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Die Erfindung betrifft einen Empfänger zur Verwendung in einem Nutzersatelliten, ein Verfahren und einen Nutzersatelliten.
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Bei einem Empfänger zum Empfang von Signalen eines oder mehrerer globaler Navigationssatellitensysteme, GNSS, auf einem Nutzersatelliten, erfordert ein Kaltstart von einem Kalman-Filter des Empfängers eine Berechnung einer initialen Position, Geschwindigkeit und Zeit, PVT. Diese initiale PVT kann entweder von einer Bodenstation hochgeladen werden, sofern ein Kontakt zwischen Bodenstation und dem Empfänger besteht. Alternativ kann die PVT im Empfänger durch eine kinematische Punktlösung berechnet werden, welche eine gleichzeitige Verfügbarkeit von Messungen von mindestens vier Navigationssatelliten erfordert. Oberhalb einer niedrigen Erdumlaufbahn, die sich zwischen 200 km und 2000 km befindet, kann die Alternativlösung ein Problem sein. Dies ist insbesondere der Fall, wenn sich der dem Empfänger zugehörige Nutzersatellit auf Aufstiegsbahnen zu seiner Soll-Position oder auf elliptischen Umlaufbahnen befindet/bewegt. Dabei existiert zwischen dem Empfänger und den Navigationssatelliten teilweise ein zeitlich zu kurzer Empfang. Ferner existiert eine zu große Pause (zu großer Zeitabstand) zwischen aufeinanderfolgenden Verbindungen. Zudem ist der oben genannte Kalman-Filter im Allgemeinen empfindlich gegenüber einer spärlichen Verfügbarkeit von Messungen.
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Der Erfindung liegt folglich das Problem zu Grunde, eine autonome Initialisierung bei spärlichen Messungen (zu Englisch: Sparse Measurements) durchzuführen.
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Nach einem ersten Aspekt wird ein Empfänger zur Verwendung in einem Nutzersatelliten bereitgestellt, unter anderem zum Beispiel teilweise oder ganz auf erdfernen Bahnen befindlich. Der Empfänger umfasst eine Empfangseinheit und eine Verarbeitungseinheit. Die Empfangseinheit ist ausgebildet, von Navigationssatelliten eines oder mehrerer, zum Beispiel interoperabler, globaler Navigationssatellitensysteme gesendete Signale zu empfangen. Die Verarbeitungseinheit ist ausgebildet, basierend auf in den empfangenen Signalen enthaltenen Daten, Messungen zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit ist ferner ausgebildet, eine Berechnung von Position, Geschwindigkeit und Zeit, PVT, basierend auf einer Stapelverarbeitung der Messungen durchzuführen.
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Dies hat den Vorteil, dass die gleichzeitige Verfügbarkeit von Messungen von mindestens vier Navigationssatelliten nicht mehr erforderlich ist.
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Der Ausdruck „zur Verwendung in einem Nutzersatelliten” kann auch so verstanden werden, dass sich der Empfänger selbst oder Teile des Empfängers auf dem Nutzersatelliten, in dem Nutzersatelliten und/oder an/bei dem Nutzersatelliten befinden können oder angeordnet und montiert sein können. Der Ausdruck „Stapelverarbeitung” ist die wörtliche Übersetzung des „Batch Processing” aus dem Englischen.
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Die Verarbeitungseinheit kann in Form eines On-Board Rechners oder als Teil eines ASIC's ausgebildet sein. Die vorbestimmte Zeitdauer kann durch eine Verfügbarkeit von mindestens vier Messungen festgelegt sein. Ferner kann die vorbestimmte Zeitdauer durch eine Maximalzeit festgelegt sein. Ferner kann die vorbestimmte Zeitdauer durch eine maximale Pufferzeit festgelegt sein. Ferner kann die vorbestimmte Zeitdauer durch einen Schwellenwert an Speicher in der Verarbeitungseinheit und/oder in einer Speichereinheit festgelegt sein. Ferner kann die vorbestimmte Zeitdauer durch einen Minimalbedarf an benötigten Messungen bestimmt sein, die zur Berechnung der PVT mit einer geforderten Genauigkeit nötig sind.
