DE112013007301B4

DE112013007301B4 - Abschwächung der Szintillationen in Signalen von globalen Navigationssatellitensystemen, welche durch ionosphärische Unregelmäßigkeiten verursacht werden

Info

Publication number: DE112013007301B4
Application number: DE112013007301.3T
Authority: DE
Inventors: Sergey Vladislavovich Averin; Roman Anatolyevich Nevzorov; Andrey Valeryevich Plenkin; Vladimir Ivanovich Zubinsky
Original assignee: Topcon Positioning Systems Lnc
Current assignee: Topcon Positioning Systems Lnc Livermore Us
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2023-08-31
Anticipated expiration: 2033-08-08
Also published as: GB2532626B; GB201601693D0; DE112013007301T8; US20150226855A1; GB2532626A; WO2015020552A1; US9244174B2; DE112013007301T5

Abstract

Verfahren zum Verarbeiten von globalen Navigationssatellitensystemmessungen (GNSS), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:Empfangen einer Mehrzahl von Eingangs-GNSS-Messungen, wobei jede Eingangs-GNSS-Messung aus der Mehrzahl der Eingangs-GNSS-Messungen das Folgende aufweist:einen entsprechenden Navigationssatelliten aus einer Mehrzahl von Navigationssatelliten; undeine entsprechende Trägerfrequenz aus einer Mehrzahl von Trägerfrequenzen;Bestimmen von zumindest einer Gruppe der Eingangs-GNSS-Messungen, wobei:der Navigationssatellit, welcher jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, der Gleiche ist; unddie Trägerfrequenz, welche jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe der Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, unterschiedlich ist;für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen:Auswählen einer ersten Eingangs-GNSS-Messung mit einer entsprechenden ersten Trägerfrequenz;Auswählen einer zweiten Eingangs-GNSS-Messung mit einer entsprechenden zweiten Trägerfrequenz;Berechnen eines geometriefreien Kombinationsparameters basierend auf zumindest einem Teil der ersten Eingangs-GNSS-Messung, der zweiten Eingangs-GNSS-Messung, der ersten Trägerfrequenz, und der zweiten Trägerfrequenz;Bestimmen, basierend auf zumindest einem Teil des geometriefreien Kombinationsparameters, ob eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wurde, aufgetreten ist; undnach dem Bestimmen, dass eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist:Erzeugen eines Szintillationsindikators, der der spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen globale Navigationssatellitensysteme, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschwächen von Szintillationen in Signalen von globalen Navigationssatellitensystemen, welche durch ionosphärische Unregelmäßigkeiten verursacht werden.
Globale Navigationssatellitensysteme (GNSSs) können Zielparameter bestimmen, wie z. B., die Position, die Geschwindigkeit und die Zeit (PVT). Beispiele von gegenwärtig eingesetzten globalen Navigationssatellitensystemen beinhalten das globale Positionierungssystem der Vereinigten Staaten (GPS) und das russische GLONASS. Andere globale Navigationssatellitensysteme, wie z. B, das chinesische Beidou und das europäische GALILEO-System, sind in Entwicklung. Bei einem GNSS empfängt ein Navigationsempfänger Radiosignale, welche innerhalb einer Sichtlinie des Empfängers durch Satelliten übertragen werden, und verarbeitet diese. Die Satellitensignale beinhalten Trägersignale, welche durch Pseudo-Random Binärcodes moduliert sind. Der Empfänger misst die Zeitverzögerungen der empfangenen Signale relativ zu einer lokalen Referenzuhr oder einem Oszillator. Codephasenmessungen ermöglichen es, dem Empfänger die Pseudo-Ranges zwischen dem Empfänger und den Satelliten zu bestimmen. Die Pseudo-Ranges bzw. Pseudo-Bereiche unterscheiden sich von den tatsächlichen Bereichen (Entfernungen) zwischen dem Empfänger und den Satelliten aufgrund eines Offsets zwischen den Zeitskalen des GNSS und des Empfängers. Falls Signale von einer ausreichend großen Anzahl von Satelliten empfangen werden, können dann die gemessenen Pseudo-Bereiche verarbeitet werden, um die Koordinaten und den Offset zwischen den Zeitskalen des GNSS und des Empfängers zu bestimmen. Dieser Betriebsmodus wird als ein Stand-Alone-Modus bezeichnet, da die Messungen durch einen einzelnen Empfänger bestimmt sind. Ein Stand-Alone-System sieht üblicherweise eine Genauigkeit bei der Positionierung im Meterbereich vor.
Um die Genauigkeit der Positionierung bzw. Positionsbestimmung zu verbessern wurden differentielle Navigationssysteme (DN) entwickelt. Bei einem DN-System wird die Position eines Benutzers relativ zu einer Basisstation bestimmt, welche auch als eine Basis bezeichnet wird. Die Basis ist üblicherweise fixiert und die Koordinaten der Basis sind genau bekannt; beispielsweise durch eine Untersuchung. Die Basis beinhaltet einen Navigationsempfänger, welcher Satellitensignale empfängt, und welcher die Korrekturen der GNSS-Messungen basierend auf der bekannten Basisposition bestimmen kann. Bei einigen DN-Systemen können die rohen Messungen der Basis als die Korrektur dienen.
Der Benutzer, dessen Position bestimmt werden soll, kann stationär oder mobil sein; bei einem DN-System wird der Benutzer oft auch als ein Rover bezeichnet. Der Rover beinhaltet ebenso einen Navigationsempfänger, welche GNSS-Satellitensignale empfängt. Korrekturen, welche bei der Basis erzeugt werden, werden über eine Kommunikationsverbindung zu dem Rover übertragen. Damit dies zu einem mobilen Rover passt ist die Kommunikationsverbindung oft eine drahtlose Verbindung. Der Rover verarbeitet die Korrekturen, welche von der Basis empfangen werden, zusammen mit den Messungen, die durch dessen eigenen Empfänger vorgenommen werden, um die Genauigkeit bei der Bestimmung dessen Position zu verbessern. Die Genauigkeit wird in dem differentiellen Navigationsmodus verbessert, da Fehler, die bei dem Empfänger bei dem Rover auftreten, und die bei dem Empfänger bei der Basis auftreten, miteinander hochgradig korreliert sind. Da die Koordinaten der Basis genau bekannt sind, können die Messungen bei der Basis zur Berechnung von Korrekturen verwendet werden, wobei dadurch die Fehler bei dem Rover kompensiert werden. Ein DN-System sieht Korrekturen der Pseudo-Bereiche vor, welche mit einer Code-Phase gemessen werden.
Die Positionsbestimmungsgenauigkeit eines differentiellen Navigationssystems kann weiter verbessert werden, falls die Pseudo-Bereiche, welche mit der Code-Phase gemessen werden, mit den Pseudo-Bereichen unterstützt werden, die mit der Trägerphase gemessen werden. Falls die Trägerphasen der Signale, welche durch den gleichen Satelliten übertragen werden, durch sowohl den Navigationsempfänger bei der Basis als auch den Navigationsempfänger in dem Rover gemessen werden, kann das Verarbeiten dieser zwei Sätze von Trägerphasenmessungen eine Positionsbestimmungsgenauigkeit erzeugen, welche im Bereich von einigen Prozent der Wellenlänge der Träger liegt. Ein differentielles Navigationssystem, welches Positionen basierend auf Echtzeitträgerphasen-Pseudo-Bereich-Messungen zusätzlich zu den Code-Phasen-Pseudo-Bereich-Messungen berechnet wird, wird oft auch als ein echtzeitkinematisches System bezeichnet (RTK). Das Verarbeiten von Trägerphasenmessungen um Koordinaten zu bestimmen, beinhaltet den Schritt, der Mehrdeutigkeitsauflösung; das heißt, das Bestimmen der ganzzahligen Anzahl von Zyklen in dem Trägersignal, welches durch den Navigationsempfänger von einem individuellen Satelliten empfangen wird.
Die Genauigkeit mit der die Zielparameter unter Verwendung von GNSS-Signalen bestimmt werden können, wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst; insbesondere durch die Ausbreitung der Satellitensignale durch die Ionosphäre. Die Ionosphäre ist ein dispersives Medium, welches etwa zwischen 40 und 1000 km oberhalb der Erdoberfläche platziert ist. Diese ist mit elektrisch geladenen Partikeln (Elektronen und Ionen) gesättigt. Die größte Konzentration von geladenen Partikeln befindet sich im Bereich von 250 bis 400 km oberhalb der Oberfläche der Erde. Da die Ionosphäre ein dispersives Medium ist, beeinflusst diese sowohl die Gruppenverzögerung als auch den Phasenfortschritt bzw. die Phasenausbreitung von Radiosignalen, was in unterschiedlichen Werten für die Gruppengeschwindigkeit als auch die Phasengeschwindigkeit der Radiosignale resultiert. Das Produkt der Gruppengeschwindigkeit und der Phasengeschwindigkeit in der Ionosphäre ist gleich dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit.
Die Werte der Gruppengeschwindigkeit und der Phasengeschwindigkeit sind von dem Integral der Konzentration der geladenen Partikel entlang des Ausbreitungspfads des Signals abhängig. Die Konzentration der geladenen Partikel wird durch den Wert des Gesamtelektroneninhalts (TEC) charakterisiert. TEC wird als die Anzahl der Elektronen in einem Rohr mit 1 m² Querschnitt gezählt, welches sich von dem Sender zu dem Empfänger erstreckt. In dem Fall eines GNSS ist der Sender ein GNSS-Satellit und der Empfänger ein GNSS-Navigationsempfänger.
So wie sich TEC erhöht, verringert sich die Gruppengeschwindigkeit, und die Phasengeschwindigkeit erhöht sich. Der TEC-Wert ist abhängig von dem Zustand der Ionosphäre und dem Schiefheitsfaktor. Der Zustand der Ionosphäre hängt stark von der Sonne ab. Wenn die Sonne aufgeht trennt ihre Strahlung Gasmoleküle in Ionen und Elektronen. Die Elektronendichte erreicht ihr Maximum etwas um 2 Uhr nachmittags Ortszeit. Dann beginnen die Ionen und Elektronen damit, sich zu rekombinieren, und dann bei Nacht sinkt die Elektronendichte auf deren tägliches Minimum.
Saisonbedingte Schwankungen der Erde führen ebenso zu Schwankungen in dem TEC. Im Sommer steht die Sonne höher über dem Horizont als im Winter; daher ist durchschnittlich der TEC im Sommer höher als im Winter. Der TEC ist ebenso von der geographischen Position auf der Erde abhängig, da die Anstiegshöhe der Sonne für unterschiedliche Breitengrade unterschiedlich ist, und ebenso ist das Magnetfeld der Erde an verschiedenen Orten unterschiedlich.
In ähnlicher Weise weist die Sonne ihre eigenen saisonalen Schwankungen auf, sodass diese etwa alle 11 bis 12 Jahre ihre maximale Aktivität erreicht. Jahre von annähernder maximaler solarer Aktivität sind 2001, 2013, ... Die erhöhte solare Aktivität wird durch regelmäßige Sonneneruptionen charakterisiert, welche Plasma ausstoßen, wobei dies hochenergetische Protonen beinhaltet, die durch Gamma- bzw. Röntgenstrahlung begleitet werden. Solche Sonneneruptionen sind die Gründe für starke und ungleichmäßige Konzentrationen von freien Elektronen in der Ionosphäre der Erde. Die am schwierigsten zu bestimmenden ionosphärischen Unregelmäßigkeiten sind ionosphärische Unregelmä-ßigkeiten von relativ kleiner Größe, sodass Empfänger, welche auf der Erde nur durch etwa 1 km oder weniger beabstandet sind, Satellitensignale empfangen können, welche eine bemerkenswert unterschiedliche Gruppenverzögerung aufgrund der Ionosphäre beinhalten. Diese Unregelmäßigkeiten von relativ kleiner Größe beeinflussen nicht nur die Verzögerung, sondern streuen ebenso die Radiosignale, was zu schnellen Schwankungen in der Amplitude und der Phase führt, diese schnellen Schwankungen werden als Szintillationen bezeichnet. In den schlimmsten Fällen können Szintillationen zu einem kompletten Signalverlust führen.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschwächen von Szintillationen bei globalen Navigationssatellitensystemen, welche durch ionosphärische Unregelmäßigkeiten verursacht werden, sind deshalb vorteilhaft.
Die EP 1 862 809 A1 offenbart das Folgende: Bei einem Verfahren zum Bereitstellen eines Integritätsindikators, der zu einem globalen Navigationssatellitensystem gehört, wird der Integritätsindikator aus einem Vergleich von mindestens zwei Werten abgeleitet, die eine ionosphärische Refraktion anzeigen, die auf unterschiedliche Weise erfasst wurden.
US 7 868 820 B2 offenbart eine Lehre, bei der Methoden und Geräte zur Charakterisierung des ionosphärischen Fehlers über ein Netzwerk von GNSS-Referenzstationen vorgestellt werden. Das Verfahren beruht auf Zweifrequenz-Phasenmessungen in einer geometriefreien Linearkombination. Die Daten werden auf Mehrdeutigkeiten und die charakteristischen Parameter der Ionosphäre gefiltert. In Kombination mit Filterergebnissen aus anderen Kombinationen von Phasenmessungen (ionosphärenfreie Kombination) liefert das physikalisch basierte Modell eine schnelle und zuverlässige Mehrdeutigkeitsauflösung.
EP 1 972 959 B1 offenbart ein Verfahren zur Verarbeitung einer Menge von Navigationssignalen eines globalen Satellitennavigationssystems mit wenigstens drei Trägersignalen, bei dem die Verarbeitung der Trägersignale auf einer Linearkombination von Phasenmessungen der Trägersignale zu einem kombinierten Phasensignal beruht, und bei dem Phasenmehrdeutigkeiten aufgelöst werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasenmehrdeutigkeit des kombinierten Phasensignals ein ganzzahliges Vielfaches einer kombinierten Wellenlänge λ ist, die dem kombinierten Phasensignal zugeordnet ist und dass das kombinierte Phasensignal frei von Geometrie und frei von frequenzunabhängigen Störungsvariablen ist, wobei N Phasenmessungen ϕ i der Trägersignale mit Wellenlänge λ i kombiniert werden, um eine geometriefreie Kombination mit den Gewichtungskoeffizienten λ i gemäß φ LC = Σ i = 1 N ≥ 3 α i φ i mit α i = n i λ λ i und Σ i = 1 N ≥ 3 α i = 0 zu bilden, wobei ni ganze Zahlen sind.
US 5 899 957 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen von GPS-Pseudoentfernungs-Korrekturinformationen über eine ausgewählte geografische Region S mit einem Durchmesser von bis zu 300 km mit einer damit verbundenen Ungenauigkeit von nicht mehr als 5 cm. N voneinander beabstandete GPS-Referenzstationen (N > 4), deren Ortskoordinaten (un, vn, wn) fest und mit hoher Genauigkeit bekannt sind, sind innerhalb oder angrenzend an die Region R vorgesehen. Jede Referenzstation n(n = 1, 2, ..., N) GPS-Signale von mindestens vier GPS-Satelliten in gemeinsamer Sicht, nummeriert m = 1, 2, ...., M (M >/= 4), berechnet seine eigenen GPS-bestimmten Standortkoordinaten, vergleicht diese Koordinaten mit seinen bekannten Standortkoordinaten, bestimmt die Pseudoentfernungskorrekturen PRC(t;t0;m;n) für seinen GPS-bestimmten Standort, und sendet diese Korrektursignale an eine zentrale Station, die sich innerhalb oder angrenzend an die Region S befindet. Die zentrale Station sendet die Pseudoentfernungs-Korrektursignale erneut durch die gesamte Region S. Eine mobile GPS-Station innerhalb oder angrenzend an die Region S hat die Koordinaten (u') in sich gespeichert. ,v',w') des GPS-bestimmten letzten Standorts dieser Mobilstation und die räumlichen Koordinaten (un(k),vn(k),wn(k)) (k = 1, 2, ... , K; K > 3) von K GPS-Referenzstationen innerhalb von S, die dem zuletzt bestimmten Standort dieser Mobilstation am nächsten sind. Die Mobilstation berechnet dann die differenziellen GPS-Korrekturen für den GPS-bestimmten gegenwärtigen Standort dieser Mobilstation. Alternativ können die Referenzstationen unverarbeitete GPS-Signale zur Bestimmung der Pseudoentfernungs-Korrektursignale an der Zentralstation an die Zentralstation übertragen. Dieser Ansatz kann modifiziert werden, wenn der Bereich R zweidimensional ist, wo nur zwei Koordinaten u und v benötigt werden, oder wenn der Bereich R eindimensional ist, wo nur eine Koordinate u benötigt wird. Geeignete Algorithmen zur Auswahl der Koeffizienten ak' werden diskutiert.
Aus der US 2012 / 0 286 991 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtungen zur Verarbeitung von GNSS-Daten bekannt, die aus Mehrfrequenzcode- und Trägerbeobachtungen abgeleitet werden, die Korrekturdaten zur Verwendung durch einen in der Region befindlichen Rover verfügbar machen, wobei die Korrekturdaten umfassen: die ionosphärische Verzögerung über der Region, die troposphärische Verzögerung über die Region, die phasennivellierte geometrische Korrektur pro Satellit und die mindestens eine Codeabweichung pro Satellit. In einigen Ausführungsformen umfassen die Korrekturdaten eine ionosphärische Phasenverschiebung pro Satellit. Verfahren und Vorrichtungen zum Bestimmen einer genauen Position eines Rovers, der sich innerhalb einer Region befindet, werden vorgestellt, in dem ein GNSS-Empfänger betrieben wird, um Mehrfrequenzcode- und Trägerbeobachtungen und Korrekturdaten zu erhalten, Roverkorrekturen aus den Korrekturdaten zu erzeugen und zu bestimmen a präzise Rover-Position anhand der Rover-Beobachtungen und der Rover-Korrekturen. Die Korrekturdaten umfassen mindestens einen Code-Bias pro Satellit, einen MW-Bias fester Natur pro Satellit und/oder Werte, aus denen ein MW-Bias fester Natur pro Satellit ableitbar ist, und eine ionosphärische Verzögerung pro Satellit für jede von mehreren regionalen Netzwerkstationen und/oder nichtionosphärische Korrekturen. Verfahren und Vorrichtungen zum Codieren und Decodieren der Korrekturdaten enthaltenden Korrekturnachrichten werden ebenfalls vorgestellt, wobei Netzwerknachrichten Netzwerkelemente enthalten, die sich auf im Wesentlichen alle Stationen des Netzwerks beziehen, und Clusternachrichten Clusterelemente enthalten, die sich auf Teilmengen des Netzwerks beziehen.
US 8 094 068 B2 offenbart ein Verfahren zum Verbessern der Kontinuität in einem Zweifrequenz-Navigationssatellitensystem, umfassend die Schritte: i) Beobachten der Ionosphäre durch Messungen in den zwei oder mehr Frequenzbändern; und ii) Senden einer Warnmeldung, die Benutzersysteme über eine Änderung der Ionosphäre informiert, wenn mindestens eine Messung eine Änderung der Ionosphäre anzeigt, die von einer oder mehreren vordefinierten Bedingungen abweicht.
Die WO 2006/ 108 227 A1 stellt ein System für eine verbesserte Mehrdeutigkeitsauflösung und Positionsbestimmung dar, die mit drei oder mehr Entfernungsmessungssignalen von einer oder mehreren GNSS-Konstellationen durchgeführt wird, wie z. B. modernisierte GPS- und Galileo-Systeme. Für einen gegebenen GNSS-Dienst mit jeweils drei Frequenzen sucht und wählt Subsystem 1 des Systems mindestens zwei Extra-Widelane- (Wellenlänge über 290 cm) und ein Schmalspur- (Wellenlänge von etwa 11 cm) virtuelle Signale aus, die die minimale Ionosphäre aufweisen Skalierungsfaktoren in der Größe gegen ihre Wellenlängen. Infolgedessen können diese EWL- und NL-Signale viel größere ionosphärische Fehler als andere Signale tolerieren, wodurch eine zuverlässigere und schnellere Mehrdeutigkeitsauflösung über viel größere Entfernungen von Basis zu Rover ermöglicht wird. Da die Schätzung ionosphärischer und troposphärischer Parameter nicht mehr benötigt wird, ist der Rechenaufwand für die statistische Suche und Validierung minimal. Subsystem des Systems ist ein Satz von oder mehr generischen GNSS-Empfängern, die GNSS-Satelliten in Sichtweite verfolgen können und die Code- und Trägermessungen auf jeder der drei Frequenzen ausgeben. Das Teilsystem des Systems ist ein Verarbeitungssystem, das eine Mehrdeutigkeitsauflösung und eine Positionsschätzung unter Verwendung von doppelt differenzierten Phasen- und Codemessungen von mindestens zwei Empfängern durchführt. Subsystem umfasst vier Verfahren: (1) Auflösen von zwei ausgewählten Extra-Widelane (EiWL) Mehrdeutigkeiten unter Verwendung von Messungen aus einer einzelnen oder mehreren Epochen mit nahezu 100%iger Sicherheit; (2) Schätzen der ionosphärischen Korrektur erster Ordnung unter Verwendung der beiden mehrdeutigkeitsfesten Extra-Widelane-Signale und Anwenden der Korrektur auf das Widelane(WL)-Signal; (3) Auflösen der Zweideutigkeit der ausgewählten schmalen Fahrspur (NL) über Entfernungen von bis zu einigen hundert Kilometern; und (4) Verwenden dieser mehrdeutigkeitsaufgelösten virtuellen Signale, um eine kinematische Positionsbestimmung in Echtzeit im regionalen bis globalen Maßstab für Dezimetergenauigkeit und im lokalen bis regionalen Maßstab für Zentimetergenauigkeit durchzuführen. Diese Offenbarung stellt die technischen Schlüsselalgorithmen für lokale, regionale und globale GNSS-Dienste der zukünftigen Generation unter Verwendung von drei und mehr Trägersignalen bereit.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Szintillation, welche durch ionosphärische Unregelmäßigkeiten während globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS) Messungen verursacht wird, wird erfasst und abgeschwächt. Eine Mehrzahl von Eingangs-GNSS-Messungen wird empfangen. Jede Eingangs-GNSS Messung in der Mehrzahl der Eingangs-GNSS-Messungen ist auf einen entsprechenden Navigationssatelliten in der Mehrzahl von Navigationssatelliten bezogen, und wird bei einer entsprechenden Trägerfrequenz in einer Mehrzahl von Trägerfrequenzen getätigt. Zumindest eine Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen wird bestimmt. In jeder spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen ist der Navigationssatellit, welcher jeder Eingangs-GNSS-Messung entspricht, der gleiche, und die Trägerfrequenz, welche jeder Eingangs-GNSS-Messung entspricht, ist unterschiedlich.
Für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen werden die folgenden Schritte durchgeführt. Eine erste Eingangs-GNSS Messung mit einer entsprechenden ersten Trägerfrequenz und eine Eingangs-GNSS Messung mit einer entsprechenden zweiten Trägerfrequenz werden ausgewählt. Basierend auf zumindest einem Teil der ersten Eingangs-GNSS Messung, der zweiten Eingangs-GNSS Messung, der ersten Trägerfrequenz und der zweiten Trägerfrequenz wird ein geometriefreier Kombinationsparameter berechnet. Basierend auf zumindest einem Teil des geometriefreien Kombinationsparameters wird bestimmt, ob eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit erzeugt wird, aufgetreten ist; und nach dem Bestimmen, das eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist, wird ein Szintillationsindikator erzeugt, welcher der spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung, nach dem Bestimmen, dass zumindest ein Szintillationsindikator erzeugt worden ist, wird ein ionosphärenfreier Kombinationsparameter für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen erzeugt, und ein Zielparameter basierend auf zumindest einem Teil des ionosphärenfreien Kombinationsparameters wird berechnet. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, nach dem Bestimmen, dass zumindest zwei Szintillationsindikatoren erzeugt worden sind, wird ein ionosphärenfreier Kombinationsparameter für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen mit einem entsprechenden Szintillationsindikator erzeugt, und ein Zielparameter basierend auf zumindest einem Teil der ionosphärenfreien Kombinationsparameter und basierend auf zumindest einem Teil der Eingangs-GNSS-Messungen, welche nicht verwendet werden, um einen ionosphärenfreien Kombinationsparameter zu erzeugen, wird berechnet.
Diese und andere Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann durch den Bezug auf die nachstehende detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen klar werden.
Figurenliste
Es zeigt/es zeigen:

1A ein Beispiel eines globalen Navigationssatellitensystems, bei welchem der Navigationsempfänger in einem Stand-Alone-Modus oder in einem Einzelne-Basisstation-Differentialnavigationsmodus tätig ist;
1B ein Beispiel eines globalen Navigationssatellitensystems, bei welchem der Navigationsempfänger in einem Netzwerk-Differentialnavigationsmodus tätig ist;
1C ein Beispiel eines globalen Navigationssatellitensystems, bei welchem der Navigationsempfänger in einem satellitenbasierten Netzwerk-Differenzialnavigationsmodus tätig ist;
2 ein High-Level - schematisches funktionelles Blockdiagramm eines Navigationsempfängers;
3 ein High-Level - schematisches funktionelles Blockdiagramm eines Steuer- und Berechnungssystems, welches mit einem Computer umgesetzt wird;
4A-4C ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen von Szintillationen, welche durch ionosphärische Unregelmäßigkeiten verursacht werden;
5 ein Flussdiagramm eines ersten Verfahrens zum Abschwächen von Szintillationen, welche durch ionosphärische Unregelmäßigkeiten verursacht werden;
6 ein Flussdiagramm eines zweiten Verfahrens zum Abschwächen von Szintillationen, welche durch ionosphärische Unregelmäßigkeiten verursacht werden; und
7 ein Flussdiagramm eines dritten Verfahrens zum Abschwächen von Szintillationen, welche durch ionosphärische Unregelmäßigkeiten verursacht werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Globale Navigationssatellitensysteme (GNSSs) können in verschiedenen Betriebsmodi tätig sein. Unterschiedliche Betriebsmodi erfordern Equipment mit unterschiedlicher Komplexität und können Zielparameter (wie z.B. Position, Geschwindigkeit und Zeit) mit unterschiedlichen Genauigkeiten erfassen. Die Arten und Mengen der Daten, die verarbeitet werden müssen, hängen ebenso vom Betriebsmodus ab. Verschiedene Betriebsmodi werden nachstehend zusammengefasst dargestellt.
1A zeigt ein High-Level-Schema eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS). Eine Konstellation von globalen Navigationssatelliten 102 überträgt Navigationssignale. Gezeigt werden sechs repräsentative Navigationssignale, welche als Navigationssatelliten 102A bis 102F bezeichnet sind, wobei diese Navigationssignale 103A bis 103F jeweils übertragen. Im Allgemeinen können die Navigationssatelliten zu mehr als einem globalen Navigationssatellitensystem zugehörig sein (beispielsweise, GPS und GLONASS).
Es wird auf die GNSS-Messeinheit 110, welche in einem stand-alone Modus tätig ist, Bezug genommen. Die GNSS-Messeinheit 110 beinhaltet die Antenne 114 und den Navigationsempfänger 112. Die Antenne 114 empfängt Navigationssignale, wie z.B. das Navigationssignal 103A bis 103F; aus diesen Navigationssignalen kann der Navigationsempfänger 112 die Zielparameter berechnen, wie z.B. eine Präzisionszeit, welche als eine GNSS-Systemuhr bezeichnet wird, und eine Position und eine Geschwindigkeit, welche auf die Antenne 114 referenziert ist. Bei einigen GNSS-Messeinheiten ist die Antenne in einer fixierten Beziehung in Bezug auf den Navigationsempfänger angebracht. Falls die GNSS-Messeinheit 110 durch eine Person getragen wird, welche geht oder läuft, dann kann die GNSS-Messeinheit 110 verwendet werden, um die Position und Geschwindigkeit der Person zu berechnen, und dies als eine Funktion der Zeit. Falls die GNSS-Messeinheit 110 auf einem bewegten Fahrzeug befestigt ist, dann kann die GNSS-Messeinheit 110 verwendet werden, um die Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs als eine Funktion der Zeit zu berechnen.
Bei anderen GNSS-Messeinheiten kann die Antenne in Bezug auf den Navigationsempfänger bewegt werden. Bei einer Anwendung ist die Antenne 114 auf der Schaufel eines Bulldozers befestigt, und der Navigationsempfänger 112 ist im Inneren der Kabine des Bulldozers befestigt; die Antenne 114 ist mit dem Navigationsempfänger 112 über ein flexibles Kabel gekoppelt. Die GNSS-Messeinheit 110 kann verwendet werden um die Position und die Geschwindigkeit der Schaufel als eine Funktion der Zeit zu messen. Um die nachstehende Diskussion zu vereinfachen, werden Bezeichnungen wie z.B. die „Position des Navigationsempfängers“ oder die „Position und Geschwindigkeit des Navigationsempfängers“ verwendet; allerdings bezeichnen genau genommen „Position“ und „Geschwindigkeit“ die Parameter der Antenne, die die Navigationssignale empfängt, die dann durch den Navigationsempfänger verarbeitet werden.
Die Navigationssignale weisen Trägersignale auf, welche durch Pseudo-Random Binärcode moduliert sind. Der Navigationsempfänger misst die Zeitverzögerungen der empfangenen Signale relativ zu einer lokalen Referenzuhr oder einem Oszillator. CodePhasenmessungen ermöglichen es dem Navigationsempfänger die Pseudobereiche zu bestimmen, welche in ihrer Essenz Abschätzungen der Abstände zwischen dem Navigationsempfänger und dem Navigationssatelliten sind. Die Pseudobereiche unterscheiden sich von den tatsächlichen Bereichen (Abständen) zwischen dem Navigationsempfänger und dem Navigationssatelliten aufgrund der Präsenz eines Terms, welcher durch den Offset zwischen den Zeitskalen des Navigationsempfängers und des jeweilige GNSS bestimmt ist.
Falls Navigationssignale von einer ausreichend großen Anzahl von Navigationssatelliten empfangen werden, können dann die gemessenen Pseudobereiche verarbeitet werden, um die Position des Navigationsempfängers zu bestimmen. Im Allgemeinen können die dreidimensionalen Koordinaten des Navigationsempfängers bestimmt werden; ein kartesisches Koordinatensystem (X, Y, Z) als Referenz kann verwendet werden. Dieses referenzierte kartesische Koordinatensystem kann ein Erd-zentriertes Erd-fixiertes (ECEF) System sein; WGS-84 ist ein Beispiel eines solchen ECEF-Systems. Zweidimensionale Koordinaten entlang einer referenzierten horizontalen Ebene (X-Y-Ebene) oder eine eindimensionale Koordinate (Z oder Höhe) entlang einer Achse, welche senkrecht auf der referenzierten horizontalen Ebene steht, können ebenso bestimmt werden. Die referenzierte horizontale Ebene kann beispielsweise eine Tangente zu dem WGS-84-Ellipsoid sein. Eine Zeit, welche mit einer GNSS-Systemuhr referenziert ist, kann ebenso durch den Navigationsempfänger aus den Navigationssignalen (welche Zeitinformationen beinhalten) berechnet werden. Die Geschwindigkeit des Navigationsempfängers kann durch das Berechnen der zeitlichen Ableitung der Position als eine Funktion der Zeit, durch das Verarbeiten von Dopplermessungen, oder durch das Verarbeiten von Trägerphasenmessungen über ein spezifisches Zeitintervall berechnet werden.
Verschiedene Fehlerquellen tragen zu den Fehlern beim Bestimmen der Position und der Zeit bei. Beispiele von Fehlerquellen beinhalten Satellitenuhrfehler bzw. Satellitentaktfehler, ephemerische Fehler des Satelliten, und Schwankungen bei den Ausbreitungsgeschwindigkeiten der Navigationssignale aufgrund der Ionosphäre und der Troposphäre. Zeitskalen der Navigationssatelliten werden mit präzisen On-Board-Atomuhren referenziert und werden mit der GNSS-Zeitskala synchronisiert; allerdings gibt es verbleibende satellitenspezifische Driften und Offsets in Bezug auf die GNSS- Zeitskala. Berechnungen der Position, der Geschwindigkeit und der Zeit unter Verwendung von Pseudobereichen erfordern ephemerische Daten (Orbitalposition der Satelliten); ephemerische Daten sind in den Navigationssignalen eingebracht, und diese werden periodisch in Echtzeit aktualisiert. Gemessene Pseudobereiche werden durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Navigationssignale zwischen den Navigationssatelliten und dem Navigationsempfänger beeinflusst. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit hängt von dem Medium ab, und schwankt, so wie sich das Navigationssignal durch die Ionosphäre und durch die Troposphäre ausbreitet; Instabilitäten in der Ionosphäre und der Troposphäre können dynamische Änderungen in der Ausbreitungsgeschwindigkeit verursachen.
Einige Fehler können durch das Betreiben des GNSS in einem differentiellen Navigationsmodus (DN) reduziert werden. Es wird wiederholt auf 1A Bezug genommen. Die GNSS-Messeinheit 130, ebenso als eine Basisstation (oder Basis) 130 bezeichnet, ist fixiert oder stationär; deren Koordinaten sind präzise bekannt (beispielsweise durch hochgradig präzise Vermessungsmessungen). Die GNSS-Messeinheit 120, ebenso als der Rover 120 bezeichnet, ist im Allgemeinen mobil.
Die Basisstation 130 beinhaltet die Antenne 134 und den Navigationsempfänger 132. Die Antenne 134 empfängt Navigationssignale, wie z.B. Navigationssignale 103A bis 103F. Die Basisstation 130 beinhaltet ebenso den Kommunikationstransceiver 136 und die Antenne 138. In ähnlicher Weise beinhaltet der Rover 120 die Antenne 124 und den Navigationsempfänger 122. Die Antenne 124 empfängt Navigationssignale, wie z.B. die Navigationssignale 103A bis 103F. Der Rover 120 beinhaltet ebenso den Kommunikationstransceiver 126 und die Antenne 128. Die Basisstation 130 überträgt Kommunikationssignale 131 (beispielsweise ein Signal mit einer Radiofrequenz) von der Antenne 138. Der Rover 120 empfängt die Kommunikationssignale 131 bei der Antenne 128.
Aus den empfangenen Navigationssignalen kann der Navigationsempfänger 132 bei der Basisstation 130 Korrekturen für die empfangenen GNSS-Messungen in Bezug auf die bekannte Position der Basisstation 130 berechnen. Bei einigen DN-Systemen können rohe Messungen der Basisstation als Korrektur bzw. Korrekturen dienen. Falls der Abstand zwischen der Basisstation 130 und dem Rover 120 relativ klein ist, dann können viele der Fehler der Basisstation 130 und des Rovers 120 korreliert werden. Die Basisstation 130 überträgt Fehlerkorrekturdaten zu dem Rover 120 über das Kommunikationssignal 130. Die Fehlerkorrekturdaten beinhalten Daten, welche verwendet werden können, um Fehler aus den verschiedenen Fehlerquellen zu korrigieren, welche beispielhaft vorstehend diskutiert worden sind. Der Rover 120 verarbeitet die Navigationssignale und die Fehlerkorrekturdaten, um die Position des Rovers 120 zu bestimmen. Die Genauigkeit, mit der der Rover 120 seine Position in dem differentiellen Navigationsmodus bestimmen kann, ist höher als die Genauigkeit, mit der die GNSS-Messeinheit 110 deren Position in dem Stand-Alone-Modus bestimmen kann.
Ein DN-System, welches Korrekturdaten für Pseudobereiche verbreitet, wird ebenso als ein differentielles globales Positionierungssystem bezeichnet (DGPS), oder wird dieses als ein differentielles globales Navigationssatellitensystem bezeichnet (DGNSS). Die Positionsbestimmungsgenauigkeit eines DN-Systems kann weiter verbessert werden, falls die Pseudobereiche, die mit der Codephase gemessen werden, mit den Pseudobereichen unterstützt werden, die mit der Trägerphase gemessen werden.
Falls die Trägerphasen der Signale, die durch die gleichen Satelliten übertragen werden, durch sowohl den Navigationsempfänger bei der Basisstation als auch das Navigationssystem in dem Rover gemessen werden, kann das Verarbeiten der zwei Sätze der Trägerphasenmessungen zu einer Positionsbestimmungsgenauigkeit führen, welche innerhalb einiger Prozent der Wellenlänge der Träger liegt. Ein DN-System, welches Positionen basierend auf Echtzeit Trägerphasen Pseudobereich-Messungen bestimmt, und dies zusätzlich zu den Codephasen Pseudobereich-Messungen, wird oft als ein echtzeitkinematisches System bezeichnet (RTK). Das Verarbeiten von Trägerphasenmessungen, um Positionen zu bestimmen, beinhaltet den Schritt des Auflösens einer Mehrdeutigkeit; das heißt, das Bestimmen der ganzzahligen Anzahl von Zyklen in dem Trägersignal, welches durch den Navigationsempfänger von einem einzelnen Satelliten empfangen wird.
Komplexere DN-Systeme, beinhaltend RTK-Systeme, sind als vernetzte DN-Systeme konfiguriert. Bei einem vernetzten DN-System werden Fehlerkorrekturdaten für einen Rover aus Messungen erzeugt, welche von einer Gruppe von Basisstationen gesammelt werden, welche geographisch über einen großen Bereich verteilt sind. Ein Netzwerksteuerzentrum verarbeitet die Messungen aus der Gruppe der Basisstationen und überträgt die Fehlerkorrekturdaten zu dem Rover über verschiedene Kommunikationsverbindungen, wie z.B. Satellitensignale im Radiofrequenzbereich oder über General Packet Radio Service (GPRS). Ein vernetztes DN-System kann je nach Anwendung und Zielpositionsgenauigkeit unterschiedlich sein.
1B zeigt ein Beispiel eines regionalen (lokalen) vernetzten DN-Systems, welches verwendet wird, um eine vernetzte RTK-Lösung vorzusehen; solche Systeme werden oft als ein vernetztes RTK-System bezeichnet. Gezeigt sind der Rover 190 und vier repräsentative Basisstationen, welche als Basisstationen 180A bis 180D bezeichnet sind. Der Rover 190 beinhaltet die Antenne 194 und den Navigationsempfänger 192. Die Antenne 194 empfängt Navigationssignale, wie z.B. die Navigationssignale 103A bis 103F. Der Rover 190 beinhaltet ebenso den Kommunikationstransceiver 196 und die Antenne 198. Die Basisstation 180A beinhaltet den Navigationsempfänger 182A, die Antenne 184A, und die Datenverarbeitungs- und Kommunikationseinheit 186A; die Basisstationen 180B bis 180D sind ähnlich zu der Basisstation 180A.
Im Allgemeinen können der Rover und jede Basisstation Navigationssignale empfangen, die von einem leicht unterschiedlichen Untersatz von Navigationssatelliten in der Konstellation 102 stammen, wobei dies von den spezifischen Observationsfähigkeiten des Rovers und von jeder Basisstation abhängig ist. Der Betrieb des Rovers in einem RTK-Modus ist möglich, allerdings, nur unter Verwendung von Satellitensignalen, welche durch den Rover 190 und durch die Basisstation 180A-180D gleichzeitig empfangen werden.
Die Basisstation 180A bis Basisstation 180D übertragen jeweils Daten 181A bis Daten 181D zu dem Netzwerksteuerzentrum (NCC) 1100. Die Daten können über Kommunikationsverbindungen oder über ein Kommunikationsnetzwerk übertragen werden. Das NCC 1100 beinhaltet den Kommunikationstransceiver 1102, die Antenne 1104 und die Datenverarbeitungs- und Kommunikationseinheit 1106. Das NCC 1100 empfängt die Daten von den Basisstationen und auch die angenäherten Positionen des Rovers und verarbeitet diese Daten entsprechend einem spezifischen Algorithmus, um einen konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten entsprechend der Position des Rovers zu erzeugen (dies wird nachstehend detaillierter beschrieben werden). Das NCC 1100 macht den konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten für den Rover über verschiedene Kommunikationskanäle, wie z.B. GPRS, verfügbar. In 1B liefert das NCC 1100 den konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten über das Kommunikationssignal 1101 (beispielweise ein Radiofrequenzsignal), welches von der Antenne 1104 übertragen wird. Der Rover 190 empfängt das Kommunikationssignal 1101 bei bzw. mit der Antenne 198. Der Rover 190 berechnet dann dessen Position basierend auf den Messungen, die mit dessen Empfänger gesammelt werden, und basierend auf dem konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten. Der konsolidierte Satz von Fehlerkorrekturdaten bei einem vernetzten RTK-System kann in einige Gruppen unterteilt werden. Der konsolidierte Satz von Fehlerkorrekturdaten kann das Folgende beinhalten:

• kumulative Korrekturen von sowohl der Codephase als auch der Trägerphasenmessungen von einer oder mehreren individuellen Basisstationen aus einer Gruppe von Basisstationen;
• Korrekturen der Codephase und der Trägerphasenmessungen für eine virtuelle Basisstation, welche aus dem Verarbeiten von GNSS-Messungen für eine Gruppe von Basisstationen erzeugt wird;
• Korrekturen, welche den dispersiven Teil der GNSS-Messfehler (Messfehler, die der Ionosphäre zuordenbar sind) für Messungen von einer oder mehreren individuellen Basisstationen aus einer Gruppe von Basisstationen repräsentieren;
• Korrekturen, welche den nicht-dispersiven Teil der GNSS-Messfehler (Messfehler, welche der Troposphäre, der Satellitenepiphermis und den Satellitenurdaten zuordenbar sind) für Messungen von einer oder mehreren individuellen Basisstationen aus einer Gruppe von Basisstationen repräsentieren;
• Koeffizienten, die verschiedene GNSS-Messfehlerkomponenten-Änderungen im Raum annähern; und
• andere Serviceinformationen.

1C zeigt ein anderes Beispiel eines vernetzten DN-Systems, welches als ein raumbasiertes Augmentationssystem bezeichnet wird (SBAS). Gezeigt sind der Rover 170 und vier repräsentative Basisstationen, welche als Basisstation 140A bis Basisstation 140D bezeichnet sind. Der Rover 170 beinhaltet die Antenne 174 und den Navigationsempfänger 172. Die Basisstation 104A beinhaltet den Navigationsempfänger 142A, die Antenne 144A, und die Datenverarbeitungs- und Kommunikationseinheit 146A; die Basisstation 140B bis 140D sind jeweils ähnlich der Basisstation 140A. Im Allgemeinen können der Rover und jeder Basisstation Navigationssignale aus einem leicht unterschiedlichen Untersatz von Navigationssatelliten aus der Konstellation 102 empfangen, wobei dies von den spezifischen Navigationssatelliten aus Sicht bzw. in Sichtlinie des Rovers und jeder Basisstation abhängig ist. Der Betrieb des Rovers in einem Differentialmodus ist möglich, allerdings nur unter Verwendung von Satellitensignalen, welche durch den Rover 170 und durch die Basisstation 140A-140D gleichzeitig empfangen werden.
Die Basisstationen 140A bis 140D übertragen jeweils Daten 140A bis 140D zu dem Netzwerksteuerzentrum (NCC) 150. Die Daten können über Kommunikationsverbindungen oder über ein Kommunikationsnetzwerk übertragen werden. Das NCC 150 beinhaltet den Satellitentransmitter 152, die Antenne 154, und die Datenverarbeitungs- und Kommunikationseinheit 156. Das NCC 150 empfängt die Daten von den Basisstationen und verarbeitet die Daten entsprechend spezifischer Algorithmen, um einen konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten zu erzeugen (dies wird nachstehend detaillierter beschrieben werden). Das NCC 150 überträgt den konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten zu dem geosynchronen (geostationären) Relaissatelliten 160 über den Satelliten-Uplink-Kanal 151.
Der geosynchrone Relaissatellit 160 überträgt dann den konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten über eine spezifische Region (Zone) der Erde wieder zurück. Eine Mehrzahl von geosynchronen Relaissatelliten sieht eine Abdeckung für eine Mehrzahl von Zonen vor. In 1B empfängt der Rover 170 den konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten von dem geosynchronen Relaissatelliten 160 über das Satellitensignal 161. Der Rover 170 berechnet dann dessen Position aus den Navigationssignalen und aus dem konsolidierten Satz von Korrekturdaten. Es wird angemerkt, dass der Navigationsempfänger 172 in dem Rover 170 speziell ausgestattet sein muss, um das Satellitensignal 161 zu verarbeiten.
Der konsolidierte Satz von Fehlerkorrekturdaten kann in einige Gruppen unterteilt werden. Der konsolidierte Satz von Fehlerkorrekturdaten kann das Folgende beinhalten:

• Korrekturen von Codephasenmessungen von einer oder mehreren individuellen Basisstationen aus einer Gruppe von Basisstationen;
• Korrekturen von sowohl den Codephasen und den Trägerphasenmessungen von einer oder mehreren individuellen Basisstationen aus einer Gruppe von Basisstationen;
• Korrekturen von Orbitalparametern (die Traj ektorie) und von Urparametern der GNSS-Satelliten, was bei dem Verarbeiten von Messungen aus einer Gruppe von Basisstationen spezifiziert ist;
• Korrekturen von Codephasenmessungen für eine virtuelle Basisstation, was aus dem Verarbeiten von GNSS-Messungen für eine Gruppe von Basisstationen erzeugt wird;
• Korrekturen von Codephasen und Trägerphasenmessungen für eine virtuelle Basisstation, was aus dem Verarbeiten von GNSS-Messungen für eine Gruppe von Basisstationen erzeugt wird; und
• andere Fehlerkorrekturdaten.

