DE19705740A1 - GPS-Satelliten verwendendes Positionierungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein GPS-Satelliten verwendendes Posi­ tionierungssystem, und insbesondere die Auswahl einer Viel­ zahl von Satelliten, die bei einer an Bord eines Fahrzeugs stattfindenden Positionierungsberechnung verwendet werden.

Bei einem bekannten Navigationssystem für Fahrzeuge wird bei­ spielsweise die Position eines Fahrzeugs, an dem das System angebracht ist, unter Verwendung von Informationen von GPS (Globales Positionierungssystem)-Satelliten berechnet. Eine derartige Positionierungstechnik ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 137 009/86 offenbart.

Satelliten übertragen Informationen, die ihre vorbestimmten Umlaufbahnen und einen genauen Zeitpunkt anzeigen, zu dem die Informationsübertragung von den Satelliten stattfindet. Der­ artige Informationen können auf der Erde zur Berechnung der Positionen der Satelliten auf der Grundlage dieser Informa­ tionen empfangen werden. Außerdem kann ein Abtand zwischen einem bestimmten Satelliten und einem Empfangspunkt aus einer Laufzeitverzögerung der Radiowelle (Funkwelle) berechnet wer­ den. Wenn daher Informationen von vier Satelliten gleichzei­ tig verfügbar sind, können diese, falls aus den jeweiligen Satelliteninformationen hergeleitete Gleichungen in simultane Gleichungen einsetzbar sind, zur Erfassung einer dreidimen­ sionalen Position (Länge, Breite, Höhe) des Empfangspunkts sowie eines auf der Empfängerseite vorhandenen Uhrfehlers auf genaue Art und Weise gelöst werden. Falls die Höhe des Emp­ fangspunkts bereits bekannt ist, können Länge, Breite und der Uhrfehler auf der Grundlage der von drei Satelliten verfügba­ ren Informationen erfaßt werden. Eine derartige Positionie­ rung ist außerdem möglich, wenn die Anzahl der verfügbaren Satelliten kleiner oder gleich zwei ist, indem die Beschleu­ nigung eines Fahrzeugs an Bord erfaßt wird und die Fahrzeug­ beschleunigung als Hilfsmittel verwendet wird.

Wenn eine GPS-Empfangseinrichtung jedoch in einer für die Ra­ diowelle aggressiven bzw. ungeeigneten Umgebung, wie in einer Straße, verwendet wird, kann (bezüglich der Position, der Ge­ schwindigkeit und des Azimut) eine anomale Lösung erzeugt werden. Einer der Gründe dafür liegt in der unter Verwendung außerordentlicher Radiowellen, wie sie durch Mehrwegeausbrei­ tung verursacht werden (beispielsweise von einem hoch aufra­ genden Gebäude reflektierte Wellen), durchgeführten Positio­ nierungsberechnung. In den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 137 009/86 und 167 886/86 wird ein Positionierungssystem vorgeschlagen, das einen Kreisel ("gyro"), eine Geschwindig­ keitsmeßeinrichtung und eine Höhen- oder Azimutmeßeinrichtung zur Ergänzung fehlender Informationen aufweist, wenn die An­ zahl verfügbarer Satelliten verringert wird. Dieses System kann jedoch keinen Fehler in der Positionierungsberechnung kompensieren, der sich beim Empfang von außerordentlichen Ra­ diowellen, wie sie durch Mehrwegeausbreitung verursacht wer­ den, ergibt.

In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 43 446/95 wird ein Positionierungssystem vorgeschlagen, das die Richtigkeit der durch eine GPS-Empfangseinrichtung empfangenen Informationen verifiziert. In diesem System wird ein Abstand zwischen der Empfangseinrichtung und jedem der drei oder mehreren GPS-Satelliten in einer Gruppe von GPS-Satelliten, von denen ein Empfang möglich ist, auf der Grundlage von Positionsinforma­ tionen der GPS-Satelliten und einer Empfangseinrichtung be­ rechnet, um einen ersten Abstand herzuleiten. Die zur Aus­ breitung der Radiowelle von einem GPS-Satelliten zu der Emp­ fangseinrichtung erforderliche Zeit wird berechnet und mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit (die gleich der Lichtge­ schwindigkeit ist) multipliziert, um einen zweiten Abtand zu erhalten. Wenn sich eine große Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Abstand ergibt, wird angenommen, daß zumin­ dest ein GPS-Satellit in der Gruppe vorhanden ist, dessen übertragene Informationen falsch sind. Daher wird einer der GPS-Satelliten in der Gruppe durch einen anderen in dem Satz ersetzt, um eine ähnliche Berechnung und eine Fehlerüberprü­ fung zu wiederholen. Auf diese Weise wird ein bestimmter GPS-Satellit identifiziert, der falsche Informationen übertragen hat, und als nicht verwendbar registriert, während die übri­ gen GPS-Satelliten, von denen bestimmt wurde, daß sie korrek­ te Informationen übertragen, als verwendbare GPS-Satelliten registriert werden. Dann wird eine Positionierungsberechnung unter Verwendung nur der verwendbaren GPS-Satelliten durchge­ führt. Auf diese Weise wird ein GPS-Satellit oder werden GPS-Satelliten, die bezüglich der Umlaufbahn verschoben sind, wo­ durch eine Abweichung zwischen ihrer tatsächlichen Position und der dabei übertragenen Informationen verursacht wird, von den bei der Positionierungsberechnung verwendeten Indizes entfernt, wodurch ein bei der Positionierungsberechnung ver­ ursachter Fehler verringert wird.

Dies stellt jedoch eine Verifizierung der Richtigkeit von von GPS-Satelliten übertragenen Informationen dar und wird für unzureichend erachtet, eine anomale Lösung zu vermeiden, wenn außerordentliche Radiowellen (beispielsweise von hoch aufra­ genden Gebäuden reflektierte Wellen) empfangen werden, wie sie durch eine Mehrwegeausbreitung verursacht werden, da eine Identifikation, welche der Informationen der von den GPS-Satelliten empfangenen Daten als Ergebnis einer Radiowellen-Empfangsumgebung auf der Erde, insbesondere einer örtlichen Umgebung, falsch ist, unmöglich ist. Außerdem wird die Be­ rechnung des ersten und des zweiten Abstands durch Austau­ schen eines der GPS-Satelliten in der Gruppe durch einen an­ deren außerhalb der Gruppe wiederholt, was relativ lange dau­ ert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Posi­ tionierungsfehler eines Positionierungssystems, wie er durch außerordentliche Radiowellen (beispielsweise von einem hoch aufragenden Gebäude reflektierte Wellen) verursacht wird, die durch eine Mehrwegeausbreitung oder dergleichen in einer für die Radiowellen aggressiven Umgebung, wie in einer Straße, verursacht werden, zu verringern.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die zur Un­ tersuchung, ob eine Empfangseinrichtung außerordentliche Ra­ diowellen empfängt, erforderliche Zeit zu verkürzen.

