DE112010001482T5

DE112010001482T5 - Verwendung von SBAS-Signalen zur Verbesserung von GNSS-Empfänger-Leistung

Info

Publication number: DE112010001482T5
Application number: DE112010001482T
Authority: DE
Inventors: Mangesh Chansarkar; Gengsheng Zhang; Gang Xie
Original assignee: CSR Technology Holdings Inc
Current assignee: Qualcomm Technologies International Ltd
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2012-06-14
Also published as: GB2541816A; GB2480195B; GB2480195A; US20100232351A1; US20140292572A1; GB201114688D0; GB201711474D0; GB2549432A; US8593342B2; GB201617829D0; WO2010111047A1; GB2541816B

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zur Verbesserung von Satellitensignalerfassung durch GNSS-Empfänger und TTFF-Leistung zur Verfügung, indem SBAS-Signale ausgenützt werden. Wegen der geostationären Position eines SBAS-Satelliten und seines üblicherweise starken Signals kann das Signal eines SBAS-Satelliten schneller als ein Signal eines GPS-Satelliten erfasst werden. Sobald ein Signal eines SBAS-Satelliten erfasst ist, kann die Dopplerfrequenz-Suchunsicherheit für verbleibende GNSS-Satelliten, welche erfasst werden müssen, reduziert werden. Außerdem kann eine Satellitensuchliste optimiert werden, um in „Warm”- oder „Heiß”-Startmodi des Empfängers nach Satelliten nahe der Sichtlinie des SBAS-Satelliten, für den ein Signal erfasst worden ist, zu suchen. Außerdem kann Synchronisierung des Unterframes eines SBAS-Signals schneller als für GPS-Signale erreicht werden, weil ein Unterframe des SBAS-Signals nur eine Sekunde lang ist, was kürzer als sechs Sekunden für einen Unterframe eines GPS-Signals ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Standortbestimmungssysteme und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung der Verwendung eines satellitenbasierten Ergänzungssystems (SBAS, engl.: satellite based augmentaion system), um Empfängerleistung in einem Satellitenortungssystem wie etwa einem globalen Ortungssystem (GPS) zu verbessern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Mit der Entwicklung von Radio- und Raumfahrttechnologien wurden schon mehrere satellitenbasierte Navigationssysteme (d. h. Satellitenortungssysteme oder „SPS”, engl.: satellite positioning system) gebaut und mehr werden in naher Zukunft in Betrieb sein. SPS-Empfänger wie zum Beispiel Empfänger, die das Global Positioning System („GPS”) benutzen, auch bekannt als NAVSTAR, sind alltäglich geworden. Andere Beispiele von SPS-Systemen schließen das United States („U. S.”) Navy Navigation Satellite System („NNSS”), das russische Gegenstück zu NAVSTAR, bekannt als Global Navigation Satellite System („GLONASS”) und jedes zukünftige westeuropäische SPS wie das vorgeschlagene Galileo-Programm ein. Als ein Beispiel wird das U. S. NAVSTAR GPS-System in „GPS Theory and Practice", fünfte Ausgabe, überarbeitete Ausgabe von Hofmann-Wellenhof, Lichtenegger und Collins, Springer-Verlag, Wien, New York, 2001 beschrieben, welche hierin vollständig durch Verweis aufgenommen ist.
Das U. S. GPS-System wurde gebaut und wird betrieben von dem Verteidigungsministerium der Vereinigten Staaten. Das System benutzt vierundzwanzig oder mehr Satelliten, die die Erde auf einer Höhe von etwa 11.000 Meilen (17.700 km) mit einer Umlaufzeit von etwa zwölf Stunden umkreisen. Diese Satelliten sind auf sechs verschiedenen Umlaufbahnen platziert, so dass zu jedem beliebigen Zeitpunkt mindestens sechs Satelliten an jedem beliebigen Ort auf der Oberfläche der Erde außer in den Polarregionen sichtbar sind. Jeder Satellit sendet ein zeitmarkiertes Signal bezogen auf eine Atomuhr aus. Ein typischer GPS-Empfänger rastet auf dieses Signal ein und extrahiert die Daten, die in ihm enthalten sind, wie etwa Ephemeriden-Parameter, welche verwendet werden, um Satellitenposition und -geschwindigkeit zu berechnen. Unter Benutzung von Signalen von einer ausreichenden Anzahl von Satelliten kann ein GPS-Empfänger seine Position, Geschwindigkeit, Höhe und Zeit berechnen.
Der GPS-Empfänger kann Signale von verschiedenen Satelliten unterscheiden, weil das GPS-System eine Frequenzspreizungstechnik mit Kodeteilungsmehrfachzugriff (CDMA, engl.: code division multiple access) benutzt, wobei die Navigationsinformationsdaten mit niedriger Bitrate mit einer Pseudozufallszahlensequenz mit hoher Bitrate kodiert wird, die für jeden Satelliten individuell ist. Zwei verschiedene CDMA-Kodierungen werden benutzt: der Grob-/Erfassungs-Kode (C/A, engl.: coarse/acquisition) mit 1.023 Millionen Chips pro Sekunde und der genaue (P, engl.: precise) Kode mit 10,23 Millionen Chips pro Sekunde. Das Trägersignal L1 des GPS-Satelliten wird sowohl mit dem C/A-Kode als auch dem P-Kode moduliert. Der C/A-Kode ist öffentlich und wird von zivilen GPS-Empfängern verwendet, während der P-Kode verschlüsselt werden kann, wobei er dann nur für militärische Ausstattung mit einem geeigneten Entschlüsselungsschlüssel verfügbar ist.
Ein GPS-Empfänger muss in der Regel wenigstens vier Signale erfassen und auf diese einrasten, um die Position und Zeit abzuleiten. Gewöhnlich hat ein GPS-Empfänger viele parallele Kanäle, wobei jeder Kanal Signale von einem sichtbaren GPS-Satelliten empfängt. Die Erfassung der Satellitensignale geht mit einer zweidimensionalen Suche von Trägerfrequenz und der Pseudozufallszahlen-(PNR, engl.: pseudorandom number)Kode-Phase einher. Jeder Satellit sendet Signale unter Benutzung eines individuellen 1023-Chip langen PRN-Kodes aus, welcher sich jede Millisekunde wiederholt. Der Empfänger erzeugt lokal eine Trägerkopie, um restliche Trägerfrequenz abzustreifen, und eine PRN-Kode-Sequenz-Kopie, um mit den digitalisierten empfangenen Satellitensignal-Messungen zu korrelieren. Während der Erfassungsphase ist der Kodephasen-Suchschritt zum Beispiel einen halben Chip lang bei manchen Navigationssatellitensignalempfängern. Also schließt die volle Suchweite der Kode-Phase 2046 Kandidaten-Kode-Phasen mit einem Abstand von einem halben Chip-Intervall ein. Die Trägerfrequenz-Suchweite hängt von der Dopplerfrequenz infolge der Relativbewegung zwischen dem Satelliten und dem Empfänger ab. Zusätzliche Frequenzvariation kann aus lokaler Instabilität des Oszillators des Empfängers folgen.
Die Signale von den Navigationssatelliten werden mit Navigationsdaten mit 50 Bits pro Sekunde (d. h. 1 Bit pro 20 ms) moduliert. Diese Navigationsdaten bestehen aus Ephemeriden, Himmelskalender, Zeitinformation, Uhr- und anderen Korrekturkoeffizienten. Dieser Datenstrom wird formatiert als Unterframes und Frames. Ein Unterframe besteht aus 300 Bits an Daten und wird also über etwa 6 Sekunden ausgestrahlt. In diesem Unterframe bildet eine Gruppe von 30 Bits ein Wort, wobei die letzten sechs Bits die Paritätskontroll-Bits sind. Folglich besteht ein Unterframe aus 10 Wörtern. Ein Frame von Daten besteht aus fünf Unterframes, welche über 30 Sekunden ausgestrahlt werden. Ein vollständiger Satz von Navigationsdaten besteht aus 25 Frames, welche der Reihe nach über 12,5 Minuten ausgestrahlt werden.
