FI109840B - Menetelmä sijainnin määrittämiseksi, sijainninmääritysjärjestelmä ja elektroniikkalaite - Google Patents

Description

1 109840

Menetelmä sijainnin määrittämiseksi, sijainninmääritysjärjestelmä ja elektroniikkalaite

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 1 joh-5 danto-osan mukaiseen menetelmään sijainnin määrittämiseksi. Keksintö kohdistuu lisäksi oheisen patenttivaatimuksen 10 johdanto-osan mukaiseen elektroniikkalaitteeseen, ja oheisen patenttivaatimuksen 17 johdanto-osan mukaiseen sijainninmääritysjärjestelmään.

10 Eräs tunnettu paikannusjärjestelmä on GPS-järjestelmä (Global Positioning System), joka käsittää tällä hetkellä yli 20 satelliittia. Näistä osa on kulloinkin sijainninmääritysvastaanottimesta tarkasteltuna näkymättömissä, horisontin alapuolella, jolloin näiden satelliittien signaalia ei käytännössä saada vastaanotettua. Satelliitit lähettävät mm. satelliitin 15 ratatietoa (Ephemeris data) sekä tietoa satelliitin kellonajasta. Sijainnin määrityksessä käytettävä vastaanotin päättelee sijaintinsa normaalisti siten, että vastaanottimessa lasketaan useammasta paikannusjärjestelmään kuuluvasta satelliitista samanaikaisesti lähetettävän signaalin kulkuaika vastaanottimeen. Sijainnin määrittämiseksi on vastaan-20 ottimen vastaanotettava tyypillisesti vähintään neljän näkyvissä olevan satelliitin signaali, jotta sijainti voidaan laskea.

Jokainen GPS-järjestelmän toimiva satelliitti lähettää ns. L1-signaalia ·': 1575,42 Mhz:n kantoaaltotaajuudella. Tätä taajuutta merkitään myös :·. 25 154f0, missä f0=10,23 MHz. Lisäksi satelliitit lähettävät L2-signaalia 1227,6 Mhz:n kantoaaltotaajuudella, eli 120f0. Satelliitissa suoritetaan näiden signaalien modulointi ainakin yhdellä valesatunnaissekvenssillä. Kullakin satelliitilla tämä valesatunnaissekvenssi on erilainen. Moduloinnin tuloksena muodostuu koodimoduloitu laajakaistasignaali. Käy-30 tetty modulointitekniikka mahdollistaa sen, että vastaanottimessa pysty-tään erottamaan eri satelliittien lähettämät signaalit, vaikka lähetyk-...: sessä käytettävät kantoaaltotaajuudet ovat olennaisesti samat. Tästä modulointitekniikasta käytetään nimitystä koodijako-monikäyttötekniikka .·’··. (CDMA, Code Division Multiple Access). Kussakin satelliitissa L1 -sig- ’·” 35 naalin moduloinnissa käytetään valesatunnaissekvenssinä mm. ns.

C/A-koodia (Coarse/Acquisition code), jona käytetään Gold-koodia. Jo-kainen GPS-satelliitti lähettää signaalia käyttämällä yksilöllistä C/A-koodia. Koodit muodostetaan kahden 1023-bittisen binäärisekvenssin 2 109840 modulo-2 summana. Ensimmäinen binäärisekvenssi G1 on muodostettu polynomilla X10+X3+1 ja toinen binäärisekvenssi G2 on muodostettu viivästämällä polynomia X10+X9+X8+X6+X3+X2+1 siten, että kullakin satelliitilla viive on erilainen. Tämä järjestely mahdollistaa sen, että 5 eri C/A-koodit voidaan muodostaa samanlaisella koodigeneraattorilla. C/A-koodit ovat siis binäärikoodeja, joiden kellotusnopeus (Chipping rate) GPS-järjestelmässä on 1,023 Mhz. C/A-koodi käsittää 1023 alibit-tiä (Chip), jolloin koodin toistoaika (epoch) on 1 ms. L1-signaalin kantoaaltoa moduloidaan vielä navigointi-informaatiolla 50 bit/s bittinopeu-10 della. Navigointi-informaatio käsittää tietoa satelliitin ’’terveydentilasta” (health), radasta, aikatietoa jne.

Satelliitit tarkkailevat laitteistonsa kuntoa toimintansa aikana. Satelliitit voivat käyttää esim. ns. vahtikoiratoimintoja joidenkin laitteistoon mah-15 dollisesti tulleiden vikojen havaitsemiseen ja ilmoittamiseen. Virheet ja toimintahäiriöt voivat olla hetkellisiä tai pidempiaikaisia. Terveydentila-tietojen perusteella voidaan mahdollisesti osa virheistä kompensoida tai jättää vikaantuneen satelliitin lähettämä informaatio kokonaan huomioimatta. Lisäksi tilanteessa, jossa useamman kuin neljän satelliitin sig-20 naali on vastaanotettavissa, voidaan terveydentilatietojen perusteella painottaa eri satelliiteista vastaanotettua informaatiota eri tavalla. Tällöin epäluotettavalta vaikuttavien satelliittien mahdollisesti aiheuttamia , · i virheitä mittauksiin voidaan minimoida.

25 Satelliittien signaalien havaitsemiseksi ja satelliittien tunnistamiseksi on vastaanottimen suoritettava tahdistus (acquisition), jossa vastaanotin etsii satelliitin signaalin ja pyrkii tahdistumaan tähän signaaliin, jotta signaalin mukana lähetettävä data voidaan vastaanottaa ja demoduloida. Tahdistuksen jälkeen vastaanotin pyrkii pysymään lukittuneena, 30 eli seuraamaan (tracking) satelliitin signaalia ainakin sijainninmääri-tyksen ajan, mutta joissakin tapauksissa seurantavaihetta voidaan yllä- » I t pitää niin kauan kuin vastaanotin vastaanottaa satelliitin signaalia riittä-vän voimakkaana.

> I I

* · · » · 35 Sijainninmääritysvastaanottimen on suoritettava tahdistus mm. silloin, kun vastaanotin kytketään päälle ja myös tilanteessa, jossa vastaanotin ei ole pitkään aikaan pystynyt vastaanottamaan minkään satelliitin signaalia. Mm. kannettavissa laitteissa tällainen tilanne voi syntyä helposti, 3 109840 koska laite liikkuu ja laitteen antenni ei aina ole optimaalisessa asennossa satelliitteihin nähden, mikä heikentää vastaanottimeen tulevan signaalin voimakkuutta. Myös kaupunkialueilla rakennukset vaikuttavat vastaanotettavaan signaaliin ja lisäksi voi syntyä ns. monitie-etene-5 mistä, jossa lähetetty signaali saapuu vastaanottimeen eri kulkureittejä, esim. suoraan satelliitista (direct line-of-sight) ja lisäksi rakennuksista heijastuneena. Tämä monitie-eteneminen aiheuttaa sen, että sama signaali vastaanotetaan useina eri vaiheisina signaaleina.

