DE19731104A1 - Satellite navigation method, especially using Global Satellite Navigation system - Google Patents
Satellite navigation method, especially using Global Satellite Navigation systemInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Satelliten-Navigationsver fahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention is based on a satellite navigation ver drive according to the preamble of claim 1.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf eine Satelli ten-Navigation einer Mobilstation mittels GNSS-Satelliten (Global Navigation Satellite System) Dabei besitzt eine Mobilstation, beispielsweise ein Luft-, Wasser- oder Land- Fahrzeug, die im folgenden auch navigierendes Objekt ge nannt wird, mindestens eine (Satelliten-)Empfangsantenne zum Empfang der Satelliten-Signale. Diese werden mittels eines an die Empfangsantenne angeschlossenen Empfängers derart ausgewertet, daß daraus eine sogenannte Pseudo-Ent fernung (Pseudo-Range) zwischen der Empfangsantenne und mehreren empfangbaren Satelliten bestimmt wird. Unter feh lerfreier (idealer) Empfangsbedingung bestimmt der Schnitt punkt der mindestens vier Pseudo- Entfernungen die dreidimensionale (3D-)Position der Empfangsantenne. Bei ei ner praktischen (real durchgeführten) Satelliten-Navigation treten jedoch Meßfehler auf. Dabei können die zwischen meh reren Empfangsantennen, mit daran angeschlossenen Empfän gern, auftretenden korrelierten Meßfehler durch eine Diffe rentialarbeitsweise mit Korrekturdaten, die in einer Refe renzstation mit bekannter Position ermittelt werden, besei tigt werden. Dagegen können jedoch die zwischen den Empfän gern (Empfangsantennen) auftretenden unkorrelierten Fehler, wie beispielsweise Meßrauschen und/oder Mehrwegausbreitun gen, nicht durch eine Differentialarbeitsweise verringert werden. Für eine Präzisionsnavigation, beispielsweise bei einem Landeanflug eines Verkehrsflugzeuges, können solche unkorrelierten Fehler in nachteiliger Weise zu nicht tole rierbaren schwerwiegenden Fehlern führen.The invention is particularly applicable to a Satelli Navigation of a mobile station using GNSS satellites (Global Navigation Satellite System) Mobile station, for example an air, water or land Vehicle, the following also ge navigating object is called, at least one (satellite) receiving antenna to receive the satellite signals. These are by means of a receiver connected to the receiving antenna evaluated such that a so-called pseudo-Ent distance (pseudo-range) between the receiving antenna and several receivable satellites is determined. Under feh The cut determines the free (ideal) reception condition point of the at least four pseudo-distances the three-dimensional (3D) position of the receiving antenna. With egg a practical (real) satellite navigation however, measurement errors occur. The between meh erere receiving antennas, with connected receivers like, occurring correlated measurement errors due to a difference rential working with correction data, which are in a Refe renzstation with known position, besei be done. However, those between the recipients uncorrelated errors that often occur (receiving antennas), such as measurement noise and / or multipath gene, not reduced by a differential mode of operation become. For precision navigation, for example at a landing approach of a commercial aircraft, such uncorrelated errors adversely too tole serious errors.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat tungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit dem in zuverlässiger Weise bei allen für eine Satelliten-Navigation nötigen Meß größen ein Vorliegen von anomalen Fehlern erkannt wird.The invention is therefore based on the object of a gat to specify appropriate procedure with which in more reliable Way with all measurement necessary for a satellite navigation an abnormality is detected.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die in den kennzeichnenden Teilen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteil hafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.This problem is solved by the in the characterizing Parts of claim 1 specified features. Advantage sticky refinements and / or further training are the further claims removable.
Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Er kennen von anomalen unkorrelierten Meßgrößen nicht durch die Bewegung einer Empfangsantenne eingeschränkt ist. Das Verfahren ist daher vorteilhafterweise anwendbar bei sich bewegenden navigierenden Objekten, beispielsweise Flugzeu gen. A first advantage of the invention is that the Er do not know from anomalous uncorrelated measured variables the movement of a receiving antenna is restricted. The The method is therefore advantageously applicable in itself moving navigating objects, such as aircraft gene.
Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß das Erkennen der a nomalen unkorrelierten Meßgrößen nicht auf die für eine Po sitionslösung redundante Anzahl der empfangenen Satelliten signale eingeschränkt ist. Das Erkennen der Anomalien er folgt für einzelne Entfernungen (zwischen einer Empfangsan tenne und einem empfangbaren Satelliten) und ist somit nicht an verschiedene Satellitenmeßgrößen geometrisch ge koppelt, was bei einem derzeit üblichen Verfahren zum soge nannten Integrity Monitoring mit einer Positionslösung in nachteiliger Weise der Fall ist.A second advantage is that recognizing the a normal uncorrelated measured variables do not correspond to those for a Po sition solution redundant number of satellites received signals is restricted. Detecting the anomalies he follows for individual distances (between a reception tenne and a receivable satellite) and is therefore not geometrically ge to different satellite measurements couples what is currently a so-called called Integrity Monitoring with a position solution in disadvantageously the case.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung.Further advantages result from the following Be spelling.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert, welche auf der Verwendung von GNSS (Navigations-)-Satelliten (Global Navigation Satellite System) beruhen. Dabei wird eine schematisch dargestellte Figur verwendet. Diese zeigt ein schematisch dargestelltes Diagramm zur Erläuterung der Erfindung.The invention is described below with reference to exemplary embodiments play explained in more detail on the use of GNSS (Navigation) satellites (Global Navigation Satellite System). One is shown schematically Figure used. This shows a schematically represented Diagram to explain the invention.
Die Erfindung basiert auf der Verwendung von mindestens zwei (GNSS-)Empfangsantennen, die an einem navigierenden Objekt, beispielsweise einem Land-, See- und/oder Luftfahr zeug, befestigt sind und die zum Empfang von GNSS-Signalen (Signale, die von GPS-Satelliten ausgesandt werden) geeig net sind. Die Empfangsantennen sind an dem navigierenden Objekt in einem festen, vorgebbaren Abstand zueinander an geordnet. Dabei ist es wichtig, daß die Empfangsantennen einen bekannten, meßbaren Abstand von mindestens einigen Wellenlängen des Trägersignals, das von den Satelliten aus gesandt wird, besitzen. Bei GPS-Signalen, deren Trägersi gnal eine Wellenlänge von ungefähr 0,2 m besitzt, wird bei spielsweise für die Empfangsantennen ein Abstand von minde stens 1 m verwendet. Der Abstand zweier Empfangsantennen an dem navigierenden Objekt ist dabei so gering (kurz) ge wählt, daß alle korrelierten Meßfehler identisch sind.The invention is based on the use of at least two (GNSS) receiving antennas connected to one navigating Object, for example a land, sea and / or aviation are attached and are used to receive GNSS signals (Signals emitted by GPS satellites) are not. The receiving antennas are on the navigating Object at a fixed, definable distance from each other orderly. It is important that the receiving antennas a known, measurable distance of at least a few Wavelengths of the carrier signal coming from the satellites is sent. With GPS signals, their carrier si gnal has a wavelength of approximately 0.2 m, at for example for the receiving antennas a distance of at least at least 1 m used. The distance between two receiving antennas the navigating object is so low (short) ge selects that all correlated measurement errors are identical.
Da an jede Empfangsantenne im allgemeinen ein zugehöriger Empfänger, zumindest ein Vorverstärker, angeschlossen ist, können zwischen den Empfängern zusätzlich unkorrelierte Fehler auftreten, beispielsweise Meßrauschen sowie sonstige empfängerbedingte Fehler, die beispielsweise infolge von Toleranzen bei den verwendeten Bauelementen entstehen. An den Empfangsantennen können außerdem unkorrelierte Fehler entstehen, beispielsweise infolge von Mehrwegsausbreitungen der Satelliten-Signale. Alle korrelierten und unkorrelier ten Fehler erzeugen zunächst nicht erkennbare Fehlersignale in den Ausgangssignalen der Empfänger und werden daher aus gewertet.Since there is generally an associated receiver antenna Receiver, at least one preamplifier, is connected, can also be uncorrelated between the recipients Errors occur, for example measurement noise and others receiver-related errors, for example as a result of Tolerances arise in the components used. On The receiving antennas can also have uncorrelated errors arise, for example as a result of reusable spreads of the satellite signals. All correlated and uncorrelated First errors generate undetectable error signals in the output signals of the receiver and are therefore out rated.
Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Erläuterungen wird beispielsweise angenommen, daß als Mobilstation (navi gierendes Objekt) ein Flugzeug verwendet wird. Bei diesem sind mehrere (Satelliten-)Empfangsantennen mit jeweils ei nem daran angeschlossenen Empfänger vorhanden, beispiels weise an den Enden der Tragflächen, an der (Flugzeug-)Nase sowie an dem Leitwerk. Dann können bezüglich einer vorgeb baren Referenzposition, beispielsweise dem Schwerpunkt des ruhenden Flugzeuges, die Orte (Positionen) der Empfangsan tennen (Empfänger) bestimmt werden sowie die Abstände der Empfangsantennen (Empfänger) zueinander sowie zu der Refe renzposition. Befindet sich nun ein solches Flugzeug im Flugzustand, so sind infolge der möglichen Fluglagen und/oder Flugbewegungen lediglich die Abstände der Emp fangsantennen zueinander sowie zu der Referenzposition be kannt. Deren Position sowie die Position jeder der Emp fangsantennen im dreidimensionalen Raum sind zunächst, in folge der unbekannten Fluglage, nicht bekannt.For a better understanding of the explanations below For example, it is assumed that as a mobile station (navi yawing object) an aircraft is used. With this are several (satellite) receiving antennas, each with egg nem connected receiver available, for example wise at the ends of the wings, on the (airplane) nose as well as on the tail unit. Then you can Reference position, for example the focus of the aircraft at rest, the locations (positions) of reception tennen (receiver) and the distances between the Receiving antennas (receivers) to each other and to the Refe limit position. Now there is such an aircraft in the Flight status, as a result of the possible flight positions and / or flight movements only the distances of the emp antennae to each other and to the reference position knows. Their position and the position of each of the emp Antennas in three-dimensional space are initially in follow the unknown flight situation, not known.
Bei der Erfindung wird nun bei dem navigierenden Objekt,
beispielsweise während des Fluges des Flugzeuges, für jede
der Empfangsantennen, deren Position ermittelt durch eine
Auswertung der bei der Satelliten-Navigation entstehenden
(Satelliten-)Meßgrößen, beispielsweise den sogenannten
Pseudo-Entfernungen (Pseudo-Ranges). Die Meßgrößen wie
Pseudo-Ranges und/oder Phasen-Dopplerverschiebungen bei je
der Empfangsantenne können dann bezogen auf die Referenzpo
sition, beispielsweise den Schwerpunkt des navigierenden
Objekts, am navigierenden Objekt transformiert werden. Ent
sprechend der Figur kann die Pseudoentfernung (Pseudorange)
vom Satelliten i zu der Referenzposition (Schwerpunkt) er
mittelt werden entsprechend der Formel
In the case of the invention, the position of the navigating object, for example during the flight of the aircraft, is determined for each of the receiving antennas by evaluating the (satellite) measurement variables arising from satellite navigation, for example the so-called pseudo distances (pseudo Ranges). The measured variables such as pseudo-ranges and / or phase Doppler shifts for each receiving antenna can then be transformed in relation to the reference position, for example the center of gravity of the navigating object, on the navigating object. According to the figure, the pseudorange (pseudorange) from satellite i to the reference position (center of gravity) can be determined according to the formula
PRRef_ij = PRij + cos(αij).Sj (1)
PR Ref_ij = PR ij + cos (α ij ) .S j (1)
mit
Ref_ij = mittels einer vorgebbaren Empfangsantenne j er
mittelte Pseudoentfernung von einem vorgebbarem
Satelliten i zu der Referenzposition,
PRij = Pseudoentfernung von dem Satelliten i zu der Emp
fangsantenne j,
αij = Winkel zwischen der Verbindungslinie von dem Sa
telliten i zu der Referenzposition und der Ver
bindungslinie von der Empfangsantenne j zu der
Referenzposition und
Sj = bekannter (gemessener) Abstand zwischen der Emp
fangsantenne j und der Referenzposition.With
Ref_ij = by means of a predeterminable receiving antenna j er averaged pseudo distance from a predeterminable satellite i to the reference position,
PR ij = pseudo distance from the satellite i to the receiving antenna j,
α ij = angle between the connecting line from the satellite i to the reference position and the connecting line from the receiving antenna j to the reference position and
S j = known (measured) distance between the receiving antenna j and the reference position.