Ein drittes Beispiel eines vernetzten DN-Systems, bezeichnet als präzise Punktpositionierung (PPP), ist in einigen Aspekten ähnlich dem vernetzten RTK, jedoch werden die Korrekturdaten anders dargestellt. Die Architektur PPP-Systems ist identisch der des SBAS. Bezug nehmend auf 1C beinhaltet ein PPP-System ein Netzwerk von Basisstationen 140A-140D, welche regional oder global verteilt angeordnet sind. Diese senden ihre Daten zu dem Netzwerksteuerzentrum (NCC) 150. Das NCC 150 empfängt die Daten von den Basisstationen und verarbeitet die Daten entsprechend spezifischer Algorithmen, um einen konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten zu erzeugen (dies wird nachstehend detaillierter beschrieben werden). Als eine Option kann das NCC 150 den konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten zu den geosynchronen (geostationären) Relaissatelliten 160 über den Satellitenuplinkkanal 105 übertragen. Bei einer anderen Option kann das NCC 150 den konsolidierten Satz von Fehlerkorrekturdaten für den Rover über Internet verfügbar machen.
Der Schlüsselunterschied zwischen dem PPP-System und dem typischen SBAS-System, obwohl diese in ihrer Infrastruktur ähnlich sind, ist die höhere Genauigkeit. Das SBAS kann eine Positionsgenauigkeit in der Größenordnung eines Meters oder besser vorsehen; wobei das PPP-System fähig ist, eine Positionierungsgenauigkeit im Bereich von Dezimetern vorzusehen. In bestimmten Fällen können PPP-Korrekturdatensätze mögliche Trägerphasen Mehrdeutigkeitslösungen erzeugen, wobei dies auf diese Weise zu einer Positionsgenauigkeit im Zentimeterbereich führt (ähnlich dem RTK).
Der konsolidierte Satz von Fehlerkorrekturdaten bei einem PPP-System kann in einige wenige Gruppen unterteilt werden. Der konsolidierte Satz von Fehlerkorrekturdaten kann das Folgende beinhalten:

• Korrekturen von orbitalen Parametern (Trajektorie) von GNSS-Satelliten, welche bei dem Verarbeiten von Messungen von einer Gruppe von Basisstationen spezifiziert sind;
• Korrekturen von Urparametern bzw. Taktparametern von GNSS-Satelliten, was bei dem Verarbeiten von Messungen aus einer Gruppe von Basisstationen spezifiziert ist;
• Korrekturen von verbleibenden nicht-kompensierten Fehlern der GNSS-Messungen; und
• andere Fehlerkorrekturdaten.

Jeder Navigationssatellit bei einem globalen Navigationssatellitensystem kann Navigationssignale auf einem oder mehreren Frequenzbändern übertragen (beispielsweise auf dem L1, dem L2 und dem L5 Frequenzband). Um die Begriffsfindung hierin zu vereinfachen, wird ein Navigationsempfänger einfach als ein Empfänger bezeichnet werden. Ein Einzelbandempfänger empfängt und verarbeitet Signale von einem Einzel-GNSS (wie z.B. GPS); ein Mehrsystemempfänger empfängt und verarbeitet Signale von zwei oder mehr GNSSs (wie z.B. GPS, GLONAS und GALILEO).
2 zeigt ein high-level schematisches funktionelles Blockdiagramm eines Beispiels eines Empfängers, welcher als der Empfänger 200 bezeichnet ist. Das Eingangsanalogsignal 201 repräsentiert das Gesamtsignal (ebenso als das kombinierte Signal, das aggregierte Signal oder das Kompositsignalbezeichnet) von all den Navigationssignalen, die durch die Antenne empfangen werden (dies ist nicht näher dargestellt), welche mit dem Empfänger 200 gekoppelt ist. Bei dem Beispiel, welches in 1A gezeigt ist, beinhaltet das Eingangsanalogsignal 201 das Navigationssignal 103A bis 103F. Das Eingangsanalogsignal 201 wird zuerst in die analoge Radiofrequenz(RF)-Verarbeitungseinheit 202 eingegeben. Bei der analogen RF-Verarbeitungseinheit 202 wird das Eingangsanalogsignal 201 durch einen Verstärker mit einem niedrigen Rauschpegel verstärkt, dann durch einen RF-Bandpassfilter gefiltert, und dann mit einem lokalen Oszillatorsignal gemischt, um ein Zwischensignal mit einer nach oben gewandelten Frequenz zu erzeugen, und um ein Zwischensignal mit einer nach unten gewandelten Frequenz zu erzeugen. Ein Zwischenfrequenzbandpassfilter entfernt das Zwischensignal mit der nach oben gewandelten Frequenz und gibt das Zwischensignal mit der unten gewandelten Frequenz aus; dieses Ausgangssignal wird als das Ausgangsanalogsignal 211 bezeichnet.
Das Ausgangsanalogsignal 211 wird in den Analog/Digitalwandler (ADC) 204 eingegeben, welcher das Analogsignal 211 digitalisiert. Das Ausgangsdigitalsignal 213 wird dann in die Digitalkanalverarbeitungseinheit 206 eingegeben, welche Navigationsdaten verarbeitet, die zum Lösen von Navigationsaufgaben verwendet werden. Die Navigationsdaten beinhalten GNSS-Informationen (wie z.B. die Satellitenepiphermis und Satellitenurparameter), die in den Navigationssignalen enkodiert sind. Die Navigationsdaten beinhalten ebenso Codephasenmessungen (das heißt, Zeitverzögerungen, welche verwendet werden, um die Pseudobereiche zu bestimmen), die durch delay-locked loops (DLLs) berechnet werden. Falls der Navigationsempfänger Trägerphasen verarbeitet, beinhalten die Navigationsdaten ebenso Trägerphasenmessungen, welche aus phase-locked loops (PLLs) berechnet werden.
Das Ausgangsdigitalsignal 215 wird in das Steuer- und Berechnungssystem 208 eingegeben, welches Zielparameter wie z.B. Position, Geschwindigkeit und Zeitversatz berechnet. Falls der Empfänger in einem differentiellen Navigationsmodus tätig ist, empfängt das Steuer- und Berechnungssystem 208 die Fehlerkorrekturdaten 203, welche verwendet werden, um die Zielparameter mit einer höheren Genauigkeit zu berechnen. Bei dem Einzel-Basis-Stations-DN-System, das in 1A gezeigt ist, würden die Fehlerkorrekturdaten 203 von dem Kommunikationstransceiver 126 in dem Rover 120 empfangen werden. Bei dem vernetzten DN-System, welches in 1B gezeigt ist, würden die Fehlerkorrekturdaten von dem Kommunikationstransceiver 196 in dem Rover 190 empfangen werden. Bei dem vernetzten DN-System, welches in 1C gezeigt ist, würden die Fehlerkorrekturdaten 203 von dem Satellitensignal 161 empfangen werden.
Eine Ausführungsform des Steuer- und Berechnungssystems 208 ist in 3 gezeigt. Ein Fachmann kann das Steuer- und Berechnungssystem 208 aus verschiedenen Kombinationen von Hardware, Firmware und Software konstruieren. Ein Fachmann kann das Steuer- und Berechnungssystem 208 aus verschiedenen elektronischen Komponenten konstruieren, beinhaltend einen oder mehrere Prozessoren für einen allgemeinen Zweck (z.B. Mikroprozessoren), einen oder mehrere digitale Signalprozessoren, einen oder mehrere Applikations-spezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) und einen oder mehrere field-programmable gate arrays (FPGAs).
Das Steuer- und Berechnungssystem 208 beinhaltet einen Computer 302, welcher einen Prozessor (bezeichnet als die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU)) 304, einen Speicher 306 und eine Datenspeichereinrichtung 308. Die Datenspeichereinrichtung 308 beinhaltet zumindest ein persistentes, nicht flüchtiges, konkretes computerlesbares Medium, wie z.B. einen nicht flüchtigen Halbleiterspeicher, eine magnetische Festplatte, oder eine ausschließlich lesbare compact disc.
Das Steuer- und Berechnungssystem 208 beinhaltet ferner ein Eingangs/Ausgangsinterface 310, welches ein Interface des Computers 302 für Benutzereingangs-/Ausgangsgeräte 312 schafft. Beispiele von Benutzereingangs-/Ausgangsgeräten 312 beinhalten eine Tastatur, eine Maus, ein lokales Zugriffsterminal und ein Videodisplay. Daten, beinhaltend ausführbaren Code für einen Computer, kann zu und von dem Computer über das Benutzereingangs-/Ausgangsinterface 310 übertragen werden.
Das Steuer- und Berechnungssystem 208 beinhaltet ferner ein Kommunikationsnetzwerkinterface 320, welches ein Interface des Computers 302 mit einem Kommunikationsnetzwerk 322 schafft. Beispiele des Kommunikationsnetzwerks 322 beinhalten ein lokales Netzwerk und ein Weitbereichsnetzwerk. Ein Benutzer kann den Computer 302 über ein Fernzugriffsterminal (nicht näher dargestellt) betreiben, welches mit dem Kommunikationsnetzwerk 322 kommuniziert. Daten, beinhaltend computerausführbaren Code, kann zu und von dem Computer 302 über das Kommunikationsnetzwerkinterface 320 übertragen werden.
Das Steuer- und Berechnungssystem 208 beinhaltet ferner ein Digitalkanalverarbeitungseinheitsinterface 330, welches ein Interface des Computers 302 zu der Digitalkanalverarbeitungseinheit 206 schafft (siehe 2).
Das Steuer- und Berechnungssystem 208 beinhaltet ferner ein Kommunikationstransceiverinterface 340, welches ein Interface des Computers 302 mit einem Kommunikationstransceiver darstellt, wie z.B. der Kommunikationstransceiver 126 (siehe 1A) oder der Kommunikationstransceiver 196 (siehe 1B).
So wie dies gut bekannt ist, ist ein Computer unter der Steuerung einer Computersoftware tätig, welche den Gesamtbetrieb des Computers und dessen Anwendungen definiert. Die CPU 304 steuert den Gesamtbetrieb des Computers und dessen Anwendungen über bzw. durch das Ausführen von Computerprogramminstruktionen, welche den Gesamtbetrieb und die Anwendungen definieren. Die Computerprogramminstruktionen können in der Datenspeichereinrichtung 308 gespeichert werden, und diese können in den Speicher 306 geladen werden, wenn ein Ausführen der Programminstruktionen gewünscht ist. Die nachstehend beschriebenen Algorithmen können durch Computerprogramminstruktionen definiert sein, welche in dem Speicher 306 oder in der Datenspeichereinrichtung 308 gespeichert sind (oder in einer Kombination des Speichers 306 und der Datenspeichervorrichtung 308), und diese können durch die CPU 304 gesteuert werden, welche die Computerprogramminstruktionen ausführt. Beispielsweise können die Computerprogramminstruktionen als ein Computer-ausführbarer Code implementiert werden, die durch den Fachmann programmiert werden, um Algorithmen durchzuführen. Entsprechend führt die CPU 304 die Algorithmen aus, welche nachstehend beschrieben sind, indem die Computerprogramminstruktionen ausgeführt werden.
Es wird auf die 1A zurückverwiesen. Als Navigationssignale, wie z.B. als das Navigationssignal 103A bis 103F, welche sich von Navigationssatelliten ausbreiten, wie z.B. die Navigationssatelliten 102A bis 102F, breiten sich diese durch die Ionosphäre auf ihrer Route zu der Erde aus. Lokale Unregelmäßigkeiten der Elektronenkonzentration in der Ionosphäre, welche durch eine erhöhte solare Aktivität verursacht werden, können zu einer Verzögerung und zu einem Streuen der Radiosignale führen, und folglich zu Fluktuationen (Szintillationen) in deren Signalamplitude und Phase. Szintillationen können jedes Radiosignal beeinflussen, das durch die Ionosphäre hindurchdringt; insbesondere können Szintillationen GNSS-Signale beeinflussen.
Für GNSS-Anwendungen können Szintillationen in drei Kategorien kategorisiert werden, in Abhängigkeit zu deren Stärke:

1) Starke Szintillationen führen zu dem Verlust eines GNSS-Signals;
2) moderate Szintillationen führen zu einer bemerkbaren Verschlechterung der Positionsgenauigkeit (das heißt, die resultierenden Fehler sind in Bezug auf die spezifischen Benutzertoleranzen signifikant); und
3) schwache Szintillationen führen nur zu einer leichten (oder sogar nicht bemerkbaren) Verschlechterung der Positionsgenauigkeit (das heißt, die resultierenden Fehler sind in Bezug auf spezifische Benutzertoleranzen nicht signifikant).

Hierin beschrieben sind Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von Szintillationen bei den folgenden Bedingungen:

1) Die Szintillationen sind moderat: die GNSS-Signale sind gestört, aber immer noch verfolgbar, und die GNSS-Messungen werden erzeugt;
2) Pseudobereich-GNSS-Messungen (Codephase oder Trägerphase) sind auf zumindest zwei Frequenzen verfügbar.

Ebenso hierin beschrieben sind Verfahren und eine Vorrichtung zum Abschwächen der Effekte der Szintillationen auf Zielparameter, wie z.B. Position, Geschwindigkeit und Zeit, die aus GNSS-Messungen berechnet werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Szintillation basierend auf dem Wert eines Parameters erfasst, der hierin als geometriefreier Kombinationsparameter (GFC) bezeichnet wird. Die Gleichung, welche zum Berechnen des GFC-Parameters verwendet wird, hängt vom Betriebsmodus des Navigationsempfängers (stand-alone oder differentielle Navigation) und von der Art der Messungen ab, die durch den Navigationsempfänger durchgeführt werden (Codephasen-Pseudobereichsmessung oder Trägerphasen-Pseudobereichsmessung). Es gibt deshalb vier Konfigurationen (Kombinationen des Betriebsmodus und des Messmodus), welche nachstehend beschrieben sind.
Konfiguration 1. Der Navigationsempfänger wird in einem Stand-Alone-Modus betrieben und verarbeitet Codephasen-Pseudobereichsmessungen. Bei dieser Konfiguration wird das allgemeine Modell der GNSS-Codephasen-Pseudobereichsmessungen durch die folgenden Gleichungen beschrieben: $D_{1} = c τ_{1} + R + I + ξ_{1};$
und $D_{2} = c τ_{2} + R + I \frac{ƒ_{1}^{2}}{ƒ_{2}^{2}} + ξ_{2};$
wobei:

D₁ und D₂ jeweils die Codephasen-Pseudobereichsmessungen bei einer Trägerfrequenz 1 und einer Trägerfrequenz 2 sind;
c die Geschwindigkeit des Lichts ist;
τ₁ und τ₂ jeweils die Offsets zwischen dem Empfänger und den GNSS-Zeitskalen bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 sind;
R die geometrische (wahre) Distanz zwischen der GNSS-Empfängerantenne und der GNSS-Satellitenantenne ist;
I die ionosphärische Verzögerung bei der Trägerfrequenz 1 ist;
f₁ und f₂ jeweils die Nominalwerte der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 sind; und
ξ₁ und ξ₂ jeweils die kumulativen Effekte von verschiedenen nicht kompensierten Fehlern und nicht modellierten Faktoren bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 repräsentieren. Beispiele von nicht kompensierten Fehlern und nicht modellierten Faktoren beinhalten ephemerische Fehler, troposphärische Faktoren, Empfängerrauschen und die Mehrpfadausbreitung.

