DE602004010175T2

DE602004010175T2 - Satellitendaten-erfassungsverfahren

Info

Publication number: DE602004010175T2
Application number: DE602004010175T
Authority: DE
Inventors: Michel Monnerat
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2024-11-23
Also published as: EP1692535A1; FR2863123B1; CN1886672B; FR2863123A1; DE602004010175D1; ATE378610T1; US20070139265A1; CN1886672A; EP1692535B1; WO2005066650A1; US7573423B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung von Satellitendaten durch eine mobile Vorrichtung, die einen Satelliten-Funknavigationsempfänger RNSS einschließt.
Im Bereich der Mobiltelefonie erweist es sich immer mehr als erforderlich, die Mobiltelefone lokalisieren zu können.
Bekanntermaßen verknüpft man hierfür eine zellulare Funktelefonievorrichtung, zum Beispiel ein GSM-Mobiltelefon (Global System for Mobile Communications), mit einem RNSS-Empfänger (Radio Navigation Satellite System), wie z. B. einen Empfänger vom Typ GPS (Global Positoning System), GLONASS oder GALILEO, durch den die mobile Vorrichtung von Satelliten herkommende Sendungen empfängt, um ihre Position zu erfahren. Auf diese Art und Weise kann die mobile Vorrichtung beispielsweise bei einem Verkehrsunfall ihre Position berechnen und senden.
Die Ermittlung der Position der Vorrichtung kann folgendermaßen vonstatten gehen: eine Vielzahl von Satelliten sendet ständig ein datiertes Signal an den Empfänger. Falls der Empfänger auf die Uhr der Satelliten synchronisiert ist, könnte er dann die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieses Signals messen und davon die Entfernung herleiten, die ihn von einem bestimmten Satelliten trennt. Ausgehend von drei Satelliten ist ein solcher Empfänger im Stande, eine Triangulation zur Bestimmung seiner Position durchzuführen. Jede Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit stellt den Radius einer Kugel dar, die auf einen bestimmten Satelliten zentriert ist, wobei der Empfänger auf dieser Kugel liegt. Mit zwei Entfernungsmessungen ist die Position eines Empfängers auf einem Kreis, der durch die Schnittlinie von zwei Kugeln gebildet wird. Eine gleichzeitige dritte Messung reduziert die Schnittlinie auf zwei Punkte, von denen einer räumlich sehr weit entfernt ist und ohne weiteres isoliert wird.
In einem System zur Positionierung per Satellit, das Empfänger vom Typ RNSS verwendet, kommen die Datensignale, welche die Berechnung der Positionierung des Empfängers ermöglichen, von verschiedenen Satelliten her (mindestens vier zur Bestimmung von vier Unbekannten x, y, z und t).
Das jeweils von den Satelliten gesendete GPS-Signal basiert auf einer Spreizspektrumstechnik. So ist das Signal ein Signal aus binären Daten, das durch ein spektral gespreiztes Signal gemäß einem Codemultiplexzugriffsverfahren CDMA (Code Division Multiple Access) moduliert wird. Mit anderen Worten: jedes Bit des Datensignals wird durch eine dem Satelliten jeweils eigene Spreizungsfolge ersetzt. Die Daten werden im seriellen Modus mit 50 Bits (50 Bits, d. h. 0,02 s/Bit) übertragen. Eine Spreizungsfolge, wie beispielsweise eine Pseudozufallsfolge vom Typ Gold, wird mit einer viel höheren Geschwindigkeit übertragen: eine Gold-Folge kann als eine Folge von Bits betrachtet werden, die mit einer genau definierten Uhrperiode durchlaufen wird; der Ausdruck mit der Bezeichnung „Codemoment" oder häufiger „chip" bezeichnet ein Bit der Folge und im weiteren Sinne die Dauer eines solchen Bits. Die Spreizungsfolge wird somit mit einer Geschwindigkeit von 1,023 Mchips/s (ein „chip" dauert also ungefähr 1 μs) übertragen und enthält 1023 „chips" (d. h. eine Dauer von 1 ms): pro Datenbit hat man also 20 Folgewiederholungen.
