Verfahren zur Bestimmung der Position eines Empfängers und ein Empfänger Method for determining the position of a receiver and a receiver
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der The invention relates to a method for determining the
Position eines Empfängers, sowie ein Empfänger und bezieht sich auf eine Korrektur von Ionosphärenverzögerungen von Signalen globaler Navigationssatellitensysteme. Position of a receiver, as well as a receiver and refers to a correction of ionospheric delays of signals of global navigation satellite systems.
Die Positionsbestimmung eines GPS-Empfängers erfolgt durch die gleichzeitige Laufzeitberechnung von Trägerphasensignalen unterschiedlicher hochfliegender Flugkörper, insbesondere GPS-Satelliten . Jeder GPS-Satellit überträgt kontinuierlich mindestens zwei Funkfrequenzen in dem L-Band, auch als Lx (1575,41 MHz) und L2 (1227,60 MHz) bezeichnet. The position of a GPS receiver is determined by the simultaneous transit time calculation of carrier phase signals of different high-flying missiles, in particular GPS satellites. Each GPS satellite continuously transmits at least two radio frequencies in the L-band, also referred to as L x (1575.41 MHz) and L 2 (1227.60 MHz).
Ein Problem im Rahmen der Laufzeitberechnung ist die A problem in the runtime calculation is the
rechnerische Kompensation der Signallaufzeitverzögerungen durch atmosphärische Einflüsse. So beschreibt beispielsweise die US 2004/0204852 AI unterschiedliche Korrekturarten atmosphärischer Einflüsse der Troposphäre und der Ionosphäre
auf die Verzögerung von Signallaufzeiten der GPS-Satelliten im GPS-Empfänger . Computational compensation of the signal delay delays caused by atmospheric influences. For example, US 2004/0204852 AI describes different types of correction of atmospheric influences of the troposphere and the ionosphere on the delay of signal transit times of the GPS satellites in the GPS receiver.
Insbesondere die Signallaufzeitverzögerung von GPS-Signalen durch die Ionosphäre hängt von der Signalfrequenz ab und ist proportional zur Gesamtzahl der freien Elektronen entlang des Signalweges. Da der Einfluss auf die Laufzeit In particular, the signal propagation delay of GPS signals through the ionosphere depends on the signal frequency and is proportional to the total number of free electrons along the signal path. As the influence on the term
frequenzabhängig ist, können diese Verzögerungen eliminiert werden, indem mindestens zwei Trägerphasen gemessen und eine Linearkombination der Trägerphasen damit den Einfluss freier Ladungsträger in der Ionosphäre auf die Frequency dependent, these delays can be eliminated by measuring at least two carrier phases and a linear combination of the carrier phases so that the influence of free charge carriers in the ionosphere on the
Signallaufzeitberechnung eliminiert. Bei Messungen mit Signal propagation time calculation eliminated. For measurements with
Einfrequenz-Empfängern über kurze Basislinien bis zu einigen Kilometern zu einem Zweifrequenz-Referenzstationennetz kann so der Einfluss der Ionosphärenverzögerung kompensiert werden, da die Signallaufwege sich nur unwesentlich Single-frequency receivers over short baselines up to several kilometers to a two-frequency reference network so the influence of the ionospheric delay can be compensated because the signal propagation paths only insignificantly
unterscheiden . distinguish.
Für Basislinien über zehn Kilometer oder bei einer genauen Punkt-Positionierung (precise point positioning) aus For baselines over ten kilometers or precise point positioning
Einfrequenzempf nger-Beobachtungen kann die Single-frequency receiver observations may be the
Ionosphärenverzögerungkorrektur nicht mit den oben genannten Systemansätzen bestimmt werden. Die gängigen Ionosphären- Modelle auf der Grundlage der GPS-Beobachtungen werden für große Regionen abgeleitet und erfassen keine kleinen und schnellen Ionosphärenveränderungen. Ihre Genauigkeit reicht nicht für präzise GPS-Anwendungen, wie beispielsweise die Zenitverzögerungsberechnung ( zenith total delay) , aus. Eine Ionosphärenmodellierung mit hoher Auflösung ist mittels der bekannten numerischen Modellierung HiRIM (high resolution ionospheric modeling) möglich (US 6,356,232 Bl). Damit wird für die einzelnen Satelliten in jeder Epoche eine zusätzliche
Ionosphären-Korrektur für ein primäres Ionosphärenmodell bestimmt. Die zusätzlichen Korrekturen der Ionospheric delay correction can not be determined with the above system approaches. Common ionospheric models based on GPS observations are derived for large regions and do not detect small and fast ionospheric changes. Their accuracy is not sufficient for precise GPS applications, such as the zenith delay calculation. A high-resolution ionosphere modeling is possible by means of the well-known numerical modeling HiRIM (high-resolution ionospheric modeling) (US Pat. No. 6,356,232 B1). This will be an additional for each satellite in each epoch Ionospheric correction determined for a primary ionosphere model. The additional corrections of
Ionosphärenverzögerung werden aus den Residuen der zweifach differenzierten Beobachtungen aus dem umliegenden Ionospheric delays become apparent from the residuals of the two-fold differentiated observations from the surrounding
Referenzstationennetz von GPS-Stationen bestimmt und aufReference station network determined by GPS stations and on
Einfrequenzempfängern angewandt. Dieses Verfahren eignet sich auch für eine präzise Echtzeit-Positionierung. Applied to single frequency receivers. This method is also suitable for precise real-time positioning.