Diese Aufgaben werden durch ein GPS-Satelliten verwendendes Positionierungssystem gelöst, mit einer Empfangseinrichtung zum Empfang von Informationen von einer Vielzahl von GPS-Satelliten, die ihre jeweiligen Umlaufbahninformationen und Zeitinformationen übertragen, einer Abweichungsberechnungs­ einrichtung zur Berechnung einer Differenz Δf (= fR-f0) zwi­ schen einer von einem der GPS-Satelliten übertragenen Signal­ frequenz (f0) und einer von der Empfangseinrichtung empfange­ nen Signalfrequenz (fR), einer Änderungsberechnungseinrich­ tung zum Erhalten einer Änderungsrate ΔΔf der Differenz Δf und einer Positionierungsberechnungseinrichtung zur Bestim­ mung der Position der Empfangseinrichtung auf der Grundlage von Informationen, die durch die Empfangseinrichtung von ei­ ner Vielzahl von GPS-Satelliten empfangenen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf innerhalb eines vorausgewählten Be­ reichs (ΔΔf 30 Hz/s) bleibt.

Die Differenz Δf (= fR-f0) zwischen der von einem der GPS-Satelliten übertragenen Signalfrequenz (f0) und der durch die Empfangseinrichtung empfangenen Signalfrequenz (fR) ist eine sogenannte Doppler-Verschiebung, die einen der Geschwindig­ keit einer Relativbewegung (Geschwindigkeitsvektor) der Emp­ fangseinrichtung bezüglich eines GPS-Satelliten entsprechen­ den Wert annimmt.

Wenn die Empfangseinrichtung eine Radiowelle (Funkwelle) emp­ fängt, die sich von einem der GPS-Satelliten direkt ausbrei­ tet, stellt die Doppler-Verschiebung Δf eine Geschwindigkeit der Relativbewegung der Empfangseinrichtung bezüglich der GPS-Satelliten dar und wird als normale Doppler-Verschiebung bezeichnet. Wenn die Empfangseinrichtung andererseits bei­ spielsweise von einem hoch aufragenden Gebäude reflektierte Wellen empfängt, entspricht die Doppler-Verschiebung Δf einer Kombination aus einer Geschwindigkeit einer Relativbewegung des hoch aufragenden Gebäudes bezüglich des GPS-Satelliten und einer Geschwindigkeit einer Relativbewegung der Empfangs­ einrichtung bezüglich des Gebäudes und wird als anomale Dopp­ ler-Verschiebung bezeichnet.

Wenn die Empfangseinrichtung an Bord eines Fahrzeugs ange­ bracht ist, das auf einer Straße oder in deren Nähe fährt und direkt von den GPS-Satelliten kommende Radiowellen empfängt, stellt eine Änderungsrate ΔΔf der Doppler-Verschiebung Δf einen relativen Beschleunigungsvektor der Empfangseinrichtung bezüglich der GPS-Satelliten dar, die innerhalb eines Be­ reichs der Beschleunigung eines Fahrzeugs bleibt, die während normalen Fahrbedingungen auftritt. Wenn die Empfangseinrich­ tung jedoch vom Empfangen von direkt von GPS-Satelliten kom­ menden Radiowellen zum Empfang von von einem hoch aufragenden Gebäude reflektierten Wellen umschaltet, verändert sich die Doppler-Verschiebung von einer normalen in eine außerordent­ liche, woraufhin sich die Änderungsrate ΔΔf schnell auf ei­ nen hohen Wert (absolute Größe) verändert.

Bei dem erfindungsgemäßen Positionierungssystem berechnet die Abweichungsberechnungseinrichtung eine Doppler-Verschiebung Δf (= fR-f0), d. h. die Differenz zwischen der von der Emp­ fangseinrichtung empfangenen Signalfrequenz (fR) und der von dem GPS-Satelliten übertragenen Signalfrequenz (f0), und die Änderungsberechnungseinrichtung bestimmt eine Änderungsrate ΔΔf der Doppler-Verschiebung Δf, und die Positionierungsbe­ rechnungseinrichtung bestimmt eine Position eines Empfangs­ punkts auf der Grundlage von Informationen, die durch die Empfangseinrichtung von einer Vielzahl von GPS-Satelliten empfangen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf innerhalb eines vorausgewählten Bereichs (ΔΔf 30 Hz/s) bleibt. Somit wird jeder GPS-Satellit, für den die Änderungsrate ΔΔf als Ergebnis des Umschaltens der Empfangseinrichtung vom Empfan­ gen von direkt von GPS-Satelliten kommenden Radiowellen zum Empfang von von einem hoch aufragenden Gebäude reflektierten Wellen groß wird, von bei der Positionierungsberechnung ver­ wendeten vorgesehenen Indizes entfernt. Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit, daß durch außerordentliche Radiowel­ len (beispielsweise von einem hoch aufragenden Gebäude re­ flektierte Wellen), wie sie durch eine Mehrwegeausbreitung oder dergleichen in einer aggressiven Umgebung, wie in einer Straße, bei Radiowellen verursacht werden, ein Positionsfeh­ ler verursacht wird, verringert werden.

Die Empfangsfrequenz (fR) einer von einem GPS-Satelliten übertragenen Radiowelle wird im Verlauf eines automatischen Abstimmungsvorgangs erhalten, der während des Empfangs der Radiowelle auftritt. Die emittierte Frequenz (f0) ist als Sollfrequenz bekannt, und somit ist die Berechnung der Dopp­ ler-Verschiebung Δf (= fR-f0) einfach und nicht zeitaufwen­ dig. Außerdem kann eine Änderungsrate ΔΔf durch Berechnung von Δf in einem vorgegebenen Zeitabschnitt, der gleich einem zur Berechnung einer Positionierungslösung von einer GPS-Empfangseinrichtung erwendeten Zeitabschnitt Ts sein kann, und durch Subtraktion eines aktuellen Werts Δf von einem vor­ hergehenden Wert Δf′ erhalten werden, der einen Zeitabschnitt Ts zuvor aufgetreten ist, wobei dies wiederum einfach und nicht zeitaufwendig ist.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Er­ findung,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Teils der Verarbeitungen durch eine in Fig. 1 gezeigte Zentraleinheit 16a,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des verbleibenden Teils der Verar­ beitungen durch die in Fig. 1 gezeigte Zentraleinheit 16a,

Fig. 4 ein Zeitablaufdiagramm zur Darstellung des Aufbaus von von einem Satelliten übertragenen Daten, und

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm zur ausführlichen Darstellung eines in Fig. 3 gezeigten Schritts 18.

Gemäß Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Positionierungs­ systems an Bord eines Fahrzeugs angeordnet, das sich auf der Erde bewegt und eine Empfangsantenne 10, eine GPS-Empfangseinrichtung 11, eine GPS-Demodulationseinrichtung 12, eine Anzeigeeinrichtung 13, einen piezoelektrischen oszillie­ renden Kreisel 14, einen Höhensensor 15, eine GPS-Informationsverarbeitungseinrichtung 16 und ein Bedienpult 17 aufweist. Jede von GPS-Satelliten übertragene Radiowelle mit einer Frequenz von 1,57542 GHz wird von der GPS-Empfangseinrichtung 11 über die Antenne 10 empfangen, und von der Radiowelle getragene Informationen, d. h. Informationen zur Angabe einer Funktion, die eine Umlaufbahn des Satelliten und eine Zeit anzeigen, werden in der GPS-Demodulations­ einrichtung 12 zur Eingabe in die GPS-Informationsverar­ beitungseinrichtung 16 demoduliert.