10 Sijainninmääritysjärjestelylle on kaksi pääasiallista tehtävää: 1. vastaanottimen pseudo-etäisyyden laskenta eri GPS-satel-liitteihin, ja 2. vastaanottimen sijainnin määritys, jossa käytetään lasket- 15 tuja pseudo-etäisyyksiä sekä satelliittien sijaintitietoa. Satel liittien kulloinenkin sijaintitieto voidaan laskea satelliiteista vastaanotettujen ephemeris- ja aikakorjaustietojen perusteella.

20 Etäisyyksiä satelliitteihin nimitetään pseudo-etäisyyksiksi, koska aika ei vastaanottimessa ole tarkasti tiedossa. Tällöin sijainnin ja ajan määritystä toistetaan, kunnes on saavutettu riittävä tarkkuus ajan ja sijainnin suhteen. Koska aikaa ei tiedetä absoluuttisen tarkasti, on paikka ja aika selvitettävä esimerkiksi linearisoimalla yhtälöryhmä jokaista uutta ite-. ·: ·. 25 raatiota varten.

Pseudo-etäisyyden laskenta voidaan suorittaa mittaamalla eri satelliit-tien signaalien keskinäiset, näennäiset kulkuviiveet. Sen jälkeen, kun vastaanotin on tahdistunut vastaanotettuun signaaliin, suoritetaan sig-30 naalissa lähetetyn informaation selvittäminen.

»* · ...·* Sen jälkeen, kun koodiin tahdistuminen on suoritettu, suoritetaan vielä taajuuden hienosäätö ja vaihelukitus. Tämä korrelaatiotulos ilmaisee .myös GPS-signaalissa lähetetyn informaation.

35

Edellä mainittu tahdistus ja taajuudensäätöprosessi on suoritettava kul-· lekin sellaisen satelliitin signaalille, jota vastaanottimessa vastaanote taan. Joissakin vastaanottimissa voi olla useampia vastaanottokanavia, 4 109840 jolloin kullakin vastaanottokanavalla pyritään tahdistumaan kulloinkin yhden satelliitin signaaliin ja suorittamaan tämän satelliitin lähettämän informaation selvitys.

5 Sijainninmääritysvastaanotin vastaanottaa satelliittien lähettämää informaatiota ja suorittaa vastaanotetun informaation perusteella sijain-ninmäärityksen. Sijainninmäärityksen suorittamiseksi on vastaanottimen vastaanotettava vähintään neljän eri satelliitin lähettämä signaali, jotta x-, y-, z-koordinaatit sekä aikatieto voidaan selvittää, mikäli 10 vastaanottimen käytettävissä ei ole riittävän luotettavasti mitään näistä tiedoista. Joissakin tapauksissa vastaanottimeen voidaan esim. tukiasemasta välittää tukiaseman korkeustieto, jolloin sijainninmäärityksen suorittamiseksi riittää, että vastaanotin vastaanottaa kolmen satelliitin lähettämää signaalia. Muutaman kymmenen metrien virheet korkeus-15 tiedossa eivät merkittävässä määrin heikennä sijainninmääritystark-kuutta. Vastaanotettua navigointi-informaatiota tallennetaan muistiin, jolloin tästä tallennetusta informaatiosta voidaan käyttää mm. satelliittien ratatietoja.

20 Kuvassa 1 on esitetty periaatekaaviona sijainnin määritystä neljän satelliitin SV1, SV2, SV3, SV4 lähettämän signaalin avulla sijainninmääri-tysvastaanottimessa MS. GPS-järjestelmässä satelliitit lähettävät rata-; tietoa sekä aikatietoa, joiden perusteella sijainninmääritysvastaanotti- ’**: messa voidaan suorittaa laskentaa satelliitin kulloisenkin sijainnin ;·; 25 määrittämiseksi. Tämän ratatiedon ja aikatiedon lähettäminen suori- tetaan kehyksissä, jotka on vielä jaettu alikehyksiin. GPS-järjestel-mässä kukin kehys käsittää 1500 bittiä, jotka on jaettu viiteen 300 bittiä käsittävään alikehykseen. Koska yhden bitin lähetys kestää 20 ms, kunkin alikehyksen lähetys kestää tällöin 6 s, ja koko kehys lähetetään 30 30 sekunnissa. Alikehykset on numeroitu 1—5. Kussakin alikehyk- : sessä 1 lähetetään mm. aikatietoa, joka ilmoittaa alikehyksen lähetys- hetken sekä tietoa satelliitin kellon poikkeamasta GPS-järjestelmän kellonaikaan nähden.

»»· 35 Alikehyksiä 2 ja 3 käytetään ratatiedon lähetykseen. Alikehys 4 sisältää • : muuta järjestelmäinformaatiota, kuten yleisen aikatiedon (UTC, Univer- : sal Time, Coordinated). Alikehys 5 on tarkoitettu kaikkien satelliittien almanakkatietojen lähetykseen. Näiden alikehysten ja kehysten muo- 5 109840 dostamaa kokonaisuutta nimitetään GPS-navigointisanomaksi (GPS navigation message), joka käsittää 25 kehystä eli 125 alikehystä. Navi-gointisanoman pituus on tällöin 12 min 30 s.

5 GPS-järjestelmässä aikaa mitataan sekunteina viikon alusta. GPS-jär-jestelmässä viikon alkuhetki on lauantain ja sunnuntain välinen keskiyö. Kussakin alikehyksessä lähetetään tieto siitä, minä GPS-viikon ajanhetkenä kyseinen alikehys on lähetetty. Tällöin aikatieto ilmaisee tietyn bitin lähetyshetken, eli GPS-järjestelmässä kyseisen alikehyksen vii-10 meisen bitin lähetyshetken. Aikaa satelliiteissa mitataan erittäin tarkkojen atomikellojen avulla. Tästä huolimatta GPS-järjestelmän ohjauskeskuksessa (ei esitetty) valvotaan kunkin satelliitin toimintaa ja suoritetaan mm. aikavertailu satelliittien kellovirheiden havaitsemiseksi ja tämän tiedon välittämiseksi satelliittiin.