Es wird angemerkt, dass ein Navigationssignal, welches auf einer Trägerfrequenz 1 übertragen wird, und ein Navigationssignal, welches auf einer Trägerfrequenz 2 durch den gleichen Navigationssatelliten übertragen wird, derart betrachtet werden, dass dieses zwei getrennte Navigationssignale sind. Die vorstehenden Gleichungen sind unabhängig auf Navigationssignale für jeden Navigationssatelliten im Blickfeld anwendbar. Um die Notation zu vereinfachen wurde der Index des Navigationssatelliten weggelassen; in ähnlicher Weise ist der Index des Navigationssatelliten bei den Gleichungen (E3) - (E27), welche nachstehend aufgeführt sind, weggelassen worden.
Ein Parameter, welcher hierin als der geometriefreie Kombinationsparameter (GFC) bezeichnet wird, wird dann mittels der folgenden Gleichung bestimmt: $G F C = (D_{1} - D_{2}) / (1 - μ),$
wobei $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
das Verhältnis der quadrierten Frequenzen ist. Der Wert des GFC-Parameters sieht eine Abschätzung eines Werts einer Signalverzögerung vor, welche durch die Ausbreitung durch die Ionosphäre verursacht wird, so wie dies durch das Substituieren der Gleichungen (E1) und (E2) in (E3) erkannt werden kann: $\begin{matrix} G F C = (D_{1} - D_{2}) / (1 - μ) \\ = I + (c τ_{1} - c τ_{2} + ξ_{1} - ξ_{2}) / (1 - μ) \\ = I + ξ_{3}, \end{matrix}$
wobei ξ₃ den kumulativen Effekt von verschiedenen nicht-kompensierten Fehlern und nicht-modellierten Faktoren für die Abschätzung der ionosphärischen Verzögerung bei der Trägerfrequenz 1 darstellt. Aus der Gleichung (E5) ist klar, dass GFC eine Abschätzung der ionosphärischen Signalverzögerung bei der Trägerfrequenz i (I) innerhalb einer Genauigkeit ist, welche durch ξ₃ bestimmt ist.
So wie dies vorstehend diskutiert wird, sieht eine Pseudo-Bereich-Messung, welche mit GNSS-Signalen berechnet wird, eine Abschätzung einer wahren (geometrischen) Distanz zwischen einem Navigationssatelliten und einem Navigationsempfänger vor. Die Pseudo-Bereich-Messungen sind Funktionen des geometrischen Abstands bzw. der geometrischen Distanz, dem Offset bzw. Versatz der Uhr zwischen der Empfängeruhr und der GNSS-Systemzeit, und von verschiedenen Fehlerkomponenten. Wenn Pseudo-Bereich-Messungen von zwei oder mehr Frequenzen verfügbar sind, können verschiedene Kombinationen dieser Pseudo-Bereich-Messungen auf verschiedenen Frequenzen ausgebildet werden. Diese Kombinationen weisen unterschiedliche Eigenschaften auf. Bei der geometriefreien Kombination (GFC-Parameter), werden geometrische Abstände, troposphärische Verzögerungen, Satellitenuhrfehler, und andere Faktoren, welche für zwei Frequenzen gemeinsam sind, entfernt bzw. herausgerechnet. Der ionosphärische Einfluss verbleibt und kann mit dem GFC-Parameter abgeschätzt werden.
Konfiguration 2. Der Navigationsempfänger ist in einem differentiellen Navigationsmodus tätig und verarbeitet Codephasen-Pseudo-Bereich-Messungen. Bei dieser Konfiguration wird das allgemeine Modell der GNSS-Codephasen-Pseudo-Bereich-Messungen durch die folgenden Gleichungen beschrieben: $Δ D_{1} = c Δ τ_{1} + Δ R + Δ I + η_{1};$
und $Δ D_{2} = c Δ τ_{2} + Δ R + Δ I \frac{ƒ_{1}^{2}}{ƒ_{2}^{2}} + η_{2};$
wobei:

ΔD₁, ΔD₂ die Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschiede zwischen jeweils der Basis und dem Rover bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 sind;
Δτ₁, Δτ₂ die Unterschiede zwischen jeweils den Zeitskalen der Basis und des Rovers bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 sind;
ΔR der Unterschied zwischen den geometrischen (wahren) Abständen zwischen der Basisantenne und der Antenne des Rovers in Bezug auf eine GNSS-Satellitenantenne ist;
ΔI der ionosphärische Verzögerungsunterschied zwischen der Basis und dem Rover bei der Trägerfrequenz 1 ist;
η₁, η₂ die kumulativen Effekte für verschiedene nicht-kompensierte Fehler und nicht-modellierten Faktoren jeweils bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 repräsentieren.

Bei dieser Konfiguration wird der GFC-Parameter aus der folgenden Gleichung ermittelt: $G F C = (Δ D_{1} - Δ D_{2}) / (1 - μ) .$
Die Substitution von (E6) und (E7) in (E8) führt dann zu folgender Gleichung: $\begin{matrix} G F C = (Δ D_{1} - Δ D_{2}) / (1 - μ) \\ = Δ I + η_{3}, \end{matrix}$
wobei η₃ den kumulativen Effekt von verschiedenen nicht-kompensierten Fehlern und nicht-modellierten Faktoren bei der Abschätzung des ionosphärischen Verzögerungsunterschieds zwischen der Basis und dem Rover bei der Trägerfrequenz 1 repräsentiert. Aus (E9) ist klar, dass GFC eine Abschätzung des ionosphärischen Signalverzögerungsunterschieds bei der Trägerfrequenz 1 (ΔI) mit einer Genauigkeit ist, die durch ξ₃ bestimmt wird.
Konfiguration 3. Der Navigationsempfänger ist in einem Stand-Alone-Modus tätig und verarbeitet Trägerphasen-Pseudo-Bereichsmessungen. Bei dieser Konfiguration wird das allgemeine Modell von GNSS-Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Messungen durch die folgenden Gleichungen beschrieben: $φ_{1} = c τ_{1} + R - I + λ_{1} N_{1} + v_{1};$
und $φ_{2} = c τ_{2} + R - I \frac{ƒ_{1}^{2}}{ƒ_{2}^{2}} + λ_{2} N_{2} + v_{2};$
wobei:

φ₁, φ₂ die Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Messungen jeweils bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 sind;
λ₁, λ₂ die Wellenlängen entsprechend jeweils der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 sind;
N₁, N₂ die ganzzahligen Mehrdeutigkeitswerte für Messungen jeweils bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 sind; und
v₁, v₂ die kumulativen Effekte von verschiedenen nicht-kompensierten Fehlern und nicht-modellierten Faktoren jeweils bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 repräsentieren.

Bei dieser Konfiguration wird der GFC-Parameter mittels der folgenden Gleichung bestimmt: $G F C = (φ_{1} - φ_{2}) / (μ - 1) .$
Die Substitution von (E10) und (E11) in (E12) führt dann zu folgender Gleichung: $\begin{matrix} G F C = (φ_{1} - φ_{2}) / (μ - 1) \\ = - I + (c τ_{1} - c τ_{2} + v_{1} - v_{2} + λ_{1} N_{1} - λ_{2} N_{2}) / (μ - 1) \\ = - I + v_{3,} \end{matrix}$
wobei v₃ den kumulativen Effekt von verschiedenen nicht-kompensierten Fehlern und nicht-modellierten Faktoren beinhaltend ganzzahlige Mehrdeutigkeiten, bei der Abschätzung der ionosphärischen Verzögerung bei der Frequenz 1 repräsentiert. Aus (E13) ist klar, dass GFC eine Abschätzung der ionosphärischen Signalverzögerung für die Trägerfrequenz 1 (I) innerhalb einer Genauigkeit vorsieht, welche durch v₃ bestimmt ist. Es wird angemerkt, dass das Vorzeichen der Abschätzung in (E13) entgegengesetzt zu dem Vorzeichen der Abschätzung in (E5) aufgrund des unterschiedlichen Einflusses der Ionosphäre auf die Signalgruppen- und Signalphasengeschwindigkeiten ist.
Konfiguration 4. Der Navigationsempfänger ist in einem differentiellen Navigationsmodus tätig und verarbeitet Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Messungen (d. h., der Navigationsempfänger ist in dem Echtzeit kinematischen Modus (RTK) tätig). Bei dieser Konfiguration ist das allgemeine Modell der GNSS-Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Messunterschiede durch die folgende Gleichung angegeben: $Δ φ_{1} = c Δ τ_{1} + Δ R - Δ I + λ_{1} Δ N_{1} + ε_{1};$
und $Δ φ_{2} = c Δ τ_{2} + Δ R - Δ I \frac{ƒ_{1}^{2}}{ƒ_{2}^{2}} + λ_{2} Δ N_{2} + ε_{2};$
wobei:

Δφ₁, Δφ₂ die Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschiede zwischen jeweils der Basis und dem Rover bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 sind;
ΔN₁, ΔN₂ die ganzzahligen Mehrdeutigkeitsunterschiede zwischen jeweils der Basis und dem Rover bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 sind; und
ε₁, ε₂ die kumulativen Effekte von verschiedenen nicht-kompensierten Fehlern und nicht-modellierten Faktoren jeweils bei der Trägerfrequenz 1 und der Trägerfrequenz 2 repräsentieren.

Bei dieser Konfiguration wird der GFC mittels der folgenden Gleichung bestimmt: $G F C = (Δ φ_{1} - Δ φ_{2}) / (μ - 1) .$
die Substitution von (E14) und (E15) in (E16) führt dann zu folgender Gleichung: $\begin{matrix} G F C = (Δ φ_{1} - Δ φ_{2}) / (μ - 1) \\ = - Δ I + (c Δ τ_{1} - c Δ τ_{2} + ε_{1} - ε_{2} + λ_{1} Δ N_{1} - λ_{2} Δ N_{2}) / (μ - 1) \\ = - Δ I + ε_{3}, \end{matrix}$
wobei ε₃ den kumulativen Effekt von verschiedenen nicht-kompensierten Fehlern und nicht-modellierten Faktoren, beinhaltend ganzzahlige Mehrdeutigkeitsunterschiede, bei der Abschätzung des ionosphärischen Verzögerungsunterschieds bei der Trägerfrequenz 1 repräsentiert. Aus (E17) ist klar, dass GFC eine Abschätzung des ionosphärischen Verzögerungsunterschieds zwischen der Basis und dem Rover bei der Trägerfrequenz 1 (ΔI) mit einer Genauigkeit vorsieht, welche durch v₃ bestimmt ist.
Zusammengefasst wird der Wert des GFC-Parameters für vier unterschiedliche Konfigurationen (Kombinationen des Betriebsmodi und der Messart) mittels der Gleichungen (E3), (E8), (E12), und (E16) bestimmt. Für den Stand-Alone-Modus (Konfiguration 1 und Konfiguration 3) repräsentiert der Wert des GFC-Parameters eine Abschätzung der ionosphärischen Verzögerung und einer Fehlerkomponente; die Fehlerkomponente weist einen rauschähnlichen Anteil und einen systematischen Anteil auf. Für einen differentiellen Navigationsmodus (Konfiguration 2 und Konfiguration 4, repräsentiert der Wert des GFC-Parameters eine Abschätzung des ionosphärischen Verzögerungsunterschieds zwischen der Basis und dem Rover und eine Fehlerkomponente; die Fehlerkomponente weist einen rauschähnlichen Anteil und einen systematischen Anteil auf. Der systematische Anteil beinhaltet den Einfluss der ganzzahligen Mehrdeutigkeiten der Trägerphase. Für diese Konfigurationen, bei welchen Trägerphasenmessungen verwendet werden (Konfiguration 3 und Konfiguration 4), beinhaltet der systematische Anteil den Einfluss der ganzzahligen Mehrdeutigkeiten der Trägerphase.
Um die Terminologie zu vereinfachen bezeichnet der Begriff „Eingangs-GNSS-Messung“ eines von dem Folgenden:

• Codephasen-Pseudo-Bereich-Messung D (zwischen einem Navigationssatelliten und einem Navigationsempfänger)
• Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied ΔD (Unterschied zwischen einem ersten Codephasen-Pseudo-Bereich und einem zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich, wobei der erste Codephasen-Pseudo-Bereich der Codephasen-Pseudo-Bereich zwischen einem Navigationssatelliten und einem ersten Navigationsempfänger in einem Rover ist, und wobei der zweite Codephasen-Pseudo-Bereich der Codephasen-Pseudo-Bereich zwischen dem gleichen Navigationssatelliten und einem zweiten Navigationsempfänger in einer Basis ist)
• Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Messung φ (zwischen einem Navigationssatelliten und einem Navigationsempfänger)
• Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied Δφ (Unterschied zwischen einem ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich und einem zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich, wobei der erste Trägerphasen-Pseudo-Bereich der Trägerphasen-Pseudo-Bereich zwischen einem Navigationssatelliten und einem ersten Navigationsempfänger in einem Rover ist, und wobei der zweite Trägerphasen-Pseudo-Bereich der Trägerphasen-Pseudo-Bereich zwischen dem gleichen Navigationssatelliten und einem zweiten Navigationsempfänger in einer Basis ist).

Der geometriefreie Kombinationsparameter für alle vier Beispiele bzw. Möglichkeiten der Eingangs-GNSS-Messungen kann dann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: $G F C = (L_{1} - L_{2}) / (1 - μ),$
wobei:

L₁ Eingangs-GNSS-Messungen auf bzw. bei der Trägerfrequenz 1 sind;
L₂ Eingangs-GNSS-Messungen auf bzw. bei der Trägerfrequenz 2 sind; und
$μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2},$
wobei f₁ der Nominalwert der Trägerfrequenz 1 und f₂ der Normalwert der Trägerfrequenz 2 ist.

Eingangs-GNSS-Messungen sind eine Funktion der Zeit. Typischerweise werden Eingangs-GNSS-Messungen bei diskreten Zeitpunkten berechnet, welche als Epochen bezeichnet werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Dispersion des GFC-Parameters zum Erfassen von Szintillationen verwendet. Hier bezeichnet „Dispersion“ eine generische statistische Metrik, welche die Schwankung des GFC-Parameters über ein spezifisches Zeitintervall charakterisiert. Beispielsweise kann die Dispersion für einen Satz von Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend den Zeitpunkten über ein bewegliches Zeitintervall (Zeitfenster) mit einer fixierten Breite ΔT berechnet werden. So wie eine neue Eingangs-GNSS-Messungen empfangen wird, wird die älteste Eingangs-GNSS-Messung aus dem Satz entfernt, die neue Eingangs-GNSS-Messung wird zu dem Satz hinzugefügt, und die Dispersion wird erneut berechnet. Falls der Wert der Dispersion einen spezifischen Schwellwert überschreitet, wird dann eine Szintillation erfasst.
Verschiedene statistische Funktionen, wie z.B. die Varianz, die Standardabweichung, der Unterschied zum Mittelwert, die absolute Abweichung zum Mittelwert (MAD), und der Inter-Quartil-Bereich können verwendet werden, um die Dispersion zu repräsentieren. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Wert der Standardabweichung für den GFC-Parameter zum Erfassen von Szintillationen verwendet. Für Echtzeitanwendungen kann ein rekursives Verfahren zum Abschätzen des Werts der Standardabweichung des GFC-Parameters verwendet werden: ${\bar{G F C}}_{i} = {\bar{G F C}}_{i - 1} + (G F C_{i} - {\bar{G F C}}_{i - 1}) / n_{i}$
$G F D_{i} = G F D_{i - 1} + ({(G F C_{i} - {\bar{G F C}}_{i - 1})}^{2} - G F D_{i - 1}) / n_{i}$
und $G F S_{i} = \sqrt{G F D_{i}}$
wobei:

GFC_i der Wert des geometriefreien Kombinationsparameters bei dem i-ten Schritt ist, wobei i ein ganzzahliger Index ≥ 1 ist;
GFC die Schätzung der mathematischen Erwartung des GFC ist;
GFD die Schätzung der Varianz der GFC ist;
GFS die Abschätzung der Standardabweichung des GFC ist;
$n_{i} = {\begin{matrix} i; i \leq N l i m \\ N l i m; i > N l i m \end{matrix}}$
eine mittelwertbildende Konstante ist; und
Nlim der beschränkende Wert für die mittelwertbildende Konstante ist.