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Der Empfänger kann ferner eine Speichereinheit aufweisen. Die Speichereinheit kann ausgebildet sein, stapelweise die in den empfangenen Signalen enthaltenen Daten oder die auf den Daten basierenden Messungen während der vorbestimmten Zeitdauer und/oder mit einem vordefinierten Zeitpuffer zu speichern. Ferner kann die Verarbeitungseinheit dazu vorgesehen und/oder ausgebildet sein, nach der vorbestimmten Zeitdauer bzw. nach dem vordefinierten Zeitpuffer auf die stapelweise gespeicherten Messungen und/oder Daten zuzugreifen bzw. abzufragen. Die Verarbeitungseinheit kann ferner ausgebildet sein die stapelweise gespeicherten Daten und/der Messungen zu verarbeiten. Das Verarbeiten kann das Berechnen der PVT beinhalten.
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Die Verarbeitungseinheit kann ferner dazu vorgesehen sein, nach und/oder bei Beendigung der vorbestimmten Zeitdauer die Berechnung der PVT durchzuführen. Das kann auch eine Kombination aus Berechnung während der vorbestimmten Zeitdauer und Berechnung nach der vorbestimmten Zeitdauer umfassen.
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Dies hat den Vorteil die Zeit bis zur Verfügbarkeit der PVT zu verkürzen.
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Die Empfangseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale sequentiell und/oder gleichzeitig zu empfangen. Die Verarbeitungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die Messungen aus den in den sequentiell und/oder gleichzeitig empfangenen Signalen enthaltenen Daten zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, eine initiale und/oder kontinuierliche Berechnung der PVT basierend auf einer Stapelverarbeitung der Messungen durchzuführen.
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Die Empfangseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale über eine vorbestimmte Zeitdauer zu empfangen. Die Verarbeitungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die Messungen über die vorbestimmte Zeitdauer zu stapeln und basierend auf einer Stapelverarbeitung der gestapelten Messungen, die Berechnung der PVT durchzuführen, zum Beispiel einschließlich der initialen PVT.
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„Stapeln” bzw. „gestapelt” kann hierin als „Sammeln” bzw. „gesammelt” verstanden werden.
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Die Verarbeitungseinheit kann ferner mit der Empfangseinheit verbunden sein. Die Verarbeitungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die Messungen so zu stapeln, um nach der vorbestimmten Zeitdauer die Berechnung der PVT durchzuführen.
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„Nach der vorbestimmten Zeitdauer” kann hier als „bei Beendigung der vorbestimmten Zeitdauer”, aber auch als „Zeit nach der vorbestimmten Zeitdauer” verstanden werden, so dass eine Pufferzeit zwischen gespeichertem/gepuffertem Stapel und der Berechnung der PVT vorliegen kann.
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Die Empfangseinheit und/oder die Verarbeitungseinheit können auch dazu vorgesehen sein für die vorbestimmte Zeitdauer die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale oder die Daten und/oder die auf den Daten basierenden Messungen zu speichern. Für die Speicherung der Messungen und/oder Daten kann die Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet sein, die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale in die entsprechenden Messungen und/oder Daten und/oder das entsprechende Datenformat zu verarbeiten.
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Die Verarbeitungseinheit kann ferner ausgebildet sein, die Messungen und/oder Daten stapelweise zu speichern, um sie nach der vorbestimmten Zeitdauer zu verarbeiten.
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Die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale können hier auch als Navigationssignale verstanden werden, welche typische verschlüsselte oder unverschlüsselte GNSS Navigationsnachrichten umfassen. Diese GNSS Navigationsnachrichten können in den Messungen und/oder Daten, die in den empfangenen Signalen enthalten sind, enthalten sein.
