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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Positionsbestimmungs- und
Navigationssysteme. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung
ein System zur Implementierung eines präzisen globalen Positionsbestimmungsempfängers für die Positionsbestimmung
in Kooperation mit einem standardmäßigen globalen Positionsbestimmungsempfänger für die Positionsbestimmung.
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STAND DER TECHNIK
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Die
Luftfahrtindustrie ist von zahlreichen Navigationshilfen abhängig, die
für den
sicheren Start, die Navigation während
dem Flug und zum Laden des Luftfahrzeugs benötigt werden. Zu derartigen Navigationshilfen
zählen
unter anderem das Instrumentenlandesystem (ILS), das VHF-Rundstrahlsystem
(VOR-System) und dergleichen. Die Vermessungsindustrie setzt ebenfalls
zahlreiche Lokalisierungshilfen ein, um sicherzustellen, dass die
präzisesten
Messungen vorgenommen werden. Das Navstar Global Positioning System
bzw. das globale Positionsbestimmungssystem Navstar, das nachstehend
vereinfacht als GPS bezeichnet wird, findet zunehmende Akzeptanz
als Alternative zu traditionellen bzw. herkömmlichen Navigations- und Vermessungshilfen.
Neben den zivilen Anwendungen wird GPS umfassend vom Verteidigungsministerium
der Vereinigten Staaten von Amerika (United States Department of
Defense, DoD) eingesetzt, um militärischen Benutzern höchst präzise Informationen
zu Positionen, Geschwindigkeiten und Zeiten bereitzustellen.
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GPS
ist ein raumbasiertes Funkpositionsbestimmungsnetz, das mit entsprechend
geeigneten Empfängern
ausgerüsteten
Benutzern bzw. Anwendern höchst
präzise
Informationen in Bezug auf Positionen, Geschwindigkeiten und Zeit
(PVT-Informationen) bereitstellt. Der vom US-amerikanischen Verteidigungsministerium
(DoD) entwickelt weltraum- bzw. raumbasierte Abschnitt von GPS umfasst
eine Konstellation von GPS-Satelliten in nicht geosynchronen 12-Stunden-Umlaufbahnen
um die Erde.
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Die
dem Stand der Technikentsprechende Abbildung aus 1 zeigt
die Konstellation 100 von GPS-Satelliten 101 in
der Umlaufbahn. Die GPS-Satelliten 101 sind in sechs Umlaufbahnen 102 mit
jeweils vier GPS-Satelliten 101 in jeder Bahn angeordnet,
zuzüglich einer
Reihe von Reservesatelliten als Ersatz "in der Umlaufbahn" (nicht abgebildet). Die Umlaufbahnen 102 der
GPS-Satelliten 101 weisen eine Neigung von 55 Grad im Verhältnis zum Äquator auf
und sie befinden sich in einer Höhe
von ungefähr 20.200
km (10.900 Meilen), und für
gewöhnlich
benötigen
sie für
einen Umlauf ungefähr
zwölf Stunden. Die
Positionen der GPS-Satelliten 101 sind so gegeben, dass
ein Benutzer an jedem Ort der Welt zu jeder Zeit normalerweise mindestens
fünf GPS-Satelliten 101 beobachten
kann (oberhalb des Horizonts).
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Die
Positionsbestimmung mittels GPS basiert auf einem Konzept, das als
Ankunftszeitmessung (englisch: TOA bzw. Time of Arrival) bezeichnet wird.
Jeder der sich in Umlaufbahnen bewegenden GPS-Satelliten 101 übermittelt
Spread-Spectrum-Mikrowellensignale,
die mit Positionsbestimmungsdaten und Satelliten-Ephemerideninformationen codiert sind.
Die Signale werden auf zwei Frequenzen ausgestrahlt, L1 auf 1575,42
MHz und L2 auf 1227,60 MHz, moduliert unter Verwendung zweiphasiger
Umtastungstechniken. Die Signale werden im Wesentlichen zu genau
bekannten Zeiten und in genau bekannten Intervallen übermittelt
bzw. ausgestrahlt. Die Signale sind mit ihrer präzisen Übertragungszeit codiert. Ein
Benutzer empfängt
die Signale mit einem GPS-Empfänger, der
so gestaltet ist, dass er die Ankunftszeit der Signale misst und
die in den Signalen enthaltenen Satellitenumlaufdaten demoduliert.
Die Verwendung der Ankunftszeit von mehreren Satelliten und die
Multiplikation dieser mit der Lichtgeschwindigkeit ergibt die so
genannte Pseudodistanzmessung zu den verschiedenen Satelliten. Wenn
der Takt des GPS-Empfängers perfekt
wäre, würde dies die
Entfernungsmessung für
diesen Satelliten darstellen, wobei die Imperfektion des Takts jedoch
bewirkt, dass sich der Wert um den zeitlichen Versatz zwischen der
tatsächlichen
Zeit und der Empfängerzeit
unterscheidet. Die Messung wird somit als Pseudodistanz bzw. Pseudoentfernung
und nicht als Distanz bzw. Entfernung bezeichnet. Die zeitliche
Differenz haben jedoch die Pseudodistanzmessungen aller Satelliten
gemeinsam. Durch die Bestimmung der Pseudodistanzen von vier oder
mehr Satelliten kann der GPS-Empfänger dessen Position in drei
Dimensionen ebenso bestimmen wie die zeitliche Verschiebung. Somit
kann ein mit einem zweckmäßigen GPS-Empfänger ausgestatteter
Benutzer seine PVT-Informationen (Position-Geschwindigkeits-Zeit-Informationen)
mit hoher Genauigkeit bestimmen und diese Informationen nutzen,
um sicher und präzise
von einem Punkt zu einem anderen zu navigieren, wie zum Beispiel
für Anwendungen
wie die Vermessung, die Kartographie oder die Fahrzeugverfolgung.
Nähere
Informationen zur Funktionsweise des GPS-Systems finden sich bei
(Parkinson & Spilker).
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Die
GPS-Anwendungen des US-amerikanischen Verteidigungsministeriums
erfordern die präzisesten
PVT-Informationen, die überhaupt
möglich sind,
wobei diese über
verschlüsselte
P-Code-Signale des PPS erhalten werden. Diese Anwendungen müssen auch
sicher sein gegen Störungen
bzw. "Jamming", Spoofing und sonstige
Gegenmaßnahmen.
Wie dies allgemein bekannt ist, ist PPS ein Dienst mit hoher Genauigkeit
(z. B. veröffentlichte Spezifikationen
mit bis zu 6 Meter 2DRMS horizontal, Circular Error Probable (CEP,
auf deutsch auch "Streukreisradius" oder 16 Meter Spherical
Error Probable (SEP, auf deutsch auch "wahrscheinlicher sphärischer Fehler")), der von durch
das US-amerikanische Verteidigungsministerium (DoD) autorisierten
Benutzern (z. B. das Militär)
eingesetzt wird. PPS basiert auf der Verarbeitung von P-Code-Signalen, die
sowohl auf der Frequenz L1 als auch auf der Frequenz L2 moduliert
sind. Im verschlüsselten
Zustand ist der P-Code als Y-Code
bekannt und muss nach der Demodulation entschlüsselt werden, was den Einsatz
einer speziellen Verschlüsselungsausrüstung erforderlich
macht, die nur für
Benutzer zur Verfügung
stehen, die vom US-amerikanischen Verteidigungsministerium autorisiert
worden sind, und zwar unter Verwendung spezieller GPS-Empfängerausrüstung.
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Das
GPS-System wurde ursprünglich
und primär
für den
militärischen
Einsatz entwickelt. Später
wurde es 1983 vom US-Präsidenten
Ronald Reagan als System zur dualen Verwendung freigegeben. Grund
dafür ist
es, dass das militärische
System, bekannt als das Precise Positioning System (PPS) eine Datenrate
von 10,23 MHz für
das codierte Signal verwendet, bekannt als der Precise Code oder
P-Code, während
der Coarse Acquisition Code (grober Erfassungscode), der auch als
C/A-Code bezeichnet wird, allgemein als ein Hilfsmittel zur Erfassung
des P-Code eingesetzt wird. Die Präzision der Positionsbestimmung
durch den P-Code entspricht ungefähr der zehnfachen Genauigkeit,
die in Verbindung mit nicht optimierten C/A-Code-Zivilempfängern zur
Verfügung
steht. Seite der Einführung
im Handel erhältlicher
bzw. kommerzieller Empfänger
im Jahr 1984 durch Trimble Navigation Limited, haben die für zivile Anwender
eingeführten
Verbesserungen die für
militärische
Anwendungen vorgestellten bzw. eingeführten Verbesserungen bei weitem übertroffen.
Die militärischen
Empfänger
haben sich für
ihre jeweiligen Anwendungen verbessert, jedoch gibt es wenn überhaupt
nur wenige PPS-basierte Vermessungs-, Kartierungs- oder Verfolgungsanwendungen,
die in den SPS-Empfängern
enthalten sind.
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Die
Anforderungen militärischer
Empfänger und
die Anforderungen ziviler Empfänger
unterscheiden sich somit deutlich und wurden bislang noch nie integriert.
Erforderlich ist somit die Integration der Funktionen bzw. Merkmale
verschiedener ziviler Empfänger
in militärische
Empfänger,
so dass die Vorzüge
serienmäßiger bzw.
standardmäßiger Beschaffungsverfahren
in Ausrüstungen
bzw. Einrichtungen realisiert werden können, welche militärische Anforderungen
erfüllen.
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Die
dem Stand der Technik entsprechende Abbildung aus 2 zeigt
ein typisches dem Stand der Technik entsprechendes PPS-Empfängersystem 200.
Das System 200 zeigt die speziellen Verschlüsselungsempfängerkomponenten,
die bei der Erzeugung des verschlüsselten V-Code-Signals eingesetzt werden.
Wie dies im Fach allgemein bekannt ist, muss eine Replica bzw. Wiederholung
des V-Code-Signals durch einen GPS-Empfänger erzeugt werden, um das
von den entsprechenden GPS-Satelliten übertragene V-Code-Signal zu
erfassen und zu verfolgen. Das System 200 zeigt die erforderlichen Komponenten
für die
Erzeugung der V-Code-Signal-Replica.
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Wie
dies in der Abbildung aus 2 dargestellt
ist, weist das System 200 einen P-Code-Generator 201 auf, der über eine
Leitung 204 mit einem V-Code-Generator 202 gekoppelt
ist. Der V-Code-Generator 202 ist über eine Leitung 207 mit
einem Sicherheitsmodul (z. B. PPSSM, SAASM oder M-Code-Engine) 208 gekoppelt.
Der KDP 208 ist ferner über
eine Leitung 206 und eine Leitung 209 mit einer CV-Verschlüsselungsvorrichtung
bzw. CV-Keying-Vorrichtung
(Schlüsselvariablen-Verschlüsselungsvorrichtung) 205 und
einem Computersystem 211 gekoppelt.
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Das
System 200 arbeitet, in dem eine V-Code-Replica erzeugt
wird zur Verwendung durch einen integrierten GPS-Empfänger beim
sich Aufschalten auf ein von einem GPS-Satelliten übertragenes V-Code-Signal.
Wie dies allgemein bekannt ist, wird ein Y-Code durch die entsprechende
Verschlüsselung
des P-Code erzeugt. Der P-Code-Generator 201 erzeugt einen
Replica-P-Code und koppelt diesen P-Code über die Leitung 204 mit
dem V-Code-Generator 202. Der V-Code-Generator 202 verschlüsselt diesen
P-Code unter Verwendung von Daten, die über die Leitung 207 von
dem Sicherheitsmodul 208 erhalten werden. Der V-Code-Generator 202 erzeugt
den Y-Code 210, indem der P-Code verschlüsselt wird.
Der Y-Code 210 ist mit einem DSP 220 gekoppelt,
wo der Code zur Verarbeitung von V-Code-Signalen eingesetzt wird,
die von den GPS-Satelliten über
die Antenne 222 und das HF-Front-End 221 empfangen
werden. Die resultierenden Positionsbestimmungsinformationen werden in
der Folge über
die Leitung 223 mit dem Computersystem 211 gekoppelt.
