SE518206C2 - Anordning och metod för positionsbestämning medelst differentiell GPS - Google Patents

Description

518 206 2. markbaserade system är triangulering där åtminstone tre olika stationer pejlas från en mottagare. Satellitbaserade system är GPS (Global Position System), fäi g 1, som bygger på exakta tids och positionsuppgifter. Varje satellit i systemet utsänder kontinuerligt uppgift om tidsuppgifter samt sin position som mottas av mottagarna. Vid bestämning av sin position avlyssnar mottagaren tids- och positionsuppgifter från ett antal sändare. Positionen fastställs genom identifiering av tidsintervallen mellan satellitema och mottagarna. Med nyttjande av information från åtminstone tre satelliter är det möjligt att fastställa en mottagares position på jordytan elleri luftrummet. Den erhållna positionen anges härvid som longitud, latitud och altitud. Den från sändarna utsända signalen följer en standard enligt Standard Positioning Service, SPS, vilken störs av en signal SA, Selective Aviability, varvid den beräknade positionens noggrannhet uppgår till ca 100m.

En utveckling av GPS-systemet är DGPS (Differentiell GPS) vars syfte är att överbrygga SA- stömingama. Detta system utnyttjar sig av en på markytan placerad fast mottagare vars exakta position är fastställd. Den på jordytan placerade mottagaren mottar signalerna från sändama och beräknar därur korrigeringsfaktorer som vidarebefordras till mobila mottagare inom ett geografiskt avgränsat område. Denna teknik har medgett att noggrannheten i positionsbestämningen förbättrats till ca 10 m. Noggrannheten i positioneringen är beroende av avståndet från korrigeringsstationen. Det är således känt att noggrannheten är störst i närheten av korrigeringsstationen och lägre i utkanten av korrigeringsstationens täckningsområde. För att uppnå tillräcklig noggrannhet medges därför inte täckningsområdena att överskrida vissa storlekar. De mottagare som skall fastställa sina positioner skall i dessa fall ha mottagare för satellitemas signal samt andra mottagare för mottagning av från jordstationen utsänd korrigeringsinformation. Beräkning av positionen sker i en beräkningsmodul, vilken anordnas i eller ansluts till mottagarna. Tekniken är utan svårighet tillämpningsbar i system där utrymmesbehovet och vikten är av underordnad betydelse. I mobiltelefoner respektive positioneringssystem utnyttjade av gemene man är emellertid vikt och storlek på systemen som nyttjas av påtaglig betydelse. Det är här viktigt att system skapas som är lättanvända och ergonometriskt tilltalande för användama. De system som finns kan inte identifiera eller debitera användarna vid nyttjandet av positioneringssystemet. Vidare saknas möjligheter att anordna tjänster anpassade till den enskilde användarens behov och möjligheter.

Utsändandet av korrektionssignaler är i och för sig kända varvid GSM-data, GSM SMS-CB, FM-bandets RDS-kanal utnyttjas. De befintli ga systemens utnyttjade tekniker bedöms 518 206 a emellertid inte uppfylla de krav och önskemål som användarna ställer. Ett ytterligare argument för förbättrad noggrannhet är att myndigheter i olika delar av världen ställer högre krav på att anrop från mobiltelefoner skall kunna lokaliseras exakt, vilket framför allt är aktuellt vid olycktillfällen eller andra akuta situationer. Angivna förhållande har framsprungit ur att akuta anrop från mobiltelefoner är svåra att lokalisera exakt dels på grund av att anroparen ej känner till sin position dels för att anroparen är förvirrad eller chockad. I dessa akuta situationer är det ofta livsavgörande att hjälp dirigeras rätt från början utan att onödig tid nedlägges på att söka efter den/de nödställda.

Andra situationer som personer kan hamna i är att kunna orientera sig eller att finna vägen till tjänster som erfordras i en situation där omedelbar fara för personer ej föreligger. Det kan exempelvis vara behov att finna en bilverkstad, ett matställe, navigeringshjälpmedel eller andra funktionaliteter.

Långvåg utnyttjas huvudsakligen till sjöss och täcker huvudsakligen kustregioner. Förutom att de kända system är skrymmande utgör införlivandet av en extra mottagare i mobilenheter stora nackdelar är de kända systemen känsliga för stömingar.

LÖSNINGEN Uppfinningen definieras av de oberoende patentkraven.

FÖRDELAR Den föreslagna uppfinningen medger att mobila enheter kan medföras likt mobila telefoner.