Die Modulation durch das spektral gespreizte Signal bewirkt, dass ein normaler Demodulator das Empfangssignal als Rauschen ansieht.
Allgemein wird die Korrelationsfunktion f(τ) von zwei Signalen f_i(t) und f_j(t) angegeben durch die Relation:
wobei τ eine variable Zeit bezeichnet. Natürlich erfolgt die Integration in der Praxis nicht von –∞ nach +∞, sondern über eine endliche Zeitperiode, wobei das Integral durch die Dauer dieser Periode geteilt wird. Man spricht von Autokorrelationsfunktion, wenn die Funktionen f_i(t) und f_j(t) identisch sind und von Kreuzkorrelationsfunktion, wenn die Funktionen f_i(t) und f_j(t) verschieden sind.
Jeder Satellit k besitzt sein eigenes Pseudozufallssignal c_k(t). Jedes dieser Pseudozufallssignale besitzt die folgende Eigenschaft: seine Autokorrelationsfunktion ist null, außer in der Nähe der Zeitverschiebung null, wo sie einen dreieckigen Verlauf annimmt; mit anderen Worten: das Integral
ist null, wenn τ nicht null ist und maximal, wenn τ gleich null ist.
Außerdem werden die jeweils mit einem unterschiedlichen Satelliten verknüpften Signale so gewählt, dass ihre Kreuzkorrelationsfunktion null ist; mit anderen Worten: das Integral
ist null, unabhängig davon, wie τ ist, wenn k und k' verschieden sind.
Die spektral gespreizten Signale der Satelliten werden also so gewählt, dass sie orthogonal sind.
Wenn der Empfänger versucht, die Daten von einem bestimmten Satelliten zu erfassen, korreliert der Empfänger das empfangene Signal mit einer Replik der Pseudozufallsfolge des gesuchten Satelliten (die Folge des Satelliten wird ihm ein für alle Mal zugewiesen und ändert sich während der gesamten Lebensdauer des Satelliten nicht).
So ist das empfangene Signal S(t) die Summe der Gesamtheit der von jedem Satelliten übermittelten Signale:
wobei n die Anzahl der Satelliten ist, c_k(t) das spektral gespreizte Signal des Satelliten k bezeichnet und d_k(t) die Daten des Satelliten k bezeichnet.
Wenn man versucht, die Daten des Satelliten m zu erfassen, wird die lokale Replik dem Signal c_m(t) entsprechen. So eliminiert man nach Korrelation und unter der Voraussetzung, dass die Spreizungssignale einwandfrei orthogonal sind, alle Daten der nicht gesuchten Satelliten (die Kreuzkorrelationsfunktionen sind null), um lediglich die Daten des Satelliten m heraus zu finden. Die Korrelation ist möglich, denn die Dauer einer Spreizungsfolge ist zwanzig Mal kleiner als die Dauer eines Datenbits.
Die Erfassungsphase des Signals besteht also darin, die Korrelation des empfangenen Signals mit der lokalen Replik des gesuchten Satellitencodes zu berechnen und zwar bezogen auf einen Zeitbereich äquivalent der Periodizität des Codes, d. h. 1 ms, mit einer Tiefe (Grenze des Integrals), die von der Erkennungsleistung, die man erreichen will, abhängt. Der Empfänger verzögert den Beginn dieser Replik bis man einen Korrelationspeak mit dreieckigem Verlauf erhält. Der Wert dieser Verzögerung ist somit die Zeit, die das Signal benötigt, um sich vom Satelliten bis zum Nutzer auszubreiten. Diese Art der Messung erfordert eine enorme Präzision (besser als 100 Nanosekunden). Die Zeit, welche das Signal für das Zurücklegen einer solchen Strecke benötigt, liegt in der Größenordnung von 100 Millisekunden. Da jedoch die Uhr des GPS-Empfängers niemals vollkommen auf die Uhr der Satelliten synchronisiert ist, wir der Empfänger folglich ständige seine Uhr durch schrittweise Näherunen anpassen müssen, um zur maximalen Korrelation der beiden Signale zu gelangen. Die Erfassung des Signals erfordert also eine sehr umfangreiche zeitliche Abtastung seitens des Empfängers.
