DE4313945A1

DE4313945A1 - Method and devices for disseminating standard time information

Info

Publication number: DE4313945A1
Application number: DE4313945A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr Westphal
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Junghans Uhren GmbH
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-03
Also published as: CA2121552A1; AU5937294A; JPH0712966A; AU673722B2

Abstract

A method and devices for disseminating terrestrial standard time information (12) to globally operable radio clocks (18) which directly display the pertinent local time (16) are based for the purpose of communicating information on a network of satellites (13) in low orbits (14), so-called LEOS, such as are being planned for global personal direct telecommunications connections. Each satellite (13) receives terrestrial standard time information (12) from a control transmitter (11) either directly or via a reference satellite (13.0) located in a more favourable receiving position and, as the case may be, additionally receives from said reference satellite synchronous information (17) for the instantaneous, position-dependent time zone shift of the local time (16) which is to be beamed back by the satellite (13) to a limited zone of the Earth. This can also include information on its assignment to a specific time zone (15), with the result that it is possible in the case of a radio clock (18) operated in a specific time zone (15) to detect from this additional information on the received local time (16) - or from the Doppler shift in the local time (16) - where the orbit (14) is situated relative to the receiving time zone (15). If the received local time (16) of this time zone (15) is not directly assigned, an appropriate time zone offset is further to be taken into account in the display in addition to the decoded local time (16). In an assigning device (23), this can ... Original abstract incomplete. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. Einrichtungen ge mäß den Oberbegriffen nachfolgender Hauptansprüche.The invention relates to a method and devices ge according to the preambles of the following main claims.

Mit den Systemen GPS oder GLONASS sind Satel litensysteme für die koordinatenmäßige Ortsbestimmung auf der Erdoberfläche bekannt. Aus der Empfangszeitverschiebung definierter Signale von theoretisch mindestens drei, prak tisch mindestens vier gleichzeitig empfangenen Satelliten, deren Umlaufbahnen und damit aktuellen Positionen zum Emp fangszeitpunkt bekannt sind, läßt sich die geographische Position des Empfängers trigonometrisch bestimmen. Dafür sind die Satelliten eines Navigationssystemes mit exakt synchron laufenden hochgenauen Uhren ausgestattet, und diese von den einzelnen Satelliten empfangenen Zeitinforma tionen lassen sich bei handelsüblichen Satelli tennavigationsempfängern auch digital anzeigen. Die Satel liten-Systemzeit muß aber nicht starr und auch nicht in fe ster Zuordnung an die Weltzeit gekoppelt sein. Das wäre zwar zweckmäßig, aber es liegt im Belieben des Systembe treibers, ob er von Zeit zu Zeit eine Synchronisation der Navigations-Systemzeit an einem Weltzeit-Standard vornimmt und damit gewissermaßen als Nebeneffekt zur Navigationsin formation auch eine weltweit zutreffende Normalzeitinforma tion verbreitet. Deren Empfang ist allerdings funktechnisch überaus aufwendig wegen der geringen Empfangsfeldstärke aufgrund der im Interesse großer Ausleuchtflächen hohen Um laufbahn der Navigationssatelliten (in der Größenordnung einiger 10 000 Kilometer über der Oberfläche). Mit der De codierung und Darbietung der empfangenen Zeit hat man außerdem erst die Satelliten-Systemzeit gewonnen, noch keine am Empfangsort zutreffende Lokalzeit. Dafür müßte die komplette Ortsbestimmung aus dem momentanen Stand der er faßten Navigationssatelliten abgeleitet und für diesen Ort danach aus einer Referenztabelle die Zeitverschiebung ge genüber der Satelliten-Systemzeit bestimmt werden, voraus gesetzt, daß diese in bekannter Relation zur Erdzeit steht.With the GPS or GLONASS systems are satellite lit systems for coordinate-based location determination known to the earth's surface. From the reception time shift defined signals of theoretically at least three, practically table at least four satellites received at the same time, their orbits and thus current positions on the emp are known at the time of the start, the geographical Determine the position of the receiver trigonometrically. Therefore are the satellites of a navigation system with exact synchronously running high-precision clocks, and this time information received from the individual satellites ions can be found on standard Satelli Display digital navigation receivers digitally. The satellite liten system time does not have to be rigid and also not in fe be assigned to world time. That would useful, but it is up to the system operator driver whether he synchronizes the Navigation system time to a world time standard and thus as a side effect of navigation formation also applies to normal time information that applies worldwide tion spread. However, their reception is radio technology extremely complex because of the low reception field strength due to the high order in the interest of large illuminated areas career of the navigation satellites (in the order of magnitude some 10,000 kilometers above the surface). With the De You have to encode and present the time received moreover, only the satellite system time won, yet no local time applicable at the place of reception. For that the complete location from the current status of the seized navigation satellites and derived for this location then the time shift from a reference table be determined in advance of the satellite system time set that this stands in a known relation to earth time.