Detta i kontrast till i vissa fall skrymmande och tunga utrustningar som är fast anordnade i fordon och farkoster. Vidare erfordras inte separata mottagare eftersom de i uppfinningen föreslagna mottagarna kan ingå som en del i exempelvis en mobiltelefon eller mobil enhet avsedd för positioneringsbestämning. Uppfinningen medger vidare att användarna tilldelas abonnemang som anpassas till individens behov. Dessa anpassningar kan vara noggrannhet i positionsangivelsen, identifikation av vissa i förväg specificerade tjänster eller tjänster som definieras av användaren i det aktuella ögonblicket.

Möjlighet ges vidare att identifiera användaren, via abonnemang, och påföra användaren en debitering för utnyttjade tjänster. I kombination är således möjligheten att definiera specifika tjänster och debiteringsmöjligheten funktionaliteter som tidigare ej kunnat erbjudas. 518 206 “I För teleoperatörer är dessa möjligheter till utökat tillhandahållande av tjänster, eventuellt i kombination med inforrnationer hänföriga till lokaloinråden, en möjlighet att förbättra och utöka befintlig service eller att skapa nya tjänster som tidigare ej varit aktuella eller möjliga.

Ytterligare fördel är att beräkningsfunktionaliteten kan särskiljas från mottagaren och överföras till eller anordnas i anslutning till korrektionsstationen. Detta medför att mottagarna kan göras billigare och mer användarvänliga. Ändringar i beräkningsmodellen kan härvid införas centralt för varje område och anpassas till det aktuella området.

F IGURBESKRIVN IN G Fäig 1 visar den kända tekniken Fäig 2 visar ett system enligt uppfinningen Fäig 3 visar ett flödesschema över uppfinningen FÖREDRAGEN UTFöRiNGsFoRM I det följande beskrivs uppfinningen utifrån figurema och beteckningarna däri.

Föreliggande uppfinning avser ett system och en anordning för positionsbetämning och debitering av en mottagare. För positionsbestämningen utnyttjas ett DGPS-system där utsändning av korrektionssignalen överförs med PTM-G. Identiteten för användarna fastställs med hjälp av PTM-G eftersom detta medges via detta system. IDGPS utnyttjas signaler från satelliter som mottas i mobila enheter och korrektionsstationer. De senare beräknar en korrektionsfaktor som utnyttjas vid beräkningen av mottagarens position. Beräkning av positionen medges utförd antingen i korrektionsstationen eller i mottagaren.

Föreliggande uppfinning innefattar sändare, som utgöres av satelliter (g) i bana, på marken placerade korrigeringsstationer (t), samt mottagare (m) vars position skall bestämmas.

Sändarna (g) ingåri ett satellitbaserat positioneringssystem, exempelvis GPS. Denna typ av system är sedan tidigare välkänt men är behäftat med nackdelen att det i första hand är avsett för militära ändamål och att utsända signaler medvetet störs för att minska noggrannheten i civila tillämpningar. I en utveckling av GPS-systemet har markbundna fasta stationer införts.

Dessa stationer har en position som är exakt känd. De markbundna stationema mottar signalema från sändama och beräknar, med kännedom om sina positioner, korrigeringsfaktorer som utnyttjas för att förbättra en för mottagarna beräknad positionsbestämning. Denna teknik är sedan tidigare känd under benämningen DGPS.

Noggrannheten för GPS är ca 100m och för DGPS ca 10m. Noggrannheten för DGPS minskar 518 206 S proportionellt i förhållande till avståndet mellan korrigeringsstationen och mottagaren, vilket medför att tätt placerade korrigeringsstationer ökar noggrannheten och glesare placerade korrigeringsstationer minskar systemets noggrannhet. För att uppnå noggrannheten 10 m uppskattas korrigeringsstationemas täckningsområde till en radie på ca 200 Km.

Poit To Multipoint-Group (PTM-G) är en känd teknik för överföring av information mellan sändare och mottagare som medger individuell informationsöverföring till/från mottagama och sändarna, samt att mottagarna är individuellt identifierbara, alternativt att grupper av mottagare är kollektivt identifierbara. Identifiering sker genom att mottagarna tilldelas identifikationer som dels är infördai en databas dels att varje mottagare innefattar nämnda identifikation som överförs vid kontakt mellan mottagarna (m) och korrigeringsstationen (t).

Användamas identitet medges vara permanent eller programmerbart införbar i mottagarna.