Die GPS-Informationsverarbeitungseinrichtung 16 arbeitet im wesentlichen zur Erzeugung von die Position eines eigenen Fahrzeugs darstellenden Informationen (Länge, Breite, Höhe) auf der Grundlage von von GPS-Satelliten übertragenen Infor­ mationen, zur Erzeugung von Relativ-Positionierungs­ informationen des sich bewegenden Punkts bezüglich eines vor­ bestimmten Index, wie einer Kreuzung oder eines gut zu erken­ nenden Gebäudes oder dergleichen, und zur Übertragung beider Informationen zu der Anzeigeeinrichtung 13. Ein grundlegender Aufbau, der die Empfangsantenne 10, die GPS-Empfangs­ einrichtung 11, die GPS-Demodulationseinrichtung 12 und die Anzeigeeinrichtung 13 aufweist, sowie eine grundlegende Ver­ arbeitung durch die GPS-Informationsverarbeitungseinrichtung 16 sind entsprechenden Komponenten in einem bekannten bereits im Handel erhältlichen Gerät ähnlich.

Wenn Radiowellen von vier GPS-Satelliten gleichzeitig empfan­ gen werden können, kann die Position eines eigenen Fahrzeugs genau als Ergebnis der Berechnung bestimmt werden, die nur auf den durch diese Radiowellen übertragenen Informationen beruht. Die Position eines eigenen Fahrzeugs kann auch dann, wenn die Anzahl verfügbarer GPS-Satelliten drei oder weniger beträgt, durch Berechnung bestimmt werden, indem auf von dem piezoelektrischen oszillierenden Kreisel 14 und dem Höhensen­ sor 15 zugeführte Informationen Bezug genommen wird. Der pie­ zoelektrische oszillierende Kreisel 14 ist fest an Bord eines Fahrzeugs angebracht und führt ein Signal mit einem der Win­ kelgeschwindigkeit ω der Drehung um eine vertikale Achse des Fahrzeugs proportionalen Pegel zu.

Die GPS-Informationsverarbeitungseinrichtung 16 ist ein Com­ putersystem mit einem (nachstehend als Zentraleinheit bzw. CPU bezeichneten) Mikroprozessor 16a, einem Schreib-Lese-Speicher (RAM) 16b, einem Nur-Lese-Speicher (ROM) 16c, einem Eingangs-/Ausgangsanschluß (I/O-Anschluß) 16d, einer Analog-/Digital-Umwandlungseinrichtung (A/D-Umwandlungseinrichtung) 16e, einem Zeitgeber 16f, einer Interrupt-Steuerschaltung 16g und einer Uhr 16h. Aus dem Kreisel 14 und dem Höhensensor 15 aus gegebene analoge Signale werden durch die A/D-Umwandlungseinrichtung 16e vor ihrer Eingabe in die Zen­ traleinheit 16a in entsprechende digitale Daten umgewandelt.

Auf von der GPS-Demodulationseinrichtung 12 bereitgestellte Informationen und auf die Demodulationseinrichtung 12 steu­ ernde Informationen wird über den Eingangs-/Ausgangsanschluß 16d zugegriffen.

Die Arbeitsweise der Zentraleinheit 16a in der GPS-Informationsverarbeitungseinrichtung 16 wird zusammenfassend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben. Unter Be­ zugnahme auf Fig. 2 geht die Zentraleinheit 16a beim Ein­ schalten einer Leistungsversorgung zu Schritt 1 über, in dem Statusregister Flag-di initialisiert oder auf 0 rückgesetzt werden. Jedes Statusregister Flag-di speichert Daten, die an­ zeigen, ob bereits eine Doppler-Verschiebung berechnet wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel können bis zu acht verfügbare Satelliten registriert werden, und somit ergibt sich i = 1 bis 8. Demnach sind 8 Satelliten Nr. 1 bis Nr. 8, die in Schritt 3 registriert werden, wie es nachstehend beschrieben wird, jeweils Statusregistern Flag-d1 bis Flag-d8 zugeordnet. In der folgenden Beschreibung bedeutet "i" entweder die Ge­ samtheit 1 bis 8 oder eine dieser Zahlen. Ein in einem Sta­ tusregister Flag-di gespeichertes Datum "0" zeigt an, daß noch keine Doppler-Verschiebung einer von einem Satelliten Nr. i, der in Schritt 3 registriert wird, übertragenen Radio­ welle berechnet wurde. Dagegen bedeutet das Datum "1" in dem Statusregister Flag-di, daß eine Doppler-Verschiebung einer von einem registrierten Satelliten Nr. i übertragenen Radio­ welle berechnet wurde.

Ein Statusregister Flag-pi, auf das nachstehend Bezug genom­ men wird, speichert Daten, die anzeigen, ob ein bestimmter registrierter Satellit bei einer Positionierungsberechnung verwendet werden kann oder nicht. Insbesondere zeigt das in dem Statusregister Flag-pi gespeicherte Datum "0" an, daß ein registrierter Satellit Nr. i nicht bei der Berechnung der Po­ sition eines eigenen Fahrzeugs verwendet werden kann, während ein in dem Statusregister Flag-pi gespeichertes Datum "1" an­ zeigt, daß der registrierte Satellit Nr. i bei der Berechnung verwendet werden kann.

Ein Statusregister Flag-vi, auf das nachstehend Bezug genom­ men wird, speichert Daten, die anzeigen, ob ein bestimmter registrierter Satellit bei der Berechnung eines Geschwindig­ keitsvektors eines eigenen Fahrzeugs verwendet werden kann. Somit zeigt ein in dem Statusregister Flag-vi gespeichertes Datum "0" an, daß ein registrierter Satellit Nr. i bei der Berechnung des Geschwindigkeitsvektors eines eigenen Fahr­ zeugs nicht verwendet werden kann, während ein in dem Status­ register Flag-vi gespeichertes Datum "1" anzeigt, daß der re­ gistrierte Satellit Nr. i bei einer derartigen Berechnung verwendet werden kann.

Bei der Initialisierung der Statusregister Flag-di zeigt die Zentraleinheit 16a einen Eingabebildschirm auf der Anzeige­ einrichtung 13 an, wodurch ein Bediener zur Eingabe aufgefor­ dert wird, und liest daraufhin eine von dem Bediener ausge­ führte Eingabe (Schritte 2 und 3). Eine von einem Bediener ausgeführte Eingabe beinhaltet die Länge und die Breite einer aktuellen Position sowie die aktuelle Zeit. Mit dem Lesen dieser Eingabe initialisiert die Zentraleinheit 16a die Län­ ge, die Breite und die Zeit. Das heißt, eingegebene Werte werden in ein Längen- und Breitenregister geschrieben und die Uhr 16h wird in Übereinstimmung mit der eingegebenen Zeit ge­ bracht. Wenn eine numerische Eingabe von dem Bediener fehlt, wird die in einem einen Batterie-Sicherstellungsspeicher dar­ stellenden nichtflüchtigen Speicher in einem Block des Schreib-Lese-Speichers 16b gespeicherte Länge und Breite in das Längen- und das Breitenregister geschrieben (Schritt 2).