Das alles ist ersichtlich zu aufwendig zur Realisierung im Rahmen kommerzieller Gebrauchsuhren, wie sie insbesondere als JUNGHANS-Funkuhren am Markt bekannt sind. Die arbeiten mit einer autonomen internen quarzstabilisierten zeithal tenden Schaltung für die unterbrechungsfreie Ansteuerung einer optoelektronischen oder elektromechanischen Zeitan zeige. Außerdem wird von Zeit zu Zeit über eine magnetische Langwellenantenne das von der Physikalisch-Technischen Bun desanstalt in Braunschweig definierte Funktelegramm mit der binärcodierten absoluten Information über die momentane ge setzliche Zeit in der mitteleuropäischen Zeitzone aufgenom men und in einem Empfänger-Demodulator zum Vergleich mit der aktuellen Zeitanzeige der Uhr entschlüsselt. Im Falle einer Fehlanzeige wird die Darbietung auf der Anzeigeein richtung gemäß dem Inhalt des aktuell empfangenen und als gültig befundenen Zeittelegrammes korrigiert, wie in der EP 0 180 155 B1 für den Beispielsfall einer elektromotorischen Zeigeranzeigeeinrichtung näher beschrieben.All of this is evidently too complex to be implemented in As part of commercial watches, as they are in particular are known on the market as JUNGHANS radio controlled clocks. They work with an autonomous internal quartz-stabilized time tendency circuit for uninterrupted control an optoelectronic or electromechanical time show. It also gets magnetic from time to time Long wave antenna from the Physikalisch-Technische Bun in Braunschweig defined radio telegram with the binary-coded absolute information about the current ge time in the Central European time zone men and in a receiver demodulator for comparison with decrypts the current time display of the watch. In the event of a false display will be the performance on the display direction according to the content of the currently received and as corrected time telegram as corrected in the EP 0 180 155 B1 for the example of an electromotive Pointer display device described in more detail.

Eine solche Funkuhr kann also zunächst einmal nur die Zeit darbieten, die der aktuellen Zeit in derjenigen Zeitzone entspricht, für die ein Zeitsender die Zeittelegramme ab strahlt. Zwar würde bei entsprechend günstigen atmosphäri schen Gegebenheiten in den beiderseits benachbarten Zeit zonen ebenfalls durchaus noch Funkempfang der Zeittele gramme (jedenfalls bisweilen) möglich sein; die in einer Nachbarzeitzone betriebene Uhr würde dadurch dann aber nicht auf die Lokalzeit des Uhrenbetriebes, sondern auf die im Telegramm verschlüsselte Lokal zeit verstellt werden und damit um eine Stunde falsch anzeigen. Diese Fehlanzeige kann der Konsument zwar durch eine entsprechende Zeitzonen- Verschiebung korrigieren, wenn seine Funkuhr gemäß etwa US- PS 5,105,396 zur manuellen Beeinflussung des die Anzeige steuernden Stundenregisters ausgestattet ist - wozu aber erforderlich ist, daß der Konsument sich über die Tatsache und das Vorzeichen der Fehlanzeige aufgrund einer funk initiierten Zeitzonenverschiebung überhaupt bewußt wird.Such a radio clock can initially only do time present the current time in that time zone for which a time transmitter sends the time telegrams shine. Although with a correspondingly favorable atmosphere conditions in the neighboring times zones also still quite radio reception of the time tele gram (at least sometimes) be possible; the one This would make the clock operated in the neighboring time zone not on the local time of the clock operation, but on the local time encoded in the telegram can be adjusted and wrong display by one hour. This nonexistence the consumer can use a corresponding time zone Correct the shift if his radio clock complies PS 5,105,396 for manually influencing the display controlling hour register is - what for it is necessary that the consumer be aware of the fact and the sign of the non-report due to a radio initiated time zone shift becomes conscious at all.

Außerhalb des Empfangsbereich eines terrestrischen Normal zeitsenders wie etwa der Station DCF77 bei Frankfurt am Main kann eine herkömmliche Funkuhr möglicherweise gar nicht in Betrieb genommen werden, jedenfalls hinsichtlich ihrer aktuellen Zeitanzeige nicht über Funk kontrolliert und automatisch korrigiert werden.Outside the reception range of a terrestrial normal time transmitters such as the DCF77 station near Frankfurt am A conventional radio clock may even be able to main not be put into operation, at least with regard to their current time display is not controlled by radio and be corrected automatically.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein - gegenüber der aus der Satellitennavigation ableitbaren Zeitinformation - für den Betreiber einer Uhr weniger aufwendiges System zur weltwei ten Normalzeitübermittlung unter Lokalzeitberücksichtigung zu schaffen.The invention lies in the knowledge of these facts Task based on - compared to that from the Time information derived from satellite navigation - for the Operator of a watch less complex system for worldwide th normal time transmission taking local time into account to accomplish.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß das Verfahren bzw. die Einrichtungen gattungsgemäßer Art auch nach den Kennzeichnungsteilen der Hauptansprüche ausgelegt sind.According to the invention, this task is essentially as a result solved that the method and the facilities generic type also according to the labeling parts of the Main claims are designed.