Der beschränkende Wert für die mittelwertbildende Konstante wird basierend auf dem Wissen über die Szintillationsstatistiken und die gemessenen Rauschwerte des Navigationsempfängers unter Verwendung ausgewählt. Bei einer Ausführungsform werden die Werte für Nlim aus einem Samplingintervall von etwa 20 bis 100 Sekunden bestimmt. Beispielweise, falls ΔT das Samplingintervall ist, und falls Δt die Periode für einen Schritt ist, dann ist Nlim = ΔT / Δt, wobei ΔT etwa 20 bis 100 Sekunden gleicht. Die Periode für einen Schritt, Δt, kann beispielsweise eine Epoche sein, und der Index i kann einer speziellen Epoche entsprechen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das folgende Kriterium für das Erfassen einer Szintillation verwendet. Eine Szintillation wird erfasst, wenn die folgende Ungleichung für Messungen von zumindest einem Navigationssatelliten erfüllt ist: $G F S_{i} > L i m$
wobei Lim ein spezifizierter Schwellwert ist. Der Wert von Lim wird in Abhängigkeit zu dem Wissen über Szintillationsstatistiken und gemessenen Fehlerwerten des Navigationsempfängers in Verwendung ausgewählt. Als ein Beispiel wird der Wert von Lim derart ausgewählt, dass dieser etwa 2cm oder größer beträgt (für die vorstehend erläuterte Konfiguration 4).
Messungen, welche auf Signalen von Navigationssatelliten basieren, die eine niedrige Höhe über dem Horizont aufweisen, sind gegenüber erhöhten Multipfadfehlern anfällig. Zusätzlich zu den direkten Signalen, welche in Sichtlinie von dem Navigationssatelliten übertragen werden, kann ein Navigationsempfänger ebenso Signale empfangen, welche von Navigationssatelliten übertragen werden, und welche ein oder mehrere Male von Oberflächen der Umgebung, wie z.B. die Erde oder Wasser, und von Oberflächen von Hindernissen, wie z.B. Gebäuden, reflektiert werden. Diese Mehrpfadsignale, wenn diese mit den Direktsignalen verarbeitet werden, können in Fehlern bei der Positionsbestimmung resultieren. Die Mehrpfadfehler können ebenso falsch Alarme in dem Szintillationserfassungsalgorithmus auslösen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung, um falsche Alarme zu minimieren, welche aus den Mehrpfadfehlern erwachsen, werden eine oder beide der folgenden Verfahren verwendet:

1) Zurückweisen von Messungen von Satelliten mit einer niedrigen Höhe;
2) Das Gewichten jeder Messung in Übereinstimmung mit der Höhe des Satelliten.

Nachdem Szintillationen Satelliten mit einer höheren Höhe am meisten beeinflussen, können Messungen von Satelliten mit einer niedrigeren Höhe aus dem Szintillationserfassungsalgorithmus verworfen werden, falls die Höhe der Satelliten unterhalb eines spezifizierten Schwellwerts liegt; als ein Beispiel ist der spezifizierte Schwellwert 20°. Die Satellitenhöhe wird im Allgemeinen als ein Winkel oberhalb des Horizonts gemessen (0° entspricht dem Horizont; 90° entspricht dem Zenit).
Eine Gewichtung kann in den Szintillationserfassungsalgorithmus gemäß der folgenden Gleichung mit eingegliedert werden: $G F D_{i} = G F D_{i - 1} + ({(G F C_{i} - {\bar{G F C}}_{i - 1})}^{2} \times w_{i} - G F D_{i - 1}) / n_{i}$
wobei w_i ein Gewicht ist. Im Allgemeinen ist das Gewicht w_i eine spezifizierte Funktion von elvi, welche der Satellitenelevationswinkel oberhalb des Horizonts bei dem i-ten Schritt ist. Verschiedene spezifizierte Funktionen können als w_i verwendet werden; beispielsweise: $w_{i} = sin (e l v_{i})$
oder $w_{i} = {(s i n (e l v_{i}))}^{2} .$
Wenn Trägerphasenmessungen zum Erfassen von Szintillation verwendet werden, können Schlüpfe bzw. Irrtümer bei den Zyklen auftreten. Zyklusschlüpfe sind schnelle Änderung in den gemessenen Trägerphasen, was aus Fehlern in der Verfolgungsschleife (phase-locked loop) resultiert, was durch Quellen, wie z.B. eine Signalinterferenz oder dem Empfang einer Mehrpfadausbreitung, verursacht wird. Wenn ein Zyklusschlupf auftritt, kann die abgeschätzte GFS inkorrekt sein.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden Zyklusschlüpfe erfasst und isoliert; d.h., dass eine Messung, welche durch einen Zyklusschlupf korrumpiert wird, aus der weiteren Bearbeitung entfernt werden kann, oder ein entsprechend proportional niedriges Gewicht erhält. Beispielsweise wird der Unterschied (GFC_i-GFC _i-1) überwacht. Ein Zyklusschlupf wird erfasst, wenn die folgende Ungleichung für Messungen von zumindest einem Navigationssatelliten erfüllt ist: $(G F C_{i} - {\bar{G F C}}_{i - 1}) > L i m D i f f$
wobei LimDiff als ein Schwellwert spezifiziert ist. Der Wert von LimDiff wird in Abhängigkeit zur Wellenlänge ausgewählt. Als ein Beispiel ist der Wert von LimDiff derart ausgewählt, dass dieser etwa eine halbe Wellenlänge ist. Für die GPS-L1-Frequenz beträgt LimDiff etwa 10cm. Falls ein Zyklusschlupf erfasst ist, dann wird n_i in (E19), (E20) oder (E23) auf 1 zurückgesetzt; wobei n_i = 1 ist, dabei gibt es keine Mittelung oder Glättung. Der Reset wird nur für diese Satelliten durchgeführt, welche entsprechend erfasste Zyklusschlüpfe aufweisen.
Der Einfluss der Ionosphäre kann exkludiert werden, falls Messungen verfügbar sind, welche bei 2 oder mehr Frequenzen getätigt wurden. Das Ausschließen des Einflusses der Ionosphäre mit zwei Frequenzmessungen basiert auf dem Ausbilden der sogenannten ionosphärenfreien Kombination von Messungen (IFC-Parameter): $I F C = (L_{2} - μ L_{1}) / (1 - μ)$
wobei, so wie dies vorstehend bei der Gleichung (E18) definiert ist:

L₁ Eingangs-GNSS-Messungen auf der Trägerfrequenz 1 sind;
L₂ Eingangs-GNSS-Messungen auf der Trägerfrequenz 2 sind; und
$μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2},$
wobei f₁ der Nominalwert der Trägerfrequenz 1 ist, und wobei f₂ der Nominalwert der Trägerfrequenz 2 ist.

