FI110290B - Menetelmä informaation vaiheen selvittämiseksi ja elektroniikkalaite - Google Patents

Description

110290

Menetelmä informaation vaiheen selvittämiseksi ja elektroniikkalaite

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 1 joh-5 danto-osan mukaiseen menetelmään satelliitin lähettämään koodimo-duloituun signaaliin moduloidun informaation vaiheen selvittämiseksi. Keksintö kohdistuu lisäksi oheisen patenttivaatimuksen 21 johdanto-osan mukaiseen sijainninmääritysjärjestelmään, oheisen patenttivaatimuksen 40 johdanto-osan mukaiseen sijainninmääritysvastaanottimeen 10 ja oheisen patenttivaatimuksen 41 johdanto-osan mukaiseen elektroniikkalaitteeseen.

Eräs tunnettu paikannusjärjestelmä on GPS-järjestelmä (Global Positioning System), joka käsittää tällä hetkellä yli 20 satelliittia, joista 15 samanaikaisesti vastaanottimen näkyvissä on maksimissaan 12. Nämä satelliitit lähettävät mm. satelliitin ratatietoa (Ephemeris data) sekä tietoa satelliitin kellonajasta. Sijainnin määrityksessä käytettävä vastaanotin päättelee sijaintinsa normaalisti siten, että vastaanottimessa lasketaan useammasta paikannusjärjestelmään kuuluvasta satelliitista sa-20 manaikaisesti lähetettävän signaalin kulkuaika vastaanottimeen. Sijainnin määrittämiseksi on vastaanottimen vastaanotettava tyypillisesti vähintään neljän näkyvissä olevan satelliitin signaali, jotta sijainti voi-.···. daan laskea.

_;25 Jokainen GPS-järjestelmän toimiva satelliitti lähettää ns. L1-signaalia 1575,42 Mhz:n kantoaaltotaajuudella. Tätä taajuutta merkitään myös 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. :.‘-30 Kullakin satelliitilla tämä valesatunnaissekvenssi on erilainen. Modu-·”[: loinnin tuloksena muodostuu koodimoduloitu laajakaistasignaali. Käy tetty modulointitekniikka mahdollistaa sen, että vastaanottimessa pysty-::: tään erottamaan eri satelliittien lähettämät signaalit, vaikka lähetyk- T sessä käytettävät kantoaaltotaajuudet ovat olennaisesti samat. Tästä : *35 modulointitekniikasta käytetään nimitystä koodijako-monikäyttötekniikka (CDMA, Code Division Multiple Access). Kussakin satelliitissa L1-signaalin moduloinnissa käytetään valesatunnaissekvenssinä mm. ns. C/A-koodia (Coarse/Acquisition code), jona käytetään Gold-koodia. Jo- 2 110290 kainen GPS-satelliitti lähettää signaalia käyttämällä yksilöllistä C/A-koodia. Koodit muodostetaan kahden 1023-bittisen binäärisekvenssin modulo-2 summana. Ensimmäinen binäärisekvenssi G1 on muodostettu polynomilla X10+X3+1 ja toinen binäärisekvenssi G2 on muodos-5 tettu viivästämällä polynomia X10+X9+X8+X6+X3+X2+1 siten, että kullakin satelliitilla viive on erilainen. Tämä järjestely mahdollistaa sen, että 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-10 tiä (Chip), jolloin koodin toistoaika (epoch) on 1 ms. L1-signaalin kantoaaltoa moduloidaan vielä navigointi-informaatiolla 50 bit/s bittinopeu-della. Navigointi-informaatio käsittää tietoa satelliitin ’’terveydentilasta” (health), radasta, aikatietoa jne.

15 Satelliitit tarkkailevat laitteistonsa kuntoa toimintansa aikana. Satelliitit voivat käyttää esim. ns. vahtikoiratoimintoja joidenkin laitteistoon mahdollisesti tulleiden vikojen havaitsemiseen ja ilmoittamiseen. Virheet ja toimintahäiriöt voivat olla hetkellisiä tai pidempiaikaisia. Terveydentila-tietojen perusteella voidaan mahdollisesti osa virheistä kompensoida tai 20 jättää vikaantuneen satelliitin lähettämä informaatio kokonaan huomioimatta. Lisäksi tilanteessa, jossa useamman kuin neljän satelliitin sig-naali on vastaanotettavissa, voidaan terveydentilatietojen perusteella .···. painottaa eri satelliiteista vastaanotettua informaatiota eri tavalla. Täl-·"·. löin epäluotettavalta vaikuttavien satelliittien mahdollisesti aiheuttamia .,, ] 25 virheitä mittauksiin voidaan minimoida.

Satelliittien signaalien havaitsemiseksi ja satelliittien tunnistamiseksi on :···; vastaanottimen suoritettava tahdistus (acquisition), jossa vastaanotin etsii kulloinkin kunkin satelliitin signaalin ja pyrkii tahdistumaan tähän :.'·30 signaaliin, jotta signaalin mukana lähetettävä data voidaan vastaan-ottaa ja demoduloida. Tahdistuksen jälkeen vastaanotin pyrkii pysy-, mään lukittuneena, eli seuraamaan (tracking) satelliitin signaalia aina- ::: kin sijainninmäärityksen ajan, mutta joissakin tapauksissa seurantavai- ’·;· hetta voidaan ylläpitää niin kauan kuin vastaanotin vastaanottaa satel-i -35 liitin signaalia riittävän voimakkaana.

Sijainninmääritysvastaanottimen on suoritettava tahdistus mm. silloin, kun vastaanotin kytketään päälle ja myös tilanteessa, jossa vastaanotin 3 110298 ei ole pitkään aikaan pystynyt vastaanottamaan minkään satelliitin signaalia. Mm. kannettavissa laitteissa tällainen tilanne voi syntyä helposti, koska laite liikkuu ja laitteen antenni ei aina ole optimaalisessa asennossa satelliitteihin nähden, mikä heikentää vastaanottimeen tulevan 5 signaalin voimakkuutta. Myös kaupunkialueilla rakennukset vaikuttavat vastaanotettavaan signaaliin ja lisäksi voi syntyä ns. monitie-etene-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 sig-10 naali vastaanotetaan useina eri vaiheisina signaaleina.

Sijainninmääritysjärjestelylle on kaksi pääasiallista tehtävää: 1. vastaanottimen pseudo-etäisyyden laskenta eri GPS-satel- 15 Hitteihin, ja 2. vastaanottimen sijainnin määritys, jossa käytetään lasket tuja pseudo-etäisyyksiä sekä satelliittien sijaintitietoa. Satelliittien kulloinenkin sijaintitieto voidaan laskea satelliiteista vastaanotettujen ephemeris- ja aikakorjaustietojen perus- 20 teella.

Etäisyyksiä satelliitteihin nimitetään pseudo-etäisyyksiksi, koska aika ei • · · .···. vastaanottimessa ole tarkasti tiedossa. Tällöin sijainnin ja ajan määri-•v. tystä toistetaan, kunnes on saavutettu riittävä tarkkuus ajan ja sijainnin #>‘25 suhteen. Koska aikaa ei tiedetä absoluuttisen tarkasti, on paikka ja aika selvitettävä esimerkiksi linearisoimalla yhtälöryhmä jokaista uutta ite- » · '··· raatiota varten.

• · · • *

Pseudo-etäisyyden laskenta voidaan suorittaa mittaamalla eri satelliit-:.‘*J30 tien signaalien keskinäiset, näennäiset kulkuviiveet. Sen jälkeen, kun vastaanotin on tahdistunut vastaanotettuun signaaliin, suoritetaan sig-. [·. naalissa lähetetyn informaation selvittäminen.

·;* Kuvassa 1b on esitetty pelkistettynä periaatekuvana koodivaiheen ja : *35 taajuussiirtymän selvittämistä vastaanotetun signaalin perusteella jakamalla etsittävä kaksiulotteinen koodivaihe-taajuusavaruus soluihin C11, C12..... C1n, ..., Cm1, ..., Cmn. Vaakasuunnassa on esitetty koodivaihetta ja pystysuunnassa taajuussiirtymää. Erästä etsittävää 110290 solua E on esitetty tummennettuna ja erästä edullista etsintäsuuntaa nuolella D. Tässä esimerkissä yksi ruutu vaakasuunnassa merkitsee puolta bittiä ja pystysuunnassa kerrallaan tutkittavaa taajuusaluetta Af.