Außerdem wird das jeweils vom Satelliten gesendete Signal mit einer bekannten Frequenz gleich 1575,42 MHz übertragen. Der Dopplereffekt des Satelliten, der überlagert wird mit einer Unsicherheit der lokalen Uhr des Empfängers, bewirkt eine annähernde Unsicherheit von +/- 5 kHz an dem vom GPS-Empfänger empfangenen Signal. Nun ist es so, dass das vom Empfänger lokal generierte Signal die gleiche Frequenz haben muss wie das vom Satelliten gesendete Signal, um eine gute Korrelation zu erzielen. Somit muss der Empfänger neben der zeitlichen Abtastung eine Frequenzabtastung vornehmen, um die Zeit zu ermitteln, die das Signal benötigt hat, um sich vom Satelliten bis zum Nutzer auszubreiten. US 4998111 beschreibt einen GPS-Empfänger, bei dem die lokalen Repliken durch Kompensation des Doppler-Effekts korrigiert werden.
Die oben stehend genannten Zeit- und Frequenzabtastungen implizieren für den Empfänger eine sehr große Rechenleistung und eine sehr umfangreiche Datenverarbeitungszeit.
Eine Lösung besteht darin, einen Unterstützungsserver für den GPS-Empfänger der mobilen Vorrichtung zu benutzen, so dass seine Empfindlichkeit durch Herabsetzung der abzutastenden Zeit-Frequenz-Fläche erhöht wird. Ein derartiger Server wird im Dokument „Indoor GPS Technology" (F. van Diggelen et al., CTIA Wireless-Agenda, Dallas, Mai 2001) beschrieben. Diese Technologie wird als A-GPS (Assisted GPS) bezeichnet. 1 stellt ein Telekommunikationssystem 1 dar, das einen solchen Unterstützungsserver 5 nutzt. Eine mobile Vorrichtung 2, wie beispielsweise ein Handy, das in einem Telefonienetz 4 des Typs GSM funktioniert und einen GPS-Empfänger enthält, versucht seine Position ausgehend von Signalen P1 bis P4 zu berechnen, die von mindestens einem der Satelliten S1 bis S4 gesendet werden. Hierfür sendet die Vorrichtung 2 eine Anforderung R in Form eines Funksignals auf dem Telefonnetz 4. Diese Anforderung R läuft über eine Basis-Funkstation 3 vom Typ BTS (Base Transceiver Station), die mit der Zelle verknüpft ist, in der sich die mobile Vorrichtung 2 befindet. Die Anforderung R wird vom Server 5 bearbeitet, der in Echtzeit Satelliteninformationen via feste Funkstationen 6 empfangt, die mit GPS-Empfängern ausgestattet sind, die Informationen K empfangen. Als Antwort auf die Anforderung R sendet der Server 5 Informationen I an die mobile Vorrichtung 2, wobei diese Informationen über die Station BTS 3 laufen. Diese Informationen schließen beispielsweise die Ephemeridendaten der Satelliten S1 bis S4 ein. Mit Hilfe dieser Informationen kann die mobile Vorrichtung 2 den Doppler-Effekt der Satelliten bestimmen und die Frequenzabtastung erheblich vermindern. Es ist festzuhalten, dass es zwei Arten von A-GPS-Technologie gibt: eine erste Technologie A-GPS wird als MS-based (Mobile Station based) bezeichnet, und eine zweite Technologie wird als MS-assisted (Mobile Station assisted) bezeichnet. Bei der MS-based-Technologie erfolgt die Berechnung der Position der mobilen Vorrichtung 2 durch die Vorrichtung selbst. Bei der MS-assisted-Technologie erfolgt die Berechnung der Position der mobilen Vorrichtung 2 durch den Server 5.
Jedoch weist die Umsetzung einer solchen Lösung noch einige Schwierigkeiten auf. Einer der Nachteile dieser Lösung liegt nämlich in der Erfassung der Daten (Bestimmung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals, häufig als Erfassung des Navigationssignals bezeichnet), die sukzessive und für jeden Satelliten unabhängig erfolgt; eine solche Erfassung bewirkt somit eine sehr lange Datenverarbeitungszeit.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein schnelleres Verfahren zur Erfassung von Satellitendaten durch eine mobile Vorrichtung zu liefern, die einen Satelliten-Funknavigationsempfänger RNSS einschließt.