15

Siinä vaiheessa kun sijainninmääritysvastaanotin kytketään päälle, sen täytyy ensin suorittaa tahdistuminen ainakin neljään satelliittiin, jotta sijainti ja aikatieto voidaan ratkaista. Lisäksi sijainninmääritysvas-taanottimet voivat suorittaa tahdistusta ja sijainninmääritystä väliajoin, 20 jolloin sijainninmääritysvastaanottimen mahdollinen liikkuminen voidaan huomioida sijainninmäärityksessä. Jos sijainninmääritysvastaanotti-messa on käytettävissä satelliittien ratatietoa (almanakkatietoa), karkea .. i aikatieto (minuuttitason tarkkuus riittää yleensä), ja oma sijaintinsa . .. jollakin tarkkuudella, voi sijainninmääritysvastaanotin tavallisesti selvit- ;·. 25 tää kulloinkin näkyvissä olevat satelliitit. Jos jokin edellä mainituista tiedoista puuttuu tai on virheellinen, ei sijainninmääritysvastaanotin L. tiedä, mitkä satelliitit ovat näkyvissä. Tällöin sijainninmääritysvastaan- ottimen on yritettävä löytää riittävä määrä (vähintään neljä) näkyvissä olevia satelliitteja ja suoritettava tahdistus. Tällöin sijainninmääritys-30 vastaanotin voi kuitenkin yrittää suorittaa tahdistumisen myös sellaisen satelliitin signaaliin, joka ei ole näkyvissä. Tämä lisää sijainninmääri-tykseen kuluvaa aikaa ja toisaalta lisää myös sijainninmääritysvastaan-, :·. ottimen kokonaisenergiankulutusta. Tunnetaan sijainninmääritysvas- , ’taanottimia, jossa satelliitteihin tahdistumista yritetään suorittaa tietyssä 35 järjestyksessä, esim. satelliittien indeksien mukaisessa järjestyksessä. Tässä ratkaisussa on kuitenkin se epäkohta, että riittävän monen näky-• vissä olevan satelliitin löytämiseen voi kulua runsaasti aikaa, koska 6 109840 ennalta määrätty etsintäjärjestys ei kaikissa tilanteissa ole optimaalinen.

Patenttijulkaisu EP 0428827 esittää seurantamenetelmää navigointi-5 satelliittien signaalien vastaanottimia varten. Vastaanotettavat satelliitit valitaan siten, että ensin yritetään vastaanottaa yhden satelliitin signaalia. Jos vastaanotto ei määräajan puitteissa onnistu, valitaan samalla radalla liikkuva toinen satelliitti, joka sijaitsee mahdollisimman kaukana ensin valitusta satelliitista. Tätä toistetaan, kunnes on löydetty sellainen 10 satelliitti, jonka signaali on vastaanotettavissa. Mikäli kuitenkin käy niin, että minkään kyseisellä radalla liikkuvien satelliittien signaalien vastaanotto ei onnistu, jatketaan satelliittien etsimistä valitsemalla jokin toinen satelliittien käyttämä rata. Menetelmää toistetaan jälleen tämän toisen radan satelliiteille. Tässä järjestelyssä on epäkohtana mm. se, että 15 satelliittien löytäminen voi olla hyvin hidasta varsinkin, jos valitulta radalta ei saada minkään satelliitin signaalia vastaanotettua. Menetelmä ei myöskään toimi, jos valittu rata esim. sijaitsee päiväntasaajalla ja vastaanotin sijaitsee etelä- tai pohjoisnavalla. Tällöin mikään tällä radalla liikkuva satelliitti ole horisontin yläpuolella. Menetelmää toistetaan, 20 kunnes valittuna on riittävä määrä sellaisia satelliitteja, joiden signaalia vastaanotin kykenee vastaanottamaan. Julkaisun perusteella menetelmä ikään kuin aloitetaan alusta kullakin toistokerralla. Tällöin riittävän .. : määrän satelliitteja löytyminen voi viedä runsaasti aikaa.

• .’j·. 25 Nyt esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaan saada menetelmä vastaanottimen sijainnin määrittämiseksi. Keksinnön tar-

< I

koituksena on myös aikaansaada elektroniikkalaite, joka käsittää sijain-ninmääritysvastaanottimen, jossa menetelmää sovelletaan. Keksintö * · perustuu siihen ajatukseen, että määritetään satelliittien väliset suunta-30 kulmat sopivimmin maakeskeisessä koordinaatistossa ja valitaan : ensimmäinen satelliitti, jonka signaalia yritetään vastaanottaa. Jos väli- > I > tun satelliitin signaali on havaittavissa, etsitään seuraavaksi tätä satel-. :·. Hittiä lähinnä olevan satelliitin signaali. Jos sen sijaan ensin valitun ,··. satelliitin signaalia ei havaita, valitaan seuraavaksi etsittäväksi satellii- ’i’ 35 tiksi ensin valitusta satelliitista kauimpana oleva satelliitti. Menetelmää toistetaan, kunnes riittävä määrä satelliittien signaaleja on saatu vastaanotettua. Suuntakulmia käytetään tässä keksinnössä satelliittien välisen etäisyyden mittarina. Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle 7 109840 menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle elektroniikkalaitteelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 10 tunnusmerkkiosassa. Nyt esillä olevan 5 keksinnön mukaiselle sijainninmääritysjärjestelmälle on vielä tunnus omaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 17 tunnusmerkkiosassa.

Nyt esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan merkittäviä etuja tunnetun 10 tekniikan mukaisiin menetelmiin ja sijainninmääritysvastaanottimiin ver rattuna. Keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa voidaan si-jainninmääritystä nopeuttaa, koska menetelmällä voidaan karsia nopeasti sellaiset satelliitit, jotka hyvin todennäköisesti sijaitsevat horisontin alapuolella sijainninmääritysvastaanottimeen nähden. Koska keksinnön 15 mukaista menetelmää sovellettaessa voidaan sijainninmääritykseen tarvittavien satelliittien havaitsemista merkittävästi nopeuttaa tunnetun tekniikan mukaisiin järjestelmiin verrattuna, voidaan sijainninmääritys-vastaanottimen käsittävän elektroniikkalaitteen kokonaisenergiankulu-tusta myös pienentää, mistä on hyötyä erityisesti kannettavissa elektro-20 niikkalaitteissa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin .. : kuviin, joissa 25 kuva 1 esittääyksinkertaistettunaperiaatekaavionasijainninmääri- .!..: tystä neljän satelliitin lähettämän signaalin avulla, kuva 2 esittää esimerkkiä GPS-järjestelmän satelliittien sijainnista toisiinsa nähden eräällä ajanhetkellä sekä kahden satelliitin 30 kulkurataa, kuva 3 havainnollistaa satelliittien suuntavektoreiden välisen kulman määritystä keksinnön erään edullisen suoritus-. · · . muodon mukaisessa menetelmässä, 35 kuvat 4a ja 4b esittävät pelkistettynä lohkokaaviona vastaan- • otinta, jossa keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa, ja 5 8 109840 kuva 5 esittää periaatekuvana erästä esimerkkiä hakupuusta, jota keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä sovelletaan.

