EP2220512A2

EP2220512A2 - Verfahren zum übertragen zusätzlicher informationen mit navigationsnachrichten in einem satellitennavigationssystem

Info

Publication number: EP2220512A2
Application number: EP08862242A
Authority: EP
Inventors: Hans L. Trautenberg
Original assignee: Astrium GmbH
Current assignee: Airbus DS GmbH
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-08-25
Also published as: WO2009076937A2; US8294611B2; US20100265136A1; WO2009076937A3; DE102008061319A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen zusätzlicher Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem, wobei eine Navigationsnachricht ein kontinuierlicher Datenstrom mit einer vorgegebene Bitrate ist, mit den folgenden Schritten: - Strukturieren einer Navigationsnachricht in mehrere Seiten für die Übertragung von Informationen gemäß einer vorgegebenen Seitendefinition (S10), wobei jede Seite eine Prüfsumme besitzt, die abhängig von in der gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet wird, - Bilden neuer Seiten der Navigationsnachricht gemäß einer von der vorgegebenen abweichenden Seitendefinition (S12) so, dass die Prüfsumme, die abhängig von in der gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet wird, falsch ist, und - Übertragen zusätzlicher Informationen mittels der neu gebildeten Seiten (S14).

Description

VERFAHREN ZUM ÜBERTRAGEN ZUSÄTZLICHER INFORMATIONEN

MIT NAVIGATIONSNACHRICHTEN IN EINEM

SATELLITENNAVIGATIONSSYSTEM

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen zusätzlicher Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem gemäß Anspruch 1.

Satellitensysteme zur weltweiten Navigation (Global Navigation Satellite System GNSS, kurz Satellitennavigationssystem) werden zur Positionsbestimmung und Navigation auf der Erde und in der Luft eingesetzt. Zur Positionsbestimmung durch einen Empfänger werden im GNSS Navigationsnachrichten mittels der Satellitensignale übertragen. Beim im Aufbau befindlichen europäischen GNSS Galileo (im Folgenden auch als Galileo- System oder kurz Galileo bezeichnet) sind nach der derzeitigen Spezifikation allerdings nur sehr wenige Bits für zukünftige Erweiterungen vorgesehen, was naturgemäß eine spätere Erweiterung des Galileo-Systems um neue Dienste und zusätzliche Informationen beschränkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Übertragen zusätzlicher Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Übertragen zusätzlicher Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Eine Navigationsnachricht ist in einem Satellitennavigationssystem wie Galileo gemäß einer vorgegebenen Seitendefinition in verschiedene Seiten organisiert bzw. strukturiert. Bestimmte Seiten können hierbei über eine mit der Definition der jeweiligen Seite verbundenen Prüfsumme gesichert sein, was so beispielsweise bei Galileo vorgesehen ist. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht nun darin, zusätzliche neue Seiten der Navigationsnachrichten derart zu definieren, dass die Prüfsumme, die abhängig von Informationen berechnet wird, die in einer gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthalten sind, falsch ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein Empfänger, der nur nach der alten Seitendefinition arbeitet, die nach der neuen Seitendefinition gebildeten Seiten ignoriert. Die Erfindung ermöglicht durch die Neudefinition von Seiten die Übertragung zusätzlicher Informationen mit einer Navigationsnachricht.

Die Erfindung betrifft nun gemäß einer Ausführungsform ein Verfahren zum Übertragen zusätzlicher Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem, wobei eine Navigationsnachricht ein kontinuierlicher Datenstrom mit einer vorgegebene Bitrate ist, mit den folgenden Schritten:

- Strukturieren einer Navigationsnachricht in mehrere Seiten für die Übertragung von Informationen gemäß einer vorgegebenen Seitendefinition, wobei jede Seite eine Prüfsumme besitzt, die abhängig von in der gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet wird,