Das erste Wort eines Unterframes ist bekannt als das TLM-Wort. Die ersten acht Bits dieses TLM-Worts, welche die Präambel genannt werden, sind immer dieselben und werden für Frame-Synchronisierung (auch Unterframe-Synchronisierung genannt) benutzt. Eine Barker-Sequenz wird als die Präambel benutzt wegen ihrer hervorragenden Korrelationseigenschaften. Das zweite Wort jedes Frames ist das HOW-Wort (engl.: Hand Over Word) und besteht aus der Wochenzeit („TOW”, engl.: Time of Week), Unterframe-ID, Sychronisierungs-Markierung und Parität, wobei die letzten zwei Bits von Parität immer Nullen sind. Diese zwei Nullen helfen dabei, die korrekte Polarität der Navigationsdaten-Bits zu identifizieren. Die Wörter 3 bis 10 des ersten Unterframes enthalten Uhrkorrekturkoeffizienten und Satellitenqualitätsindikatoren. Die Wörter 3 bis 10 der Unterframes 2 und 3 enthalten die Ephemeride. Diese Ephemeriden wird verwendet, um die Position und Geschwindigkeit der GPS-Satelliten präzise zu bestimmen. Diese Ephemeriden werden normalerweise alle zwei Stunden hochgeladen und sind in der Regel vier Stunden lang gültig. Die Wörter 3 bis 10 des Unterframes 4 enthalten Ionosphären- und UTC-Zeit-Korrekturen und einen Himmelskalender der Satelliten 25 bis 32. Dieser Himmelskalender ist der Ephemeride ähnlich, gibt aber eine weniger genaue Umlaufbahn der Satelliten und ist in der Regel für sechs Monate gültig. Die Wörter 3 bis 10 des Unterframes 5 enthalten den Himmelskalender von Satelliten 1–24. Die Ephemeride eines bestimmten Signals von einem Satelliten enthält nur die Ephemeride dieses Satelliten, welche sich in jedem Frame wiederholt. Allerdings werden die Himmelskalenderdaten von verschiedenen Satelliten wiederum in verschiedenen Frames (auch Seiten genannt) des Navigationsdatensignals eines gegebenen Satelliten ausgestrahlt. Deshalb senden die 25 Frames den Himmelskalender von allen 24 Satelliten in dem Unterframe 5 aus. Jeder beliebige zusätzliche Ersatzsatelliten-Himmelskalender wird in den Unterframe 4 eingeschlossen. Der Himmelskalender und die Ephemeride werden in der Berechnung der Position und Geschwindigkeit der Satelliten zu einem gegeben Zeitpunkt verwendet.
Dementsprechend ist es aus dem Voranstehenden ersichtlich, dass der Vorgang des Einrastens und des Synchronisierens mit Signalen von Satelliten des Ortungssystems und insbesondere die Fähigkeit, aussagekräftige Daten von solchen Signalen zu extrahieren in z. B. einem autonomen Modus, ein wichtiger Vorgang ist, bevor Bestimmung der Position und die Navigation unter Benutzung solcher Signale beginnen kann.
Nach dem Erfassen von genug Satelliten, benötigt ein GPS-Empfänger noch eine ziemlich genaue (zum Beispiel auf einem Genauigkeitsniveau von mehreren Millisekunden) TOW, um Satellitenpositionen und -geschwindigkeiten zu berechnen, welche in einem herkömmlichen Navigationsalgorithmus für eine Positionsbestimmung des GPS-Empfängers benötigt werden. Allerdings erfordert der Erhalt der TOW aus Datenbits von Navigationsinformation von einigen aktiven Satellitensignalen wenigstens Bit-Synchronisierungs-, Daten-Demodulations- und Frame-Synchronisierungs-Vorgänge. Diese Vorgänge brauchen Zeit und werden sogar in manchen Anwendungen als übermäßig zeitintensiv angesehen.
Dementsprechend-bleibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für schnelles und effizientes Erfassen von Signalen von Satelliten eines Ortungssystems, Erhalten der TOW und Bereitstellung einer ersten Positionsbestimmung wünschenswert.
Die Ergänzung oder Erweiterung eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) ist ein Verfahren zur Verbesserung von Eigenschaften des Navigationssystems, wie etwa Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit durch die Bereitstellung von externen Informationen. Es gibt viele solche Systeme im Betrieb und sie sind im Allgemeinen benannt oder beschrieben danach, wie der GNSS-Sensor die externen Informationen empfängt. Ein satellitenbasiertes Erweiterungssystem (SBAS, engl.: satellite based augmentation system) ist ein System, welches eine weitreichende oder regionale Erweiterung durch die Verwendung von zusätzlichen von Satelliten ausgestrahlten Informationen unterstützt. Solche Systeme bestehen üblicherweise aus mehreren Bodenstationen, welche verwendet werden, um GNSS-Signaldaten zu sammeln, und welche sich an genau vermessenen Punkten befinden, Hauptstationen, um GNSS-Messfehlerkorrekturen zu berechnen und einer Anzahl von geostationären Satelliten zur Ausstrahlung der Korrekturen. GNSS-Satelliten strahlen differentielle Korrekturdaten und Vollständigkeitsdaten aus, und diese Signale können auch selbst auch selbst als ein zusätzliches Entfernungssignal für Triangulation verwendet werden. Korrekturdaten können einschließen: einen langfristigen Fehler der Satellitenposition, kurzfristige und langfristige Fehler der Satellitenuhr und Ionosphärenkorrekturdaten. WAAS, das europäische EGNOS und das japanische MSAS sind alle Beispiele von einem SBAS.
Während SBAS-Ausführungen und Implementierungen stark variieren können, wobei SBAS ein allgemeiner Begriff ist, der sich auf jedes solche satellitenbasierte Erweiterungssystem bezieht, muss gemäß den Regeln der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation ein SBAS ein spezielles Informationsformat und -frequenz übertragen, welche mit der Ausführung des Wide Area Augmentation System (WAAS) der Vereinigten Staaten übereinstimmt. Vergleiche RTCA, Inc., "Minimum Operational Performance Standards for Global Positioning System/Wide Area Augmentation System Airborne Equipment", RTCA/DO-229 B, 1999.
SBAS ist dazu bestimmt, GPS-Verfügbarkeit, -Genauigkeit und -Vollständigkeit zu verbessern. Die vorliegende Erfindung weist Verfahren auf, welche den Nutzen von SBAS erweitern, um eine schnellere Erfassung von GPS-Satellitensignalen zur Verfügung zu stellen und die Zeit bis zur ersten Positionsbestimmung (TTFF, engl.: time to first fix) zu reduzieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zur Verbesserung der Erfassung von Satellitensignalen durch GNSS-Empfänger und TTFF-Leistung zur Verfügung, indem SBAS-Signale ausgenützt werden. Wegen der geostationären Position eines SBAS-Satelliten und seines üblicherweise starken Signals kann das Signal eines SBAS-Satelliten schneller als ein Signal eines GPS-Satelliten erfasst werden. Sobald ein Signal eines SBAS-Satelliten erfasst ist, kann die Dopplerfrequenz-Suchunsicherheit für verbleibende GNSS-Satelliten, welche erfasst werden müssen, reduziert werden. Außerdem kann eine Satellitensuchliste optimiert werden, um in „Warm”- oder „Heiß” startmodi des Empfängers nach Satelliten nahe der Sichtlinie des SBAS-Satelliten, für den ein Signal erfasst worden ist, zu suchen. Außerdem kann Synchronisierung eines Unterframes des SBAS-Signals schneller als für GPS-Signale erreicht werden, weil der Unterframe eines SBAS-Signals nur eine Sekunde lang ist, was kürzer als sechs Sekunden für einen Unterframe eines GPS-Signals ist. Mit Information für unterstützte Zeit kann ein Empfänger die absolute Wochenzeit (TOW, engl.: time of week) von einem Unterframe-synchronisierten SBAS-Signal berechnen. Deshalb kann ein Empfänger bessere TTFF-Leistung erzielen, wobei das SBAS-Signal Frame-synchronisiert ist, ohne notwendigerweise auf die Dekodierung der TOW von einem GPS-Signal zu warten.
Die Verfahren dieser Erfindung können in einer CDMA-Signalempfänger-Hardware und in Software, welche auf Prozessoren, die Teil eines GPS-Ortungssystem sind, laufen, zur Verfügung gestellt sein.
Gemäß Gesichtspunkten der Erfindung weist ein Verfahren zur Reduzierung des Satellitenfrequenzsuchbereichs für einen CDMA-Signalempfänger auf: Suchen nach einem Signal eines geostationären Satelliten; Erfassen des Signals des geostationären Satelliten; Abschätzen von Abweichung des Quarzoszillators des Empfängers; und Berechnen eines Frequenzsuchbereichs für nachfolgende Satellitensignale, die zu erfassen sind.
Gemäß weiteren Gesichtspunkten der Erfindung weist ein Verfahren zur Optimierung einer Satellitensuchliste in einem CDMA-Satellitenempfänger auf: Erfassen eines Signals eines geostationären Satelliten; Berechnen von Winkeln zwischen der Sichtlinie für den geostationären Satelliten und der Sichtlinie für andere Satelliten; Markierung von Satelliten, für die der Winkeln geringer als ein Schwellwert ist; und Platzieren von markierten Satelliten an den Anfang der Satellitensuchliste.