Nyt esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä satelliittien keskinäisen sijainnin määrityksessä käytetään satelliittien suuntavekto-reiden välistä kulmaa maakeskeisessä koordinaatistossa (ECEF, Earth Centered, Earth Fixed). Tätä on havainnollistettu oheisessa kuvassa 3, 10 jossa esimerkkeinä on käytetty satelliittia SV1 ja satelliittia SV2. Tällöin kahden satelliitin SV1, SV2 suuntavektoreiden välistä kulmaa maan EA keskipisteestä tarkasteltuna käytetään tässä keksinnössä näiden satelliittien SV1, SV2 välisen etäisyyden mittarina. Tästä suuntavektoreiden välisestä kulmasta käytetään selvyyden vuoksi jatkossa tässä selityk-15 sessä nimitystä suuntakulma. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä muodostetaan suuntakulmamatriisi D, jonka alkiot ilmaisevat satelliittien keskimääräisiä suuntakulmia toisiin satelliitteihin. Suuntakulmat lasketaan seuraavasti. Merkitään satelliitin SVi sijaintia ajanhetkellä t *.(*), missä i on satelliitin indeksi 20 i=1,..., N). Esimerkkinä tässä selityksessä käytettävässä sijainninmääri- tysjärjestelmässä käytetään 32:a satelliittia (N=32), mutta on selvää, että satelliittien määrä voi olla eri suuri kuin mainittu 32. Lisäksi satelliit-: tien määrä voi vaihdella mm. uusien satelliittien käyttöönoton, käytöstä . ·; poistamisen, ja/tai satelliittien korjausten vuoksi. Kuvassa 2 on esitetty :·. 25 satelliittien 1—11, 13—19, 21—27 ja 29—31 sijainti jollakin ajanhet- ‘ j kellä. Ajanhetki kuvaa edullisesti vuorokauden aikaa (te [0,24] tunteina), : koska tässä oletetaan, että satelliittien kiertoaika maapallon ympäri on 24 tuntia. Sijainninmääritysjärjestelmässä voidaan almanakkatietojen perusteella määrittää kunkin satelliitin sijainti eri ajanhetkillä. Kahden 30 pisteen x, y välinen suuntakulma ajanhetkellä t saadaan ratkaisemalla ‘: seuraavasta kaavasta (1) suuntakulma Θ.

.!·. =||*IH|cos(0) 0) ;* 35 Suuntakulmaksi saadaan tällöin ’: Θ - arccos((jt · y)/(||T||||y|)) (2) 9 109840

Soveltamalla kaavaa (2) satelliitteihin, voidaan satelliittien SVi, SVj välinen suuntakulma 0,., ajanhetkellä t laskea, kun almanakkatiedoista selvitetään satelliittien SVi, SVj sijainnin koordinaatit. Tällöin suunta-5 kulmamatriisi D voidaan muodostaa laskemalla kullekin satelliitille keskimääräiset etäisyydet muihin sijainninmääritysjärjestelmän satelliitteihin. Tällöin suuntakulmamatriisin D kukin alkio ilmaisee sen, mikä on kahden satelliitin SVi, SVj välinen keskimääräinen suuntakulma 0(,j vuorokauden aikana. Siis matriisin kukin rivi käsittää satelliitin SVi 10 keskimääräiset etäisyydet muihin satelliitteihin SVj, eli θυ=ε\βυ(ήJ, missä E on odotusarvo-operaattori. Suuntakulmamatriisin D laskennassa voidaan käyttää joko kaikkia almanakkatiedoissa olevia eri ajan-hetkiä, tai voidaan määrittää aikaväli, jonka mukaan suuntakulmat lasketaan, esim. minuutin välein. Tähän aikaväliin vaikuttaa mm. se, 15 kuinka nopeasti ja kuinka paljon suuntakulmat muuttuvat eri ajanhet-kinä.

Sen jälkeen kun suuntakulmamatriisi D on määritetty, suoritetaan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä 20 hakupuun muodostus suuntakulmamatriisin D alkioiden perusteella. Kuvassa 5 on esitetty kolme tasoa keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisella menetelmällä muodostetusta hakupuusta ST. Ensimmäiseksi etsitään suuntakulmamatriisin D suurin alkio. Tämän alkion indeksi i ensimmäisessä suunnassa, edullisesti rivi-indeksi,

’ I

·’: 25 ilmaisee ensimmäiseksi etsittävän satelliitin indeksin SVi. Tämä indeksi muodostaa hakupuun ensimmäisen tason ST1 ainoan elementin.

• ·. Seuraavaksi määritetään hakupuun toinen taso ST2, joka käsittää kaksi » ;; elementtiä ST2(1), ST2(2). Ensimmäinen elementti ST2(1) on tämän edullisen esimerkin mukaan tarkoitettu tilanteisiin, joissa ensimmäisen 30 tason ST1 ilmaisema satelliitti löytyy tahdistuksessa. Vastaavasti toinen elementti ST2(2) on tarkoitettu tilanteisiin, joissa ensimmäisen tason / ST1 ilmaisemaa satelliittia ei löydy. Tahdistusvaiheessa tehdään kulia- ; kin tasolla päätös siitä, mitä hakupuun seuraavan, alemman tason ele- *. menttiä käytetään valittaessa seuraavaksi vastaanotettavaa satelliittia.

35 Esimerkiksi ylimmällä tasolla ST1, jos vastaanotin havaitsee elementin | arvon mukaisen satelliitin signaalin, siirrytään seuraavaksi vastaanot- : tamaan tämän esimerkin mukaisesti toisen tason ensimmäisen ele mentin ST2(1) arvon mukaisen satelliitin signaalia. Tällä tavoin haku- 10 109840 puussa edetään alemmille tasoille, kunnes on löydetty riittävä määrä sellaisia satelliitteja, jotka ovat sijainninmääritysvastaanottimeen nähden horisontin yläpuolella. Tätä satelliittien etsimistä tahdistuksessa kuvataan tarkemmin jäljempänä tässä selityksessä, johon tässä yhtey-5 dessä viitataan.

Toisen tason ensimmäinen elementti ST2(1) valitaan edullisesti etsimällä käsiteltävänä olevan suuntakulmamatriisin D riviltä i pienin alkio. Tämän alkion indeksi j toisessa suunnassa, edullisesti sarakeindeksi, 10 ilmaisee sen satelliitin indeksin SVj, jonka suuntakulma hakupuun ensimmäisen tason ST1 ilmaisemaan satelliittiin on pienin, eli kyseinen satelliitti SVj on lähinnä satelliittia SVi, johon vastaanotin on kyennyt tahdistumaan.

15 Vastaavasti toisen tason toinen elementti ST2(2) valitaan edullisesti etsimällä käsiteltävänä olevan suuntakulmamatriisin D riviltä i suurin alkio. Tämän alkion indeksi j toisessa suunnassa, edullisesti sarakeindeksi, ilmaisee sen satelliitin indeksin SVj, jonka suuntakulma haku-puun ensimmäisen tason ST1 ilmaisemaan satelliittiin on suurin, eli 20 kyseinen satelliitti SVj on kauimpana satelliittia SVi, johon vastaanotin ei kyennyt tahdistumaan.

j Kuvan 5 esimerkissä satelliitti, jonka indeksi on 16, on ensimmäiseksi valittava satelliitti. Vastaavasti toisella tasolla ensimmäisen elementin 25 arvoksi saadaan rivin 16 ensimmäinen alkio, siis satelliitti SV1 on lähinnä satelliittia SV16. Toisen tason toisen elementin arvoksi saadaan rivin 16 23:s alkio, siis satelliitti SV23 on kauimpana satelliittia ;* SV16. Tämä on havaittavissa myös kuvasta 2, johon satelliittien SV1— SV11, SV13-SV19, SV21-SV27 ja SV29-SV31 sijainnit eräällä ajanhet-30 kellä on merkitty. Kuvaan 2 on merkitty myös satelliittien SV16 ja SV23 » : kulkurata.