Die vorliegende Erfindung schlägt hierfür ein Verfahren zur Erfassung von Satellitendaten vor, das in Anspruch 1 definiert wird.
Dank der Erfindung wird die Korrelation zwischen dem von den Satelliten empfangenen Signal und der Summe der lokalen Repliken sämtlicher Satelliten durchgeführt, die man als im empfangenen Signal präsent annimmt. Auf diese Art und Weise wird eine einzige Korrelationsfunktion ermittelt als Ersatz für eine Vielzahl von sukzessiven Korrelationsfunktionen, die unabhängig für jede lokale Replik bestimmt werden. Die Datenerfassung ist somit viel schneller insofern als man eine Vielzahl von Korrelationsfunktionsberechnungen durch eine einzige Berechnung ersetzt. Es genügt dann, jeden der Korrelationspeaks mit einem bestimmten Satelliten zu verknüpfen. Diese Lösung ist nur durch den Einsatz einer Frequenzkorrektur des Doppler-Effekts jedes Satelliten möglich, damit man eine Korrelationsfunktion erhält, die korrekt die Korrelationspeaks aufzeigt, wobei jeder Korrelationspeak mit einem Satelliten verknüpft ist.
Vorteilhafterweise schließt dieses Verfahren eine Identifikation jedes Satelliten ein, der jeweils mit den Korrelationspeaks verknüpft ist, die durch diese Korrelationsfunktion hervorgehoben werden.
Ganz besonders vorteilhaft schließt die Identifikation mindestens eines Satelliten die folgenden Schritte ein:

– Identifikation der Synchronisationszeit, die mit einem Korrelationspeak verknüpft ist,
– Bestimmung einer Vielzahl von Korrelationen, welche für diese Synchronisationszeit zwischen jeder dieser korrigierten Repliken und diesem Satellitendatensignal berechnet werden,
– Identifikation des Satelliten, der mit diesem Korrelationspeak verknüpft ist, in Abhängigkeit von diesen Korrelationen.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei diesem Peak um den Hauptpeak dieser Korrelationsfunktion in Abhängigkeit von der Zeit.
Gemäß einer ersten Ausfürungsart und nachdem mindestens ein Satellit identifiziert wurde, wird jeder der restlichen Satelliten gemäß den folgenden Schritten identifiziert:

– Nutzung von Unterstützungsdaten, die von einem Unterstützungsserver an diese mobile Vorrichtung empfangen wurden, wobei diese Unterstützungsdaten die Ephemeridendaten dieser Satelliten einschließen und die Kennung der Zelle, in der sich diese mobile Vorrichtung befindet,
– Bestimmung der Differenz in Sachen Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Signals zwischen zum einen diesem bereits identifizierten Satelliten und dieser mobilen Vorrichtung und zum anderen jedem der zu identifizierenden Satelliten und dieser mobilen Vorrichtung.

Gemäß einer zweiten Ausführungsart wird jeder dieser Satelliten entsprechend den folgenden Schritten identifiziert:

Vorteilhafterweise wird die Korrelationsfunktion in Abhängigkeit von der Zeit gemäß den folgenden Schritten bestimmt:

– Bestimmung der Fourier-Transformierten jeder dieser korrigierten Repliken,
– Summation jeder dieser Fourier-Transformierten jeder dieser korrigierten Repliken,
– Bestimmung der Fourier-Transformierten dieses Satellitendatensignals,
– Multiplikation der Summe jeder dieser Fourier-Transformierten mit der Fourier-Transformierten dieses Satellitendatensignals,
– Bestimmung der inversen Fourier-Transformierten des Produkts, das man durch den vorangehenden Schritt erhalten hat.

Vorteilhafterweise wird diese Frequenzkorrektur jeder dieser lokalen Repliken durch Kompensation des Doppler-Effekts jedes dieser Satelliten erzielt durch das Senden von Unterstützungsdaten von einem Unterstützungsserver an diese mobile Vorrichtung.
Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls einen Satellitennavigationsempfänger RNSS, welcher in Anspruch 7 definiert wird, für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zum Gegenstand.
Schließlich hat die vorliegende Erfindung eine mobile Vorrichtung zum Gegenstand, die einen Empfänger gemäß der Erfindung einschließt.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung treten in der nachfolgenden Beschreibung einer zur Veranschaulichung und keineswegs einschränkend angegebenen Ausführungsart der Erfindung zutage.
Bei den folgenden Figuren:
stellt 1 ein Telekommunikationssystem gemäß dem Stand der Technik dar,
stellt 2 einen Empfänger dar, der das Erfassungsverfahren gemäß der Erfindung umsetzt,
stellt 3 einen Korrelationsgraphen dar, der die Funktionsweise des Erfassungsverfahrens gemäß der Erfindung darstellt.
1 wurde bereits im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschrieben.
2 stellt einen GPS-Empfänger 10 dar, der in eine nicht dargestellte mobile Vorrichtung wie z. B. ein Handy integriert ist, das in einem Telefonnetz vom Typ GSM funktioniert. Dieser Empfänger 10 empfangt ein Signal S(t), das die Summe sämtlicher Signale ist, die von jedem Satelliten übertragen werden:
wobei n die Anzahl der Satelliten ist, c_k(t) das spektral gespreizte Signal des Satelliten k bezeichnet und d_k(t) die Daten des Satelliten k bezeichnet. Wir nehmen hier n = 3, um die Erfindung zu veranschaulichen, ohne die Figur zu überladen, da es normalerweise erforderlich ist, über mindestens vier Satelliten zu verfügen.
Der Empfänger 10 enthält:

– erste, zweite, dritte und vierte Mittel zur Berechnung der Fourier-Transformierten 41, 31, 32 beziehungsweise 33,
– erste, zweite und dritte Mittel zur Generierung von lokalen Repliken 11, 12 beziehungsweise 13,
– erste, zweite und dritte Mittel zur Frequenzkorrektur 21, 22 beziehungsweise 23,
– einen Addierer 61,
– einen Vervielfacher 71,
– Mittel zur Berechnung der inversen Fourier-Transformierten 51.

Die ersten, zweiten und dritten Mittel zur Generierung von lokalen Repliken 11, 12 und 13 generieren jeweils die lokalen Repliken RS1, RS2 und RS3 der spektral gespreizten Signale C1, C2 und C3, die für die drei Satelliten charakteristisch sind.
Die mobile Vorrichtung, in welche der Empfänger 10 integriert ist, sendet eine Anforderung in Form eines Funksignals auf dem Telefonnetz. Diese Anforderung läuft über eine Basis-Funkstation vom Typ BTS (Base Transceiver Station), die mit der Zelle verknüpft ist, in der sich die mobile Vorrichtung befindet. Die Anforderung wird von einem Unterstützungsserver bearbeitet, der in Echtzeit Satelliteninformationen via feste Funkstationen, die mit Informationen empfangenden GPS-Empfängern ausgerüstet sind, empfängt. Als Antwort auf die Anforderung sendet der Unterstützungsserver Informationen an die mobile Vorrichtung. Diese Informationen enthalten insbesondere die Ephemeridendaten der drei Satelliten, die Kennung der Zelle, in der sich die mobile Vorrichtung befindet, sowie die GPS-Uhrzeit der drei Satelliten. Dank dieser Informationen können die ersten, zweiten und dritten Mittel zur Frequenzkorrektur 21, 22 beziehungsweise 23 den Doppler-Effekt der Satelliten bestimmen und die frequenzmäßige Abtastung erheblich reduzieren, indem die Frequenz der lokalen Repliken RS1, RS2 und RS3 korrigiert wird, um den Doppler-Effekt jedes Satelliten zu berücksichtigen. Man erhält somit drei korrigierte Repliken CD1, CD2 und CD3.
Die zweiten, dritten und vierten Mittel zur Berechnung der Fourier-Transformierten 31, 32 und 33 berechnen jeweils die Fourier-Transformierten TF1, TF2 und TF3 der korrigierten Repliken CD1, CD2 und CD3.