Zielparameter (wie z.B. Position, Geschwindigkeit, Zeit) können aus den IFC-Parametern von einer ausreichend großen Anzahl von Satelliten berechnet werden. Die Algorithmen zum Berechnen der Zielparameter aus den IFC-Parametern sind im Stand der Technik wohl bekannt, und werden hierin nicht beschrieben.
Im Vergleich zum Berechnen der Zielparameter direkt aus den Eingangs-GNSS-Messungen weist das Berechnen der Zielparameter aus dem IFC-Parametern den Vorteil des Ausschließens von ionosphärischen Verzerrungen auf, jedoch hat dies auch den Nachteil des erhöhten Rauschens. Falls die ionosphärischen Verzerrungen signifikant größer als das Rauschen sind, so wie dies der Fall ist, wenn Szintillationen auftreten, dann führt das Berechnen der Zielparameter aus den IFC-Parametern zu einer besseren Gesamtgenauigkeit. Ausführungsformen der Erfindung, welche nachstehend beschrieben sind, bestimmen die Bedingungen, bei denen die Berechnung der Zielparameter aus den IFC-Parametern vorzuziehen sind, und die Konditionen, bei denen die Berechnung der Zielparameter aus den Eingangs-GNSS-Messungen vorzuziehen ist.
Das Flussdiagramm, welches in den 4A bis 4C gezeigt ist, fasst eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Erfassen einer Szintillation zusammen, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit für einen spezifischen Navigationssatelliten verursacht wird. (In den 4A bis 4C werden die Indizes „A“ und „B“, die in einem Hexagon eingeschlossen sind, nur verwendet, um das Zusammenführen der Sektionen des Flussdiagramms zu unterstützen. Diese beziehen sich nicht auf gezeichnete Elemente; diese werden auch nicht in der Beschreibung verwendet; und diese bezeichnen auch keine Bezugszeichen.)
Es wird auf 4A Bezug genommen. Bei Schritt 402 werden eine oder mehrere Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend einem spezifischen Navigationssatelliten und entsprechend einem spezifischen Zeitpunkt empfangen; sie werden beispielsweise durch das Steuer- und Berechnungssystem 208 empfangen (siehe 2 und 3). Das Verfahren fährt dann mit Schritt 404 fort, bei welchem die Höhe bzw. der Winkel des Navigationssatelliten bestimmt wird; die Höhe kann beispielsweise aus den ephemerischen Daten berechnet werden, die durch den Navigationssatelliten übertragen werden. Das Verfahren geht dann zu Schritt 406 über, bei welchem die Höhe des Navigationssatelliten mit einem spezifischen Satellitenelevationsschwellwert verglichen wird; das Verfahren geht dann zu dem Entscheidungsschritt 408 über. Falls die Höhe des Navigationssatelliten nicht größer als der spezifizierte Satellitenelevationsschwellwert ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt 410 (exit) fort, so wie angenommen wird, dass Eingangs-GNSS-Messungen, welche von Navigationssatelliten unterhalb des spezifizierten Satellitenelevationsschwellwerts kommen, nicht durch Szintillationen beeinflusst werden. Falls die Höhe des Navigationssatelliten größer als der spezifizierte Satellitenelevationsschwellwert ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt 412 fort.
Bei einer zweiten Ausführungsform fehlen die Schritte 404, 406 und 408, und das Verfahren geht direkt von Schritt 402 zu Schritt 412 über. Das heißt, dass es kein Screening basierend auf der Satellitenhöhe gibt.
Bei Schritt 412 wird bestimmt, ob Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend zwei oder mehr Trägerfrequenzen verfügbar sind. Das Verfahren geht dann zu dem Entscheidungsschritt 414 über. Falls Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend zwei oder mehr Trägerfrequenzen nicht verfügbar sind, dann geht das Verfahren auf Schritt 410 (exit) über. Falls Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend zwei oder mehr Trägerfrequenzen verfügbar sind, dann geht das Verfahren auf Schritt 416 über.
Bei Schritt 416 werden eine erste Eingangs-GNSS-Messung entsprechend einer ersten Trägerfrequenz für einen spezifischen Navigationssatelliten und eine zweite Eingangs-GNSS-Messung entsprechend einer zweiten Trägerfrequenz für einen spezifischen Navigationssatelliten ausgewählt. Falls Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend zu nur zwei Trägerfrequenzen (beispielsweise L1 und L2) verfügbar sind, dann werden diese Eingangs-GNSS-Messungen ausgewählt. Falls Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend drei Trägerfrequenzen verfügbar sind (beispielsweise L1, L2 und L5), dann sind drei gepaarte Kombinationen verfügbar: (L1, L2), (L1, L5) und (L2, L5). Eine, zwei oder alle drei gepaarten Kombinationen können verwendet werden. Falls nur eine oder zwei gepaarte Kombinationen verwendet werden, kann die Kombination der Trägerfrequenzen basierend auf verschiedensten Kriterien ausgewählt werden, wie z.B. basierend auf dem größten Abstand zwischen den Trägerfrequenzen oder dem besten Signal-Strich-Zu-Strich-Rauschverhältnissen. Falls Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend mehr als drei Trägerfrequenzen verfügbar sind, können ähnliche paarweise Kombinationen erzeugt und ausgewählt werden. Im Allgemeinen werden Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend dem gleichen Navigationssatelliten und entsprechend unterschiedlicher Trägerfrequenzen einer Gruppe zugewiesen, und paarweise Kombinationen der Eingangs-GNSS-Messungen werden aus der Gruppe ausgewählt. Um das Beispiel zu vereinfachen, wird eine einzelne Kombination ausgewählt. Das Verfahren fährt dann mit Schritt 420 fort (4B), bei welchem ein geometriefreier Kombinationsparameter entsprechend Gleichung (E18) erzeugt wird.
Das Verfahren geht dann zu dem Entscheidungsschritt 430 über. Falls die Eingangs-GNSS-Messungen nicht auf den Trägerphasen basieren (d.h., dass die Eingangs-GNSS-Messungen Codephasen-Pseudostrichbereich oder Codephasen-Pseudostrichbereichsunterschiede sind), dann fährt das Verfahren mit Schritt 440 fort (4C). Falls die Eingangs-GNSS-Messungen auf den Trägerphasen basieren (d.h., dass die Eingangs-GNSS-Messungen Trägerphasen-Pseudostrichbereiche oder Trägerphasen-Pseudostrichbereichsunterschiede sind), dann fährt das Verfahren mit Schritt 432 fort, bei welchem das Auftreten eines Zyklusschlupfs bestimmt wird. Ein Verfahren zum Bestimmen, ob ein Zyklusschlupf aufgetreten ist, basiert auf der vorstehend erläuterten Gleichung (E26).
Das Verfahren geht dann zu dem Entscheidungsschritt 434 über. Falls ein Zyklusschlupf nicht aufgetreten ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt 440 fort. Falls ein Zyklusschlupf nicht aufgetreten ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt 436 fort, bei welchem der Zyklusschlupf isoliert wird, so wie dies vorstehend beschrieben ist. Das Verfahren geht dann zu Schritt 440 über.
Bei einer anderen Ausführungsform fehlen die Schritte 430, 432, 434 und 436; d.h., das Verfahren geht direkt von Schritt 420 auf Schritt 440 über.
Bei Schritt 440 (4C) wird eine Schätzung der Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters berechnet. So wie dies vorstehend diskutiert ist, können verschiedene statistische Parameter, insbesondere die Standardabweichung, verwendet werden, um die Dispersion zu charakterisieren. Das Verfahren tritt dann zu Schritt 442 über, bei welchem die Schätzung der Dispersion mit einem spezifischen Dispersionsschwellwert verglichen wird. Das Verfahren tritt dann zu dem Entscheidungsschritt 444 über. Falls die Schätzung der Dispersion nicht größer als der Dispersionsschwellwert ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt 410 fort (exit). Falls die Schätzung der Dispersion größer als der Dispersionsschwellwert ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt 446 fort, bei welchem eine Szintillation, die durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, erfasst wird. Das Verfahren tritt dann zu Schritt 448 über, bei welchem ein Szintillationsindikator erzeugt wird. Ein Szintillationsindikator kann verschiedene Formen annehmen; beispielsweise kann dieser eine Mitteilung oder ein oder mehrere Bits in einem Datenfeld sein (wie z.B. ein Flag bzw. ein Stellsignal in einem Datenfeld).
Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Erfassen von Szintillationen kann für Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend jedem Navigationssatelliten in der Konstellation von Satelliten mit Sichtlinie durchgeführt werden. Falls eine Szintillation basierend auf Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend einem spezifischen Navigationssatelliten erfasst werden, dann entspricht der Szintillationsindikator, welcher bei Schritt 448 erzeugt wird (4C) der Eingangs-GNSS-Messung, welche dem spezifischen Navigationssatelliten entspricht; um die Terminologie zu vereinfachen, entspricht der Szintillationsindikator dem spezifischen Navigationssatelliten.
5 zeigt ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform für ein Verfahren zum Abschwächen des Effekts der Szintillationen bei der Berechnung der Zielparameter. Bei Schritt 502 werden Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend spezifischer Navigationssatelliten in einer Konstellation von Navigationssatelliten und entsprechend einem spezifischen Zeitpunkt empfangen; diese werden beispielsweise bei dem Steuer- und Berechnungssystem 208 empfangen (siehe 2 und 3). Das Verfahren tritt dann zu Schritt 504 über, bei welchem die Präsenz von Szintillationsindikatoren bestimmt wird, wie z.B. diejenigen, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren der 4A-4C erzeugt werden.
Das Verfahren tritt dann zu dem Entscheidungsschritt 506 über. Falls zumindest ein Szintillationsindikator nicht erfasst ist, dann fährt das Verfahren mit Schritt 520 fort, bei welchem einer oder mehrere Zielparameter aus den Eingangs-GNSS-Messungen gemäß den aus dem Stand der Technik wohlbekannten Standardalgorithmen, welche hierin nicht beschrieben sind, berechnet werden. Falls zumindest ein Szintillationsindikator erfasst ist, dann tritt das Verfahren zur Schritt 510 über, bei welchem ein ionosphärenfreier Kombinationsparameter entsprechend jedem Navigationssatelliten mit Eingangs-GNSS-Messungen auf zwei oder mehr Trägerfrequenzen entsprechend der Gleichung (E27) erzeugt wird. Das Verfahren tritt dann zu Schritt 5012 über, bei welchem ein oder mehr Zielparameter aus den ionosphärenfreien Kombinationsparametern berechnet wird bzw. werden. Die minimal erforderliche Anzahl von Navigationssatelliten mit entsprechenden ionosphärenfreien Kombinationsparametern hängt von der Anzahl der Zielparameter und von der Anzahl der GNSS ab. Beispielsweise, falls nur ein GNSS verwendet wird, und falls die Zielparameter die dreidimensionale Position und die Zeit sind, dann ist die minimal erforderliche Anzahl von Navigationssatelliten mit entsprechenden ionosphärenfreien Kombinationsparametern vier. Die verbleibenden Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend den Navigationssatelliten, welche keine Eingangs-GNSS-Messungen auf zwei oder mehr Trägerfrequenzen aufweisen, werden nicht zur Berechnung der Zielparameter verwendet.
6 zeigt ein Flussdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zum Abschwächen des Effekts von Szintillationen auf die Berechnung der Zielparameter. Bei Schritt 502 werden Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend spezifischer Navigationssatelliten in einer Konstellation von Navigationssatelliten und entsprechend einem spezifischen Zeitpunkt empfangen; diese werden beispielsweise bei dem Steuer- und Berechnungssystem 208 empfangen (siehe 2 und 3). Das Verfahren tritt dann zu Schritt 504 über, bei welchem die Präsenz von Szintillationsindikatoren bestimmt wird, wie z.B. diejenigen, die durch das vorstehend beschriebene Verfahren der 4A bis 4C erzeugt werden.
Das Verfahren fährt dann mit dem Entscheidungsschritt 606 fort. Falls zumindest zwei Szintillationsindikatoren nicht erfasst werden, dann tritt das Verfahren zu Schritt 520 über, bei welchem einer oder mehrere Zielparameter aus den Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend aus dem Stand der Technik wohlbekannten Standardalgorithmen, die hierin nicht beschrieben werden, berechnet werden. Falls zumindest zwei Szintillationsindikatoren erfasst sind, dann tritt das Verfahren zu Schritt 610 über, bei welchem ein ionosphärenfreier Kombinationsparameter entsprechend jedem Navigationssatelliten mit einem entsprechenden Szintillationsindikator gemäß der Gleichung (E27) erzeugt wird. Das Verfahren tritt dann zu Schritt 612 über, bei welchem einer oder mehr Zielparameter von den ionospährenfreien Kombinationsparametern und den verbleibenden Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend den Navigationssatelliten ohne Szintillationsindikatoren berechnet werden. Hier bezeichnen die verbleibenden Eingangs-GNSS-Messungen die Eingangs-GNSS-Messungen, die nicht verwendet werden, um einen ionosphärenfreien Kombinationsparameter zu erzeugen; die verbleibenden Eingangs-GNSS-Messungen beinhalten (a) die Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend den Navigationssatelliten, für welche Eingangs-GNSS-Messungen auf nur einer einzelnen Trägerfrequenz verfügbar sind, und (b) die Eingangs-GNSS-Messungen, die Navigationssatelliten entsprechen, für welche GNSS-Messungen auf zwei oder mehr Trägerfrequenzen verfügbar sind, jedoch für welche keine Szintillationsindikatoren erzeugt werden. Die Algorithmen zum Berechnen der Zielparameter aus den ionospährenfreien Kombinationsparametern und aus den verbleibenden Eingangs-GNSS-Messungen sind im Stand der Technik wohlbekannt und werden hierin nicht beschrieben. Für das zweite Verfahren hängt die minimal erforderliche Anzahl von Navigationssatelliten von der Anzahl der Zielparameter und von der Anzahl der GNSS ab. Beispielsweise, falls nur ein GNSS in Verwendung ist, und falls die Zielparameter die dreidimensionale Position und die Zeit sind, und falls die verbleibenden Eingangs-GNSS-Messungen auf einer einzelnen Frequenz sind, dann ist die minimal erforderliche Gesamtanzahl von Navigationssatelliten fünf. In diesem Beispiel wird ein Minimum von zwei Navigationssatelliten mit entsprechenden Szintillationsindikatoren benötigt, um die Gleichung nach der neuen Unbekannten aufzulösen, und um diese zur Positionsberechnung hinzuzufügen. Eine neue Unbekannte kombiniert den Offset der Uhr und andere gemeinsame systematische Abweichungen des GFC, welche sich typischerweise von einer Kombination des Offsets der Uhr und anderen gemeinsamen systematischen Abweichungen der verbleibenden Eingangs-GNSS-Messungen unterscheidet.
Bei dem ersten Verfahren, welches vorstehend in Bezug auf 5 beschrieben ist, wird nur eine Unbekannte für alle IFC-Parameter eingeführt; das heißt, der Offset der Uhr und andere gemeinsame systematische Abweichungen der IFC-Parameter mit Bezug auf jedes GNSS. Bei dem zweiten Verfahren, welches vorstehend mit Bezug auf 6 beschrieben ist, werden mehrere Unbekannte eingeführt; das heißt, der Offset der Uhr und andere gemeinsame systematische Abweichungen der IFC-Parameter, und die Offsets der Uhr und andere gemeinsame systematische Abweichungen von Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend einer unterschiedlichen Trägerfrequenz (eine Unbekannte pro Frequenz für alle Messungen). Obwohl das zweite Verfahren mehr Unbekannte erforderlich macht, kann dieses genauere Ergebnisse vorsehen, da die Eingangs-GNSS-Messungen weniger rauschbehaftet sind wie die IFC-Parameter. Das spezielle Verfahren, welches in einer bestimmten Anwendung vorteilhafter ist, wird nach einer Analyse von einer Mehrzahl von Faktoren ausgewählt, wie z.B. die Anzahl der Navigationssatelliten mit Szintillationen, die Anzahl der Navigationssatelliten ohne Szintillationen, die Satellitengeometrie relativ zu einem Navigationsempfänger, Gewichtungen, die zu Eingangs-GNSS-Messungen zugeordnet sind, und andere Faktoren.
7 zeigt ein Flussdiagramm einer dritten Ausführungsform für ein Verfahren zum Abschwächen des Effekts von Szintillationen auf die Berechnung von Zielparametern. Bei Schritt 502 werden Eingangs-GNSS-Messungen entsprechend spezifischen Navigationssatelliten in einer Konstellation von Navigationssatelliten und entsprechend einem spezifischen Zeitpunkt empfangen; diese werden beispielsweise bei dem Steuer- und Berechnungssystem 208 empfangen (siehe 2 und 3). Das Verfahren tritt dann zu Schritt 504 über, bei welchem die Präsenz von Szintillationsindikatoren bestimmt wird, wie z.B. diejenigen, die durch das Verfahren, welches vorstehend mit Bezug auf die 4A-4C beschrieben wurde, erzeugt werden.
Das Verfahren tritt dann zu dem Entscheidungsschritt 506 über. Falls zumindest ein Szintillationsindikator nicht erfass ist, dann tritt das Verfahren zu Schritt 520 über, bei welchem ein oder mehrere Zielparameter von den Eingangs-GNSS-Messungen gemäß Standardalgorithmen berechnet werden, welche im Stand der Technik wohlbekannt sind, und welche hierin nicht beschrieben werden. Falls zumindest ein Szintillationsindikator erfasst wird, dann fährt das Verfahren mit Schritt 710 fort, bei welchem eine extra Unbekannte für jeden Navigationssatelliten mit einem entsprechenden Szintillationsindikator erzeugt wird, um den Einfluss der Ionosphäre zu berücksichtigen. Das Verfahren zum Abschätzen des Einflusses der Ionosphäre als eine extra Unbekannte ist im Stand der Technik wohlbekannt und wird hierin nicht beschrieben. Das Verfahren fährt dann mit Schritt 712 fort, bei welchem ein oder mehrere Zielparameter berechnet werden. Die Algorithmen zum Berechnen der Zielparameter unter diesen Bedingungen sind im Stand der Technik wohlbekannt und werden hierin nicht beschrieben.
Die vorangegangene detaillierte Beschreibung soll derart verstanden werden, dass diese in jederlei Hinblick darstellend und beispielhaft, jedoch nicht restriktiv, ist, und der Umfang der hierin offenbarten Erfindung soll nicht aus der detaillierten Beschreibung bestimmt werden, sondern vielmehr aus den Ansprüchen, die entsprechend den Patentgesetzen in ihrer vollen Breite auszulegen sind. Es sollte verstanden werden, dass die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen nur zur Illustration der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dienen, und dass der Fachmann verschiedene Modifikationen vornehmen kann, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Der Fachmann könnte verschiedene andere Kombinationen von Merkmalen umsetzen, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Verarbeiten von globalen Navigationssatellitensystemmessungen (GNSS), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen einer Mehrzahl von Eingangs-GNSS-Messungen, wobei jede Eingangs-GNSS-Messung aus der Mehrzahl der Eingangs-GNSS-Messungen das Folgende aufweist: einen entsprechenden Navigationssatelliten aus einer Mehrzahl von Navigationssatelliten; und eine entsprechende Trägerfrequenz aus einer Mehrzahl von Trägerfrequenzen; Bestimmen von zumindest einer Gruppe der Eingangs-GNSS-Messungen, wobei: der Navigationssatellit, welcher jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, der Gleiche ist; und die Trägerfrequenz, welche jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe der Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, unterschiedlich ist; für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: Auswählen einer ersten Eingangs-GNSS-Messung mit einer entsprechenden ersten Trägerfrequenz; Auswählen einer zweiten Eingangs-GNSS-Messung mit einer entsprechenden zweiten Trägerfrequenz; Berechnen eines geometriefreien Kombinationsparameters basierend auf zumindest einem Teil der ersten Eingangs-GNSS-Messung, der zweiten Eingangs-GNSS-Messung, der ersten Trägerfrequenz, und der zweiten Trägerfrequenz; Bestimmen, basierend auf zumindest einem Teil des geometriefreien Kombinationsparameters, ob eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wurde, aufgetreten ist; und nach dem Bestimmen, dass eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist: Erzeugen eines Szintillationsindikators, der der spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend die folgenden Schritte: Bestimmen, ob zumindest ein Szintillationsindikator erzeugt worden ist; und nach dem Bestimmen, dass zumindest ein Szintillationsindikator erzeugt worden ist: Erzeugen eines ionosphärenfreien Kombinationsparameters für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen; und Berechnen eines Zielparameters basierend auf zumindest einem Teil des ionosphärenfreien Kombinationsparameters.