- Bilden neuer Seiten der Navigationsnachricht gemäß einer von der vorgegebenen abweichenden Seitendefinition so, dass die Prüfsumme, die abhängig von in der gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet wird, falsch ist, und - Übertragen zusätzlicher Informationen mittels der neu gebildeten Seiten. Die neue Seitendefinition für eine Navigationsnachricht ermöglicht es, zusätzliche Informationen mit der Navigationsnachricht zu übertragen. Ein Empfänger, der eine Navigationsnachricht mit einer neuen Seitenstruktur erhält, kann diese entweder gemäß der neuen Seitendefinition auswerten, sofern er dazu vorbereitet ist, oder zumindest teilweise ignorieren, wenn er nach der alten Seitendefinition arbeitet, da die Prüfsumme für eine nach der alten Seitendefinition gebildeten Seite falsch ist. Die Bildung einer neuen Seitendefinition ist daher kompatibel mit Systemen, die nach der vorgegebenen bzw. „alten" Seitendefinition arbeiten. Die neue Seitendefinition kann selbstverständlich ebenfalls Prüfsummen für die neuen Seiten vorsehen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Schritt des Bildens von neuen Seiten der Navigationsnachricht gemäß der von der vorgegebenen abweichenden Seitendefinition umfassen, dass der Raum im Datenstrom einer Navigationsnachricht, der für die Prüfsumme vorgesehen ist, die abhängig von in der gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet wird, nur teilweise so mit Informationen belegt wird, dass die berechnete Prüfsumme immer falsch ist. Wird nur ein Teil des für die Prüfsumme gemäß der alten, d.h. vorgegebenen Seitendefinition vorgesehenen Raums mit Informationen belegt, um die berechnete Prüfsumme „falsch" zu machen, kann der verbleibende Raum für die neue, d.h. die abweichende Seitendefinition genutzt werden. Dadurch kann zusätzlicher Raum für die Übertragung von zusätzlichen Informationen mit der Navigationsnachricht geschaffen werden.

In eine neue Seite der Navigationsnachricht kann weiterhin gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Zähler für eine spätere Erweiterbarkeit integriert sein. Dieser Zähler kann aus einem oder mehreren Bits bestehen.

Ferner kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der Schritt des Übertragens zusätzlicher Informationen mittels der neu gebildeten Seiten umfassen, dass Informationen, die in gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthalten sind, nur teilweise durch die zusätzlich zu übertragende Informationen ersetzt werden. Dadurch kann beispielsweise gewährleistet werden, dass Bereiche in der Navigationsnachricht, genauer gesagt im Datenstrom, die gemäß der vorgegeben bzw. „alten" Seitendefinition für einen kontinuierlichen Betrieb nach der „alten" Seitendefinition erforderlich sind, erhalten blieben und den problemlosen Betrieb von Empfängern ermöglichen, die nach der alten Seitendefinition arbeiten. Auch können auf diese Weise Informationen erhalten bleiben, die normalerweise nicht durch eine Prüfsumme abgesichert sind und somit im Prinzip unabhängig von einer Seitendefinition sind.

Insbesondere können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Informationen „Region Status" und die „Tail Bits" einer Navigationsnachricht, die in gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthalten sind, nicht durch die zusätzlich zu übertragende Informationen ersetzt werden. Mit anderen Worten bleiben also diese Informationen bzw. Bits auch nach einer Neudefinition der Seitenstruktur einer Navigationsnachricht erhalten, so dass alle Empfänger Navigationsnachrichten bzw. einen Datenstrom von Satelliten problemlos empfangen und zumindest diese Informationen den empfangenen Nachrichten entnehmen können.