Damit beruht die erfindungsgemäße Lösung auf der Überle gung, daß es prinzipiell ideal wäre, die zeitzonenabhängig modifizierte Normal zeit über ein Netz von künstlichen Erd satelliten auszustrahlen, deren Umlaufbahnen und Sendean tennen-Aperturen so aufeinander abgestimmt sind, daß sie idealerweise auf der Erdoberfläche immer gerade eine und nur eine bestimmte Zeitzone bestrahlen. Ein solcher Idealzustand ist allerdings praktisch schon deshalb nicht realisierbar, weil die Zeitzonen zu den polkappennäheren Regionen hin aus Gründen der Kugelgeometrie immer schmaler werden, so daß dort die Ausleuchtung mit anderen Mitteln (hinsichtlich der Satellitenhöhe und/oder der Antennen- Apertur) erforderlich wäre, als in äquatornahen Erdberei chen. Auch der Aufwand für geostationär zu stationierende Satelliten und ihre Auslegung für bloß bestimmte geo graphische Zonen wäre zu unwirtschaftlich. Wenn anderer seits ein Satellit mit niedriger nicht-geostationärer Um laufbahn dafür ausgelegt wird, in Äquatornähe eine Zeitzo nenbreite völlig auszustrahlen, dann würde dieser Satellit bei momentanem Standort über der nördlichen oder der süd lichen Hemisphäre zwangsläufig mehrere einander benachbarte Zeitzonen erfassen.The solution according to the invention is therefore based on the Überle that it would be ideal in principle, depending on the time zone modified normal time over a network of artificial earth broadcast satellites, their orbits and broadcasts tennen apertures are so coordinated that they ideally always just one and irradiate only a certain time zone. Such a For this reason, however, the ideal condition is not practical feasible because the time zones are closer to the polar caps Regions are becoming narrower due to spherical geometry be so that there the illumination with other means (regarding the satellite height and / or the antenna Aperture) would be required than in near-equator earthworks chen. Also the effort for geostationary to be stationed Satellites and their interpretation for only certain geo graphic zones would be too uneconomical. If others on the one hand a satellite with low non-geostationary order race track is designed to be a time zone near the equator full width, then this satellite would currently located above the north or south In the hemisphere, there are inevitably several neighboring ones Record time zones.

Deshalb ist nach vorliegender Erfindung vorgesehen, in ein System von auf definierten Umlaufbahnen niedrig fliegenden und daher mit niedriger Sendeleistung auskommenden Satelli ten eine terrestrische Normalzeitinformation einzuspeisen und diese, unter Berücksichtigung der aktuellen Zeitzonenzuordnung der Satellitenpositionen, zwischen den Satelliten weiter zu übermitteln, um die entsprechend ver setzte Normalzeitinformation von den einzelnen Satelliten gemäß ihren momentanen Standorten über bestimmten Zeitzonen als Lokalzeiten wieder abzustrahlen. Die terrestrische Ba sisinformation muß aber nicht von einem terrestrischen Sen der direkt stammen, sie kann auch von einem terrestrische Zeit haltenden Satelliten empfangen werden. Auch kann vor gesehen sein, daß der empfangende Satellit eine GPS- Standordposition durchführt und danach seine Lokalzeitver schiebung (gegenüber einer empfangenen Standardzeit) als Basis für die Zeitzonenzuschläge der anderen Satelliten dieses Systemes bestimmt.Therefore, according to the present invention it is provided in a System of low flying in defined orbits and therefore Satelli with a low transmission power to feed in terrestrial standard time information and this, taking into account the current Time zone assignment of the satellite positions, between the To continue to transmit satellites to ver set normal time information from the individual satellites according to their current locations over certain time zones to be broadcast again as local times. The terrestrial ba However, sis information does not have to be from a terrestrial sen that come directly from a terrestrial Time-keeping satellites can be received. Can also before be seen that the receiving satellite has a GPS Location position and then his local time ver shift (compared to a received standard time) as Basis for the time zone surcharges of the other satellites of this system.

In den von den einzelnen Satelliten regional relativ be grenzt auf die Erde codiert abgestrahlten Lokalzeiten ist zweckmäßigerweise zusätzlich eine Information darüber enthalten, zu welcher Zeitzone diese jeweils gehören. Diese Zusatzinformation bewirkt dann in der, in einer bestimmten Zeitzone betriebenen, Funkuhr, daß für die Anzeige automa tisch eine Zonenkorrektur vorgenommen wird, wenn die Uhr Empfangsverbindung zu einem Satelliten hat, der nicht für die aktuell interessierende Zeitzone, sondern für z. B. eine benachbarte Zone strahlt. Andererseits kann auch vorgesehen sein, beim Lokalzeit-Empfang von einem Satelliten den aktu ellen Dopplerverlauf über der Zeit zu einer groben Positi onsbestimmung relativ zur Satelliten-Umlaufbahn auszuwerten und daraus abzuleiten, ob der Satellit angenähert über dem Standortmeridian fliegt (also die zutreffende Lokalzeit liefert), oder um Zeitzonen westlich oder östlich versetzt ist (was eine entsprechende Anzeigekorrektur auslöst).In the regionally relative be from the individual satellites is encoded radiated local times on Earth expediently additional information about it which time zone they belong to. This Additional information then results in a certain Time zone operated, radio clock that for the display automa a table correction is made when the clock Receiving connection to a satellite that is not for the currently interesting time zone, but for e.g. Legs neighboring zone shines. On the other hand, it can also be provided be the current when receiving local time from a satellite The Doppler course over time to a rough position ons determination relative to the satellite orbit and deduce from it whether the satellite is approximately above the Location meridian flies (i.e. the applicable local time supplies), or offset by time zones west or east is (which triggers a corresponding display correction).

