DE602004011074T2

DE602004011074T2 - Verfahren für einen standardpositionierungsdienst und einen präzisen positionierungsdienst, bzw. cooperativen betrieb

Info

Publication number: DE602004011074T2
Application number: DE602004011074T
Authority: DE
Inventors: Michael P. Los Altos DENTINGER; Ken Boulder SPRATLIN
Original assignee: Trimble Navigation Ltd
Current assignee: Trimble Inc
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2024-08-11
Also published as: DE602004011074D1; US7480568B2; WO2005076034A3; EP1654557A2; US6934631B2; US20070106472A1; ATE519128T1; US20050038601A1; ATE382871T1; WO2005076034A2; EP1757952A1; EP1654557B1; EP1757952B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Positionsbestimmungs- und Navigationssysteme. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Implementierung eines präzisen globalen Positionsbestimmungsempfängers (Precise Positioning Service GPS-Empfänger) für die Positionsbestimmung in Kooperation mit einem standardmäßigen globalen Positionsbestimmungsempfänger (Standard Position Service GPS-Empfänger) für die Positionsbestimmung.
STAND DER TECHNIK
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.
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-Umläufen um die Erde.
Die dem Stand der Technik entsprechende 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).
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 empfangt 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).
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.
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.
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.
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 Y-Code-Signals eingesetzt werden. Wie dies im Fach allgemein bekannt ist, muss eine Replica bzw. Wiederholung des Y-Code-Signals durch einen GPS-Empfänger erzeugt werden, um das von den entsprechenden GPS-Satelliten übertragene Y-Code-Signal zu erfassen und zu verfolgen. Das System 200 zeigt die erforderlichen Komponenten für die Erzeugung der Y-Code-Signal-Replica.
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 Y-Code-Generator 202 gekoppelt ist. Der Y-Code-Generator 202 ist über eine Leitung 207 mit einem Sicherheitsmodul (z. B. PPS-SM, 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.
Das System 200 arbeitet, in dem eine Y-Code-Replica erzeugt wird zur Verwendung durch einen integrierten GPS-Empfänger beim sich Aufschalten auf ein von einem GPS-Satelliten übertragenes Y-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 Y-Code-Generator 202. Der Y-Code-Generator 202 verschlüsselt diesen P-Code unter Verwendung von Daten, die über die Leitung 207 von dem Sicherheitsmodul 208 erhalten werden. Der Y-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 Y-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.
Das Sicherheitsmodul 208 arbeitet auch durch das Erzeugen von Daten, die von dem Y-Code-Generator 202 verwendet werden. Wie dies dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist, erzeugt das Sicherheitsmodul 208 die Daten unter Verwendung eines Schlüsselvariablenschlüssels bzw. Kryptovariablen-Schlüssels(CV-Schlüssel) 205. Das System 200 ermöglicht es somit dem integrierenden GPS-Empfänger, die verschlüsselten Y-Code-Signale von der GPS-Konstellation zu decodieren und zu verarbeiten.
Nur Benutzer, die mit GPS-Empfängern ausgestattet sind, welche Y-Code-Hardware (z. B. das Sicherheitsmodul 208 und den Y-Code-Generator 202) aufweisen, und welche aktuelle CV-Schlüssel aufweisen, können die Y-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.
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.
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. 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.
Das U.S. Patent US-A-6.031.488 offenbart ein System zur Verarbeitung eines PPS-Signals (Precise Positioning Service-Signals) von einem GPS-Satelliten (Global Positioning System-Satellit), um daraus PPS-basierte Positionsbestimmungsinformationen zu erhalten. Ein erster GPS-Empfänger kann ein PPS-Signal von einem GPS-Satelliten verarbeiten und kann ferner CVas-Informationen (CVas als englische Abkürzung von Crypto Variable Anti Spoofing) und SA-Korrekturinformationen, die beide dem PPS-Signal entsprechen, ausgeben. Ein zweiter GPS-Empfänger kann die CVas- und SA-Korrekturinformationen von dem ersten GPS-Empfänger empfangen und kann ferner das PPS-Signal unter Verwendung der SA-Korrekturinformationen verarbeiten, die er von dem ersten GPS-Empfänger empfangen hat, und der Empfänger kann anhand dieser Informationen PPS-basierte Positionsbestimmungsinformationen erzeugen. Der zweite GPS-Empfänger weist keinen KDP (Key Data Prozessor bzw. Schlüsseldatenprozessor) auf. Demgemäß wird der zweite GPS-Empfänger nicht so streng bzw. genau geregelt wie der erste GPS-Empfänger.
