NL9420044A - Netwerk voor differentiële GPS-codefase-correcties. - Google Patents

Description

NETWERK VOOR DIFFERENTIËLE GPS-CODEFASE-CORRECTIES Veld ven de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een netwerk van GPS-stations (GPS * Global Positioning System (wereldomvattend positi-oneringssysteem)) voor het verschaffen van differentiële correcties van lokatie-informatie, met gebruikmaking van codefase-signalen.

Achtergrond van de uitvinding

Differentiële correcties voor lokatie-informatie die is verschaft door een wereldomvattend positioningssysteem (GPS) bieden de mogelijkheid de onnauwkeurigheden in lokatie en observatietijd die door een dergelijk systeem zijn verschaft te reduceren van tientallen van meters tot een meter of minder respectievelijk tientallen van nanoseconden of minder. Differentiële GPS (DGPS)-correcties voor bepalingen van lokatie en/of tijd zijn gewoonlijk echter beperkt tot een gebied van niet meer dan een paar honderd kilometer (km) in diameter. Voor gebieden van grotere diameter worden fouten als gevolg van verschillen in ionosferische vertraging, troposferische vertraging, satellietpositie-fouten en soortgelijke verschijnselen geaccumuleerd en kunnen de totale lokatiefout van een DGPS-berekening tot verscheidene meters of meer vergroten.

Verscheidene werkers hebben tijdsverdelingssystemen geopenbaard met gebruikmaking van een hoofd- of basisstation en een of meer ondergeschikte tijdsignaalontvangers. Een voorbeeld is U.S.-octrooi no. 3.52O.I28, gepubliceerd door Novikov et al. Een onafhankelijke primaire klok is verbonden met, en verschaft exacte tijdsignalen voor, een veelheid secundaire klokken door middel van radiogolven. Elke secundaire klok ontvangt een opeenvolging van ongecorrigeerde ’’exacte" tijdsignalen en een opeenvolging van tijdsturingsmarkeringen om deze ongecorrigeerde tijd te corrigeren. De tijdsignalen voor elke secundaire klok worden klaarblijkelijk afzonderlijk gecorrigeerd.

Cater, in U.S.-octrooi no. 3.811.265, openbaart overdracht van gecodeerde, tijd-aangevende signalen van een hoofdklok op een centraal station naar een of meer slaafklokken, met gebruikmaking van een twee-draadslijn en binaire-waarde-pulsen met verschillende tijdsduren. Een tijdsynchronisatiepuls wordt periodiek op de lijn ingevoegd (bijvoorbeeld eenmaal per seconde) voor het corrigeren van drift of andere fouten. Als de tweedraadslijn een standaard 60-cyclus-vermogenslijn of een televisiekabel is, gebruiken de binaire-waarde-pulsen frequenties die buiten het frequentiebereik liggen dat normaal op die lijn wordt gebruikt, om signaalinterferentie met de standaardsignalen die via die lijn worden overgedragen te vermijden.

Een klok die door "draadloze" signalen kan worden gesynchroniseerd is geopenbaard door Gerum et al in U.S.-octrooi no. 3*881.310. De klok omvat een elektromagnetisch bedreven mechanische oscillator waarvan de frequentie 2f0 tweemaal de nominale frequentie van een wisselstroomnetwerk is dat met de klok is verbonden. Een tijdsynchro-nisatiemodule draagt een signaal van de frequentie fl > > f0 over dat is gemoduleerd door het netwerk bij 2f0 en is ontvangen en gedemodu-leerd door de klok. Normaliter drijven de pulsen die van het netwerk zijn ontvangen de klok aan en is de oscillator in een standby-modus. De klokoscillator is geactiveerd, en het netwerk is ontkoppeld, wanneer en alleen wanneer de netwerkfrequentie met tenminste een vooraf bepaalde hoeveelheid van de frequentie 2f0 van de oscillator verschilt. De oscillator in standby-modus ontvangt resonantie-energie van de frequentie 2f0 van het netwerk voor het handhaven van de trillingen.

Chappell et al, in U.S. octrooi no. 3*941.984, openbaart een satelliet-ondersteund navigatiesysteem waarin op geselecteerde tijden lokatie-vastleggingen van een mobiel station worden bewerkstelligd. Tussen twee van dergelijke geselecteerde tijden wordt de snelheid van het mobiele station bepaald met gebruikmaking van Doppler-verschuivingen van signalen die van de satellieten zijn ontvangen. Deze snelheden, die worden gemeten op tussenliggende tijden, worden omgezet in lokatiecoördinaat-incrementen en opgeteld bij de lokatie-coördinaten die door de laatste lokatie-vastlegging zijn gegeven voor het verschaffen van tussenliggende lokatiecoördinaten tussen achtereenvolgende lokatie-vastleggingen.

Cateora et al, in U.S. octrooi no. 4.014.166, openbaart een sa-telliet-bestuurd digitaal kloksysteem voor het handhaven van tijdsyn-chronisatie. Een gecodeerd bericht dat de huidige tijd en satelliet-positie omvat wordt overgedragen van een grondstation naar een een baan beschrijvende satelliet en wordt gerelayeerd naar een groep van zich op de grond bevindende ontvangers. Een lokale oscillator aan boord van de satelliet is fase-vergrendeld op een exacte frequentie om het systeem te voorzien van nauwkeurige tijd-van-het-jaar-informatie door een telling van de geaccumuleerde pulsen die door de oscillator zijn geleverd. Deze telling wordt vergeleken met een tijdtelling die is bepaald aan de hand van het gecodeerde bericht dat door de satelliet is ontvangen. Nadat een geselecteerd aantal fouten door dergelijke vergelijkingen is waargenomen, wordt de zich aan boord bevindende klok teruggesteld op de tijd die is aangegeven door de ontvangen gecodeerde berichten. Als de overdracht van de gecodeerde berichten wordt onderbroken, gaat de zich aan boord bevindende oscillator verder met het verschaffen van tijdsinformatie die wordt overgedragen naar de zich op de grond bevindende ontvangers.

U.S.-octrooi no. 4.042.923. gepubliceerd door Merrick, openbaart een trilateralisatie-werkwijze voor het bepalen van lokatiecoördinaten van een mobiel station. Twee stationaire zend-ontvangers, die elk een bekende lokatie hebben en op afstand van elkaar liggen, dragen elk een stroom tijdgestuurde radarpulsen over die een unieke code hebben die daarin is ingebed, en deze twee stromen worden ontvangen door het mobiele station. Het mobiele station legt zijn huidige lokatie vast en slaat deze op door de gemiddelde afstand tussen hemzelf en elk van de zend-ontvangers in een specifiek tijdsinterval van de lengte van ongeveer 1-1000 psec te bepalen, door gebruikmaking van triangulatie. Als de veranderingen van de lokatiecoördinaten van het mobiele station zich niet binnen redelijke grenzen bevinden, wordt de lokatie-vastleg-ging verworpen en wordt de laatste geldige lokatie-vastlegging ge bruikt.

U.S.-octrooi no. 4.204.398, gepubliceerd door Lemelson, openbaart een werkwijze en apparaat voor het automatisch terugstellen van een uurwerk overeenkomstig de lokale tijdzone. Een apparaat, dat is verbonden met het uurwerk, en dat de tijdsnelheid en aangeduide tijd van het uurwerk aanduidt, ontvangt elektrische signalen die de lokale tijd vergelijken met de tijd die door het uurwerk is getoond. Als deze twee tijden niet met elkaar overeenstemmen, wordt de veranderingssnelheid van het uurwerk duidelijk verhoogd totdat de twee tijden (modulo 12 uren of 24 uren, afhankelijk van het uurwerk) met elkaar overeenstemmen. De veranderingssnelheid van het uurwerk wordt dan teruggebracht tot haar normale waarde totdat een andere discrepantie in de tijd wordt gedetecteerd. Het terugstellen van het uurwerk wordt alleen geactiveerd nadat een tijdvergelijking plaatsvindt. Deze uitvinding verlaat zich op voorziening van de lokale-tijdzone-standaard van een bron die mondiaal niet beschikbaar hoeft te zijn.

Een elektronisch uurwerksnelheid- en tijdbijstelapparaat is geopenbaard in U.S.-octrooi no. 4.209.975* gepubliceerd door Moritani et al. Het apparaat maakt gebruik van frequentiedeling van een kristal-oscillator-uitgangssignaal voor het verschaffen van een opeenvolging van tijdtelpulsen, om de aangeduide tijd op een elektronisch uurwerk zoals een digitale klok te veranderen. De pulssnelheid kan worden veranderd wanneer de tijd de gewenste insteltijd benadert, zodat de terugstelprocedure de gewenste insteltijd niet "overschrijdt". De gewenste terugsteltijd wordt mentaal bepaald, niet automatisch, en de tijdterugstelprocedure is grotendeels handmatig.

Een antenne-ruimte-diversiteitssysteem voor TDMA-communicatie met een satelliet is geopenbaard in U.S.-octrooi no. 4.218.654, gepubliceerd door Ogawa et al. Verschillen van tijdslengten van paden van de satelliet door elke antenne naar een zich op de grond bevindend sig-naalprocessorstation worden bepaald door meting van tijden die nodig zijn voor ontvangst van pre-overdrachts-bursts die in de respectieve toegewezen tijdsleuven door twee verschillende antennes zijn gezonden, in een rondreis van basisstation naar satelliet naar basisstation. Variabele tijdsvertragingen worden dan ingevoegd in de basisstation-signaalverwerkingsschakelingen voor het compenseren van de tijdsleng-teverschillen voor de verschillende signaalpaden. Deze tijdsvertragingen worden veranderd als de satellietpositie met betrekking tot elk van de antennes verandert.

U.S. octrooi no. 4.287.597* gepubliceerd door Paynter et al, openbaart ontvangst van gecodeerd tijd- en datasignaal vein twee geo-synchrone satellieten, welke signalen dan worden omgezet in lokale data en tijd en worden aangeduid. Het frequentiespectrum wordt af getast door een antenne om de satellietsignalen te identificeren en ontvangen. Tijdlengteverschillen voor signaalpaden van elke satelliet door een ontvangende antenne naar een signaalverwerkingsbasisstation worden bepaald, voor het verschaffen van compensatie aan het basisstation voor deze verschillen. Tijdsinformatie wordt elke 0,5 seconden door een satelliet verschaft, en deze informatie wordt elke 30 seconden gecorrigeerd. Signalen van een of beide satellieten worden ge- bruikt voor het verschaffen van de tijd- en data-informatie, in normale lokale tijd en/of daglicht-besparings-lokale-tijd.

Jueneman openbaart een open-lus-TDMA-communicatiesysteem voor ruimtevaartuigen in U.S.-octrooi no. 4.292.683· Een ruimtevaartuig, zoals een satelliet, in een quasi-geosynchrone baan draagt een transponder die een gecodeerd signaal van een zich op de grond bevindend signaal-overdrachtsstation naar een veelheid op afstand van elkaar liggende, zich op de grond bevindende ontvangers relayeert. Dit gecodeerde signaal omvat een tijdindex en een index die de huidige positie van het ruimtevaartuig aangeeft. De tijdindex wórdt door elke ontvanger bijgesteld om de veranderende positie van het ruimtevaartuig waardoor het gecodeerde signaal is gerelayeerd te compenseren. Het systeem heeft een open lus en vereist geen terugkoppeling van de ontvangers naar het basisstation.

Nard et al, in U.S. octrooi no. 4.334.314, openbaart een systeem voor radiogolf-overdracht van tijdreferentie-signalen tussen twee zich op de grond bevindende stations, met compensate voor multipad-over-drachtstijdsturingsfouten. Station nummer 1 heeft één enkele antenne. Station nummer 2 heeft twee antennes, die op een geselecteerde afstand van elkaar liggen, om meting en compensatie van multipad-overdrachts-padlengteverschillen mogelijk te maken. Een signaalprocessor die zich aan de ontvangerantenne bevindt combineert een veelheid tijdsturings-markeringen, die van de overdragende antenne langs veelvoudige paden zijn ontvangen, tot één enkele tijdsturingsmarkering die de veelvoudi-ge-pad-lengteverschillen compenseert. Deze inrichting maakt naar verluidt overdracht van station naar station mogelijk over afstanden zo groot als tien maal de trans-horizon of directe waarnemingsafstand (die ongeveer proportioneel is aan de vierkantswortel van het produkt van antennehoogte en radius van de aarde).

U.S.-octrooi no. 4.337*463, gepubliceerd door Vangen, openbaart tijdsynchronisatie tussen een hoofdstation en een op afstand gelegen station waarin een gecodeerd bericht, dat wordt overdragen door het hoofdstation, wordt ontvangen door het op afstand gelegen station en hierin een teller activeert. Het op afstand gelegen station telt bij de tijdswaarde die zich in het gecodeerde bericht bevindt de lengte van het bericht zoals deze is bepaald door de teller op en vervangt de oude tijdswaarde door deze som. Op deze wijze kunnen de hoofd- en op afstand gelegen stations in de tijd gesynchroniseerd worden.