On selvää, että kuvan 1 b esimerkissä esitetty kaavio on huomattavasti 5 yksinkertaistettu. Käytännössä etsittäviä soluja voi olla jopa 2046 aikatasossa ja 20 taajuustasossa, jolloin etsintäavaruus käsittää 40920 solua. Jos yhden solun tutkimiseen kuluu esim. n. 1 ms, merkitsee se käytännössä sitä, että koko etsintäavaruuden läpikäymiseen menee yli 40 sekuntia.

10 Lähes kaikki tunnetut GPS-vastaanottimet käyttävät korrelaatiomene-telmiä koodiin tahdistumiseen ja seurantaan. Sijainninmääritysvastaan-ottimessa on tallennettu tai generoidaan paikallisesti vertailukoodit ref(k), eli eri satelliittien valesatunnaissekvenssit. Vastaanotetulle sig-15 naalille suoritetaan muunto välitaajuudelle (Down Conversion), minkä jälkeen vastaanotin suorittaa vastaanotetun signaalin kertomisen tallennetulla valesatunnaissekvenssillä. Kertolaskun tuloksena muodostunut signaali integroidaan tai alipäästösuodatetaan, jolloin tuloksena saadaan tieto siitä, onko vastaanotetussa signaalissa ollut jonkin satel-20 liitin lähettämä signaali. Vastaanottimessa suoritettava kertolasku toistetaan siten, että kullakin kerralla siirretään vastaanottimeen tallennetun ***: valesatunnaissekvenssin vaihetta. Oikea vaihe päätellään korrelaatiotu- .···. loksesta edullisesti siten, että korrelaatiotuloksen ollessa suurin, on oi- ··.·. kea vaihe löytynyt. Tällöin vastaanotin on oikein tahdistunut vastaan- ,,,[25 otettuun signaaliin. Tämä menetelmä on kuitenkin suhteellisen hidas !..* erityisesti heikoilla signaalinvoimakkuuksilla, koska mitä heikompi tut- kittava signaali on, sitä useampia koodijaksoja on käytettävä korrelaa-’··*’ tiolaskennassa. Joissakin tunnetun tekniikan mukaisissa vastaanottimissa on korrelaattoreiden lukumäärää kasvattamalla pyritty nopeutta-:.*·Β0 maan vastaanottimen tahdistusta. On käytetty esim. 36:a korrelaattoria 12-kanavaisessa vastaanottimessa, ja joissakin tapauksissa on , [·, käytössä jopa 240 korrelaattoria. Tällöin etsintä voi nopeutua, mutta toisaalta järjestely monimutkaistaa sijainninmääritysvastaanottimen * rakennetta ja voi lisätä tehonkulutusta merkittävästi.

: -35

Huonoissa signaaliolosuhteissa vastaanotetun signaalin taso on niin heikko, ettei yhden koodijakson (n. 1 ms) mittaisesta signaalista voida helposti selvittää signaalissa lähetettyä dataa. Signaali-kohinasuhdetta 5 110290 voidaan yrittää parantaa pidentämällä korreloinnissa käytettävää signaalia koodijaksojen monikertoihin, eli useisiin millisekunteihin. Korre-laatioajan pidentämistä kuitenkin rajoittaa vastaanottimen paikallisoskil-laattorin tarkkuus sekä se, että signaaliin on moduloitu navigaatio-5 dataa. Jos paikallisoskillaattorin tarkkuus ei ole riittävä, ei usean koodi-jakson ajalta vastaanotettua signaalia voida yhdistää koherentisti. Epä-koherentti yhdistäminen ei puolestaan paranna signaali-kohinasuhdetta yhtä paljon kuin koherentilla yhdistämisellä olisi mahdollista aikaansaada. Käytännössä vastaanottimissa koherentissa yhdistämisessä 10 voidaan päästä korkeintaan luokkaa 20 ms oleviin vastaanottoaikoihin. Signaaliin moduloitu navigaatiodata aiheuttaa sen, että mikäli datan bittien vaihtumiskohtia ei tiedetä, ei koherentista yhdistämisestä ole hyötyä, koska bitti voi vaihtua kesken yhdistämisen. Tällöin, mikäli useampaa koodijaksoa käytetään korrelaatiossa hyväksi, tulisi navigaatio-15 datan bitin vaihtumiskohta selvittää, minkä jälkeen korreloinnissa voidaan käyttää vain sellaisia koodijaksoja, joissa bitin arvo on sama, eli moduloinnissa käytetty koodi on samanvaiheinen koko korrelointiajan.

Tämä on tarpeen huomioida sekä tahdistusvaiheessa että seurantavai-heessa.

20

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

•«· • · /25 Edellä mainittu tahdistus ja taajuudensäätöprosessi on suoritettava kul- lekin sellaisen satelliitin signaalille, jota vastaanottimessa vastaanote- taan. Joissakin vastaanottimissa voi olla useampia vastaanottokanavia, !···*’ jolloin kullakin vastaanottokanavalla pyritään tahdistumaan kulloinkin yhden satelliitin signaaliin ja suorittamaan tämän satelliitin lähettämän :! * · 30 informaation selvitys.

• * · , ]·, Sijainninmääritysvastaanotin vastaanottaa satelliittien lähettämää in- * · t ::: formaatiota ja suorittaa vastaanotetun informaation perusteella sijain- ·;·’ ninmäärityksen. Sijainninmäärityksen suorittamiseksi on vastaanotti-| -35 men vastaanotettava vähintään neljän eri satelliitin lähettämä signaali, jotta x-, y-, z-koordinaatit sekä aikatieto voidaan selvittää, mikäli vastaanottimen käytettävissä ei ole riittävän luotettavasti mitään näistä tiedoista. Joissakin tapauksissa vastaanottimeen voidaan esim. tuki- 110290 6 asemasta välittää tukiaseman korkeustieto, jolloin sijainninmäärityksen suorittamiseksi riittää, että vastaanotin vastaanottaa kolmen satelliitin lähettämää signaalia. Muutaman kymmenen metrien virheet korkeus-tiedossa eivät merkittävässä määrin heikennä sijainninmääritystark-5 kuutta. Vastaanotettua navigointi-informaatiota tallennetaan muistiin, jolloin tätä tallennetusta informaatiosta voidaan käyttää mm. satelliittien ratatietoja.

Kuvassa 1 a on esitetty periaatekaaviona sijainnin määritystä neljän sa-10 telliitin SV1, SV2, SV3, SV4 lähettämän signaalin ja vertailuvastaanot-timen BS avulla sijainninmääritysvastaanottimessa MS. GPS-järjestel-mässä satelliitit lähettävät ratatietoa sekä aikatietoa, joiden perusteella sijainninmääritysvastaanottimessa voidaan suorittaa laskentaa satelliitin kulloisenkin sijainnin määrittämiseksi. Tämän ratatiedon ja aikatiedon 15 lähettäminen suoritetaan kehyksissä, jotka on vielä jaettu alikehyksiin. Kuvassa 2 on eräs esimerkki tällaisesta kehysrakenteesta FR. GPS-järjestelmässä 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 lä-20 hetetään 30 sekunnissa. Alikehykset on numeroitu 1—5. Kussakin ali-kehyksessä 1 lähetetään mm. aikatietoa, joka ilmoittaa alikehyksen lä-hetyshetken sekä tietoa satelliitin kellon poikkeamasta GPS-järjestel-.**. män kellonaikaan nähden.

• I · ,„[25 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 muodostamaa kokonaisuutta nimitetään GPS-navigointisanomaksi (GPS

> » :‘ :30 navigation message), joka käsittää 25 kehystä eli 125 alikehystä. Navi- ’!”·· gointisanoman pituus on tällöin 12 min 30 s.