Das Sicherheitsmodul 208 koppelt ferner Selective Availability
(SA) Daten über die
Leitung 209 mit dem Computersystem 211, wodurch
das Computersystem 211 PVT-Fehler aufgrund der selektiven
Verfügbarkeit
bzw. Selective Availability (SA) aufgehoben werden können.
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Das
Sicherheitsmodul 208 arbeitet auch durch das Erzeugen von
Daten, die von dem V-Code-Generator 202 verwendet
werden. Wie dies dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist, erzeugt
das Sicherheitsmodul 208 die Daten unter Verwendung eines
Schlüsselvariablenschlüssels (CV-Schlüssel) 205.
Das System 200 ermöglicht
es somit dem integrierenden GPS-Empfänger, die verschlüsselten V-Code-Signale
von der GPS-Konstellation
zu decodieren und zu verarbeiten.
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Nur
Benutzer, die mit GPS-Empfängern
ausgestattet sind, welche V-Code-Hardware (z. B. das Sicherheitsmodul 208 und
den V-Code-Generator 202) aufweisen, und welche aktuelle
CV-Schlüssel aufweisen,
können
die V-Code-Signale verarbeiten. Folglich wird der Zugriff auf die
CV-Schlüssel
sehr genau bzw. streng überwacht.
Darüber
hinaus ist das Design bzw. die Bauweise der Verschlüsselungs-Hardware
(Sicherheitsmodule) sehr streng geregelt. Dieses hohe Maß der Regelung
erhöht
die Kosten der Feldausrüstung
sowie der Vorratshaltung von PPS-Empfängern.
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Darüber hinaus
werden die aktuellen Sicherheitsmodule für gewöhnlich als Chipsätze von
drei oder mehr diskreten integrierten Schaltungen implementiert.
Demgemäß trägt das Sicherheitsmodul
zu einem signifikanten Teil der Kosten des PPS-Empfängers bei.
Die Implementierung des Sicherheitsmoduls mit mehreren Chips erhöht zudem
die Komplexität
eines PPS-Empfängers
und dergleichen. Dies alles sind Nachteile, wenn es das Ziel ist,
höchst
präzise
und kostenwirksame PPS-Empfänger
für militärische Anwendungen
einzusetzen, speziell für
den Fall von PPS-Empfängern
zur einmaligen Verwendung zum Einsatz in Verbindung mit PGMs.
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Aufgrund
der Komplexität
und der dem PPS-Empfänger
zugeordneten Kosten hinkt die Technologie des PPS-Empfängers um
Jahre hinter der Technologie der SPS-Empfänger für zivile Anwendungen bzw. Zwecke
zurück.
Das heißt,
dass die meisten Fortschritte in Bezug auf die GPS-basierte Technologie
im zivilen (SPS) Bereich des GPS-Markts gemacht werden.
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Aufgrund
der unterschiedlichen Fortschritte in der GPS-Technologie ist der
SPS-Empfänger
technologisch (z. B. in Bezug auf Software und Hardware) fortschrittlicher
als der PPS-Empfänger. Das
wiederum heißt,
dass der SPS-Empfänger
neuere Technologien aufweisen kann, weniger Energie bzw. Strom für dessen
Betrieb benötigt
und mit höher
entwickelter Software betrieben werden kann als der PPS-Empfänger. Die
mit der Entwicklung zahlreicher der verfügbaren Merkmale bzw. Funktionen
für den zivilen
Einsatz verbundenen Kosten für
nicht militärische
Benutzer in PPS-Empfängern
sind jedoch unangemessen hoch und würden niemals zu kostenwirksamen
Lösungen
führen.
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In
der Publikation "Use
of Military GPS in a Civil Environment" von D. A. Happel aus dem Juni 2003
(ION 59th Annual Meeting/GIGTF 22nd Guidance Test Symposium, 23.–25. Juni
2003, Albuquerque, NM, USA) wird die Beibehaltung separater militärischer
und ziviler Navigationssysteme gelehrt, wobei die militärische Lösung auch
weiterhin für
die zivile Luftfahrt verwendet werden kann, indem: die militärischen
und zivilen Lösungen
mit einer Vergleichsfunktion verglichen werden; ein Validitätssignal
auf der Basis des Vergleichs bereitgestellt wird; und die militärische Lösung so
lange verwendet wird, wie das Validitätssignal die Gültigkeit
der Lösung
anzeigt.
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Benötigt wird
ein Verfahren zur leichten Integration von SPS-Empfängersystemen
und PPS-Empfängertechnologie
auf kooperative bzw. zusammenwirkende Art und Weise. Ferner benötigt wird
ein Verfahren für
einen kooperativen Betrieb von SPS und PPS, welches es ermöglicht,
dass die besseren Anwendungen des zivilen SPS-Empfängers in der
anspruchsvolleren DoD-Umgebung des PPS-Empfängers funktionsfähig sind.
Ferner benötigt
wird ein Verfahren, das diese Vorteile bietet, ohne dabei die Präzision,
Integrität
oder Sicherheit zu kompromittieren. Die vorliegende Erfindung stellt
eine neuartige Lösung
für die
vorstehend beschriebenen Anforderungen bereit.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren für den kooperativen Betrieb
von SPS und PPS bereit. Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung stellen ferner ein Verfahren für den kooperativen
Betrieb von SPS und PPS bereit, welches es den besseren Anwendungen des
zivilen SPS-Empfängers
ermöglicht,
in der präziseren
DoD-Umgebung bzw.
Umgebung des US-amerikanischen Verteidigungsministeriums des PPS- Empfängers zu
arbeiten. Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung stellen ferner ein Verfahren bereit, das
diese Vorteile bzw. Vorzüge
biete, ohne dabei die Präzision,
Integrität
oder Sicherheit zu kompromittieren.
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In
einem Ausführungsbeispiel
wird ein Verfahren für
den kooperativen Betrieb von Standard Positioning Service (SPS)
und Precise Positioning Service (PPS) offenbart. In einem Ausführungsbeispiel wird
ein Positionierungs- bzw. Positionsbestimmungssignal empfangen.
Ein PPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals wird durch einen PPS-Empfänger erfasst.
Ein SPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals wird durch einen SPS-Empfänger erfasst.
Der PPS-Empfänger
und der SPS-Empfänger
werden danach kommunikativ bzw. kommunikationsfähig gekoppelt. Der PPS-Datenabschnitt
von dem PPS-Empfänger
wird danach mit dem SPS-Datenabschnitt von dem SPS-Empfänger kreuzvalidiert,
wobei die Kreuzvalidierung des PPS-Datenabschnitts und des SPS-Datenabschnitts Informationen über die
Validität
des in einer PPS-Umgebung betriebenen SPS-Positionierungssignals
bereitstellt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die hierin enthalten sind und einen Bestandteil der
vorliegenden Patentschrift bilden, veranschaulichen Ausführungsbeispiele
der Erfindung und dienen in Verbindung mit der Beschreibung der
Erläuterung
der Grundsätze der
vorliegenden Erfindung. Es zeigen:
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1 eine
dem Stand der Technik entsprechende Ansicht einer Konstellation
von GPS-Satelliten
in der Umlaufbahn;
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2 eine
dem Stand der Technik entsprechende Ansicht eines PPS-Systems,
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3 ein
Flussdiagramm des Verfahrens für den
kooperativen Betrieb von SPS und PPS gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
Ausführungsbeispiel
der Stufen des möglichen
kooperativen Betriebs von SPS und PPS gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
Flussdiagramm des Verfahrens für den
kooperativen Betrieb von Standard Positioning Service und Precise
Positioning Service gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 ein
Computersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
7A ein
Blockdiagramm eines Systems für
einen kooperativen Betrieb von Standard Positioning Service und
Precise Positioning Service mit einer separaten Antennenkonfiguration
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7B ein
Blockdiagramm eines Systems für
einen kooperativen Betrieb von Standard Positioning Service und
Precise Positioning Service mit einer gemeinsam genutzten Antennenkonfiguration gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8A ein
Blockdiagramm eines Systems für
einen kooperativen Betrieb von Standard Positioning Service und
Precise Positioning Service mit einer separaten Antennenkonfiguration
und einem Controller gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
8B ein
Blockdiagramm eines Systems für
einen kooperativen Betrieb von Standard Positioning Service und
Precise Positioning Service mit einer gemeinsam genutzten Antennenkonfiguration und
einem Controller gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 ein
Blockdiagramm eines Systems für einen
kooperativen Betrieb von Standard Positioning Service und Precise
Positioning Service mit einer gemeinsam genutzten Antennenkonfiguration
und einer Personal Computer Memory Card Interface Architecture (PSMCIA)
Konfiguration gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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10 ein
Blockdiagramm eines Systems für
einen kooperativen Betrieb von Standard Positioning Service und
Precise Positioning Service mit einer Vermessungskonfiguration gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Nachstehend
wird im Detail Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
genommen. Die Erfindung wird zwar in Verbindung mit bevorzugten
Ausführungsbeispielen beschrieben,
wobei hiermit jedoch festgestellt wird, dass eine Beschränkung der
vorliegenden Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele nicht beabsichtigt
ist. Vielmehr soll die Erfindung Alternativen, Modifikationen und Äquivalente
einschließen,
die gemäß dem Gedanken
und dem in den anhängigen
Ansprüchen definierten
Umfang der Erfindung enthalten sind. Ferner werden in der folgenden
genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung zahlreiche spezifische Einzelheiten
ausgeführt,
um ein umfassendes Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Die vorliegende Erfindung
kann aber auch ohne diese besonderen Einzelheiten ausgeführt werden.
In anderen Fällen
wurde auf die nähere
Beschreibung allgemein bekannter Verfahren, Abläufe, Komponenten und Schaltungen
verzichtet, um die Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.
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Einige
Abschnitte der folgenden genauen Beschreibung sind als Prozeduren
bzw. Abläufe,
Logikblöcke,
Verarbeitungen und andere symbolische Darstellungen von Operationen
an Datenbits in einem Computerspeicher dargestellt. Diese Beschreibungen
und Darstellungen sind das vom Fachmann auf dem Gebiet der Datenverarbeitung
verwendete Mittel, um die Substanz ihrer Arbeiten am effektivsten anderen
Fachleuten auf dem Gebiet zu vermitteln. Hierin und allgemein gilt
eine Prozedur bzw. ein Ablauf, ein Logikblock, eine Verarbeitung
bzw. ein Verfahren, ein Schritt, etc. als unabhängige Folge von Schritten oder
Anweisungen, die zu einem gewünschten
Ergebnis führen.
Die Schritte sind Schritte, welche physikalische Manipulationen
physikalischer Größen erfordern.
Für gewöhnlich,
jedoch nicht unbedingt, nehmen diese Größen die Form elektrischer oder
magnetischer Signale an, die gespeichert, übertragen, verknüpft, verglichen
und anderweitig in einem Computersystem manipuliert werden können. Es
hat sich zeitweise als praktisch erwiesen, überwiegend aufgrund der allgemein üblichen
Verwendung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen,
Terme bzw. Begriffe, Zahlen bzw. Ziffern oder dergleichen zu bezeichnen.
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Hiermit
wird jedoch festgestellt, dass all diese und ähnliche Begriffe den entsprechenden
physikalischen Größen zugeordnet
werden müssen
und lediglich praktische bzw. geeignete Bezeichnungen darstellen,
die für
diese Größen angewandt
werden. Sofern in der folgenden Beschreibung keine eindeutigen anders
lautenden Angaben gemacht werden, wird hiermit festgestellt, dass
sich Beschreibungen in der ganzen vorliegenden Erfindung, welche
Begriffe wie "empfangen" oder "verarbeiten" oder "entschlüsseln" oder "verschlüsseln" oder "decodieren" oder "codieren" oder "erfassen" oder dergleichen
verwenden, auf die Aktion bzw. Maßnahme sowie Verfahren bzw.
Prozesse eines Computersystems oder einer ähnlichen elektronischen Rechenvorrichtung
beziehen, welche Daten manipuliert und transformiert, die in den
Registern und Speichern des Computersystems als physikalische (elektronische)
Größen dargestellt
sind, und zwar n andere Daten, die ähnlich als physikalische Größen in den
Speichern oder Registern des Computersystems oder anderer derartiger
Datenspeicher-, Datenübertragungs-
oder Anzeigevorrichtungen dargestellt werden.