Olika tekniker för detta ändamål är sedan tidigare kända, exempelvis utnyttjas i mobiltelefonsammanhang s.k. SIM-kort, vilka appliceras i mobiltelefonen för att denna skall erhålla en given identitet. Databasen innefattar vidare lagringsfunktioner för sammanställning av nyttjandet av tjänsteri samband med positionsbestämningen, vilka sammanställs för debitering av användaren.

I frg. 3 visas ett flödesschema för positionsbestämningen. Till en början utsänds signaler från de satellitplacerade sändarna (g) som dels mottas av korrigeringsstationema, t, dels mottas av mottagarna. Därefter sker en beräkning av korrigeringsfaktorema i korrigeringsstationema, t.

Parallellt mottar mottagarna, m, signaler från sändarna, g. Därefter kontrolleras huruvida beräkning av mottagarens position skall ske i mottagaren eller i korrigeringsstationen.

Beräkningsproceduren är densamma oavsett var beräkningen utförs. Skillnaden är att mottagaren, i de fall beräkning skall ske i korrigeringsstationen, överför signalinformationer till korrigeringsstationen, som även mottar informationer för identifiering av mottagaren i fråga. Mottagarens position beräknas därefter med ledning av från signalema erhållna informationer, varvid en preliminär positionsbestämning erhålles. Denna positionsbestämning har normalt en onoggrannhet som uppgår till ca 100 m. Korrigeringsstationen utnyttjar därefter de framtagna korrigeringsfaktorema för att beräkna en för mottagarna korrigerad positionsangivelse vars onoggrannhet förbättras till åtminstone I/10-del av den i första steget angivna onoggrannheten. Den beräknade positionen överförs därefter med nyttjande av PTM- G till mottagaren där positionen presenteras visuellt eller verbalt för användaren. I detta sammanhang utnyttjas ett intemationellt protokoll RTCM SC-104. Alternativt kan positioneringsinformationen, vid exempelvis mobiltelefonkommunikation, överföras direkt 518 206 é till en mottagare, exempelvis en larmcentral, och utnyttjas för dirigering av utryckningsfordon.

Positioneringsinforrnationerna kan vidare utnyttjas för aktivering av tjänster som mobiltelefonanvändare önskar nyttja, vilka är knutna till det område vari användaren befinner sig. Dessa tjänster kan vara av adressangivelser, vägbeskrivningar etc.

Alternativt kan den korrigerade positionen beräknas i mottagaren, m, förutsatt att mottagaren är försedd med en beräkningsmodul, alternativt att beräkningsmodulen är anslutbar till mottagaren. Det synes fördelaktigast att beräkna position och korrigerad position centralt eftersom detta reducerar mottagarens behov av olika komponenter, som fördyrar och även inverkar på mottagarens vikt och storlek. Vidare är det med centralt placerad beräkningsenhet möjligt att ta hänsyn till speciella egenskaper i det område som beräkningarna avser.

Oavsett vilket altemativ som väljes sker i korrigeringsstationen en registrering av mottagaren när denna utnyttjas för beräkning av sin position. Infonnationema lagras i en databas som dels registrerar mottagarens identitet, dels registrerar vilken/vilka tjänster som utnyttjats.

Uppgifterna lagras därefter för att senare på sedvanligt sätt debiteras användaren genom utsändning av faktura.

Uppfinningen är inte begränsad till det i ovan beskrivna utföringsexemplet eller till efterföljande patentkrav utan kan undergå modifieringar inom, ramen för uppfinningstanken.

Claims (21)

10 15 20 25 30 518 206 7 PATENTKRAV

1. Anordning för positionsbestärnning medelst differentiell GPS och debitering av en mottagare (m), varvid en korrigeringsstation (t), som är kommunicerbart förbunden med mottagaren (m) och vars position är känd, är anordnad att mottaga signaler från en eller flera sändare (g) och beräkna korrigeringsfaktorer för de mottagna signalerna, vidare är mottagaren (m) anordnad att mottaga signaler från sändama (g), varvid mottagarens (m) position beräknas medelst de mottagna signalerna samt korrigeras med hjälp av de i korrigeringsstationen (t) beräknade korrigeringsfaktorema, kännetecknad av att nämnda mottagare (m) utgörs av en portabel mobil enhet och av att beräkningen av mottagarens (m) position är associerad till korrigeringsstationen (t). .

2. Anordningen enligt krav 1, kännetecknad av att en separat kommunikation är anordnad mellan mottagaren (m) och korrigeringsstationen (t), varvid en debiteringsfunktion är anslutningsbar. .