Gemäß wieder anderen Gesichtspunkten der Erfindung weist ein Verfahren in einem GPS-Empfänger des Extrahierens von GPS-Zeit von einem Satellitensignal eines satellitenbasierten Erweiterungssystems (SBAS) und Information für unterstützte Zeit auf: Erfassen des SBAS-Satellitensignals; Identifizieren einer sich wiederholenden Unterframe-Präambel des SBAS-Signals; Aufnehmen von Information für unterstützte Zeit; Berechnen von einem oder mehreren Kandidaten für die GPS-Zeit; und Bestimmen der GPS-Zeit von dem einen oder mehreren Kandidaten. Das Bestimmen kann das Identifizieren des einen von dem einen oder mehreren Kandidaten aufweisen, welcher innerhalb der Unsicherheit der unterstützten Zeit ist. Allerdings weist das Bestimmen auf, wenn es mehrere Kandidaten innerhalb der Unsicherheit der unterstützten Zeit gibt: Erfassen von mehreren Satellitensignalen; Erzeugen einer GPS-Positionsbestimmung für jeden von dem einen oder mehreren Kandidaten; Berechnen von Pseudostrecken-Residuen für jeden von dem einen oder mehren Kandidaten; und Wählen des einen von dem einen oder mehreren Kandidaten mit dem kleinsten Residuum.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Gesichtspunkte und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann durch Betrachtung der folgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsformen der Erfindung offenkundig werden in Verbindung mit den begleitenden Figuren, in denen:
1 eine Illustration einer beispielhaften Implementierung von Prinzipien der Erfindung ist;
2 ein Blockdiagramm eines GPS-Empfängers gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist;
3 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Reduzierung des Satellitenfrequenzsuchbereichs für einen CDMA-Empfänger gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist;
4 ein Flussdiagramm für ein Verfahren für die Optimierung einer Satellitensuchliste für einen CDMA-Empfänger gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist;
5 ein beispielhaftes Datenblockformat eines SBAS-Signals zeigt;
6 die Extraktion der TOW von Unterframe-synchronisierten SBAS-Signalen gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht;
7 die Bestimmung der TOW mit einer Unsicherheit der unterstützten Zeit von weniger als ±1,5 Sekunden gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht;
8 die Bestimmung der TOW mit einer Unsicherheit der unterstützten Zeit von mehr als ±1,5 Sekunden gemäß manchen Ausführungsfor men der Erfindung veranschaulicht;
9 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Bestimmung von GPS-Zeit von einem SBAS-Signal gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist; und
10 ein Flussdiagramm für ein Detail des Verfahrens von 9 ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird mm ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, welche als veranschaulichende Beispiele der Erfindung zur Verfügung gestellt werden, um den Fachmann zu befähigen, die Erfindung anzuwenden. Es ist anzumerken, dass die Figuren und Beispiele unten den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf eine einzige Ausführungsvariante beschränken sollen, sondern dass andere Ausführungsvarianten möglich sind mittels Austausch mancher oder aller der beschriebenen oder abgebildeten Elemente. Wo außerdem bestimmte Elemente der vorliegenden Erfindung teilweise oder vollständig unter Benutzung bekannter Komponenten implementiert werden können, werden nur diejenigen Teile solcher bekannten Komponenten beschrieben werden, die für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig sind, und ausführliche Beschreibungen anderer Teile solcher bekannten Komponenten werden ausgelassen werden, um die Erfindung nicht zu verdecken. Ausführungsvarianten, die als in Software implementiert beschrieben werden, sollen nicht darauf beschränkt sein, sondern können auch Ausführungsvarianten, welche in Hardware implementiert sind, einschließen, oder Kombinationen von Software und Hardware und umgekehrt, wie für den Fachmann offensichtlich sein wird, es sei denn, es wird hier anders angegeben. In der vorliegenden Einzelbeschreibung sollte eine Ausführungsform, welche eine einzelne Komponente zeigt, nicht als einschränkend betrachtet werden; vielmehr soll die Erfindung andere Ausführungsformen mit einer Mehrzahl derselben Komponente und umgekehrt umfassen, es sei denn, es wird ausdrücklich hierin anders erklärt. Außerdem will die Anmelderin nicht, dass irgendeinem Begriff in der Einzelbeschreibung, oder den Ansprüchen eine ungewöhnliche oder spezielle Bedeutung zugeschrieben wird, es sei denn, er wird ausdrücklich so dargelegt. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung gegenwärtige und zukünftig bekannte Äquivalente für die bekannten Komponenten, auf die hier mittels veranschaulichender Darstellung verwiesen wird.
1 veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung von Ausführungsformen der Erfindung. Wie in 1 gezeigt wird, strahlen Satelliten, auch Raumfahrzeuge (SV, engl.: space vehicles) genannt, 112, 114, 116, 118, 120 Signale 122, 124, 126, 128 bzw. 130 aus, welche von Empfänger 142 im Handgerät 140 empfangen werden, welches sich bei der Position eines Anwenders relativ nahe der Erdoberfläche 150 befindet. In diesem speziellen Beispiel sind die Satelliten 114, 116, 118 und 120 GPS-Satelliten und Satellit 112 ist ein SBAS-Satellit. Allerdings können einer oder mehrere der Satelliten 114, 116, 118 und 120 auch SBAS-Satelliten sein.
Das Handgerät 140 kann sein: ein persönliches Navigationsgerät (PND, engl.: personal navigation device), wie etwa PNDs erhältlich von Garmin, TomTom usw.; ein Mobil- oder ein anderer Typ von Telefon mit eingebauter GPS-Funktionalität; oder jedes beliebige GPS-Gerät, welches in Verfolgungs-(„Tracking”-)Anwendungen wie etwa Automobil-Tracking von Trimble, Paket- oder Flottenmanagement-Tracking von FedEx, Kind-Ortungs-Trackinganwendungen usw. eingebettet ist.
Empfänger 142 kann unter Verwendung jeder Kombination von Hardware und/oder Software implementiert werden, einschließlich Systemen auf einem Chip (SoC, engl.: systems on a chip), wie etwa SiRFprima, und getrennten GPS-Chipsätzen wie etwa SiRFstarIII GSD3tw, SiRFstarIV GSD4t oder SiRFstarIII GSC3e von SiRF Technology und BCM4750 von Broadcom Corp., so angepasst und/oder erweitert mit Funktionalität gemäß der vorliegenden Erfindung und hier genauer beschrieben. Insbesondere wird der Fachmann fähig sein zu verstehen, wie die vorliegeride Erfindung zu implementieren ist, indem solche Chipsätze, SoCs und/oder Software mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung angepasst und/oder erweitert werden, nachdem er durch die vorliegende Spezifikation belehrt worden ist.
Die Verfahren dieser Erfindung können in Software, welche auf Prozessoren, die Teil eines GPS-Systems sind, laufen. Zusätzlich zu Erfassung, Verfolgung und Messung von GPS-Signalen wird die Software des GPS-Empfängers vorzugsweise für die Erfassung und Verfolgung von wenigstens einem SBAS-Signal, Synchronisierung der Bits und Unterframes des SBAS-Signals, Demodulierung von Datenbits, Viterbi-Dekodierung, Dekodierung von SBAS-Informationen und Erzeugung von Entfernungsmessungen (z. B. Pseudostrecke, Dopplerfrequenz und Trägerphase) konfiguriert. Der Empfänger 142 ist vorzugsweise in der Lage differentielle Korrektur des SBAS anzuwenden und SBAS-Signale als Entfernungssignale in seiner Navigationsalgorithmussoftware zu verwenden. Der Empfänger 142 ist vorzugsweise in der Lage, SBAS-Ephemeriden und Himmelskalender von einem und auf einen nicht-flüchtigen Speicher zu laden und zu speichern. Alle dieser erwähnten Funktionen und noch mehr sind in dem meisten WAAS-fähigen GPS-Empfängern Standard.
2 zeigt ein Beispiel der Komponententeile eines Empfängers, wie etwa dem Empfänger 142 in 1. Der Empfänger in 2 weist eine Antenne 204, ein Radiofrequenz-Front-End 206, ein Modul zur digitalen Signalverarbeitung (DSP, engl.: digital signal processing) des Basisbands 210 mit n-Kanälen 212 und Prozessor 216 auf. GPS-Signale von GPS-Satelliten 202 werden von der Empfängerantenne 204 empfangen und dann von dem Radiofrequenz(RF)-Front-End-Modul 206 verarbeitet, um ein IF-Signal 208 zu erzeugen. Das IF-Signal wird von dem Basisband-DSP-Modul 210 verarbeitet, welches ein Typ von ASIC-Hardware sein kann, um Entfernungsmessungen 214 zu erzeugen. Schließlich werden die Entfernungsmessungen in einem Prozessor 216 verarbeitet. Die Software in Prozessor 216 steuert Signalerfassung und Verfolgungsabläufe, welche von dem DSP-ASIC 210 ausgeführt werden, und Prozessor 216 führt ebenfalls Bit-Synchronisierung, Frame-Synchronisierung und Aufgaben zur Erzeugung von GPS-Messungen aus. In manchen Ausführungsformen von GPS-Empfängern führt der Prozessor auch Navigationsalgorithmen für GPS-Positionsbestimmungen aus; während in anderen Ausführungsformen von GPS-Empfängern GPS-Navigationsalgorithmen nicht innerhalb des GPS-Chip existieren mögen, aber innerhalb eines Hostprozessors, wobei der Host zum Beispiel ein Mobiltelefon sein kann. Weitere Einzelheiten von GPS-Empfängern sind weithin verfügbar – vgl. z. B. E. Kaplan, Understanding GPS: Principles and Applications, 2. Auflage, Artech House, Inc., 2006.
Erfassung eines GPS-Signals wird durch Suche danach in einem zweidimensionalen Raum – in dem Dopplerfrequenz-Raum und dem C/A-Kode-Phasenraum erreicht. Dopplerfrequenz und Kode-Phase sind zwei wichtige Charakteristiken eines GPS-Signals. Die Dopplerfrequenz eines empfangenen Satellitensignals wird durch Relativbewegung zwischen dem Satelliten und einem Empfänger verursacht und die Kode-Phase stellt die Entfernung zwischen dem Satelliten und dem Empfänger modulo eine Millisekunde multipliziert mit der Lichtgeschwindigkeit dar. Signalerfassung kann auch als ein dreidimensionaler Suchvorgang erklärt werden, wobei die dritte Dimension eine Pseudozufallszahl (PRN, engl.: pseudo-random number) ist, weil jeder Satellit seine eigene individuelle PRN hat und der Empfänger nicht notwendigerweise weiß, welche Satelliten „sichtbar” sind. Es sei in Erinnerung gerufen, dass wie oben beschrieben das GPS-System ein CDMA-System ist, in dem jeder Satellit einen anderen PRN-Kode überträgt.