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In
folgendem Bezug auf die Abbildung aus 3 zeigt
diese ein Flussdiagramm 300 des Verfahrens für den kooperativen
Betrieb von Standard Positioning Service (SPS) und Precise Positioning
Service (PPS) gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Im Allgemeinen ermöglichen es Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung einem Benutzer, die höher entwickelten bzw. moderneren
Aspekte eines zivilen (SPS) GPS-Empfängers zu
nutzen, während
die Genauigkeit bzw. Präzision eines
militärischen
(US-amerikanisches
Verteidigungsministerium) (DoD) (PPS) GPS-Empfängers beibehalten werden. Im
Besonderen stehen aufgrund der Fortschritte auf dem Markt für zivile
GPS-Empfänger zahlreiche
Implementierungen von GPS-Funktionen (z. B. Landvermessung, Luftfahrt, Lokalisierung,
interaktive Karten, zwei Antennen-Blattsteuersysteme für die Maschinensteuerung, differenzielle
einsetzbare Systeme, die mehrere differenzielle Quellen verwenden,
wie zum Beispiel Küstenwache,
L-Band, Funkverbindung und dergleichen) in einer technisch höher entwickelten
Form in einem SPS-Empfänger
als in einem PPS-Empfänger zur Verfügung. In
bestimmten Situationen kann es jedoch vorkommen, dass Positionsbestimmungs-
bzw. Positionierungssignale, auf die normalerweise durch einen SPS-Empfänger zugegriffen
wird, Fehlfunktionen, ein Jamming, ein Spoofing aufweisen oder nicht verfügbar sind
oder dergleichen. Unter diesen Bedingungen kann der PPS-Empfänger (der
sich für
einen vollständigen
L1/L2-Betrieb sowie eine Funktionsweise in einem kryptografischen
Modus eignet) Daten für
die erweiterte Nutzung durch die SPS-Anwendung bereitstellen. Wenn
beide Empfänger
funktionstüchtig
sind, können
die von den SPS- und PPS-Empfängern
empfangenen Rohdaten verglichen werden, um sicherzustellen, dass
beide Empfänger
die gleichen Informationen empfangen.
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Zusätzlich zu
der größeren Anzahl
von GPS-Vorrichtungen bzw. GPS-Geräten erreicht der PPS-Empfänger auch
eine verbesserte Unterdrückung
von Jamming bzw. Störungen
oder Interferenzen sowie eine verbesserte Antispoofing-Fähigkeit als
bei einem SPS-Empfänger.
Wie dies hierin beschrieben ist, besitzt der PPS-Empfänger ferner
vollständigen
Zugriff auf das L2-Band und die geschützten Daten, während der
SPS-Empfänger
nur auf das L1-Band zugreifen kann. Der Einsatz von GPS als das
Format zur Bereitstellung des Positionierungssignals dient lediglich
den zwecken der Kürze
und Klarheit. Die vorliegende Erfindung eignet sich gut zum Einsatz
in Verbindung mit jeder Vorrichtung bzw. jedem Netz bzw. Netzwerk,
die bzw. das ein Positionsbestimmungssignal bzw. ein Positions-
oder Positionierungssignal bereitstellt (z. B. GLONASS, WAAS, Galileo
oder dergleichen).
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In
einem Ausführungsbeispiel
kann eine Kreuzvalidierung eingesetzt werden, um sicherzustellen,
dass der SPS-Empfänger
kein Spoofing bzw. keine Manipulation erfährt. Zum Beispiel kann ein feindliches
Positionierungssignal (z. B. ein Spoofing-Signal, ein vorsätzlich falsches
Signal oder ein Signal einer Vorrichtung mit Fehlfunktion) übertragen werden.
Dieses Signal kann in der Lage sein, den C/A-Code richtig nachzuahmen,
wodurch die Genauigkeit des SPS-Empfängers kompromittiert wird.
In einem ungünstigeren
Fall kann das feindliche bzw. nicht freundlich gesinnte Signal die
Erfassung der eigenen Position durch den SPS-Empfänger vollständig unmöglich machen
bzw. verhindern. Ein PPS-Empfänger
kann jedoch in der Lage sein, dessen kryptografische Fähigkeiten,
einen besseren Empfang des Positionierungssignals und den P-Code
(oder Y-Code) zu nutzen, um die eigene Position selbst korrekt zu
bestimmen. Durch Kreuzvalidierung der Rohdaten (oder der Pseudoentfernungen
oder aller anderen etwaigen Datenfelder, die hierin beschrieben
sind) zwischen den beiden Empfängern kann
das feindliche Signal identifiziert, isoliert und aus dem Datensatz
des SPS-Empfängers
entfernt werden.
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Der
PPS-Empfänger
kann zum Beispiel die PPS Service Positionierungssignale verfolgen
und Daten bereitstellen, die einen kommerziellen SPS-Empfänger unterstützen. Dies
kann den SPS-Empfänger
in vielen Phasen des Betriebs unterstützen, wie unter anderem dabei
es zu verhindern, dass vorsätzlich
oder nicht vorsätzlich
falsche GPS-Signale verfolgt werden (z. B. GPS-ähnliche Signale mit einer beliebigen
Kombination von identischem oder ungültigem Pseudozufallscode, Navigationsnachricht,
empfangener Signalstärke
und Träger/Code-Doppler-Raten von
Sendern oder Repeatern). Im militärischen Bereich wird die absichtliche bzw.
vorsätzliche
Erzeugung dieser fehlerhaften Positionierungssignale als "Spoofing" bezeichnet und diese
Abschwächungsfunktionalität wird hierin
als Antispoofing bezeichnet.
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Der
PPS-Empfänger
(auf der Basis dessen eigener Verarbeitungsfähigkeit oder auf der Basis von
Informationen, die durch ein Host-System bereitgestellt werden,
das Zugriff auf vertrauenswürdige Daten
aufweist) stellt die Integrität
ebenso bereit wie Daten in Form einer "Verfolgungsliste", wobei eine Liste mit Satellitenidentifikation,
Code/Trägerwert, Doppler-Raten, Güte des empfangenen
Signals (C/No oder äquivalent),
Jamming-Signalstärke,
sonstige Verfolgungsdaten und die Verfolgungshistorie für gültige GPS-Signale,
die der SPS-Empfänger verfolgen
sollte, bereitgestellt wird. Darüber
hinaus stellt der PPS-Empfänger
Integrität
und Daten in Form einer "nicht
Verfolgungsliste" bereit,
welche die gleichen Informationen für ungültige GPS-Signale bereitstellt,
die der SPS-Empfänger
nicht verfolgen bzw. nachführen
sollte. Der PPS-Empfänger
kann auch alle anderen GPS-Daten oder Signalinformationen bereitstellen,
die von dem PPS-Empfänger
erfasst werden, die eingesetzt werden können, um den SPS-Empfänger in
vielen Phasen des Betriebs zu unterstützen. Der SPS-Empfänger kann
danach die Integritätsdaten
verarbeiten, um sicherzustellen, dass keine ungültigen GPS-Signale verarbeitet
werden.
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Das
Verfahren der Kreuzvalidierung der PPS- und SPS-Empfänger stellt
somit die kombinierte Performance bzw. Leistung, Funktionalität und Integrität bereit,
die in SPS- oder PPS-Empfängern
alleine als Standalone-Empfänger
unter Umständen nicht
verfügbar
ist. Ein PPS-Empfänger
stellt zum Beispiel häufig
nicht so viel Funktionalität
(z. B. RTK) bereit oder das Leistungsniveau, das von einem kommerziellen
SPS-Empfänger
für die
Vermessung, die Maschinensteuerung oder die zivile Luftfahrt bereitgestellt
wird. Durch die Kreuzvalidierung der Daten von dem SPS-Empfänger mit
den Daten von dem PPS-Empfänger
kann ferner der Einsatz des SPS-Empfängers möglich sein, so dass dieser
in einer Umgebung einsatzfähig
bzw. funktionstüchtig
ist, in der die Antispoofing-Funktionalität eine Voraussetzung ist. Zum
Beispiel kann der erhöhte
Wert der Integrität
eingesetzt werden, um mögliche
Beeinträchtigungen
für menschliches
Leben zu reduzieren, wenn ungültige
GPS-Signale verwendet werden (z. B. in der zivilen Luftfahrt).
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In
folgendem Bezug auf Schritt 301 aus der Abbildung aus 3 wird
ein Positionierungssignal empfangen. In einem Ausführungsbeispiel
kann das Positionierungssignal P-Code, C/A-Code und/oder V-Code
umfassen, enthalten auf einem L1-Band und/oder einem L2-Band.
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In
folgendem Bezug auf Schritt 303 aus der Abbildung aus 3 versuchen
in einem Ausführungsbeispiel
beide Empfänger
zu erfassen. Das heißt,
sowohl der PPS-Empfänger
als auch der SPS-Empfänger
versuchen, das Positionierungssignal zu erfassen. Der Erfassungsversuch
kann aus einem Kaltstart (z. B. keine präzisen Zeit-, Position- oder
Geschwindigkeitsinformationen), einem Warmstart (teilweise präzise Initialisierungsinformationen) oder
einem voll einsatzbereiten Start bzw. Heißstart (sehr präzise Initialisierungsinformationen)
erfolgen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
bezieht sich die Initialisierung der Empfänger auf Position, Geschwindigkeit,
Zeit und Daten (PVT). Der Startzustand (z. B. kalt, warm oder heiß) kann
eine Funktion dessen sein, wie kürzlich
der Empfänger
verwendet worden ist. Wenn zum Beispiel der letzte Einsatz, in dem
gleichen allgemeinen Gebiet erfolgte und die gleichen GPS-Satelliten wie beim
jetzigen Einsatz verwendet worden sind, so kann die Erfassungszeit deutlich
schneller sein als bei einem Empfänger, der noch nicht in dem
gleichen Gebiet oder innerhalb des gleichen Zeitraums eingesetzt
worden ist.
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In
folgendem Bezug auf Schritt 305 aus der Abbildung aus 3 können nachdem
ein Zeitraum verstrichen ist nach dem Empfang des Positionierungssignals,
sowohl die SPS- als auch die PPS-Empfänger das Positionierungssignal
erfolgreich erfasst haben oder nicht. Im Allgemeinen gibt es vier
Möglichkeiten.
Sowohl der PPS-Empfänger als
auch der SPS-Empfänger haben
erfasst, der PPS-Empfänger
hat nicht erfasst, wobei der SPS-Empfänger hingegen erfasst hat,
der PPS-Empfänger
hat erfasst und der SPS-Empfänger
hat nicht erfasst, oder keiner der Empfänger, weder der SPS-Empfänger noch
der PPS-Empfänger,
haben die Daten in dem Positionierungssignal erfasst.
-
In
folgendem Bezug auf Schritt 310 aus der Abbildung aus 3 haben
sowohl der PPS-Empfänger als
auch der SPS-Empfänger
das Positionierungssignal erfasst. Nachdem ein Empfänger das GPS-Positionierungssignal
zum ersten Mal erfasst hat, führt
der Empfänger
im Allgemeinen eine Eigenvalidierung durch, um sicherzustellen,
dass er ordnungsgemäß arbeitet
und dass die GPS-Daten einen ordnungsgemäßen Betrieb ermöglichen.
-
In
folgendem Bezug auf Schritt 311 aus 3 gilt,
dass die Empfänger
(z. B. SPS und PPS) die Daten kreuzvalidieren, sobald sie beide
erfolgreich erfasst haben. Das heißt, sie vergleichen ihre individuellen
Datenbanken, um sicherzustellen, dass sie beide korrelierende Daten
empfangen. Die Daten können
zum Beispiel auf der Ebene der 1500 Bit Navigationsnachricht (z.
B. Rohdaten) verglichen werden. Das heißt, die PPS- und SPS-Empfänger können ihre
1500 Bit Navigationsnachrichten von jedem Satelliten (oder anderen
Vorrichtungen, welche das GPS- oder GLONASS- oder WAAS-Positionierungssignal
liefern) vergleichen, um sicherzustellen, dass sie beide die gleichen
Daten empfangen.
-
In
folgendem Bezug auf Schritt 312 aus der Abbildung aus 3 werden
in einem Ausführungsbeispiel
der SPS-Abschnitt der Daten und der PPS-Abschnitt der Daten zu Vereinbarungszwecken verglichen.