Ein anderer Ansatz zur Verarbeitung von Daten aus GPS- Netzwerken mit gemischten Ein- und Zweifrequenzempfängern ist die Methode der virtuellen Referenzstationen (Janssen, V. and C. Rizos, Mixed-mode GPS deformation monitoring - A cost- effective and accurate alternative?, in A Window on the Another approach to processing data from GPS networks with mixed single- and dual-frequency receivers is the method of virtual reference stations (Janssen, V. and C. Rizos, Mixed-mode GPS deformation monitoring - A cost-effective and accurate alternative A Window on the
Future of Geodesy, edited by F. Sans o, Seiten 533-537, 2005, Springer Press). Ähnlich wie bei der Modellierung nach HiRIM wird die Korrektur der Ionosphärenverzögerung auch aus den Residuen über die doppelte differenziert Beobachtungen der Referenzstationen bestimmt und anschließend auf eine virtuelle Referenzstation in der Nähe der interessierenden GPS-Stationen interpoliert. Future of Geodesy, edited by F. Sanso, pp. 533-537, 2005, Springer Press). Similar to HiRIM modeling, the ionospheric delay correction is also determined from the residuals via the dual differentiated observations of the reference stations and then interpolated to a virtual reference station near the GPS stations of interest.
Beide Ansätze sind in speziellen Softwareentwicklungen realisiert und arbeiten prinzipiell sehr effizient. Ihre Umsetzung bzw. Integration in die am Markt etablierten Both approaches are implemented in special software developments and work in principle very efficiently. Their implementation or integration into those established on the market
Softwaresysteme, wie beispielsweise GIPSY-OASIS der NASA, ist jedoch sehr aufwändig. However, software systems such as NASA's GIPSY-OASIS are very expensive.
Eine andere Alternative zur Korrektur von Another alternative for correcting
Ionosphärenverzögerungen offenbart die DE 11 2006 002 381 T5 als Verfahren zum Verarbeiten eines Satzes von GNSS- Ionospheric delays are disclosed in DE 11 2006 002 381 T5 as a method for processing a set of GNSS signals.
Signaldaten, abgeleitet von Signalen mit mindestens zwei Trägerfrequenzen und empfangen von zwei oder mehr Satelliten
bei zwei oder mehr Referenzstationen über mehrere Zeiträume. Für jeden Satelliten wird eine geometriefreie Kombination von GNSS-Signaldaten aus zwei Trägerfrequenzen abgeleitet und damit eine Bestimmung der Trägerphasenmehrdeutigkeit für jede Referenzstation mittels eines ionosphärischen Vorrückens bei einem Referenzpunkt und einer Variation des Signal data derived from signals having at least two carrier frequencies and received by two or more satellites at two or more reference stations over several periods. For each satellite, a geometry-free combination of GNSS signal data is derived from two carrier frequencies and thus a determination of the carrier phase ambiguity for each reference station by means of an ionospheric advancing at a reference point and a variation of the
ionosphärischen Vorrückens für mehreren Zeiträume ionospheric advancing for several periods
vorgenommen. Aus diesen Ergebnissen lassen sich dann performed. From these results can then be
Korrekturparameter für die Ionosphärenverzögerung ableiten. Derive correction parameters for the ionosphere delay.
Problematisch an bisherigen Verfahren und Vorrichtungen zur Korrektur von Ionosphärenverzögerungen ist, dass bei der Verarbeitung von GPS-Daten von Empf ngernetzwerke mit The problem with previous methods and devices for correcting ionosphere delays is that when processing GPS data from receiver networks with
gemischten Einfrequenz-und Zweifrequenz-Empf ngern für mixed single-frequency and dual-frequency receivers for
Einfrequenz-Empfänger keine Ionosphärenverzögerung bestimmt werden kann. Single-frequency receiver no ionosphere delay can be determined.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Object of the present invention is therefore, a
Verfahren und einen Empfänger bereitzustellen, die eine einfache und vollständige Korrektur der To provide a method and a receiver that provides a simple and complete correction of
Ionosphärenverzögerung auch für Einfrequenzempf nger Ionosphere delay also for single-frequency receivers
ermöglicht . allows.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den The problem is solved by a method according to
Merkmalen des Patentanspruchs 1. Features of claim 1.
Gelöst wird die Aufgabe ebenfalls durch einen Empfänger gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine The object is also achieved by a receiver according to the features of claim 9. The invention provides that a
Referenzstationenkorrektur der Iononsphärenverzögerung als Linearfunktion der folgenden Form gebildet wird: Reference station correction of the ionosphere delay is formed as a linear function of the following form:
SU?(Äref,eref) = a0+ a,Äref +a29ref ,
und die Parameter a0,ai,a2 des Satelliten mittels des SU? (A ref , e ref ) = a 0 + a, A ref + a 2 9 ref , and the parameters a 0 , ai, a 2 of the satellite by means of the
Referenzstationennetzes für die geographische Breite ref und die geographische Länge 0ref der Ionosphäre Intercept Pierce Punkte (IPP) ermittelt werden. Für die Position des Reference station network for the latitude ref and the geographic length 0 ref of the ionosphere Intercept Pierce points (IPP) are determined. For the position of
Empfängers bzw. der IPPs der Empfänger Äempf , 9empf werden nunmehr die Parameter a0,ai,a2 zur Bildung einer Receivers or the IPPs of the recipient Ä Empf , 9 empf are now the parameters a 0 , ai, a 2 to form a
Empf ngerkorrektur SL™'pf(Äempf,0empf) verwenden. Mindestens eine weitere Trägerphase L2_empf wird aus der Linearkombination der Trägerphase Li_empf und der Empf ngerkorrektur SL™'pf(Äempf,6empf) gebildet. Der L2_empf Werte wird insbesondere durch L2_empf Recipient correction SL ™ ' pf (Ä rec , 0 empf ) use. At least one further carrier phase L 2 _ e mpf is formed from the linear combination of the carrier phase Li_ emp f and the receiver correction SL ™ ' pf ( λ receiver , 6 receiver ). The L 2 _ e mpf values are determined in particular by L 2 _ em pf
=Li_emPf_ L™pf gebildet. Das Verfahren kann auch zur = Li_em P f _ L ™ pf formed. The procedure can also be used for
alternativen bzw. fakultativen Bestimmung von PseudoStrecken Pi (1=1,2,4) zu den Trägerphasen Li (i=l,2,4) genutzt werden. alternative or optional determination of pseudo-paths Pi (1 = 1,2,4) to the carrier phases Li (i = l, 2,4) are used.