Een werkwijze en apparaat voor het bepalen van de verstreken tijd tussen een initiërende gebeurtenis en een andere gebeurtenis worden geopenbaard door U.S.-octrooi no. 4.449.830, gepubliceerd door Bulgier. Een eerste tijdsturingsorgaan en een tweede tijdsturingsor-gaan markeren de tijden van het optreden van een initiërende gebeurtenis respectievelijk een navolgende gebeurtenis die afhangt van het optreden van de initiërende gebeurtenis. De twee tijdsturingsorganen worden aanvankelijk verbonden en gesynchroniseerd, dan ontkoppeld voordat de initiërende gebeurtenis plaatsvindt. De tijdsturingsorganen worden dan opnieuw verbonden nadat beide gebeurtenissen hebben plaatsgevonden, om bepaling van de verstreken tijd tussen het plaatsvinden van de twee gebeurtenissen mogelijk te maken.

In U.S.-octrooi no. 4.482.255 openbaart Gygax et al. een uurwerk voor het aanduiden van zowel de huidige tijd en de huidige oriëntatie van het uurwerk met betrekking tot het lokale magnetische veld van de aarde. Het uurwerk duidt tijd, datum, en de richting en hoek waarover het uurwerk in een raakvlak moet worden geroteerd om een vaste as op het uurwerk met het lokale veld uit te richten aan. De lokale magnetische veldrichting kan worden bepaald door twee (statische) Hall-ef-fectsensoren die onder rechte hoeken ten opzichte van elkaar zijn geplaatst.

Afstandsbepaling en tijdsynchronisatie tussen een paar satellieten is geopenbaard door Schwartz in U.S. octrooi no. 4.494.211. Elke satelliet draagt een tijdsturingssignaal over en ontvangt een tijdstu-ringssignaal van de andere satelliet. Het verschil in tijd, inclusief compensatie voor signaalverwerkingsvertraging op een satelliet, tussen overdracht en ontvangst van de signalen wordt door elke satelliet naar de andere satelliet overgedragen en wordt gebruikt voor het tot stand brengen van tijdsynchronisatie en voor het bepalen van de afstand tussen de twee satellieten. Deze uitwisseling van signalen zou over geselecteerde tijdsintervallen worden herhaald om synchronisatie te handhaven, waar de satellieten ten opzichte van elkaar bewegen. Geen communicatie-koppeling met een derde entiteit is vereist, en slechts één van de satellietklokken hoeft te worden bijgesteld voor het tot stand brengen en handhaven van tijdsynchronisatie.

Een draagbare tijdcontrole-inrichting die herinneringen (alarmen) voor het ondernemen van bepaalde acties op natuurlijk plaatsvindende tijden verschaft is geopenbaard in U.S. octrooi no. 4.512.667, gepu bliceerd door Doulton et al. Er zijn middelen verschaft voor het invoeren van informatie over de huidige geografische lokatie, en de inrichting berekent de geschikte tijden voor het uitvoeren van de acties gebaseerd op de lokatie en lokale tijd van dag en jaar. De bedoelde toepassing hier is een alarm dat de geschikte tijden na zonsopgang en voor zonsondergang voor Moslim-bidders aangeeft. De huidige geografische lokatie wordt ingevoerd en wordt samen met de momentane tijd en momentane tijd van het jaar (berekend met gebruikmaking van een tijdcontrole-inrichting plus informatie die in een ROM is opgeslagen) gebruikt voor het bepalen van de geschikte tijden van de dag. Een visueel of hoorbaar waarneembaar alarm is voorzien op elke passende tijd van de dag.

In U.S.-octrooi no. 4.543-657 openbaart Wilkinson een systeem voor het synchroniseren van twee klokken door overdracht van één enkel pseudo-willekeurig nummer (PRN) dat een ononderbroken stroom van bits door een hoofdklok is. Op elk willekeurig tijdstip vertegenwoordigt de geaccumuleerde gedeeltelijke bitstroom een unieke tijd van de dag. Eén bit van het nummer wordt elke 10 msec, overgedragen, en de bitstroom recycleert elke 24 uur. Het totale gecodeerde signaal voor 24 uur is dus 8.640.000 bits lang, en de tijdresolutie is ± 5 msec. De gedeeltelijke bitstroom wordt ontvangen en gedecodeerd door een ontvanger en toegepast voor het synchroniseren van een op afstand gelegen klok die bij deze ontvanger behoort. Om de signaalvoortplantingstijd tussen de klokken te compenseren, blijkt dat de afstand tussen de hoofd- en afstandsklokken bekend en vastgelegd zou moeten zijn. Een eerder U.S. octrooi, no. 3.852.534, gepubliceerd door Tilk, openbaart een werkwijze voor het handhaven van synchronisatie tussen twee pseudo-willekeurige nummergeneratoren op op afstand van elkaar liggende lokaties, met gebruikmaking van een gemeenschappelijke tijdgenereringsbron. De tijden voor de signaalvoortplanting tussen de twee generatoren kunnen variëren.

Plangger et al, in U.S. octrooi no. 4.582.434, openbaart de overdracht en ontvangst van een continu gecorrigeerde enkelvoudige opeenvolging van tijdsturingssignalen. Een microprocessor aan de ontvanger vergelijkt deze tijdsturingssignalen periodiek met zich aan boord bevindende tijdsturingssignalen die door een lokale klok zijn gegene-reerd. Een varactordiode in een kristaloscillatorschakeling xs bijge steld voor het bijstellen van de bedrijfsfrequentie van de micropro cessor om een willekeurige fout tussen de twee tijdsturingssignaal-opeenvolgingen te minimaliseren. Tijdsturingssignaalverwerkings-ver-tragingsti jd wordt gecompenseerd in een ontvangerschakeling. De frequentie voor microprocessorbedrijf wordt continu gecorrigeerd. Als de overgedragen tijdsturingssignalen te zwak zijn of niet aankomen, besturen de zich aan boord bevindende tijdsturingssignalen de microprocessor totdat de overgedragen tijdsturingssignalen weer in voldoende sterkte worden ontvangen.

Een op afstand gelegen tijdcalibratiesysteem met gebruikmaking van een satelliet is geopenbaard in U.S. octrooi no. 4.607.257, gepubliceerd door Noguchi. Een basisstation verschaft een referentiesysteem van absolute tjdsturingssignalen en draagt deze over aan een satelliet die een baan rond de aarde beschrijft. De satelliet cali-breert dan zijn intern gegenereerde tijd en regelt deze periodiek bij en draagt waargenomen data plus de overeenkomstige bijgeregelde satelliettijd over naar een of meer data-ontvangstations op de aarde die verschillend zijn van het basisstation. De tijdcalibratie compenseert optioneel signaalvoortplantingstijdsvertraging van basisstation naar satelliet en maakt een continue overdracht van data van satelliet naar het data-ontvangstation of de data-ontvangstations mogelijk. Verscheidene tijdverschil-merktekens worden hier berekend.

Olsen et al, in U.S.-octrooi no. 4.814.711 openbaart een geofysisch ware-tijd-opmeetsysteem inclusief vier of meer GPS-satellie-ten, een vast basisstation op de grond, en een of meer GPS- dataver-wervingsvoertuigen die met het centrale station in communicerende verbinding staan en die GPS-signalen van de satellieten ontvangen. Elk voertuig bepaalt zijn approximatieve horizontale lokatie, en het centrale station draagt signalen over om elk voertuig langs een geselecteerd patroon te leiden ten behoeve van het verzamelen van opmeetdata. De opmeetdata worden periodiek door elk voertuig naar het centrale station overgedragen voor analyse, aanduiding en/of opslag, met gebruikmaking van tijd-gesynchroniseerde signalen.

Een systeem voor het verkrijgen van orbitale data van GPS-satel-lieten is geopenbaard door Counselman, in U.S.-octrooi no. 4.912.475. Satellietsignalen worden ontvangen door drie of meer op afstand van elkaar liggende, vaste grondstations die een netwerk van basislijnen tussen deze stations vormen. De verhouding van maximum basislijnlengte ten opzichte van minimum basislijnlengte is veel groter dan 1. Van de satellietsignalen die aan elk paar basisstations zijn ontvangen, worden zekere dubbel gedifferentieerde draaggolf-fasemetingen gevormd en gebruikt voor het bepalen van de lokatie van een mobiel GPS-station in de nabijheid van de basisstations.

U.S.-octrooi no. 5*001.730, gepubliceerd door Franaszek et al, openbaart een kloksynchronisatie-algoritme dat nuttig is voor adres-onafhankelijke netwerken, zoals token-bussen en token-ringen. De snelste klok in het netwerk wordt geïndentificeerd als de hoofdklok voor navolgende synchronisatie. Elk knooppunt met een klok zendt zijn tijd uit wanneer een teller een geselecteerd nummer bereikt. Als, voordat een knooppunt zijn eigen tijd uitzendt, dat knooppunt een tijd ontvangt van een tweede knooppunt die hoger dan zijn eigen tijd is, concludeert het eerste knooppunt dat het tweede knooppunt een snellere klok heeft en zendt niet zijn eigen tijd uit. Na een paar cyclussen van tijdtelling en uitzending, blijft alleen het knooppunt met de snelste klok over.

U.S.-octrooi no. 5*099*245, gepubliceerd door Sagey, openbaart een luchtvoertuig-lokatiesysteem dat gebruik maakt van een of meer satellieten en drie of meer op afstand van elkaar liggende basisstations met vaste, bekende lokaties op de grond voor het bepalen van de lokatie van het voertuig. Signalen worden door het voertuig overgedragen naar de basisstations, naar de satelliet, en door de satelliet (fungerend als een "gebogen pijp"-transponder) naar een afzonderlijk centraal station gerelayeerd. De afstand van elk basisstation tot het luchtvoertuig wordt bepaald door relatieve tijdsvertragingen voor aankomst van deze signalen aan het centrale station, en deze afstanden bepalen de lokatie van het luchtvoertuig.

Morales-Garza openbaart een ware-tijd-televisie-publiek-reactie-systeem voor een wijd gebied, met gebruikmaking van satellietsignaal-relayering, in U.S.-octrooien no. 5*101.267 en 5*223.923* Lokale-ge-biedstations verzamelen de reacties van het publiek van hun respectieve lokale gebieden. Elk lokaal-gebiedstation draagt zijn verzamelde reacties in een of meer bijbehorende, niet-overlappende tijdsleuven over naar een satelliet die deze informatie naar een centraal datacen-trum relayeert. De reacties worden overgedragen als pulsen van één enkele frequentie, zodat de overdrachtskanaal-bandbreedten relatief klein worden gehouden.

Een systeem voor het bepalen van de lokatie van een mobiel stati- on, met gebruikmaking van twee of meer signaalrelaysatellieten met bekende lokaties en een basisstation op de grond is geopenbaard door Toriyama, in U.S,-octrooi no. 5-111.209. Het mobiele station draagt een initiërend signaal over naar een eerste satelliet, en dit signaal wordt naar het basisstation gerelayeerd. Het signaal wordt dan tegelijkertijd naar de eerste en tweede satellieten overgedragen, die dit signaal naar het mobiele station relayeren. De lokatie van het mobiele station wordt bepaald door de relatieve tijden waarop deze gerelay-leerde signalen van de twee satellieten door het mobiele station worden ontvangen.

Een werkwijze voor het synchroniseren van tijd in een wijd-ge-bied-netwerk zonder gebruikmaking van een hoofd- of wereldklok is geopenbaard door Flammer in U.S.-octrooi no. 5.130.987. Een frequen-tie-sprong-bandplan, bekend bij elk knooppunt, wordt geïmplementeerd, en elk netwerkknooppunt bewerkstelligt een tijd-offset voor elke sprongband voor elk ander knooppunt. De bekende sprong-tijdsturings-offsets voor elk knooppunt worden gebruikt om de tijden voor alle knooppunten te synchroniseren. Frequentie-springen wordt, voor een deel, geïmplementeerd door toewijzing van tijdsleuven aan verzamelingen sprongbanden.

In U.S.-octrooi no. 5.138.631 openbaart Taylor een satelliet-communicatienetwerk met een centraal station en een veelheid ondergeschikte stations, die zich allemaal op de grond bevinden. Een inkomend bericht van een satelliet draagt pakketten die in CDMA-code zijn gecodeerd, die de bedoelde bestemming aangeven. Het centrale station ontvangt deze berichten en draagt de berichten over naar de geschikte ondergeschikte stations, met gebruikmaking van TDMA-codering, met een snellere bitsnelheid. Het centrale station kan verscheidene groepen ondergeschikte stations bedienen, die elk gebruik maken van een andere CDMA-code.

Spradley et al, in U.S.-octrooi no. 5-155-^90, openbaart een geodetisch opmeetsysteem dat gebruik maakt van vier of meer GPS-satel-lieten en drie of meer GPS-basisstations met vaste, bekende lokaties op de grond. Klokdrift en klok-offset voor een klok in elk van het netwerk van basisstations wordt bepaald en gecompenseerd door tijdmid-deling. Een mobiel station ontvangt lokatie-bepalende signalen van elk van het netwerk van basisstations en bepaalt daardoor zijn lokatie, door naverwerking of door activeiten die ware-tijd-verwerking benade- ren.

Penrod, in U.S.-octrooi no. 5-220.333. openbaart een werkwijze voor het synchroniseren van een gegeven kloktijd op universele gecoördineerde tijd (UTC) van een opeenvolging van LORAN-C-signaalover-drachten. De tijd moet aanvankelijk nauwkeurig zijn tot binnen 100 msec van UTC, en de lokatie van de klok moet aanvankelijk bekend zijn tot binnen vijf mijl. Het systeem hersynchroniseert deze tijd dan met UTC, nauwkeurig tot binnen een paar msec, door het identificeren van de correcte LORAN-C-tijdcyclus en het bij benadering compenseren van on tv angertij dsvertraging en signaalvoortplantingstijdsvertraging.