Sie können
zum Beispiel auf der Ebene der 1500 Bit Navigationsnachricht verglichen
werden oder auf jeder anderen hierin näher beschriebenen Ebene. In
einem Ausführungsbeispiel
kann die Kreuzvalidierung der Daten konstant erfolgen. In einem
anderen Ausführungsbeispiel
kann die Kreuzvalidierung der Daten auf zyklische Art und Weise
erfolgen. Abhängig
von der Notwendigkeit zeitgerechter Integritätsdaten kann der PPS-Empfänger zum
Beispiel periodisch ein- und ausgeschaltet werden, um Strom bzw.
Leistung zu sparen. Ferner kann der SPS-Empfänger auch eine Logik aufweisen,
um den PPS-Empfänger
periodisch aufzuwecken auf der Basis von Zeit, Modus oder GPS-Signalverfolgungsverlauf
(z. B. signifikante Änderung
der empfangenen Positionierungssignalstärke, Auftreten eines Satelliten,
der vorher nicht von dem PPS-Empfänger verfolgt
worden ist, gemäß Aufführung in
der "Verfolgungsliste" oder dergleichen).
-
Wenn
in folgendem Bezug auf Schritt 313 der Abbildung aus 3 sich
die SPS- und PPS-Daten
von den Empfängern
in Übereinstimmung
befinden (z. B. bei erfolgreicher Kreuzvalidierung), bleiben beide
Empfänger
funktionstüchtig,
und der Einsatz des PPS-Empfängers für die Validierung
und des SPS-Empfängers
für funktionale
Einsätze
wurde vorgenommen. In diesem Fall kann der Benutzer sowohl den SPS
als auch den PPS in ihrem jeweils gültigen Zustand einsetzen.
-
Wenn
in folgendem Bezug auf Schritt 315 aus der Abbildung aus 3 in
einem Ausführungsbeispiel
eine Diskrepanz festgestellt wird während dem Verfahren der Kreuzvalidierung,
so kann es sich bei der Standardeinstellung darum handeln, dass
die PPS- Daten als
gültiger
als die SPS-Daten gekennzeichnet werden. In diesem Fall können die
PPS-Daten an den
SPS-Empfänger
bereitgestellt werden.
-
Diese
Standardeinstellung kann auf die Sammlung der PPS-Daten zurückzuführen sein,
die während
dem schichtweisen Schutzverfahren erfolgt. Zum Beispiel weist der
PPS-Empfänger
die Y-Code-Nachführungsfunktion
(die schwerer gespooft werden kann) über die militärische kryptografische Funktion
auf. Ferner erhält
der PPS-Empfänger
die GPS-Navigationsnachricht
von der Y-Code-Nachführung,
wodurch ihre Validität
nachgewiesen wird. Der PPS-Empfänger
kann auch überbestimmte
PVT-Lösungen
einsetzen, die vom Empfänger
autonome Integritätsüberwachung
(RAIM als englische Abkürzung
von Receiver Autonomous Integrity Monitoring) und/oder Fehlererkennung
und -ausschluss (FDE als englische Abkürzung von Fault Detection and
Exclusion) zum Identifizieren von GPS-Positionierungssignalen, die nicht mit
anderen nachgeführten
bzw. verfolgten Positionierungssignalen konsistent sind. Darüber hinaus
kann der PPS-Empfänger
eine frühe
bis direkte Erfassung und eine periodische neue Suche einsetzen,
um mehrere Pfade und Repeater zu identifizieren. Der PPS-Empfänger kann
auch als das kombinierte System bereitgestellt werden, mit der Fähigkeit,
autonome GPS PVT in Gegenwart höherer Jamming-Werte zu berechnen
als der SPS-Empfänger
selbst handhaben kann. Der PPS-Emfpänger kann ferner eine direkte
Messung der ionosphärischen
Verzögerung
von der L1/L2-Messfähigkeit
bereitstellen, die von dem SPS-Empfänger bei dessen eigenen Verarbeitung
verwendet werden kann anstatt des Einsatzes des SPS-Ionomodells
oder anderer Ionoschätzwerte,
die einzig und allein über SPS-Mittel
bestimmt werden. Darüber
hinaus ermöglichen
die PPS-Integritäts-Such-Bin-Daten,
dass der SPS-Empfänger
direkt das Positionierungssignal erfasst, ohne zu suchen oder ohne
dessen Suchfenster zu verkleinern, wodurch die Erfassungs-/Wiedererfassungszeit
reduziert und der "Halte"-Schwellenwert für die SPS-Nachführung reduziert
wird. Der PPS-Empfänger
kann zum Beispiel über
eine absatzweise Jammer-/Interferenzquelle
verfolgen bzw. nachführen,
während
der SPS-Empfänger
die Verfolgung verliert. Die Integritäts-/Such-Bin-Daten können auch
die ganzzahlige Zeit für
die Behebung von Mehrdeutigkeiten beschleunigen.
-
Die
SPS-Daten können
somit als fehlerverdächtig
in ihrem ursprünglichen
Zustand gespeichert und durch die PPS-Daten an dem SPS-Empfänger überschrieben
werden. Die Überschreibung
kann auf einer GPS-Vorrichtung durch die Basis der GPS-Vorrichtung
erfolgen oder auf der Basis der vollständigen Datenüberschreibung.
Wenn zum Beispiel eine einzelne GPS-Vorrichtung ein fehlerhaftes
Positionierungssignal an den SPS-Empfänger bereitstellt, kann der
PPS-Empfänger
den SPS-Empfänger
anweisen, das fehlerhafte Positionierungssignal zu ignorieren und
ohne das fehlerhafte Positionierungssignal zu arbeiten. Wenn der
SPS-Empfänger
jedoch mit den Daten, die er empfängt nicht korrekt arbeiten
kann, so können
die vollständigen
Navigationsdaten von dem PPS-Empfänger durch den SPS-Empfänger verwendet
werden. Obwohl der SPS-Empfänger
somit die Navigationsdaten nicht selbst erhalten kann, erhält der SPS-Empfänger somit
funktionale Fähigkeiten
bei, wodurch es einem Benutzer ermöglicht wird, vollständigen Zugriff
auf die erforderliche Software und Hardware zu haben.
-
Wenn
die Daten von dem SPS-Empfänger ferner
als fehlerverdächtig
dargestellt sind, kann eine weitere Analyse der SPS-Daten eine Analyse
von GPS-Vorrichtung zu GPS-Vorrichtung umfassen, um festzustellen,
welche GPS-Vorrichtung die fehlerverdächtigen Daten übermittelt.
Diese Analyse fehlerverdächtiger
Daten kann zu der Erkennung einer GPS-Vorrichtung mit "Spoofing" führen
oder einer nicht funktionstüchtigen
bzw. sich nicht im Einsatz befindlichen Vorrichtung, die eine oder
mehrere falsche 1500 Bit Navigationsnachrichten an den SPS-Empfänger bereitstellen
kann.
-
Wenn
in einem anderen Ausführungsbeispiel die
verglichenen Daten (z. B. SPS-Daten und PPS-Daten) nicht übereinstimmen,
so kann unter Umständen
durch den SPS-Empfänger
keine Position bereitgestellt werden, bis er durch den kryptografisch
bestätigten
PPS-Empfänger
aktualisiert worden ist. Wenn in einem weiteren Ausführungsbeispiel
die verglichenen Daten (z. B. SPS-Daten und PPS-Daten) nicht übereinstimmen,
so kann ein Indikator verwendet werden, um den Benutzer über die
Möglichkeit
fehlerhafter Daten zu informieren, und dass die PVT-Daten unter
Umständen
nicht verlässlich
sind (z. B. fehlerverdächtig).
Bei der Warnmeldung bzw. Warnung kann es sich zum Beispiel um ein
farbiges Licht bzw. eine farbige Leuchte (z. B. rot = Warnung, grün = unverdächtig),
ein Blinklicht, eine blinkende Anzeige oder dergleichen handeln,
wodurch die Aufmerksamkeit des Benutzers geweckt wird, der den SPS-Empfänger verwendet.
-
In
folgendem Bezug auf Schritt 318 aus der Abbildung aus 3 kann
der ungültig
gemachte SPS-Empfänger
den Benutzer dazu zwingen, bewusst die PVT-Daten als unzuverlässige Daten
mit nur begrenzten Fähigkeiten
auszuwählen.
Zum Beispiel kann eine Position bestimmt werden, allerdings ohne
Integritätsprüfung. In
einem Ausführungsbeispiel kann
der Einsatz von bewusst ausgewählten
zuverlässigen
Daten erforderlich sein, da die PPS-Daten unter Umständen schwieriger
zu erfassen sind als SPS-Daten. Zum Beispiel befinden sich die PPS- und
SPS-Empfänger
an unterschiedlichen Standorten, und der PPS-Empfänger
wird blockiert oder die kryptografischen Daten des PPS sind ungültig oder dergleichen.
-
Wenn
der PPS-Empfänger
hingegen aufgrund einer Verschlechterung des Empfangs des SPS-Empfängers Informationen
an den SPS-Empfänger
liefert, so kann die Datenübertragung
auf klassifiziertem oder nicht klassifiziertem Niveau erfolgen. Auf
nicht klassifiziertem Niveau können
die Rohdaten oder der unberichtigte Pseudobereich von dem PPS-Empfänger ohne
Klassifizierungsprobleme zu dem SPS-Empfänger übertragen werden. Auf der klassifizierten
Ebene kann es für
Daten, die durch die Verschlüsselung
bzw. Kryptografie des PPS-Empfängers verlaufen
und danach zu dem SPS-Empfänger übertragen
worden sind, erforderlich sein, dass der SPS-Emfpänger ebenfalls
klassifiziert wird. Wenn der SPS-Empfänger zum
Beispiel klassifizierte Daten von dem PPS-Empfänger empfängt (z. B. aufgrund der Unfähigkeit
des SPS-Empfängers,
ein Positionierungssignal zu empfangen oder ein korrektes Positionierungssignal
oder Jamming oder dergleichen), so muss der SPS-Empfänger
ebenfalls als kryptografische Vorrichtung und mit dem gleichen Maß an Sicherheit
behandelt werden, wie der PPS-Empfänger, der die klassifizierten
Daten liefert.
-
Wenn
in erneutem Bezug auf Schritt 305 aus der Abbildung aus 3 der
PPS-Empfänger
erfasst hat, der SPS-Empfänger
jedoch nicht erfasst hat, so tritt der Schritt 330 ein.
In einem Ausführungsbeispiel kann
das Fehlen der Erfassung des Positionierungssignals durch den SPS-Empfänger auf
Jamming, Spoofing, fehlende Leistung bzw. fehlenden Strom oder dergleichen
begründet
sein.
-
Wenn
in folgendem Bezug auf Schritt 332 aus der Abbildung aus 3 der
PPS-Empfänger funktionsfähig ist
bzw. sich im Einsatz befindet und sich selbst validiert hat, kann
der PPS-Empfänger danach
beginnen, den SPS-Empfänger
zu unterstützen,
indem Daten dem SPS-Empfänger zugeführt werden.
Diese Datenübertragung
von dem PPS-Empfänger
kann an jedem der Mehrzahl von Teil- bzw. Untersystemen der SPS-
und PPS-Empfänger
erfolgen, die hierin beschrieben sind (z. B. 4). Zum
Beispiel kann der PPS-Empfänger
an den SPS-Empfänger
nicht klassifizierte Rohdaten oder Pseudobereichsvariablen bereitstellen,
um den Betrieb des SPS-Empfängers
zu unterstützen.
-
Der
PPS-Empfänger
kann zum Beispiel an den SPS-Empfänger klassifizierte (oder nicht
klassifizierte) PVT-Daten bereitstellen, die es dem SPS-Empfänger ermöglichen,
funktionstüchtig
zu sein bzw. zu arbeiten, ohne dass tatsächlich Daten für diesen
selbst erfasst werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der PPS-Empfänger an den
SPS-Empfänger andere
klassifizierte oder nicht klassifizierte Daten bereitstellen, die
es dem SPS-Empfänger ermöglichen,
zu arbeiten, während er
weiterhin versucht, seine eigenen Daten zu erfassen.