Die Beobachtung der Trägerphasen Li (i=l,2) zur Epoche j mittels der folgenden Grundgleichung abgebildet werden: The observation of the carrier phases Li (i = l, 2) for epoch j can be represented by the following basic equation:
Li(j) = pUyDi(j)+ÄiNi, mit p(j) als nichtdispersive Verzögerung unter L i (j) = pUyD i (j) + Ä i N i , with p (j) as a non-dispersive delay under
Berücksichtigung der geometrischen und troposphärischen Verzögerung, sowie des Uhrenzeitfehlers , mit Dj.(j) als ionosphärischer Verzögerung und λί als Wellenlänge der Consideration of the geometric and tropospheric delay, as well as the clock time error, with Dj . (j) as ionospheric delay and λ ί as wavelength of
Trägerphase Li, sowie der Phasenmehrdeutigkeit Nt mit dem jeweiligen Frequenzindex i. Carrier phase Li, and the phase ambiguity N t with the respective frequency index i.
Unter der Annahme für das vorliegenden Verfahren, dass ein Satellit kontinuierlich seit der Epoche j0 verfolgt wird, kann die inkrementelle ionosphärische Verzögerung SDi zwischen den Epochen jo und k als
<3Di(j0, Jo + k) = D, (j0 + k) - Di ö0) Assuming for the present method that a satellite is continuously tracked since epoch j 0 , the incremental ionospheric delay SD i between epochs jo and k may be considered <3Di (j 0 , Jo + k) = D, (j 0 + k) - D i ö 0 )
geschrieben werden. Die inkrementelle ionosphärische to be written. The incremental ionospheric
Verzögerung SD kann somit ausschließlich aus der Delay SD can thus exclusively from the
ionosphärischen Verzögerung der Trägerphase zu verschiedenen Zeitpunkten bzw. Epochen ermittelt werden. Daraus ergibt sich die Beobachtungsgleichung der Trägerphasen Li mit einer entsprechenden Korrektur der ionosphärischen Verzögerung zu: ionospheric delay of the carrier phase can be determined at different times or epochs. This results in the observation equation of the carrier phases Li with a corresponding correction of the ionospheric delay to:
L, t/o + k) + aiSDi t o > Jo + k) = PUo + λ,Ν, L , t / o + k ) + a i SD ito> Jo + k ) = PUo + λ, Ν,
mit ai als ai . Die jeweiligen weiteren Trägerphasenwith ai as a i . The respective further carrier phases
mit i=l,2 können damit aus abgeleiteten Beobachtungen der ersten Trägerphase Lx ermittelt werden. with i = l, 2 can thus be determined from derived observations of the first carrier phase L x .
Bei der bekannten Zenitverzögerungsberechnung wird die In the known zenith delay calculation, the
Annahme gemacht, dass L4 gemäß der folgenden Form Assumption made that L 4 according to the following form
L4 = L, -L2 = NX - λ2Ν2 -(Dx -D2) , ausgedrückt werden kann und mittels Lf eine Korrektur der ionosphärischen Verzögerung bei der LaufZeitberechnung möglich ist. Die, insbesondere phasenbedingten, L 4 = L, -L 2 = N X - λ 2 Ν 2 - (D x -D 2 ), can be expressed and by means of Lf a correction of the ionospheric delay in the running time calculation is possible. The, in particular phase-related,
Mehrdeutigkeiten der Bestimmung von U führen sehr häufig zu fehlerhaften Berechnungen der Ionosphärenverzögerung. Um die fehlerhafte Berechnung zu vermeiden, werden beim vorliegenden Verfahren die epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen Ambiguities in the determination of U very often lead to erroneous calculations of the ionospheric delay. In order to avoid the erroneous calculation, the epoch-differentiated receiver corrections are used in the present method
SL°"pf (j,j + l) verwendet.
SL ° " pf (j, j + l).
Durch die Betrachtung der jeweils epoche-differenzierten Referenzstationenkorrektur SL' (j, j+1) bzw. der epochedifferenzierten Empfängerkorrektur δ£ 'φ ist der
Einfluss der Mehrdeutigkeiten auf das Berechnungsergebnis, im Vergleich zur Berechnung der Absolutwerte X^und Le™f , By considering the respective epoch-differentiated reference station correction SL '(j, j + 1) or the epoch-differentiated receiver correction δ £' φ , the Influence of the ambiguities on the calculation result, in comparison to the calculation of the absolute values X ^ and L e ™ f ,
deutlich reduziert. Das Besondere an diesem Verfahren ist damit, dass auf die bekannten und verwendeten Softwareroutinen, wie GIPSY-OASIS der NASA, unmittelbar aufgesetzt werden kann und so sehr einfach eine Verdichtung der bestehenden GNSS-Netze für den Abruf von Informationen höherer räumlicher Auflösung möglich wird. significantly reduced. The special feature of this method is that the well-known and used software routines, such as NASA's GIPSY-OASIS, can be set up directly, thus making it very easy to compact the existing GNSS networks for retrieving information of higher spatial resolution.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Summation von einzelnen epochedifferenzierten Empfängerkorrekturen SL""pf +T) gebildet wird. Die epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen In an advantageous embodiment of the method, it is provided that the summation of individual epoch-differentiated receiver corrections SL "" pf + T) is formed. The epoch-differentiated recipient corrections
SLe™pf +1) der Ionosphärenverzögerungen aus den umgebenden Zweifrequenzreferenzstationen werden genutzt, um das Modell für die satellitenspezifische Ionosphärenverzögerung zu bestimmen. Die Korrektur der Ionosphärenverzögerung wird aus der Integration der Änderungen der Ionosphärenverzögerung der einzelnen Epochen von dem etablierten Modell für Signale nur der ersten Trägerphase L abgeleitet. Statt der unmittelbarenSL e ™ pf +1) of the ionosphere delays from the surrounding dual-frequency reference stations are used to determine the model for satellite-specific ionospheric delay. The correction of the ionospheric delay is derived from the integration of the changes of the ionospheric delay of the individual epochs from the established model for signals of only the first carrier phase L. Instead of the immediate one
Bestimmung der Ionosphärenverzögerung L""pf werden die Determination of the ionospheric delay L "" pf becomes the