Voor de benaderingen die in deze octrooien zijn geopenbaard, geldt algemeen: (1) ze nemen aan dat de lokatie van elke tijdsturings-signaal-ontvanger exact bekend is, of (2) ze verschaffen gewoonlijk tijdsturingssignalen en/of lokatiesignalen die, op hun best, nauwkeurig zijn tot tienden van microseconden of (equivalent) tienden van meters, of (3) ze verschaffen geen ware-tijd-signalen met grote nauwkeurigheid voor tijdsychronisatie of lokatie-bepaling. Wat nodig is is een systeem dat ware-tijd-signalen verschaft voor tijdsynchronisatie en/of lokatiebepaling die bijbehorende onnauwkeurigheden van ten hoogste honderden nanoseconden of (equivalent) 100-200 cm hebben. Bij voorkeur zou het systeem het mogelijk moeten maken dat een tijdstu ringssignaal- of lokatiesignaal-ontvanger mobiel is binnen een wijd gebied, dat een diameter van duizenden kilometer heeft. Bij voorkeur zou het systeem kwantitatieve bepaling van de bijdragen van verschillende foutbronnen aan de pseudobereik-correcties mogelijk moeten maken.

Samenvatting van de uitvinding

De uitvinding voldoet aan deze behoefte door het verschaffen van drie of meer vaste GPS-ontvanger/processoren, waarnaar wordt verwezen als referentiestations, met bekende lokaties die GPS-signalen van drie of meer GPS-satellieten ontvangen en analyseren, met gebruikmaking van zekere approximaties om de pseudobereik-correcties tot een veel groter gebied S uit te breiden. Deze ontvanger/processoren zijn verspreid over het gebied S en kunnen zijn gepositioneerd aan of nabij de grens van S of kunnen evengoed zijn gepositioneerd in het gehele binnenste van S. Elk referentiestation bepaalt de pseudobereik-correcties voor GPS aan zijn lokatie en draagt deze informatie als een pakket in RTCM SC-104-formaat aan een centraal station over. Elk pakket van een referenties tation omvat een station id. en omvat een parameter die de momentane status van het station aangeeft. Dit kan RTCM-berichten van typen 1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 16 en/of eigendomsformaten, zoals S20 en S27, deel van nieuw berichtentype 59 omvatten.

Het centrale station koppelt de pakketten aaneen in een binaire stroom die wordt toegevoerd aan een Trimble Net 4000 of equivalente GPS-signaalprocessor voor het bepalen van een GPS-pseudobereik-correc-tiebericht dat een geselecteerde nauwkeurigheid over het gehele gebied S verschaft, met maximum onnauwkeurigheden die in grootte gereduceerd kunnen worden door gebruikmaking van meer complexe approximaties. Het centrale station zendt dan een GPS-pseudobereik-correctiebericht dat kan worden ontvangen en gebruikt door alle mobiele GPS-stations binnen het gebied S. Het gebied S kan een diameter met een grootte van 3000 km hebben, of in sommige gevallen groter.

Korte beschrijving van de tekeningen

Figuur 1 illustreert een omgeving waarin de uitvinding is gebruikt .

Figuur 2 illustreert de driedimensionale vectoren die zijn gebruikt voor het analyseren van het gebruiker-satelliet-bereik overeenkomstig één modus van de uitvinding.

Gedetailleerde beschrijving van beste modus van de infvinHinp·

Figuur 1 illustreert gebruik van de uitvinding voor het bedekken van een groot gebied S, dat verscheidene duizenden km in diameter kan zijn of veel kleiner kan zijn.

Elk van een veelheid van N (z3) GPS-referentiestations 11A, 11B, HG enzovoorts, met overeenkomstige GPS-signaalantennes 13A, 13B, 13c enzovoorts, ontvangt GPS-signalen, inclusief pseudobereik-informatie, van M U3) gemeenschappelijke-gezichtsveld-GPS-satellieten 15A, 15B, 15c, 15D. Een "gemeenschappenjke-gezichtsveld"-satelliet is op dezelfde waamemingstijden vanaf de plaatsen van tenminste drie referen-tiestations zichtbaar. De lokatiecoördinaten van elk van de referen-tiestations 11A, enzovoorts, zijn bekend met grote nauwkeurigheid, ofwel door gebruikmaking van een opmeting ofwel door een ander middel. Aangezien elk referentiestation 11A enzovoorts de GPS-signalen van elk van de GPS-satellieten 15A enzovoorts ontvangt, wordt het GPS-bepaalde pseudobereik voor de GPS-antenne voor dat station en die satelliet vergeleken met een berekend pseudobereik voor dat station en die satelliet, en GPS-pseudobereik-correcties PRC(t;tO;m;n) worden overeenkomstig elke GPS-satelliet (m = 1, 2, 3. .... M) aan elk referentiestation (n = 1, 2, 3.....N) gegenereerd.

Pseudobereik is een tijd-offset of equivalente ruimtelijke offset, die moet worden toegevoerd aan de klok vein een GPS-signaalontvan-ger voor het tot stand brengen van een tijdgebaseerde P-code of C/A-code voor het bereiken van maximum kruis-correlatie met een overeenkomstige code die is ontveingen van een GPS-station dat wordt gevolgd. Het gemeten pseudobereik PR (t;tO;m;n), dat geldig is voor t > tO, voor een gegeven satelliet (m) en een gegeven GPS-signaalontvan-ger/processor (n) is beschreven door de verhouding

(1) R = bereik van ontvangerantenne tot satellietantenne (2) <J>rcvr = ontvangerklok-offset met betrekking tot GPS-tijd (3) φ,β1 = satellietklok-offset met betrekking tot GPS-tijd (*0 ÖT = signaalvoortplantings-tijdsvertraging in troposfeer (5) 61 = signaalvoortplantings-tijdsvertraging in ionosfeer (6) 6e = restmeetfouten, inclusief multipad, (7) waarbij elk van de hoeveelheden rechts in vergelijking (1) ook zullen variëren met de tijd t, keuze van GPS-ontvanger/processor (waarnaar hier gemakshalve vaak simpelweg wordt verwezen als een GPS-"ontvanger") en/of keuze van GPS-satelliet. De voortplantingssnelheid c van elektromagnetische golven in de atmosfeer kunnen worden gebruikt voor het omzetten van de tijden in de vergelijkingen (1)-(7) in equivalente afstanden.

Elke GPS-satelliet zendt een navigatiebericht uit dat parameters omvat waaruit de klokfout van de satelliet en diens lokatie berekend kunnen worden. De berekende klokfout en lokatie van de satelliet wor den gebruikt samen met gemeten of gemodelleerde waarden voor de tropo-sferische en ionosferische tijdsvertragingen voor het transformeren van vergelijking (1) in een functie van de antennelokatie en klokfout van de gebruiker. Het verschil tussen het gemeten pseudobereik en het berekende pseudobereik dat is gedefinieerd door vergelijking (1) is een vergelijking in vier onbekende variabelen: drie componenten van de ruimtelijke lokatie van de gebruikersantenne en de klokfout of offset van de ontvanger/processor van de gebruiker. Gelijktijdige metingen voor elk van vier of meer satellieten verschaffen een reeks van vier of meer vergelijkingen die voor deze vier onbekende variabelen opgelost moeten worden. Een complete oplossing is gegeven in appendix A van ’’Reference Trajectories from GPS Measurements", James E. Robbins, Navigation, Journal of the Institute of Navigation, vol. 35 (1988) pagina’s 89-IO3. Approximatieve waarden van de ruimtelijke coördinaten en klokfout van de gebruiker worden vaak gebruikt voor het linearise-ren van de resulterende vier vergelijkingen en voor het bepalen van afwijkingen rond deze approximatieve oplossingen die voldoen aan de vier vergelijkingen. Fouten in de parameters van een satelliet-naviga-tiebericht en fouten in de troposferische en ionosferische tijdsvertragingen bewerkstelligen fouten in de lokatie en klok-offset van de gebruiker, zoals van dit proces is afgeleid.

Het verschil tussen gemeten pseudobereik aan een referentiestati-on en berekend pseudobereik van vergelijking (1), met gebruikmaking van de bekende ruimtelijke coördinaten van het referentiestation wordt gemanifesteerd door een samengestelde meetfout in het berekende pseudobereik, veroorzaakt door parameterfouten in het satelliet-navigatie-bericht, en door fouten in compensatie van de troposferische en ionosferische tijdsvertragingen. Differentiële GPS-berekening wordt geïmplementeerd door verdeling van correcties aan deze navigatie-be-richtfouten aan gebruikers die dergelijke correcties op de gemeten/-berekende pseudobereik-verschillen toepassen voordat de ruimtelijke coördinaten van de gebruiker worden bepaald. Differentiële GPS-correc-tie wordt hieronder beschreven.

Verschaffing van differentiële correcties aan de ruimtelijke coördinaten van de GPS-antenne en kloktijd van de ontvanger maakt het mogelijk dat een GPS-ontvanger/processor een reeks pseudobereik-cor-recties PRC(t;tO;m;n) berekent, wat verschillen zijn tussen het ware pseudobereik en het gemeten/berekende pseudobereik voor elke ontvan-ger/satelliet-keuze. Deze DGPS-correcties kunnen een schatting van de klokfout van de referentiestation-ontvanger/processor omvatten. Een mobiel GPS-station nabij een GPS-referentiestation kan de pseudobe-reik-correctie die op dat referentiestation kan worden toegepast gebruiken voor het modificeren of corrigeren van zijn eigen pseudobe- reik-vergelijkingen voor het berekenen van accuratere ruimtelijke-lokatie- en tijdcoördinaten. De DGPS-correcties voor een GPS-referen-tiestation worden echter steeds minder nauwkeurig voor het mobiele GPS-station naarmate de afstand tussen deze twee stations toeneemt, en de fouten worden aanzienlijk op afstanden van 200 km of meer. Deze degradatie in nauwkeurigheid met vergroting van de afstand van een GPS-referentiestation doet zich voor een groot deel voor omdat de troposferische en ionosferische paden verschillen voor GPS-signaal-voortplanting van een gegeven satelliet naar het referentiestation en naar het mobiele station, en vanwege de verschillende aspecthoeken voor de gezichtslijn van het referenties tation en van het mobiele station naar die satelliet.

Pseudobereik-correcties kunnen rekening houden met fouten als gevolg van satellietklokfouten, ontvangerklokfouten, ionosferische en troposferische voortplantingstijsdvertragingen, en andere fouten, niet inbegrepen fouten als gevolg van de aanwezigheid van multipad-signalen en zekere andere foutbronnen. Deze GPS-pseudobereik-correcties PRC(t;tO;m;n) worden door elk referentiestation overgedragen naar een centraal verwerkingsstation 17 voor amalgamatie en verzoening van deze correcties voor dezelfde satelliet (m) voor alle referentiestations (n).

In het formaat dat is gedefinieerd door de RTCM SC104 standaarden zijn de troposferische en ionosferische voortplantingstijdsvertragin-gen niet gemodelleerd, zodat de pseudobereik-correcties de totale effecten van deze tijdsvertragingen moeten compenseren.

Waar dezelfde modellen voor troposferische tijdsvertragingen en ionosferische tijdsvertragingen worden gebruikt voor het referentiestation en voor het mobiele station, worden de bijdragen aan pseudobe-reik-fouten van elk van deze tijdsvertragingen kleiner, omdat deze bijdragen alleen voortkomen uit verschillen tussen de daadwerkelijke en de gemodelleerde tijdsvertragingen. Gebruik van pseudobereik-correcties voor een mobiel GPS-station, op basis van deze correcties aan een GPS-referentiestation, kan een acceptabele nauwkeurigheid voor scheidingsafstanden van mobiel station - referentiestation van verscheidene honderden kilometers hebben.

Beide benaderingen kunnen gebruikt worden voor het verschaffen van een netwerk van GPS-referentiestations die in communicerende verbinding staan met een centraal verwerkingsstation dat een "totale" pseudobereik-correctie TPRC bepaalt die kan worden toegepast op mobiele GPS-stations die zich op een willekeurige plaats in het gehele gebied S bevinden. Deze benaderingen reduceren de onnauwkeurigheden die met toenemende scheidingsafstand tussen een mobiel station en een referentiestation optreden aanzienlijk. In elk van deze benaderingen kunnen een gedeelte of alle pseudobereik-correctieberekeningen worden uitgevoerd op het referentiestation, of het pseudobereik en draaggolf-metingen van een gegeven satelliet kunnen in verwerkte vorm naar het centrale station terug worden overgedragen voor alle verwerking.