-
Zusätzlich zu
der Bereitstellung von Daten an den SPS-Empfänger können der PPS-Empfänger und/oder
der SPS-Empfänger
die möglichen
Ursachen dafür
analysieren, dass der SPS-Empfänger nicht
in der Lage ist zu erfassen. Diese Analyse kann zu der Identifikation
der manipulierenden (spoofing) oder störenden (jamming) Vorrichtung
oder jeden anderen einer Reihe von Gründen führen, warum der SPS-Empfänger keine
Erfassung vornimmt. Sie kann ferner dem SPS-Empfänger die richtigen Positionen für die Suche
nach dem Signal von der GPS-Vorrichtung bereitstellen. Wenn der
PPS-Empfänger
sich zum Beispiel seit einem bestimmten Zeitraum an einer Position
befindet und der SPS-Empfänger
neu in dem Gebiet ist, so kann der PPS-Empfänger in der Lage sein, den
SPS-Empfänger
direkt zu versorgen (z. B. mit aktuellen Satellitenpositionen und
Satellitenstärken,
präzisen
Informationen zu Position, Geschwindigkeit und Zeit), wodurch die
Erfassungsgeschwindigkeit des SPS-Empfängers
verbessert wird. Wenn gemäß dem Stand
der Technik ein SPS-Empfänger
keine Erfassung vornehmen konnte, wäre de Benutzer ohne PVT-Ergebnisse
verblieben. Darüber hinaus
wird der wahre Grund dafür,
dass der SPS-Empfänger
keine Erfassung vornehmen kann, unter Umständen nicht gefunden, und der
Benutzer des SPS-Empfängers
bliebe ohne funktionstüchtigen Empfänger.
-
In
folgendem Bezug auf Schritt 335 aus der Abbildung aus 3 wird
eine Prüfung
vorgenommen, um festzustellen, ob der SPS-Empfänger erfasst hat. Wenn der
SPS-Empfänger in
einem Ausführungsbeispiel
dabei nicht erfasst, wie dies hierin beschrieben ist (z. B. Schritt 311),
so führen
der PPS-Empfänger
und der SPS-Empfänger
eine Kreuzvalidierung durch, um sicherzustellen, dass die verwendeten
Daten gültig
sind. Und das Verfahren bzw. der Ablauf fahren gemäß der Beschreibung
aus Schritt 311 der Kreuzvalidierung fort.
-
Wenn
hingegen, wie dies hierin beschrieben ist (z. B. in Schritt 318),
der SPS-Empfänger
nicht erfasst, so kann der Benutzer die Option haben, die Informationen
von dem PPS-Empfänger dem SPS-Empfänger zuzuführen, um
den SPS-Empfänger
funktionsbereit zu gestalten. Ferner können die von dem PPS-Empfänger dem
SPS-Empfänger
zugeführten
Daten klassifiziert oder nicht klassifiziert sein, wie dies hierin
beschrieben ist. Die resultierende Kollaboration von SPS- und PPS-Empfänger kann in
der Folge den Kreuzvalidierungsschritt (z. B. 311) überspringen
bzw. auslassen und in einem ungültigen
Zustand arbeiten. Im Besonderen können die Daten nicht kreuzvalidiert
werden, wenn nur ein Datensatz gegeben ist. In einem Ausführungsbeispiel jedoch,
wenn die PPS-Daten als zuverlässiger
Datensatz während
dem Vorgang der Selbstvalidierung angezeigt werden, können die
Daten nach Wahl des Benutzers von dem SPS-Empfänger als gültig behandelt werden.
-
Wenn
in erneutem Bezug auf den Schritt 305 aus der Abbildung
aus 3 der SPS-Empfänger erfasst
hat, während
der PPS-Empfänger
nicht erfasst hat, so erfolgt der Schritt 320. In einem
Ausführungsbeispiel
kann dieses Fehlen der Erfassung des Positionierungssignals durch
den PPS-Empfänger
auf fehlende Qualität
der Initialisierungsdaten, Jamming (Störungen), Spoofing (Manipulationen),
fehlende Leistung, falsches kryptografisches Material oder dergleichen
zurückzuführen sein,
wobei der PPS-Empfänger keine
Erfassung erreicht.
-
In
erneutem Bezug auf Schritt 322 aus der Abbildung aus 3 gilt
in einem Ausführungsbeispiel,
sobald der SPS-Empfänger
betriebsbereit ist und sie Selbst- bzw. Eigenvalidierung vorgenommen hat,
dass der SPS-Empfänger
danach damit beginnen kann, den PPS-Empfänger dabei zu unterstützen, Daten
dem PPS-Empfänger
zuzuführen.
Diese Datenübertragung
von dem SPS-Empfänger
kann an jedem der Mehrzahl von Teilsystemen der SPS- und PPS-Empfänger erfolgen,
wie dies hierin beschrieben ist (z. B. 4). Zum
Beispiel kann der SPS-Empfänger
den PPS-Empfänger
mit PVT-Daten, Rohdaten oder Pseudobereichsvariablen versorgen,
um die Erfassung durch den PPS-Empfänger zu unterstützen.
-
In
einem Ausführungsbeispiel
kann der SPS-Empfänger
den PPS-Empfänger
mit PVT-Daten versorgen, was es dem PPS-Empfänger ermöglicht, funktionstüchtig zu
arbeiten, ohne tatsächlich
selbst Daten zu erfassen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der SPS- Empfänger den
PPS-Empfänger
mit weiteren bzw. anderen Daten versorgen, die es ermöglichen,
dass der PPS-Empfänger
teilweise funktions- bzw. einsatzbereit ist, während er weiterhin versucht,
selbst Daten zu erfassen.
-
Zusätzlich zu
der Bereitstellung der Positionierungssignaldaten an den PPS-Empfänger kann der
SPS-Empfänger
und/oder der PPS-Empfänger die
möglichen
Ursachen dafür
analysieren, dass der PPS-Empfänger
nicht erfassen kann. Diese Analyse kann zu der Identifikation der
manipulierenden oder störenden
Vorrichtung oder jedes anderen einer Reihe möglicher Gründe dafür führen, dass der PPS-Empfänger nicht
erfasst. Ferner können
dem PPS-Empfänger die
richtigen Orte bereitgestellt werden, um nach Satelliten zu suchen.
Wenn der SPS-Empfänger
sich zum Beispiel seit einem bestimmten Zeitraum in dem Gebiet bzw.
an der Position befindet und der PPS-Empfänger neu indem Gebiet ist,
so kann der SPS-Empfänger
in der Lage sein, den PPS-Empfänger
mit direkten Informationen (z. B. aktuellen Satellitenpositionen
und Satellitenstärken) zu
versorgen, wodurch die Erfassungsgeschwindigkeit des PPS-Empfängers verbessert
wird. Wenn gemäß dem Stand
der Technik ein PPS-Empfänger nicht
erfassen kann, so erhält
der Benutzer keine PVT-Ergebnisse.
Darüber
hinaus kann es sein, dass der wirkliche Grund für die Unfähigkeit zur Erfassung durch
den PPS-Empfänger
nicht ermittelt werden kann.
-
Wenn
in einem Ausführungsbeispiel
in folgendem Bezug auf Schritt 325 aus 3 der PPS-Empfänger nicht
erfasst, so führen
der PPS-Empfänger
und der SPS-Empfänger,
wie dies hierin beschrieben ist (z. B. Schritt 311), eine
Kreuzvalidierung durch, um sicherzustellen, dass die verwendeten
Daten gültig
sind, und der Ablauf fährt
gemäß der Beschreibung
mit dem Schritt der Kreuzvalidierung 311 fort.
-
Wenn
hingegen der PPS-Empfänger
nicht erfasst, so kann dem Benutzer die Option zur Verfügung stehen,
die Informationen von dem SPS-Empfänger dem PPS-Empfänger zuzuführen, um
den PPS-Empfänger
einsatzbereit bzw. funktionstüchtig zu
machen. Wie dies hierin beschrieben ist, kann die resultierende
Kollaboration der Empfänger
ferner danach den Schritt der Kreuzvalidierung auslassen und arbeiten.
Speziell gibt es keine Möglichkeit,
eine Kreuzvalidierung der Daten vorzunehmen, wenn nur ein Datensatz
gegeben ist. Da die PPS-Daten
jedoch den zuverlässigeren
Datensatz darstellen während der
Kreuzvalidierung, können
die Daten sowohl von dem SPS- als auch von dem PPS-Empfänger als
fehlerverdächtig
behandelt werden.
-
Wenn
in erneutem Bezug auf den Schritt 305 aus der Abbildung
aus 3 sowohl der SPS-Empfänger
als auch der PPS-Empfänger
nicht erfasst haben, so tritt der Schritt 340 ein. Das
heißt,
beide Empfänger
versuchen weiterhin die Daten zu erfassen. Dies kann unbegrenzt
weiter gehen oder bis die Empfänger
ausgeschaltet werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Benutzer
in der Lage sein, Initialisierungsinformationen einzugeben, um die
SPS- und PPS-Empfänger
bei der Erfassung zu unterstützen.
Wenn zum Beispiel eine Karte verfügbar ist, kann der Benutzer
Breitengrad-/Längengradwerte,
Gitterkoordinaten oder dergleichen eingeben, um den PPS- oder SPS-Empfänger dabei
zu unterstützen,
sich selbst zu lokalisieren. Ein Benutzer kann ferner in der Lage
sein, Informationen einzugeben, die sich auf ein manipulierendes
Positionierungssignal, ein schlechtes bzw. fehlerhaftes Positionierungssignal
beziehen, welche von der GPS-Vorrichtung
zu ignorieren sind oder dergleichen, die ferner den SPS- und/oder
PPS-Empfängern die
Erfassung ermöglichen
können.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann eine dritte GPS-Vorrichtung gefunden werden, die die erforderlichen
Daten den SPS- oder PPS-Empfängern
zuführen
kann, um die SPS- oder PPS-Empfänger
bei der Erfassung zu unterstützen.
-
In
folgendem Bezug auf die Abbildung aus 4 sind die
Werte des möglichen
kooperativen Betriebs von SPS und PPS gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gemäß der Beschreibung hierin kann
die Interaktion zwischen den SPS- und PPS-Empfängern auf einer Vielzahl unterschiedlicher
Niveaus gegeben sein und über
verschiedene Zeiträume
erfolgen. Wenn zum Beispiel der SPS-Empfänger nicht in der Lage ist
zu erfassen, der PPS-Empfänger
hingegen erfasst hat (z. B. Schritt 330 aus 3),
so kann der PPS-Empfänger 450 Rohdaten 410 (z.
B. de 1500 Bit Navigationsnachricht) über den Kommunikationskanal 490 an
den SPS-Empfänger 405 bereitstellen.
Die Ausgabe der Rohdaten 410 von dem PPS-Empfänger 450 kann
andauern, bis einer der beiden Empfänger oder beide Empfänger ausgeschaltet
werden, oder bis der SPS-Empfänger 405 seine
eigenen Rohdaten 410 erfassen kann.
-
Ähnliches
gilt, wenn der SPS-Empfänger 305 erfasst
hat und der PPS-Empfänger 450 nicht
erfasst hat (z. B. Schritt 320 aus 3), wobei
in diesem Fall der SPS-Empfänger 405 Rohdaten 410 (z. B.
die 1500 Bit Navigationsnachricht) über den Kommunikationskanal 440 an
den PPS-Empfänger 450 bereitstellen
kann. Wie dies hierin beschrieben ist, kann die Ausgabe der Rohdaten 410 von
dem SPS-Empfänger 405 andauern,
bis einer der beiden Empfänger
oder beide Empfänger
ausgeschaltet werden, oder bis der PPS-Empfänger 450 in der Lage
ist, seine eigenen Rohdaten 410 zu erfassen. In einem Ausführungsbeispiel
kann es sich bei den Kommunikationskanälen 490 und 440 um
kabelgebundene oder kabellose Kommunikationskanäle handeln. Bei den Kommunikationskanälen 490 und 440 kann
es sich zum Beispiel um Bluetooth-, Infrarot-, USB-, Standardkabel-,
Kupferkabel-, Lautsprecher-Mikrofon-Kanäle oder
dergleichen handeln, die in der Lage sein können, ein Positionierungssignal von
einem Empfänger
zu einem anderen zu übertragen
bzw. zu übermitteln.
-
Obgleich
in dem hierin ausgeführten
Beispiel der PPS-Empfänger 450 und
der SPS-Empfänger 405 die
Daten auf der Ebene der Rohdaten 410 übermitteln, kann jeder Empfänger die
Daten aus dem Positionierungssignal auf einer Vielzahl von Ebenen übermitteln.
