基于卫星的导航方法技术

本发明专利技术涉及卫星导航方法，该方法用于通过确定在卫星（３，４）和接收机（１）之间的信号传播时间，来确定所述接收机（１）的位置，所述方法的特征在于，借助于所述接收机（１）上的准确的时间基准以及基于来自卫星的信号来确定所述接收机处的卫星信号的接收时间，并将其相互比较，并且基于所述接收机（１）处的卫星信号的接收时间来确定至少两个位置解决方案并将其相互比较，所述接收时间是借助于所述接收机（１）的准确的时间基准和分别来自不同卫星的至少一个信号来被确定的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，该方法用于通过确定优选地至少两个卫星和接收机之间的信号传播时间，来确定所述接收机的位置。
技术介绍
通常，在基于卫星的导航中，确定几个卫星和接收机之间的信号传播时间，并且据此计算该接收机的位置。对于每个卫星i，基于关系式c·(Treceiver-Ttransmitter)来确定伪距离(pseudo-distance)。ρi=(x→i-x→)2+c·Δt+ϵ]]>其中xi是卫星i的位置，x是接收机的位置，c是光速，Δt是接收机时钟的时间误差，而ε是其它误差(例如卫星的轨道和时钟误差、由于大气情况造成的传播时间误差或接收机测量的其它误差)。通常，出于接收机成本的原因，忽略了高度精确的时间基准，因此，位置确定中的主要误差是接收机时钟内的时间误差Δt。所述时间误差包含于位置计算中，因此，对于位置确定而言，至少需要4个卫星信号来确定3个空间坐标和时间误差，以及据此确定Treceiver。通过差分卫星导航方法，可以检测并且大量补偿卫星分段中的误差和由于大气情况造成的传播时间误差。如果可以获得冗余信息，即如果对于三维位置确定而言多于四个卫星被接收到，以及对于一维、轨迹引导(track-guided)的位置确定而言多于两个卫星被接收到，通过接收机中的RAIM算法(Receiver Autonomous Integrity Monitoring，接收机自主完整性监测)可以执行误差自检测，所述检测揭示了所接收的卫星的传播时间误差。然而，如果伪造了到几个卫星的信号传播时间，则所述误差不能总是被确切地检测到，因此，尽管用RAIM算法，也会产生不可识别的错误的位置确定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善位置解决方案的完整性，即减小错误位置指定(false position specification)的计算概率。通过上述类型的来达到所述目的，因此，基本上借助于接收机(1，5)上的精确时间基准以及还基于卫星信号来确定接收机(1，5)上的卫星信号的接收时间，并将其相互比较。给接收机配备以例如铷钟的精确时钟来得到高度精确的时间基准，从而高度精确地确定接收时间。通过以不同方式确定的接收时间的比较，可以因此识别接收信号期间是否存在干扰。通过所述方法，通过轨迹引导和表面限制(surface-bound)的系统中至少二个或三个卫星信号的接收，也可以识别间接信号。由于卫星到接收机的直接信号的投影，仅通过被反射的信号来接收所述间接信号。在所述情况下，所述伪距离ρi=(x→i-x→R)2+(x→R-x→)2+c·Δt+ϵ]]>相对地更长了，xR是反射物的位置。如果不能识别所述投影，并且将信号用于位置计算中，就会产生错误的位置确定。相反地，根据相对于接收机的卫星的位置，通过本专利技术，可以识别反射所造成的时间偏移(time offset)。另外，在接收时钟的伪距离ρi中主导的时间误差Δt是不可应用的，因此更精确地确定了伪距离，并且不再需要对于三个空间坐标的至少四个卫星信号的接收和时间误差，在所述情况下，通过三个卫星信号已经可以实现三维位置确定。如果接收机仅能够沿着已知轨迹移动，例如铁路网络中火车的位置确定，根据传统的方法，仅确定两个未知量已经足够，即轨迹公里(track-kilometer)和时间偏移。在所述情况下，对于位置确定而言两个卫星已足够。