Op elk referentiestation is de offset van de klok van de ontvanger met betrekking tot GPS-tijd een gemeenschappelijke component in de pseudobereik-correcties voor alle satellieten die in een gegeven willekeurig tijdvak worden gevolgd. Het gemiddelde van alle pseudobereik-correcties in een willekeurig tijdvak verschaft een schatting van de klok-offset in dat tijdvak. Deze schatting omvat echter ook het gemiddelde van alle andere componenten van de pseudobereik-correcties. In het bijzonder bewerkstelligen hoge niveaus van geïnduceerde selectieve beschikbaarheids (Selective Availability = SA)-fouten dat deze gemiddelden sterk afhankelijk zijn van welke satellieten in het tijdvak worden gevolgd. Met een nauwkeurige atomische klok die de klok van de ontvanger bestuurt, kunnen de gemiddelden van pseudobereik-correcties over tijdvakken worden gefilterd om de offset en drift van de klok met betrekking tot GPS-tijd te calibreren. Wanneer dit is gedaan, kunnen metingen van verschillende referentiestations samen worden gebruikt op basis van hun gemeenschappelijke synchronisatie met GPS-tijd. Gebruikers van correcties die door dergelijke netwerken tot stand zijn gebracht kunnen hun klokken met GPS-tijd synchroniseren.

Wanneer kristalklokken worden gebruikt in de referentiestations, en bij aanwezigheid van hoge niveaus van SA-kloktrilling, kan de offset en drift van de klok van het station niet nauwkeurig door filtering worden bepaald. Een netwerk van dergelijke stations kan echter correcties leveren die geschikt zijn voor nauwkeurige navigatie. Voor elk station kan de gemiddelde pseudobereik-correctie die in elk tijdvak is berekend worden gefilterd voor het verkrijgen van een klok-stuurcorrectie die van alle pseudobereik-fouten kan worden afgetrokken, om de gemiddelde pseudobereik-fout naar nul te sturen. Pseudobereik-correcties die op deze wijze zijn verkregen moeten verder worden bijgeregeld voordat ze gebruikt kunnen worden met overeenkom stige waarden die van een ander referentiestation zijn verkregen. Voor dit doeleinde, definieert men een "net-reeks" als de reeks van alle satellieten die worden gevolgd door alle stations in een net van stations. In elk tijdvak, wanneer de net-reeks niet leeg is, berekent de netwerkprocessor de gemiddelde pseudobereik-correctie over alle satellieten in de net-reeks voor elk referentiestation. Het gemiddelde voor elk station wordt dan afgetrokken van alle pseudobereik-correcties die door dat station zijn gemeld. Omdat de gemiddelden voor alle stations over dezelfde reeks satellieten worden berekend, is de fout die door de gemiddelde SA-kloktrilling is geïnduceerd gemeenschappelijk voor alle stations. Derhalve is de restklokfout voor elk station verwijderd van de pseudobereik-correcties, en de hoofdfout die door het proces is geïntroduceerd is gemeenschappelijk voor alle stations. De resterende betrokken foutbronnen veranderen betrekkelijk langzaam, zodat voorafgaande schattingen van deze waarden verwijderd kunnen worden voordat het gemiddelde is gevormd. Dit proces implementeert de essentiële stap van het bijregelen van alle metingen tot een gemeenschappelijke basis alvorens hen te gebruiken als een basis voor netwerkberekeningen.

Een netwerk dat te groot is om één enkele net-reeks te gebruiken kan worden verdeeld in overlappende secties waarin één enkele net-reeks voor elke sectie wordt gebruikt. Een station dat in twee aangrenzende secties verschijnt zal een net-reeks-correctie van elk van deze twee secties hebben. De uiteindelijke correctie die moet worden toegepast wordt berekend dor een van de secties als moedersectie te nemen en de cumulatieve correcties op de aangrenzende secties toe te passen. Deze beschouwingen zijn gemeenschappelijk voor beide benaderingen .

Integriteitsbewaking en kwaliteitscontrole van differentiële GPS (DGPS)-navigatie worden gebruikt voor het vergroten van het vertrouwen dat de navigatie-uitgangssignalen van een DGPS-systeem nauwkeurig zijn. Bronnen van fouten in een DGPS omvatten de GPS-satellietsignalen en -lokaties, atmosferische effecten, referentiestationmetingen, communicatieverbindingen en gebruikersmetingen. Omdat deze fouten verdeeld zijn, zijn redundante navigatoren, zoals deze worden gebruikt met inertiesysternen, niet erg praktisch geweest.

Autonome ontvanger-integriteitsbewaking (Receiver Autonomous Integrity Monitoring = RAIM) is bestudeerd en gebruikt voor integri-teits- en kwaliteitsbesturing van DGPS-metingen. RAIM hangt af van analyse van redundante metingen voor het detecteren van problemen. Vaak wordt aangenomen dat er slechts één probleem aanwezig Is. In veel omgevingen Is het vaak moeilijk om genoeg satellieten te volgen voor het verschaffen van de vereiste redundantie. Deze moeilijkheid heeft een aantal werkers ertoe aangezet "alternatieve" metingen te gebruiken, zoals altimetermetingen, die gewoonlijk geen nauwkeurigheid op DGPS-niveau verschaffen. Er zijn andere benaderingen, zoals gebruik van combinaties vein onafhankelijke navigatie-oplossingen op basis van afzonderlijke referentiestations, gebruikt. Deze benaderingen lijden onder vermindering van nauwkeurigheid wanneer de afstand tot de referentiestations toeneemt en onder moeilijkheden bij de probleemisola-tie.

Een geïntegreerd systeem, zoals het Trimble NetUOOO-programma, ontvangt data van een netwerk van referentiestations en berekent net-werk-wijde DGPS-berichten die het aan gebruikers mogelijk maken om een DGPS-correctie te berekenen die geschikt is voor hun individuele loka-ties over grote gebieden. Een dergelijk systeem implementeert tevens significante verbeteringen met betrekking tot DGPS-integriteits- en kwaliteitsbesturing. Fouten of storingen in referentiestation-metingen zijn een primaire kwestie waarop men zich in dergelijke systemen richt. De effecten van multipad-fouten worden gereduceerd omdat de systeemuitvoer wordt berekend van data die zijn ontvangen vein een veelheid referentiestations, en een meetfout aem één enkel referentie-station wordt statistisch gereduceerd door het grotere gewicht van correcte metingen van de andere referentiestations. Hardware- en soft-ware-storingen aan een referentiestation worden gedetecteerd door vergelijkingen, op basis van individuele satellietsignalen, tussen klok-bijgeregelde metingen van alle stations die elke satelliet volgen. Dit storingsdetectiesysteem elimineert onmiddellijk de metingen die het resultaat zijn van dergelijke storingen voor alle doeleinden in het systeem.

Als het aantal referentiestations dat overblijft na verwijdering van het/de "gestoorde" referentiestation(s) minder dan vier is, informeert het systeem automatisch een gebruiker hierover door bijregeling van de gebruikers-gedefinieerde bereiksfout (User Defined Range Error = UDRE) in het RTCM Type-l-uitvoerbericht. Dit maakt berekening mogelijk van een GPS-bepaalde lokatie met slechts kleine vermindering van de nauwkeurigheid. Als het aantal resterende referentiestations tot onder de drie daalt, wordt een aanvullende bij regeling van de UDRE uitgevoerd en een "Niet-Gebruiken"-bericht wordt overgedragen als deel van het RTCM-Type-l-bericht voor die satelliet.

Fouten die bij een satelliet behoren worden veroorzaakt door intentionele (SA) of niet-intentionele fouten in het navigatiebericht dat door de satelliet is uitgezonden en/of door intentionele (SA) of niet-intentionele (klokstorings)-fouten in de draaggolffrequentie-standaard van het satellietsignaal. Storingen die satelliet-volging verhinderen, zullen, per definitie, die satelliet uitsluiten als een ongedetecteerde bron vein problemen voor de gebruiker. Klokfouten, SA-trilling, storing van de atomische klokstandaard, of onnauwkeurigheid van de klokfout-polynoomcoëfficiënten in het navigatiebericht hebben gemeenschappelijke effecten op alle gebruikers.

Fouten in de efemerideparameters van het navigatiebericht beïnvloeden gebruikers op verschillende wijze, afhankelijk van de loka-ties van de gebruikers. Een DGPS-referentiestation meet de samengestelde fout op zijn lokatie, zoals verminkt door tijdsvertragings-effecten in het atmosferische pad tussen de satelliet en het referen-tiestation en zoals aangetast door de referentiestation-ontvanger zelf. Als de DGPS-gebruiker niet erg ver van het referentiestation is, zullen de efemeridefouten en tijdsvertragingsfouten soortgelijke effecten aan elk van deze lokaties tot stand brengen en hoeven niet onderscheiden te worden van klokeffecten; dit is de basis voor gebruik van DGPS. Het enige referentiestation DGPS kan echter geen onderscheid maken tussen fouten in het satellietsignaal, fouten in de referentie-station-verwerking, en gebruikerfouten.

Een systeem zoals Net^OOO ontvangt DGPS-data over 0,6-seconde-tijdsintervallen van elk van een netwerk van referentiestations die gesynchroniseerde metingen bewerkstelligen op elke satelliet die wordt gevolgd. Nadat foutieve referentiestation-data zijn verworpen zoals hierboven beschreven, berekent het systeem DGPS-correcties die voor elke satelliet vereist zijn. De gemeenschappelijke correcties die voor klok-type-fouten vereist zijn worden overgedragen als Type-l-RTCM-berichten, en de ruimtelijk variërende foutcomponenten (voortkomend uit efemeridefouten, atmosferische tijdsvertragingseffecten enzovoorts) worden overgedragen als Type-25~RTCM-berichten. Als deze correcties klein genoeg zijn om in deze berichten geleverd te kunnen worden en de correctie-informatie aan de gebruiker met een voldoend hoge snelheid kan worden geleverd, dan kan een satelliet worden gebruikt voor nauwkeurige navigatie.

Intentionele en niet-intentionele klokfouten, gecorrigeerd door Type-l-berichten, hebben de meest strenge eisen voor prompte levering. Hoewel het systeem deze correcties over tijdsintervallen van 0,6 seconden berekent, verdelen netwerk-operatoren Type-l-berichten kenmerkend met lagere snelheden (met intervallen van 2-5 seconden) vanwege communicatiekosten. De snelheid waarmee Type-l-berichten worden verdeeld is een geselecteerde invoer naar het systeem, met gebruikmaking van een RTCM-submenu van het configuratiemenu. Het systeem gebruikt deze invoer om de fouten te berekenen die een gebruiker zal verwerven door gebruik te maken van de correctieberichten die met de gespecificeerde snelheid zijn verdeeld. Wanneer deze fout tot boven een af-snijdrempel voor nauwkeurige navigatie stijgt, wordt een bericht van Type 1 ’’Niet Gebruiken” (van deze satelliet) overgedragen, en de Type-1-UDRE wordt gelijk aan 3 gesteld.

De Hamming-foutdetectie/correctiecode die in het RTCM-formaat is gebruikt maakt het voor gebruikers mogelijk communicatiekoppelingssto-ringen te detecteren. Verlies van een bericht kan worden gedetecteerd door het begeleidende berichtentijd-label. Een aanvullende controle van communicatie-integriteit kan worden uitgevoerd met gebruikmaking van een bewakingsstation dat de uitgangssignalen controleert zoals die zijn ontvangen van het verdeelsysteem van de netwerk-operator.

De resterende bron van storing en navigatiefouten die niet is bewaakt bestaat uit gebruikersontvanger-metingen. Hoewel RAIM gebruikt zou kunnen worden voor het detecteren van storingen en fouten die bij de gebruikersontvanger behoren, maakt het feit dat het systeem alle fouten bewaakt behalve die aan de gebruikersontvanger, hier verbetering mogelijk, door middel van gebruikmaking van redundante gebrui-kersontvangers. De uitgangssignalen van drie redundante ontvangers op de plaats van een gebruiker kan worden gemiddeld om de nauwkeurigheid te vergroten wanneer de drie uitgangssignalen in nominale overeenstemming zijn, en een meerderheidsstemming kan worden gebruikt voor het verwerpen van het uitgangssignaal van een gestoorde ontvanger wanneer de uitgangssignalen niet in nauwe overeenstemming zijn.

Bij de eerste benadering worden de momentane pseudobereik-correc-ties PRC(t;tO;m;n) behandeld als scalaire velden. Op elk punt in een tweedimensionaal of driedimensionaal gebied S kan op dat punt een scalaire correctiewaarde PRC worden gevonden die de momentane fouten die behoren bij de parameters die in vergelijking (1) zijn getoond, verwijdert. Pseudobereik-correcties van elk van een netwerk van GPS-referentiestations worden gebruikt in een kleinste-kwadraat-berekening aan het centrale station 17 voor het berekenen van coëfficiënten voor een afgekapte twee- of driedimensionale Taylor-Maclaurin serie-uit-drukking voor de totale PRC voor een specifieke satelliet op een tijd t > tO, namelijk

waarbij u, v en w parameters zijn afhankelijk van twee of meer ruimtelijke coördinaten, zoals de Cartesische coördinaten x, y en z, en de referentieparameter-tripel (uO.vO.wO) geselecteerde coördinaten zijn van een lokatie in, of grenzend aan, het gebied S. Hier wordt de afhankelijkheid van de station-specifieke pseudobereik-correcties PRC(t;tO;m;n) op het referentiestation nummer (n) vervangen door afhankelijkheid van de totale pseudobereik-correcties TPRC van twee ruimtelijke coördinaten (u,v) of op drie ruimtelijke coördinaten (u, v, w) die zich over het gebied S uitstrekken.