Zum Beispiel können
die Daten von dem SPS-Empfänger 405 auf
der Ebene des Pseudobereichs 415, der Ebene der ausgebreiteten
Daten 420 oder der RAIM-Ebene (RAIM als englische Abkürzung von
Receiver Autonomous Integrity Monitor) 425 übermitteln.
Darüber
hinaus können
die Daten von dem PPS-Empfänger 450 auf
der Eben des Pseudobereichs 465, der Ebene der ausgebreiteten Daten 470 oder
der RAIM-Ebene 475 übermittelt
werden. Wie dies hierin beschrieben ist, können die Positionierungssignaldaten,
die übermittelt
werden, auf verschiedenen Ebenen des PPS-Empfängers 450 klassifiziert
sein bzw. werden. Wenn die von dem PPS-Empfänger 450 übermittelten
Daten klassifiziert sind (z. B. SA oder CVAS), so wird der SPS-Empfänger 405 zu
einem klassifizierten Empfänger
auf der gleichen Ebene wie die PPS-Daten, die klassifiziert werden.
Diese veränderte
Klassifizierungsebene gilt jedoch nur für die SPS-Empfänger, da
keine Daten klassifiziert werden, die ursprünglich von dem SPS-Empfänger 405 verarbeitet
und zu dem PPS-Empfänger 450 übermittelt
worden sind.
-
In
folgendem Bezug auf die Abbildung aus 5 ist ein
Flussdiagramm für
den kooperativen Betrieb von SPS und PPS gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt.
-
In
folgendem Bezug auf Schritt 502 aus der Abbildung aus 5 wird
in einem Ausführungsbeispiel
ein Positionierungssignal empfangen. Wie dies hierin beschrieben
ist, kann das Positionierungssignal von einer Satelliten-basierten
Vorrichtung stammen, wobei das Signal aber auch von einer GPS-Vorrichtung
stammen kann, die in Sichtverbindung bzw.
-
Sichtlinie
angeordnet ist (oder GLONASS oder WAAS). Wenn ein Gebiet zum Beispiel
eine geringe oder schwache Satellitenabdeckung aufweist, kann ein
Erde-basierter Positionierungssignalgenerator (Pseudolite) eingesetzt
werden, um das vorher beschriebene Positionierungssignal zu verteilen
bzw. auszubreiten. Bei dem Erde-basierten Positionierungssignalgenerator
kann es sich um eine Land- oder Wasservorrichtung handeln, die portabel
oder stationär
sein kann. Wie dies hierin beschrieben ist, kann das Positionierungssignal
auf zwei Frequenzen ausgestrahlt werden, auf L1 mit 1575,42 MHz
und auf L2 mit 1227,60 MHz. Ferner kann das Positionierungssignal
den C/A-Code und/oder den P-Code aufweisen (gemäß der Beschreibung hierin wird
der P-Code bei Verschlüsselung
zu dem V-Code).
-
In
folgendem Bezug auf Schritt 504 aus der Abbildung aus 5 wird
ein PPS-Datenabschnitt des
Positionierungssignals mit dem PPS-Empfänger erfasst. Wie dies hierin
beschrieben ist, kann der PPS-Empfänger das Positionierungssignal
sowohl auf dem L1-Band als auch auf dem L2-Band empfangen. Ferner
weist der PPS-Empfänger
ein Sicherheitsmodul für
den Empfang der Schlüsselvariable (CV
als englische Abkürzung
von Crypto Variable) von einer externen Keying-Vorrichtung auf.
Das heißt,
der PPS-Empfänger
mit einer korrekten CV ist in der Lage, auf den C/A-Code, den P-Code
und den verschlüsselten
V-Code zuzugreifen.
-
In
folgendem Bezug auf Schritt 508 aus der Abbildung aus 5 ist
der PPS-Empfänger
in einem Ausführungsbeispiel
kommunikativ mit dem SPS-Empfänger
gekoppelt. Wie dies hierin beschrieben ist, kann die kommunikative
bzw. kommunikationsfähige
Kopplung über
kabelgebundene oder kabellose Methoden hergestellt werden. Zum Beispiel kann
ein kabelgebundenes Verfahren ein Kabel verwenden, das sowohl in
den PPS-Empfänger
als auch in den SPS-Empfänger
eingesteckt bzw. an diese angeschlossen ist. Bei der kabellosen
Methode kann ein Bluetooth-Protokoll, Infrarot, Lautsprecher-Mikrofon
oder jede andere kabellose Methode eingesetzt werden, die dem Fachmann
auf dem Gebiet der kabellosen Übertragung
zur Verfügung
steht. Ferner kann die kommunikative Kopplung des SPS Empfängers mit
dem PPS-Empfänger
manuell eingeleitet werden oder sie kann automatisch eingeleitet
werden. Nachdem zum Beispiel in einem Ausführungsbeispiel ein Empfänger das
Positionierungssignal erfasst hat, kann er damit beginnen, die kommunikative Kopplung
zu dem anderen Empfänger
herzustellen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Empfänger auf
ein Positionierungs- bzw. Positionssignal von einem Benutzer warten,
bevor er beginnt zu versuchen, die kommunikative Kopplung mit dem
anderen Empfänger
herzustellen.
-
In
folgendem Bezug auf Schritt 510 aus der Abbildung aus 5 kann
der PPS-Empfänger
mit dem SPS-Datenabschnitt des SPS-Empfängers kreuzvalidiert werden.
Durch die Kreuzvalidierung der Daten von den SPS- und PPS-Empfängern können Informationen
in Bezug auf die Gültigkeit
bzw. Validität
des Positionierungssignals bereitgestellt werden. Wie dies zum Beispiel
in der Abbildung aus 4 dargestellt ist, können die
Rohdaten 410 verglichen werden, um sicherzustellen, dass
beide Empfänger
die gleichen Informationen empfangen. Diese Art der Kreuzvalidierung
kann erforderlich sein, um sicherzustellen, dass der SPS-Empfänger nicht
manipuliert (Spoofing) wird. Zum Beispiel kann ein feindliches bzw.
nicht freundliches Positionierungssignal (z. B. ein manipulierendes
Signal, ein vorsätzlich
falsches Signal oder ein Signal einer Vorrichtung mit Fehlfunktion)
durch eine GPS-Vorrichtung ausgestrahlt werden. Dieses feindliche
Positionierungssignal kann in der Lage sein, den C/A-Code korrekt nachzubilden,
wodurch die Genauigkeit bzw. die Präzision des SPS-Empfängers gestört wird.
In einem noch ungünstigeren
Fall kann das feindliche Positionierungssignal den SPS-Empfänger vollständig daran
hindern, überhaupt
seine eigene Position zu erfassen. Ein PPS-Empfänger mit einer höheren Sicherheitsklassifizierung
als der SPS-Empfänger
kann hingegen in der Lage sein, seine kryptografischen Fähigkeiten,
den besseren Signalempfang und den P-Code (oder V-Code) zu verwenden,
um die eigene Positionsbestimmung korrekt vorzunehmen. Somit kann
durch die Kreuzvalidierung der Rohdaten 410 oder der Pseudobereiche 415 und 465 (oder
jedes anderen der hierin beschriebenen Datenfelder) zwischen den
beiden Empfängern
das feindliche Positionierungssignal identifiziert und ignoriert
werden. Ferner können
die Empfänger
Signale an einen Benutzer oder andere Benutzer der feindlichen bzw. nicht
freundlichen Vorrichtung senden und sicherstellen, dass andere Empfänger nicht
durch das feindliche Positionierungssignal gestört bzw. beeinträchtigt werden.
-
In
einem Ausführungsbeispiel
kann während der
Kreuzvalidierung des PPS-Datenabschnitts mit dem SPS-Datenabschnitt
der PPS-Datenabschnitt als der richtige bzw. der korrekte Datenabschnitt
ausgewählt
werden, wenn die Kreuzvalidierung keine Übereinstimmung liefert. Diese
Auswahl der PPS-Daten gegenüber
den SPS-Daten geht auf die kryptografischen Fähigkeiten zurück, die
während der
Bildung der PPS-Daten verwendet werden. Wenn in einem anderen Ausführungsbeispiel
während
des Vorgangs der Kreuzvalidierung eine fehlende Übereinstimmung gegeben ist,
wie dies in Schritt 315 aus der Abbildung aus 3 dargestellt
ist, kann der Benutzer über
die fehlende Kongruenz der Daten informiert werden und entweder
den PPS-Empfänger oder
den SPS-Empfänger
als den Empfänger
mit den am ehesten korrekten Daten auswählen. Dadurch weiß der Benutzer,
dass der Betrieb bzw. der Einsatz des SPS-Empfängers oder des PPS-Empfängers in einem
fehlerverdächtigen
Zustand erfolgt.
-
In
folgendem Bezug auf die Abbildung aus 6 zeigt
diese ein Diagramm des Computersystems 611 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in näheren
Einzelheiten. Gemäß der Beschreibung
hierin wird hiermit festgestellt, dass bestimmte Prozesse und Schritte
beschrieben bzw. erörtert
werden, die in einem Ausführungsbeispiel
als eine Reihe von Befehlen bzw. Anweisungen (z. B. Softwareprogramm)
realisiert werden, die sich in computerlesbaren Speichereinheiten
des Systems 611 befinden und durch den Prozessor 601 des
Systems ausgeführt
werden. Wenn die Befehle ausgeführt
werden, bewirken sie, dass das Computersystem 611 bestimmte
Funktionen ausführt
und ein bestimmtes Verhalten zeigt, wie dies beschrieben ist.
-
Im
Allgemeinen umfasst das von der vorliegenden Erfindung verwendete
Computersystem 611 einen Adress-Datenbus 600 zur
Kommunikation von Informationen, einen oder mehrere zentrale Prozessoren
bzw. Zentraleinheiten 601, die mit dem Bus 600 gekoppelt
sind, um Informationen bzw. Daten und Befehle bzw. Anweisungen zu
verarbeiten, eine computerlesbare flüchtige Speichereinheit 602 (z.
B. einen Direktzugriffsspeicher, einen statischen RAM, einen dynamischen
RAM, etc.), die mit dem Bus 600 gekoppelt ist, um Informationen
und Befehle für
den bzw. die zentralen Prozessor(en) 601 zu speichern, eine
computerlesbare nichtflüchtige
Speichereinheit 603 (z. B. Nur-Lesespeicher, programmierbares ROM,
Flash-Speicher, EPROM, EEPROM, etc.), die mit dem Bus 600 gekoppelt
ist, um statische Informationen und Befehle für den bzw. die Prozessor(en) 601 zu
speichern. Das System 611 weist ferner eine computerlesbare
Massenspeicher-Datenspeichervorrichtung 608 auf,
wie zum Beispiel einen magnetischen oder optischen Plattenspeicher
oder ein Plattenlaufwerk, das mit dem Bus 600 gekoppelt
ist, um Informationen und Befehle zu speichern. Optional kann das
System 611 eine mit dem Bus 600 gekoppelte Anzeigevorrichtung 605 aufweisen,
um einem Computerbenutzer (z. B. einem Wartungstechniker, etc.)
Informationen anzuzeigen. Ferner kann das System 611 eine
alphanumerische Eingabevorrichtung 606 mit alphanumerischen
und Funktionstasten aufweisen, die mit dem Bus 600 gekoppelt
ist, um Informationen und Befehlsauswahlen zu dem bzw. den zentralen
Prozessor(en) 601 zu übertragen,
eine mit dem Bus gekoppelte Cursorsteuervorrichtung 607, um
Benutzereingabeinformationen und Befehlsauswahlen zu dem bzw. den
zentralen Prozessor(en) zu übertragen,
und eine Signalerzeugungsvorrichtung 604, die mit dem Bus 600 gekoppelt
ist, um Befehlsauswahlen zu dem bzw. den Prozessor(en) 601 zu übertragen.