So ist die jeweils zutreffende Lokal zeit weltweit verfüg bar; wobei es wegen des autonomen Betriebes der Uhr prak tisch nicht von Bedeutung ist, in wie groben zeitlichen Ab ständen der jeweilige Ort von einem Satelliten mit Lokal zeit-Abstrahlung erfaßt wird. Da der Satellit nur einen be grenzten Bereich auf der Erdoberfläche ausleuchten soll, kann ein niedrig (in der Größenordnung einiger 100 Kilome ter) positioniertes und dadurch preiswert verbringbares Sa tellitensystem eingesetzt werden. Es braucht dafür aber nicht einmal ein eigenes Umlaufbahnennetz aufgespannt zu werden; es genügt, in anderweitig eingesetzten Satellitensystemen Kanäle für die weltweite Verbreitung einer auf die Zeitzonen abgestimmten Normalzeit zu belegen, etwa im in Planung befindlichen System der IRIDIUM-LEOS (FUNKSCHAU 1991 Heft 25 Seiten 26/27). The relevant local time is available worldwide bar; where it is prak because of the autonomous operation of the clock table is not important in how rough temporal Ab the respective location would be from a satellite with a local time radiation is detected. Since the satellite is only one to illuminate the limited area on the earth's surface, can be a low (on the order of a few hundred kilometers ter) positioned and therefore inexpensive to spend tellite system can be used. But it takes not even spanned its own orbit network become; it is sufficient to use it in other ways Satellite systems channels for worldwide distribution to show a normal time coordinated with the time zones, for example in the IRIDIUM-LEOS system being planned (FUNKSCHAU 1991 issue 25 pages 26/27).

Die Abstrahl-Frequenzen der Satelliten liegen im Interesse geringerer Abschattungseffekte zweckmäßigerweise unter den GPS-Frequenzen und vorzugsweise in den für Datenfunk be reits freigegebenen Bändern von 70 cm oder 2 m (gegenüber 30 cm bei GPS). Für die kommerzielle Nutzung der weltweiten lokal angepaßten Normalzeitverbreitung kann die von den einzelnen Satelliten abgestrahlte Lokalzeit mit einem etwa zeitabhängigen Code verschlüsselt werden. Dann ist nur Au torisierten der Empfang möglich, indem diese etwa einen ak tuell gültigen Entschlüsselungs-Chip vom Betreiber erwerben und in ihren Uhrenempfänger einsetzen, um die vom Satelli ten empfangene Lokal zeit für die Anzeigekorrektur ent schlüsseln zu können.The radiation frequencies of the satellites are of interest lower shadowing effects are expediently below the GPS frequencies and preferably in the be for radio data transmission already released tapes of 70 cm or 2 m (opposite 30 cm with GPS). For commercial use worldwide locally adjusted normal time distribution can be that of the local time emitted by individual satellites with an approx time-dependent code can be encrypted. Then only Au the reception was possible, for example by making an ac Purchase the currently valid decryption chip from the operator and use it in your watch receiver to receive the Satelli received local time for the display correction to be able to key.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüche und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammenfassung, aus nachstehender Be schreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein erdumspannendes Netz niedriger nicht-geostationärer Bahnen von Satelliten zur weltweiten zonengerechten Verbreitung einer standardisierten Zeitinformation.Additional alternatives and further training as well as others Features and advantages of the invention result from the further claims and, also taking into account the Explanations in the summary, from the following Be write one down in the drawing with restriction the essentials highly abstracted preferred Realization example for practicing the invention Procedure. The only figure in the drawing shows a Earth-spanning network of low non-geostationary orbits from satellites to global zonal distribution standardized time information.

In der dargestellten Beispielskonfiguration wird von einem terrestrischen Steuersender 11 eine Normalzeitinformation 12 an denjenigen einer Schar relativ niedrig fliegender Sa telliten 13 gefunkt, für den aufgrund der örtlichen und at mosphärischen Gegebenheiten momentan gute Empfangsverhält nisse herrschen. Dieser wird nachstehend als Referenzsatel lit 13.0 bezeichnet. Er empfängt als Normalzeitinformation 12 beispielsweise die codierte absolute mitteleuropäische Zeit, die von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig als die maßgebliche (gesetzliche) Zeit festge stellt und verbreitet wird. Es könnte sich bei der Normal zeitinformation 12 aber statt dessen beispielsweise auch um die GMT-Standardzeit der dem Null-Meridian zugeordneten Zeitzone handeln.In the example configuration shown, a terrestrial control transmitter 11 transmits normal time information 12 to that of a flock of relatively low-flying satellites 13 , for which there are currently good reception conditions due to the local and atmospheric conditions. This is referred to below as the reference satellite lit 13.0 . As normal time information 12 , it receives, for example, the coded absolute Central European time, which is determined and disseminated by the Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig as the relevant (legal) time. However, the normal time information 12 could instead also be, for example, the GMT standard time of the time zone assigned to the zero meridian.