• I

»

Edellä esitettyjä vaiheita toistetaan hakupuun ST muiden tasojen STk » muodostamiseksi. Koska hakupuun alemmalla tasolla k muodostetaan 35 ylemmän tason k-1 kullekin elementille kaksi elementtiä (satelliitti löytyi/ / ei löytynyt), on elementtien määrä tasolla k 2k'1. Tason STk m:s ele- : mentti STk(m) (m=1,..., 2k'1) muodostetaan seuraavasti olettaen, että suuntakulmamatriisia D käsitellään riveittäin. Tahdistuksessa aikai- 11 109840 semmin löytyneiden satelliittien indeksien mukaiset suuntakulmamat-riisin D rivit lasketaan yhteen ja aikaisemmin löytymättömien satelliittien indeksien mukaiset suuntakulmamatriisin D rivit vähennetään, jolloin muodostuu yksi rivivektori. Elementin STk(m) arvoksi valitaan rivivek-5 torin sen alkion indeksi, jonka arvo on pienin. Tässä pienimmän arvon etsinnässä on kuitenkin jätettävä huomioimatta sellaiset alkiot, joiden indeksin mukaiset satelliitit on käsitelty jo aikaisemmalla tasolla. Selvitetään tätä vielä kuvan 5 esimerkkiin viitaten. Kolmannen tason ST3 ensimmäisen elementin ST3(1) arvon laskemiseksi muodostetaan rivi-10 vektori laskemalla yhteen suuntakulmamatriisin rivien 1 ja 16 alkioiden arvot (satelliitit 1 ja 16 löytyneet). Rivivektorista etsitään pienin arvo, jonka indeksi tallennetaan kolmannen tason ensimmäisen elementin ST3(1) arvoksi. Kolmannen tason ST3 toisen elementin ST3(2) arvon laskemiseksi muodostetaan rivivektori vähentämällä suuntakulmamat-15 riisin rivin 16 alkioista rivin 1 alkiot (satelliitti 16 löytynyt, satelliittia 1 ei löytynyt). Rivivektorista etsitään jälleen pienin arvo, jonka indeksi tallennetaan kolmannen tason toisen elementin ST3(2) arvoksi. Kolmannen tason ST3 kolmannen elementin ST3(3) arvon laskemiseksi muodostetaan rivivektori vähentämällä suuntakulmamatriisin rivin 20 23 alkioista rivin 16 alkiot (satelliitti 23 löytynyt, satelliittia 16 ei löytynyt).

Rivivektorista etsitään jälleen pienin arvo, jonka indeksi tallennetaan kolmannen tason kolmannen elementin ST3(3) arvoksi. Vielä kolmannen tason ST3 neljännen elementin ST3(4) arvon laskemiseksi j·.: muodostetaan rivivektori suuntakulmamatriisin rivien 16 ja 23 alkioiden 25 vastalukujen summasta (= (-rivi16) + (-rivi23), koska kumpaakaan satel-; ·*: Hittiä 16 tai 23 ei löytynyt). Rivivektorista etsitään jälleen pienin arvo, jonka indeksi tallennetaan kolmannen tason neljännen elementin .···. ST3(4) arvoksi. Kuvan 5 esimerkissä tason 3 ensimmäinen ST3(1) ja ;’.!t toinen elementti ST3(2) eivät voi saada arvoja 1 tai 16, koska ne ovat '·*’ 30 käytössä jo ylemmillä tasoilla tässä etsintähaarassa. Vastaavasti kolmas ST3(3) ja neljäs elementti ST3(4) eivät voi saada arvoja 16 tai i"' 23, koska ne ovat käytössä jo ylemmillä tasoilla tässä etsintähaarassa.

Toisin sanoen tason elementti ei voi saada suoraan kyseisen elementin • :’j': yläpuolella hakupuussa olevia arvoja, eli hakupuun vastaavassa etsin- .···. 35 tähaarassa aikaisemmin esiintyneitä arvoja. Se sijaan tason elementti [I] voi saada hakupuussa kyseisen elementin yläpuolella olevia arvoja, :·.·* jotka eivät ole samassa etsintähaarassa kuin kyseessä oleva elementti 12 109840

Edellä esitettyä hakupuun muodostusta jatketaan, kunnes määrätty määrä tasoja on muodostettu. Tämä määrä riippuu kulloisestakin sovelluksesta ja siihen vaikuttaa mm. käytettävissä olevan muistin määrä. Koska tasojen määrän kasvattaminen yhdellä kaksinkertaistaa haku-5 puun elementtien määrän, kasvaa muistitarve hyvin nopeasti jo muutamalla tasolla. Esimerkiksi, mikäli tasojen määrä on 20, on elementtien lukumäärä 22°'1=500 000. Käytännössä sopiva tasojen määrä on edullisesti luokkaa 8—10, mutta on selvää, että nyt esillä olevan keksinnön yhteydessä myös muun kokoisia hakupuita voidaan käyttää.

10

Koska satelliittien ratatiedot eivät tavallisesti muutu merkittävässä määrin eri päivinä, ei edellä kuvattuja suuntakulmamatriisin ja haku-puun muodostusta tarvitse tehdä jokaisen tahdistuksen yhteydessä, vaan hakupuu voidaan muodostaa esim. laitteen valmistuksen yhtey-15 dessä ja tallentaa muistiin. Hakupuun uudelleenlaskenta voidaan tehdä silloin, kun uusia satelliitteja otetaan käyttöön sijainninmääritysjärjes-telmässä ja/tai satelliitteja otetaan pois käytöstä.

,*·: Seuraavassa kuvataan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon 20 mukaisen menetelmän toimintaa käyttäen esimerkkinä GPS-satelliitti-T: paikannusjärjestelmää viitaten samalla kuvan 5 hakupuuhun ja kuvan 2 esimerkkitilanteeseen. Ensin tutkitaan hakupuun ensimmäisen tason .*··. ST1 elementin arvo. Tämä ilmaisee sen satelliitin indeksin, johon ··. sijainninmääritysvastaanotin ensin yrittää tahdistua. Oletetaan, että 25 hakupuuhun on ensimmäiseksi valittavaksi satelliitiksi määritetty satel-, . liitti, jonka tunnus on 16. Tämän jälkeen sijainninmääritysvastaanotti- ; ” messa aloitetaan tähän signaaliin tahdistumisen suorittaminen. Mikäli vastaanotin pystyy, sopivimmin ennalta määrätyn ajan kuluessa, ·:· tahdistumaan tämän satelliitin SV16 signaaliin, voidaan tehdä päätös, ;··. 30 että kyseinen satelliitti on sijainninmääritysvastaanottimen näköpiirissä, , \ eli horisontin yläpuolella. Tällöin hakupuusta valitaan toisen tason ST2 ; se elementti, johon tallennettu arvo vastaa ensimmäiseksi tutkittua satelliittia lähinnä olevan satelliitin indeksiä. Tämä elementti tässä edullisessa suoritusmuodossa on toisen tason ensimmäinen elementti 35 ST2(1). Mikäli sen sijaan ensimmäiseksi valittuun satelliittiin tahdistu- minen ei onnistu, valitaan seuraavaksi tutkittavaksi satelliitiksi se, jonka indeksi on tallennettu hakupuun toisen tason toisen elementin ST2(2) arvoksi. Tässä tilanteessa oletetaan, että ensin tutkittu satelliitti on sillä 13 109840 hetkellä horisontin alapuolella sijainninmääritysvastaanottimesta tarkasteltuna, ja että seuraavaksi valittu satelliitti on olennaisesti vastakkaisella puolella maapalloa kuin ensin tutkittu satelliitti. Tällöin hakupuusta valitaan toisen tason ST2 se elementti, johon tallennettu 5 arvo vastaa ensimmäiseksi tutkittua satelliittia kauimpana olevan satelliitin indeksiä. Sen jälkeen kun seuraavaksi tutkittava satelliitti on valittu, sijainninmääritysvastaanotin pyrkii vastaanottamaan tämän toiselta tasolta valitun elementin arvon ilmaiseman satelliitin signaalia.