Dann entnimmt die Zentraleinheit 16a GPS-Satelliten, die zur maßgebenden Zeit verfügbar sind, aus einer Anzahl von GPS-Satelliten. Dieser Vorgang wird unter Bezugnahme auf Alma­ nachdaten ausgeführt, die zuvor in einem internen Speicher 16c vorgesehen werden. Die Almanachdaten beinhalten die Posi­ tionen einzelner GPS-Satelliten, die zeitweise maßgebend sind, und dementsprechend wird durch Bestimmung der Position jedes GPS-Satelliten zu der maßgebenden Zeit und auf der Grundlage dieser GPS-Position und der Position des eigenen Fahrzeugs ein Elevationswinkel, unter dem jeder GPS-Satellit von dem eigenen Fahrzeug aus gesehen wird, berechnet. Acht Satelliten werden entnommen, die die größten Elevationswinkel zeigen, und ihre Nummern (in den Almanachdaten angezeigte Sa­ tellitennummern) werden bestimmt, denen die Nummern i von 1 bis 8 in der Reihenfolge, wie sie entnommen werden, zugeord­ net werden (Schritt 3). Somit wird die Nummer des entnommenen GPS-Satelliten (Satellitennummer, wie sie in den Almanachda­ ten angezeigt ist) in eine durch einen Bereich in einem Spei­ cher definierte Registriertabelle an eine erste bis achte Adresse in der Reihenfolge geschrieben, in der die Satelliten entnommen werden.

Im nächsten Schritt 4 werden zu verwendende GPS-Satelliten ausgewählt (die den nachstehend beschriebenen Verarbeitungs­ vorgängen in den Schritten 7 bis 23 unterzogen werden). Wenn Schritt 4 zum ersten mal nach dem Einschalten der Leistungs­ versorgung ausgeführt wird (erster Durchlauf), werden die acht in Schritt 3 entnommenen Satelliten ausgewählt. Jedoch werden während eines zweiten und während nachfolgender Durch­ läufe bei der Ausführung des Schritts 4 jene GPS-Satelliten ausgewählt, für die die Statusregister Flag-di, Flag-pi oder Flag-vi "1"-Daten enthalten, während GPS-Satelliten, für die die Statusregister Flag-di, Flag-pi oder Flag-vi "0"-Daten enthalten, alle ausgeschlossen werden. Wenn die Anzahl der ausgewählten GPS-Satelliten als Ergebnis einer derartigen Ausschließung kleiner als 4 wird, wird einer der acht vorste­ hend angeführten GPS-Satelliten abgesehen von dem gegenwärtig ausgeschlossenen GPS-Satelliten ausgewählt.

Jeder ausgewählte GPS-Satellit wird der Ausführung der Schritte 5 bis 22 unterzogen, in denen ein Nachführen bezüg­ lich eines GPS-Satelliten (Schritte 5 bis 8 und 10), ein Be­ rechnen einer Doppler-Verschiebung Δf (Schritt 9) ein Berech­ nen einer Änderungsrate ΔΔf der Doppler-Verschiebung Δf (d. h. eine Änderung während eines Zeitintervalls Ts) (Schritte 11 bis 13), ein Entscheiden über eine Anomalität der Änderungsrate ΔΔf (Schritte 14 und 17), ein Speichern von Informationen von GPS-Satelliten (Schritte 15 und 16), ein Berechnen eines Abstands (Schritte 18 und 19) und ein Entscheiden über die Zuverlässigkeit einer empfangenen Radio­ welle beruhend auf der Änderungsrate ΔΔf (Schritte 20 bis 22) enthalten sind.

Einzelheiten der Ausführungen in den Schritten 5 bis 22 wer­ den unter Bezugnahme auf einen in Frage kommenden GPS-Satelliten i beschrieben. Eine Satellitennummer des in Frage kommenden Satelliten i, die aus den Almanachdaten verfügbar ist, wird in eine Codeerzeugungseinrichtung der GPS-Demodulationseinrichtung 12 geladen (Schritt 5). Eine von ei­ nem GPS-Satelliten übertragene Radiowelle weist ein diffuses Spektrum auf, das entsprechend einem PN-Code (Gould-Code mit 1023 umlaufenden Bits) ausgebildet ist, der diesem Satelliten zugeordnet ist. Demnach ist es zur Demodulation von von dem GPS-Satelliten übertragenen Informationen erforderlich, eine inverse Spektrumsdiffusion bezüglich des empfangenen Signals unter Verwendung des gleichen PN-Codes wie auf der Übertra­ gungsseite durchzuführen. Der PN-Code jedes GPS-Satelliten ist zuvor bekannt und in den Almanachdaten registriert und wird in die Codeerzeugungseinrichtung geladen. Außerdem wird eine Übertragungsfrequenz f0 des in Frage kommenden Satelli­ ten, die im allgemeinen als Sollfrequenz bekannt ist, aus den Almanachdaten entnommen und in einem Register gespeichert.

Im nächsten Schritt 6 werden die Statusregister Flag-di, Flag-pi, Flag-vi identifiziert, die der Nummer "i" des in Frage kommenden Satelliten entsprechen. Das heißt, nur jene Statusregister, die der dem in Frage kommenden Satelliten in Schritt 3 zugeordneten Nummer "i" entsprechen, werden den nachstehend unter Bezugnahme auf die Schritte 10 bis 22 be­ schriebenen Verarbeitungsvorgängen unterzogen. Falls bei­ spielsweise der in Frage kommende Satellit in Schritt 3 an dritter Stelle entnommen wird, was i = 3 anzeigt, werden die den Verarbeitungsvorgängen in den Schritten 10 bis 22 unter­ zogenen Statusregister als Flag-d3, Flag-p3, Flag-v3 identi­ fiziert.

In Schritt 7 wird eine Nachführung des PN-Codes auf der Über­ tragungs- und der Empfangsseite durchgeführt. Das heißt, ob­ wohl die PN-Codes auf der Übertragungs- und der Empfangsseite die gleichen sind, kann der inverse Spektrumsdiffusionsvor­ gang solange nicht durchgeführt werden, bis sie in der Phase übereinstimmen, und daher müssen die beiden PN-Codes mitein­ ander in Phase gebracht werden. In der Praxis wird der PN-Code auf der Empfangsseite mit einer Bitrate (1,024 Mbps) er­ zeugt, die etwas schneller als die Bitrate auf der Übertra­ gungsseite (1,023 Mbps) ist, so daß in dem PN-Code während eines Umlaufs des PN-Codes eine Phasenverschiebung zwischen der Übertragungs- und der Empfangsseite auftritt, die einem Bit entspricht. Somit verändert sich eine Phasendifferenz zwischen den beiden PN-Codes mit der Zeit. Wenn eine Phasen­ differenz zwischen den PN-Codes auf der Übertragungs- und der Empfangsseite beseitigt ist, ist die Bitrate der Codeerzeu­ gungseinrichtung derart angepaßt, daß die Bitrate auf der Empfangsseite gleich der Bitrate auf der Übertragungsseite ist, wodurch eine Synchronisation der Phase der PN-Codes er­ reicht wird.

Wenn eine Synchronisation der Phase erreicht ist, erscheint ein Signal am Ausgang der Demodulationseinrichtung (12) . Die Abstimmungsfrequenz oder empfangene Frequenz fR, die zu die­ sem Zeitpunkt maßgebend ist, wird gespeichert, und es wird eine Doppler-Verschiebung Δf = fR-f0 berechnet und in einem Register gespeichert (Schritt 9). Wenn ein Fehler bezüglich des Erreichens der Synchronisation auftritt oder wenn die Nachführung nicht erfolgreich war, werden die Statusregister Flag-di, Flag-pi und Flag-vi, die dem in Frage kommenden Sa­ telliten entsprechen, in Schritt 10 gelöscht. Der Ablauf geht dann zu Schritt 23 über, in dem überprüft wird, ob die Aus­ führung der Schritte 5 bis 22, die der Nachführung folgen, für alle ausgewählten Satelliten beendet ist. Falls ein ver­ bleibender Satellit oder verbleibende Satelliten vorhanden ist, für die die Ausführung nicht beendet ist, kehrt der Ab­ lauf zur Wiederholung der Nachführung für den nächsten Satel­ liten zurück (Schritte 5 bis 7).