Die Erfindung betrifft weiterhin in einer Ausführungsform ein Satellitennavigationssystem, das ein Raumsegment mit mehreren Satelliten, die Satellitensignale, die Navigationsnachrichten enthalten, zum Empfangen und Auswerten durch Nutzungssysteme für die Positionsbestimmung und Navigation aussenden, und ein Bodensegment mit mehreren Beobach- tungs- und Kommandostationen, welche die Satelliten überwachen, umfasst, wobei eine oder mehrere der Beobachtungs- und Kommandostationen ausgebildet sind, ein Verfahren nach der Erfindung und wie oben beschrieben auszuführen, um zusätzliche Informationen zu den Nutzungssystemen zu übertragen. In einem derartigen Satellitennaviga- tionssystem kann eine Navigationsnachricht um eine neue Seitendefinition erweitert werden, auch wenn dies ursprünglich nicht vorgesehen war.

Ferner sieht die Erfindung in einer Ausführungsform ein Verfahren zum Empfangen von mit einer Navigationsnachricht übertragenen zusätzlichen Informationen mit den folgenden Schritten vor:

Empfangen einer Navigationsnachricht mit veränderter Seitenstruktur, die mit einem Verfahren nach der Erfindung und wie oben beschrieben erzeugt und übertragen wurde, und

Ermitteln der in den neuen Seiten der empfangenden Navigationsnachricht mit veränderter Seitenstruktur enthaltenen zusätzlichen Informationen.

Schließlich sieht die Erfindung noch in einer Ausführungsform einen Empfänger für Signale eines Satellitennavigationssystems vor, die Navigationsnachrichten enthalten, wobei der Empfänger zum Ausführen eines Verfahrens zum Empfangen von mit einem Verfahren nach der Erfindung und wie oben erläutert übertragenen zusätzlichen Informationen ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Verfahren in der Betriebssoftware eines Empfängers für Navigationsnachrichten, beispielsweise eine Navigationsgerätes, implementiert sein. Dadurch kann die Funktionalität des Empfängers erweitert werden, indem die zusätzlichen Informationen im Empfänger verarbeitet werden, beispielsweise indem durch die zusätzlichen Informationen neue Dienste des Satellitennavigationssystems im Empfänger realisiert werden.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.

Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 ein Satellitennavigationssystem mit einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Übertragen zusätzlicher Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem gemäß der Erfindung; Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Übertragen zusätzlicher Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem gemäß der Erfindung; und

Fig. 3 eine beispielhafte Navigationsnachricht mit einer vorgegebenen und einer davon abweichenden neuen Seitenstruktur gemäß der Erfindung.

Im Folgenden können gleiche und/oder funktional gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein.

In Fig. 1 ist ein Satellitennavigationssystem 10 mit einem Raumsegment 12 und einem Bodensegment 20 dargestellt. Das Raumsegment 12 umfasst mehrere Satelliten 14, die auf ihrem jeweiligen Orbit um das Bodensegment 20 kreisen. Jeder Satellit sendet Satellitensignale 16 aus, die von Nutzungssystemen 18 wie beispielsweise mobilen Navigationsgeräten sowie von Beobachtungs- und Kommandostationen 22 des Bodensegments 20 empfangen werden können. Die Satellitensignale 16 enthalten Navigationsnachrichten des Satellitennavigationssystems 10, die Orbitalparameter zur Orbitbeschreibung enthalten.

Die Beobachtungs- und Kommandostationen 22, die bei Galileo als getrennte Einheiten ausgelegt sind, sind insbesondere zur Überwachung und Steuerung der Satelliten 14 vorgesehen. Hierzu leiten sie empfangene Navigations- Signale 16 über ein Kommunikationsnetzwerk an ein Kontrollzentrum 24 weiter, das die empfangenen Navigationssignale 16 auswertet, indem es die mit jedem Navigationssignal 16 übertragenen Daten eines Satelliten 14, insbesondere Orbit und Zeitpunkt der Signalerzeugung sowie Signalstruktur und Integrität der empfangenen Signale überprüft. Die Beobachtungs- und Kommandostationen 22 generieren ferner Navigationsnachrichten 28 und senden diese fortlaufend oder pulsierend an die Satelliten 14 zur kontinuierlichen Weiterverteilung an die Nutzungssysteme 18. Die Navigationsnachrichten 28 enthalten Parameter mit Orbitaldaten, Zeitdaten und andere das Navigationssignal oder das Ausbreitungsmedium beschreibende Daten und können ferner in einer Beobachtungs- und Kommandostation 22 mit zusätzlichen Informationen versehen werden, die über die Satellitensignale 16 in den Navigationsnachrichten eingebettet an die Nutzungssysteme 18 übertragen werden können, beispielsweise Informationen bezüglich Systemerweiterungen. Hierzu weist eine Beobachtungs- und Kommandostation 22 entsprechende Prozessormittel 26 zum Erzeugen von Navigationsnachrichten 30 auf. Die Prozessormittel 26 sind zum Ausführen des in Fig. 2 anhand eines Flussdiagramms grob skizzierten Verfahrens konfiguriert, beispielsweise indem sie entsprechende Algorithmen ausführen.