Zusätzlich zu Satellitensignalstärke, Signalsuchstrategie und Fehlerquote der Erfassung, ist die Größe eines Signalsuchraumes ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung, wie schnell ein Signal erfasst oder verworfen werden kann. Im Durchschnitt beendet ein Empfänger desto schneller die Suche nach und dann das Erfassen des Signals, je kleiner der Suchraum (oder Unsicherheit) eines Signals ist.
Sobald ein Satellitensignal erfasst und verfolgt wird, kann ein GPS-Empfänger Bit-Synchronisierung und Unterframe-Synchronisierung des Signals erreichen und schließlich Pseudostrecken-Messungen von dem Signal erhalten. Wenn es genug (in der Regel vier) Pseudostrecken-Messungen gibt und wenn die entsprechenden gültigen Satellitenephemeriden verfügbar sind, kann der Empfänger nach 3D-Position und Zeit auflösen (oder Zeitabweichung einer Empfängeruhr relativ zu GPS-Zeit), d. h. nach insgesamt vier Unbekannten zum Beispiel unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate.
Allerdings gibt es in dem herkömmlichen GPS-PVT-Algorithmus eine zugrunde liegende Annahme, dass eine genaue GPS-Zeit, üblicherweise auf dem Millisekunden-Niveau, benötigt wird, damit ein Empfänger Satellitenpositionen berechnen kann. Eine ungenaue Abschätzung der GPS-Zeit, z. B. mehrere Sekunden ungenau, kann verschiedene Satellitenpositionsfehler für verschiedene Satelliten verursachen; also ist dieser „große” Empfängeruhrfehler nicht derselbe wie die gewöhnliche Empfängeruhrabweichung, welche die vierte Unbekannte in dem oben erwähnten herkömmlichen PVT-Problem ist. Obwohl GPS-Zeit, die jedem GPS-Signal beigefügt ist, von dem Satellitensignal in Echtzeit dekodiert werden kann, muss ein GPS-Empfänger zunächst erfolgreich Bit-Synchronisierung, Unterframe-Synchronisierung (auch Frame-Synchronsisierung genannt) und Daten-Demodulation für dieses Signal beenden. Es kostet nicht nur Zeit, durch alle diese Schritte zu gehen, sondern Datenmodulation kann sogar unmöglich sein, wenn das Signal zu schwach ist. Mit einer unterstützten Zeit mit einer Genauigkeit von mehreren Sekunden beispielsweise von einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk in unterstütztem GPS-Modus (AGPS, engl.: assisted GPS) stellen manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Berechnen von Position und Zeit basierend auf dem herkömmlichen PVT-Algorithmus zu Verfügung. Dies kann die TTFF-Leistung von GPS-Empfängern erheblich verbessern, ohne ein synchronisationsfreies Navigationsverfahren zu verwenden.
Die TTFF ist einer der wichtigsten Gesichtspunkte hinsichtlich der GPS-Empfängerleistung. Um TTFF-Leistung zu verbessern, verwenden Verfahren der vorliegenden Erfindung SBAS-Signale, um Signalerfassung und GPS-Zeit-Extraktion zu beschleunigen. Die Verfahren weisen auf: Reduzieren des Frequenzsuchbereichs des Satellitensignals; Optimieren von Raumfahrzeugsuchlisten; und Extrahieren der TOW von SBAS-Signalen während der Bereitstellung einer GPS-Positionsbestimmung.
Reduzierung des Satellitenfrequenzsuchbereichs
3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zur Reduzierung des Satellitenfrequenzsuchbereich für einen GPS-Empfänger oder ein ähnliches Gerät. In Kürze weist das Verfahren auf: Suchen eines Signals eines geostationären SBAS-Satelliten (310); Erfassen des Signals des geostationären Satelliten (320); Abschätzen der Frequenzabweichung des Quarzoszillators des Empfängers (330); und Berechnen eines Frequenzsuchbereichs für Satellitensignale, welche im Folgenden erfasst werden sollen (340). Die folgenden Satelliten können SBAS-Satelliten und/oder GPS-Satelliten sein. Eine genaure Erläuterung dieses Verfahrens wird unten gegeben.
Weil SBAS-Satelliten geostationär sind, sind ihre Positionen nahezu fix und bekannt. Diese Eigenschaft von SBAS-Satelliten ermöglicht es, nach dem SBAS-Signal mit einem GPS-Empfänger in einem kleineren Bereich zu suchen, als für ein GPS-Satellitensignal erforderlich wäre. Weil es beinahe keine Relativbewegung zwischen einem SBAS-Satelliten und der Erdoberfläche gibt, ist die Dopplerfrequenzunsicherheit U_f,dop,sv, welche durch die Bahnbewegung des SBAS-Satelliten verursacht wird, klein und etwa ±210 Hz, während die Bahnbewegung von GPS-Satelliten (ungefähr zwei Umläufe pro Tag) eine Dopplerfrequenzunsicherheit U_f,dop,sv von bis zu ±5000 Hz verursachen kann. Die Frequenzsuchweite U_f eines empfangenen Signals kann wie folgt ausgedrückt werden: U_f = U_f,dop,sv + U_f,dop,rx + U_f,bias,rx (1) wobei U_f,dop,rx die Dopplerfrequenzunsicherheit ist, welche durch Bewegung des Empfängers relativ zur Erdoberfläche verursacht wird, und U_f,bias,rx die gemeinsame Unsicherheit der Frequenzabweichung des Quarzoszillators des Empfängers darstellt. Obwohl die Empfängerbewegung verschiedene Beträge der Dopplerfrequenz für verschiedene Satelliten verursachen kann, ist dieser Teil des Dopplerfrequenzsuchraums in der Regel nicht sehr groß für bodenbasierte Navigationsanwendungen. Weil U_f,dop,sv für GPS-Signale viel größer ist als für SBAS-Signale, wird U_f auch für GPS-Signale größer sein.
Die C/A-Kode-Phase stellt den Abstand zwischen dem Empfänger und dem Satelliten modulo eine Millisekunde mal der Lichtgeschwindigkeit dar. In der Regel sucht ein GPS-Empfänger nach allen 1023 C/A-Kode-Chips – der vollen Kode-Phasenunsicherheit. Wenn der Empfänger aber mit Zeit und anderer Information unterstützt wird, kann er in der Lage sein, den Suchbereich für den C/A-Kode zu reduzieren. Unter allen Umständen kann der Suchbereich für die C/A-Kode-Phase für einen geostationären SBAS-Satelliten nicht größer sein als für einen GPS-Satelliten. Außerdem hat ein SBAS-System in der Regel nur zwei SBAS-Satelliten, während das US-GPS-System etwa 32 Satelliten hat. Folglich ist der PRN-Suchbereich für SBAS-Signale kleiner als derjenige für GPS.
Zusammengefasst hat ein GPS-Empfänger in der Regel einen kleineren 3D-Suchbereich (d. h. Dopplerfrequenz, Kode-Phase und PRN) für ein SBAS-Satellitensignal als für einen GPS-Satelliten. Unter derselben Signalerfassungsbedingung und mit demselben Erfassungsalgorithmus kann ein SBAS-Signal schneller als cm GPS-Signal wegen seines kleineren Suchbereichs gefunden werden. Außerdem sind SBAS-Signale in der Regel stärker als GPS-Signale. Mit einer 0 dBi-RHCP-Antenne auf der Erdoberfläche beträgt die WAAS-Signalstärke zwischen –161 dBW (bei 5° Elevationswinkel) und –155 dBW, während die GPS-Signalstärke zwischen –160 dBW und –158 dBW beträgt. Die Eigenschaften von kleinerem Signalsuchbereich und stärkerer Signalstärke bedeuten, dass ein GPS-Empfänger SBAS-Signale schneller als GPS-Signale empfangen kann. Manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden diesen Vorteil, indem sie den GPS-Empfänger zuerst nach SBAS-Signale suchen lassen, bevor sie nach beliebigen GPS-Satellitensignalen suchen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sucht ein GPS-Empfänger zunächst nach SBAS-Signalen. Sobald ein SBAS-Signal erfasst ist, wird die Frequenzabweichung des Quarzoszillators des Empfängers f_bias,rx abgeschätzt. Ähnlich wie Gleichung (1) kann die Trägerfrequenz des empfangenen Signals f, welche von dem Empfänger gemessen wird, ausgedrückt werden als: f = f₁ + f_dop,sv + f_dop,rx + f_bias,rx (2) Wobei f₁ die nominelle GPS/SBAS-Trägermittenfrequenz – 1575,42 MHz ist. Basierend auf Gleichung (2) kann die Abweichung der Empfängerfrequenz f_bias,rx abgeschätzt werden als: f_bias,rx = f – f₁ – (f_dop,sv + f_dop,rx) (3)
Die Dopplerfrequenz f_dop,sv welche von der Bewegung des SBAS-Satelliten verursacht wird, ist klein wie oben beschrieben und kann als gleich null behandelt werden. Eine unbekannte Dopplerfrequenz f_dop,rx, welche durch die Bewegung des Empfängers verursacht wird, kann auch auf null gesetzt werden für den Zweck der Abschätzung von f_bias,rx Wenn es genug für den GPS-Empfänger verfügbare Information gibt, kann der Empfänger natürlich Dopplerfrequenzen f_dop,sv und f_dop,rx berechnen, um genauer f_bias,rx abzuschätzen.