Die Satelliten 13 sind in derartiger Anzahl und Flugbahn orientierung ausgesetzt, daß jedes praktisch interessie rende Gebiet der Erde zwar nicht unbedingt lückenlos aber doch für die praktischen Bedürfnisse hinreichend oft von irgendeinem der Satelliten 13 erfaßt wird. Dabei ist es un erheblich, ob irgendwelche Bereiche der Erdoberfläche - wie insbesondere die äquatorferneren Regionen im Falle von Pol- Umlaufbahnen 14 - vorübergehend oder ständig von den Sende bereichen mehrerer der Satelliten 13 gleichzeitig überdeckt werden.The satellites 13 are exposed in such a number and trajectory orientation that every practical area of interest on the earth is not necessarily complete, but is sufficiently often covered by any of the satellites 13 for practical needs. It is unimportant whether any areas of the earth's surface - such as in particular the regions further from the equator in the case of pole orbits 14 - are temporarily or continuously covered by the transmission areas of several of the satellites 13 simultaneously.

Jeder der Satelliten 13 ist mit einer hochgenau arbeiten den, mindestens quarzstabilisierten autarken Uhr ausgestat tet, die bei etwaigen Abweichungen von einem Referenzzeit- System, wenn dessen Information von Zeit zu Zeit empfangen werden kann, korrigiert wird. So empfängt der Referenzsa tellit 13.0 bei gegebener Funkverbindung vom zentralen Steuersender 11 die Normalzeitinformation 12. Diese strahlt er als Referenzlokalzeit 16.0 in die zugeordnete Referenz zeitzone 15.0 wieder ab. Außerdem übermittelt er an die nächststehenden, also an die für ihn über Funk hinreichend zuverlässig erreichbaren weiteren Satelliten 13 eine Syn chroninformation 17 zur Kontrolle und erforderlichenfalls Korrektur der autonomen Uhren in den anderen Satelliten 13. Diejenigen der Satelliten 13, die aufgrund ihrer momentanen Position vom Referenzsatelliten 13.0 für die Übermittlung der Synchroninformation 17 nicht erreichbar sind, erhalten Synchroninformationen 17′, 17′′ von momentan geeignet da zwischen positionierten Satelliten 13, die insoweit also Relaisfunktionen für die vom Referenzsatelliten 13.0 aufge nommene und zur Synchroninformation 17 umgesetzte Normal zeitinformation 12 ausüben.Each of the satellites 13 is equipped with a highly precise, at least quartz-stabilized, self-sufficient clock, which is corrected in the event of any deviations from a reference time system, if its information can be received from time to time. For example, with a given radio connection, the reference satellite 13.0 receives the normal time information 12 from the central control transmitter 11 . It radiates this as the reference local time 16.0 into the assigned reference time zone 15.0 . In addition, it transmits syn chron information 17 to the nearest satellites 13 , that is to say to the other satellites 13 that are sufficiently reliably reachable by radio for checking and, if necessary, correcting the autonomous clocks in the other satellites 13 . Those of the satellites 13 , which due to their current position cannot be reached by the reference satellite 13.0 for the transmission of the synchronous information 17 , receive synchronous information 17 ', 17 ''from the momentarily suitable there between positioned satellites 13 , which in this respect relays functions for that of the reference satellite 13.0 normal time information 12 taken and converted to synchronous information 17 exercise.