jeweiligen Änderungen der Ionosphärenverzögerungen mittels der epoche-differenzierten Empf ngerkorrekturen 5Le™f (j,j+V) modelliert, so dass etwaig auftretende corresponding changes in the ionospheric delays are modeled using the epoch-differentiated receiver corrections 5L e ™ f (j, j + V), so that any occurring
Mehrdeutigkeitsprobleme bei der Berechnung berücksichtigt werden können. Da die epochen-differenzierte Ionosphärenverzögerung für hinreichend lange Zeitfenster gut bestimmt werden kann, wird gemäß dem vorliegenden Verfahren vorgeschlagen, diese für die
Auswertungen zu benutzen. Diese epochen-differenzierten Ambiguity problems can be considered in the calculation. Since the epoch-differentiated ionospheric delay can be well determined for sufficiently long time windows, it is proposed according to the present method, this for the To use evaluations. These epoch-differentiated
Ionosphärenverzögerungen umfassen zwei Teile, wobei ein Teil sich durch die räumliche und zeitliche Veränderung der Ionosphere delays comprise two parts, part of which is due to the spatial and temporal variation of the
Verteilung der Elektronendichte von aufeinanderfolgenden Epochen auszeichnet. Ein anderer Teil entsteht durch den Wechsel der Signalwege durch die Bewegung des Satelliten. Eine einfache Lösung wäre die Wegverzögerung abzubilden und daraus die Zenitverzögerung, ähnlich wie bei der Ermittlung der Troposphärenverzögerung, zu bestimmen. Allerdings ist diese Abbildung nicht genau bekannt und führt zu erheblichen Verzerrungen . üblicherweise wird der Einfluss der Ionosphäre auf die Distribution of the electron density of successive epochs is characterized. Another part is caused by the change of signal paths due to the movement of the satellite. A simple solution would be to map the path delay and use it to determine the zenith delay, similar to the determination of the tropospheric delay. However, this figure is not well known and leads to significant distortions. Usually, the influence of the ionosphere on the
Signallaufwege, die sich über eine Höhe von etwa 50 km bis über 1000 km erstreckt, durch eine dünne Schicht in einer Höhe von meistens 350 km über der Erdoberfläche angenähert. Die räumliche Veränderung der Ionosphäreverzögerung wird dann ausgedrückt durch die Positionen der sogenannten Intercept Pierce Punkte (IPP) des Signalweges in der Modellschicht der Ionosphäre. Signaling path, which extends over a height of about 50 km to over 1000 km, approximated by a thin layer at a height of mostly 350 km above the earth's surface. The spatial change of the ionosphere delay is then expressed by the positions of the so-called intercept pierce points (IPP) of the signal path in the model layer of the ionosphere.
Ähnlich wie bei der Residuenanpassung wird bei der epochedifferenzierten Ionosphärenverzögerungen aus einer Reihe von Referenzstationen zu einem bestimmten Satelliten eine lineare Funktion angepasst, beispielsweise an eine Ebene mit der geographische Breite Äref und die geographische Länge 0ref der Ionosphäre Intercept Pierce Punkte (IPP) als Variablen. Similar to residual matching, epoch-differentiated ionospheric delays from a series of reference stations to a given satellite are adjusted to a linear function, for example to a plane of latitude A ref and geographic length 0 ref of the ionosphere intercept pierce points (IPP) as variables ,
Im Prinzip können die Parameter a0,ai,a2 von drei In principle, the parameters a 0 , ai, a 2 of three
Referenzstationen bestimmt werden. Mehr Referenzstationen erhöhen die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Bestimmung. Die Parameterschätzung erfolgt durch eine Anpassung der
kleinsten Quadrate für jeden Satelliten in jeder Epoche zu einem Satelliten- und zeitspezifischen Flächenmodell. Reference stations are determined. More reference stations increase the reliability and accuracy of the determination. The parameter estimation is done by adjusting the least squares for each satellite in each epoch to a satellite and time-specific area model.
Mit dem generierten Modell für die Epoche j kann die epoche- differenzierte Korrektur der Ionosphärenverzögerung des With the generated model for epoch j, the epoch-differentiated correction of the ionosphere delay of the
Einfrequenzempf ngers innerhalb des Referenznetzes berechnet werden. Die Korrektur für die Ionosphärenverzögerung bei Epoche k, die kontinuierlich seit Epoche j0 verfolgt wird, ergibt sich aus der Summe der jeweiligen inkrementalen epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen SL"npf + 1) der Ionosphärenverzögerung. Single-frequency receivers within the reference network are calculated. The correction for the ionosphere delay at epoch k, which is continuously tracked since epoch j 0 , results from the sum of the respective incremental epoch-differentiated receiver corrections SL " npf + 1) of the ionosphere delay .
Mit diesen Berechnungen können die Korrekturen der With these calculations, the corrections of the
Ionosphärenverzögerung aus allen Einfrequenzempfängern auf ein ionosphärenfreies Modell transformiert werden. Um die Daten von Ein- und Mehrfrequenzempfängern mit derselben Ionosphere delay from all single-frequency receivers are transformed to an ionosphere-free model. To the data of single and multi-frequency receivers with the same
Software bearbeiten zu können, lassen sich mit diesem Software editing can be done with this
Formalismus für die Einfrequenzempfänger die simulierten weiteren Trägerphase Li_empf, insbesondere L2_empf, generieren. Die simulierte weitere Trägerphase L2_emPf ergibt damit aus der ersten Trägerphase Li_emf und einer Funktion der epochedifferenzierten Empfängerkorrekturen δΙ "ρ/ + Ϊ) . Formalism for the single-frequency receiver , the simulated further carrier phase Li_ empf , in particular L 2 _ empf generate. The simulated further carrier phase L 2 _em P f thus results in the first carrier phase Li_ em f and a function of the epoch-differentiated receiver corrections δΙ " ρ / + Ϊ).