10 Sijainninmääritysvastaanotin yrittää nyt tahdistua tämän toiselta tasolta valitun satelliitin signaaliin. Mikäli sijainninmääritysvastaanotin havaitsee kyseisen satelliitin signaalin ja voi suorittaa tahdistumisen, tutkitaan, onko sijainninmääritystä varten riittävä määrä näkyvissä olevia satelliitteja jo havaittu. Mikäli sijainninmääritystä ei vielä voida suorittaa 15 riittävällä tarkkuudella, siirrytään hakupuussa seuraavalle tasolle. Tältä tasolta valitaan jälleen sellainen elementti, joka vastaa edellisen tason tutkimistulosta (satelliitti löytyi/ ei löytynyt). Siis käytännössä tasolta seuraavalle siirryttäessä valinta suoritetaan kahden elementin välillä riippumatta seuraavan tason elementtien määristä, kuten esim. kuvasta 20 5 voidaan havaita.

Mikäli riittävää määrää satelliitteja ei löydetä, ennen kuin määritetyn hakupuun alin taso on saavutettu, voidaan etsintää jatkaa esim. jollakin :' · j tunnetun tekniikan mukaisella menetelmällä.

i'V 25 ;‘i': Sen jälkeen kun sijainninmääritysvastaanotin on löytänyt riittävästi sellaisia näkyvissä olevia satelliitteja, joiden lähettämään signaaliin .’···, tahdistuminen on voitu suorittaa, voidaan sijainninmääritysvastaanotti- messa suorittaa myös sijainnin määritys. Tyypillisesti tarvitaan vähin-30 tään neljä satelliittia, ennen kuin sijainninmääritys voidaan tehdä (x-, y-, z-koordinaatit sekä aika t). Tämä sijainninmääritys on sinänsä tunnettua tekniikkaa, joten sen tarkempi käsittely tässä yhteydessä ei ole tarpeen.

• · · .···. 35 Vaikka edellä on esitetty, että hakupuu ST lasketaan ja tallennetaan muistiin, on selvää, että hakupuun ST muodostusta vastaavat lasken-··' nat voidaan tehdä tahdistuksen yhteydessä suuntakulmamatriisin D perusteella, jolloin hakupuuta ST ei välttämättä tarvitse tallentaa.

14 109840

Selostetaan seuraavaksi vielä lyhyesti erään edullisen sijainninmääri-tysvastaanottimen MS toimintaa viitaten samalla kuvien 4a ja 4b pelkistettyihin lohkokaavioihin. Antennin 1 kautta vastaanotettava 5 signaali vahvistetaan suurtaajuusvahvistimessa 2 ja muunnetaan kellogeneraattorin 3 ja taajuussyntetisaattorin 4 muodostaman kellosignaalin avulla sopivimmin välitaajuudelle tai suoraan kantataajuudelle muunninlohkossa 5. Tässä vaiheessa signaali on vielä analogisessa muodossa, joten se muunnetaan digitaaliseksi signaaliksi AD-muunti-10 messa 6. AD-muuntimelta 6 saadaan digitaalisen vastaanottosignaalin lisäksi ohjaus automaattiselle vahvistuksensäätölohkolle 7 (AGC, Automatic Gain Control), joka pyrkii tasaamaan vastaanotetussa signaalissa olevia voimakkuusvaihteluita sinänsä tunnetusti. Välitaajuudelle tai kantataajuudelle muunnettu digitaalinen signaali johdetaan 15 yhteen tai useampaan digitaaliseen tahdistuslohkoon 8a, 8b, 8n, joissa suoritetaan digitaalisen signaalin muuntaminen kahdeksi eri vaiheiseksi signaaliksi (l/Q) ja vertailukoodilla kertominen. Tahdistuslohkoissa 8a, 8b, 8n muodostetut signaalit johdetaan edelleen ohjauslohkoon 9, jossa pyritään selvittämään vastaanotetun signaalin koodivaihe ja taajuus-20 siirtymä. Ohjauslohko 9 muodostaa takaisinkytkennän tahdistuslohkoille 8a, 8b, 8n vertailukoodin koodivaiheen ja numeerisesti ohjatun oskillaattorin 18 säätämiseksi tarvittaessa. Sen jälkeen kun koodivaihe ja taajuussiirtymä on selvitetty, eli vastaanotin on lukittunut satelliitin v.j lähettämään signaaliin, voidaan suorittaa signaaliin moduloidun infor- ‘·\· 25 maation demodulointi.