Wenn die Nachführung erfolgreich und die Doppler-Verschiebung Δf = fR-f0 berechnet ist, werden in Schritt 11 in dem Status­ register Flag-di gespeicherte Daten überprüft. Falls die in diesem Register gespeicherten Daten "0" sind, was anzeigt, daß keine während des vorhergehenden Durchlaufs für den in Frage kommenden Satelliten berechnete Doppler-Verschiebung vorhanden ist, kann die Änderungsrate ΔΔf nicht berechnet werden. Da jedoch die Doppler-Verschiebung für den aktuellen Durchlauf berechnet wurde, wird eine "1" in dieses Register geschrieben, da die Berechnung der Änderungsrate für den nächsten Durchlauf möglich ist. Die Statusregister Flag-pi und Flag-vi werden gelöscht, und ein aktuell berechneter Wert Δf wird in Schritt 13 in ein Register für einen vorhergehend berechneten Wert Δf′ geschrieben. Danach geht der Ablauf zu Schritt 23 über, in dem überprüft wird, ob die Ausführung der Schritte 5 bis 22 für alle ausgewählten Satelliten beendet ist. Falls noch Satelliten vorhanden sind, für die die Aus­ führung nicht beendet ist, kehrt der Ablauf zur Nachführung bezüglich eines nächsten Satelliten zurück (Schritte 5 bis 7).

Wenn in Schritt 11 die in dem Statusregister Flag-di enthal­ tenen Daten "1" sind, was anzeigt, daß eine für den in Frage kommenden Satelliten während eines vorhergehenden Durchlaufs zur Ermöglichung der Berechnung der Änderungsrate ΔΔf be­ rechnete Doppler-Verschiebung vorhanden ist, wird die Ände­ rungsrate ΔΔf = Δf-Δf′ berechnet und in einem Register ge­ speichert. Dann wird der aktuell berechnete Wert Δf in Schritt 12 in ein Register für den vorhergehend berechneten Wert Δf′ geschrieben. Dann wird in Schritt 14 überprüft, ob die Änderungsrate ΔΔf einen ersten Schwellenwert von 30 Hz/s überschreitet, um zu bestimmen, ob ΔΔf ein außerordentlicher Wert ist oder nicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der erste Schwellenwert zur Bestimmung, ob die Änderungsrate au­ ßerordentlich ist oder nicht, zu 30 Hz/s gewählt. Ein Wert von ΔΔf, der größer als 30 Hz/s ist, ist eine Änderungsrate der Doppler-Verschiebung, die in Wirklichkeit nicht auftreten kann, wenn das Fahrzeug eine direkt von dem GPS-Satelliten kommende Radiowelle empfängt. Wenn ΔΔf < 30 Hz/s ist, wird daher bestimmt, daß es sich um den Empfang einer außerordent­ lichen Radiowelle handelt (wie beispielsweise von einem hoch aufragenden Gebäude reflektierte Wellen), wie sie durch Mehr­ wegeausbreitung oder dergleichen verursacht werden, und der in Frage kommende Satellit wird in gleicher Weise, wie es bei einer nicht erfolgreichen Nachführung der Fall ist, als nicht verwendbar beurteilt. Das heißt, die Statusregister Flag-di, Flag-pi und Flag-vi werden in Schritt 17 gelöscht, und der Ablauf geht sodann zu Schritt 23 über, in dem überprüft wird, ob die Ausführung der Schritte 5 bis 22 für alle ausgewählten Satelliten beendet ist. Falls ein verbleibender Satellit vor­ handen ist, für den die Ausführung nicht abgeschlossen ist, kehrt der Ablauf zur Nachführung bezüglich eines nächsten Sa­ telliten zurück (Schritte 5 bis 7).

Falls in Schritt 14 ΔΔf 30 Hz/s ist, geht der Ablauf über Schritt 15 zu Schritt 16 über, in dem die Eingabe von demodu­ lierten Daten eingeleitet wird. Ein von einem GPS-Satelliten übertragenes Signal umfaßt ein binäres Signal mit einer Bit­ rate von 50 bps, das eine Wiederholung eines Unterrahmens mit 300 Bits darstellt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Jeder Un­ terrahmen umfaßt 10 Worte, d. h. Wort 1 bis Wort 10, jeweils mit 30 Bits. Die Daten enthalten eine Präambel, die eine Rah­ mensynchronisation ermöglicht, einen eine Übertragungszeit anzeigenden Z-Zählwert, Ephemeriden, die die Umlaufbahn eines Satelliten anzeigen, und Almanachdaten oder dergleichen. Zu Beginn wird die Präambel erfaßt, um eine Rahmensynchronisati­ on zu erreichen, dem eine Speicherung nachfolgender Daten in einem Speicher an den Bitpositionen innerhalb des Unterrah­ mens entsprechenden Adressen folgt.

Wiederum bezugnehmend auf Fig. 3, wird im nächsten Schritt 18 ein zur Ausbreitung einer Radiowelle, da sie von dem Satelli­ ten übertragen wird, bis sie einen Empfangspunkt erreicht, erforderliches Zeitintervall, d. h. eine Laufzeitverzögerung, bestimmt. Dieser Schritt ist ausführlich in Fig. 5 darge­ stellt. Bezugnehmend auf Fig. 5 werden in Schritt 41 als Z-Zählwert bezeichnete Zeitdaten erfaßt. Wie es in Fig. 4 ge­ zeigt ist, ist der Z-Zählwert im Wort 2 jedes Unterrahmens in den übertragenen Daten enthalten, und der erfaßte Inhalt wird in Schritt 42 in einem Speicher TZ gespeichert. In Schritt 43 wird das Zählen einer Bitposition eingeleitet.

Der Inhalt des Z-Zählwerts zeigt einen vorbestimmten Zeit­ punkt an, zu dem der Beginn des nächsten Unterrahmens zu übertragen ist, wobei dieser Zeitpunkt sehr genau ist. Dem­ nach ist die Differenz zwischen der Zeit des Beginns der Er­ fassung des nächsten Unterrahmens auf der Empfangsseite und der durch den Z-Zählwert angezeigten Zeit gleich der Lauf­ zeitverzögerung der Radiowelle zwischen dem Übertragungs- und dem Empfangspunkt. Der Zeitpunkt des Beginns des nächsten Un­ terrahmens muß jedoch genau und ohne Zeitverzögerung erfaßt werden. Daher wird bei der Erfassung des Z-Zählwerts eine An­ zahl von Bits von diesem Zeitpunkt an gezählt, um die Beob­ achtung der Bitposition aufrechtzuerhalten. In Schritt 44 wird auf das Auftreten des Beginns eines Anfangsbits im näch­ sten Unterrahmen gewartet. Wenn der Beginn des Anfangsbits im nächsten Unterrahmen auftritt, was der Erfassung des Z- Zählwerts folgt, geht der Ablauf von Schritt 44 zu Schritt 45 über, in dem von einer internen Uhr 16h zu dieser Zeit ver­ fügbare Zeitinformationen in einem Speicher Tr gespeichert werden.