Gemäß dem in Fig. 2 grob skizzierten Verfahrensablauf wird zunächst im Schritt S10 eine Navigationsnachricht in mehrere Seiten für die Übertra- gung von Informationen gemäß einer vorgegebenen Seitendefinition strukturiert. Fig. 3 zeigt oben die Navigationsnachricht, die gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildet ist. Danach weist die Nachricht 28 mehrere im Datenstrom der Nachricht aufeinanderfolgende Seiten 30, 32, 34 und 36 auf. Jede Seite 30, 32, 34 und 36 besitzt einen eigenen Prüfsummenbereich 31 , 33, 35 bzw. 37, in dem jeweils eine abhängig von den Informationen der jeweiligen Seite berechnete Prüfsumme untergebracht ist. In einem nächsten Schritt S14 des Verfahrens werden nun neue Seiten der Navigationsnachricht 28 gemäß einer von der vorgegebenen abweichenden Seitendefinition gebildet. Die neue Seitenstruktur der Navigationsnachricht 28 ist in Fig. 3 unten dargestellt: es sind nun zwei aufeinander folgende Seiten 38 und 40 mit jeweils einem Prüfsummenbereich 39 bzw. 41 vorgesehen, d.h. auch die neue Seitendefinition sieht für jede Seite eine Prüfsumme vor. Jede der beiden neuen Seiten besitzt einen im Vergleich zu den nach der „alten" Definition gebildeten Seiten größeren Nutzbereich, so dass zusätzliche Informationen in den neuen Seiten 38 und 40 mit der Navigationsnachricht 28 übertragen werden können. Die Prüfsummenbereiche der nach der „alten" Seitendefinition gebildeten Seiten 30, 32, 34 und 36 sind in der neu strukturierten Nachricht 28 gestrichelt eingezeichnet. Teile 42, 44, 46 und 48 dieser Prüfsummenbereiche werden derart gesetzt, dass die Prüfsumme, die abhängig von in der gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet wird, falsch ist. Damit wird gewährleistet, dass ein Empfänger, der nur die „alte" Seitendefinition „versteht", die gemäß der von der vorgegebenen bzw. „alten" Seitendefinition abweichenden neuen Seitendefinition gebildeten Seiten ignoriert. Schließlich können in einem Schritt S14 die zusätzlichen Informationen mittels der neu gebildeten Seiten 38 und 40 übertragen werden.

Durch die Erfindung kann eine Navigationsnachricht um neue Seitendefinitionen erweitert werden, auch wenn dies in der ursprünglichen Spezifikation für eine Navigationsnachricht nicht vorgesehen war. Gleichzeitig können Empfänger, die nur die alten Seitendefinitionen kennen, immer noch richtig weiterarbeiten, weil sie Seiten, die nach der neuen Seitendefinition gebildet und gesendet werden, bezüglich des Dateninhalts bzw. enthaltender Informationen ignorieren. Weiterhin können Nachrichtenteile, die nicht von einer Prüfsumme gesichert sind, nach der Erfindung auch in den neu definierten Seiten von Empfängern, die nur alte Seitendefinitionen „verstehen", ausgewertet und verarbeitet werden.