Nachdem nun die Frequenzabweichung des Empfängeroszillators f_bias,rx abgeschätzt worden ist, und somit die Frequenzunsicherheit U_f,bias,rx, welche mit der Frequenzabweichung des Empfängeroszillators verbunden ist, zu null verschwindet, kann Gleichung (1) umgeschrieben werden zu: U_f = U_f,dop,sv + U_f,dop,rx (4)
Eine kleine Frequenzunsicherheit kann in der obigen Gleichung hinzugefügt werden, um die ungenaue Abschätzung von f_bias,rx zu kompensieren. Gleichung (4) kann verwendet werden, um einen Frequenzsuchbereich für alle verbleibenden Signale, welche noch nicht erfasst worden sind, zu definieren. Weil Gleichung (4) einen kleineren Frequenzsuchbereich U_f liefert, ist die Erfassung der verbleibenden Satellitensignale jetzt schneller.
Um die Bedeutung der Bestimmung der Abweichung der Empfängerfrequenz zu unterstreichen, wird ein Beispiel der Größe einer Abweichung der Empfängerfrequenz im Folgenden gegeben. Für einen 2ppm-Quarzoszillator mit einer Frequenz von 1575,42 MHz, ist die entsprechende Frequenzunsicherheit gleich 2 × 10^–6 × 1575,42 × 10⁶ Hz, d. h. ±3151 Hz, was in der Regel viel größer als die Dopplerfrequenzunsicherheit für einen bodengebundenen Empfänger ist. Wenn ein SBAS-Satellit wie etwa ein WAAS-Satellit zuerst erfasst wird, bedeutet dies, dass der Suchbereich von anderen zu erfassenden Signalen geschrumpft sein kann, weil die WAAS-Unsicherheit sehr klein verglichen mit der Quarzunsicherheit ist, was nicht gilt, wenn zuerst ein GPS-Satellit erfasst wird.
Weil Erfassungsleistung verbessert werden kann, indem zuerst ein SBAS-Signal erfasst wird, kann ein Quarzoszillator von niedrigerer Qualität in einem GPS-Empfänger verwendet werden, wobei dieselbe Erfassungsleistung beibehalten wird. Mit anderen Worten können manche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung den Gebrauch von Quarzoszillatoren in GPS-Systemen zulassen, welche weniger genau sind, ohne Erfassungsleistung des Empfängers zu opfern. Obwohl ein Quarzoszillator von niedrigerer Qualität einen größeren Frequenzsuchbereich haben wird, ist er kostengünstiger.
Optimierung von SV-Suchlisten
Jedes GPS-Produkt kann seine eigene spezielle SV-Suchliste haben, wobei Variationen davon abhängen, ob der Empfänger einen „kalten”, „warmen” oder „heißen” Start ausführt. In dem „Heißstart”-Modus hat der Empfänger eine gültige Ephemeride und Himmelskalender, und die Position und Zeit sind bekannt. In dem „Warmstart”-Modus hat der Empfänger eine abgelaufene Ephemeride, aber gültige Himmelskalender, und die Anfangsposition und die Zeit sind gegeben. In dem „Kaltstart”-Modus hat der Empfänger keine Kenntnis über Position, Zeit oder Ephemeride. Wie zu erwarten ist, führt der „Heißstart”-Modus zu einer kurzen (guten) TTFF, während der „Warmstart”-Modus, welcher keine aktuellen Ephemeride hat, eine parallele Dekodierung von Ephemeride erfordert und dieses zu einer längeren (schlechteren) TTFF führt. Der „Kaltstart”-Modus braucht noch mehr Zeit für Signalsuche und anschließend die erste Positionsbestimmung, weil der Empfänger nicht die Sichtbarkeit von jedem einzelnen Satelliten am Himmel ohne Zeit- und Positionsinformation kennt. Sobald allerdings ein Signal eines SBAS-Satelliten erfasst ist, kann die Reihenfolge, in der nach GPS-Satelliten gesucht wird, wie von der SV-Suchliste bestimmt, verbessert werden. Insbesondere kann die bestehende SV-Suchliste auf Grundlage der Sichtlinie zum erfassten SBAS-Satelliten umgeordnet und/oder optimiert werden.
Wenn ein SBAS-Signal erfasst ist, bedeutet das, dass der SBAS-Satellite „sichtbar” ist, und dies weist darauf hin, dass das Gebiet um die Sichtlinie des SBAS-Satelliten möglicherweise frei und offen für Satellitenerfassung ist. Es kann angenommen werden, dass GPS-Satelliten, welche sich um diese Richtung herum befinden, eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, sichtbar zu sein, als diejenigen in anderen Richtungen. Dies ist das Prinzip, welches benutzt wird, um die SV-Suchlisten umzuordnen. Wenn zum Beispiel unter Bezugnahme auf 1 angenommen wird, das die Sichtlinie von dem GPS-Handgerät 140 zu dem SBAS-Satelliten 112 frei ist, dann ist der SBAS-Satellit 112 von dem Handgerät 140 aus „sichtbar”. Unter Verwendung des oben erwähnten Prinzips wird dann angenommen, dass die Satelliten 116 und 118, welche sich um die Sichtlinie zum „sichtbaren” Satelliten 112 herum befinden, eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, sichtbar zu sein, als Satelliten 114 und 120.
Auf Grundlage dieses Prinzips wird ein Verfahren zum Umordnen einer SV-Suchliste gemäß manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Folgenden wie in 4 gezeigt zur Verfügung gestellt. Das Signal für einen geostationären Satelliten wird erfasst (410). Die Winkel zwischen der Sichtlinie des geostationären Satelliten und der Sichtlinien aller Satelliten, welche erfasst werden können, werden berechnet (420). Diese Winkel werden mit einem vorher festgesetzten Schwellwert verglichen und dann werden die Satelliten, deren Winkel kleiner als der Schwellwert sind, markiert (430). Die markierten Satelliten werden an den Anfang der SV-Suchliste gesetzt (440). In manchen Ausführungsformen können die markierten Satelliten nach Reihenfolge der Größe des berechneten Winkels umgeordnet werden, mit dem Satelliten mit dem kleinsten Winkel zuerst; die umgeordneten markierten Satelliten können dann an den Anfang der bestehenden SV-Suchliste gesetzt werden. Der geostationäre Satellit kann ein SBAS-Satellit wie etwa ein WAAS-Satellit sein.
Das Verfahren der Optimierung einer bestehenden SV-Suchliste wird in größerer Genauigkeit in den folgenden Schritten beschrieben: (1) Berechne den Einheitsvektor der Sichtlinie in dem ECEF-84-Koordinatensystem, er sei (x, y, z) für den SBAS-Satelliten, welcher erfasst worden ist, und für alle anderen Satelliten, welche noch nicht erfasst worden sind; (2) berechne die Winkeldifferenz zwischen dem SBAS-Satelliten und allen anderen Satelliten auf Grundlage ihrer Sichtlinien-Einheitsvektoren (x, y, z), die in (1) berechnet worden sind; (3) wenn ein Winkel kleiner ist als ein Schwellwert, dann gilt der entsprechende zu erfassende Satellit als in der Nähe der Richtung des sichtbaren SBAS-Satelliten befindlich, wobei der Schwellwert zum Beispiel auf 20° × π/180° = 0,3491 rad gesetzt werden kann; (4) den Satelliten in der Nähe der Richtung des sichtbaren SBAS-Satelliten wird eine höhere Priorität in der SV-Suchliste gegeben. Ein einfache Weise, die ursprüngliche SV-Suchliste umzuordnen, ist: (a) die Satelliten in der Nähe des SBAS-Satelliten zu ordnen wie in (3) bestimmt nach ihrer Winkeldifferenz von klein nach groß, die in (2) berechnet worden ist; und dann (b) diese umgeordneten Satelliten an den Anfang der SV-Suchliste einzufügen, wobei ihre ursprünglichen Eintragungen in der Liste entfernt werden. Es ist zu beachten, dass der Schwellwert, wie er oben beschrieben ist, auf Grundlage von Feedback von einem Test des Verfahrens angepasst werden kann.
Das obige Verfahren ist nur eine Weise, die Winkeldifferenz von zwei Satelliten zu bestimmen und eine Satellitensuchliste umzuordnen. Es kann andere Verfahren geben, um dasselbe Ziel zu erreichen. Zum Beispiel nimmt das obige Verfahren an, dass nur ein SBAS-Satellit erfasst worden ist; wenn allerdings mehr als ein SBAS- und GPS-Satellit erfasst werden, kann die SV-Suchliste immer noch mit denselben grundsätzlichen Konzepten wie oben beschrieben aktualisiert werden.