Aufgrund der großen Entfernung (ungefähr 20000 km) zwischen dem navigierenden Objekt und den Erd-Umlaufbahnen der Sa telliten wird angenommen, daß das von jedem der Satelliten ausgesandte Signal immer als paralleles Strahlenbündel auf das navigierende Objekt auftrifft (Figur), unabhängig von dessen Position. In der Formel (1) wird dann neben dem Meß wert PRij und dem bekannten (gemessenen) Abstand Sj zwi schen der Referenzposition (Schwerpunkt) und der Empfangs antenne j lediglich der Winkel αij benötigt. Dieser Winkel αij kann nun zumindest näherungsweise bestimmt werden, bei spielsweise aus der näherungsweise bekannten Fluglage, die ermittelt wurde mittels eines in dem navigierendem Objekt vorhandenen Trägheitsnavigationssensors oder anhand der Geometrie zwischen den zu einem bekannten vorherigen Zeit punkt ermittelten Satelliten-, Antennen- und Referenzposi tionen.Due to the large distance (approximately 20,000 km) between the navigating object and the satellites' earth orbits, it is assumed that the signal emitted by each of the satellites always strikes the navigating object as a parallel beam, regardless of its position. In the formula (1), in addition to the measured value PR ij and the known (measured) distance S j between the reference position (center of gravity) and the receiving antenna j, only the angle α ij is required. This angle α ij can now be determined at least approximately, for example from the approximately known flight position, which was determined by means of an inertial navigation sensor present in the navigating object or on the basis of the geometry between the satellite, antenna and reference positions determined at a known previous time ions.
Für eine weitere vorgebbare Empfangsantenne k an dem navi
gierenden Objekt kann nun, analog zur Formel (1), die für
die Empfangsantenne j gilt, ebenfalls die Pseudoentfernung
vom Satelliten i zur Referenzposition ermittelt werden ent
sprechend der Formel
For a further predeterminable receiving antenna k on the navigating object, the pseudo distance from the satellite i to the reference position can now also be determined analogously to the formula (1), which applies to the receiving antenna j, according to the formula
PRRef_ik = PRik + cos(αik).Sk (2)
PR Ref_ik = PR ik + cos (α ik ) .S k (2)
mit
PRRef_ik = mittels einer vorgebbaren Empfangsantenne k er
mittelte Pseudoentfernung von einem vorgebbarem
Satelliten i zu der Referenzposition,
PRik = Pseudoentfernung von dem Satelliten i zu der Emp
fangsantenne k,
αik = Winkel zwischen der Verbindungslinie von dem Sa
telliten i zu der Referenzposition und der Ver
bindungslinie von der Empfangsantenne k zu der
Referenzposition und
Sk = bekannter (gemessener) Abstand zwischen der Emp
fangsantenne k und der Referenzposition.With
PR Ref_ik = by means of a predeterminable reception antenna k er averaged pseudo distance from a predeterminable satellite i to the reference position,
PR ik = pseudo distance from the satellite i to the receiving antenna k,
α ik = angle between the connecting line from the satellite i to the reference position and the connecting line from the receiving antenna k to the reference position and
S k = known (measured) distance between the receiving antenna k and the reference position.
Wenn nun die Pseudoentfernungen PRRef_ik und PRRef_ij zum selben Zeitpunkt oder zu bekannten synchronisierten Zeit punkten ermittelt werden und anschließend eine Differenz bildung zwischen PRRef_ik und PRRef_ij durchgeführt wird, so enthält das Ergebnis dieser Differenzbildung nur die unkor relierten Fehler, wie empfängerbedingten Fehler, wie bei spielsweise Empfänger-Uhrenfehler, Meßrauschen, lokale Mehrwegausbreitungen und/oder Interferenzen.If the pseudoranges PR Ref_ik and PR Ref_ij are determined at the same time or at known synchronized times and a difference is subsequently formed between PR Ref_ik and PR Ref_ij , the result of this difference formation contains only the uncorrected errors, such as receiver-related errors, such as receiver clock errors, measurement noise, local multipath propagation and / or interference.