Ebenso berechnen die ersten Mittel zur Berechnung der Fourier-Transformierten 41 die Fourier-Transformierte TF4 des empfangenen Signals S(t).
Der Addierer 61 erstellt die Summe Σ der drei Fourier-Transformierten TF1, TF2 und TF3 der korrigierten Repliken CD1, CD2 und CD3.
Der Vervielfacher 71 bildet das Produkt P aus der Fourier-Transformierten TF4 mit der Summe Σ.
Die Mittel zur Berechnung der inversen Fourier-Transformierten 51 ermitteln die inverse Fourier-Transformierte F(t) des Produkts P.
Das Signal F(t) entspricht der Korrelationsfunktion in Abhängigkeit von der Zeit zwischen der Summe jeweils der korrigierten Repliken CD1, CD2 und CD3 und dem Satellitendatensignal S(t).
3 stellt einen Korrelationsgraphen dar, der es gestattet, das Verfahren aus der Erfindung zu veranschaulichen.
Dieser Graph 1 beinhaltet eine Kurve, die die Korrelationsfunktion F in Abhängigkeit von einer Zeitvariablen t zwischen der Summe jeweils der korrigierten Repliken CD1, CD2 und CD3 und dem Satellitendatensignal S(t) darstellt.
Diese Kurve weist drei Peaks P1, P2 und P3 auf, die auf die Zeiten t1, t2 beziehungsweise t3 zentriert sind, die den Synchronisationszeitpunkten der Satelliten mit dem Empfänger GPS 10 entsprechen.
Die Korrektur des Doppler-Effekts jedes Satelliten durch die ersten, zweiten und dritten Mittel zur Frequenzkorrektur 21, 22 beziehungsweise 23 ermöglicht es, jeden Korrelationspeak hervor zu heben, der mit einem bestimmten Satelliten verknüpft ist.
Bleibt also dann das Verknüpfen der Peaks P1, P2 und P3 jeweils mit einem der Satelliten.
Eine Lösung für die Durchführung der Identifikation der Peaks besteht darin, zunächst den höchsten Peak zu ermitteln, im vorliegenden Falle den Peak P2, der auf t2 zentriert ist. Die Zeit t2 entspricht dem Synchronisationszeitpunkt des Satelliten, der mit dem Empfänger GPS 10 zu identifizieren ist.
Die Berechnung der Korrelation jeder der korrigierten Repliken CD1, CD2 und CD3 mit S(t) lediglich für die Zeit t2 ermöglicht es also, den Satelliten zu ermitteln, der mit dem Peak P2 verknüpft ist, wobei der höchste Korrelationswert dem gesuchten Satelliten entspricht.
Somit sind lediglich drei Korrelationen in einem zeitlichen Punkt t2 erforderlich, um den mit dem Peak P2 verknüpften Satelliten zu bestimmen.
Diese Operation kann für die anderen Peaks P1 und P3 wiederholt werden. Jedoch kann die Identifikation der mit P1 und P3 verknüpften Satelliten ebenfalls wie folgt auf der Grundlage der Identifikation von P2 durchgeführt werden.
Die Identifikation des mit P2 verknüpften Satelliten ermöglicht es, die GPS-Uhrzeit zu erhalten.
Die vom Unterstützungsserver gesendeten Unterstützungsdaten enthalten die Ephemeridendaten der drei Satelliten und die Kennung der Zelle, in der sich die mobile Vorrichtung befindet.
Infolgedessen kann man ausgehend von den Ephemeridendaten und der GPS-Uhrzeit die Position der drei Satelliten bestimmen.
Ebenso gibt die Kennung der Zelle eine Größenordnung von der Position der mobilen Vorrichtung an.
Mit Hilfe der Position der Satelliten und der mobilen Vorrichtung leitet man davon die Zeiten T1, T2 und T3 ab, die für ein Signal erforderlich sind, um die Entfernung zurück zu legen, die die Satelliten jeweils von der mobilen Vorrichtung trennt.