Sichtlinienberechnungen für Satelliten benötigen Information über die aktuelle Zeit, Empfängerposition und Himmelskalender (Ephemeriden), also kann die Optimierung einer SV-Suchliste auf Grundlage eines erfassten SBAS-Satelliten möglicherweise nur für „Warmstarts” und „Heißstarts” eines GPS-Empfänger möglich sein.
Extraktion der TOW (GPS-Zeit) von SBAS-Signalen
Der dritte wichtige Vorteil des Erfassens und des Verfolgens von SBAS-Signalen ist die Möglichkeit, GPS-Zeit zu extrahieren. Die GPS-Zeit kann direkt von einem Unterframe-synchronisierten SBAS-Signal mit etwas Zeitunterstützungsinformation extrahiert werden. Wenn in anderen Fällen die unterstützende Zeit nicht sehr genau ist, kann die GPS-Zeit immer noch von einem Unterframe-synchronisierten SBAS-Signal mit anderen redundanten Satellitenmessungen extrahiert werden. Eine GPS-Positionsbestimmung kann erhalten werden, bald nachdem GPS-Zeit extrahiert worden ist oder zur selben Zeit, zu der die GPS-Zeit aufgelöst ist. Es ist zu beachten, dass „Erhalten einer GPS-Positionsbestimmung” und „Errechnen der GPS-Empfängerposition” hier gleichbedeutend verwendet werden.
Bevor das Verfahren zur Extraktion der TOW von SBAS-Signalen vorgestellt wird, wird das Informationsformat eines SBAS-Signals erläutert. SBAS-Satelliten strahlen 500 Symbole pro Sekunde (sps) aus. Nach einer Viterbi-Dekodierung durch den GPS-Empfänger bestehen SBAS-Signale aus 250-Bit-Informationen (Unterframes), welche eine Sekunde lang sind, wie in 5 gezeigt wird. Es ist zum Vergleich anzumerken, dass GPS-Unterframes 6 Sekunden lang sind. Jede SBAS-Information beginnt mit einer 8-Bit-Präambel, auf die eine 6-Bit Informationstyp-Kennzeichnung und Dateninhalte folgen, und endet schließlich mit einer 24-Bit-Parität. Die SBAS-Präambel ist hier von besonderem Interesse. Die Präambel ist ein individuelles 24-Bit-Wort, welches über drei aufeinander folgende Unterframes verteilt ist. Diese drei 8-Bit-Worte bestehen aus der Sequenz 01010011 10011010 11000110. Wie in 5 dargestellt wird, wiederholt sich die Sequenz alle drei Sekunden. SBAS ist so konzipiert, dass der Beginn jeder zweiten 24-Bit-Präambel von einem SBAS-Satelliten zeitgleich mit dem Beginn einer 6-Sekunden Unterframe-Phase eines GPS-Satelliten sein wird.
Der Vorgang der Unterframe-Synchronisierung beinhaltet das Sammeln von genug Bits und anschießend die Suche nach Bit-Mustern einer Acht-Bit-Präambel und ihren Umkehrungen (tausche alle Ziffern „1” und „0”). Dies ergibt eine Summe von sechs möglichen Präambel-Mustern, nach denen in den empfangenen Signal-Bits zu suchen ist. Wenn zum Beispiel zwei aufeinander folgende oder drei aufeinander folgende SBAS-Präambeln wie erwartet gefunden worden sind, dann ist die Unterframe-Synchronisierung beendet. Deshalb ist eine vorsichtige Abschätzung der Zeitdauer, um Unterframe-Synchronisierung in einer Umgebung mit starkem SBAS-Signal zu beenden, ungefähr (2 + 3)/2 = 2,5 Sekunden. Im Gegensatz dazu ist die Zeitdauer, um eine Unterframe-Synchronisierung für ein GPS-Signal zu beenden, indem Übereinstimmungen von einer oder zwei aufeinander folgenden Präambeln erfolgreich gefunden werden, ungefähr (6 + 12)/2 = 9 Sekunden. Im Allgemeinen ist Unterframe-Synchronisierung für SBAS-Signale viel schneller als für GPS-Signale. Es ist anzumerken, dass der Suchvorgang über eintreffende Bits weiter läuft, bis es eine Übereinstimmung oder eine Frame-Synchronisierungs-Meldung gibt, und dass Bits, welche gesammelt worden sind, bevor eine Übereinstimmung gefunden worden ist, gelöscht werden können. Die Wahrscheinlichkeit einer falschen Übereinstimmung kann wie folgt berechnet werden. Wenn man annimmt, dass ein Verfahren zur Frame-Synchronisierung zwei aufeinander folgende Präambel-Übereinstimmungen erfordert und weil Daten-Bits als zufällig angesehen werden können, ist die Wahrscheinlichkeit, dass 16 zufällige Bits mit zwei Präambeln übereinstimmen, gleich (1/2)^16 = 1.526E–5. Dies ist die Fehlerquote für dieses Verfahren zur GPS-Frame-Synchronisierung. In der Realität kann die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers wegen zusätzlicher Paritäts-Tests, die gemacht werden können, viel kleiner sein.
Anders als GPS-Informationen enthalten SBAS-Informationen nicht direkt Bits für die TOW. Allerdings kann die oben beschriebene Synchronisierung von SBAS-Signalen und GPS-Signalen verwendet werden, um die TOW für ein Unterframe-synchronisiertes SBAS-Signal abzuleiten. Wenn zum Beispiel mit Bezug auf 6 Unterframe-Synchronisierung eines SBAS-Signals erreicht worden ist, dann kann die Signalübertragungszeit beim Beginn eines Unterframes, welcher mit Präambel 10011010 beginnt, 1 Sekunde sein, aber sie kann auch 4, 7, 10 usw. sein. Mit anderen Worten: Eine absolute TOW kann von einem Unterframe-synchronisierten SBAS-Signal mit einer Uneindeutigkeit von drei Sekunden abgeleitet werden.
Wenn ein GPS-Empfänger keine Information für unterstützte Zeit hat, dann kann die Uneindeutigkeit von drei Sekunden der TOW, welche von einem SBAS-Signal abgeleitet worden ist, nicht ohne weitere Information aufgelöst werden. Der Empfänger kann auf Unterframe-Synchronisierung eines Signals eines GPS-Satelliten warten und dann das Signal dekodieren, um eine eindeutige TOW zu berechnen. Wenn es alternativ eine extern unterstützte Zeitinformation gibt, könnte die Uneindeutigkeit von drei Sekunden aufgelöst werden und die TOW kann berechnet werden, bevor sie von GPS-Signalen dekodiert wird. Sobald die TOW erhalten ist, können neue GPS und andere SBAS-Signale in PVT-Algorithmen (Position, Geschwindigkeit und Zeitfunktionalitäten, engl.: position, velocity and time) für GPS-Positionsbestimmungen verwendet werden, sogar wenn diese neuen Signale noch nicht Bit-synchronisiert oder Unterframe-synchronisiert worden sind.
Die Komplexität der Bestimmung der TOW auf Grundlage eines Unterframe-synchronisierten SBAS-Signals hängt von der Größe der Unsicherheit der unterstützten Zeit ab. Wenn unterstützende Zeitinformation von dem Empfänger empfangen wird, enthält die Information in der Regel sowohl die Zeit als auch ihre Genauigkeit (d. h. Unsicherheit). Zwei verschiedene Szenarien werden vorgestellt, welche verschiedene Verfahren zur Verwendung von Information für unterstützte Zeit erfordern, um die Bestimmung der TOW zu unterstützen.
In dem ersten Szenario ist die Unsicherheit in der unterstützten Zeit weniger als ±1,5 Sekunden. Es ist anzumerken, dass die meisten Mobilfunknetze eine 2 Sekunden genaue Zeit zur Verfügung stellen, also eine geeignete Quelle für die Zeit in dem Beispiel sein werden. Wenn die unterstützte Zeit zu einem Signalmoment y Sekunden mit einer Unsicherheit von ±σ ist, wobei σ weniger als 1,5 Sekunden ist, dann wird die echte Zeit in dem Intervall y – σ bis y + σ Sekunden sein. Wenn in der Zwischenzeit ein SBAS-Signal in den Unterframe-synchronisierten Status eintritt, dann ist die TOW für diesen Signalmoment zum Beispiel gleich x + 3n Sekunden, wobei n eine unbekannte ganze Zahl ist, die die Uneindeutigkeit von drei Sekunden darstellt. Deshalb sollte wie in 7 gezeigt die wahre absolute TOW diejenige in dem Bereich [y – σ, y + σ] sein. Weil die Größe des Bereichs weniger als 3 Sekunden ist, wird es nur eine ganze Zahl n geben, für die x + 3n in dem Bereich liegt. Ein andere Weise, dieses Verfahren zu beschreiben, ist, dass die wahre TOW durch die ganze Zahl n gegeben wird, welche den Wert x + 3n ergibt, der am nächsten zu y ist. In dem Beispiel, welches in 7 gezeigt wird, ist der wahre Wert der TOW derjenige mit n = 2.