Zur Ermittlung der lokalen unkorrelierten Fehler werden nun für einen vorgebbaren (empfangbaren) Satelliten und alle Empfangsantennen der Mobilstation (navigierendes Objekt) die jeweils gleichartigen Testgrößen (beispielsweise ent sprechend dem Pseudo-Range) verwendet. Anschließend wird sukzessive für jeweils zwei dieser Testgrößen, hier bei spielsweise PRRef_ij und PRRef_ik, eine Differenz gebildet. Die darin unter anderem vorhandene Differenz der Empfänger- Uhrenfehler kann geschätzt werden mittels eines vorgebbaren Empfängeruhrenmodells, das beispielsweise auf Erfahrungs- und/oder Meßwerten beruht. Dabei wird beispielsweise der gemeinsame Anteil der Differenzwerte eines Empfängerpaares ausgewertet. Der geschätzte Uhrenfehler wird anschließend von den Differenzwerten (der Testgrößen) subtrahiert, da ein Empfänger-Uhrenfehler für eine Empfangsantenne konstant ist bei allen Satellitenmessungen.To determine the local uncorrelated errors, the test variables of the same type (for example corresponding to the pseudo range) are now used for a predeterminable (receivable) satellite and all receiving antennas of the mobile station (navigating object). A difference is then successively formed for two of these test variables, here for example PR Ref_ij and PR Ref_ik . The difference, among other things, in the receiver clock errors contained therein can be estimated by means of a predeterminable receiver clock model which is based, for example, on experience and / or measured values. For example, the common portion of the difference values of a pair of receivers is evaluated. The estimated clock error is then subtracted from the difference values (the test variables), since a receiver clock error for a receiving antenna is constant in all satellite measurements.
Nachdem die Empfänger-Uhrenfehler von den Differenzwerten (der Testgrößen) subtrahiert worden sind, werden die sich daraus ergebenden Differenzwerte (ohne Empfänger-Uhrenfeh ler) verwendet zur Ermittlung der vorhandenen unkorrelier ten Fehler, die zwischen den an die Empfangsantennen ange schlossenen Empfängern auftreten.After the receiver clock error from the difference values (of the test sizes) have been subtracted resulting difference values (without receiver watch error ler) used to determine the existing uncorrelier errors between those sent to the receiving antennas closed recipients occur.
Die Unterscheidung möglicher Anomalien bezüglich des Meß rauschens beruht auf der Erkenntnis, daß die Rauschanteile in den Ausgangssignalen der Empfänger eine an sich bekannte statistische Verteilung besitzen. Diese ist beispielsweise aus gesonderten Messungen bekannt und entspricht in guter Näherung einer sogenannten Normalverteilung, die mit (N(0,1)) bezeichnet wird. Aufgrund dieser Erkenntnis werden nun normierte Differenzwerte gebildet, dadurch, daß die ge messenen Differenzwerte mit den Standardabweichungen des erwarteten Rauschfehlers verglichen werden. Ergibt sich bei einem solchen Vergleich für einen normierten Differenzwert eine statistisch signifikante Abweichung von der Standard abweichung, so beruht die signifikante Abweichung auf einer der erwähnten Anomalien einer oder beider Meßgrößen, hier PRRef_ij und PRRef_ik Ein solcher normierter Differenzwert mit signifikanter Abweichung von der Standardabweichung wird anormaler Differenzwert genannt. Damit ist nach fol gendem Verfahren die gesuchte fehlerhafte Meßgröße (durch Anomalien verursachte Meßgröße) bestimmbar.The distinction between possible anomalies with regard to the measurement noise is based on the knowledge that the noise components in the output signals of the receivers have a statistical distribution which is known per se. This is known, for example, from separate measurements and corresponds in good approximation to a so-called normal distribution, which is denoted by (N (0,1)). On the basis of this knowledge, standardized difference values are now formed by comparing the measured difference values with the standard deviations of the expected noise error. If such a comparison results in a statistically significant deviation from the standard deviation for a standardized difference value, the significant deviation is based on one of the above-mentioned anomalies of one or both measured variables, here PR Ref_ij and PR Ref_ik. Such a standardized difference value with a significant deviation from the standard deviation is called abnormal difference value. The faulty measured variable (measured variable caused by anomalies) can thus be determined according to the following procedure.