GPS-järjestelmässä aikaa mitataan sekunteina viikon alusta. GPS-jär-*:' jestelmässä viikon alkuhetki on lauantain ja sunnuntain välinen keskiyö. :--35 Kussakin alikehyksessä lähetetään tieto siitä, minä GPS-viikon ajan- :...·· hetkenä kyseinen alikehys on lähetetty. Tällöin aikatieto ilmaisee tietyn bitin lähetyshetken, eli GPS-järjestelmässä kyseisen alikehyksen viimeisen bitin lähetyshetken. Aikaa satelliiteissa mitataan erittäin tarkko- 7 110290 jen 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.

5

Vastaanottimessa voidaan vastaanotetun signaalin vastaanottohetki fjoA määrittää esimerkiksi seuraavasti (ToA, Time of Arrival): fTkoA=TOWk +T*s+Tckhtp+Tlhip (1) 10 missä rowk = viimeisimmän vastaanotetun alikehyksen sisältämä aikatieto (time of week),

Tks = aikatietoa vastaavan bitin, esimerkiksi GPS-järjestelmässä 15 viimeisimmän vastaanotetun alikehyksen, joka sisältää aikatiedon, viimeisen bitin vastaanottamisesta kulunut aika,

Tkhip = viimeisimmän koodijakson (epoch) vaihtumisen jälkeen vastaanotettujen kokonaisten alibittien lukumäärä (0—1022),

TlhiP = mitattu koodivaihe sijainninmäärityshetkellä, ja 20 k = satelliitin indeksi.

Kaikki kaavan (1) yhteenlaskettavat termit voidaan ilmaista aikayksi-*·.·: köissä (sekunteina). Lisäksi alibittien ja bittien ajallinen pituus on 4 · · * V tiedossa ja se on olennaisesti vakio. Kuten kaavasta (1) voidaan havai-Ί"·:25 ta, signaalin vastaanottohetken määrityksessä vain kaksi viimeistä ter-Γ\· miä liittyvät vastaanotettuun signaaliin sinänsä. Muut termit liittyvät tässä signaalissa lähetettyyn informaatioon ja niitä mitataan suhteessa vastaanotettuun navigaatiodataan ja vastaanottimen paikalliseen ver-: tailuaikaan.

!·\30

Oheisessa kuvassa 3 on havainnollistettu tätä eräällä sijainninmääri-:,l.: tyshetkellä vastaanotetun signaalin vastaanottohetken arvioimisessa käytettyä kaavaa ja sen eri termejä. On selvää, että kuva 3 on yksin-kertaistettu todelliseen tilanteeseen nähden, koska mm. yksi koodijakso ‘ * 35 käsittää 1023 alibittiä, joten niiden esittäminen tarkasti ei ole järkevää. Sijainninmäärityshetkeä esittää pistekatkoviiva, joka on merkitty viitteellä SM.

8 110290

Kaavan (1) kahden viimeisimmän termin mittaaminen edellyttää sitä, että vastaanotin on kunnolla tahdistunut ja lukittunut tähän signaaliin.

Tällöin vastaanottimessa voidaan selvittää kulloinenkin alibitti ja sen 5 vaihe käyttämällä vastaanottimessa tallennettuna olevaa tai generoitua satelliitin vertailukoodia ja koodivaihesilmukkaa.

On tärkeää laskea vastaanotetun signaalin vastaanottohetki kullekin seurattavalle signaalille, koska vastaanottimen paikallinen vertailuaika, 10 joka on muodostettu vastaanottimen paikallisoskillaattorilla, on kytketty näiden arvojen perusteella GPS-aikaan. Lisäksi eri satelliiteista vastaanotettujen signaalien erilaiset kulkuajat voidaan päätellä näistä mitatuista arvoista, koska kukin satelliitti lähettää saman alibitin olennaisesti samalla hetkellä. Vaikka eri satelliittien ajoituksissa voikin olla 15 pieniä eroja, niitä tarkkaillaan, ja virhetieto välitetään GPS-navigointisa-nomassa, kuten jo edellä on mainittu.

Hyvissä vastaanotto-olosuhteissa ja käytettäessä edullista satelliitti-konstellaatiota käyttäjän sijainti ja aikavirhe voidaan ratkaista hyvin tar-20 kasti. Hyvä satelliittien konstellaatio merkitsee sitä, että sijainninmääri-tyksessä käytettävät satelliitit on valittu siten, että vastaanottimesta kat-sottuna ne sijaitsevat selvästi eri suunnissa, eli avaruuskulmat, joissa .*··. eri satelliiteista lähetetyt signaalit saapuvat vastaanottimeen, poikkea-"·. vat selvästi toisistaan.

Nyt esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaan saada menetelmä vastaanottimen sijainnin määrittämiseksi myös signaalin-'·'·* voimakkuuden ollessa niin heikko, että navigointi-informaatiota ei saada vastaanotettua tarvittavista neljästä satelliitista. Keksinnön tarkoituk- • · \j30 sena on myös aikaansaada sijainninmääritysvastaanotin. Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että sijainninmäärityksessä selvitetään bit- , *·, tien vaihtumishetki sopivimmin yhden sellaisen satelliitin avulla, josta • > * vastaanotettavan signaalin voimakkuus on riittävä. Tällöin muiden ’ satelliittien signaaleista voidaan bitin vaihtumishetki määrittää eri satel- ! ‘ -35 Hittien signaalien vastaanottoaikojen suhteellisten erojen sekä alma-nakkatiedon, vastaanottimen arvioidun sijainnin ja vertailuajan perusteella. Vastaanottimen sijainnin arviona voidaan käyttää sen tukiaseman sijaintia, jonka toimintasäteen alueella vastaanotin sijaitsee, eli 9 110290 ns. palvelevan tukiaseman sijaintia. Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle sijainninmääritysjärjestelmälle on tunnusomaista se, mitä on 5 esitetty oheisen patenttivaatimuksen 21 tunnusmerkkiosassa. oheisen patenttivaatimuksen Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle sijainnin-määritysvastaanottimelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 40 tunnusmerkkiosassa. Nyt esillä olevan keksin-| nön mukaiselle elektroniikkalaitteelle on tunnusomaista se, mitä on esi- 10 tetty oheisen patenttivaatimuksen 41 tunnusmerkkiosassa.

Nyt esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan merkittäviä etuja tunnetun tekniikan mukaisiin menetelmiin ja sijainninmääritysvastaanottimiin ver-15 rattuna. Keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa voidaan si-jainninmääritys suorittaa myös silloin, kun vain yhden satelliitin signaalin voimakkuus on riittävän suuri. Tällöin muiden satelliittien signaaleista voidaan selvittää bitin vaihtumishetki ja suorittaa signaalin koherentti yhdistäminen useamman koodijakson ajalta ilman, että bitti vaihtuu 20 kesken yhdistämisen. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan lyhentää aikaa, joka kuluu vastaanottimen ensimmäiseen lukittumiseen "·. (time to first fix) esimerkiksi vastaanottimen käynnistyessä. Riittävän .··. voimakkaasti vastaanotetun yhden tai useamman satelliitin signaaliin *v. vastaanotin voi tahdistua hyvin nopeasti, ja muiden tarvittavien satelliit-'*.25 tien heikkoihinkin signaaleihin tahdistumista voidaan merkittävästi nopeuttaa keksinnön mukaisella menetelmällä. Keksinnön mukaisessa • | menetelmässä ei myöskään vastaanottimen tarkkaa sijaintia tarvitse 5...: laskea, vaan tarkkuudeksi riittää jokin vastaanottimen lähellä (suh teessa satelliittien ja vastaanottimen väliseen etäisyyteen) oleva kohta, :/-130 jonka sijainti on tunnettu, esim. tukiaseman sijainti. Tällöin, mikäli vas-taanottimessa on ainakin yhdestä satelliitista vastaanotettu navigaatio-, X dataa, kuten ratatietoa ja aikatietoa, vastaanottimeen ei tarvitse välittää muuta tietoa kuin tämä sijaintitieto. Lisäksi vertailukellon tarkkuudeksi ‘‘I** riittää, että vertailuajan virhe on maksimissaan luokkaa 2 min.