Das U.S. Patent US-A-6.570.531 offenbart ein Satellitennavigationsempfänger-Landesystem mit umgestalteter Kompatibilität mit ILS-Empfängern (ILS als englische Abkürzung von Integrated Landing System bzw. integriertes Landesystem), mit einer Hochfrequenzschaltkreisanordnung, die Satellitensignale in intermediäre bzw. Zwischensignale umsetzt. Ein erster Verarbeiturgskanal, der mit der Hochfrequenzschaltkreisanordnung gekoppelt ist, erzeugt eine erste Positions-, Geschwindigkeits- und Zeit-Lösung (PVT-Lösung) als eine Funktion der intermediären Signale, und der Kanal stellt eine PVD-Datenausgabe bereit. Ein zweiter Verarbeitungskanal, der mit der Hochfrequenzschaltkreisanordnung gekoppelt ist, erzeugt eine zweite PVT-Lösung als eine Funktion der intermediären Signale. Die Überwachungsschaltkreisanordnung stellt Überwachungsausgabesignale bzw. -ausgangssignale als eine Funktion der ersten und zweiten PVT-Lösungen bereit. Eine Abschaltschaltkreisanordnung stellt die erste PVT-Lösung an den PVT-Datenausgang unter der Steuerung eines Abschaltsignals von der Überwachungsschaltkreisanordnung bereit.
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.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren für den kooperativen Betrieb von SPS und PPS bereit. Die 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. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung stellen ferner ein Verfahren bereit, das diese Vorteile bzw. Vorzüge biete, ohne dabei die Präzision, Integrität oder Sicherheit zu kompromittieren.
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.
In einem Ausführungsbeispiel weist der SPS-Empfänger keinen KDP auf (Key Data Processor bzw. Schlüsseldatenprozessor).
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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:
1 eine dem Stand der Technik entsprechende Ansicht einer Konstellation von GPS-Satelliten in der. Umlaufbahn;
2 eine dem Stand der Technik entsprechende Ansicht eines PPS-Systems,
3 ein Flussdiagramm des Verfahrens für den kooperativen Betrieb von SPS und PPS gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ein Ausführungsbeispiel der Stufen des möglichen kooperativen Betriebs von SPS und PPS gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 ein Flussdiagramm des Verfahrens für den kooperativen Betrieb von Standard Positioning Service und Precise Positioning Service gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
6 ein Computersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
GENAUE BESCHREIBUNG
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.
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.
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.
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 (USamerikanisches 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.
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 Position- oder Positionierungssignal bereitstellt (z. B. GLONASS, WAAS, Galileo oder dergleichen).
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.
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 Sender 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.
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.
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).
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 Y-Code umfassen, enthalten auf einem L1-Band und/oder einem L2-Band.
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-, Positions- oder Geschwindigkeitsinformationen), einem Warmstart (teilweise präzise Initialisierungsinformationen) oder einem voll einsatzbereiten Start bzw. Heißstart (sehr präzise Initialisierungsinformationen) erfolgen.
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.
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 in ihrem ursprünglichen Zustand als fehlerverdächtig 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 interschiedlichen 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 empfangt (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 405 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 Y-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 Y-Code zuzugreifen.
In folgendem Bezug auf Schritt 506 aus der Abbildung aus 5 wird ein SPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals mit dem SPS-Empfänger erfasst. Wie dies hierin beschrieben ist, kann der SPS-Empfänger das vollständige Positionierungssignal auch nur auf dem L1-Band empfangen. Ferner weist der SPS-Empfänger kein Sicherheitsmodul auf. Das heißt, der SPS-Empfänger ist nur in der Lage, auf den C/A-Code oder den P-Code, nicht den P-Code, jedoch nicht auf den verschlüsselten Y-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 Y-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.
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.
Zusammengefasst im weiteren Sinne lehrt die vorliegende Patentschrift folgendes: ein Verfahren für einen kooperativen Betrieb von Standard Positioning Service (SPS) und Precise Positioning Service (PPS). In einem Ausführungsbeispiel wird ein Positionierungssignal empfangen. Ein PPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals wird mit einem PPS-Empfänger erfasst. Ein SPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals wird mit einem SPS-Empfänger erfasst. Der PPS-Empfänger und der SPS-Empfänger sind 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 Positionierungssignals bereitstellt.
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.