Die anderen Satelliten 13, deren Bahnpositionen über dem Erdkoordinatennetz aufgrund der zeitdefinierten Bewegungen stets bekannt sind, stellen ihre Uhren aber nicht unmittel bar auf die beim Steuersender 11 gegebene Normalzeit, son dern nach Maßgabe der momentan überflogenen Meridiane auf die gemäß der jeweils gerade zugeordneten Zeitzone 15 ver setzte Zeit. Dieser die zugeordnete Zeitzone 15 berücksich tigende Zeitversatz kann in der Synchroninformation 17 ent halten sein, wenn definierte Funkverbindungen zwischen be stimmten der Satelliten 13 gegeben sind. Einfacher ist es, die Synchroninformationen 17, 17′, 17′′, . . . hinsichtlich des Empfängers undefiniert und somit neutral (also allein an der Normalzeitinformation 12 orientiert) zu übertragen und in jedem der empfangenen Satelliten 13 den der aktuel len Zeitzone 15 angepaßten Zeitversatz (in der Regel pro Zeitzone eine Stunde) additiv bzw. subtraktiv zu berück sichtigen, der aufgrund der für diesen Satelliten 13 be kannten Erdkoordinaten-Position der sendeseitig momentan erfaßten Zeitzone 15 (in Relation zur Normalzeitinformation 12) als Lokalzeit 16 zugeordnet ist. Dabei kann vorsorglich vorgesehen sein, diese am Ort des jeweiligen Satelliten 13 aus der Synchroninformation 17 abgeleitete Lokalzeit 16 zu sätzlich an den Sender der Synchroninformation 17 (insbesondere also an den Referenzsatelliten 13.0) rückzu melden, um eine Plausibilitätskontrolle über die geographi sche Verteilung der momentanen Satellitenpositionen im Ver gleich zum momentanen Lokalzeitspektrum durchzuführen und gegebenenfalls weitere Steuerungseingriffe zur Fehlerkor rektur auszulösen.The other satellites 13 , whose orbital positions above the earth coordinate network are always known due to the time-defined movements, do not set their clocks immediately to the normal time given by the control transmitter 11 , but instead according to the currently overflown meridians to the currently assigned time zone 15 put time. This time offset taking into account the assigned time zone 15 can be included in the synchronous information 17 if defined radio connections between certain satellites 13 are given. It is easier to synchronize the information 17 , 17 ', 17 '',. . . undefined with respect to the receiver and thus neutral (i.e. based solely on the normal time information 12 ) and in each of the received satellites 13 additively or subtractively the time offset adapted to the current time zone 15 (usually one hour per time zone), which, due to the earth coordinate position known for this satellite 13 , is assigned to the time zone 15 currently detected on the transmission side (in relation to the normal time information 12 ) as the local time 16 . It can be provided as a precaution to additionally report this local time 16 derived from the synchronous information 17 at the location of the respective satellite 13 to the transmitter of the synchronous information 17 (in particular, therefore, to the reference satellite 13.0 ) in order to check the plausibility of the geographical distribution of the current satellite positions in comparison to the current local time spectrum and, if necessary, trigger further control interventions to correct errors.

Auf der Erde ist bekannt, in welcher Zeitzone 15 eine Funk uhr 18 betrieben wird; beispielsweise im skizzierten Falle in Lissabon und damit in der Zeitzone 15.-1, also um eine Stunde verzögert gegenüber der mitteleuropäischen Zeit (Referenzzeitzone 15.0 in der zeichnerischen Darstellung). Die Funkuhr 18 ist, wie bei Funkuhren eingangs erläuterter Gattung üblich, mit einer autonomen zeithaltenden Schaltung 19 zum Betrieb einer optoelektronischen oder elektromechanischen Anzeigeeinrichtung 20 ausgestattet. De ren Anzeige, also ihre Ansteuerung aus der Schaltung 19, wird mittels eines Empfängers 21 für die über Funk empfan gene, zu demodulierende und zu decodierende binärcodierte Echtzeitinformation überwacht und erforderlichenfalls kor rigiert, wenn überhaupt nur einmal eine hinreichend zuver lässige, also verwertbare Funkinformation über die Lokal zeit 16 empfangen wird. Der Empfänger 21 muß also nicht ständig auf Empfang sein, und seine Antenne 22 muß auch nicht ständig einer Sendeenergie vom Satelliten 13 ausge setzt sein; es genügt, wenn die Antenne 22 von Zeit zu Zeit Sendeenergie mit verwertbaren Zeitinformationen empfängt und der Empfänger 21 für deren Auswertung dann gerade ein geschaltet ist oder daraufhin eingeschaltet wird.On earth it is known in which time zone 15 a radio clock 18 is operated; for example in the sketched case in Lisbon and thus in the time zone 15.-1 , i.e. one hour behind the Central European time (reference time zone 15.0 in the graphic representation). The radio clock 18 is, as is common in radio clocks of the type explained at the outset, equipped with an autonomous time-keeping circuit 19 for operating an optoelectronic or electromechanical display device 20 . De ren display, so its control from the circuit 19 , is monitored by means of a receiver 21 for the received via radio, to be demodulated and decoded binary-coded real-time information and, if necessary, corrected, if at all, only a sufficiently reliable, ie usable radio information the local time 16 is received. The receiver 21 does not have to be constantly on reception, and its antenna 22 also does not have to be constantly transmitting energy from the satellite 13 ; it is sufficient if the antenna 22 receives transmission energy with usable time information from time to time and the receiver 21 is then currently switched on for its evaluation or is then switched on.

Bei der Antenne 22 handelt es sich im vorliegenden Falle der Satellitenkommunikation nicht um eine magnetische Lang wellenantenne, wie aus den einleitend vorgestellten Konsum funkuhren bekannt, sondern um eine Struktur zur Umsetzung von elektrischen Höchstfrequenzfeldern (vorzugsweise im Gi gahertzbereich) in elektrische Ströme. Dafür ist keine Pa rabolstruktur erforderlich, vielmehr lassen sich dafür mi niaturisierte elektrische Antennen auf Basis von Oberflä chenwelleneffekten bzw. auf Basis der geometrischen Wellen verkürzung durch Substrate mit extrem hoher relativer Dielektrizitätskonstante einsetzen, die eine Realisierung für Viertel-Wellenlängen-Resonatoren im Mikronbereich (also in Chip-Größe) ermöglichen.The antenna 22 in the present case of satellite communication is not a magnetic long-wave antenna, as is known from the consumer radio clocks introduced at the outset, but rather a structure for converting maximum electrical frequency fields (preferably in the Giahertz range) into electrical currents. No parabolic structure is required for this, but miniaturized electrical antennas based on surface wave effects or based on the geometric wave shortening by substrates with extremely high relative dielectric constants can be used, which can be implemented for quarter-wavelength resonators in the micron range (i.e. in chip size).