Wobei T2 die Zeit ist, die ein Datensignal benötigt, um die Entfernung zurück zu legen, die den bereits identifizierten Satelliten von der mobilen Vorrichtung trennt.
Beim Vergleich der absoluten Werte der Zeitunterschiede T2 – T1 und T2 – T3 mit den absoluten Werten der Differenzen t2 – t1 und t2 – t3 identifiziert man die beiden verbleibenden Satelliten, deren Peaks auf t1 und t3 zentriert sind.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die soeben beschriebene Ausführungsart beschränkt.
So wurde die Korrelationsfunktion F(t) unter Verwendung der Fourier-Transformierten ermittelt, aber man kann ebenfalls die Verwendung anderer Verfahrens ins Auge fassen, insbesondere durch unmittelbare Anwendung der Definition der Korrelationsfunktion F(τ) von zwei Signalen f_i(t) und f_j(t), die angegeben wird durch die Relation:
Außerdem impliziert die Korrektur des Doppler-Effekts nicht unbedingt eine systematische Anforderung von Unterstützungsdaten; man kann ebenfalls ins Auge fassen, den Doppler-Effekt im GPS-Empfänger zu speichern und ohne Aktualisierung mehrmals zu verwenden.
Wir halten ebenfalls fest, dass die Summation bezogen auf die Gesamtheit der Repliken erfolgen kann, die als im empfangenen Signal präsent angenommen werden, oder lediglich bezogen auf eine Untergruppe von mindestens zwei Repliken aus der Gesamtheit der Repliken.

Claims

Verfahren zur Erfassung von Satellitendaten durch eine mobile Vorrichtung, die einen Satelliten-Funknavigationsempfänger (10) RNSS einschließt, mit den folgenden Schritten: – durch diesen Empfänger Empfangen eines von einer Vielzahl von Satelliten gesendeten Signals (S(t)), wobei dieses Signal einer Summe von Signalen entspricht, die jeweils von einem Satelliten gesendet werden und jeweils von einem spektral gespreizten und für diesen Satelliten charakteristischen Signal moduliert werden, – Generierung einer Vielzahl von lokalen Repliken (RS1, RS2, RS3), die von diesem Empfänger (10) generiert werden, wobei jede dieser Repliken, die Replik eines spektral gespreizten und für einen Satelliten charakteristischen Signals ist, – Frequenzkorrektur jeder dieser lokalen Repliken durch Kompensation des Doppler-Effekts jedes dieser Satelliten, – Summation dieser Vielzahl von korrigierten Repliken (CD1, CD2, CD3), – Bestimmung der Korrelationsfunktion (F(t)) in Abhängigkeit von der Zeit zwischen der Summe dieser Vielzahl von korrigierten Repliken und diesem Satellitendatensignal (S(t)), Identifikation jeweils der Satelliten, die jeweils mit den Korrelationspeaks (P1, P2, P3) verknüpft sind, die durch diese Korrelationsfunktion (F(t)) gezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem mindestens ein Satellit identifiziert wurde, jeder der restlichen Satelliten gemäß den folgenden Schritten identifiziert wird: – Nutzung von Unterstützungsdaten, die von einem Unterstützungsserver an diese mobile Vorrichtung empfangen wurden, wobei diese Unterstützungsdaten die Ephemeridendaten dieser Satelliten einschließen und die Kennung der Zelle, in der sich diese mobile Vorrichtung befindet, – Bestimmung der Differenz in Sachen Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Signals zwischen zum einen diesem bereits identifizierten Satelliten und dieser mobilen Vorrichtung und zum anderen jedem der zu identifizierenden Satelliten und dieser mobilen Vorrichtung, – Vergleich der absoluten Werte der ermittelten Zeitunterschiede mit den Zeitunterschieden bezogen auf die Positionen der Peaks.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikation von mindestens einem Satelliten die folgenden Schritte einschließt: – Identifikation der Synchronisationszeit, die mit einem Korrelationspeak verknüpft ist, – Bestimmung einer Vielzahl von Korrelationen, welche für diese Synchronisationszeit zwischen jeder dieser korrigierten Repliken und diesem Satellitendatensignal berechnet werden, – Identifikation des Satelliten, der mit diesem Korrelationspeak verknüpft ist, in Abhängigkeit von diesen Korrelationen.