Dazu werden lediglich für einen einzigen empfangbaren Sa telliten die normierten Differenzwerte gebildet, jedoch für alle möglichen Kombinationen der Empfangsantennen. Tritt dabei mindestens ein anormaler Differenzwert auf, so sind aus den bekannten verwendeten Paaren der Meßgrößen die feh lerhaften Meßgrößen identifizierbar. Diese werden aus dem weiteren Prozeß zur Positionsbestimmung ausgeschlossen (isoliert).For this, only for a single receivable Sa telliten formed the normalized difference values, however for all possible combinations of the receiving antennas. Kick there are at least one abnormal difference value the feh from the known pairs of measured variables used Learning measurables can be identified. These are from the further process for determining position excluded (isolated).
Nach der Identifizierung und der Isolierung der Meßanomali
en (anomalen Meßgrößen) nach dem erwähnten Verfahren wird
für jeden empfangbaren Satelliten i aus allen für die Posi
tionsbestimmung verfügbaren Empfänger-Meßwerten ein Mittel
wert der Pseudoentfernungen vom Satelliten i zu der Refe
renzposition gebildet entsprechend der Formel
After the identification and isolation of the measurement anomalies (anomalous measured variables) according to the mentioned method, an average value of the pseudo distances from the satellite i to the reference position is formed for all receivable satellites i from all receiver measured values available for the position determination, according to the formula
mit
PRRef_i = Mittelwert der Pseudoentfernungen vom Satelliten
i zu der Referenzposition aus den Meßgrößen von
allen verfügbaren Empfängern (Empfangsantennen),
PRRef_ij = Pseudoentfernung vom Satelliten i zur Referenzpo
sition aus der Meßgröße des Empfängers j und
N = Anzahl der verfügbaren Empfänger-Meßwerte
(Empfangsantennen).With
PR Ref_i = mean value of the pseudo distances from the satellite i to the reference position from the measured variables of all available receivers (receiving antennas),
PR Ref_ij = pseudo distance from satellite i to the reference position from the measured variable of the receiver j and
N = number of available receiver measured values (receiving antennas).
Aus mindestens vier verschiedenen Pseudoentfernungen PRRef_i (i = 1 . . . Nsv, Nsv = Anzahl der verfügbaren (empfangbaren) Satelliten) kann dann in an sich bekannter Weise, wie bei spielsweise anhand eines Least-Square-Algorithmus, die dreidimensionale Position des Referenzpunktes bestimmt wer den.From at least four different pseudo- distances PR Ref_i (i = 1... Nsv, Nsv = number of available (receivable) satellites), the three-dimensional position of the reference point can then be determined in a manner known per se, for example using a least-square algorithm determined who.
Mit dem beschriebenen Verfahren werden in vorteilhafter Weise vor der Positionsbestimmung des navigierenden Objek tes die empfängerbedingten Anomalien isoliert und das Meß rauschen durch die beschriebene Mittelwertbildung auf einen vernachlässigbaren Wert verringert.With the method described are more advantageous Way before determining the position of the navigating object tes isolated the receiver-related anomalies and the measurement rush through the averaging described negligible value decreased.
Alternativ zu den beschriebenen Vertauschungs- und Suchver fahren zur Ermittlung fehlerhafter Meßgrößen aus den Diffe renzwerten ist es möglich, einen linearen Vektorraum (Parity-Space) zu bilden, in dem sich dann die fehlerhaften Meßgrößen in bestimmbaren Unterräumen (Richtungen, Ebenen) abbilden und dadurch identifizierbar sind.As an alternative to the exchange and search ver drive to determine erroneous measurements from the differences limit values, it is possible to use a linear vector space (Parity-Space) to form, in which then the faulty Measured variables in determinable subspaces (directions, levels) map and are therefore identifiable.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele be schränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwendbar. Bei spielsweise ist es möglich, die Meßgrößen zusätzlich oder alternativ aus den empfangenen Signalen der sogenannten GLONASS-Satelliten zu bestimmen.The invention is not based on the examples described limited, but applicable to others. At for example, it is possible to add the measured variables or alternatively from the received signals of the so-called Determine GLONASS satellites.