Im nächsten Schritt 46 wird der Inhalt des Speichers Tz von dem Inhalt des Speichers Tr subtrahiert und das Ergebnis in einem Speicher Td gespeichert. Somit wird eine Zeitdifferenz zwischen der durch den Z-Zählwert angezeigten Zeit und einer tatsächlichen Empfangszeit in dem Speicher Td gespeichert. Während die durch die interne Uhr 16h angezeigte Zeit nicht immer genau ist, stimmt unter der Annahme, daß ein Fehler ausreichend klein ist, der Inhalt des Speichers Td mit der Laufzeitverzögerung der Radiowelle zwischen dem Übertragungs- und dem Empfangspunkt überein.

Während bei diesem Ausführungsbeispiel der in Fig. 5 gezeigte Verarbeitungsvorgang durch ein Programm (Software) in einem Computer ausgeführt wird, kann ein Teil oder der gesamte Ver­ arbeitungsvorgang durch eine entsprechende Vorrichtung (Hardware) verwirklicht werden.

Wiederum bezugnehmend auf Fig. 3 wird ein Abstand r1 zwischen dem GPS-Satelliten, von dem ein Datum empfangen wird, und dem Empfangspunkt auf der Grundlage der bestimmten Laufzeitverzö­ gerung oder des in dem Speicher Td in Schritt 19 gespeicher­ ten Inhalts berechnet. Da die Rate der Ausbreitung der Radio­ welle die gleiche wie die Lichtgeschwindigkeit und konstant ist, kann die Laufzeitverzögerung mit der Lichtgeschwindig­ keit zum Erhalten eines Abtands r1 multipliziert werden. Der Abstand r1 wird als Abstandsparameter bei einer "Positionsvektorberechnung (3D-Positionierung)" 26, einer "Positionsvektorberechnung (2D-Positionierung)" 27 und einer "Geschwindigkeitsvektorberechnung" 29 verwendet, die nachste­ hend beschrieben werden.

Im nächsten Schritt 20 wird überprüft, ob die Änderungsrate ΔΔf nicht größer als ein zweiter Schwellenwert von 15 Hz/s ist. Der zweite Schwellenwert 15 Hz/s wird zur Unterscheidung eines Falls verwendet, in dem die Zuverlässigkeit der Berech­ nung eines Geschwindigkeitsvektors gering ist, wie wenn ein Fehler von relativ großem Ausmaß in dem berechneten Wert des Geschwindigkeitsvektors eines Fahrzeugs oder einer Empfangs­ einrichtung verursacht werden würde, wenn die Berechnung auf von einem Satelliten empfangenen Informationen beruht, was typischerweise als Folge einer Änderung der Beschleunigung, Verlangsamung oder Bewegungsrichtung auftreten kann, obwohl die Änderung nicht so groß ist, wie wenn eine Änderung vom Empfang einer direkt von einem Satelliten kommenden Radiowel­ le in den Empfang einer außerordentlichen Welle, wie sie durch Mehrwegeausbreitung verursacht wird, auftritt.

Wenn die Änderungsrate ΔΔf den zweiten Schwellenwert von 15 Hz/s überschreitet, wird erwartet, daß die Zuverlässigkeit des auf der Grundlage von Informationen von dem in Frage kom­ menden Satelliten berechneten Geschwindigkeitsvektors gering ist, und daher wird "1" in das Register Flag-pi geschrieben, was anzeigt, daß die Informationen von dem in Frage kommenden Satelliten verwendbar sind, jedoch wird das Register Flag-vi gelöscht, um sicherzustellen, daß auf die Informationen von dem in Frage kommenden Satelliten bei einer Berechnung des Geschwindigkeitsvektors nicht Bezug genommen werden kann (Schritt 22). Wenn die Änderungsrate ΔΔf kleiner oder gleich dem zweiten Schwellenwert von 15 Hz/s ist, wird "1" in die beiden Register Flag-pi und Flag-vi geschrieben (Schritt 21).

Dann wird überprüft, ob die Ausführung der Schritte 5 bis 22 für alle in Schritt 4 ausgewählten Satelliten beendet ist (Schritt 23) . Falls ein Satellit oder Satelliten übrig sind, für die die Ausführung noch nicht beendet ist, wird dieser Satellit als in Frage kommender Satellit ausgewählt, um die vorstehend beschriebenen Verarbeitungsvorgänge zu wiederho­ len.

Wenn die Ausführung der vorstehend beschriebenen Verarbei­ tungsvorgänge für alle in Schritt 4 ausgewählten Satelliten beendet ist, werden die Register Flag-pi entnommen, die "1" enthalten, was die Verwendbarkeit eines entsprechenden Satel­ liten bei einer Positionierungsberechnung anzeigt. Ist die Anzahl derartiger Register größer oder gleich vier, dann wer­ den sie einer "Positionsvektorberechnung (3D-Positionierung)" 26 unterzogen. Ist die Anzahl gleich 3, dann werden sie einer "Positionsvektorberechnung (2D-Positionierung)" 27 unterzo­ gen. Ist die Anzahl kleiner oder gleich 2, dann wird die Be­ rechnung des Positionsvektors nicht ausgeführt (Schritte 24 bis 27).

Die bei der "Positionsvektorberechnung (3D-Positionierung)" in Schritt 26 und der "Positionsvektorberechnung (2D-Positionierung)" in Schritt 27 verwendete grundlegende Tech­ nik ist bereits bekannt und wird nicht ausführlich beschrie­ ben. Somit werden bei der Berechnung in Schritt 26 vier Da­ tensätze, die von vier den "1" enthaltenden Registern Flag-pi entsprechenden Satelliten empfangen wurden, in vorbestimmte vier simultane Gleichungen eingesetzt, die nach unbekannten Variablen, die die Länge und die Breite des Empfangspunkts sowie einen Uhrfehler auf der Empfangsseite enthalten, aufge­ löst. Die Höhe des Empfangspunkts wird in diesem Beispiel aus der Berechnung anhand eines Ausgangssignals aus dem Höhensen­ sor 15 hergeleitet und in die vorstehend beschriebenen Glei­ chungen als bekanntes Datum eingesetzt. Ein Uhrfehler auf der Empfangsseite kann als Ergebnis der Ausführung einer der Po­ sitionierungsberechnungen bestimmt werden, und die durch die interne Uhr 16h angezeigte Zeit wird auf der Grundlage derar­ tiger Fehlerinformationen korrigiert.

In Schritt 28 werden die "1" enthaltenden Register Flag-vi, was die Verwendbarkeit entsprechender Satelliten bei der Be­ rechnung der Geschwindigkeit anzeigt, entnommen. Falls drei oder mehrere derartige Register vorhanden sind, wird eine "Geschwindigkeitsvektorberechnung" 29 ausgeführt, jedoch wird diese Berechnung nicht ausgeführt, wenn die Anzahl derartiger Register kleiner oder gleich 2 ist. Bei dieser Berechnung werden die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (und daher der Emp­ fangseinrichtung) relativ zur Erde und der Azimut der Bewe­ gungsrichtung auf der Grundlage von von drei Satelliten emp­ fangenen Daten und den aus der vorstehend beschriebenen Ver­ arbeitung hergeleiteten Daten berechnet.