相反地，根据本专利技术，如果所述接收机被配备以由于成本的原因而通常被忽略的高度精确的时钟，则不再需要确定所述时间偏移，因此，原则上，即使对于每个所确定的坐标仅有一个卫星也是足够的。本专利技术还涉及通过确定卫星和接收机之间的信号传播时间，来确定接收机位置的，其中，基于接收机上的卫星信号的接收时间来确定至少两个位置解决方案并将其相互比较，所述接收时间是借助于接收机的精确时间基准以及来自至少两个不同卫星的卫星信号来被确定的。特别地通过至少两个卫星的轨迹引导系统，基于每个卫星的卫星信号和所述接收机的时间基准，可以确定接收机的位置解决方案。类似于先前所描述的方法，随后根据卫星的位置，可以识别仅在间接路径上所接收的信号。而且两种前面所描述的方法的合并可以是一种优势。为了通过被反射的信号获得无误差的位置确定，根据本专利技术，如果基于卫星信号和时间差值所确定的接收时间之间的差值，和/或基于卫星信号所确定的两个位置解决方案之间的差值，没有超过在每个例子中可以被规定的容限值，则卫星信号仅被用于位置确定。基于相应卫星的最大伪距离误差实际产生了所述容限值。如果超过了所述容限值，则至少所述信号的其中一个在间接路径上被接收。如果被反射的卫星信号也被用于位置确定，如果基于卫星信号和时间基准所确定的接收时间之间的差值，和/或基于卫星信号所确定的两个位置解决方案之间的差值，超过了在每个例子中可以被规定的容限值，则本专利技术提供确定位置间隔。于是确定了包括实际位置的间隔，因此，用户精确地识别位置确定中的不确定性。在轨迹引导的接收机中，如果评估了来自两个卫星的卫星信号，可以特别有利地使用所述方法，通过第一角度θ1和第二角度θ2来确定卫星信号接收时所述卫星的位置，所述第一角度θ1是在接收机的运动方向和从接收机到第一卫星的连接方向之间的在0°＜θ1＜90°的范围内，所述第二角度θ2是在接收机的运动方向和从接收机到第二卫星的连接方向之间的在90°＜θ2＜180°的范围内。因此，在所述情况下，至少一个卫星在前向和后向方向上被接收。在所述情况下，可以确定地识别间接卫星信号，该间接卫星信号在接收机从任意反射物接收之前已经被反射。为此，优选地对于第一和第二卫星的卫星信号的接收时间的确定，确定了伪范围(pseudo-range)测量的位置和时间偏移误差。通过比较所确定的接收时间和由精确时间基准所获知的实际接收时间，如果超过了指定容限值，则确定地识别了间接信号。在表面限制的接收机中，即接收机沿着确定的表面移动，在根据本专利技术的方法的一个实施例中，评估来自三个卫星的卫星信号被评估，所述卫星的位置是通过第一卫星的第一角度1、第二卫星的第二角度2和第三卫星的第三角度3来确定的，所述角度是连接方向的方位角，该连接方向是从接收机到特定卫星的并且被投影到坐标系统的基平面上，并且所述角度之间的相互关系为0°＜2-1＜180°和0°＜3-2＜180°和360°＞3-1＞180°。在所述情况下，可以肯定地确定间接信号。坐标系统的基平面优选地位于这样的平面上在接收机的位置处所述平面与该接收机的移动表面相切。在所述坐标系统中，0°方向可以是例如物体移动的方向。可以唯一地确定所述坐标系统，并且所述系统因此特别适于卫星位置的指定。然而，也可以以不同选择的坐标系统来定义相应角度的位置。在本专利技术的方法变化的情况下，通过确定伪范围测量的位置和时间偏移误差，从第一、第二和第三卫星的卫星信号还可以特别可靠地确定用于确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于卫星的导航方法，该方法用于通过确定卫星（３，４，７，８，９）和接收机（１，５）之间的信号传播时间，来确定所述接收机（１，５）的位置，其特征在于，借助于所述接收机（１，５）上的精确时间基准以及还基于卫星信号来确定所述接收机处的卫星信号的接收时间，并将其（两者）相互比较。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：H戈姆，
申请(专利权)人：霍尼韦尔控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]