, wobei die zweifrequente Geometrieträgerphasen-Kombination eine Kombination der GPS L1-Trägerfrequenz und der GPS L2-Trägerfrequenz ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 61, wobei die einzelfrequente Trägerphasen- und Code-Kombination eine Kombination von GPS L1-Trägerphase und GPS LI-Code ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 61, wobei die Einzelfrequenz der einzelfrequenten Trägerphasen- und GRAPHIC-Kombination die GPS L1-Trägerfrequenz ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 63, wobei die Bank von Ionosphärenfiltern ein Ionosphärenfilter pro Satellit der zweiten Satellitengruppe umfasst.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 64, wobei die hilfsmäßige ionosphärische Kombination eine bestmögliche Kombination ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 65, wobei die Bank von hilfsmäßigen Ionosphärenfiltern ein hilfsmäßiges Ionosphärenfilter pro Satellit der ersten Satellitengruppe umfasst.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 66, ferner umfassend Mittel zum Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines Code-Filters, das eine jeweilige geometriefreie Code-Träger-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Gerät nach Anspruch 67, wobei die Mittel zum Vorbereiten eines kombinierten Arrays Mittel zum Kombinieren der Arrays des mindestens einen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter umfassen, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 68, wobei jede geometriefreie Code-Träger-Kombination eine umfasst von: (1) einer Kombination einer Code-Beobachtung auf einer ersten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer zweiten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer zweiten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung auf einer ersten Frequenz entspricht; und (2) einer zweifrequenten schmalspurigen Code-Kombination mit einer zweifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination.
Gerät nach einem der Ansprüche 67 bis 69, wobei das mindestens eine Code-Filter ein Code-Filter pro Satellit der zweiten Satellitengruppe umfasst.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 70, ferner umfassend Mittel zum Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von der ersten Satellitengruppe abgeleitet werden, mindestens einer Bank von zusätzlichen Filtern, wobei jedes zusätzliche Filter eine geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination von mindestens drei Frequenzen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und wobei die Mittel zum Vorbereiten eines kombinierten Arrays eines umfassen von: (1) Mitteln zum Kombinieren der Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen; und (2) Mitteln zum Kombinieren der Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des mindestens einen Code-Filters und des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Gerät nach Anspruch 71, wobei die mindestens eine Bank von zusätzlichen Filtern mindestens ein zusätzliches Filter pro Satellit der ersten Satellitengruppe umfasst.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 72, ferner umfassend Mittel zum Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines hilfsmäßigen Code-Filters, das eine jeweilige geometriefreie hilfsmäßige Code-Träger-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die hilfsmäßige Code-Träger-Kombination und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und wobei die Mittel zum Vorbereiten eines kombinierten Arrays eines umfassen von: (1) Mitteln zum Kombinieren der Arrays der zusätzlichen Filter mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, (2) Mitteln zum Kombinieren der Arrays des mindestens einen hilfsmäßigen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter und des mindestens einen Code-Filters, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen, und (3) Mitteln zum Kombinieren der Arrays des mindestens einen hilfsmäßigen Code-Filters mit den Arrays des Geometriefilters und der Ionosphärenfilter und der hilfsmäßigen Ionosphärenfilter und des mindestens einen Code-Filters und der zusätzlichen Filter, um das kombinierte Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasenbeobachtungen und dazugehörige statistische Informationen zu erzielen.
Gerät nach Anspruch 73, wobei jede hilfsmäßige Code-Träger-Kombination eine umfasst von: (1) einer Kombination einer Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer dritten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer ersten und einer dritten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz ist entspricht, (2) einer Kombination einer Code-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz mit einer Trägerphasen-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz, wobei der ionosphärische Einfluss der Trägerphasen-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz dem ionosphärischen Einfluss der Code-Kombination auf einer zweiten und einer dritten Frequenz entspricht, und (3) einer Kombination einer dreifrequenten schmalspurigen Code-Kombination mit einer dreifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination, wobei der ionosphärische Einfluss der dreifrequenten breitspurigen Trägerphasen-Kombination dem ionosphärischen Einfluss der dreifrequenten Code-Kombination entspricht.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 74, umfassend ein hilfsmäßiges Code-Filter pro Satellit der ersten Satellitengruppe.
Gerät nach einem der Ansprüche 58 bis 75, wobei die Satelliten Satelliten des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) sind, wobei die erste Satellitengruppe die GPS-Träger L1, L2 und L5 aufweist, und wobei die zweite Satellitengruppe die GPS-Träger L1 und L2 aufweist.
Computerprogramm zum Anweisen eines Computers, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 38 auszuführen.
Computerverwendbares Medium, das einen computerlesbaren Programmcode enthält, wobei der computerlesbare Programmcode dazu geeignet ist, ausgeführt zu werden, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 38 umzusetzen.