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die weitere Trägerphase L2_empf(k) zurIn a further advantageous embodiment of the method is provided that the further carrier phase L 2 _ emp f (k) for
Epoche k des Satelliten mittels der folgenden Form ermittelt wird: Epoch k of the satellite is determined by the following form:
Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, dass nicht die This gives rise to the possibility that not the
ortsabhängige Korrektur L4_empf der Ionosphärenverzögerung ermittelt werden muss, sondern lediglich die epoche-
differenzierten Empfängerkorrekturen δΠ™ρ1 der location-dependent correction L 4 _ e of the ionospheric delay must be determined, but only the epochal differentiated receiver corrections δΠ ™ ρ1 the
Ionosphärenverzögerungen. Des Weiteren ergibt sich hierdurch der Vorteil, dass beim Auftreten von fehlerhaften Ionospheric delays. Furthermore, this results in the advantage that when faulty
Berechnungsergebnissen, beispielsweise bei rechnerischen Mehrdeutigkeiten, die Summation der epoche-differenziertenCalculation results, for example, in arithmetic ambiguities, the summation of epoch-differentiated
Empfängerkorrekturen öÜ™pf bei einer neuen Epoche erneut gestartet werden kann. Alternativ können die epochedifferenzierten Empfängerkorrekturen 8Ü™pf auch über die Epochen zeitlich integriert werden. Receiver corrections öÜ ™ pf can be restarted in a new era. Alternatively, the epoch-differentiated receiver corrections 8Ü ™ pf may also be time-integrated over the epochs.
Die Korrektur der Ionosphärenverzögerung wird The correction of the ionosphere delay becomes
vorteilhafterweise in dem Empfänger auf der Grundlage der Trägerphase Li_empf(k) und L2_empf(k) zur Epoche k des Satelliten berechnet. Ebenso werden die Korrekturen der advantageously calculated in the receiver on the basis of the carrier phase Li_ emp f (k) and L 2 _ e mpf (k) to the epoch k of the satellite. Likewise, the corrections of the
Ionosphärenverzögerung in dem Empfänger auf der Grundlage der Trägerphase Li_empf(k) und L2_emPf(k) für jeden einzelnen Ionospheric delay in the receiver based on the received carrier phase Li_ (k) and L 2 _ m e P f (k) for each individual
Satelliten zur Epoche k berechnet. Die Summation der epochedifferenzierten Empfängerkorrekturen SL1"pf wird damit erneut bei einer weiteren Epoche ji begonnen, falls es bei der Berechnung von zu Mehrdeutigkeiten bezüglich der
Satellite calculated for epoch k. The summation of the epoch-differentiated receiver corrections SL1 " pf is thus started again at a further epoch ji if it is to be used in the calculation of ambiguities with respect to the
laufenden Summation beginnend bei der Epoche jo kommt und für die Berechnung der Trägerphase Li._empf(k) und L2_empf(k) zur Epoche k des Satelliten verwendet wird. Mittels eines Mehrfrequenz-Referenzstationennetzes für die Trägerphase Li_ref(k) werden vorteilhafterweise die epochedifferenzierten Empfängerkorrekturen 5L™pf für jeden current summation starting at the epoch jo and used for the calculation of the carrier phase Li._empf (k) and L 2 _ em pf (k) to the epoch k of the satellite. By means of a multi-frequency reference station network for the carrier phase Li_ re f (k), advantageously, the epoch-differentiated receiver corrections 5L ™ pf for each
Satelliten ermittelt und damit die weitere Trägerphase Satellites detected and thus the further carrier phase
L2_empf(k) für die Berechnung der Korrektur der L 2 _empf (k) for the calculation of the correction of
Ionosphärenverzögerung in Einfrequenzempfänger bestimmt. Damit ist es möglich, Einfrequenzempfänger in einem
Mehrfrequenz-Referenzstationennetz zu verwenden und somit die Genauigkeit der Positionsbestimmung der Einfrequenzempfänger in diesen Referenzstationsnetzen zu verbessern. Vor der Berechnung von epoche-differenzierten Ionospheric delay determined in single-frequency receiver. This makes it possible to single-frequency receiver in one To use multi-frequency reference station network, and thus to improve the accuracy of the positioning of the single-frequency receiver in these reference station networks. Before the calculation of epoch-differentiated
Empfängerkorrekturen 5L™'pf und damit der weiteren Trägerphase L2_empf werden vorteilhafterweise Ausreißer in den Signalen der Trägerphase Li_ref und/oder Unstetigkeiten einer ganzzahligen Anzahl von Zyklen in der gemessenen Trägerphase Li_ref , auch Cycle Slips genannt, ermittelt und vor der Berechnung der epoche-differenzierten Empf ngerkorrekturen SL™pf und damit für die weitere Trägerphase L2_empf kompensiert. Receiver corrections 5L ™ ' pf and thus the further carrier phase L 2 _empf are advantageously outliers in the signals of the carrier phase Li_ re f and / or discontinuities of an integer number of cycles in the measured carrier phase Li_ ref , also called cycle slips, determined and before the calculation the epoch-differentiated receiver corrections SL ™ pf and thus compensated for the further carrier phase L 2 _ e mpf.