De eerste term rechts in vergelijking (8) is gemeenschappelijk voor alle GPS-stations, en de resterende termen variëren met de ruimtelijke coördinaten (u,v,w) van de lokatie van het station. De fouten die bijdragen aan de TPRC-waarden kunnen voortkomen uit intentionele fouten, zoals "selectieve beschikbaarheids-"(SA)-trilling, of uit niet-intentionele fouten in de klokcorrectiepolynoom- of efemeride-informatie die zijn uitgezonden door, of de momentane frequentie die wordt gebruikt door, een GPS-satelliet. De gemeenschappelijke term in vergelijking (8) moet frequent worden verdeeld, bij voorkeur over tijdsintervallen van een tot vijf seconden, omdat deze coëfficiënt de gemeenschappelijke correctie voor SA-trilling omvat en correcties kan omvatten voor een gestoorde frequentie-standaard voor een gegeven satelliet. De resterende coëfficiënten in vergelijking (9) kunnen minder frequent worden verdeeld, over tijdsintervallen in de orde van 60 seconden. In een RTCM SC104-formaat wordt de gemeenschappelijke term in vergelijking (8) verdeeld als een Type-1-bericht, en de resterende coëfficiënten kunnen worden verdeeld als Type-25-berichten. Een netwerk zoals dit kan een acceptabele nauwkeurigheid over een gebied S met een diameter tot 3000 km handhaven.

Activering van Selectieve Beschikbaarheid induceert fouten in bereik- en bereiksnelheidsberekeningen door trilling van de klok die de draaggolffrequentie en de code die door een satelliet zijn uitgezonden bestuurt, en door vervalsing van klok- en efemeride-informatie die wordt uitgezonden, om berekening van de lokatie en klokfout van een satelliet mogelijk te maken. De trillings-effecten kunnen in een paar seconden aanzienlijk veranderen, maar de klok- en efemeride-informatie veranderen alleen met uurlijkse paginaveranderingen. Klok-trilling en fouten in de uitzendklokparameters beïnvloeden alle waarnemers op gelijke wijze. Compensatie voor deze termen kan in één enkele bereiksterm en één enkele bereiksnelheidsterm voor elke satelliet worden gecombineerd. Deze compensatietermen kunnen naar alle waarnemers worden gezonden met een snelheid van circa eenmaal per seconde. Fouten in de efemeride bewerkstelligen langzaam variërende fouten in het bereik. Compensatie voor deze fouten kan effectief als offsets voor de berekende lokatie van de satelliet worden overgedragen.

TPRC-coëfficiënten, zoals TPRC(t;tO;m; u0,v0,w0) en (6TPRC/6u)u0 en de referentieparametertripel (u0,v0,w0) in vergelijking (8) worden bepaald door het centrale station 17 en worden op geselecteerde tijden uitgezonden naar alle GPS-ontvangers binnen (en zelfs buiten) het gebied S voor elke GPS-satelliet (m) die zichtbaar is vanaf tenminste drie van de GPS-referentiestations. Binnen het gebied S kan een mobiel GPS-station deze TPRC-coëfficiënten gebruiken voor het approximatief bepalen van zijn eigen pseudobereik-correcties, op basis van zijn laatste lokatie-vastlegging of een andere bepaling van lokatie, met gebruikmaking van de coördinatiewaarden u, v en/of w die overeenkomen met (1) de laatstbepaalde lokatie van dat mobiele GPS-station of (2) de ongecorrigeerde schatting van de mobiele-station-lokatie of (3) een andere geschikte schatting van de mobiele-station-lokatie. Verwacht wordt dat de totale pseudobereik-correcties TPRC voor een gegeven satelliet (m) niet sterk zullen variëren met de lokatie, zodat gebruik van de laatste lokatie-vastlegging voor het bepalen van de coördinaten u, v en/of w die zijn gebruikt in een berekening zoals vergelijking (8) ten hoogste een verwaarloosbare fout in de nieuwe, differentieel gecorrigeerde, GPS-bepaalde lokatie van de mobiele ontvanger zullen introduceren.

Als vergelijking (8) is geherformuleerd als

(9) en het GPS-referentiestation n de coördinaten (u,v,w) = (un,vn,wn) heeft, kunnen de correctiecoëfficiënten chjk(m) worden gekozen om een functie te minimaliseren, zoals

(10) die het minimum van de som van de fouten verschaft die zijn gekwadrateerd aan de referentiestation-lokaties. De coördinaten uO, vO en wO moeten zodanig worden gekozen dat uO * un en vO * vn en wO * wn voor alle referentiestations. Eén geschikte procedure voor het kiezen van de coördinaten uO, vO en wO is het definiëren van deze coördinaten als het centrum van het zwaartepunt van het referentiestation-coördinaten, namelijk

(11)

(12)

(13)

Met deze keuzen zal de ruimtelijke lokatie (uO,vO,wO) liggen in de convexe koepel die is gegenereerd door de referentiestation-lokaties (un,vn,wn).

Als het aantal, P, coëfficiënten chik is 2. N in vergelijking (9), dan kunnen de correctiecoëfficiënten chjk(m;n) worden gekozen voor het verschaffen van een exacte passing aan alle referentiestations (e = 0), of aan elke reeks van P of minder geselecteerde lokaties binnen, of grenzend aan, het gebied R. In sommige situaties is P echter minder dan het aantal N referentiestations zodat de uitdrukking in vergelijking (9) een approximatie wordt van de "passing" van de gemeten hoeveelheden PRC (t; tO; m; n).

In een andere uitvoeringsvorm van deze eerste benadering wordt de uitdrukking voor de totale pseudobereik-correctie in vergelijking (8) gebruikt, en het aantal onbekende coëfficiënten in de dubbele som in vergelijking (9) is gekozen om gelijk te zijn aan het aantal N referentiestations. In deze uitvoeringsvorm zijn de correctiecoëfficiënten chjk(m;n) gekozen om te voldoen aan de vergelijkingen

(14)

Dit kan in matrixvoro worden geschreven als [PRC(t,tO;m;n)] * U„ Cn, (15) waarbij Un een N x N matrix is die de invoeren (un-uO)h(vn-vO)j(wn-wo)k omvat, waarbij de matrix links een 1 x N kolom-matrix van gemeten hoeveelheden is, Cn en [PRC(t;tO;m;n)] 1 x N kolom-matrices zijn van de onbekende pseudobereik-correctiecoëfficiënten chjk(m) respectievelijk van de bekende PRC-waarden. De kwadraatmatrix Un is een gemodificeerde van der Monde matrix die een multiplicatieve inverse Un_1 bezit als geen drie van de GPS-referentiestations colline-air zijn. Als deze inverse bestaat, worden de correctiecoëfficiënten chjk(m;n) dan bepaald door het inverteren van de vergelijking (15). zodat ontstaat:

(16)

Met de coëfficiënten chjk(m) voorhanden, wordt vergelijking (9) dan gebruikt voor het bepalen van de pseudobereik-correcties voor een mobiel GPS-station waarvan de huidige GPS-bepaalde lokatie de coördinaten (u';v',w’) heeft en de DGPS-correcties voor die lokatie zijn bepaald. Dit verschaft DGPS-lokatiecoördinaten voor dat mobiele station met onnauwkeurigheden zo klein als 100-200 cm.

In een andere uitvoeringsvorm van de eerste benadering worden de bijdragen aan de TPRC-coëfficiënten van ionosferische tijdsvertraging, troposferische tijdsvertraging, klokfouten en andere foutbronnen afzonderlijk geïdentificeerd en kwantitatief bepaald voor elke satelliet (m). De pseudobereik-correctie PRC(t;t0;m;n) aan elk station is dan een som van de bijdragen van de pseudobereik-correcties van elk van deze foutbronnen, plus een restfoutterm voor die satelliet (m) en dat referentiestation (n). Deze individuele pseudobereik-correcties worden dan afzonderlijk wiskundig gemodelleerd.

Een tweede benadering maakt gebruik van een formaat dat geschikt is voor wereldomvattende of onbegrensde-gebied-GPS-netwerken. Het ruimtelijk variërende gedeelte van een totale pseudobereik-correctie PTRC is uitgedrukt als een som van drie componenten, die individueel worden berekend in een wereldomvattend formaat, voor het compenseren van (1) fouten in de berekende satellietlokatie, (2) fouten in geschatte troposferische tijdsvertragingen en (3) fouten in geschatte ionosferische tijdsvertragingen. Deze benadering verlaat zich op ware-tijd-berekening van de componenten van een driedimensionale SAT-fout-vector van de berekende satellietlokatie naar de actuele satellietlokatie, als functie van de tijd. Deze benadering contrasteert met de conventionele benadering van gebruikmaking van referentiestation-me-tingen voor het berekenen van de GPS-satelliet-efemeriden van grondbeginselen, zoals is gedaan in het GPS-Besturingssegment.

Troposferische tijdsvertraging wordt gemodelleerd met gebruikmaking van een niet-eigendomsmodel op basis van exponentiële desintegratie van de zenitcomponent van deze vertraging met toenemende hoogte-ligging. Troposferische tijdsvertraging is gemodelleerd door het delen van de zenitcomponent door de sinus van de satelliet-elevatiehoek, gemeten op de GPS-stationlokatie. Dit model verschaft een wereldomvattend formaat.

Ionosferische tijdsvertraging wordt berekend met gebruikmaking van een enkelfrequentie-model voor GPS. Dit model wordt samengevat in het Interface Control Document, ICD-GPS-200, uitgebracht door het Navstar GPS Space Segment, en de vereiste parameters voor dit model worden uitgezonden door de GPS-satellieten. Referentiestationmetingen van ionosferische tijdsvertraging kunnen worden gebruikt voor het berekenen van verbeterde waarden van deze modelparameters, die dan door het netwerk worden verdeeld. Een enkelfrequentie-GPS-station kan gebruik maken van het enkelfrequentie-model, waarbij parameters worden geleverd door de GPS-satellieten of door het netwerk. Een dubbelfre-quentie-GPS-station kan dit enkelfrequentie-model op de voorafgaande lokatie of de huidige lokatie gebruiken; of het station kan de ionosferische tijdsvertraging meten en bepalen met gebruikmaking van een tweefrequentie-model, zoals het model dat is geopenbaard door MacDoran in U.S.-octrooi no. ^.^63.357.

Nadat de troposferische en ionosferische tijdsvertragingen zijn gecompenseerd, worden de ruimtelijk variërende gedeelten van de pseu-dobereik-correcties van elk referentiestation Kalman-gefilterd om componenten van de SAT-vector te schatten. Onderling loodrechte radiale, neerwaarts-vlak- en dwarsvlak-vectorcomponenten kunnen worden berekend, en de vector kan worden getransformeerd naar aarde-gecen-treerde, aarde-gefixeerde (Earth-centered, Earth-fixed * ECEF)-coördi-naten voor verdeling naar de mobiele GPS-stations, indien gewenst.

Een mobiel GPS-station kan de componenten van een eenheidsvector berekenen die van het mobiele station naar elk van de GPS-satellieten wijst. Het scalaire of inwendige produkt van deze eenheidsvector met de SAT-vector verschaft de component van pseudobereik-correctie die nodig is om de satelliet-lokatiefout aan de mobiele-stationlokatie te compenseren. Gebruik van de globale ECEF-coördinaten voor satelliet-lokatiecorrectie, een gemeenschappelijk klokcorrectie-model en de globale formaten van de troposferische en ionosferische tijdsvertragingen verschaft een globaal formaat voor het berekenen en verdelen van parameters die worden gebruikt voor pseudobereik-correcties op elke willekeurige lokatie. Dit formaat is geschikt voor regionale netwerken van onbegrensd gebied; dat wil zeggen, het netwerk kan de aarde en indien gewenst een aantal ruimtegebieden nabij het oppervlak van de aarde bedekken.

Satellietlokatie is inbegrepen in de pseudobereik-berekening in vergelijking (1), door de term R die het bereik van de gebruikers-antenne naar de satellietantenne aangeeft. Meer in het bijzonder is de bereiksterm geschreven als

(17) raat = lokatievector naar satellietantenne, (18) rueer = lokatievector naar gebruikersantenne. (19)

Een fout eraat in de berekende satellietlokatie verschaft een overeenkomstige fout in de bereiksterm R*. gegeven door

(20)

(21) eus = rus/R s eenheidsvector van gebruiker naar satelliet. (22)

Figuur 2, die niet op schaal is weergegeven, illustreert de vector en scalaire verhoudingen van deze hoeveelheden met betrekking tot een planetair lichaam B, zoals de aarde of de maan van de aarde, waarbij de componenten van de satellietbereikfout er8at worden getoond in de radiale richting en in een orthogonaal vlak dat is gedefinieerd door de neerwaartse-vlak- en dwarsvlakrichtingen.

Het gelijkstellen van de uitdrukking voor de bereiksfout sR in vergelijking (21) met het verschil tussen de gemeten en berekende pseudobereiken in vergelijking (1), voor gelijktijdige pseudobereik-metingen van vier of meer referentiestations met gesynchroniseerde klokken, levert een reeks van vier vergelijkingen voor de satelliet-klokfout en fouten in berekende satellietlokatie op.

(23)

Deze vergelijkingen komen in zekere zin overeen met het duale van het navigatieprobleem voor het bepalen van de componenten crsat en ontvangerklokfout. De dichtheid van referentiestations die nodig is voor het waarborgen van continuïteit van conventionele "momentopname"-oplossingen voor deze satellietlokatie vereist gewoonlijk echter uitgebreide en dure netwerken voor bijna-globale bedekking.