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Peak der Hauptpeak dieser Korrelationsfunktion in Abhängigkeit von der Zeit ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder dieser Satelliten gemäß den folgenden Schritten identifiziert wird: – Identifikation der Synchronisationszeit, die mit einem Korrelationspeak verknüpft ist, – Bestimmung einer Vielzahl von Korrelationen, welche für diese Synchronisationszeit zwischen jeder dieser korrigierten Repliken und diesem Satellitendatensignal berechnet werden, – Identifikation des Satelliten, der mit diesem Korrelationspeak verknüpft ist, in Abhängigkeit von diesen Korrelationen.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelationsfunktion (F(t)) in Abhängigkeit von der Zeit gemäß den folgenden Schritten bestimmt wird: – Bestimmung der Fourier-Transformierten (TF1, TF2, TF3) jeder dieser korrigierten Repliken (CD1, CD2, CD3), – Summation (Σ) jeder dieser Fourier-Transformierten (TF1, TF2, TF3) jeder dieser korrigierten Repliken, – Bestimmung der Fourier-Transformierten (TF4) dieses Satellitendatensignals (S(t)), – Multiplikation der Summe (Σ) jeder dieser Fourier-Transformierten mit der Fourier-Transformierten (TF4) dieses Satellitendatensignals, – Bestimmung der inversen Fourier-Transformierten des Produkts (P), das man durch den vorangehenden Schritt erhalten hat.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass diese Frequenzkorrektur jeder dieser lokalen Repliken durch Kompensation des Doppler-Effekts jedes dieser Satelliten erzielt wird durch das Senden von Unterstützungsdaten von einem Unterstützungsserver an diese mobile Vorrichtung.
Satellitennavigationsempfänger RNSS (10) für die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dieser Empfänger geeignet ist für das Empfangen eines Signals (S(t)), das von einer Vielzahl von Satelliten gesendet wird, wobei dieses Signal einer Summe von Signalen entspricht, die jeweils von einem Satelliten gesendet werden und jeweils von einem spektral gespreizten und für diesen Satelliten charakteristischen Signal moduliert werden, wobei dieser Empfänger folgendes einschließt: – Mittel (11, 12, 13) zur Generierung einer Vielzahl von lokalen Repliken, wobei jede dieser Repliken die Replik eines spektral gespreizten und für einen Satelliten charakteristischen Signals ist, – Mittel zur Frequenzkorrektur (21, 22, 23) jeder dieser lokalen Repliken durch Kompensation des Doppler-Effekts jedes dieser Satelliten, wobei dieser Empfänger (10) dadurch gekennzeichnet ist, dass er außerdem folgendes einschließt: – einen Addierer, der für die Summierung jeder dieser korrigierten Repliken geeignet ist, – Mittel zur Berechnung der Korrelationsfunktion in Abhängigkeit von der Zeit zwischen der Summe jeder dieser korrigierten Repliken mit diesem Satellitendatensignal – Mittel zur Identifikation jeweils der Satelliten, die jeweils mit den Korrelationspeaks (P1, P2, P3) verknüpft sind, die durch diese Korrelationsfunktion (F(t)) gezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem mindestens ein Satellit identifiziert wurde, jeder der restlichen Satelliten identifiziert wird durch: – Mittel zum Empfangen von Unterstützungsdaten, die von einem Unterstützungsserver empfangen wurden, wobei diese Unterstützungsdaten die Ephemeridendaten dieser Satelliten einschließen und die Kennung der Zelle, in der sich dieser Empfänger befindet, – Mittel zur Bestimmung der Differenz in Sachen Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Signals zwischen zum einen diesem bereits identifizierten Satelliten und diese Empfänger und zum anderen jedem der zu identifizierenden Satelliten und diesem Empfänger, – Mittel zum Vergleichen der absoluten Werte der ermittelten Zeitunterschiede mit den Zeitunterschieden bezogen auf die Positionen der Peaks.
Mobile Vorrichtung mit einem Satellitennavigationsempfänger RNSS gemäß dem vorstehenden Anspruch.