• ’>·35

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin

i M

kuviin, joissa 10 110290 kuva 1a esittää yksinkertaistettuna periaatekaaviona sijainnin määritystä neljän satelliitin lähettämän signaalin avulla tiedonsiirtoverkossa, 5 kuva 1 b esittää yksinkertaistettuna periaatekaaviona vastaanottimen suorittamaa kaksitasoista koodivaiheen ja taajuussiirtymän selvitystä satelliitin lähettämästä signaalista, kuva 2 esittää esimerkkiä GPS-järjestelmässä käytettävästä kehys- 10 rakenteesta, kuva 3 havainnollistaa eräällä sijainninmäärityshetkellä vastaanotetun signaalin vastaanottohetken arvioimisessa käytettyä tunnetun tekniikan mukaista kaavaa ja sen eri termejä, 15 kuva 4 havainnollistaa satelliittien signaalien kulkuaikaeroja vastaanottimeen, kuva 5 esittää pelkistettynä lohkokaaviona vastaanotinta, jossa 20 keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa, ja kuva 6 esittää pelkistettynä vuokaaviona keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista menetelmää.

• * * · * -25 Kuvan 5 sijainninmääritysvastaanottimessa MS ensimmäisen antennin 1 kautta vastaanotettava signaali muunnetaan sopivimmin välitaajuu-delle tai suoraan kantataajuudelle muunninlohkoissa 2a—2d. Kuvan 5 mukainen vastaanotin MS käsittää neljä vastaanottokanavaa, joissa kussakin on oma muunninlohkonsa 2a—2d, mutta on selvää, että ka-:\30 navia voi olla eri määrä kuin tässä esitetty. Muunninlohkoissa 2a—2d .··! välitaajuudelle tai kantataajuudelle muunnettu signaali käsittää sinänsä tunnetusti kaksi komponenttia: I- ja Q-komponentit, joiden välillä on 90° : vaihe-ero. Nämä välitaajuudelle muunnetut analogiset signaalikompo- nentit digitoidaan. Digitoinnissa signaalikomponenteista otetaan edulli-:·. 35 sesti vähintään yksi näyte jokaisesta alibitistä, eli GPS-järjestelmässä !···. otetaan tällöin vähintään 1 023 000 näytettä sekunnissa. Lisäksi digitoidun signaalin I- ja Q-komponentit kerrotaan ensimmäisen numeerisesti ohjatun oskillaattorin 5 (NCO, Numerically Controlled Oscillator) muo- 11 110290 dostamalla signaalilla. Tämä ensimmäisen numeerisesti ohjatun oskillaattorin 5 signaali on tarkoitettu korjaamaan Doppler-siirtymästä ja vastaanottimen 1 paikallisoskillaattorin (ei esitetty) taajuusvirheestä johtuva taajuuspoikkeama. Muunninlohkoissa 2a—2d muodostetut sig-5 naalit, jotka on merkitty kuvaan 5 viitteillä Q(a),l(a)—Q(d),l(d), johdetaan edullisesti digitaaliseen signaalinkäsittely-yksikköön 3. Lohkossa 16 muodostetaan myös kulloinkin vastaanotettavien satelliittien koodi-moduloinnissa käytettyjä koodeja vastaavat vertailu koodit ref(k). Vastaanotin MS pyrkii mm. tämän vertailukoodin ref(k) avulla löytämään 10 ainakin yhden vastaanotettavan satelliitin signaalin koodivaiheen ja taajuuspoikkeaman käytettäväksi tahdistuksen jälkeisissä toiminnoissa.

Ohjauslohkolla 7 ohjataan mm. koodivaiheilmaisinta 9, jonka avulla numeerisesti ohjatun oskillaattorin 5 taajuutta säädetään tarvittaessa. 15 Tahdistusta ei tässä selityksessä ole tarkemmin käsitelty, vaan se on sinänsä tunnettua tekniikkaa. Sen jälkeen kun vastaanottokanava on tahdistunut jonkin satelliitin SV1, SV2, SV3, SV4 signaaliin, voidaan tarvittaessa aloittaa signaalissa lähetetyn navigointi-informaation ilmaisu ja tallennus, mikäli mahdollista. Digitaalinen signaalinkäsittely-yk-20 sikkö 3 tallentaa navigointi-informaatiota edullisesti muistiin 4. Nyt esilläolevan keksinnön ensimmäisen edullisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä ei tätä navigointi-informaatiota tarvitse ilmasta ja tal-lentää, vaan sijainninmääritysvastaanottimen MS on selvitettävä satellii-]; -;' teista vastaanotettujen signaalien alibitti- ja koodivaihe.

* -25 #

Sijainninmääritysvastaanotin MS käsittää myös välineet langattoman viestimen toimintojen suorittamiseksi, kuten toisen antennin 10, radio-L”: osan 11, audiovälineet, kuten koodekin 14a, kaiuttimen 14b ja mikrofo nin 14c, näytön 12 ja näppäimistön 13.

:\30 • · .···. Seuraavassa kuvataan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen menetelmän toimintaa käyttäen esimerkkinä GPS-satelliitti-:···: paikannusjärjestelmää viitaten samalla kuvan 6 vuokaavioon ja kuvan 1a esimerkkitilanteeseen. Oletetaan, että vastaanottimeen MS saapuu : ..35 yhden satelliitin, kuten satelliitin SV1, signaali niin voimakkaana, että .···. vastaanotin MS kykenee tahdistumaan tähän signaaliin ja ilmaisemaan signaaliin koodatun navigointi-informaation. Lisäksi oletetaan, että muista sillä hetkellä vastaanottimeen MS näkyvissä olevista satellii- 110290 teista SV2, SV3, SV4 ei saada tahdistumista ja navigaatiodatan ilmaisua varten riittävän voimakasta signaalia. Kuvan 1a esimerkki-tilanteessa vastaanotin MS näkee kolme muuta satelliittia SV2, SV3, SV4, mutta on selvää, että käytännön tilanteissa kerrallaan näkyvissä 5 olevia satelliitteja voi olla useampiakin kuin neljä. Tällöin vastaanotin MS voi ensinnäkin selvittää sen, onko minkään näistä näkyvissä olevista satelliiteista SV1—SV4 lähetetyn signaalin voimakkuus riittävä tahdistumista varten ja mikäli tällaisia satelliitteja on ainakin yksi, selvittää vastaanotin MS edullisesti vielä sen, mitkä näkyvissä olevat satel-10 liitit sijaitsevat sijainninmäärityksen kannalta edullisessa asemassa. Tätä esittää lohko 601 kuvan 6 vuokaaviossa.

Sen jälkeen kun vastaanotin MS on havainnut (lohko 602) riittävän voimakkaan signaalin, aloittaa vastaanotin MS tahdistumisen tähän 15 satelliitin signaaliin ja signaalin seurannan. Tämä suoritetaan edullisesti siten, että vastaanottimen MS yhdellä vastaanottokanavalla, esim. ensimmäisellä vastaanottokanavalla, aloitetaan signaalin vastaanotto ja koodiin tahdistus, kuten edellä, kuvan 5 lohkokaavion selostuksen yhteydessä on esitetty. Tahdistumisessa ja seurannassa voidaan käyt-20 tää sinänsä tunnettuja menetelmiä, esim. korrelaattoreita, aika-taa-juusmuunnoksia, jne. Mikäli yhtään riittävän voimakasta signaalia ei kuitenkaan ole vastaanotettavissa (lohko 603), voi vastaanotin yrittää suorittaa johonkin signaaliin tahdistumisen käyttämällä esim. koherent-tia yhdistämistä yli 1 ms.n ajan.

* ‘.'25

Tahdistumisen jälkeen vastaanotin MS pyrkii seuraamaan satelliitin signaalia, eli pysymään tahdistuneena tähän signaaliin (lohko 604). Seurannan aikana vastaanottaessa MS esim. digitaalinen signaalinkäsittely-yksikkö lisäksi ilmaisee signaalissa lähetetyn navigointi-infor-;\30 maation. Digitaalinen signaalinkäsittely-yksikkö 3 tallentaa navigointi-. · * ·! informaatiota edullisesti muistiin 4.