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In
folgendem Bezug auf die Abbildung aus 7A zeigt
diese ein Blockdiagramm eines Systems für einen kooperativen Betrieb
von SPS und PPS mit einer separaten Antennenkonfiguration gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das System 700 weist einen
SPS-Empfänger 405 auf,
zur Verarbeitung des SPS-Datenabschnitts des Positionierungssignals,
und einen PPS-Empfänger 450 zur
Verarbeitung des PPS-Abschnitts
eines Positionierungssignals. In einem Ausführungsbeispiel weisen sowohl
der PPS-Empfänger 450 als
auch der SPS-Empfänger 405 einen
Hochfrequenz-Abwärtswandler
(HF-Abwärtswandler),
eine DPS-Engine (DSP als englische Abkürzung von Digital Signal Processing)
sowie Kommunikationsprotokolle und Vorrichtungen (z. B. Ports, Timing
bzw. Zeitsteuerung und dergleichen) auf. Ferner weist der PPS-Empfänger 450 die
PPS-Engine auf, die für kryptografische
Prozesse des PPS-Empfängers 450 eingesetzt
wird, wie dies nachstehend im Text näher beschrieben ist.
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In
einem Ausführungsbeispiel
stellen die PPS- und SPS-Empfänger
eine kombinierte Leistung bzw. Performance, Funktionalität und Integrität bereit,
die durch die beiden SPS- und
PPS-Empfänger als
Standalone- bzw. Einzelvorrichtungen nicht erreicht werden können. Zum
Beispiel kann ein PPS-Empfänger
unter Umständen
keine so umfassende Funktionalität
(z. B. RTK, Lageinformationen von Mehrantennensystemen, etc.) oder
das Maß an Performance
bereitstellen, wie ein SPS-Empfänger für die kommerzielle
Vermessung, die Maschinensteuerung oder die zivile Luftfahrt. Durch
Kreuzvalidierung der Daten des SPS-Empfängers
mit denen des PPS-Empfängers
kann ferner die Bereitstellung der Antispoofing-Funktionen von dem PPS-mpfänger keinen
Einsatz des SPS-Empfängers
ermöglichen, so
dass dieser in einer Umgebung eingesetzt wird bzw. arbeitet, in
der die Antispoofing-Funktionalität eine Voraussetzung
ist. Ferner gilt für
jedes der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele, dass der SPS-Empfänger und
der PPS-Empfänger
konstant bzw. dauerhaft aktiv sein können, wobei sich aber auch
einer der beiden Empfänger
zeitweise einschalten kann, um eine Kreuzvalidierung mit dem anderen Empfänger durchzuführen.
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Wenn
die Funktionalität
des SPS-Empfängers
zum Beispiel den hauptsächlichen
Einsatz bzw. Nutzen darstellt, so kann der PPS-Empfänger mit
einer Rate ein- und ausgeschaltet werden, die Energiespareigenschaften
des PPS-Empfängers
ermöglicht, während gleichzeitig
die Integrität
der Kreuzvalidierung der SPS-Positionsdaten beibehalten wird (oder vice
versa).
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Das
System 700 weist ferner Ports 715 auf, bei denen
es sich um kabelgebundene Ports (z. B. serielle Ports bzw. Anschlüsse, USB-Ports
oder dergleichen) oder um kabellose Ports (z. B. Infrarot, Unterschall,
Bluetooth, Laser oder dergleichen) handeln kann. In einem Ausführungsbeispiel
kann das System 700 ferner auch eine Vorrichtung 710 zur
kommunikativen Kopplung des SPS-Empfängers 405 mit dem
PPS-Empfänger 450 aufweisen.
Wenn es sich bei den Ports 715 zum Beispiel um kabelgebundene Ports
handelt, kann die Vorrichtung 710 in der Lage sein, Daten
zu übermitteln,
welche in die Ports 715 führen, wodurch der SPS-Empfänger 405 kommunikativ
bzw. kommunikationsfähig
mit dem PPS-Empfänger 450 gekoppelt
wird. Um in einem Ausführungsbeispiel
zu verhindern, dass der kommunikativ gekoppelte SPS-Empfänger 405 klassifiziert
wird, wenn er mit dem PPS-Empfänger 450 abgestimmt ist,
können
die aus dem Y-Code abgeleiteten Trägerphaseninformationen die
SA (Selective Availability bzw. selektive Verfügbarkeit) erhalten, wenn sie
von dem PPS-Empfänger 450 zu
dem SPS-Empfänger 405 übermittelt
werden. Somit würde
der PPS-Empfänger 450 klassifiziert
bleiben, wobei die Daten jedoch übermittelt
worden sind, und wobei der SPS-Empfänger 405 somit nicht
klassifiziert bleiben würde.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
können
der PPS- und SPS-Empfänger
miteinander gekoppelt werden, und es können gemeinsame Datenschnittstellen
wie etwa RS-232
Ports angeschlossen werden.
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In
weiterem Bezug auf die Abbildung aus 7A gilt
so lange der PPS-Empfänger 450 Positionsdaten
verarbeitet, dass aufgrund der kommunikativen Kopplung des Systems 700 die
funktionalen Eigenschaften des SPS-Empfängers 405 funktionsfähig bleiben
kann, unabhängig
von dem Erfassungsstatus des SPS-Empfängers 405. Wenn jedoch,
wie dies hierin beschrieben ist, der SPS-Empfänger 405 Positionsdaten
aufweist, so kann er mit dem PPS-Empfänger 450 kreuzvalidiert
werden, um sicherzustellen, dass fehlerhafte Signale nicht empfangen
werden. Aufgrund der Übermittlung
von Positionierungs- bzw. Positionsbestimmungsdaten zwischen den
Vorrichtungen kann ferner, wenn entweder der PPS-Empfänger 450 oder
der SPS-Empfänger 405 Probleme
bei der Erfassung des richtigen bzw. korrekten Standorts aufweist,
einer der Empfänger
Daten an einen beliebigen anderen Empfänger (gemäß der Beschreibung hierin)
bereitstellen, um das Auftreten bzw. Eintreten des Erfassungsprozesses
zu ermöglichen.
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Das
System 700 weist ferner eine Antenne 730 auf,
bei der es sich um jede Art von Antenne handeln kann, die in der
Lage ist, das Positionierungssignal von einer Positionierungssignalvorrichtung
zu empfangen. Wie dies hierin beschrieben ist, kann es sich bei
dem Positionierungs- bzw. Positionsbestimmungssignal zum Beispiel
um ein GPS, GLONASS, WAAS oder dergleichen handeln. Im Besonderen weist
in dem System 700 jeder Empfänger (z. B. PPS 450 und
SPS 405) eine eigene Antenne 730 auf. Das System 700 ist
somit das einfachste Ausführungsbeispiel
zur Nutzung der Kombination aus dem SPS-Empfänger 405 und
dem PPS-Empfänger 450 gemäß der Beschreibung
hierin. Unter Verwendung von zwei Antennen 730 an Stelle
nur einer Antenne kann jedoch ein kleiner Fehler in die Kreuzvalidierung einfließen, der
zu berücksichtigen
ist. Um die höchste Präzision bzw.
Genauigkeit sicherzustellen, müssen jedoch
beide Antennen 730 so nah wie möglich aneinander gehalten werden.
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In
folgendem Berg auf die Abbildung aus 7B zeigt
diese ein Blockdiagramm eines Systems für den kooperativen Betrieb
von SPS und PPS mit einer gemeinsam genutzten Antennenkonfiguration
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Im Besonderen entspricht das System 750 aus
der Abbildung aus 7B in Bezug auf Funktion und
Erscheinungsbild dem System 700 aus 7A. Das
System 750 verwendet jedoch eine einzelne Antenne 730 sowohl
für den SPS-Empfänger 405 als
auch für
den PPS-Empfänger 450.
Zum Beispiel wird das Positionierungssignal von der Antenne 730 über die
Kommunikationsvorrichtung 760 (z. B. kabelgebunden oder
kabellos) zu den Positionierungssignal-Ports 765 (ebenfalls
kabelgebunden oder kabellos) übertragen
bzw. gesendet. Unter Verwendung einer einzelnen Antenne 730 wird
der vorstehend genannte und durch die beiden Antennen 730 eingeführte Fehler
entfernt und es kann eine einfachere Kreuzvalidierung erfolgen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
kann das System 750 nur eine Kommunikationsvorrichtung
nutzen (z. B. nur 760 und nicht 710), um die Funktion
der Übermittlung
des anfänglichen
bzw. ursprünglichen Positionierungssignals
an die SPS- und PPS-Empfänger
auszuführen
sowie um die Kommunikationen für
die Kreuzvalidierung zwischen den beiden Empfängern bereitzustellen. In einem
weiteren Ausführungsbeispiel
kann das System 750 einen einzigen bzw. einzelnen Port
bzw. Anschluss (z. B. 765 oder 715) je Empfänger verwenden,
so dass beide das Positionierungssignal empfangen und um die Fähigkeit
für eine
Kreuzvalidierung zwischen den Empfängern bereitzustellen. In einem
weiteren Ausführungsbeispiel
kann eine beliebige Anzahl von Empfängern vorhanden sein, die kommunikativ
bzw. kommunikationsfähig
gekoppelt sind, um eine Kreuzvalidierung der Positionierungsdaten
vorzunehmen. Darüber
hinaus können
alle Empfänger
einer beliebigen Anzahl von Empfängern
(z. B. PPS oder SPS) eine Antenne 730 gemeinsam nutzen,
wobei aber auch nur einige Empfänger
der beliebigen Anzahl von Empfängern eine
Antenne 730 gemeinsam nutzen können.
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In
folgendem Bezug auf die Abbildung aus 8A zeigt
diese ein Blockdiagramm eines Systems für einen kooperativen Betrieb
von SPS und PPS mit einer separaten Antennenkonfiguration und einem
Controller gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung. Das System 800 weist einen SPS-Empfänger 405 zur
Verarbeitung des SPS-Datenabschnitts des Positionierungssignals
auf sowie einen PPS-Empfänger 450 zur
Verarbeitung des PPS-Abschnitts eines Positionierungssignals.
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Das
System 800 weist ferner Ports 815 auf, bei denen
es sich um kabelgebundene Ports (z. B. serielle Ports, USB-Ports
oder dergleichen) oder um kabellose Ports (z. B. Infrarot-Ports,
Infraschall-Ports, Bluetooth-Ports, Laser-Ports oder dergleichen)
handeln kann. In einem Ausführungsbeispiel
kann das System 800 ferner auch einen Controller bzw. eine
Steuereinheit 870 zur kommunikativen Kopplung des SPS-Empfängers 405 mit
dem PPS-Empfänger 450 aufweisen.
Wenn es sich beiden Ports 815 zum Beispiel um kabelgebundene Ports
handelt, kann der Controller 870 zum Beispiel über ein
Kabel eine kommunikationsfähige
Kopplung mit den Ports 815 herstellen, wodurch der SPS-Empfänger 405 kommunikationsfähig mit
dem PPS-Empfänger 450 gekoppelt
wird. In einem Ausführungsbeispiel
verwendet der Controller 870 Positionsdaten des PPS-Empfängers 450 in
Kombination mit der Funktionalität
des SPS-Empfängers 405.
Aufgrund der Kombination bzw. der Verknüpfung der Signale in dem Controller 870 gilt
somit, dass solange der PPS-Empfänger 450 Positionsbestimmungsdaten verarbeitet,
die funktionalen Eigenschaften des SPS-Empfängers 405 funktionstüchtig bleiben,
unabhängig
von dem Erfassungszustand des SPS-Empfängers 405. Wenn jedoch,
wie dies hierin beschrieben ist, der SPS-Empfänger 405 Positionsdaten
aufweist, so wird er mit dem PPS-Empfänger 450 kreuzvalidiert,
um sicherzustellen, dass keine fehlerhaften bzw. falschen Daten
empfangen werden. Wenn ferner entweder der PPS-Empfänger 450 oder
der SPS-Empfänger 405 Probleme
bei der Erfassung der korrekten Position bzw. des korrekten Standorts
aufweist, kann der Controller 870 aufgrund der Übermittlung
der Positionierungs- oder Positionsbestimmungsdaten an den Controller 870 Daten
zwischen den zwei oder mehr Empfängern
bereitstellen, um das Eintreten des Erfassungsprozesses (wie dies hierin
beschrieben ist) zu ermöglichen.