Claims (5)
- - aus den Signalen von Navigations-Satelliten für eine Sa telliten-Navigation geeignete Meßgrößen ermittelt wer den,
- - mindestens zwei Satelliten-Empfangsantennen an verschie denen vorgebbaren Orten des navigierenden Objekts ange bracht werden,
- - aus den Meßgrößen der Satellitennavigation und/oder ei nes anderen Navigationssystems die Geometrie zwischen dem jeweiligen Satelliten, Empfangsantennen und einem vorgebbaren Referenzpunkt am navigierenden Objekt ermit telt wird, dadurch gekennzeichnet,
- - daß im Nahbereich des Referenzpunktes mehrere Empfangs antennen zum Empfang von Satelliten-Signalen angeordnet werden, derart, daß zumindest die Abstände zwischen den Empfangsantennen sowie von diesen zu dem Referenzpunkt konstant und bekannt sind,
- - daß für jede Empfangsantenne die für eine Satelliten- Navigation relevanten Meßgrößen Code-Pseudoranges und/oder Phasen-Doppler-Verschiebungen ermittelt werden,
- - daß die Meßgrößen wie Pseudo-Ranges und/oder Phasen- Doppler-Verschiebungen jeder Empfangsantenne bezüglich der zu dem Referenzpunkt gehörenden Referenzposition am navigierenden Objekt transformiert werden,
- - daß die Pseudoentfernung (Pseudo-Range) vom Satelliten i
zur Referenzposition ermittelt wird entsprechend der
Formel
PRRef_ij = PRij + cos(αij).Sj
mit
PRRef_ij = mittels einer vorgebbaren Empfangsantenne j ermittelte Pseudoentfernung von einem vorgeb barem Satelliten i zu der Referenzposition,
PRij = Pseudoentfernung von dem Satelliten i zu der Empfangsantenne j,
αij = Winkel zwischen der Verbindungslinie von dem Satelliten i zu der Referenzposition und der Verbindungslinie von der Empfangsantenne j zu der Referenzposition und
Sj = bekannter (gemessener) Abstand zwischen der Empfangsantenne j und der Referenzposition, - - daß paarweise aus den Pseudoentfernungen zwischen einem vorgebbarem empfangbaren Satelliten und dem Referenz punkt von jeweils zwei vorgebbaren Empfangsantennen durch eine Differenzbildung die Differenzwerte gebildet werden,
- - daß eine bei den Empfängern vorhandene Differenz der Empfänger-Uhrenfehler mittels eines vorgebbaren Uhren fehlermodells geschätzt und dann von den Differenzwerten subtrahiert wird,
- - daß die Differenzwerte mit einer die Meßgrößen kenn zeichnenden vorgebbaren Standardabweichung verglichen werden, wobei diejenigen Differenzwerte, die in signifi kanter Weise von der Standardabweichung abweichen, als anormale Differenzwerte gekennzeichnet werden,
- - daß aus einem anormalen Differenzwert eine zugehörige anomale Meßgröße ermittelt wird durch einen Vergleich mehrerer normierter Differenzwerte, die verschiedenen Empfangsantennen sowie einem vorgebbaren Satelliten zu geordnet werden,
- - daß anomale Meßgrößen ausgesondert werden und
- - daß nach der Isolierung der Meßanomalien für jeden Sa
telliten aus allen für die Positionsbestimmung verfügba
ren Empfänger-Meßwerten ein Mittelwert der Pseudoentfer
nungen vom Satelliten zum Referenzpunkt gebildet wird
entsprechend der Formel
mit
PRRef_ij = Mittelwert der Pseudoentfernungen vom Satel liten i zu der Referenzposition aus den Meß größen von allen verfügbaren Empfängern (Empfangsantennen),
PRRef_ij = Pseudoentfernung vom Satelliten i zur Refe renzposition aus der Meßgröße des Empfängers j und
N = Anzahl der verfügbaren Empfänger-Meßwerte (Empfangsantennen).