Bezugszeichen

10 Satellitennavigationssystem

12 Raumsegment

14 Satelliten

16 Satellitensignale

18 Nutzungssysteme 20 Bodensegment

22 Beobachtungs- und Kommandostationen

24 Kontrollzentrum

26 Prozessormittel für Navigationsnachrichten 28

28 Navigationsnachricht einer Beobachtungs- und Kommandostation 22

30, 32, 34, 36 Seiten gemäß einer vorgegebenen Seitendefinition

31 , 33, 35, 37 Prüfsummenbereiche der Seiten 30, 32, 34 bzw. 36

38, 40 Seiten gemäß einer von der vorgegebenen

Seitendefinition abweichenden Seitendefinition 39, 41 Prüfsummenbereiche der Seiten 38 bzw. 40

42, 44, 46, 48 Teile der Prüfsummenbereiche der Seiten 30, 32, 34 bzw. 36

S10-S14 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche

5 1. Verfahren zum Übertragen zusätzlicher Informationen mit Navigationsnachrichten in einem Satellitennavigationssystem, wobei eine Navigationsnachricht ein kontinuierlicher Datenstrom mit einer vorgegebene Bitrate ist, mit den folgenden Schritten:

- Strukturieren einer Navigationsnachricht in mehrere Seiten für dieo Übertragung von Informationen gemäß einer vorgegebenen Seitendefinition (S10), wobei jede Seite eine Prüfsumme besitzt, die abhängig von in der gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet wird,

- Bilden neuer Seiten der Navigationsnachricht gemäß einer von der5 vorgegebenen abweichenden Seitendefinition (S12) so, dass die

Prüfsumme, die abhängig von in der gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet wird, falsch ist, und

- Übertragen zusätzlicher Informationen mittels der neu gebildeten0 Seiten (S14).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bildens von neuen Seiten der Navigationsnachricht5 gemäß der von der vorgegebenen abweichenden Seitendefinition umfasst, dass der Raum im Datenstrom einer Navigationsnachricht, der für die Prüfsumme vorgesehen ist, die abhängig von in der gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthaltenen Informationen berechnet wird, nur teilweise so mit Informationen belegt wird,o dass die berechnete Prüfsumme immer falsch ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in eine neue Seite der Navigationsnachricht ein Zähler für eine spätere Erweiterbarkeit integriert ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Übertragens zusätzlicher Informationen mittels der neu gebildeten Seiten umfasst, dass Informationen, die in gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthalten sind, nur teilweise durch die zusätzlich zu übertragende Informationen ersetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen „Region Status" und die „Tail Bits" einer Navigationsnachricht, die in gemäß der vorgegebenen Seitendefinition gebildeten Seite enthalten sind, nicht durch die zusätzlich zu übertragende Informationen ersetzt werden.

6. Satellitennavigationssystem (10), das ein Raumsegment (12) mit mehreren Satelliten (14), die Satellitensignale (16), die Navigationsnachrichten enthalten, zum Empfangen und Auswerten durch Nutzungssysteme (18) für die Positionsbestimmung und Navigation aussenden, und ein Bodensegment (20) mit mehreren Beobach- tungs- und Kommandostationen (22), welche die Satelliten (14) überwachen, umfasst, wobei eine oder mehrere der Beobachtungsund Kommandostationen (22) ausgebildet sind, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen, um zusätzliche

Informationen zu den Nutzungssystemen zu übertragen.

7. Verfahren zum Empfangen von mit einer Navigationsnachricht übertragenen zusätzlichen Informationen mit den folgenden Schritten: Empfangen einer Navigationsnachricht mit veränderter Seitenstruktur, die mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 erzeugt und übertragen wurde, und

8. Empfänger (18) für Signale (16) eines Satellitennavigationssystems (10), die Navigationsnachrichten (28) enthalten, wobei der Empfänger zum Ausführen eines Verfahrens nach Anspruch 7 ausgebildet ist.