»· · • ·

Digitaalisten tahdistuslohkojen 8a, 8b, 8n eräs edullinen rakenne on .···. esitetty kuvan 4b lohkokaaviossa. Välitaajuudelle tai kantataajuudelle muunnettu digitaalinen signaali sekoitetaan sekoittimissa 10a, 10b 30 numeerisesti ohjatun oskillaattorin 11 muodostamaan signaaliin siten, että ensimmäiseen sekoittimeen 10a johdettavan oskillaattorisignaalin : J ja toiseen sekoittimeen 10b johdettavan oskillaattorisignaalin välillä on n. 90° vaihe-ero. Tällöin sekoitustuloksena saadaan signaali, joka käsittää sinänsä tunnetusti kaksi komponenttia: I- ja Q-komponentit. .···. 35 Vaihe-eron muodostuksessa käytetään edullisesti vaiheensiirtolohkoja '·’ 12a, 12b. Seuraavaksi I- ja Q-komponenteille suoritetaan kertominen vertailukoodin kanssa koodikertojissa 13e, 14e; 13p, 14p; 131,141. Vertailukoodi johdetaan koodikertojiin 13e, 14e; 13p, 14p; 131, 141 eri 15 109840 vaiheisina edullisesti siten, että sekä l-komponentista että Q-komponentista muodostetaan kolme tai useampia eri vaiheisia vertailu-signaaleja. Nämä vertailusignaalit edullisesti mm. integroidaan inte-grointilohkoissa 15e, 16e; 15p, 16p; 151,161. Integrointilohkoista 5 15e, 16e; 15p, 16p; 151, 161 integroidut signaalit johdetaan ohjaus- lohkoon 9, jossa eri integrointilohkojen lähtösignaalien perusteella tehdään mm. päätelmä siitä, onko vertailukoodin koodivaihe edellä, jäljessä tai samassa vaiheessa kuin vastaanotetun signaalin koodi-vaihe. Tämän päätelmän perusteella ohjauslohko 9 säätää vertailukoo-10 digeneraattoria 17 ohjaavan numeerisesti ohjatun oskillaattorin 18 taajuutta. Vertailukoodigeneraattorin 17 muodostamasta vertailukoo-dista muodostetaan edelleen eri vaiheisia vertailukoodisignaaleita vaiheensiirtolohkossa 19. Lisäksi ohjauslohko 9 päättelee mahdollisen taajuussiirtymän ja säätää numeerisesti ohjatun oskillaattorin 11 15 taajuutta. Kullakin tahdistuslohkolla voidaan suorittaa signaalin käsittelyä yhdelle signaalille kerrallaan, jolloin haluttaessa vastaanottaa samanaikaisesti esim. neljän satelliitin signaali, tulee tahdistuslohkoja olla vähintään 4. On selvää, että kuvissa 4a ja 4b esitetty vastaanotin on vain eräs esimerkkitoteutus, mutta nyt esillä olevaa keksintöä ei ole 20 rajoitettu ainoastaan tässä vastaanottimessa käytettäväksi.

Sijainninmääritysvastaanotin MS käsittää edullisesti myös välineet langattoman viestimen toimintojen suorittamiseksi, kuten toisen anten-nin 20, radio-osan 21, audiovälineet, kuten koodekin 22a, kaiuttimen f·]: 25 22b ja mikrofonin 22c, näytön 23 ja näppäimistön 24 ja muistia 25.

Ohjauslohko 9 voi olla ainakin osittain yhteinen sijainninmääritysvas-taanottimen toimintojen suorittamiseksi sekä langattoman viestimen ··. toimintojen suorittamiseksi, tai näille toiminnoille voidaan käyttää erilli- ’!! t siä suorittimia tai vastaavia.

- 30

Keksinnön mukaista menetelmää simuloitaessa on havaittu, että menetelmällä voidaan sijainninmääritystä nopeuttaa jopa puolella tunnetun tekniikan mukaisiin menetelmiin verrattuna erityisesti heikoissa signaaliolosuhteissa ja tilanteissa, joissa sijainninmääritys-.···. 35 vastaanottimella MS ei ole luotettavaa tietoa näkyvissä olevista satel-Hiteistä. Jos oletetaan, että joillakin tunnetun tekniikan mukaisilla menetelmillä yhden satelliitin signaalin etsimiseen käytetty aika erityi-: " sesti heikossa signaalikentässä on tyypillisesti luokkaa 10 s tilanteessa, 16 109840 jossa signaalia ei saada vastaanotettua, ja vastaavasti luokkaa 5 s tilanteessa, jossa signaali vastaanotetaan, ja että tarvitaan keskimäärin 12 hakua neljän satelliitin signaalin etsimiseen, tähän kuluu aikaa n. 8*10 s + 4*5s=100s. Keksinnön mukaista menetelmää sovelletta-5 essa hakujen lukumäärä vastaavilla oletuksilla on keskimäärin n. 7, joten etsimiseen käytetty aika vähenee 3*10 s + 4*5 s=50 s:iin. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan siis etsintään käytettävää aikaa vähentää merkittävästi.

10 Keksintöä voidaan soveltaa myös siten, että yhdessä valintavaiheessa suoritetaan useamman kuin yhden satelliitin valinta etsittäväksi. Lisäksi etsintävaiheessa voidaan suorittaa useamman kuin yhden valitun satelliitin etsintä.

15 Keksinnön mukaisen menetelmän toiminnot voidaan suurelta osin toteuttaa sijainninmääritysvastaanottimen MS ohjauslohkon 9 sovellusohjelmistossa, mutta on selvää, että myös muita ratkaisuvaihtoehtoja voidaan edellä olevan selostuksen perusteella soveltaa.

20 On selvää, että nyt esillä olevaa keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

• · » · · • * · I · t • · • » • t » I I » • * · I ♦ » · * · · J I · * · > · • » · * · * · · I » · 1 » ·

It· I · » I · • I > t i i t i i I ·

Claims (17)

17 109840

1. Menetelmä sijainninmäärityksessä käytettävien satelliittien (SV1— SV32) valitsemiseksi sijainninmääritysjärjestelmässä, joka käsittää 5 tietoa satelliittien (SV1—SV32) kulkuradoista, jossa menetelmässä valitaan kulloinkin ainakin yksi etsittävä satelliitti (SV1—SV32), ja suoritetaan etsintävaihe, jossa selvitetään, onko ainakin yhden valitun satelliitin (SV1—SV32) lähettämä signaali vastaanotettavissa, menetelmässä suoritetaan ainakin ensimmäinen valintavaihe ja ainakin 10 yksi jatkovalintavaihe, jolloin jatkovalintavaiheessa suoritetaan ainakin yhden satelliitin (SV1—SV32) valinta ainakin osittain edellisessä etsintävaiheessa suoritetun selvityksen perusteella, ja että valintavaiheen jälkeen suoritetaan etsintävaihe, tunnettu siitä, että jatkovalintavaiheissa valittavan satelliitin valinta suoritetaan 15 huomioimatta aikaisemmin valittujen satelliittien käyttämiä ratoja.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jatkovaiheessa etsittäväksi satelliitiksi (SV1—SV32) valitaan edelli-sessä valintavaiheessa valitun satelliitin suunnalla oleva satelliitti 20 (SV1—SV32), mikäli edellisessä valintavaiheessa valitun satelliitin T: (SV1—SV32) lähettämä signaali on vastaanotettavissa, tai edellisessä ;··: vaiheessa etsittyyn satelliittiin (SV1— SV32) nähden olennaisesti maa- ’··. pallon vastakkaisella puolella oleva satelliitti (SV1—SV32), mikäli edel- lisessä valintavaiheessa valitun satelliitin (SV1—SV32) lähettämä 25 signaali ei ole vastaanotettavissa.