Erfindungsgemäß ist ein Empfänger zur Bestimmung der Position mittels der LaufZeitberechnung von empfangenen Signalen einer Trägerphase Li_ref eines Satelliten zu unterschiedlichen According to the invention is a receiver for determining the position by means of the run-time calculation of received signals of a carrier phase of a satellite at different Li_ ref
Epochen k, dergestalt ausgestattet, dass ein Prozessor auf der Grundlage eine epoche-differenzierten Epochs k, equipped such that a processor based on an epoch-differentiated
Referenzstationenkorrekturen <5Z,^"mittels des Reference station corrections <5Z, ^ " by means of
Referenzstationennetzes ermittelt und daraus eine epochedifferenzierten Empfängerkorrekturen SLe™pf ableitet , wobei mindestens eine weitere Trägerphase L2_emPf aus der Trägerphase Li_emPf und einer Funktion der epoche-differenzierten Determines reference station network and derived therefrom an epoch-differentiated receiver corrections SL e ™ pf , wherein at least one further carrier phase L 2 _em P f from the carrier phase Li_em Pf and a function of epoch-differentiated
Empfängerkorrekturen SL™ipf berechnet. Receiver corrections SL ™ ipf calculated.
Der Empfänger ist vorteilhafterweise ein The receiver is advantageously a
Mehrfrequenzempfänger, insbesondere ein Multi-frequency receiver, in particular a
Zweifrequenzempfänger, der die Korrektur der Two-frequency receiver, the correction of the
Ionosphärenverzögerung aus der Trägerphase Li_empf und der epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen SL^"pf aus der übermittelten Auswertung mittels eines Einfrequenz- Referenzstationennetzes berechnet .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Empfängers ist vorgesehen, dass der Prozessor die Trägerphasen Lx_empf (k)und L2_em f(k) für die aktuelle Epoche k des Satelliten mittels der seit der Epoche j0 aufsummierten inkrementellen epochedifferenzierten Empfängerkorrekturen öL™'pf berechnet. Ionosphere delay from the carrier phase Li_ e mp f and d the epoch-differentiated receiver corrections SL ^ " pf calculated from the transmitted evaluation using a single-frequency reference station network. In an advantageous embodiment of the receiver, it is provided that the processor calculates the carrier phases Lx_ emp f (k) and L2_em f (k) for the current epoch k of the satellite by means of the incremental epoch-differentiated receiver corrections O L ™ ' pf accumulated since the epoch j 0 .
Bei der Feststellung von fehlerhaften Berechnungen, When determining incorrect calculations,
insbesondere bei rechnerisch nicht lösbaren Mehrdeutigkeiten, beginnt der Empfänger bei einer fehlerhaften Summation von epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen δΙζ"ρ die especially in the case of computationally unresolvable ambiguities, the receiver starts at an erroneous summation of epoch-differentiated receiver corrections δΙζ " ρ the
Summation der epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen fil»>pf bg-L der aktuellen Epoche k beziehungsweise bei Summation of epoch-differentiated receiver corrections fil »> pf bg-L d he current epoch k or at
vorhergehenden unkritischen Epochen des Satelliten erneut. Des Weiteren löst ein Computerprogramm und ein previous uncritical epochs of the satellite again. Furthermore solves a computer program and a
Computerprogrammprodukt die Aufgabe, wobei das Computer program product the task, the
Computerprogrammprodukt in einem computerlesbaren Medium gespeichert ist und computerlesbare Mittel umfasst, mittels derer ein Computer oder ein Empfänger veranlasst wird, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Programm in dem Computer abläuft. Die vorliegende Erfindung kann in Form von Hardware, Software oder einer Kombination von Computer program product is stored in a computer-readable medium and includes computer-readable means by which a computer or a receiver is caused to perform the inventive method when the program runs in the computer. The present invention may be in the form of hardware, software or a combination of
Hardware und Software realisiert werden. Hierfür ist jede Art von System bzw. jede andere zum Ausführen des Hardware and software are realized. For this is any kind of system or any other for the execution of the
erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtete Vorrichtung geeignet. Die vorliegende Erfindung kann auch in ein Device according to the invention adapted device suitable. The present invention can also be used in a
Computerprogrammprodukt integriert werden, welches alle Computer program product to be integrated, which all
Merkmale umfasst, die es zur Realisierung der hier Features that make it to the realization of here
beschriebenen computergestützten Verfahren befähigen, und welches nach dem Laden in ein Computersystem in der Lage ist, diese Verfahren auszuführen.
Unter den Begriffen Computerprogramm und Computerprogrammprodukt ist im vorliegenden Zusammenhang jeder enable the computer-based methods described, and which, after loading into a computer system, is able to carry out these methods. Under the terms computer program and computer program product in the present context everyone
Ausdruck in einer beliebigen Computersprache, Code oder Notation eines Satzes von Anweisungen zu verstehen, welche ein Computersystem zur Datenverarbeitung und so zur Ausführung einer bestimmten Funktion -befähigen. Das Computerprogramm bzw. das Computerprogrammprodukt ist entweder direkt oder nach einer Umwandlung in eine andere Sprache, Code, Notation oder durch die Darstellung in einer anderen materiellen Form auf dem Computersystem und/oder in einem Prozessor des Expression in any computer language to understand code or notation of a set of instructions that enable a computer system to process data and thus to perform a particular function. The computer program or the computer program product is either directly or after a conversion into another language, code, notation or by the representation in a different material form on the computer system and / or in a processor of the
Empfängers lauffähig. Receiver executable.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Further advantageous embodiments can be found in the
Unteransprüchen. Die vorliegende Erfindung wird anhand der Ausf hrungsbeispiele in den Figuren näher erläutert. Dabei zeigt beispielhaft die Dependent claims. The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments in the figures. This example shows the
Fig 1 ein Ablaufdiagramm mit den wichtigsten 1 shows a flowchart with the most important
Verfahrensschritten ; Process steps;
Fig ,2 eine schematische Ansicht des Fig. 2 is a schematic view of the
Referenzstationsnetzes ; Reference station network;
Fig 3 eine schematische Ansicht des Datentransfers der wichtigsten Komponenten. 3 shows a schematic view of the data transfer of the most important components.