: Vastaanotin MS tutkii myös sen, onko sillä käytettävissä sijaintitietoa (lohko 605), esim. tukiaseman sijaintitietoa tai tukiaseman toiminta-alu-35 eeseen liittyvää sijaintitietoa, ja satelliittien ratatietoa ja aikatietoa (lohko ’.···. 606). Mikäli jotakin tarvittavaa tietoa ei sillä hetkellä ole vastaanotti- messa MS, suorittaa vastaanotin tämän tiedon noutamisen. Vastaanotin MS voi pyytää edullisesti matkaviestinverkkoa lähettämään sijainti- 13 110290 tiedon (607), jolloin vastaanottimelle MS lähetetään esimerkiksi matkaviestinverkon tukiasemasta BS sijaintitieto, joka on edullisesti vastaanotinta MS sillä hetkellä palvelevan tukiaseman BS sijaintitieto. Sijaintitietona voi olla myös jokin tukiaseman toiminta-alueeseen liittyvä sijain-5 titieto, esim. jonkin toiminta-alueella olevat paikkakoordinaatit. Tämä sijaintitieto voidaan tallentaa esim. tukiasemaan BS, josta sijaintitieto voidaan välittää vastaanottimeen MS. Tätä tukiaseman välittämää sijaintitietoa käytetään vastaanottimen MS sijainnin karkeana oletusarvona, koska vastaanottimen MS ja palvelevan tukiaseman, tai palvele-10 van tukiaseman toiminta-alueella olevan kohteen etäisyyden voidaan olettaa olevan merkityksettömän pieni, tyypillisesti alle 30 km, verrattuna vastaanottimen MS ja satelliittien SV1—SV4 väliseen etäisyyteen.

Mikäli ratatietoa ja/tai aikatietoa ei vastaanottimessa ole käytettävissä, voi vastaanotin MS pyytää (608) myös näitä tietoja lähetettäväksi edul-15 lisesti matkaviestinverkosta.

Sen jälkeen kun kaikki tarvittavat tiedot ovat vastaanottimen käytettävissä, suoritetaan bittien vaihtumishetkien laskenta (609). Signaalin vastaanottohetken fTkoA laskenta suoritetaan vastaanottimessa MS

20 edullisesti kaavan (1) mukaisesti. Sen jälkeen kun vastaanottohetki yhdelle satelliitille SV1 on saatu määritettyä, suoritetaan vastaanottimessa MS lisäksi muiden näkyvissä olevien satelliittien SV2, SV3, SV4 sijainnin laskenta. Tämä voidaan suorittaa edullisesti siten, että ensin lasketaan mainitun yhden satelliitin SV1 sijainti signaalin lähetyshet- « · •25 kellä käyttämällä vastaanottimen MS oletussijaintia, mainitun satelliitin SV1 signaalille laskettua vastaanottohetkeä, vertailuaikatietoa ja sig- naalissa vastaanotettua navigaatiodataa. Sen jälkeen kun mainitun satelliitin SV1 sijainti signaalin lähetyshetkellä on laskettu, voidaan navigaatiodatan perusteella selvittää myös muiden satelliittien SV2— :**,j30 SV4 sijainti ja etäisyys vastaanottimeen MS tällä signaalin lähetyshet-• · kellä. Koska kaikki toiminnassa olevat järjestelmän satelliitit lähettävät saman signaalin olennaisesti samalla hetkellä, voidaan signaalien kulkuajat kustakin satelliitista SV1—SV4 vastaanottimeen MS laskea :·;·: satelliittien SV1—SV4 ja vastaanottimen MS välisen etäisyyden sekä •'•..35 signaalin kulkunopeuden (käytännössä valonnopeus tyhjiössä) perus- : teella. Tällöin voidaan selvittää signaalien kulkuaikaerot eri satelliiteista SV1—SV4 vastaanottimeen MS. Koska vastaanottimessa on tieto yhden satelliitin SV1 lähettämän signaalin vastaanottohetkestä, on 14 110290 mainittujen kulkuaikaerojen perusteella laskettavissa myös erot eri satelliittien SV1—SV4 lähettämien signaalien vastaanottohetkissä. Koska on oletettu, että vastaanotin MS on vastaanottanut ainakin yhdestä satelliitista SV1 riittävän voimakasta signaalia tahdistumista ja 5 navigaatiodatan ilmaisua varten, on vastaanottimessa MS tiedossa myös navigaatiodatan bittien vaihtumiskohdat. Tällöin vastaanottimessa MS lasketaan vastaava bitin vaihtumiskohta muiden satelliittien SV2— SV4 lähettämille signaaleille. Tätä tietoa käytetään hyväksi muiden satelliittien SV2—SV4 signaaleihin tahdistumisessa (610) edullisesti 10 seuraavasti.

Vastaanotin MS vastaanottaa esim. toisella vastaanottokanavalla toisen satelliitin SV2 signaalia. Esimerkiksi ohjauslohko 7 asettaa tahdistu-misen suorittamiseksi koherentin yhdistämisen aloitushetkeksi edellä 15 mainitulla tavalla tälle toisen satelliitin SV2 signaalille lasketun bitin vaihtumishetken. Yhdistämisen pituudeksi voidaan nyt asettaa olennaisesti sama aika kuin yhden bitin pituus navigaatiodatassa. GPS-järjes-telmässä tämä aika voi olla esimerkiksi n. 20 ms. Tällöin yhdistetään alibitin mittaisia (n. 1 ms) signaaleita tämän 20 ms:n ajalta koherentisti.

20 Tämä aikaansaa signaalikohinasuhteen paranemisen heikoilla signaaleilla, koska navigaatiodatassa ei tapahdu bittien tilamuutoksia koherentin yhdistämisen aikana, jolloin alibitin koodivaihe ei myöskään muutu. Parantuneesta signaalikohinasuhteesta on mm. se etu, että vastaanotin MS pystyy helpommin suorittamaan tahdistumisen ja seu-‘ ’-*25 rannan kuin tunnetun tekniikan mukaisilla ratkaisuilla on mahdollista saavuttaa. Luonnollisesti on selvää, että tämäkään ei välttämättä riitä, mikäli kyseessä on erittäin heikko signaali.

• ·»

Edellä mainittu koherentti yhdistäminen suoritetaan muistakin sijain-:\30 ninmäärityksessä tarvittavien satelliittien SV2—SV4 signaaleista. Sen .···’. jälkeen voidaan suorittaa tarvittavat sijainninmäärityslaskennat jollakin sinänsä tunnetulla menetelmällä. Koska nämä sijainninmäärityslasken-nat ovat alan asiantuntijan sinänsä tuntema tekniikkaa, ei niitä ole tässä yhteydessä tarvetta käsitellä tarkemmin.

:\.35 .···. Keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa voidaan koherentissa yhdistämisessä käyttää myös pidempää yhdistämisaikaa kuin edellä mainittu n. 20 ms. Tämän toteuttamiseksi tutkitaan edullisesti voimak- 15 110290 kaasta satelliitin signaalista ilmaistua tai matkaviestinverkosta vastaanotettua navigaatiodataa ja bittien vaihtumishetkiä heikon satelliitin signaalissa. Koska tietyt osat satelliittien lähettämästä informaatiosta ovat samat järjestelmän kuuluvilla satelliiteilla, voidaan ilmaistun datan 5 perusteella suorittaa vaiheenkääntö, mikäli bitin arvo vaihtuu. Käytännössä tätä toimintaa voidaan pitää analogisena itseisarvon muodostamisen kanssa. Tällä menetelmällä saavutetaan se etu, että koherentin yhdistämisen yhdistämisaikaa voidaan pidentää huomattavasti pidemmäksi kuin yhden bitin lähettämiseen kuluva aika. Käytännössä voidaan 10 saavuttaa 100 ms:n yhdistämisaika, ja jos vastaanottimen paikallisoskil-laattori on riittävän vaihestabiili, jopa useiden satojen millisekuntien yhdistämisaikaa voidaan käyttää.

Keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa ei vertailukellon tark-15 kuus ole kovin merkittävää. Käytännössä riittää, että vertailukellon aikatiedossa on korkeintaan n. 2 minuutin virhe suhteessa satelliittijärjestelmän aikatietoon, esim. GPS-aikaan. Olettaen, että satelliitin SV1—SV4 nopeus suhteessa vastaanottimeen MS on luokkaa 1 km/s, kahden minuutin virhe merkitsee ±180km:n virhettä satelliitin ja vas-20 taanottimen välisessä etäisyydessä. Mikäli tukiaseman sijaintia tai tukiaseman toiminta-alueeseen liittyvää sijaintitietoa käytetään vastaanottimen oletussijaintina, aiheutuu tästä tyypillisesti korkeintaan n. 30 km:n virhe, joten yhdessä nämä virheet aiheuttavat korkeintaan n. 200 km.n !;·; virheen satelliitin ja vastaanottimen väliseen etäisyyteen. Vaikka virhe • 25 olisi 300km:n luokkaa, merkitsee se pahimmassakin tapauksessa korkeintaan n. ±1 ms:n virhettä ajassa, mitä voidaan pitää merkitykset-tömänä suhteessa 20 ms:n yhdistämisaikaan.

Seuraavassa on esitetty vielä joitakin esimerkkitilanteita, joissa nyt :\β0 esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää voidaan edullisesti sovel- .···! taa.

:.:V Käytettäessä sijainninmääritysvastaanotinta MS ulkona on kulloinkin tyypillisesti yhdestä kolmeen sellaista satelliittia, joista signaali saapuu f * · .35 vastaanottimeen MS suoraan (direct line of sight). Suoraan saapuvien .···. signaalien voimakkuudet ovat suhteellisen korkeat, jolloin niihin tahdis- tuminen ja seuranta on suhteellisen helposti suoritettavissa. Kuitenkaan kolme satelliittia ei vielä riitä luotettavaan sijainninmääritykseen. Tällöin 16 110290 tarvitaan tyypillisesti ainakin yhden satelliitin osalta keksinnön mukaisen menetelmän soveltamista, jotta tämän satelliitin signaaliin tahdistumi-nen onnistuisi. Vastaanottimen MS vastaanottaman signaalin voimakkuuteen vaikuttavat mm. ympärillä olevat esteet, kuten rakennukset, 5 maaston muodot, kasvillisuus ja jopa vastaanottimen MS käyttäjän keho.

Sisätiloissa on harvoin vastaanotettavissa suoraan, olennaisesti vai-mentumattomana saapuvia signaaleita. Mikäli huoneessa on yksi tai 10 useampi ikkuna, voi osa signaaleista saapua ikkunan läpi, jolloin tällaisen signaalin vaimeneminen on tyypillisesti vähäisempää kuin seinän tai katon kautta saapuvan signaalin vaimeneminen. Tällöin ikkunan kautta saapuvaa signaalia voidaan yrittää käyttää keksinnön mukaisessa menetelmässä sellaisena satelliitin signaalina, jonka perusteella 15 voidaan laskea bittien vaihtumishetket muiden satelliittien signaaleissa.

Ikkunattomassa huoneessa tilanne on kuitenkin vielä vaikeampi, koska kaikkien signaalien vaimeneminen on tavallisesti voimakkaampaa kuin ikkunallisessa huoneessa. Tällöin voi kuitenkin katon läpi saapuvien 20 signaalien vaimeneminen olla vähäisempää kuin seinien läpi saapuvien signaalien. Tällaisessa tilanteessa voidaan sellaista satelliittia käyttää vaihtumishetkien laskennan perustana, jonka signaali saapuu vastaan-ottimeen MS katon läpi.

' -25 On selvää, että nyt esillä olevaa keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

•»*

Claims (42)

1. Menetelmä satelliitin (SV1—SV4) lähettämään koodimoduloituun signaaliin moduloidun informaation vaiheen selvittämiseksi vastaanot-5 timessa (MS), jossa menetelmässä lähetetään ainakin ensimmäisestä ja toisesta satelliitista (SV1—SV4) ainakin osittain samaa informaatiota olennaisesti samanaikaisesti, vastaanotetaan ainakin ensimmäisen ja toisen satelliitin (SV1—SV4) lähettämää koodimoduloitua signaalia, ja demoduloidaan ainakin vastaanotettua ensimmäisen satelliitin signaalia 10 lähetetyn informaation selvittämiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä määritetään vertailuaika, vastaanottimen oletussijainti ja satelliittien ratatietoa, ja suoritetaan lisäksi ainakin seuraavat vaiheet: - ensimmäinen tahdistusvaihe, jossa vastaanotin tahdistetaan ainakin ensimmäisen satelliitin (SV1) signaaliin, 15. selvitysvaihe, jossa selvitetään mainitun demoduloidun ensim mäisen satelliitin (SV1) signaalin perusteella signaaliin moduloidun informaation vaihe, - laskentavaihe, jossa lasketaan mainitun ensimmäisen satelliitin (SV1) lähettämän signaalin ja toisen satelliitin (SV2) lähet- ;;;20 tämän signaalin kulkuaikaero satelliitista (SV1, SV2) vastaan- • ottimeen (MS) ensimmäisen satelliitin (SV1) ja vastaanottimen • MS välisen etäisyyden, toisen satelliitin (SV2) ja vastaanotti-men (MS) välisen etäisyyden, sekä signaalin kulkunopeuden perusteella, ja joiden etäisyyksien määrittämisessä käytetään :‘"25 mainittua vastaanottimen oletussijaintia, vertailuaikatietoa ja mainittua satelliittien ratatietoa, .···'. - toinen tahdistusvaihe, jossa vastaanotin tahdistetaan toisen satelliitin signaaliin laskentavaiheessa lasketun kulkuaikaeron perusteella, ja 30. yhdistämisvaihe, jossa vastaanotetaan toisen satelliitin signaa- /.·. lia ja yhdistetään signaalista tietyn mittaisia jaksoja signaalin demoduloitavuuden parantamiseksi. 18 110290

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhdistämisvaiheessa mainitut signaalijaksot yhdistetään koherentisti.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu koherentti yhdistäminen suoritetaan summaamalla mainittuja 5 signaalijaksoja.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähetetty informaatio sisältää ainakin satelliittien ratatietoa ja aikatietoa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 10 menetelmässä lisäksi valitaan vastaanottimelle (MS) oletussijainti, selvitetään ensimmäisestä satelliitista lähetetyn signaalin vastaanottohetki, ja että satelliittien ratatietoa, signaalin vastaanottohetkeä ja mainittua oletussijaintia käytetään kulkuaikaerojen laskemisessa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, jossa lisäksi siirretään 15 informaatiota vastaanottimen (MS) ja tukiaseman (BS) välillä, tunnettu siitä, että mainitusta tukiasemasta (BS) välitetään vastaanottimeen (MS) ainakin yksi sijaintitieto, ja että mainituksi oletussijainniksi valitaan mainittu tukiasemasta (BS) välitetty sijaintitieto.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • ‘.20 mainittu sijaintitieto liittyy mainitun tukiaseman toiminta-alueeseen. * • «

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ;***; että mainittu sijaintitieto on mainitun tukiaseman (BS) sijainti.

«· · : 9. Jonkin patenttivaatimuksen 1—8 mukainen menetelmä, tunnettu • I · siitä, että lähetetty informaatio on binäärimuodossa, jolloin selvitysvai-•"25 heessa informaation vaiheen selvittämiseksi selvitetään ainakin yhden :. :V bitin vaihtumishetki.

: ‘ 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin bitin lähettämiseen käytetään tietty määrä koodijaksoja, ja että yhdistämisvaiheessa koodijaksoja yhdistetään olennaisesti yhtä monta 30 koodijaksoa kuin yhden bitin lähettämisessä käytetään koodijaksoja. 19 110290

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin bitin lähettämiseen käytetään tietty määrä koodijaksoja, ja että yhdistämisvaiheessa koodijaksoja yhdistetään bitin lähettämiseen käytettyjen koodijaksojen määrän monikerta.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi selvitetään kunkin bitin arvo, jolloin mikäli bitin arvo vaihtuu, suoritetaan vastaanotetulle signaalille vaiheenkääntö ennen yhdistämistä. i

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1—12 mukainen menetelmä, tun-10 nettu siitä, että menetelmässä vastaanotetaan GPS-järjestelmän satelliittien signaaleja.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koodijakso muodostetaan joukosta alibittejä, että yhden koodijakson pituus on 1023 alibittiä, ja että yhden bitin lähettämiseen käytetään 20 15 koodijaksoa.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhdistämisessä käytetään 20 koodijaksoa. • * *

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhdistämisessä käytetään enemmän kuin 20 koodijaksoa. Τ'20 17. Jonkin patenttivaatimuksen 1—16 mukainen menetelmä, Uin- Τ’: nettu siitä, että menetelmässä määritetään ainakin yksi korkeustieto, vastaanotetaan signaalia kolmesta satelliitista (SV1—SV4), että vastaanottimeen välitetään mainittu korkeustieto, ja että vastaanottimen .·. : sijainti määritetään mainittujen kolmen satelliitin (SV1—SV4) lähettä- . · · · 25 mien signaalien ja mainitun korkeustiedon perusteella.