- - Measured variables suitable for satellite navigation are determined from the signals from navigation satellites,
- - at least two satellite receiving antennas are attached to various predeterminable locations of the navigating object,
- the geometry between the respective satellite, receiving antennas and a predeterminable reference point on the navigating object is determined from the measured variables of satellite navigation and / or another navigation system, characterized in that
- that several receiving antennas for receiving satellite signals are arranged in the vicinity of the reference point, such that at least the distances between the receiving antennas and from these to the reference point are constant and known,
- the code pseudo ranges and / or phase Doppler shifts relevant for satellite navigation are determined for each receiving antenna,
- that the measured variables such as pseudo-ranges and / or phase Doppler shifts of each receiving antenna are transformed with respect to the reference position on the navigating object belonging to the reference point,
- - That the pseudo range (pseudo range) from the satellite i to the reference position is determined according to the formula
PR Ref_ij = PR ij + cos (α ij ) .S j
With
PR Ref_ij = pseudo distance from a predeterminable satellite i to the reference position determined by means of a predeterminable receiving antenna j,
PR ij = pseudo distance from the satellite i to the receiving antenna j,
α ij = angle between the connecting line from the satellite i to the reference position and the connecting line from the receiving antenna j to the reference position and
S j = known (measured) distance between the receiving antenna j and the reference position, - that the difference values are formed in pairs from the pseudo distances between a predeterminable receivable satellite and the reference point of two predeterminable reception antennas in each case by forming a difference,
- a difference in receiver clock errors present at the receivers is estimated by means of a predefinable clock error model and then subtracted from the difference values,
- that the difference values are compared with a predeterminable standard deviation which characterizes the measured variables, those difference values which differ signifi cantly from the standard deviation being identified as abnormal difference values,
- an associated anomalous measurand is determined from an abnormal difference value by comparing a number of standardized difference values, which are assigned to the various receiving antennas and a predeterminable satellite,
- - that abnormal measured variables are discarded and
- - That, after the isolation of the measurement anomalies for each satellite, from all receiver measurement values available for position determination, an average of the pseudo distances from the satellite to the reference point is formed according to the formula
With
PR Ref_ij = mean value of the pseudo distances from the satellite i to the reference position from the measured variables of all available receivers (receiving antennas),
PR Ref_ij = pseudo distance from the satellite i to the reference position from the measured variable of the receiver j and
N = number of available receiver measured values (receiving antennas).
- - daß der Referenzpunkt sowie die Empfangsantennen auf ei ner beweglichen Mobilstation angeordnet werden,
- - daß zumindest die Position des Referenzpunktes durch Sa telliten-Navigation ermittelt wird und
- - daß für die Positionen der Empfangsantennen Differen tialkorrekturen bezüglich des Referenzpunktes ermittelt werden.
- - That the reference point and the receiving antennas are arranged on egg ner mobile mobile station,
- - That at least the position of the reference point is determined by satellite navigation and
- - That for the positions of the receiving antennas differential corrections are determined with respect to the reference point.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997131104 DE19731104A1 (en) | 1997-07-19 | 1997-07-19 | Satellite navigation method, especially using Global Satellite Navigation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1997131104 DE19731104A1 (en) | 1997-07-19 | 1997-07-19 | Satellite navigation method, especially using Global Satellite Navigation system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19731104A1 true DE19731104A1 (en) | 1999-01-21 |
Family
ID=7836288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1997131104 Withdrawn DE19731104A1 (en) | 1997-07-19 | 1997-07-19 | Satellite navigation method, especially using Global Satellite Navigation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19731104A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7161532B2 (en) | 2002-08-30 | 2007-01-09 | Honeywell Regelsysteme Gmbh | Satellite navigation method |
| CN110456390B (en) * | 2019-07-24 | 2021-04-13 | 北京空间飞行器总体设计部 | Device and method for monitoring on-orbit integrity risk of navigation satellite |
-
1997
- 1997-07-19 DE DE1997131104 patent/DE19731104A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7161532B2 (en) | 2002-08-30 | 2007-01-09 | Honeywell Regelsysteme Gmbh | Satellite navigation method |
| CN110456390B (en) * | 2019-07-24 | 2021-04-13 | 北京空间飞行器总体设计部 | Device and method for monitoring on-orbit integrity risk of navigation satellite |
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