Beruhend auf der Länge und der Breite des Empfangspunkts, der Geschwindigkeit relativ zur Erde und dem Azimut der Bewe­ gungsrichtung, die bis jetzt erhalten wurden (alle Daten, die nicht neu erhalten werden können, werden durch gespeicherte Daten ersetzt), werden Ausgabedaten einer Berechnung und Be­ arbeitung unterzogen (Schritt 30) und dann der Anzeigeein­ richtung 13 zugeführt (Schritt 31). Das heißt, eine Be­ reichsnummer eines Bereichs, der den Empfangspunkt enthält, wird aus dem Nur-Lese-Speicher 16c auf der Grundlage der Län­ ge und der Breite des Empfangspunkts wiederhergestellt, und es wird überprüft, ob die somit hergeleitete Bereichsnummer mit einer auf einer angezeigten Landkarte gezeigten Be­ reichsnummer übereinstimmt. Wenn sie nicht übereinstimmen, werden Landkarteninformationen für eine durch die Wiederher­ stellung erhaltene Bereichsnummer von dem Nur-Lese-Speicher 16c durch eine DMA-Übertragung zu der Anzeigeeinrichtung 13 übertragen. Auf diese Weise wird eine den Empfangspunkt dar­ stellende Markierung auf der Landkarte angezeigt, die von der Anzeigeeinrichtung 13 angezeigt wird (alternativ dazu wird die den Empfangspunkt darstellende Landkarte zu dem nun be­ stimmten Empfangspunkt verschoben). Auf der Anzeigeeinrich­ tung 13 werden außerdem ein Abstand von dem Empfangspunkt zu einem Index am Boden, der auf der Landkarte eingetragen ist, sowie ein Azimut des Index, wie er vom Empfangspunkt aus ge­ sehen wird, zusammen mit der Länge und der Breite des Emp­ fangspunkts, der relativen Geschwindigkeit bezüglich der Erde und dem Azimut angezeigt. Alle angezeigten Daten können durch letzte Daten aktualisiert werden.

Der Ablauf kehrt dann zu Schritt 4 zurück. Satelliten, die durch die Ausführung des Schritts 4 während eines vorherge­ henden Durchlaufs ausgewählt wurden, und für die die entspre­ chenden Register Flag-di, Flag-pi und Flag-vi "0" enthalten, werden entnommen und von einem Auswahlspeicher entfernt. Die Anzahl der in dem Auswahlspeicher verbleibenden Satelliten wird gezählt. Falls der Zählwert kleiner oder gleich vier ist, werden jene der acht Satelliten, die in Schritt 3 ent­ nommen wurden, abgesehen von denen, die gegenwärtig aus dem Auswahlspeicher entfernt sind und den in dem Auswahlspeicher verbleibenden, zu dem Auswahlspeicher hinzugefügt. Der Ablauf geht daraufhin zu Schritt 5 über.

Wenn die GPS-Empfangseinrichtung eine Positionierungslösung durch Berechnung eines Zeitabschnitts Ts = eine Sekunde er­ hält, führt die Zentraleinheit 16a die Schritte 4 bis 31 in einem Zeitabschnitt Ts = eine Sekunde für jeden Satelliten aus. Demnach ist der Zeitabschnitt, mit dem die Änderungsrate ΔΔf berechnet wird, auch ein Zeitabschnitt einer Sekunde, wobei ΔΔf eine Änderung der Doppler-Verschiebung Δf während des Zeitabschnitts Ts = eine Sekunde darstellt.

Wenn die Änderungsrate ΔΔf der Doppler-Verschiebung Δf der Radiowelle von den Satelliten bei diesem Ausführungsbeispiel den ersten Schwellenwert 30 Hz/s überschreitet, wird "0" in die Register Flag-di, Flag-pi und Flag-vi, die einem derarti­ gen Satelliten entsprechen (Schritt 17), auf die gleiche Wei­ se wie für einen Fehler der Nachführung geschrieben, wodurch ein Bezug auf einen derartigen Satelliten bei der Positionie­ rungsberechnung (die in den Schritten 26, 27 stattfindet) und bei der Geschwindigkeitsberechnung (die im Schritt 29 statt­ findet) vermieden wird. Auf diese Weise wird ein Fehler bei einer derartigen Berechnung in einer Situation verringert, wenn eine Anomalität des Empfangs erwartet wird, wie im Fall, daß ein Empfang von direkt von einem Satelliten kommenden Ra­ diowellen in einen Empfang einer außerordentlichen Radiowelle (wie beispielsweise einer von einem hoch aufragenden Gebäude reflektierten Welle), wie sie durch eine Mehrwegeausbreitung verursacht wird, geändert wird.

Wenn außerdem die Änderungsrate ΔΔf den zweiten Schwellen­ wert 15 Hz/s überschreitet, wird "1" in das Register Flag-pi aber "0" in das Register Flag-vi geschrieben (Schritt 22), wodurch sichergestellt wird, daß bei der (in Schritt 29 stattfindenden) Geschwindigkeitsberechnung auf diesen Satel­ liten kein Bezug genommen wird, obwohl bei der (in den Schritten 26 und 27 stattfindenden) Positionierungsberechnung auf einen derartigen Satelliten Bezug genommen wird. Dement­ sprechend wird auch ein Fehler bei einer Geschwindigkeitsbe­ rechnung verringert, wenn die Beschleunigung oder Verlangsa­ mung des Fahrzeugs (der Empfangseinrichtung) hoch ist, oder wenn sich die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs schnell ändert.

Auf diese Weise wird eine Entscheidung über eine günstige oder aggressive bzw. ungeeignete Umgebung zum Empfang von durch die Satelliten übertragenen Radiowellen auf der Grund­ lage der Änderungsrate ΔΔf der Doppler-Verschiebung getrof­ fen, wobei aber anzumerken ist, daß die Berechnung der Dopp­ ler-Verschiebung Δf (Schritt 9) und die Berechnung der Ände­ rungsrate ΔΔf wenig Zeit erfordert und die von der Zen­ traleinheit 16a benötigte Zeit zum Treffen einer derartigen Entscheidung minimal ist.

Vorstehend wurde ein Positionierungssystem beschrieben, bei dem eine Änderungsrate ΔΔf einer Doppler-Verschiebung Δf ei­ ner von einem GPS-Satelliten übertragenen Radiowelle erfaßt wird, um zu bestimmten, ob eine außerordentliche Radiowelle, wie sie durch Mehrwegeausbreitung oder dergleichen verursacht wird, empfangen wird oder nicht, wobei ein GPS-Satellit, von dem eine außerordentliche Radiowelle empfangen wird, von ei­ ner Gruppe von bei einer Positionierungsberechnung verwende­ ten GPS-Satelliten ausgeschlossen wird. Eine Differenz Δf zwischen einer von einem GPS-Satelliten übertragenen Signal­ frequenz f0 und einer von einer Empfangseinrichtung empfange­ nen Signalfrequenz fR, und ferner eine Änderungsrate ΔΔf der Differenz Δf werden berechnet. Die Position einer Empfangs­ einrichtung wird auf der Grundlage von Informationen berech­ net, die von einer Vielzahl von GPS-Satelliten übertragenen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf kleiner oder gleich einem ersten Schwellenwert oder ΔΔf 30 Hz/s ist, und der Azimut einer Bewegungsrichtung der Empfangseinrichtung wird auf der Grundlage von Informationen berechnet, die von einer Vielzahl von GPS-Satelliten übertragen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf kleiner oder gleich einem zweiten kleine­ ren Schwellenwert oder ΔΔf 15 Hz/s ist.