17 110290

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, jossa lisäksi siirre- I »« T.: tään informaatiota vastaanottimen (MS) ja tukiaseman (BS) välillä, :·! tunnettu siitä, että mainittuna korkeustietona käytetään mainitun tuki aseman (BS) korkeustietoa. 20 110290 i f

19. Jonkin patenttivaatimuksen 1—18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä vastaanotetaan signaalia ainakin neljästä satelliitista (SV1—SV4), ja että vastaanottimen sijainti määritetään mainittujen neljän satelliitin (SV1—SV4) lähettämien signaalien perus- 5 teella.

20. Patenttivaatimuksen 17,18 tai 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi mitataan vastaanottimessa (MS) vastaanotettavien satelliittien signaalien voimakkuutta, tutkitaan, minkä satelliittien signaalinvoimakkuus riittää demoduloinnin suorittamiseen, 10 jolloin mainituksi ensimmäiseksi satelliitiksi valitaan yksi satelliitti, jonka signaalinvoimakkuus riittää demoduloinnin suorittamiseen, ja että mainitut ensimmäinen tahdistusvaihe, selvitysvaihe, laskentavaihe, toinen tahdistusvaihe, ja yhdistämisvaihe suoritetaan niiden satelliittien signaaleille, joiden signaalinvoimakkuus ei ole riittävä demoduloinnin 15 suorittamiseen ilman signaalien yhdistämistä.

21. Sijainninmääritysjärjestelmä, joka käsittää ainakin kaksi satelliittia (SV1—SV4), sijainninmääritysvastaanottimen (MS), välineet satelliittien lähettämään koodimoduloituun signaaliin moduloidun informaation vaiheen selvittämiseksi vastaanottimessa (MS), jossa järjestelmässä en- ...20 simmäisestä ja toisesta satelliitista (SV1—SV4) on järjestetty lähetettä- väksi ainakin osittain samaa informaatiota olennaisesti samanaikaisesti, ja joka vastaanotin käsittää välineet ainakin ensimmäisen ja toisen • V satelliitin (SV1—SV4) lähettämän koodimoduloidun signaalin vastaan- ottamiseksi, ja demodulointivälineet lähetetyn informaation selvittämi- :*”25 seksi ainakin vastaanotetusta ensimmäisen satelliitin signaalista, tun- nettu siitä, että sijainninmääritysjärjestelmässä on välineet vertailuajan määrittämiseksi, välineet sijainninmääritysvastaanottimen oletussijain- .·. : nin määrittämiseksi ja välineet satelliittien ratatietojen määrittämiseksi, 1 » » .!.. ’ ja että sijainninmääritysjärjestelmä käsittää lisäksi ainakin: ;,!,\30 - ensimmäiset tahdistusvälineet vastaanottimen tahdistamiseksi : ’ ’ ’: ainakin ensimmäisen satelliitin (SV1) signaaliin, - selvitysvälineet ensimmäisen satelliitin (SV1) signaaliin moduloidun informaation vaiheen selvittämiseksi mainitun demoduloidun signaalin perusteella, 21 110290 - laskentavälineet mainitun ensimmäisen satelliitin (SV1) lähettämän signaalin ja toisen satelliitin (SV2) lähettämän signaalin kulkuaikaeron satelliitista (SV1, SV2) vastaanottimeen (MS) laskemiseksi ensimmäisen satelliitin (SV1) ja vastaanot- 5 timen MS välisen etäisyyden, toisen satelliitin (SV2) ja vas taanottimen (MS) välisen etäisyyden, sekä signaalin kulkunopeuden perusteella, ja joiden etäisyyksien määrittämisessä on järjestetty käytettäväksi mainittua sijainninmääritysvastaanot-timen oletussijaintia, vertailuaikatietoa ja mainittua satelliittien 10 ratatietoa, - toiset tahdistusvälineet vastaanottimen tahdistamiseksi toisen satelliitin signaaliin laskentavälineissä lasketun kulkuaikaeron perusteella, ja - yhdistämisvälineet tietyn mittaisten jaksojen yhdistämiseksi 15 vastaanotetusta toisen satelliitin signaalista signaalin demo- duloitavuuden parantamiseksi.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, tunnettu siitä, että mainitut signaalijaksot on järjestetty yhdistettäväksi koherentisti. • · · « V .1-20

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu koherentti yhdistäminen on järjestetty suori- 'i“: tettavaksi summaamalla mainittuja signaalijaksoja. • t · • I • » • · ·

24. Patenttivaatimuksen 21,22 tai 23 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, tunnettu siitä, että lähetetty informaatio sisältää ainakin satel- : * ·. 25 Hittien ratatietoa ja aikatietoa. » * »

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, tunnettu siitä, että vastaanottimet (MS) on valittu oletussijainti, jolloin sijainninmääritysjärjestelmä käsittää välineet ensimmäisestä satelliitista ·*·.. lähetetyn signaalin vastaanottohetken selvittämiseksi, ja että satelliittien . -30 ratatietoa, signaalin vastaanottohetkeä ja mainittua oletussijaintia on järjestetty käytettäväksi kulkuaikaerojen laskemisessa. 22 110290

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, joka käsittää lisäksi välineet informaation siirtämiseksi vastaanottimen (MS) ja tukiaseman (BS) välillä, tunnettu siitä, että mainitusta tukiasemasta (BS) on välitetty vastaanottimeen (MS) ainakin yksi sijainti- 5 tieto, ja että mainituksi oletussijainniksi on valittu mainittu tukiasemasta (BS) välitetty sijaintitieto.

27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, tunnettu siitä, että mainitusta tukiasemasta (BS) välitetty sijaintitieto liittyy mainitun tukiaseman (BS) toiminta-alueeseen.

28. Patenttivaatimuksen 26 tai 27 mukainen sijainninmääritysjärjes telmä, tunnettu siitä, että mainitusta tukiasemasta (BS) välitetty sijaintitieto on mainitun tukiaseman (BS) sijainti.

29. Jonkin patenttivaatimuksen 21—28 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, tunnettu siitä, että lähetetty informaatio on binäärimuo- 15 dossa, jolloin informaation vaiheen selvittämiseksi on järjestetty selvitettäväksi ainakin yhden bitin vaihtumishetki.

30. Patenttivaatimuksen 29 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, tunnettu siitä, että kunkin bitin lähettämiseen on käytetty tietty määrä koodijaksoja, ja että yhdistämisvälineissä on järjestetty yhdistettäväksi *•••20 bitin lähettämiseen käytettyjen koodijaksojen määrän monikerta koodi- • V jaksoja. * • ·

31. Patenttivaatimuksen 30 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi välineet kunkin bitin arvon selvit- •»· tämiseksi, jolloin mikäli bitin arvo vaihtuu, vastaanotetulle signaalille on .-. 25 järjestetty suoritettavaksi vaiheenkääntö ennen yhdistämistä. < · t • ·

32. Jonkin patenttivaatimuksen 21—31 mukainen sijainninmääritysjär- :.i.: jestelmä, tunnettu siitä, että satelliitit (SV1—SV4) ovat GPS-järjes- : telmän satelliitteja.

< · * · • »* [··. 33. Patenttivaatimuksen 32 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, I · "‘30 tunnettu siitä, että koodijakso on muodostettu joukosta alibittejä, että 23 110290 yhden koodijakson pituus on 1023 alibittiä, ja että yhden bitin lähettämiseen on käytetty 20 koodijaksoa.

34. Patenttivaatimuksen 33 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, tunnettu siitä, että yhdistämisessä on järjestetty käytettäväksi 20 koo- 5 dijaksoa.