De componenten van er,at kunnen ongeregeld alleen op tijden veranderen waarop het navigatiebericht verandert; de satelliet springt niet in de ruimte rond. Sprongen in satellietklokfout en in satellietlokatie die bij veranderingen in het navigatiebericht behoren kunnen expliciet worden berekend door herhaling van de berekeningen met gebruikmaking van de oude reeks en de nieuwe reeks van parameters. Veranderingen in de componenten van de vector er,at zijn goedaardig in een coördinatensysteem waarbij eenheidsvectoren zijn georiënteerd langs de radiale richting r,at, neerwaartse-vlak-richting en dwarsvlakrichting van de satellietbaan (waarnaar hier wordt verwezen als het "orbitale coördinatensysteem"). Een Kalman-filter. lopend op de satellietklokfout en op componenten van de foutvector er.at in dit systeem, waarbij deterministische toestandsveranderingen worden berekend wanneer het navigatiebericht verandert, kan derhalve effectief werken met minder dan vier gelijktijdige metingen. Verder kunnen de ruimtelijke lokatie-componenten occasionele tijdsverlopen, voor een matig tijdsinterval, bij satelliet-volging overleven. Een transformatie van een aarde-ge-centreerd, aarde-gefixeerd (ECEF)-coördinatensysteem naar het momentane orbitale coördinatensysteem kan worden berekend aan de hand van informatie in de satellietefemeriden of in de satelliet-almanakken die door de GPS-satellieten in de navigatieberichten zijn uitgezonden. Voor verdeling naar gebruikers worden de componenten van eraat gere-transformeerd naar het ECEF-coördinatensysteem.

Elke gebruiker berekent de eenheidsvec tor eus, als deel van de navigatie-oplossing van de gebruiker, en vormt het scalaire produkt eue er.»t * eR voor het bepalen van de component van bereiksfout eR aan de gebruiker-lokatie als gevolg van een satellietlokatiefout. Omdat de correctievector er,at langzaam varieert, kan het bericht dat dit deel van de pseudobereik-correctie omvat minder frequent worden gezonden dan andere delen van het bericht. Het satellietlokatie-correctiebe-richt moet een uitgifte van data-efemeride (iode)-label omvatten om dit aan de iode van het satelliet-navigatiebericht te relateren, zodat gebruikers de correcties correct kunnen gebruiken. Zoals in de eerste benadering moeten correcties voor de satellietklokfout snel worden overgedragen om SA-trilling en andere storingen te compenseren.

In het RTCM-formaat dragen de Type-1- of Type-9~berichten de klokcorrecties, gecombineerd in de pseudobereik-correctie met lokatie-afhankelijke correcties voor de lokatie die is overgedragen in een Type-3~bericht. Het netwerk draagt hulpberichten over die informatie omvatten die het aan een gebruiker mogelijk maken de satellietklokcor-rectie van het Type-l-pseudobereikbericht terug te winnen door het onttrekken van de lokatie-afhankelijke correcties die behoren bij de lokatie die in het Type-3-bericht is overgedragen. Deze hulpberichten kunnen worden overgedragen met snelheden die veel langzamer zijn dan de snelheden die nodig zijn voor de Type-l-berichten. De volgende hulpberichten kunnen worden gebruikt met het RTCM-formaat:

Type S20 (gedeelte van nieuw bericht type 59) standaard-berichtaanhef data-elementen prn (pseudo-willekeurig ruissignaal) reserve meterstropo (correctie voor tropo tijdsvertraging) metersiono (correctie voor iono tijdsvertraging)

Type S27 (gedeelte van nieuw bericht type 59) s tandaard-berichtaanhef data-elementen prn (pseudo-willekeurig ruissignaal) iode eSatPosX (ECEF x-component van satellietlokatiefout) eSatPosY (ECEF y-component van satellietlokatiefout) eSatPosZ (ECEF z-component van satellietlokatiefout)

Het standaard RTCM-type-l-bericht omvat de pseudobereik-correctie (PRC) voor een gebruiker op een netwerkpunt dat is gedefinieerd door de lokatie die is uitgezonden in het Type-3-bericht. Een gebruiker die de typen 3. 20 en 27 berichten ontvangt kan de troposferische en iono-sferische tijdsvertragingcorrecties aan de Type-l-pseudobereik-correc-ties onttrekken. De gebruiker berekent dan de eenheidsvector eu. van dit netwerkpunt naar de satellietlokatie op de Type-l-bericht-tijd (Z-telling) en vormt het scalaire produkt van deze eenheidsvector met de satellietfoutvector er„t, die is verkregen van het Type-27”bericht, voor het verkrijgen van de component van pseudobereik die is bijgedragen door de satellietlokatiefout.

Nadat deze laatste component is onttrokken, verkrijgt de gebruiker de correctiecomponent ten gevolge van satellietklokfouten. Als een ander formaat zonder de beperkingen van het RTCM-Type-1-bericht wordt gebruikt voor het verdelen van de klokfoutcorrectie-informatie, dan hoeft de informatie die zich in het Type-20-bericht bevindt, niet vereist te zijn.

De satellietlokatiefoutvector er,at kan als volgt worden bepaald. Satellietlokatie r,at wordt bepaald met gebruikmaking van de almanak-of efemeride-informatie, zoals uiteen is gezet in het document Navstar GPS Interface Control Document, ICD-GPS-200. in een ECEF-coördinatensysteem. Deze coördinaten worden dan omgezet in een orbitaal coördinatensysteem met de verhoudingen

waarbij er, ed en ec eenheidsvectoren in de radiale, respectievelijk neerwaartse-vlak- respectievelijk dwarsvlakrichtingen zijn. De fout-vector die moet worden geschat, erSBt, wordt uitgedrukt in orbitale coördinaten als

Kalman-filtering van de toes tandsvec tor x = (xr,xd,xc)T = (er.ed*cc)T en de meetvector z = (zlt z2.....zN.)T wordt dan geïmple menteerd, waarbij N' het aantal referentiestations met een acceptabele pseudobereik-meting van de satelliet is en zi een uitgebreide pseudobe-reik-meetwaarde, zoals berekend in vergelijking (1) is. De bereiks-foutterm eR die hierboven is ontwikkeld kan in deze context worden geschreven in termen van

De meettoestanden zijn gerelateerd aan de filtertoestanden door de verhouding

waarbij de w kolomvector meetruis in vergelijking (30) vertegenwoordigt en de N' x 3 H matrix de volgende componenten heeft:

Een kleinste-kwadraat-oplossing kan worden gebruikt als er drie of meer metingen beschikbaar zijn, of wanneer slechts twee componenten van de satellietlokatiefoutvector worden geschat. In deze gevallen is de oplossing

De toestanden die van de kleinste-kwadraat-oplossing zijn verkregen kunnen afzonderlijk worden gefilterd.

Gebruik makend van Kalman-filtering en het orbitale coördinatensysteem, kan de satellietlokatie-foutvector over de tijd worden waargenomen met minder dan drie referentiestations, vanwege de veranderende richting van eusi met het verstrijken van de tijd. Deze eigenschap zal helpen de schattingen staande te houden wanneer het aantal refe-rentiestation-waarnemingen tot onder de drie daalt. Het eenvoudigste dergelijk filter maakt gebruik van een 3 * 3 identiteitsmatrix voor een toestandsovergangmatrix ¢. Deze tweede benadering maakt voorziening van pseudobereik-correcties overal op de aarde mogelijk.

Een voorbeeld van het gebruik van een Kalman-filter voor het schatten van de fouten in satelliet-lokaties en satellietklok is hier gegeven. De toestandsvector wordt beschreven als x = (xx,x2,x3,X4)T = (ec,ed,er,<|>8)T, waarbij φ8 * ctTs de fout is die overblijft in de klok van de satelliet, na correctie met de parameters in het navigatiebe-richt van de satelliet, vermenigvuldigd met de lichtsnelheid in vacuo. De drie toestanden x4 (i = 1, 2, 3) zijn fouten in de lokatie vein de satelliet, zoals berekend van de pareuneters in het navigatiebericht van de satelliet. De meetvector is z = (zlt z2, .... zL), waarbij L het aantal stations is dat een pseudobereik-meting heeft voor een gegeven satelliet en zi het verschil is tussen het gemeten pseudobereik en het pseudobereik dat is berekend door vergelijking (1). In de context van de vergelijkingen die hier zijn gegeven,

De metingen zijn gerelateerd aan de filtertoestanden door de verhoudingen

v meetruisvector (43)

(44) waarbij E[.] de statistische verwachtingsoperator ie.

Overgangen tussen de filtertoestanden worden beschreven door de verhoudingen

(45) waarbij * de toestandsovergangsmatrix is, die hier kan worden gemodelleerd als de 4 x 4 identiteitsmatrix, en wk een ruisvector is met cova-riantiematrix

(46)

De covariantiematrix

van de filtertoestanden plant zich voort volgens de verhouding

(47) en de met een accent gekenmerkte waarde P'k vertegenwoordigt de covariantiematrix Pk voordat de nieuwe meting is opgenomen (verkregen door voortplanting van de voorafgaande toestand).

Metingen worden opgenomen door de verhoudingen

(48)

(49)

* Kalman-versterkingsfactormatrix. (50)

De toestandscovariantiematrix, na opneming van de nieuwe meting, is gegeven door de verhouding

(5D

Vergelijkingen (37)“(51) kunnen worden gebruikt voor het uitvoeren van Kalman-filtering op de gemeten hoeveelheden voor het schatten van de fouten in satellietlokatie en tijdcodrdinaten.

Hoewel de uitvoeringsvormen die bij de vergelijkingen (8)-(16) behoren, beperkt kunnen zijn tot gebieden van een diameter van circa 3000 km of minder, kunnen de uitvoeringsvormen die bij vergelijkingen (17)"(36) behoren zijn uitgebreid tot de gehele aarde of ander gebied van de wereld. Het RTCM-formaat is hier gebruikt ter illustratie. Elk geschikt communicatieformaat kan worden gebruikt voor de hier beschreven uitvoeringsvormen.

Een satelliet-positioneringssysteem (Satellite Positioning System = SATPS) is een systeem van satellietsignaalzenders, waarbij ontvangers zich op het oppervlak van de aarde bevinden of grenzen aan het oppervlak van de aarde, dat informatie overdraagt waarvan de momentane lokatie van een waarnemer en/of de waarnemingstijd kunnen worden be- paald. Twee bedrijfssystemen, waarvan elk als een SATPS gekwalificeerd zijn, zijn het wereldomvattende positioneringssysteem (Global Positioning System = GPS) en het wereldomvattende omlopende navigatiesysteem (Global Orbiting Navigational System = GLONASS).

Het GPS is deel van een satelliet-gebaseerd navigatiesysteem dat is ontwikkeld door het Amerikaanse Ministerie van Defensie onder zijn NAVSTAR-satellietprogramma. Een volledig operationeel GPS omvat maximaal 24 satellieten die bij benadering uniform rond zes cirkelvormige banen met elk vier satellieten zijn verspreid, waarbij de banen over een hoek van 55* ten opzichte van de evenaar zijn geheld, en van elkaar zijn gescheiden door veelvouden van 60* lengte. De banen hebben radii van 26.560 kilometer en zijn bij benadering cirkelvormig. De banen zijn niet geosynchroon, met 0,5 orbitale siderische-dag- (11,967 uren) -tijdsintervallen, zodat de satellieten in de tijd ten opzichte van de aarde beneden bewegen. Theoretisch zullen drie of meer GPS-satellieten zichtbaar zijn vanuit de meeste punten op het oppervlak van de aarde, en visuele toegang tot twee of meer van dergelijke satellieten kan worden gebruikt voor het bepalen van de positie van een waarnemer overal op het oppervlak van de aarde, 24 uur per dag. Elke satelliet draagt een caesium of rubidium atomische klok voor het verschaffen van tijdinformatie voor de signalen die door de satellieten zijn overgedragen. Interne klokcorrectie is voorzien voor elke satellietklok.

Een GPS-antenne ontvangt GPS-signalen van een veelheid (bij voorkeur vier of meer) GPS-satellieten en draagt deze signalen over naar een GPS-signaalontvanger/processor, die (1) de GPS-satellietbron voor elk GS-signaal identificeert, (2) de tijd waarop elk geïdentificeerd GPS-signaal aankomt aan de antenne identificeert, en (3) de huidige lokatie van de GPS-antenne aan de hand van deze informatie en aan de hand van informatie op de efemeriden voor elke geïdentificeerde GPS-satelliet bepaalt. De GPS-signaalantenne en signaalontvanger/processor zijn deel van het gebruikerssegment van een wereldomvattend positioneringssysteem, zoals beschreven door Tom Logsdon in Thfi_NAVSTAR—Globfll

Positioning System. Van Nostrand Reinhold, 1992, pagina's 33”90. hier voor verwijzing opgenomen.

Elke GPS-satelliet draagt twee gespreide-spectrum, L-band-draag-golfsignalen over: een LI signaal dat een frequentie fl = 1575.42 MHz heeft en een L2 signaal dat een frequentie f2 = 1227.6 MHz heeft. Deze twee frequenties zijn integrale veelvouden fl * 1540 f0 en f2 = 1200 f0 van een basisfrequentie f0 - 1,023 MHz. Het LI signaal van elke satelliet is binaire-pulspositie (binary phase shift key = BPSK)-gemoduleerd door twee pseudo-willekeurige ruis (PRN)-codes in fasekwadra-tuur, aangeduid als de C/A-code en P-code. Het L2 signaal van elke satelliet is BPSK-gemoduleerd door slechts de P-code. De aard van deze PRN-codes wordt hieronder beschreven.