Nachdem die wahre TOW bestimmt worden ist, kann die Navigationssoftware eine GPS-Positionsbestimmung errechnen, genug gültige Satellitenmessungen vorausgesetzt, wenn die Ephemeriden für die Satelliten verfügbar sind. Wenn die TOW bekannt ist, müssen Kanäle, die diesen Messungen, welche in der Navigationssoftware verwendet werden, entsprechen, nicht unbedingt Unterframe-Synchronisierungs- oder sogar Bit-Synchronisierungs-Vorgänge abgeschlossen haben. Messungseditierfunktionen in der Navigationssoftware können Uneindeutigkeiten, wenn vorhanden, in Messungen von 1 ms und/oder 20 ms, bestimmen, ohne „synchronisationsfreie Navigation zu benutzen. (Es ist anzumerken, dass ein C/A-Kode 1 ms lang ist und ein Bit 20 ms lang ist. GPS-Empfänger messen tatsächlich einen Bereich oder Entfernung in einer Einheit von 1 ms, d. h. sub-Millisekunden. Wenn Bit-synchronisiert, dann löst der Empfänger eine Uneindeutigkeit von einer Millisekunde auf; wenn Framesynchronisiert, löst der Empfänger eine Uneindeutigkeit von 20 ms auf. Jenseits von 20 ms muss der Empfänger die TOW dekodieren für eine endgültige, eindeutige Weite oder Zeit.) Entweder werden vier Messungen für eine 3D-Positionsbestimmung benötigt oder drei Messungen sind erforderlich, wenn die Höhenrandbedingung für den Empfänger angewendet wird, wobei der Höhenwert des Empfängers gegeben und bekannt ist. Weil es eine SBAS-Messung gibt, die verwendet wird, um GPS-Zeit zu extrahieren, werden drei weitere Messungen entweder von GPS-Satelliten und/oder von anderen SBAS-Satelliten für eine 3D-Positionsbestimmung benötigt, wobei die Höhe des Empfängers unbekannt ist.
In einem zweiten Szenario ist die Unsicherheit der unterstützten Zeit größer als ±1,5 Sekunden. Wie in 8 gezeigt wird, ist die wahre TOW auf Grundlage von Information für unterstützte Zeit in dem Bereich von [y – σ, y + σ] Sekunden, wobei σ größer als 1,5 Sekunden ist, während ein Unterframe-synchronisiertes SBAS-Signal uns Auskunft darüber gibt, dass die TOW gleich x + 3n ist, wobei n eine ganze Zahl ist. Also kann es abhängig von der Größe von σ eine, zwei oder mehrere Werte als Kandidaten für die wahre TOW in diesem Bereich geben. Für drahtlose Unterstützung kann σ bis zu mehreren Sekunden groß sein, also sollte es glücklicherweise nicht allzu viele TOW-Kandidaten geben. In dem Beispiel, das in 8 gezeigt wird liegen zwei Möglichkeiten innerhalb des Bereichs-TOWs mit n = 1, 2.
Wenn es nur einen TOW-Kandidaten gibt, muss es der wahre sein. Dann können GPS-Positionsbestimmungen unter Verwendung desselben Verfahrens wie in dem ersten Fall beschrieben berechnet werden, wobei die Unsicherheit der unterstützten Zeit weniger als ±1,5 Sekunden ist und vier gültige Messungen erforderlich sind. Wenn es allerdings zwei oder mehr TOW-Kandidaten gibt, sind wenigstens fünf gültige Messungen erforderlich, um die TOW aufzulösen und eine GPS-Positionsbestimmung zu ermöglichen.
Das Verfahren zur Bestimmung der TOW in dem Fall, dass mehrere TOW-Kandidaten existieren, kann in dem zweiten Szenario wie folgt sein. Wähle zuerst einen TOW-Kandidaten und berechne eine Positionsbestimmung unter Verwendung desselben Verfahren wie in dem ersten Szenario beschrieben, wähle dann einen anderen TOW-Kandidaten und berechne noch mal, und wiederhole, bis alle TOW-Kandidaten verwendet worden sind. Weil es eine und nur eine wahre TOW unter allen diesen Kandidaten gibt, werden nun eine Untersuchung und ein Vergleich dieser Positionsbestimmungen ausgeführt, um diese wahre zu finden. Die grundsätzliche Idee, die wahre zu finden, ist, sich redundante Messungen und etwas Allgemeingut zunutze zu machen Redundante Messungen können uns etwas über die Qualität oder Unrichtigkeit einer Positionsbestimmung aussagen. Das ist der Grund, weshalb mindestens fünf Messungen erforderlich sind anstatt vieren, welche normalerweise ausreichend für eine 3D-Positionsbesimmung sind. Erstens wird die Vektorlänge des Messresiduums für jede Positionsbestimmung jedem TOW-Kandidaten entsprechend berechnet. Wenn x ein Vektor eines Pseudostrecken-Messresiduums ist, ist seine Länge l definiert als
Zweitens wird die Plausibilität von jeder berechneten Empfängerposition überprüft. Der Standort einer Positionsbestimmung wird als realistisch angesehen, wenn er nahe der Erdoberfläche und/oder nahe einer geschätzten Position des Empfängers ist. Drittens sucht das Verfahren nach einer Positionsbestimmung, welche der kleinsten Vektorlänge des Messresiduums entspricht, für die die Position auch realistisch erscheint. Auf diese Weise wird der entsprechende TOW-Kandidat, welcher mit dieser Positionsbestimmung verbunden ist, als der wahre erachtet. An diesem Punkt wurde Extrahierung der TOW und Bereitstellung einer Positionsbestimmung simultan geleistet.
Die obigen Verfahren der Bestimmung von GPS-Zeit werden in den 9 und 10 gezeigt. In 9 weist ein Verfahren für einen GPS-Empfänger zur Extrahierung von GPS-Zeit von einem Signal eines satellitenbasierten Erweiterungssystem (SBAS) und von Information für unterstützte Zeit auf: Erfassen des Signals eines SBAS-Satelliten (910); Erreichen von Unterframe-Synchronisierung für dieses SBAS-Signal – Identifizieren einer sich wiederholenden Unterframe-Präambel des SBAS-Signals (920); Aufnehmen von Information für unterstützte Zeit (930), was zu jedem Zeitpunkt vor Bestimmung von Kandidaten der GPS-Zeit geschehen kann; Berechnen eines oder mehrerer Kandidaten für die GPS-Zeit (940); und Bestimmen der GPS-Zeit von dem einen oder mehreren Kandidaten (950). Der Bestimmungsschritt (950) kann Identifizieren des einen korrekten Kandidaten, welcher innerhalb der Unsicherheit der unterstützten Zeit liegt, einschließen. Wenn die unterstützte Zeit, welche von der Information für unterstützte Zeit abgeleitet worden ist, eine zweiseitige Unsicherheit von weniger als drei Sekunden hat, wird es nur einen Kandidaten innerhalb der Unsicherheit der unterstützten Zeit geben. Wenn allerdings die unterstützte Zeit eine Unsicherheit von mehr als drei Sekunden hat, kann es einen oder mehrere Kandidaten innerhalb der Unsicherheit der unterstützten Zeit geben. Wenn es mehr als einen Kandidaten innerhalb der Unsicherheit der unterstützten Zeit gibt, dann kann der Bestimmungsschritt (950) einschließen: Erfassen von mehreren Satellitensignalen (1010); Erzeugen einer GPS-Positionsbestimmung für jeden der einen oder mehreren Kandidaten (1020); Berechnen von Pseudostrecken-Residuen für jeden von dem einen oder mehreren Kandidaten (1030); und Auswählen des einen von dem einen oder mehreren Kandidaten mit dem kleinstem Residuum (1040). Außerdem kann die Plausibilität des Positionsstandorts überprüft werden und der Auswahlschritt kann das Auswählen des plausiblen von den mehreren Kandidaten mit dem kleinsten Residuum aufweisen.
Bestimmung von GPS-Zeit von dem SBAS-Signal kann zu einer schnelleren Bestimmung der GPS-Zeit und dann einer schnelleren TTFF führen, wobei der SBAS-Satellit von dem GPS-Empfänger zuerst erfasst wird, wie oben beschrieben worden ist. Weil ein Unterframe eines SBAS-Signals nur ein eine Sekunde lang ist, was kürzer als die sechs Sekunden für einen Unterframe eines GPS-Signals ist, kann Synchronisierung des Unterframes eines SBAS-Signals schneller erzielt werden als für GPS-Signale.
Einige Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Nutzung von SBAS-Signalen in Signalerfassung und Navigation sind oben beschrieben worden. Eine Beschreibung eines Beispiels eines Verfahrens, das manche der oben erwähnten Verfahren einbindet, wird unten angegeben zusammen mit Identifizierung von Hardware, die einbezogen werden kann.