Die Figur Fig 1 zeigt ein Ablaufschema der wichtigsten The figure FIG. 1 shows a flow chart of the most important
Verfahrensschritte. Nach dem Start des Verfahrens erfolgt die Bestimmung der Trägerphase Li_ref mittels des Process steps. After the start of the process of determining the carrier phase Li_ ref by means of the
Referenzstationsnetzes aus den Referenzstationen 3a, 3b, 3c (nicht dargestellt). Anschließend werden im Reference station network from the reference stations 3a, 3b, 3c (not shown). Subsequently, in the
Referenzstationsnetz aus den Referenzstationen 3a, 3b, 3c die einzelnen epoche-differenzierten Referenzstationenkorrekturen
öU ( ref,0ref) zwischen jeweils zwei Epochen j,j+l für die geographischen Koordinaten der Referenzstationen 3a, 3b, 3c/lre/ und 6refdurch die Bestimmung der Parameter a0,ax,a2 ermittelt. Die Parameter a0,ai,a2 werden nunmehr zur Ermittlung der epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen SLe™pf an den geographischen Koordinaten Äempf und 9mpf des Empfängers Reference station network from the reference stations 3a, 3b, 3c, the individual epoch-differentiated reference station corrections öU ( ref , 0 ref ) between each two epochs j, j + l for the geographical coordinates of the reference stations 3a, 3b, 3c / l re / and 6 ref determined by the determination of the parameters a 0 , ax, a 2 . The parameters a 0 , ai, a 2 are now used to determine the epoch-differentiated receiver corrections SL e ™ pf at the geographic coordinates Ä Empf and 9 mpf of the receiver
2a, 2b, 2c (nicht dargestellt genutzt. Anschließend werden die für die einzelnen Epochen gebildeten Empfängerkorrekturen öL™'pf aufsummiert, wobei die Summation beginnend bei einer rechnerisch noch konvergierenden Epoche j0 beginnt. 2a, 2b, 2c (not shown), and then the receiver corrections öL ™ ' pf formed for the individual epochs are added up, the summation beginning at a computationally convergent epoch j 0 .
Insbesondere ist zu gewährleisten, dass während des In particular, it must be ensured that during the
Zeitraumes zwischen der Epoche jo und der aktuellen Epoche k keine rechnerischen Instabilitäten, wie insbesondere Period between the epoch jo and the current epoch k no computational instabilities, in particular
rechnerisch nicht lösbare Phasenmehrdeutigkeiten, auftreten. arithmetically not resolvable phase ambiguities occur.
Sollten rechnerische Instabilitäten auftreten, wird die If computational instabilities occur, the
Summation der epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen Summation of epoch-differentiated recipient corrections
SLe^"pf(j,j +V) von der aktuellen Epoche bzw. von einer SL e ^ " pf (j, j + V) from the current epoch or from one
vorhergehenden Epoche ohne auftretende numerische previous epoch without occurring numerical
Instabilitäten erneut gestartet. Instabilities restarted.
Mit der gemessenen Trägerphase Li_empf und der Summation der epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen SLe™pf(j,j+1) wird eine weitere Trägerphase Li_emPf > im Beispiel der Fig. 1 die Trägerphase L2_empf , ermittelt. Die gemessene Trägerphase Li_ref des Empfängers 2a (nicht dargestellt) und die rechnerisch mittels des Referenzstationennetzes der Referenzstationen 3a, 3b, 3c ermittelte weitere Trägerphase L2_emPf kann in einem Empfänger 2a nunmehr mit vorhandenen GPS-Softwarepaketen , wie beispielsweise BERNESE, EPOS oder GAMIT, zur Berechnung der
Le™pf -Werte für die Empfänger 2a, 2b, 2c und damit zur Korrektur der Ionosphärenverzögerung genutzt werden. With the measured carrier phase Li_ received and the summation of the epoch-differentiated receiver corrections SL e ™ PF (j, j + 1), a further carrier phase Li_ e m P f> in the example of Fig. 1, the carrier phase L 2 _ emp f determined , The measured carrier phase Li_ ref of the receiver 2a (not shown) and the calculation means of the reference station network of reference stations 3a, 3b, determined 3c additional carrier phase L 2 _ e m Pf can in a receiver 2a now with existing GPS software packages, such as BERNESE, EPOS or GAMIT, to calculate the L e ™ pf values for the receivers 2a, 2b, 2c and thus be used to correct the ionospheric delay.
Für jeden Satelliten 1 zu unterschiedlichen Epochen sind die oben genannten Verfahrensschritte für jeden Empfänger For each satellite 1 at different epochs, the above-mentioned process steps are for each receiver
2a, 2b, 2c im Referenzstationsnetz der Referenzstationen 2a, 2b, 2c in the reference station network of the reference stations
3a, 3b, 3c durchzuf hren. 3a, 3b, 3c perform.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht der für das Fig. 2 shows a schematic view of the for
Verfahren notwendigen Komponenten. Von dem Satelliten 1 werden Signale auf mindestens einer Trägerphase Lx zu einer Epoche zur Erdoberfläche gesendet. Dabei durchquert die Trägerphase Li die Ionosphäre 4, erfährt durch die Ionosphäre 4 eine LaufZeitveränderung und kann von einem Procedure necessary components. The satellite 1 sends signals on at least one carrier phase L x at an epoch to the earth's surface. In this case, the carrier phase Li crosses the ionosphere 4, experiences through the ionosphere 4 a running time change and can of a
Referenzstationsnetz mit Referenzstationen 3a, 3b, 3c Reference station network with reference stations 3a, 3b, 3c
detektiert und ausgewertet werden. Aus der Auswertung der Trägerphase Li_ref im Referenzstationsnetz der be detected and evaluated. From the evaluation of the carrier phase Li_ ref in the reference station network of
Referenzstationen 3a, 3b, 3c können zusätzlich mittels der Linearkombination 8U™pf(j,j+1)= a0 + ai Xempf + a2 9enipf die epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen SLe™pf(J,j+1) für die geographische Breite Äempf und der geographische Länge eempf der IPPs ermittelt werden. In addition, reference stations 3a, 3b, 3c can use the linear combination 8U ™ pf (j, j + 1) = a 0 + ai X em pf + a 2 9 en ip f to provide epoch-differentiated receiver corrections SL e ™ pf (J, j + 1) for the latitude Ä emp f and the longitude e e mpf the IPPs are determined.