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend die folgenden Schritte: Bestimmen, ob zumindest zwei Szintillationsindikatoren erzeugt worden sind; und nach dem Bestimmen, dass zumindest zwei Szintillationsindikatoren erzeugt worden sind: Erzeugen eines ionosphärenfreien Kombinationsparameters für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen mit einem entsprechenden Szintillationsindikator; und Berechnen eines Zielparameters basierend auf zumindest einem Teil der ionosphärenfreien Kombinationsparameter und basierend auf zumindest einem Teil der Eingangs-GNSS-Messungen, welche nicht zum Erzeugen eines ionosphärenfreien Kombinationsparameters verwendet werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen der Schritt des Bestimmens, basierend auf zumindest einem Teil des geometriefreien Kombinationsparameters, ob eine Szintillation, die durch eine ionosphärische Unregelmä-ßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist, die folgende Schritte aufweist: Berechnen einer Schätzung einer Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters über ein spezifisches Zeitintervall; Vergleichen der Schätzung der Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters mit einem spezifischen Schwellwert; nach dem Bestimmen, dass die Schätzung der Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters größer als der spezifische Schwellwert ist: Bestimmen, dass eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist; und nach dem Bestimmen, dass die Schätzung der Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters nicht größer als der spezifizierte Schwellwert ist: Bestimmen, dass eine Szintillation, die durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, nicht aufgetreten ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei, bei dem Schritt des Bestimmens bei zumindest einer Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen, der Navigationssatellit, der jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, einen entsprechenden Elevationswinkel aufweist, der größer als ein spezifizierter Schwellwert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Codephasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit einer entsprechenden ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird und durch einen Navigationsempfänger empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz einen zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und durch den Navigationsempfänger empfangen wird; und der geometriefreie Kombinationsparameter mit der folgenden Gleichung berechnet wird: $G F C = (D_{1} - D_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; D₁ den ersten Codephasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; D₂ den zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; f₁ die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch einen ersten Navigationsempfänger in einem Rover empfangen wird, und dieses durch einen zweiten Navigationsempfänger in einer Basisstation empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz einen zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch den ersten Navigationsempfänger in dem Rover empfangen wird, und dieses durch den zweiten Navigationsempfänger in der Basisstation empfangen wird; und der geometriefreie Kombinationsparameter mit der folgenden Gleichung berechnet wird; $G F C = (Δ D_{1} - Δ D_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; ΔD₁ den ersten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; ΔD₂ den zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; fi die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei, für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit der ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch einen Navigationsempfänger empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz einen zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch den Navigationsempfänger empfangen wird; und der geometriefreien Kombinationsparameter mit der folgenden Gleichung berechnet wird: $G F C = (φ_{1} - φ_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; φ₁ den ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; φ₂ den zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; fi die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 8, ferner aufweisend, für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen, die folgenden Schritte: Bestimmen, ob ein Zyklusschlupf aufgetreten ist; und nach dem Bestimmen, dass ein Zyklusschlupf aufgetreten ist: Isolieren der ersten Eingangs-GNSS-Messung und der zweiten Eingangs-GNSS-Messung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei, für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch einen ersten Navigationsempfänger in einem Rover empfangen wird, und dieses durch einen zweiten Navigationsempfänger in einer Basisstation empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung entsprechend der zweiten Trägerfrequenz einen zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch den ersten Navigationsempfänger in einem Rover empfangen wird, und dieses durch den zweiten Navigationsempfänger in der Basisstation empfangen wird; und der geometriefreie Kombinationsparameter mit der folgenden Gleichung berechnet wird: $G F C = (Δ φ_{1} - Δ φ_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; Δφ₁ den ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; Δφ₂ den zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; fi die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 10, ferner aufweisend, für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen, die folgenden Schritte: Bestimmen, ob ein Zyklusschlupf aufgetreten ist; und nach dem Bestimmen, dass ein Zyklusschlupf aufgetreten ist: Isolieren der ersten Eingangs-GNSS-Messung und der zweiten Eingangs-GNSS-Messung.
Vorrichtung zum Verarbeiten von globalen Navigationssatellitensystemmessungen (GNSS), wobei die Vorrichtung das Folgende aufweist: Mittel zum Empfangen einer Mehrzahl von Eingangs-GNSS-Messungen, wobei jede Eingangs-GNSS-Messung aus der Mehrzahl der Eingangs-GNSS-Messungen das Folgende aufweist: einen entsprechenden Navigationssatelliten aus einer Mehrzahl von Navigationssatelliten; und eine entsprechende Trägerfrequenz aus einer Mehrzahl von Trägerfrequenzen; Mittel zum Bestimmen bei zumindest einer Gruppe von Eingangs-GNSS-Messung, wobei: der Navigationssatellit, welcher jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, der Gleiche ist; und die Trägerfrequenz, welche jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe der Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, unterschiedlich ist; Mittel für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: Auswählen einer ersten Eingangs-GNSS-Messung mit einer entsprechenden ersten Trägerfrequenz; Auswählen einer zweiten Eingangs-GNSS-Messung mit einer entsprechenden zweiten Trägerfrequenz; Berechnen eines geometriefreien Kombinationsparameters basierend auf zumindest einem Teil der ersten Eingangs-GNSS-Messung, der zweiten Eingangs-GNSS-Messung, der ersten Trägerfrequenz, und der zweiten Trägerfrequenz; Bestimmen, basierend auf zumindest einem Teil des geometriefreien Kombinationsparameters, ob eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wurde, aufgetreten ist; und nach dem Bestimmen, dass eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist: Erzeugen eines Szintillationsindikators, der der spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, ferner aufweisend: Mittel zum Bestimmen, ob zumindest ein Szintillationsindikator erzeugt worden ist; und Mittel zum, nach dem Bestimmen, dass zumindest ein Szintillationsindikator erzeugt worden ist: Erzeugen eines ionosphärenfreien Kombinationsparameters für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen; und Berechnen eines Zielparameters basierend auf zumindest einem Teil des ionosphärenfreien Kombinationsparameters.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, ferner aufweisend: Mittel zum Bestimmen, ob zumindest zwei Szintillationsindikatoren erzeugt worden sind; und Mittel zum, nach dem Bestimmen, dass zumindest zwei Szintillationsindikatoren erzeugt worden sind: Erzeugen eines ionosphärenfreien Kombinationsparameters für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen mit einem entsprechenden Szintillationsindikator; und Berechnen eines Zielparameters basierend auf zumindest einem Teil der ionosphärenfreien Kombinationsparameter und basierend auf zumindest einem Teil der Eingangs-GNSS-Messungen, welche nicht zum Erzeugen eines ionosphärenfreien Kombinationsparameters verwendet werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen das Mittel zum Bestimmen, basierend auf zumindest einem Teil des geometriefreien Kombinationsparameters, ob eine Szintillation, die durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist, die folgende Schritte aufweist: Mittel zum Berechnen einer Schätzung einer Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters über ein spezifisches Zeitintervall; Mittel zum Vergleichen der Schätzung der Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters mit einem spezifischen Schwellwert; Mittel zum, nach dem Bestimmen, dass die Schätzung der Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters größer als der spezifische Schwellwert ist: Bestimmen, dass eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist; und Mittel zum, nach dem Bestimmen, dass die Schätzung der Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters nicht größer als der spezifizierte Schwellwert ist: Bestimmen, dass eine Szintillation, die durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, nicht aufgetreten ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei, bei dem Mittel zum Bestimmen bei zumindest einer Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen, der Navigationssatellit, welcher jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, einen entsprechenden Elevationswinkel aufweist, welcher größer als ein spezifizierter Schwellwert ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Codephasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit einer entsprechenden ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird und durch einen Navigationsempfänger empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz einen zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und durch den Navigationsempfänger empfangen wird; und der geometriefreie Kombinationsparameter mit der folgenden Gleichung berechnet wird: $G F C = (D_{1} - D_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; D₁ den ersten Codephasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; D₂ den zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; fi die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch einen ersten Navigationsempfänger in einem Rover empfangen wird, und dieses durch einen zweiten Navigationsempfänger in einer Basisstation empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz einen zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch den ersten Navigationsempfänger in dem Rover empfangen wird, und dieses durch den zweiten Navigationsempfänger in der Basisstation empfangen wird; und der geometriefreie Kombinationsparameter mit der folgenden Gleichung berechnet wird; $G F C = (Δ D_{1} - Δ D_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; ΔD₁ den ersten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; ΔD₂ den zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; fi die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit der ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch einen Navigationsempfänger empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz einen zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch den Navigationsempfänger empfangen wird; und der geometriefreien Kombinationsparameter mit der folgenden Gleichung berechnet wird: $G F C = (φ_{1} - φ_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; φ₁ den ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; φ₂ den zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; f₁ die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 19, ferner aufweisend für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen, die folgenden Schritte: Mittel zum Bestimmen, ob ein Zyklusschlupf aufgetreten ist; und Mittel zum, nach dem Bestimmen, dass ein Zyklusschlupf aufgetreten ist: Isolieren der ersten Eingangs-GNSS-Messung und der zweiten Eingangs-GNSS-Messung.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch einen ersten Navigationsempfänger in einem Rover empfangen wird, und dieses durch einen zweiten Navigationsempfänger in einer Basisstation empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung entsprechend der zweiten Trägerfrequenz einen zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch den ersten Navigationsempfänger in einem Rover empfangen wird, und dieses durch den zweiten Navigationsempfänger in der Basisstation empfangen wird; und der geometriefreie Kombinationsparameter mit der folgenden Gleichung berechnet wird: $G F C = (Δ φ_{1} - Δ φ_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; Δφ₁ den ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; Δφ₂ den zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; f₁ die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 21, ferner aufweisend: für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen, die folgenden Schritte: Mittel zum Bestimmen, ob ein Zyklusschlupf aufgetreten ist; und Mittel für, nach dem Bestimmen, dass ein Zyklusschlupf aufgetreten ist: Isolieren der ersten Eingangs-GNSS-Messung und der zweiten Eingangs-GNSS-Messung.
Ein computerlesbares Medium, welches Computerprogramminstruktionen speichert, welches, wenn dieses durch einen Prozessor ausgeführt wird, verursacht, dass der Prozessor ein Verfahren zum Verarbeiten von globalen Navigationssatellitensystemmessungen (GNSS) durchführt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen einer Mehrzahl von Eingangs-GNSS-Messungen, wobei jede Eingangs-GNSS-Messung aus der Mehrzahl der Eingangs-GNSS-Messungen das Folgende aufweist: einen entsprechenden Navigationssatelliten aus einer Mehrzahl von Navigationssatelliten; und eine entsprechende Trägerfrequenz aus einer Mehrzahl von Trägerfrequenzen; Bestimmen von zumindest einer Gruppe der Eingangs-GNSS-Messungen wobei: der Navigationssatellit, welcher jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, der Gleiche ist; und die Trägerfrequenz, welche jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe der Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, unterschiedlich ist; für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: Auswählen einer ersten Eingangs-GNSS-Messung mit einer entsprechenden ersten Trägerfrequenz; Auswählen einer zweiten Eingangs-GNSS-Messung mit einer entsprechenden zweiten Trägerfrequenz; Berechnen eines geometriefreien Kombinationsparameters basierend auf zumindest einem Teil der ersten Eingangs-GNSS-Messung, der zweiten Eingangs-GNSS-Messung, der ersten Trägerfrequenz, und der zweiten Trägerfrequenz; Bestimmen, basierend auf zumindest einem Teil des geometriefreien Kombinationsparameters, ob eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wurde, aufgetreten ist; und nach dem Bestimmen, dass eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist: Erzeugen eines Szintillationsindikators, der der spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht.
Computerlesbares Medium gemäß Anspruch 23, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen, ob zumindest ein Szintillationsindikator erzeugt worden ist; und nach dem Bestimmen, dass zumindest ein Szintillationsindikator erzeugt worden ist: Erzeugen eines ionosphärenfreien Kombinationsparameters für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen; und Berechnen eines Zielparameters basierend auf zumindest einem Teil des ionosphärenfreien Kombinationsparameters.
Computerlesbares Medium von Anspruch 23, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen, ob zumindest zwei Szintillationsindikatoren erzeugt worden sind; und nach dem Bestimmen, dass zumindest zwei Szintillationsindikatoren erzeugt worden sind: Erzeugen eines ionosphärenfreien Kombinationsparameters für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen mit einem entsprechenden Szintillationsindikator; und Berechnen eines Zielparameters basierend auf zumindest einem Teil der ionosphärenfreien Kombinationsparameter und basierend auf zumindest einem Teil der Eingangs-GNSS-Messungen, welche nicht zum Erzeugen eines ionosphärenfreien Kombinationsparameters verwendet werden.
Computerlesbares Medium gemäß Anspruch 23, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen der Schritt des Bestimmens, basierend auf zumindest einem Teil des geometriefreien Kombinationsparameters, ob eine Szintillation, die durch eine ionosphärische Unregelmä-ßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist, die folgende Schritte aufweist: Berechnen einer Schätzung einer Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters über ein spezifisches Zeitintervall; Vergleichen der Schätzung der Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters mit einem spezifischen Schwellwert; nach dem Bestimmen, dass die Schätzung der Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters größer als der spezifische Schwellwert ist: Bestimmen, dass eine Szintillation, welche durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, aufgetreten ist; und nach dem Bestimmen, dass die Schätzung der Dispersion des geometriefreien Kombinationsparameters nicht größer als der spezifizierte Schwellwert ist: Bestimmen, dass eine Szintillation, die durch eine ionosphärische Unregelmäßigkeit verursacht wird, nicht aufgetreten ist.
Computerlesbares Medium gemäß Anspruch 23, wobei bei dem Schritt des Bestimmens bei zumindest einer Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen, der Navigationssatellit, der jeder Eingangs-GNSS-Messung in jeder spezifischen Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen entspricht, einen entsprechenden Elevationswinkel aufweist, der größer als ein spezifizierter Schwellwert ist.
Computerlesbares Medium gemäß Anspruch 23, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz, einen ersten Codephasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit einer entsprechenden ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird und durch einen Navigationsempfänger empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz, einen zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und durch den Navigationsempfänger empfangen wird; und der geometriefreie Kombinationsparameter mit der folgenden Gleichung berechnet wird: $G F C = (D_{1} - D_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; D₁ den ersten Codephasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; D₂ den zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; f₁ die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Computerlesbares Medium gemäß Anspruch 23, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch einen ersten Navigationsempfänger in einem Rover empfangen wird, und dieses durch einen zweiten Navigationsempfänger in einer Basisstation empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz, einen zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch den ersten Navigationsempfänger in dem Rover empfangen wird, und dieses durch den zweiten Navigationsempfänger in der Basisstation empfangen wird; und der geometriefreie Kombinationsparameter mit der folgenden Gleichung berechnet wird; $G F C = (Δ D_{1} - Δ D_{3}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; ΔD₁ den ersten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; ΔD₂ den zweiten Codephasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; f₁ die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Computerlesbares Medium gemäß Anspruch 23, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit der ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch einen Navigationsempfänger empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz einen zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch den Navigationsempfänger empfangen wird; und der geometriefreien Kombinationsparameter aus der folgenden Gleichung berechnet wird: $G F C = (φ_{1} - φ_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; φ₁ den ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; φ₂ den zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; f₁ die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Computerlesbares Medium gemäß Anspruch 30, wobei das Verfahren für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen, ob ein Zyklusschlupf aufgetreten ist; und nach dem Bestimmen, dass ein Zyklusschlupf aufgetreten ist: Isolieren der ersten Eingangs-GNSS-Messung und der zweiten Eingangs-GNSS-Messung.
Computerlesbares Medium gemäß Anspruch 23, wobei für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen: die erste Eingangs-GNSS-Messung mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz einen ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines ersten Navigationssignals mit der entsprechenden ersten Trägerfrequenz aufweist, wobei das erste Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch einen ersten Navigationsempfänger in einem Rover empfangen wird, und dieses durch einen zweiten Navigationsempfänger in einer Basisstation empfangen wird; die zweite Eingangs-GNSS-Messung entsprechend der zweiten Trägerfrequenz einen zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied basierend auf zumindest einem Teil eines zweiten Navigationssignals mit der entsprechenden zweiten Trägerfrequenz aufweist, wobei das zweite Navigationssignal von dem entsprechenden Navigationssatelliten übertragen wird, und dieses durch den ersten Navigationsempfänger in einem Rover empfangen wird, und dieses durch den zweiten Navigationsempfänger in der Basisstation empfangen wird; und der geometriefreie Kombinationsparameter aus der folgenden Gleichung berechnet wird: $G F C = (Δ φ_{1} - Δ φ_{2}) / (1 - μ)$
wobei: GFC den geometriefreien Kombinationsparameter repräsentiert; Δφ₁ den ersten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; Δφ₂ den zweiten Trägerphasen-Pseudo-Bereich-Unterschied repräsentiert; $μ = ƒ_{1}^{2} / ƒ_{2}^{2}$
ist; f₁ die entsprechende erste Trägerfrequenz repräsentiert; und f₂ die entsprechende zweite Trägerfrequenz repräsentiert.
Computerlesbares Medium gemäß Anspruch 32, wobei das Verfahren für jede spezifische Gruppe von Eingangs-GNSS-Messungen die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen, ob ein Zyklusschlupf aufgetreten ist; und nach dem Bestimmen, dass ein Zyklusschlupf aufgetreten ist: Isolieren der ersten Eingangs-GNSS-Messung und der zweiten Eingangs-GNSS-Messung.