Der erste Teil der Nutzung eines Signals eines SBAS-Satelliten geschieht in einem Modul zur Signalerfassung. Es wird zuerst nach einen Signal eines SBAS-Satelliten vor GPS-Satelliten-Signalen gesucht. Sobald ein SBAS-Signal erfasst ist, kann die SV-Suchliste optimiert werden. Für einen gegebenen GPS-Empfänger hat seine Software zur Erfassung des Basisbandssignals die folgenden Schritt zur Implementierung dieser Eigenschaften: (1) suche nach SBAS-Signalen – das bedeutet in der Regel, dass SBAS-Satelliten an der Spitze einer ursprünglichen SV-Suchliste sein sollten; (2) wenn ein SBAS-Signal vor einem beliebigen GPS-Signal erfasst wird, kann die Abweichung der Frequenz des Quarzoszillators des Empfängers abgeschätzt werden und dann kann die abgeschätzte Abweichung der Empfängerfrequenz verwendet werden, um die Suchräume der Dopplerfrequenz für alle anderen zu erfassenden Satelliten zu reduzieren; (3) wenn ein SBAS-Signal vor irgend welchen GPS-Signalen in „Warm”- und „Heiß” startmodi des Empfängers erfasst wird, wird die Entfernung (in Radian) von dieser SBAS-Sichtlinie zu allen anderen Sichtlinien von zu erfassenden Satelliten zuerst berechnet und diejenigen Satelliten, deren Entfernung kleiner als ein Schwellwert ist, können in der Reihenfolge nach ansteigender Entfernung umgeordnet werden und dann an die Spitze der ursprünglichen SV-Suchliste eingefügt werden. Es ist anzumerken, dass die Optimierung einer SV-Suchliste theoretisch auch ähnlich durchgeführt werden kann, wenn ein GPS-Satellit vor beliebigen SBAS-Satelliten erfasst wird.
Der zweite Teil der Verwendung eines SBAS-Signals geschieht in dem Navigationsprozessor. Sobald ein SBAS-Signal Unterframe-Synchronisierung abschließt, dann kann ein GPS-Empfänger, Information für unterstützte Zeit und genug gültige Messungen vorausgesetzt, eine Positionsbestimmung haben, ohne einen synchronisationsfreien Navigationsalgorithmus zu benutzen. Für einen gegebenen GPS-Empfänger kann seine Navigationssoftware die folgenden Logikbausteine und schritte zur Implementierung von einigen Ausführungsformen der Verfahren der vorliegenden Erfindung haben.
Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf Verfahren, welche zum größten Teil Suche nach und Verfolgung nur von einem SBAS-Satelliten aufweisen, beschrieben worden. Allerdings können die Verfahren der vorliegenden Erfindung Suche nach und Verfolgung von mehreren SBAS-Satelliten aufweisen.
Die vorliegende Erfindung ist mit Bezugnahme auf GPS-Systeme beschieben worden. Allerdings sind die Verfahren der Erfindung anwendbar auf Verarbeitung von Signalen durch jeden beliebigen Empfänger von Satelliten-CDMA-Signalen.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Speziellen unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte es für den Fachmann direkt offensichtlich sein, dass Veränderungen und Modifikationen in der Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzurücken. Die beigefügten Ansprüche sollen solche Veränderungen und Modifikationen umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„GPS Theory and Practice”, fünfte Ausgabe, überarbeitete Ausgabe von Hofmann-Wellenhof, Lichtenegger und Collins, Springer-Verlag, Wien, New York, 2001 [0002]
RTCA, Inc., ”Minimum Operational Performance Standards for Global Positioning System/Wide Area Augmentation System Airborne Equipment”, RTCA/DO-229 B, 1999 [0012]
B. E. Kaplan, Understanding GPS: Principles and Applications, 2. Auflage, Artech House, Inc., 2006 [0035]

Claims

Verfahren des Reduzierens eines Satellitenfrequenzsuchbereichs in einem Signalempfänger mit Code Division Multiple Access (CDMA), gekennzeichnet durch: Suchen nach einem Signal eines geostationären Satelliten; Erfassen nämlichen Signals eines geostationären Satelliten; Abschätzen einer Abweichung einer Empfängerquarzoszillatorfrequenz; und Berechnen einer Frequenzsuchweite für nachfolgende zu erfassende Satellitensignale.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei nämliches Signal eines geostationären Satelliten von einem Satelliten eines satellitenbasierten Erweiterungssystem (SBAS) ausgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei nämlicher SBAS-Satellit ein Satellit des Wide Area Augmentation Systems (WAAS) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei nämlicher CDMA-Signalempfänger nach nämlichem Signal eines geostationären Satelliten vor jedem anderen Satellitensignal sucht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei nämliches Abschätzen ein Ignorieren von einer Dopplerfrequenzverschiebung infolge von Bewegung von nämlichem CDMA-Signalempfänger relativ zu dem geostationären Satelliten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei nämlicher Frequenzsuchbereich gleich einer Dopplerfrequenzunsicherheit ist, welche durch Bewegung von nämlichem CDMA-Signalempfänger relativ zu dem geostationären Satelliten verursacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei nämliches Berechnen eines Frequenzsuchbereichs ein Addieren von lediglich (1) einer Dopplerfrequenzunsicherheit, welche durch Bewegung von nämlichem CDMA-Signalempfänger relativ zur Erdoberfläche verursacht wird, und (2) einer Dopplerfrequenzunsicherheit, welche von Bewegung der Umlaufbahn des geostationären Satelliten relativ zur Erdoberfläche verursacht wird, aufweist.
Verfahren des Optimierens einer Satellitensuchliste in einem CDMA-Signalempfänger, gekennzeichnet durch: Erfassen eines Signals eines geostationären Satelliten; Berechnen von Winkeln zwischen der Sichtlinie des geostationären Satelliten und der Sichtlinie für andere Satelliten; Markieren von Satelliten, für welche nämlicher Winkel kleiner als ein Schwellwert ist; und Setzen von markierten Satelliten an den Anfang nämlicher Satellitensuchliste.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei nämliches Signal eines geostationären Satelliten von einem Satelliten eines satellitenbasierten Erweiterungssystems (SBAS) ausgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei nämliche andere Satelliten einen SBAS-Satelliten aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner gekennzeichnet durch Setzen der markierten Satelliten in eine Reihenfolge, welche der Größe der berechneten Winkel entspricht, wobei nämliche Reihenfolge den kleinsten der berechneten Winkel zuerst aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei nämlicher Schwellwert 0,35 rad ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei nämliche andere Satelliten Satelliten sind, welche noch nicht von nämlichem CDMA-Signalempfänger erfasst worden sind.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei nämliche andere Satelliten GPS-Satelliten aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei nämliche andere Satelliten einen zweiten SBAS-Satelliten aufweisen.
Verfahren in einem GPS-Empfänger, bei dem die GPS-Zeit von einem Satellitensignal eines satellitenbasierten Erweiterungssystem (SBAS) und Information für unterstützte Zeit extrahiert werden, wobei nämliches Verfahren gekennzeichnet ist durch: Erfassen von nämlichem SBAS-Satellitensignal; Identifizieren einer sich wiederholenden Unterframe-Präambel des SBAS-Signals; Akzeptieren von nämlicher Information für unterstützte Zeit; Berechnen eines oder mehrerer Kandidaten für nämliche GPS-Zeit; und Bestimmen von nämlicher GPS-Zeit von nämlichem einen oder mehreren Kandidaten.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei nämliches Bestimmen ein identifizieren von dem einen von nämlichem einen oder mehreren Kandidaten, welcher innerhalb nämlicher Unsicherheit von nämlicher unterstützter Zeit ist, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei nämliche Information für unterstützte Zeit eine unterstützte Zeit mit einer Unsicherheit von weniger als drei Sekunden zur Verfügung stellt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei nämliches Bestimmen aufweist: Erfassen von mehreren Satellitensignalen; Erzeugen einer GPS-Positionsbestimmung für jeden von nämlichem einen oder mehreren Kandidaten; Berechnen eines Pseudostreckenresiduums für jeden von nämlichem einen oder mehreren Kandidaten; und Auswählen des einen von nämlichem einen oder mehreren Kandidaten mit dem kleinsten Residuum.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei nämliche Information für unterstützte Zeit eine unterstützte Zeit mit einer Unsicherheit zur Verfügung stellt und wobei es mehrere von nämlichem einen oder mehreren Kandidaten innerhalb nämlicher Unsicherheit gibt.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei nämliche Unsicherheit größer als drei Sekunden ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei nämliches Erfassen ein Erfassen von vier Satellitensignalen zusätzlich zu nämlichem SBAS-Satellitensignal aufweist, wobei nämliche vier Satellitensignale und nämliches SBAS-Satellitensignal von fünf verschiedenen Satelliten sind.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei eines von nämlichen vier Satellitensignalen von einem zweiten SBAS-Satelliten ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei nämliches Erfassen ein Erfassen von drei Satellitensignalen zusätzlich zu nämlichem SBAS-Satellitensignal aufweist, wobei nämliche drei Satellitensignale und nämliches SBAS-Satellitensignal von vier verschiedenen Satelliten sind und wobei die Höhenlage von nämlichem GPS-Empfänger bekannt ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei eines von nämlichen drei Satellitensignalen von einem zweiten SBAS-Satelliten ist.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner gekennzeichnet durch Überprüfen der Plausibilität von jeder nämlichen GPS-Positionsbestimmung für jeden von nämlichem einen oder mehreren Kandidaten, wobei nämliches Auswählen ein Auswählen des einen von nämlichem einen oder mehreren Kandidaten mit dem kleinsten Residuum und plausibler GPS-Positionsbestimmung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei nämliches SBA-Signal von einem Satelliten des Wide Area Augmentation System (WAAS) ausgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei nämliche GPS-Zeit die Wochenzeit (TOW) ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei nämliche Information für unterstützte Zeit von einem Mobilfunknetz aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei nämlicher GPS-Empfänger nämliches SBAS-Satellitensignal vor jedem anderen Satellitensignal erfasst.