Claims

Verfahren für einen kooperativen Betrieb des Standard Positioning Service (SPS) und des Precise Positioning Service (PPS), wobei das Verfahren folgendes umfasst: das Empfangen (301) eines Positionierungssignals; das Erfassen (303) eines PPS-Datenabschnitts des Positionierungssignals mit einem PPS-Empfänger; das Ausgeben eines Teils des PPS-Datenabschnitts; das Empfangen (332) des Teils des PPS-Datenabschnitts mit einem SPS-Empfänger; und das Verarbeiten des Teils des PPS-Datenabschnitts mit dem SPS-Empfänger, so dass die Betriebsfähigkeiten des SPS-Empfängers funktional sind, wenn (330) der SPS-Empfänger einen SPS-Abschnitt des Positionierungssignals nicht erfasst hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dieses ferner folgendes umfasst: das Erfassen eines SPS-Datenabschnitts des Positionierungssignals mit einem SPS-Empfänger.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner folgendes umfasst: das Kreuzvalidieren (311) des PPS-Datenabschnitts von dem PPS-Empfänger mit dem SPS-Datenabschnitt von dem SPS-Empfänger, wobei die Kreuzvalidierung des PPS-Datenabschnitts und des SPS-Datenabschnitts Informationen über die Validität des Positionierungssignals bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem SPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals um C/A-Code auf dem L1-Band handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der PPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals P-Code oder codierten Y-Code auf dem L1-Band oder dem L2-Band darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der PPS-Empfänger einen KDP (Schlüsseldatenprozessor bzw. Key Data Processor) aufweist, der sich dazu eignet, eine Kryptovariable (CV) von einer externen Keying-Vorrichtung zu empfangen, wobei der KDP so betrieben werden kann, dass Kryptovariablen-Anti-Spoofing (Cvas) und Korrekturinformationen zur selektiven Verfügbarkeit (SA) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der SPS-Empfänger den Teil des PPS-Datenabschnitts verwendet, um den SPS-Empfänger dabei zu unterstützen, den SPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals zu erfassen.
Verfahren für einen kooperativen Betrieb des Standard Positioning Service (SPS) und des Precise Positioning Service (PPS), wobei das Verfahren folgendes umfasst: das Empfangen (301) eines Positionierungssignals; das Erfassen (303) eines SPS-Datenabschnitts des Positionierungssignals mit einem PPS-Empfänger; und das Ausgeben eines Teils des SPPS-Datenabschnitts; das Empfangen (322) des Teils des SPS-Datenabschnitts mit einem PPS-Empfänger; das Verarbeiten des Teils des SPS-Datenabschnitts in dem PPS-Empfänger, so dass die Betriebsfähigkeiten für den PPS-Empfängers bereitgestellt werden während (320) dem nicht erfassbaren Betrieb des PPS-Empfängers; und den Betrieb des PPS in einem ungültigen Zustand.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verfahren ferner folgendes umfasst: das Erfassen (303) eines PPS-Datenabschnitts des Positionierungssignals mit einem PPS-Empfänger.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verfahren ferner folgendes umfasst: das Kreuzvalidieren (311) des PPS-Datenabschnitts von dem PPS-Empfänger mit dem SPS-Datenabschnitt von dem SPS-Empfänger, wobei die Kreuzvalidierung des PPS-Datenabschnitts und des SPS-Datenabschnitts Informationen über die Validität des Positionierungssignals bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der SPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals einen C/A-Code darstellt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der PPS-Datenabschnitt des Positionierungssignals P-Code oder codiertes Y darstellt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 10, wobei während der Kreuzvalidierung des PPS-Datenabschnitts mit dem SPS-Datenabschnitt der PPS-Datenabschnitt als der korrekte Datenabschnitt ausgewählt wird, wenn die Kreuzvalidierung nicht übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der PPS-Empfänger ein funktionsfähiges Sicherheitsmodul aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der PPS-Empfänger den Teil des SPS Datenabschnitts verwendet, um den PPS-Empfänger bei der Erfassung des PPS-Datenabschnitts des Positionierungssignals zu unterstützen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, wobei der SPS-Empfänger keinen KDP (Schlüsseldatenprozessor bzw. Key Data Processor) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, wobei der PPS-Empfänger eine höhere Sicherheitsklassifizierungsstufe aufweist als der SPS-Empfänger.