Eén motivatie voor het gebruik van twee draaggolfsignalen LI en L2 is het mogelijk maken van gedeeltelijke compensatie voor voortplan-tingsvertraging van een dergelijk signaal door de ionosfeer, welke vertraging ongeveer varieert als het inverse kwadraat van de signaal-frequentie f (vertraging f*2). Dit verschijnsel wordt beschreven door MacDoran in U.S.-octrooi no. 4.463.357. welke beschrijving hier als verwijzing is opgenomen. Wanneer de overgangstijdsvertraging door de ionosfeer is bepaald, kan een fasevertraging die bij een gegeven draaggolfsignaal behoort worden bepaald.

Gebruik van de PRN-codes maakt het gebruik van een veelheid GPS-satellietsignalen mogelijk voor het bepalen van een positie van een waarnemer en voor het verschaffen van navigatie-informatie. Een signaal dat door een specifiek GPS-signaal is overgedragen wordt geselecteerd door genereren en afstemmen, of correleren, van de PRN-code voor die specifieke satelliet. Alle PRN-codes zijn bekend en worden gegenereerd of opgeslagen in GPS-satellietsignaalontvangers die door grond-waarnemers worden gedragen. Een eerste PRN-code voor elke GPS-satel-liet, waarnaar soms wordt verwezen als een precisiecode of P-code, is een relatief lange, fijnkorrelige code met een bijbehorende klok- of chipsnelheid van 10 f0 = 10,23 MHz. Een tweede PRN-code voor elke GPS-satelliet, waarnaar soms wordt verwezen als een "clear/aquisition"-code of C/A-code, is bedoeld voor het vergemakkelijken van snelle satellietsignaalverwerving en overdracht naar de P-code en is een relatief korte, grover-korrelige code met een klok- of chipsnelheid van f0 * 1,023 MHz. De C/A-code voor elke GPS-satelliet heeft een lengte van 1023 chips of tijdsincrementen voordat deze code wordt herhaald. De volledige P-code heeft een lengte van 259 dagen, waarbij elke satelliet een uniek gedeelte van de volledige P-code overdraagt. Het gedeelte van de P-code dat wordt gebruikt voor een gegeven GPS-satelliet heeft een lengte van precies één week (7.000 dagen) voordat dit codegedeelte wordt herhaald. Geaccepteerde werkwijzen voor het genereren van de C/A-code en P-code worden uiteengezet in het document GPS Interface Control Document ICD-GPS-200, gepubliceerd door Rockwell International Corporation, Satellite Systems Division, Revision A, 26 september 1984, dat hier als verwijzing is opgenomen.

De GPS-satellietbitstroom omvat navigatie-informatie over de efemeride van de overdragende GPS-satelliet en een almanak voor alle GPS-satellieten, waarbij parameters correcties voor ionosferische signaalvoortplantingsvertragingen verschaffen die geschikt zijn voor enkelfrequentie-ontvangers en voor een offsettijd tussen satelliet-kloktijd en ware GPS-tijd. De navigatie-informatie wordt overgedragen met een snelheid van 50 Baud. Een nuttige beschrijving van het GPS en technieken voor het verkrijgen van positie-informatie van de satellietsignalen is te vinden in Logsdon, op. cit.

Een tweede configuratie voor wereldomvattende positionering is het wereldomvattende omlopende navigatie-satellietsysteem (GLONASS), dat in een baan is gebracht door de voormalige Sovjet-Unie en nu is gehandhaafd door de Republiek Rusland. GLONASS maakt eveneens gebruik van 24 satellieten, die bij benadering uniform in drie orbitale vlakken van elk acht satellieten zijn verdeeld. Elk orbitaal vlak heeft een nominale helling van 64,8“ ten opzichte van de evenaar, en de drie orbitale vlakken zijn van elkaar gescheiden door veelvouden van 120* lengte. De cirkelvormige GLONASS-banen hebben kleinere radii, circa 25.510 kilometer, en een satelliet-omwentelingsperiode van 8/17 van een siderische dag (11,26 uur). Een GLONASS-satelliet en een GPS-sa-telliet zullen dus elke acht dagen 17 respectievelijk 16 omwentelingen rond de aarde voltooien. Het GLONASS-systeem maakt gebruik van twee draaggolfsignalen LI en L2 met frequenties van fl = (1,602 + 9k/l6) GHz en f2 = (1,246 + 7k/l6) GHz, waarbij k(*0, 1, 2.....23) het kanaal- of satellietnummer is. Deze frequenties liggen in twee banden met 1,597-1.617 GHz (LI) en 1.240-1.260 GHz (L2). De LI code is gemoduleerd door een C/A-code (chipsnelheid = 0,511 MHz) en door een P-code (chipsnelheid = 5.H MHz). De L2 code wordt momentaan alleen gemoduleerd door de P-code. De GLONASS-satellieten dragen ook naviga-tie-data met een snelheid van 50 Baud over. Omdat de kanaalfrequenties van elkaar onderscheiden kunnen worden, is de P-code hetzelfde, en is de C/A-code hetzelfde, voor elke satelliet. De werkwijzen voor het ontvangen en analyseren van de GLONASS-signalen zijn gelijksoortig aan de werkwijzen die worden gebruikt voor de GPS-signalen.

Verwijzing naar een satelliet-positioneringssysteem of SATPS verwijst hierbij naar een wereldomvattend positioneringssysteem, naar een wereldomvattend omlopend navigatiesysteem, en naar elk ander compatibel satelliet-gebaseerd systeem dat informatie verschaft waardoor de positie van een waarnemer en de observatietijd bepaald kunnen worden, die alle voldoen aan de eisen van de onderhavige uitvinding. Hoewel de hier geopenbaarde uitvinding is beschreven met verwijzing naar GPS, kan de uitvinding evengoed wordt toegepast met elk ander SATPS, zoals GLONASS.

Een satelliet-positioneringssysteem (SATPS), zoals het wereldomvattende positioneringssysteem (GPS) of het wereldomvattende omlopende navigatie-satellietsysteem (GLONASS), maakt gebruik van overdracht van gecodeerde radiosignalen, met de hierboven beschreven structuur, van een veelheid een basin rond de aarde beschrijvende satellieten. Eén enkele passieve ontvanger van dergelijke signalen is in staat de absolute positie van de ontvanger in een aarde-gecentreerd, aarde-ge-fixeerd coördinaten-referentiesysteem te bepalen dat door het SATPS wordt gebruikt.

Een configuratie van twee of meer ontvangers kan worden gebruikt om de relatieve posities tussen de ontvangers of stations nauwkeurig te bepalen. Deze werkwijze, differentiële positionering, is veel nauwkeuriger dan absolute positionering, mits de afstanden tussen deze stations niet meer dan 10-20 kilometer is. Differentiële positionering kan worden gebruikt voor opmeet- of constructiewerk in het veld, verschaffing van lokatiecoördinaten en afstanden die in sommige situaties tot op een paar centimeter nauwkeurig zijn.

Bij differentiële positiebepaling zijn veel van de fouten in het SATPS die de nauwkeurigheid van absolute positiebepaling in gevaar brengen gelijksoortig in grootte voor stations die fysiek dicht bij elkaar liggen. Het effect van deze fouten op de nauwkeurigheid van differentiële positiebepaling is daarom aanzienlijk gereduceerd door een proces van gedeeltelijke foutopheffing.

Claims (19)

1. Werkwijze voor het verschaffen van GPS-pseudobereik-correctie-informatie (GPS = Global Positioning System (wereldomvattend positio-neringssysteem)) over een geselecteerd geografisch gebied S met een diameter tot circa 3000 km met een bijbehorende onnauwkeurigheid van hoogstens circa 200 cm, voor het helpen van een mobiel GPS-station bij het bewegen van een eerste geselecteerde lokatie naar een tweede geselecteerde lokatie, waarbij de werkwijze de stappen omvat: verschaffen van N op afstand van elkaar liggende GPS-referentie-stations, met de nummers n = 1, 2, .... N (N^3)« waarbij het station-nummer n tenminste twee lokatiecoördinaten (u.v.w) = (un,vn,wn) in een geselecteerd coördinatensysteem heeft, waarbij tenminste twee van deze coördinaten nauwkeurig bekend zijn, binnen een gebied S of hieraan grenzend, waarbij elk referentiestation GPS-signalen ontvangt inclusief pseudobereik-informatie van M GPS-satellieten, met de nummers m = 1, 2.....M (Mz3), correcties PRC(t;t0;m;n) berekent voor het pseudo- bereik, voor referentiestation nummer n en satellietnummer m op een geselecteerde tijd tO, die geldig is voor tijden t > tO die nabij tO zijn, en deze pseudobereik-correcties overdraagt; verschaffen van een centraal verwerkingsstation, voor het ontvangen van de pseudobereik-correcties die door elk referentiestation zijn overgedragen, voor het bepalen van de totale pseudobereik-correctie-functies TPRC(t;t0;m;u.v.w) voor satellietnummer m voor elke willekeurige lokatie met tenminste twee lokatiecoördinaten (u.v.w) binnen het gebied S, waarbij een totale pseudobereik-correctiefunctie TPRC(t;t0;m;u,v,w) een geselecteerde lineaire combinatie van de pseudobereik-correcties PRC(t;t0;m;n') voor de referentiestations met de nummers n'=l, 2.....N is, en voor het overdragen van informatie over de totale pseudobereik-correctiefuncties naar tenminste één mobiel GPS-station, dat zich binnen het gebied S bevindt of hieraan grenst; verschaffen van tenminste twee ongecorrigeerde lokatiecoördinaten (u’.v'.w*) voor een geselecteerd mobiel GPS-station, dat zich binnen het gebied S bevindt of hieraan grenst, waarbij dit mobiele station moet bewegen van een eerste geselecteerde lokatie A naar een tweede geselecteerde lokatie B; berekenen van de totale pseudobereik-correctiefuncties TPRC(t;t0;m;u’,v',w') voor het geselecteerde mobiele station voor tenminste drie van de satellieten van de m satellieten; gebruiken van de totale pseudobereik-correcties voor het geselecteerde mobiele station voor het berekenen van tenminste twee gecorrigeerde huidige lokatiecoördinaten (u'',v'',w*') voor het mobiele station, en vervangen van de ongecorrigeerde lokatiecoördinaten door de gecorrigeerde lokatiecoördinaten voor het mobiele station; en voor tenminste één lokatie van het geselecteerde mobiele station waarvan de ongecorrigeerde lokatiecoördinaten verschillend zijn van de lokatiecoördinaten van lokatie A en lokatie B, aanduiden van tenminste twee van de gecorrigeerde lokatiecoördinaten (u'',v',,w'’).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, verder omvattende de stap van het kiezen van de totale pseudobereik-correctiefuncties die moeten worden gedefinieerd door de verhoudingen

waarbij (uO.vO.wO) de coördinaten van een geselecteerde lokatie in het gebied S en de hoeveelheden chjk(m) een eindig aantal geselecteerde correctiecoëfficiënten zijn.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, verder omvattende de stap van het selecteren van de correctiecoëfficiënten chJk(m) voor het minimaliseren van de som

4. Werkwijze volgens conclusie 2, verder omvattende de stap van het selecteren van tenminste twee coördinaten (uO.vO.wO) door de verhoudingen

5. Werkwijze volgens conclusie 2, verder omvattende de stap van het selecteren van de correctiecoëfficiënten chjl((m), zodat ten hoogste N van deze coëfficiënten niet gelijk aan nul zijn, en het selecteren van deze correctiecoëfficiënten die niet gelijk aan nul zijn om te voldoen aan de verhoudingen

6. Werkwijze volgens conclusie 1, verder omvattende de stap van het kiezen van de totale pseudobereik-correctiefuncties die moeten worden gedefinieerd door de verhoudingen

waarbij (uO,vO) de coördinaten van een geselecteerde lokatie in het gebied S zijn en de hoeveelheden chj(m) een eindig aantal geselecteerde correctiecoëfficiënten zijn.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, verder omvattende de stap van het selecteren van de correctiecoëfficiënten chJ(m) voor het minimaliseren van de som

8. Werkwijze volgens conclusie 6, verder omvattende de stap van het selecteren van de correctiecoëfficiënten chj(m) zodat ten hoogste N van deze coëfficiënten niet gelijk aan nul zijn, en het selecteren van deze correctiecoëfficiënten die niet gelijk aan nul zijn om te voldoen aan de verhoudingen

9. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de stap van het verschaffen van de N referentiestations de stappen omvat: uitdrukken van het pseudobereik PR(t;tO;m;n) voor referentiesta-tion nummer n en satellietnummer m als een som van het ware bereik R(t;tO;m;n)/c tussen het station en de satelliet, waarbij c de snelheid van de lichtvoortplanting is, plus de klok-offset 4>rcvr(t;tO;n) van de GPS-signaalontvanger/processor aan het referentiestation met betrekking tot ware GPS-tijd, minus de klok-offset φββ1 (t;tO;m) van de satelliet met betrekking tot ware GPS-tijd. plus de signaalvoort-plantingsvertraging ÓT(t;tO;m;n) in de troposfeer die wordt ondergaan door een signaal dat van de satelliet naar het referentiestation loopt, plus de signaalvoortplantingsvertraging <51(t;tO;m;n) in de ionosfeer die wordt ondergaan door een signaal dat van de satelliet naar het referentiestation loopt, plus restmeetfouten <5e(t;t0;m;n); bepalen van tenminste één van de individuele correctietermen CT(t;tO;m;n) bestaande uit de klok-offset <frrcvr(t;tO;n), de klok-offset 4>,at(t;t0;m), de signaal voortplantingsvertraging <5T(t;tO;m;n) in de troposfeer, en de signaalvoortplantingsvertraging <5I(t;tO;m;n) in de ionosfeer die wordt ondergaan door een signaal dat van de satelliet naar het referentiestation loopt; en overdragen van tenminste één van de individuele correctietermen CT(t;tO;m;n) en de pseudobereik-correcties PRC(t;tO;m;n) naar het centrale station.

10. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de stap van het verschaffen van N referentiestations de stappen omvat van: uitdrukken van het pseudobereik PR(t;tO;m;n) voor referentiesta-tion nummer n en satellietnummer m als een som van het ware bereik R(t;tO;m;n)/c tussen het station en de satelliet, waarbij c de snelheid van de lichtvoortplanting is, plus de klok-offset <|>rcvr(t;tO;n) van de GPS-signaalontvanger/processor aan het referentiestation met betrekking tot ware GPS-tijd, minus de klok-offset <|>Bat(t;tO;m) van de satelliet met betrekking tot ware GPS-tijd, plus de signaalvoort-plantingsvertraging ÖT(t;tO;m;n) in de troposfeer die wordt ondergaan door een signaal dat van de satelliet naar het referentiestation loopt, plus de signaalvoortplantingsvertraging <5I(t;tO;m;n) in de ionosfeer die wordt ondergaan door een signaal dat van de satelliet naar het referentiestation loopt, plus restmeetfouten Óe(t;t0;m;n); bepalen van tenminste één van de individuele correctietermen CT(t;tO;m;n) bestaande uit de klok-offset <J>rcvr(t;tO;n), de klok-offset Φ»βΐ(ί;ίΟ;ιη), de signaalvoortplantingsvertraging 6T(t;tO;m;n) in de troposfeer, en de signaalvoortplantingsvertraging 6I(t;tO;m;n) in de ionosfeer die wordt ondergaan door een signaal dat van de satelliet naar het referentiestation loopt; en overdragen van tenminste één van de individuele correctietermen CT(t;tO;m;n) en restcorrectietermen bestaande uit de signalen PRC(t;tO;m;n) - CT(t;tO;m;n) naar het centrale station.

11. Werkwijze voor het verschaffen van GPS-pseudobereik-correc-tie-informatie over een geselecteerd geografisch gebied S, dat zo groot kan zijn als de gehele aarde, met een bijbehorende onnauwkeurigheid van maximaal circa 200 cm, voor het helpen van een mobiel GPS-station bij het bewegen van een eerste geselecteerde lokatie A naar een tweede geselecteerde lokatie B, waarbij de werkwijze de stappen omvat van: verschaffen van N op afstand van elkaar liggende GPS-referentie-stations, met de nummers n = 1, 2, ..., N (N^3) t waarvan de lokatie-coördinaten (un,vn,wn) in een geselecteerd coördinatensysteem vastgelegd zijn en met grote nauwkeurigheid bekend zijn, binnen in of nabij het gebied S, waarbij elk referentiestation GPS-signalen ontvangt inclusief pseudobereik-informatie van M GPS-satellieten, met de nummers m = 1, 2, ..., M (Mi4), correcties PRC(t;tO;m;n) berekent voor het pseudobereik op een geselecteerde tijd tO, die geldig is voor tijden t i tO die nabij tO zijn, en deze pseudobereik-correcties over- draagt; verschaffen van een centraal verwerkingsstation, voor het ontvangen en opslaan van de pseudobereik-correcties die door elk referentie-station binnen het gebied S zijn overgedragen; voor elk satelnetnummer m en elk referentiestation n, bepalen van de driedimensionale vector ru8(t;tO;m;n) van het referentiestation n naar de satelliet m en de eenheidsvector eue(t;tO;m;n) = rU8(t;tO;m;n)/|ru8(t;tO;m;n) |, vormen van een driedimensionale foutvec-tor erBBt(t;tO;m), die de fout in de lokatievector r,at(t;tO;m;n) van de satelliet m vertegenwoordigt, en vormen van het scalaire produkt eU8(t;tO;m;n)·er,at(t;tO;m) = eR(t;tO;m;n); vormen van de eenheidsvector er(t;tO;m) = r,at(t; tO;m)/|rBat(t; tO;m) |; vormen van de eenheidsvector ed(t;tO;m)= [er(t+6t;t0;m) - er(t-ót;tO;m)]/|er(t+ót;tO;m) - er(t-ót;tO;m)| en de eenheidsvector ec(t;tO;m) = ed(t;tO;m) x er(t;tO;m) als het vec- torkruisprodukt van de twee eenheidsvectoren er(t;tO;m) en ed{t;tO;m); uitdrukken van de foutvector ereat(t;tO;m) = x = (xlt x2, x3) als een vectorsom Crer(t;t0;m) + ecec(t;tO;m) + eded(t;tO;m;); vormen van een vector z{t;tO;m;n) met componenten (zlt z2, z3) die zijn gegeven door de verhoudingen zm(t;tO;m;n) * gemeten PRC(t;tO;m;n) - berekende PRC(t;tO;m;n) = eus(t;tO;m;n)·(erer(t;tO;m) ♦ ecec(t;tO;m) + eded(t;tO;m) ); voor een geselecteerde satalliet, met het nummer m, en N geselecteerde referentiestations, met de nummers n = 1, 2, ..., N, vormen vein een 3 x N matrix H waarvan de matrixelementen worden gegeven door de verhoudingen Hm = eus(t;tO;m;n) · ec(t;tO;m), H2n = eus(t;tO;m;n) · ed(t;tO;m), H3n = eu8(t;tO;m;n) · er(t;tO;m); vormen van een matrixvergelijking z = H x ♦ w, waarbij w een vector is die meetruis vertegenwoordigt, en toepassen van Kalman-fil-tering voor het analyseren van deze vergelijking en voor het verkrijgen van een gefilterde Kalman-matrixoplossing; verschaffen van tenminste twee ongecorrigeerde lokatiecoördinaten (u',v',w') voor een geselecteerd mobiel GPS-station, dat zich binnen het gebied S bevindt of hieraan grenst, waarbij dit mobiele station moet bewegen van een eerste geselecteerde lokatie A naar een tweede geselecteerde lokatle B; berekenen van de totale pseudobereik-correctiefuncties TPRC(t;tO;m;u',v',w') voor het geselecteerde mobiele station voor tenminste drie van de satellieten van de m satellieten; gebruiken van de totale pseudobereik-correcties voor het geselecteerde mobiele station voor het berekenen van gecorrigeerde huidige lokatiecoördinaten (u''t v1', w'') voor het mobiele station, en vervangen van de ongecorrigeerde lokatiecoördinaten door de gecorrigeerde lokatiecoördinaten voor het mobiele station; en voor tenminste één lokatie van het geselecteerde mobiele station waarvan de ongecorrigeerde lokatiecoördinaten verschillend zijn van de lokatiecoördinaten van lokatie A en lokatie B, aanduiden van tenminste twee van de gecorrigeerde lokatiecoördinaten (u,,,v,,,w,,).

12. Werkwijze volgens conclusie 11, verder omvattende de stappen van: bepalen van de correcties van de lokatie van satelliet nummer» m en de correctie van de tijd die is aangegeven door een klok in satelliet nummer m door: bepalen van het verschil tussen het gemeten pseudobereik PR(t;tO;m;nq)(meas) en het berekende pseudobereik PR(t;tO;m;nq)(calc), voor elk van vier geselecteerde GPS-referentiestations nummer n=nq (q=l,2,3.4), waarbij satelliet nummer m zichtbaar is vanuit elk van deze vier referentiestations; vormen van de vier vergelijkingen PR(t;tO;m;nq)(meas) - PR(t;tO;m;nq)(calc) = eR(t;tO;m;nq) = eraat(t; tO;m) · eua(t;tO;m;nq) (nq=nl,n2,n3,n4), en bepalen van de componenten van de vector er.at(t;tO;m).

13· Systeem voor het verschaffen vein GPS-pseudobereik-correctie-informatie over een geselecteerd geografisch gebied S met een diameter van maximaeil circa 3000 km met een bijbehorende onnauwkeurigheid van hoogstens circa 200 cm, voor het helpen van een mobiel GPS-station bij het bewegen van een eerste geselecteerde lokatie naar een tweede geselecteerde lokatie, waarbij het systeem omvat: N op afstand van elkaar liggende GPS-referentiestations, met de nummers η * 1, 2.....N (N*3). waarbij stationnummer n tenminste twee lokatiecoördinaten (u,v,w) = (un,vn,wn) in een geselecteerd coördinatensysteem heeft, waarbij tenminste twee van deze coördinaten nauwkeu- rig bekend zijn, binnen een gebied S of hieraan grenzend, waarbij elk referentiestation GPS-signalen ontvangt inclusief pseudobereik-informatie van M GPS-satellieten, met de nummers m = 1, 2, ..., M (Mz3) correcties PRC(t;tO;m;n) berekent voor het pseudobereik. voor referentiestation nummer n en satelliet nummer m op een geselecteerde tijd tO. die geldig is voor tijden t * tO die nabij tO zijn. en deze pseu-dobereik-correcties overdraagt; een centraal verwerkingsstation. voor het ontvangen van de pseu-dobereik-correcties die zijn overgedragen door elk referentiestation, voor het bepalen van de totale pseudobereik-correctiefuncties TPRC(t;tO;m;u,v,w) voor satelliet nummer m voor elke willekeurige lokatie met tenminste twee lokatiecoördinaten (u.v.w) binnen het gebied S, waarbij een totale pseudobereik-correctiefunctie TPRC(t;tO;m;u,v,w) een geselecteerde lineaire combinatie van de pseudobereik- correcties PRC(t;tO;m; n') voor de referentiestations met de nummers n' = 1, 2.....N is. en voor het overdragen van informatie over de totale pseudobereik-correctiefuncties naar tenminste één mobiel GPS-station, dat zich binnen het gebied S bevindt of hieraan grenst; een geselecteerd mobiel station, dat tenminste twee ongecorrigeerde lokatiecoördinaten (u'.v’.w’) heeft en dat zich binnen het gebied S bevindt of hieraan grenst, waarbij dit mobiele station moet bewegen van een eerste geselecteerde lokatie A naar een tweede geselecteerde lokatie B; waarbij het mobiele station de totale pseudobereik-correctiefuncties TPRC(t;tO;m;u',v',w') berekent voor het geselecteerde mobiele station voor tenminste drie van de satellieten van de m satellieten, gebruik maakt van de totale pseudobereik-correcties voor het berekenen van tenminste twee gecorrigeerde huidige lokatiecoördinaten (u ,v ,w ) voor het mobiele station, en de ongecorrigeerde lokatiecoördinaten vervangt door de gecorrigeerde lokatiecoördinaten voor het mobiele station; en aanduidmiddelen voor het aanduiden, voor tenminste één lokatie van het geselecteerde mobiele station waarvan de ongecorrigeerde lokatiecoördinaten verschillend zijn van de lokatiecoördinaten van lokatie A en lokatie B, van tenminste twee van de gecorrigeerde lokatiecoördinaten (u'*,v’',w’').

14. Systeem volgens conclusie 13, waarbij de totale pseudobereik- correctiefuncties zijn gedefinieerd door de verhoudingen

waarbij (uO,vO,wO) de coördinaten van een geselecteerde lokatie in het gebied S zijn en de hoeveelheden chjk(m) een eindig aantal geselecteerde correctiecoëfficiënten zijn.

15· Systeem volgens conclusie 14, waarbij de correctiecoëfficiënten chjk(m) zijn geselecteerd voor het minimaliseren van de som

16. Systeem volgens conclusie 1^+, waarbij de correctiecoëfficiënten chjk(m) zodanig zijn geselecteerd dat ten hoogste N van deze coëfficiënten niet gelijk aan nul zijn, en de resterende N van deze correctiecoëfficiënten worden geselecteerd om te voldoen aan de verhoudingen

17· Systeem volgens conclusie 13, waarbij de totale pseudobereik-correctiefuncties worden gedefinieerd door de verhoudingen

waarbij (uO, vO) de coördinaten van een geselecteerde lokatie in het gebied R zijn en de hoeveelheden chJ-(m) een eindig aantal geselecteerde correctiecoëfficiënten zijn.

18. Werkwijze volgens conclusie 17. waarbij de correctiecoëfficiënten chj(m) worden geselecteerd voor het minimaliseren van de som

19. Werkwijze volgens conclusie 17» waarbij de correctiecoëffi-ciënten chj(m) zodanig worden geselecteerd dat ten hoogste N van deze coëfficiënten niet gelijk aan nul zijn, en de resterende N van deze correctiecoëfficiënten worden geselecteerd om te voldoen aan de verhoudingen