35. Patenttivaatimuksen 33 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, tunnettu siitä, että yhdistämisessä on järjestetty käytettäväksi enemmän kuin 20 koodijaksoa.

36. Jonkin patenttivaatimuksen 21—35 mukainen sijainninmääritysjär-10 jestelmä, tunnettu siitä, että sijainninmääritysjärjestelmässä on määritetty ainakin yksi korkeustieto, ja että sijainninmääritysjärjestelmä käsittää ainakin kolme satelliittia (SV1—SV4), välineet mainitun korkeus-tiedon välittämiseksi vastaanottimeen (MS), ja välineet vastaanottimen sijainnin määrittämiseksi mainittujen kolmen satelliitin (SV1—SV4) lä- 15 hettämien signaalien ja mainitun korkeustiedon perusteella.

37. Patenttivaatimuksen 36 mukainen sijainninmääritysjärjestelmä, joka käsittää lisäksi välineet informaation siirtämiseksi vastaanottimen (MS) ja tukiaseman (BS) välillä, tunnettu siitä, että mainittu korkeus-tieto on mainitun tukiaseman (BS) korkeustieto. t * < · * * » ' ·*20

38. Jonkin patenttivaatimuksen 21—37 mukainen sijainninmääritysjär- jestelmä, tunnettu siitä, että sijainninmääritysjärjestelmä käsittää ai- I · · nakin neljä satelliittia (SV1—SV4), ja välineet vastaanottimen sijainnin määrittämiseksi mainittujen neljän satelliitin (SV1—SV4) lähettämien signaalien perusteella. • * • · * • I t * » .*•’.25

39. Patenttivaatimuksen 36, 37 tai 38 mukainen sijainninmääritysjärjes- '·’ telmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi välineet signaalinvoimak-:···: kuuksien mittaamiseksi, välineet sen tutkimiseksi, minkä satelliittien tlt signaalinvoimakkuus on riittävä demoduloinnin suorittamiseen, jolloin mainituksi ensimmäiseksi satelliitiksi on järjestetty valittavaksi yksi sa-,/-,30 telliitti, jonka signaalinvoimakkuus on riittävä demoduloinnin suorittamiseen, ja että vastaanottimen tahdistaminen ainakin ensimmäisen satelliitin (SV1) signaaliin, ensimmäisen satelliitin (SV1) signaaliin modu- 24 110290 loidun informaation vaiheen selvittäminen, ensimmäisen satelliitin (SV1) lähettämän signaalin ja toisen satelliitin (SV2) lähettämän signaalin kul-kuaikaeron laskenta, vastaanottimen tahdistaminen toisen satelliitin signaaliin, ja tietyn mittaisten jaksojen yhdistäminen vastaanotetusta 5 toisen satelliitin signaalista on järjestetty suoritettavaksi niiden satelliittien signaaleille, joiden signaalinvoimakkuus ei ole riittävä demoduloin-nin suorittamiseen ilman signaalien yhdistämistä.

40. Sijainninmääritysvastaanotin, joka käsittää välineet ainakin ensimmäisen ja toisen satelliitin (SV1— SV4) lähettämän koodimoduloidun 10 signaalin vastaanottamiseksi, joista ensimmäisestä ja toisesta satelliitista (SV1—SV4) on lähetetty ainakin osittain samaa informaatiota koo-dimoduloituna signaalina olennaisesti samanaikaisesti, joka sijainninmääritysvastaanotin käsittää lisäksi välineet satelliittien lähettämään koodimoduloituun signaaliin moduloidun informaation vaiheen selvittä-15 miseksi, ja demodulointivälineet lähetetyn informaation selvittämiseksi ainakin vastaanotetusta ensimmäisen satelliitin signaalista, tunnettu siitä, että sijainninmääritysvastaanottimessa on välineet vertailuajan määrittämiseksi, että on määritetty sijainninmääritysvastaanottimen oletussijainti ja satelliittien ratatietoja, ja että sijainninmääritysvas-20 taanotin käsittää lisäksi ainakin: - ensimmäiset tahdistusvälineet vastaanottimen tahdistamiseksi ainakin ensimmäisen satelliitin (SV1) signaaliin, t · - selvitysvälineet ensimmäisen satelliitin (SV1) signaaliin modu- .···. loidun informaation vaiheen selvittämiseksi mainitun demodu- . · · · 25 loidun signaalin perusteella, * · • · · - laskentavälineet mainitun ensimmäisen satelliitin (SV1) 4 · · / lähettämän signaalin ja toisen satelliitin (SV2) lähettämän sig- naalin kulkuaikaeron satelliitista (SV1, SV2) vastaanottimeen : (MS) laskemiseksi ensimmäisen satelliitin (SV1) ja vastaanot- .”*30 timen MS välisen etäisyyden, toisen satelliitin (SV2) ja vas- taanottimen (MS) välisen etäisyyden, sekä signaalin kulkuno-'· ” peuden perusteella, ja joiden etäisyyksien määrittämisessä on järjestetty käytettäväksi mainittua sijainninmääritysvastaanot- 25 1102 90 timen oletussijaintia, vertailuaikatietoa ja mainittua satelliittien ratatietoa, - toiset tahdistusvälineet vastaanottimen tahdistamiseksi toisen satelliitin signaaliin laskentavälineissä lasketun kulkuaikaeron 5 perusteella, ja - yhdistämisvälineet tietyn mittaisten jaksojen yhdistämiseksi vastaanotetusta toisen satelliitin signaalista signaalin demo-duloitavuuden parantamiseksi.

41. Elektroniikkalaite, joka käsittää sijainninmääritysvastaanottimen 10 ainakin ensimmäisen ja toisen satelliitin (SV1—SV4) lähettämän koo-dimoduloidun signaalin vastaanottamiseksi, joista ensimmäisestä ja toisesta satelliitista (SV1—SV4) on lähetetty ainakin osittain samaa informaatiota koodimoduloituna signaalina olennaisesti samanaikaisesti, joka elektroniikkalaite käsittää lisäksi välineet satelliittien lähettämään 15 koodimoduloituun signaaliin moduloidun informaation vaiheen selvittämiseksi, ja demodulointivälineet lähetetyn informaation selvittämiseksi ainakin vastaanotetusta ensimmäisen satelliitin signaalista, tunnettu siitä, että elektroniikkalaitteessa on välineet vertailuajan määrittämiseksi, että on määritetty elektroniikkalaitteen oletussijainti ja satelliittien ...20 ratatietoja, ja että elektroniikkalaite käsittää lisäksi ainakin: • · · !***: - ensimmäiset tahdistusvälineet vastaanottimen tahdistamiseksi ·:··: ainakin ensimmäisen satelliitin (SV1) signaaliin, .···. - selvitysvälineet ensimmäisen satelliitin (SV1) signaaliin modu loidun informaation vaiheen selvittämiseksi mainitun demodu- . 25 loidun signaalin perusteella, • · · • · ·;·' - laskentavälineet mainitun ensimmäisen satelliitin (SV1) : lähettämän signaalin ja toisen satelliitin (SV2) lähettämän sig- naalin kulkuaikaeron satelliitista (SV1, SV2) vastaanottimeen ..1 (MS) laskemiseksi ensimmäisen satelliitin (SV1) ja vastaanot- :..]30 timen MS välisen etäisyyden, toisen satelliitin (SV2) ja vas- *···1 taanottimen (MS) välisen etäisyyden, sekä signaalin kulkuno peuden perusteella, ja joiden etäisyyksien määrittämisessä on 26 110290 järjestetty käytettäväksi mainittua elektroniikkalaitteen oletus-sijaintia, vertailuaikatietoa ja mainittua satelliittien ratatietoa, - toiset tahdistusvälineet vastaanottimen tahdistamiseksi toisen satelliitin signaaliin laskentavälineissä lasketun kulkuaikaeron 5 perusteella, ja - yhdistämisvälineet tietyn mittaisten jaksojen yhdistämiseksi vastaanotetusta toisen satelliitin signaalista signaalin demo-duloitavuuden parantamiseksi.

42. Patenttivaatimuksen 41 mukainen elektroniikkalaite, tunnettu 10 siitä, että se käsittää välineet matkaviestintoimintojen suorittamiseksi. 1 · · 1 · • » » t t • · · 27 110290