Im Grunde sollte eine Funkuhr 18 nur die ihrer Betriebs- Zeitzone 15 zugeordnete Lokalzeit 16 von einem gerade empfangenen Satelliten 13 über ihre Antenne 22 aufnehmen - also im skizzierten Beispiels falle eine in Portugal betrie bene Funkuhr 18 nur die Lokalzeit 16.-1 aus der momentan dieser Zeitzone 15.-1 zugeordneten Satelliten-Umlaufbahn 14.-1. Dann wird ein etwaiger Fehler in der momentanen Dar bietung der Anzeigeeinrichtung 20 unmittelbar auf diese Lo kalzeit 16.-1 korrigiert.Basically, a radio clock 18 should only accommodate their operation time zone 15 associated with local time 16 from a currently received satellite 13 via its antenna 22 - thus in the sketched example case, a Betrie in Portugal bene radio clock 18, only the local time 16-1 from the currently this time zone 15-one associated satellite orbit 14 -1. Then a possible error in the present Dar the display device 20 is corrected immediately to this lo cal time 16.-1 .

In der Praxis ist aber nicht zu vermeiden (und hinsichtlich der lückenden Überdeckung sogar anzustreben), daß die Uhrenantenne 22 auch vorübergehend einmal Empfangsverbin dung zum auf der benachbarten Umlaufbahn 14.0 kreisenden Satelliten 13.0 hat und somit von diesem die benachbarte (also dem Betriebsort 18 der Uhr gar nicht zugeordnete) Lo kalzeit 16.0 empfängt. Das würde zum Vorstellen der Anzeige 20 um eine Stunde und damit zu einem entsprechenden Anzei gefehler führen, was nicht erwünscht sein kann.In practice, however, it is unavoidable (and even desirable in view of the overlapping coverage) that the clock antenna 22 also has a temporary connection to the satellite 13.0 orbiting in the adjacent orbit 14.0 and thus the neighboring one (i.e. the operating location 18 of the clock) Unallocated) local time 16.0 . This would lead to the display 20 being advanced by one hour and thus to a corresponding display error, which may not be desirable.

Deshalb ist zweckmäßigerweise vorgesehen, der vom jeweili gen Satelliten 13 abgestrahlten Lokalzeit 16 in ihrer Binärcodierung eine zusätzliche Information darüber mitzu geben, welcher Zeitzone 15 diese Lokalzeit 16 momentan zu geordnet ist: Beispielsweise der westeuropäischen Lokalzeit 16.-1 der Großbritannien, Portugal und Westafrika erfassen den Zeitzone 15.-1. Eine permanente oder variable Zuord nungseinrichtung 23 an der Funkuhr 18, die in jener Zeit zone 15.-1 betrieben werden soll, wird auf ihre aktuelle Lokalzeit 16.-1 durch die Zeitverschiebung (-1 Stunde) ge genüber der an das System der Satelliten 13 übermittelten Normalzeitinformation 12 eingestellt.Therefore expediently provided which radiated from jeweili gen Satellite 13 local time enter in its binary encoding Mitzu 16 additional information about which time zone 15, these local time has to be ordered currently 16: For example, the Western European local time 16-one of the United Kingdom, Portugal and West Africa gather the time zone 15.-1 . A permanent or variable allocation device 23 on the radio clock 18 , which is to be operated in that time zone 15.-1 , is compared to its current local time 16.-1 by the time difference (-1 hour) compared to that of the system of the satellites 13 transmitted normal time information 12 set.

Wenn über die Antenne 22 dieser Funkuhr 18 eine entspre chend codierte, zugeordnete Lokalzeit 16.-1 von einem der Satelliten 13 empfangen wird, dann ist dieses unmittelbar die Kontrollinformation für die Anzeigeeinrichtung 20. Wenn jedoch von einem der Satelliten 13 auf einer der versetzten Bahnen 14.0 oder 14.-3 die Lokalzeit 16.0 oder 16.-3 einer östlicheren oder westlicheren Zeitzone 15.0 bzw. 15.-3 emp fangen wird, dann bewirkt die darin enthaltene und daraus entschlüsselte Kennung (0 bzw. -3), daß ein entsprechender Zeitversatz bei der Auswertung in der internen Schaltung 19 für die Steuerung der Anzeigeeinrichtung 20 berücksichtigt wird, also gegenüber der empfangenen aber unzutreffenden Lokalzeit 16.-3 bzw. 16.0 der Zuschlag von zwei Stunden bzw. der Abschlag von einer Stunde auf jeweils 16.-1. Das lädt sich einfach im Zeitregister der Funkuhr 18 durch Stunden-Addition bzw. -Subtraktion realisieren.If a correspondingly coded, assigned local time 16.-1 is received by one of the satellites 13 via the antenna 22 of this radio clock 18 , then this is immediately the control information for the display device 20th However, if the local time 16.0 or 16.-3 of an eastern or western time zone 15.0 or 15.-3 is received by one of the satellites 13 on one of the offset orbits 14.0 or 14.-3 , then this causes and decodes it Identification (0 or -3) that a corresponding time offset is taken into account in the evaluation in the internal circuit 19 for the control of the display device 20 , that is to say the addition of two hours or 16.0 compared to the received but inaccurate local time 16 the discount from one hour to 16.-1 . This is simply loaded into the time register of the radio clock 18 by adding or subtracting hours.