” 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • että menetelmässä muodostetaan suuntakulmamatriisi (D), jossa ·:· suuntakulmamatriisin (D) alkio kuvaa kahden satelliitin (SV1—SV32) ;··*: 30 välistä suuntakulmaa (Oy) sopivimmin maakeskeisessä koordinaatis- , \ tossa, jolloin mainitun matriisin alkioiden arvoja käytetään mainituissa : · valintavaiheissa seuraavaksi etsittävän satelliitin (SV1—SV32) valitse- : : miseksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu suuntakulmamatriisi (D) muodostetaan joukosta suuntakulma-vektoreita, joissa yksi suuntakulmavektori sisältää suuntakulmat (Oy) yhdestä satelliitista (SV1—SV32) muihin satelliitteihin (SV1—SV32). 18 109840

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu suuntakulmamatriisi (D) muodostetaan satelliittien (SV1— SV32) ratatietojen perusteella. 5

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suuntakulmien (0jj) määrityksessä käytetään satelliittien ratatietoja määrätyltä aikaväliltä, joiden perusteella lasketaan suuntakulmien (0jj) odotusarvot (E[0j,j(t)]). 10

7. Jonkin patenttivaatimuksen 3—6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suuntakulmamatriisin perusteella muodostetaan hakupuu, jota käytetään valintavaiheissa etsittävän satelliitin (SV1—SV32) valitsemiseksi. 15

8. Jonkin patenttivaatimuksen 4—7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tutkitaan suuntakulmavektoreiden alkioiden arvoja, valitaan ensimmäisessä valintavaiheessa etsittäväksi satelliitiksi se, jonka suuntakulmavektori sisältää suuntakulmamatriisin suurimman arvon, ja '·]: 20 että valitaan kyseinen suuntakulmavektori käytettäväksi ensimmäisessä jatkovalintavaiheessa seuraavan etsittävän satelliitin valitsemiseksi, ··:' jolloin ensimmäisessä jatkovalintavaiheessa valitaan etsittäväksi satel- ··. Hitiksi joko se, jota vastaava alkio on pienin mainitussa suuntakulma- :·. vektorissa, mikäli ensimmäisessä valintavaiheessa valitun satelliitin 25 (SV1—SV32) lähettämä signaali on vastaanotettavissa, tai se, jota . . vastaava alkio on suurin mainitussa suuntakulmavektorissa, mikäli ; / ensimmäisessä valintavaiheessa valitun satelliitin (SV1—SV32) lähet- • *: tämä signaali ei ole vastaanotettavissa. ·. 30

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1—9 mukainen menetelmä, tunnettu \ siitä, että mainittuja jatkovalintavaiheitä toistetaan, kunnes sijainnin- : ; määritykseen tarvittava määrä satelliitteja (SV1—SV32) on löytynyt.

10. Elektroniikkalaite (MS), joka käsittää sijainninmääritysvastaan-35 ottimen, välineet (9) sijainninmäärityksessä käytettävien satelliittien (SV1—SV32) valitsemiseksi sijainninmääritysjärjestelmässä, joka käsittää tietoa satelliittien kulkuradoista, välineet (9) ainakin yhden etsittävän satelliitin (SV1—SV32) valitsemiseksi, välineet (1—9) ainakin 19 109840 yhden valitun satelliitin (SV1—SV32) etsimiseksi selvittämällä, onko valitun satelliitin (SV1—SV32) lähettämä signaali vastaanotettavissa, välineet (9, D, ST) ensimmäisen valintavaiheen suorittamiseksi, ja välineet (9, D, ST) ainakin yhden jatkovalintavaiheen suorittamiseksi, 5 jolloin jatkovalintavaiheessa ainakin yhden satelliitin (SV1—SV32) valinta on järjestetty suoritettavaksi ainakin osittain edellisessä etsintä-vaiheessa suoritetun selvityksen perusteella, ja että valintavaiheen jälkeen on järjestetty suoritettavaksi etsintä tunnettu siitä, että jatkova-lintavaiheissa valittavan satelliitin valinta on järjestetty suoritettavaksi 10 huomioimatta aikaisemmin valittujen satelliittien käyttämiä ratoja.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen elektroniikkalaite (MS), tunnettu siitä, että se käsittää suuntakulmamatriisin (D), jossa matriisin alkio kuvaa kahden satelliitin (SV1—SV32) välistä suuntakulmaa (Oy) 15 sopivimmin maakeskeisessä koordinaatistossa, ja että elektroniikka-laite (MS) käsittää välineet (9) mainitun matriisin alkioiden arvojen käyttämiseksi mainituissa valintavaiheissa seuraavaksi etsittävän satelliitin (SV1—SV32) valitsemiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen elektroniikkalaite (MS), tun- ·': nettu siitä, että mainittu suuntakulmamatriisi (D) on muodostettu ..: joukosta suuntakulmavektoreita, joissa yksi suuntakulmavektori sisältää suuntakulmat (Oy) yhdestä satelliitista (SV1—SV32) muihin satelliit-teihin (SV1—SV32). 25

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen elektroniikkalaite (MS), " tunnettu siitä, että mainittu suuntakulmamatriisi (D) on muodostettu ‘satelliittien (SV1—SV32) ratatietojen perusteella. . ··. 30

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen elektroniikkalaite (MS), tun- nettu siitä, että suuntakulmien (Oy) määrityksessä on käytetty satelliit-·: · tien (SV1—SV32) ratatietoja määrätyltä aikaväliltä, joiden perusteella : on laskettu suuntakulmien odotusarvot (E[0y(t)]).

15. Jonkin patenttivaatimuksen 10—14 mukainen elektroniikka- laite (MS), tunnettu siitä, että se käsittää välineet (9) mainittujen jatkovalintavaiheiden toistamiseksi, kunnes sijainninmääritykseen tarvittava määrä satelliitteja (SV1—SV32) on löytynyt. 109840

16. Jonkin patenttivaatimuksen 11—15 mukainen elektroniikka-laite (MS), tunnettu siitä, että suuntakulmamatriisin (D) perusteella on muodostettu hakupuu (ST), ja että elektroniikkalaite (MS) käsittää väli- 5 neet hakupuun (ST) käyttämiseksi valintavaiheissa etsittävän satelliitin (SV1—SV32) valitsemiseksi.

17. Sijainninmääritysjärjestelmä, joka käsittää sijainninmääritysvas-taanottimen, välineet (9) sijainninmäärityksessä käytettävien satelliittien 10 (SV1—SV32) valitsemiseksi, tietoa satelliittien kulkuradoista, väli neet (9) ainakin yhden etsittävän satelliitin (SV1—SV32) valitsemiseksi, välineet (1—9) ainakin yhden valitun satelliitin (SV1—SV32) etsimiseksi selvittämällä, onko valitun satelliitin (SV1—SV32) lähettämä signaali vastaanotettavissa, välineet (9, D, ST) ensimmäisen valintavaiheen 15 suorittamiseksi, ja välineet (9, D, ST) ainakin yhden jatkovalintavaiheen suorittamiseksi, jolloin jatkovalintavaiheessa ainakin yhden satelliitin (SV1—SV32) valinta on järjestetty suoritettavaksi ainakin osittain edellisessä etsintävaiheessa suoritetun selvityksen perusteella, ja että ,’j valintavaiheen jälkeen on järjestetty suoritettavaksi etsintä, tunnettu 20 siitä, että jatkovalintavaiheissa valittavan satelliitin valinta on järjestetty T: suoritettavaksi huomioimatta aikaisemmin valittujen satelliittien käyttämiä ratoja. 109840