Claims (8)

1. GPS-Satelliten verwendendes Positionierungssystem, gekennzeichnet durch
eine Empfangseinrichtung (11, 12) zum Empfang von Infor­ mationen von einer Vielzahl von GPS-Satelliten, die ihre je­ weiligen Umlaufbahninformationen und Zeitinformationen über­ tragen,
eine Abweichungsberechnungseinrichtung (16) zur Berech­ nung einer Differenz Δf zwischen einer von einem der GPS-Satelliten übertragenen Signalfrequenz (f0) und einer von der Empfangseinrichtung empfangenen Signalfrequenz (fR),
eine Änderungsberechnungseinrichtung (16) zum Erhalten einer Änderungsrate ΔΔf der Differenz Δf, und
eine Positionierungsberechnungseinrichtung (16) zur Be­ stimmung der Position der Empfangseinrichtung auf der Grund­ lage von Informationen, die durch die Empfangseinrichtung von einer Vielzahl von GPS-Satelliten empfangen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf innerhalb eines vorausgewählten Be­ reichs bleibt.

2. GPS-Satelliten verwendendes Positionierungssystem nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsberechnungseinrichtung (16) die Position der Empfangseinrichtung (11, 12) auf der Grundlage von Infor­ mationen bestimmt, die durch die Empfangseinrichtung (11, 12) von einer Vielzahl von GPS-Satelliten empfangen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf kleiner oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, und den Azimut einer Bewegungsrichtung der Empfangseinrichtung (11, 12) auf der Grundlage von Informa­ tionen bestimmt, die durch die Empfangseinrichtung (11, 12) von einer Vielzahl von GPS-Satelliten empfangen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf kleiner oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist.

3. GPS-Satelliten verwendendes Positionierungssystem nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsberechnungseinrichtung (16) auf der Grund­ lage von eine Vielzahl von GPS-Satelliten betreffenden Alma­ nachdaten und der Position der Empfangseinrichtung (11, 12) eine Vielzahl von GPS-Satelliten auswählt und sie in eine Re­ gistriertabelle eingibt, eine Nachführung für jeden GPS-Satelliten in der Registriertabelle unter Verwendung der Emp­ fangseinrichtung (11, 12) durchführt, jeden GPS-Satelliten, für den sich ein Fehler bei der Nachführung ergab, und jene GPS-Satelliten, für die Änderungsrate ΔΔf außerhalb des vor­ ausgewählten Bereichs liegt, aus der Registriertabelle ent­ fernt, wobei immer dann, wenn sich die Anzahl von in der Re­ gistriertabelle verbleibenden GPS-Satelliten unter einen vor­ gegebenen Wert verringert, ein GPS-Satellit oder GPS-Satelliten, die nicht in der Registriertabelle eingetragen sind, abgesehen von GPS-Satelliten, die entfernt werden, zu der Registriertabelle hinzugefügt werden.

4. GPS-Satelliten verwendendes Positionierungssystem nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsberechnungseinrichtung (16) die Position der Empfangseinrichtung (11, 12) auf der Grundlage von Infor­ mationen bestimmt, die durch die Empfangseinrichtung (11, 12) von einer Vielzahl von GPS-Satelliten empfangen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf kleiner oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, den Azimut einer Bewegungsrichtung der Empfangseinrichtung (11, 12) auf der Grundlage von Informa­ tionen bestimmt, die durch die Empfangseinrichtung (11, 12) von einer Vielzahl von GPS-Satelliten empfangen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf kleiner oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, und einen GPS-Satelliten oder GPS-Satelliten, für die die Änderungsrate ΔΔf den ersten Schwellenwert überschrei­ tet, aus der Registriertabelle entfernt.

5. GPS-Satelliten verwendendes Positionierungssystem nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner
einen Höhensensor (15) zur Erfassung der Höhe der Emp­ fangseinrichtung (11, 12) aufweist, und
die Positionierungsberechnungseinrichtung (16) die Posi­ tion der Empfangseinrichtung (11, 12) auf der Grundlage von Informationen bestimmt, die durch die Empfangseinrichtung (11, 12) von den GPS-Satelliten empfangen werden, wenn die Anzahl von GPS-Satelliten, für die die Änderungsrate ΔΔf in­ nerhalb eines vorausgewählten Bereichs bleibt, größer oder gleich vier ist, wobei die Position auf der Grundlage von In­ formationen, die durch die Empfangseinrichtung (11, 12) von den GPS-Satelliten empfangen werden, und einer durch den Hö­ hensensor (15) erfaßten Höhe bestimmt wird, wenn die Anzahl der GPS-Satelliten, für die die Änderungsrate ΔΔf innerhalb eines vorausgewählten Bereich bleibt, drei ist.

6. GPS-Satelliten verwendendes Positionierungssystem nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsberechnungseinrichtung (16) die Position der Empfangseinrichtung (11, 12) auf der Grundlage von Infor­ mationen bestimmt, die durch die Empfangseinrichtung (11, 12) von einer Vielzahl von GPS-Satelliten empfangen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf kleiner oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, und den Azimut einer Bewegungsrichtung der Empfangseinrichtung auf der Grundlage von Informationen be­ stimmt, die durch die Empfangseinrichtung (11, 12) von einer Vielzahl von GPS-Satelliten empfangen werden, für die die Än­ derungsrate ΔΔf kleiner oder gleich einem zweiten Schwellen­ wert ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist.

7. GPS-Satelliten verwendendes Positionierungssystem nach An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsberechnungseinrichtung (16) auf der Grund­ lage von Almanachdaten für eine Vielzahl von GPS-Satelliten und der Position der Empfangseinrichtung (11, 12) eine Viel­ zahl von GPS-Satelliten auswählt und sie in eine Registrier­ tabelle schreibt, für jeden GPS-Satelliten in der Registrier­ tabelle eine Nachführung mittels der Empfangseinrichtung (11, 12) ausführt, einen GPS-Satelliten oder GPS-Satelliten, für die die Nachführung fehlgeschlagen ist, und einen GPS-Satelliten oder GPS-Satelliten, für die die Änderungsrate ΔΔf außerhalb des vorausgewählten Bereichs liegt, aus der Registriertabelle entfernt, und dann, wenn sich die Anzahl von in der Registertabelle verbleibenden GPS-Satelliten unter einen vorgegebenen Wert verringert, einen GPS-Satelliten oder GPS-Satelliten, die nicht in der Registriertabelle eingetra­ gen sind, abgesehen von den entfernten GPS-Satelliten, zu der Registriertabelle hinzufügt.

8. GPS-Satelliten verwendendes Positionierungssystem nach An­ spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierungsberechnungseinrichtung (16) die Position der Empfangseinrichtung (11, 12) auf der Grundlage von Infor­ mationen bestimmt, die durch die Empfangseinrichtung (11, 12) von einer Vielzahl von GPS-Satelliten empfangen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf kleiner oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, und den Azimut einer Bewegungsrichtung der Empfangseinrichtung (11, 12) auf der Grundlage von Informa­ tionen bestimmt, die durch die Empfangseinrichtung (11, 12) von einer Vielzahl von GPS-Satelliten empfangen werden, für die die Änderungsrate ΔΔf kleiner oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, der keiner als der erste Schwellenwert ist, und einen GPS-Satelliten aus der Registriertabelle ent­ fernt, für den die Änderungsrate ΔΔf den ersten Schwellen­ wert überschreitet.