Jedenfalls ist dadurch für den Betreiber der auf eine Zeit zone 15 eingestellten Funkuhr 18 sichergestellt, daß die stets die zutreffende satellitengestützt kontrollierte Lokalzeit 16 anzeigt, unabhängig davon, ob gerade ein Satellit 13 auf der dieser Zeitzone 15 direkt zugeordneten Umlaufbahn 14 oder aber auf einer der benachbarten Umlauf bahnen 14 empfangen wird.In any case, it is ensured for the operator of the radio clock 18 set to a time zone 15 that the applicable satellite-based controlled local time 16 always shows, regardless of whether a satellite 13 is currently in the orbit 14 directly associated with this time zone 15 or on one of the adjacent orbits 14 is received.

Claims

1. A method for disseminating a terrestrial normal time information on radio clocks, characterized in that the normal time information is transmitted to at least one of several satellites, the relatively narrow, but at least approximately a time zone width encompassing areas of the earth's surface and encoded on the just recorded time zone Radiate local time, which is obtained on board the satellites according to the current location in their respective known earth orbit from an autonomous clock that is synchronized by or from the satellites by means of synchronous information from the terrestrial normal time information.

2. The method according to claim 1, characterized, that the radiated by the satellites depending on the location Local times encoded with time zone information become.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the Lo radiated coded by the satellites times are encrypted.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the normal time information from a terrestrial Transmitter transmitted to at least one satellite becomes.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that the satellites are exposed as LEOS satellites and at least one of them has normal time information tion received by a navigation satellite and his current position from several received Na navigation satellites.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that synchronized information between the satellites it will be exchanged.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that bands in LEOS telecommunications satellites for broadcasting local times.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the local times in one of the free for data radio given bands with a frequency significantly below that Transmission frequency emitted by navigation satellites become.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that on the receiving side from the time-dependent Doppler server run a relative orbit determination for the received one Satellite is done.

10. Device for the distribution of terrestrial Nor malzeitinformation ( 12 ) on radio clocks ( 18 ), characterized in that at least one control transmitter ( 11 ) for transmitting at least one normal time information ( 12 ) to at least one satellite (reference satellite 13.0 ) from a system of satellites ( 13 ) is provided, the earth's orbits ( 14 ) are so low that they do not illuminate areas corresponding to the equator in any case not significantly wider than a time zone ( 15 ), and that transmission of synchronous information ( 17 , 17 ', 17 '') From a reference satellite ( 13.0 ) to adjacent satellites ( 13 ) and between adjacent satellites ( 13 ), which are not directly reached by a reference satellite ( 13.0 ), is provided, the satellite lites ( 13 ) each having their current one Location corresponding local time ( 16 ) related to the normal time information ( 12 ) towards the Er Sandblast the surface.

11. The device according to claim 10, characterized in that the local times ( 16 ) emitted by the satellites ( 13 ) are encoded with information about the associated time zone ( 15 ).

12. The device according to claim 10 or 11, characterized in that the local times ( 16 ) emitted by the satellites ( 13 ) are encrypted.

13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that a terrestrial control transmitter ( 10 ) is provided.

14. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the control transmitter ( 11 ) is provided on board a navigation satellite received for determining the position from the reference satellite ( 13.0 ).

15. A device for disseminating a terrestrial Nor malzeitinformation ( 12 ) on radio clocks ( 18 ) with autonomous mer time-keeping circuit ( 19 ) and radio-controlled correctable display device ( 20 ), characterized in that the radio clock receiver ( 21 ) for receiving and decoding a local time ( 16 ) emitted by a low-flying satellite ( 13 ).

16. The device according to claim 15, characterized in that the radio clock ( 18 ) is equipped with an assignment device ( 23 ) for evaluating an additionally contained in the coded local time ( 16 ) information about the assigned time zone ( 15 ).

17. The device according to claim 15 or 16, characterized in that the radio clock ( 18 ) with a changeable Einrich device for decrypting currently encrypted receiving local times ( 16 ) is equipped.

18. Device according to one of claims 15 or 16, characterized in that the radio clock ( 18 ) with a device for evaluating the time-dependent Doppler curve in the received local time ( 16 ) is permitted for a time zone assignment.