3. Anordningen enligt krav 2, kännetecknad av att kommunikationen mellan mottagaren (m) och korrigeringsstationen (t) är etablerad via Point To Multipoint Group (PTM-G). .

4. Anordningen enligt krav 3, kännetecknad av att mottagaren (m) är anordnad att identifieras vid kommunikation mellan mottagaren (m) och korrigeringsstationen (t), varvid debiteringsfunktionen är anordnad att mottaga nämnda identifiering och att påföra nämnda identitet debiteringsinforrnation. .

5. Anordningen enligt krav 4, kännetecknad av att en databas är innefattad i eller kommunicerbart förbunden med korrigeringsstationen (t), varvid nämnda databas är anordnad att lagra nämnda debiteringsinforrnation. .

6. Anordningen enligt något av föregående krav , kännetecknad av att beräkningen av mottagarens (m) position är anordnad att utföras i korrigeringsstationen (t) eller i en beräkningsmodul ansluten till korrigeringsstationen (t). .

7. Anordningen enligt krav 6, kännetecknad av att korrigeringsstationen (t) är anordnad att överföra positionsuppgiftema till mottagaren (m), och av att positionen är presentabel via mottagaren (m). .

8. Anordningen enligt krav 7, kännetecknad av att mottagaren (m) är anordnad att presentera positionen visuellt eller medelst ljudåtergivning. 10 15 20 25 30 518 206 8

9. Anordningen enligt något av kraven 3-8, kännetecknad av att PTM-G är anordnad att tilldela enskilda användare eller grupper av användare identiteter, vilka utnyttjas för debiteringen.

10. Anordningen enligt något av föregående krav, kännetecknad av att sändama (g) utgörs av ett antal satteliter vars positioner är kända, varvid såväl mottagaren (m) som korrigeringsstationen (t) är anordnade att identifiera sattelitema.

11. Anordningen enligt något av föregående krav, kännetecknad av att korrigerings- stationen (t) är anordnad att beräkna korrigeringssignaler med egenskaper definierade av den intemationella standarden RTCM SC-104.

12. Metod för positionsbestämning medelst differentiell GPS och debitering av en mottagare (m), varvid korrigeringsstationen (t), vars position är känd, mottager signaler från en eller flera sändare (g) och beräknar korrigeringsfaktorer för de mottagna signalerna, vidare mottager mottagaren (m) signaler från sändama (g), varvid mottagarens (m) position beräknas med ledning av de mottagna signalerna samt korrigeras med hjälp av de i korrigeringsstationen (t) beräknade korrigeringsfaktorema, kännetecknad av att beräkningen av mottagarens (m) position utförs i anslutning till korrigeringsstationen (t).

13. Metoden enligt krav 12, kännetecknad av att en separat kommunikation anordnas mellan mottagaren (m) och korrigeringsstationen (t), varvid en debiteringsfunktion ansluts.

14. Metoden enligt krav 13, kännetecknad av att kommunikationen mellan mottagaren (m) och korrigeringsstationen (t) etableras via Point To Multipoint Group (PTM-G).

15. Metoden enligt krav 14, kännetecknad av att vid kommunikation mellan mottagaren (m) och korrigeringsstationen (t) identifieras mottagaren (m), varvid debiterings- funktionen mottager nämnda identifiering och påför nämnda identitet debiterings- information.

16. Metoden enligt krav 15, kännetecknad av att nämnda debiteringsinfonnation lagras i en databas, som innefattas i eller är kommunicerbart förbunden med korrigerings- stationen (t), varvid debiteringsinformationen sammanställs och faktureras en användare.

17. Metoden enligt något av kraven 12-16, kännetecknad av att beräkningen av mottagarens (m) position utförs i korrigeringsstationen (t) eller i en beräkningsmodul som är ansluten till korrigeringsstationen (t). 5 518 206 9

18. Metoden enligt krav 17, kännetecknad av, att mottagaren (m) överför de mottagna signalerna till korrigeringsstationen (t), vilken med ledning av dessa signaler och beräknade korrigeringsfaktorer beräknar mottagarens (m) korrigerade position.

19. Metoden enligt krav 18, kännetecknad av att korrigeringsstationen (t) överför den beräknade positionen till mottagaren (m) som presenterar positionen.

20. Metoden enligt krav 19, kännetecknad av att mottagaren (m) presenterar positionen visuellt eller medelst ljudåtergivning.

21. Metoden enligt något av kraven 14-20, kännetecknad av att PT M-G tilldelar enskilda användare eller grupper av användare identiteter, vilka utnyttjas för debiteringen.