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Um
es zu verhindern, dass der kommunikationsfähig gekoppelte SPS-Empfänge 405 klassifiziert wird,
wenn er mit dem PPS-Empfänger 450 abgestimmt
ist, können
von dem Y-Code her-
bzw. abgeleiteten Trägerphaseninformationen
die SA aufrechterhalten, wenn sie von dem PPS 450 zu dem
SPS 405 übermittelt
werden. Der PPS-Empfänger 450 bleibt
somit klassifiziert, wobei die Daten übermittelt worden sind, und
somit würde
der SPS-Empfänger 405 und
der Controller 870 nicht klassifiziert bleiben.
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Das
System 800 weist ferner eine Antenne 730 auf,
bei der es sich um jede Art von Antenne handeln kann, die in der
Lage ist, das Positionierungssignal von einer Positionierungssignalvorrichtung
zu empfangen. Wie dies hierin beschrieben ist, kann es sich bei
dem Positionierungssignal zum Beispiel um ein GPS, GLONASS, WAAS
oder dergleichen handeln. Im Besonderen weist in dem System 800 jeder Empfänger (z.
B. PPS 450 und SPS 405) eine eigene Antenne 730 auf.
Somit ist das System 800 das einfachste Ausführungsbeispiel
zur Nutzung der Kombination des SPS-Empfängers 405 und des
PPS-Empfängers 450 mit
einem Controller 870 gemäß der Beschreibung hierin.
Durch den Einsatz von zwei Antennen 730 an Stelle von nur
einer Antenne kann jedoch ein kleiner Fehler in die Kreuzvalidierung
eingeführt werden,
der von dem Controller 870 berücksichtigt werden müsste bzw.
muss. Um die größte Genauigkeit
sicherzustellen sollten zudem beide Antennen 730 nah aneinander
liegend gehalten werden.
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In
weiterem Bezug auf die Abbildung aus 8A weist
das System 800 ferner eine Anzeige 605 auf. Wie
dies hierin beschrieben ist, kann es sich bei der Anzeige 605 um
eine grafische Benutzeroberfläche
(GUI als englische Abkürzung
von Graphical User Interface) oder um jede andere Art von Anzeige handeln.
Wenn das System 800 zum Beispiel in einem Vermessungsformat
eingesetzt bzw. genutzt wird, können
sich der SPS-Empfänger 405 und
der PPS-Empfänger 450 an
Positionen befinden, auf die nicht leicht zugegriffen werden kann
bzw. die nicht leicht zugänglich
sind, während
sich der Controller 870 und/oder die Anlage 605 an
einer leicht zugänglichen
Position bzw. an einer Position, auf die leicht zugegriffen werden
kann, befinden können.
Wenn sich das System 800 zum Beispiel an einer mechanischen
Vorrichtung (z. B. einem Schaber, einem Traktor, einem Gabelstapler,
einem Kran oder dergleichen) befindet, können sich die Antennen 730 über dem
höchsten
Punkt befinden, um den besten Empfang zu realisieren, wobei sich
die SPS-Empfänger 405 und
PPS-Empfänger 450 und/oder
der Controller 870 an einem einzigen Befehls- und Steuerstandort befinden
können,
und wobei sich die Anzeige in der mechanischen Vorrichtung befinden
kann, die betrieben wird.
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In
folgendem Bezug auf die Abbildung aus 8B zeigt
diese ein Blockdiagramm eines Systems für den kooperativen Betrieb
von SPS und PPS mit einer gemeinsam genutzten Antennenkonfiguration
und einem Controller gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Im Besonderen entspricht das System 850 aus
der Abbildung aus 8B in Bezug auf Funktion und
Erscheinungsbild dem System 800 aus 8A. Das
System 850 verwendet jedoch eine einzelne Antenne 830 sowohl
für den
SPS-Empfänger 405 als
auch für
den PPS-Empfänger 450.
Unter Verwendung einer einzelnen Antenne 730 wird der durch
die beiden Antennen 730 eingeführte und oben genannte Fehler
entfernt und es kann eine einfachere Kreuzvalidierung erfolgen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann
das System 850 eine Signalweiche 860 verwenden,
um die Funktion der Übermittlung
des ursprünglichen
Positionierungssignals an die SPS-Empfänger 405 und PPS-Empfänger 450 vollständig zu
erfüllen. In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann das System 850 einen einzelnen Port (z. B. 865 oder 815) je
Empfänger
verwenden, die beide das Positionierungssignal empfangen sowie die
Fähigkeit
zur Kreuzvalidierung zwischen den Empfängern bereitstellen. In einem
weiteren Ausführungsbeispiel
kann jede beliebige Anzahl von Empfängern kommunikationsfähig gekoppelt
sein, um eine Kreuzvalidierung der Positionierungsdaten vorzunehmen.
Darüber
hinaus können
alle Empfänger
jeder beliebigen Anzahl von Empfängern
(z. B. PPS oder SPS) oder nur einige dieser Empfänger eine Antenne 730 gemeinsam nutzen.
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In
folgendem Bezug auf die Abbildung aus 9 zeigt
dies ein Blockdiagramm eines Systems für einen kooperativen Betrieb
von SPS und PPS mit einer gemeinsam genutzten Antennen- und einer Standard-Formfaktor-Schnittstellenkonfiguration
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Im Besonderen veranschaulicht das System 900 aus
der Abbildung aus 9 ein Beispiel für eine Konfiguration
für Vermessungszwecke
eines SPS-Empfängers 405 mit
einem Vermessungsempfänger 910 und
einer Datensammeleinrichtung 920. In einem Ausführungsbeispiel
wird der Vermessungsempfänger 910 dazu
eingesetzt, das Vermessungsprogramm auszuführen, während die Datensammeleinrichtung 920 eingesetzt
wird, um das Positionierungssignal für eine Integration mit dem
Vermessungsprogramm in dem SPS-Empfänger 405 bereitzustellen.
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In
weiterem Bezug auf die Abbildung aus 9 handelt
es sich bei dem PPS-Empfänger 450 um
eine Standard-Formfaktor-Schnittstelle, welche eine entfernbare
bzw. trennbare Kopplung mit dem Datensammlungsabschnitt 920 (z.
B. Slot 945) des SPS-Empfängers 405 vorsieht,
wodurch der PPS-Empfänger 450 und
der SPS-Empfänger 405 kommunikationsfähig gekoppelt
werden. Der SPS-Empfänger 405 und
der PPS-Empfänger 450 verwenden
beide eine einzelne Antenne 730 zur Gewinnung des Positionierungssignals,
und die funktionalen Eigenschaften des SPS-Empfängers 405 können durch
die Präzision
bzw. die Genauigkeit des PPS-Empfängers 450 verbessert
werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann eine Kreuzvalidierung (wie diese hierin beschrieben ist) zwischen dem
SPS-Empfänger 405 und
dem PPS-Empfänger 450 vorgenommen
werden. Die Standard-Formfaktor-Schnittstelle
kann eine PCMCIA-Karte (Personal Computer Memory Card Interface
Architecture-Kare), eine kompakte PCI-Karte, eine CompactFlash-Karte
oder dergleichen darstellen. In einem anderen Ausführungsbeispiel
kann der PPS-Empfänger 450 in
einer separaten Vorrichtung (z. B. einer Datensammlungseinrichtung 920,
die von dem SPS-Empfänger 405 getrennt
ist) integriert werden, die danach die Daten (z. B. kabellos oder über Kabel)
zu dem SPS-Empfänger 405 übertragen
kann.
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In
folgendem Bezug auf die Abbildung aus 10 zeigt
diese ein Blockdiagramm eines Systems für den kooperativen Betrieb
von SPS und PPS mit einer Vermessungskonfiguration gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das System 1000 ist ein weiteres
Beispiel für
den kooperativen Betrieb eines SPS- und eines PPS-Empfängers, der
in einer Vermessungsumgebung eingesetzt werden kann. Das System 900 kann
zum Beispiel einen Stab bzw. Pfosten 1040 aufweisen, und der
SPS-Empfänger 405 und
der PPS-Empfänger 450 können sich
an dem Pfosten in einer bestimmten Entfernung 12020 unter
der Antenne 730 befinden. Diese Art der Konfiguration wird
normalerweise in einer Vermessungsanwendung eingesetzt, wenn die Antenne 730 ein
klares Signal empfangen können muss,
und wenn der SPS-Empfänger 405 für einen Benutzer
zugänglich
ist, der die Vermessung vornimmt.
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Durch
die Kombination der funktionalen Eigenschaften des SPS-Empfängers 405 mit
dem präziseren
(und weniger manipulierten) PPS-Empfänger 450 ist jedes
der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele
besser in der Lage, die Integrität
des Positionsbestimmungsnetzes (z. B. GPS oder dergleichen) sicherzustellen.
Wenn zum Beispiel eine Mehrzahl von virtuellen Referenzstationen
(VRS) verteilt in dem Gebiet positioniert ist (z. B. wenn das Land eine
schlechte Satellitenabdeckung oder dergleichen aufweist), können die
Stationen Daten zurück
zu dem Netzverarbeitungszentrum übermitteln
(streamen), wo die ursprünglichen
Positionen jeder der VRS-Vorrichtungen bekannt sind. Wenn nur eine
der VRS-Vorrichtungen bewegt wird, können die übermittelten bzw. ausgestrahlten
Positionsdaten fehlerhaft werden, und ein SPS-Empfänger mit
beschränkter Erfassungsfähigkeit
und ohne Kryptografie erkennt unter Umständen zu keiner Zeit, dass ein
Fehler auftritt. Ein PPS-Empfänger
mit besseren Erfassungsfähigkeiten
und mit Kryptografie kann jedoch in der Lage sein, eine Verbindung
mit dem Netz oder einem SPS-Empfänger
herzustellen und für
die durch den SPS-Empfänger
ausgegebenen Positionsdaten eine Kreuzvalidierung vorzunehmen oder
diese ungültig zu
machen. Somit wird die Integrität
des SPS-Empfängers
durch die Eingabe von dem SPS-Empfänger aufrechterhalten.
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Vorgesehen
wird gemäß der vorliegenden Offenbarung
somit ein Verfahren für
einen kooperativen Betrieb von SPS und PPS. Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung können
auch ein Verfahren für
einen kooperativen Betrieb von SPS und PPS bereitstellen, wodurch
bessere Anwendungen des zivilen SPS-Empfängers ermöglicht werden für einen Betrieb
in einer präziseren
militärischen
Umgebung bzw. einer Umgebung des US-amerikanischen Verteidigungsministeriums
des PPS-Empfängers.
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung stellen ferner ein Verfahren bereit,
das diese Vorteile bietet, ohne die Präzision, die Integrität oder die
Sicherheit zu kompromittieren.
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Im
weiteren Sinne lehrt die vorliegende Patentschrift folgendes: ein
System für
einen kooperativen Betrieb von SPS (Standard Positioning Service) und
PPS (Precise Positioning Service). In einem Ausführungsbeispiel wird ein PPS-Empfänger eingesetzt,
um einen PPS-Datenabschnitt
eines Positionierungssignals zu verarbeiten. Ferner wird ein SPS-Empfänger eingesetzt,
um einen SPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals zu verarbeiten. Ferner
sind der PPS-Empfänger
und der SPS-Empfänger
kommunikationsfähig
gekoppelt, so dass der PPS-Datenabschnitt von dem PPS-Empfänger mit dem
SPS-Datenabschnitt von dem SPS-Empfänger kreuzvalidiert
wird, wodurch die Genauigkeit des Positionierungssignals zu bestätigen.
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Die
vorstehenden Beschreibungen spezifischer Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung dienen den Zwecken der Veranschaulichung und der Beschreibung.
Sie sollen nicht den vollständigen
Umfang der Erfindung darstellen oder die Erfindung auf genau die
offenbarten Ausführungen
beschränken,
und selbstverständlich
sind zahlreiche Modifikationen und Abänderungen in Bezug auf die vorstehenden
Lehren möglich.
Die Ausführungsbeispiele
wurden so ausgewählt
und beschrieben, um die Grundsätze
der Erfindung und deren praktische Anwendung bestmöglich zu
erläutern,
um es dadurch anderen Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die
Erfindung und verschiedene Ausführungsbeispiele
mit verschiedenen Modifikationen bestmöglich gemäß der jeweiligen Eignung für einen
bestimmten vorgesehenen Verwendungszweck zu verwenden. Der Umfang
der vorliegenden Erfindung ist durch die anhängigen Ansprüche und
deren Äquivalente
definiert.