Die geographischen Koordinaten entsprechen dabei The geographic coordinates correspond
vorteilhafterweise insbesondere einer der Positionen der Referenzstationen 3a, 3b, 3c oder der Empfänger 2a, 2b, 2c oder der IPPs. Da die Empfänger 2a, 2b, 2c vorteilhafterweise innerhalb des Referenzstationsnetzes der Referenzstationen 3a, 3b, 3c angeordnet sein sollten, können auch virtuelle beziehungsweise gemittelte geographische Koordinaten Xempf , 9empf für die Berechnung verwendet werden.
Die Summation der epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen SL1"pf +Ϊ) und die Überwachung von auftretenden rechnerischen Instabilitäten, wie Phasenmehrdeutigkeiten, können innerhalb des Referenzstationennetzes der Referenzstationen 3a, 3b, 3c oder in den jeweiligen Empfängern 2a, 2b, 2c berechnet werden. Auch die anschließende rechnerische Ermittlung einer weiteren Trägerphase L2_emPf kann innerhalb des Referenzstationennetzes der Referenzstationen 3a, 3b, 3c oder in den jeweiligen advantageously, in particular, one of the positions of the reference stations 3a, 3b, 3c or the receivers 2a, 2b, 2c or the IPPs. Since the receivers 2a, 2b, 2c should be disposed advantageously within the reference station network of reference stations 3a, 3b, 3c, and virtual or average geographic coordinates X received may, 9 received are used for the calculation. The summation of the epoch-differentiated receiver corrections SL1 " pf + Ϊ) and the monitoring of occurring computational instabilities, such as phase ambiguities, can be calculated within the reference station network of the reference stations 3a, 3b, 3c or in the respective receivers 2a, 2b, 2c subsequent computational determination of a further carrier phase L 2 _ e m P f can within the reference station network of the reference stations 3a, 3b, 3c or in the respective
Empfängern 2a, 2b, 2c berechnet werden. Die Ermittlung des Receivers 2a, 2b, 2c are calculated. The determination of the
Le"pf -Wertes für den jeweiligen Empfänger 2a, 2b, 2c ist mit der so berechneten TrägerphaseL2_empf und der im Empfänger 2a, 2b, 2c gemessenen ersten Trägerphase Li_empf möglich, so dass L e " pf value for the respective receiver 2 a, 2 b, 2 c is possible with the carrier phase L 2 _ e mpf thus calculated and the first carrier phase Li_ em pf measured in the receiver 2 a, 2 b, 2 c, so that
bestehende GPS-Softwareprogramme zur Korrekturberechnung der Ionosphärenverzögerung verwendet werden können. existing GPS software programs can be used to correct the ionosphere delay.
In der Fig. 3 ist eine schematische Ansicht des Satelliten 1 in Verbindung mit drei Referenzstationen 3a, 3b, 3c des In Fig. 3 is a schematic view of the satellite 1 in conjunction with three reference stations 3a, 3b, 3c of
Referenzstationsnetzes und einem Empfänger 2a dargestellt. In den Referenzstationen 3a, 3b, 3c werden die epoche- differenzierten Referenzstationenkorrekturen Reference station network and a receiver 2a shown. In the reference stations 3a, 3b, 3c, the epoch-differentiated reference station corrections become
SL' (j,j+l)ermittelt und an den Empfänger 2a übertragen. Im Empfänger 2a wird die Trägerphase Li_empf ermittelt. Alternativ kann die Auswertung der Trägerphase L]._ref auch in den SL '(j, j + l) is determined and transmitted to the receiver 2a. In the receiver 2a, the carrier phase Li_ emp f is determined. Alternatively, the evaluation of the carrier phase L] ._ r e f in the
Referenzstationen 3a, 3b, 3c des Referenzstationsnetzes vorgenommen und an den Empfänger 2a übertragen werden. Reference stations 3a, 3b, 3c of the reference station network are made and transmitted to the receiver 2a.
Anschließend werden mit den ermittelten Parametern a0, x und a2 aus der epoche-differenzierten Subsequently, with the parameters a 0 , x and a 2 determined from epoch-differentiated
Referenzstationenkorrekturen SL +1) die epochedifferenzierten Empfängerkorrekturen SI™pf +1) gebildet. Die Summation der epoche-differenzierten Empfängerkorrekturen 5Le™pf + 1) erfolgt ebenfalls im Empfänger 2a. Sollten es zu rechnerisch nicht lösbaren Mehrdeutigkeitsproblemen kommen,
kann der Empfänger 2a die nachfolgend erhaltenen epochedifferenzierten Empfängerkorrekturen SL™'pf +1) mit einer neu begonnenen Summation zusammenfassen. Die daraus ermittelte weitere Trägerphase L2_empf kann inReference station corrections SL +1) the epoch-differentiated receiver corrections SI ™ pf +1). The summation of epoch-differentiated receiver corrections 5L e ™ pf + 1) also takes place in the receiver 2a. Should there be computationally unresolvable ambiguity problems, For example, the receiver 2a may combine the subsequently obtained epoch-differentiated receiver corrections SL ™ ' pf +1) with a newly started summation. The determined therefrom further carrier phase L 2 _ e can in mpf
Verbindung mit der gemessenen Trägerphase Li_empf anschließend für die Berechnung des L4_empf-Wertes und damit zur Connection with the measured carrier phase Li_ em pf then for the calculation of the L 4 _ empf value and thus for
Korrekturberechnung der Ionosphärenverzögerung verwendet werden. Insbesondere bei Einfrequenzempfängern 2a kann somit mindestens eine weitere Trägerphase Li_empf , insbesondere eine zweiter Trägerphase L2_empf, ermittelt.
Correction calculation of the ionosphere delay can be used. In particular, in the case of single-frequency receivers 2a, at least one further carrier phase Li_ e mpf, in particular a second carrier phase L 2 _empf , can thus be determined.