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Die Empfangseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, oberhalb einer niedrigen Erdumlaufbahn, die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale zu empfangen. Die niedrige Erdumlaufbahn kann zwischen 200 bis 2000 km liegen.
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Dies hat den Vorteil die Zeit bis zur Verfügbarkeit der PVT oberhalb der niedrigen Erdumlaufbahn zu verkürzen.
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Die Navigationssatelliten können (nur) teilweise während der vorbestimmten Zeitdauer verfügbar sein oder teilweise während der vorbestimmten Zeitdauer nicht verfügbar sein.
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Die berechnete PVT aus der Stapelverarbeitung kann im Vergleich mit einer Standardberechnung für die PVT aus einem Kalman-Filter zur Verifikation verwendet werden. Dies stellt somit eine redundante Lösung dar.
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Eine Bedingung für eine ausreichende Messung bzw. Messgenauigkeit kann eine Mindestdauer für die vorbestimmte Zeitdauer sein. Die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale können über die komplette vorbestimmte Zeitdauer vorhanden sein oder können auch nur teilweise über die vorbestimmte Zeitdauer vorhanden sein.
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„vorhanden sein” kann hier als ein von dem jeweiligen Navigationssatelliten empfangbares Signal mit darin enthaltenen Daten zur aus den Daten bestimmten PVT Berechnung verstanden werden.
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Die Stapelverarbeitung kann ein Stapeln oder Sammeln der Messungen umfassen. Die Messungen können mindestens vier Pseudo-Range Messungen und mindestens vier Range-Rate Messungen enthalten. Ferner können die Messungen Trägerphasenmessungen enthalten. Die Verarbeitungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die mindestens vier Pseudo-Range Messungen an mindestens zwei verschiedenen Zeitpunkten zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die mindestens vier Range-Rate Messungen an mindestens zwei verschiedenen Zeitpunkten zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die mindestens vier Pseudo-Range Messungen an gleichen Zeitpunkten wie die mindestens vier Range-Rate Messungen zu bestimmen.
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Die Verarbeitungseinheit kann dazu ausgebildet sein, einen Teil der Messungen, zum Beispiel zwei Pseudo-Range Messungen und zwei Range-Rate Messungen, zu einem ersten Zeitpunkt zu stapeln und zu mindestens einem weiteren Zeitpunkt einen übrigen Teil der Messungen, zum Beispiel zwei Pseudo-Range Messungen und zwei Range-Rate Messungen, zu stapeln. Der erste Zeitpunkt und der mindestens eine weitere Zeitpunkt können sich in der vorbestimmten Zeitdauer befinden. Der erste Zeitpunkt und der mindestens eine weitere Zeitpunkt können den Anfang bzw. das Ende der Zeitdauer bestimmen. Der Teil der Messungen kann einem Navigationssatelliten und/oder verschiedenen Navigationssatelliten zugeordnet sein. Die Messungen können den Teil und den übrigen Teil der Messungen enthalten, oder dem Teil und dem übrigen Teil der Messungen entsprechen.
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Beispielhaft kann der Teil der Messungen (zu dem ersten Zeitpunkt) zwei Pseudo-Range Messungen umfassen, wobei der übrige Teil der Messungen, zum einen zwei Pseudo-Range Messungen und zwei Range-Rate Messungen (zu einem zweiten Zeitpunkt) umfassen kann, und zum anderen zwei Range-Rate Messungen (zu einem dritten Zeitpunkt) umfassen kann. Hierbei kann der erste und dritte Zeitpunkt den Anfang und das Ende der vorbestimmten Zeitdauer bestimmen. Es sind weniger oder mehr als drei Zeitpunkte vorstellbar, wobei der erste und letzte Zeitpunkt innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer liegen oder diese bestimmen können.
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Die Verarbeitungseinheit kann ferner ausgebildet sein, einen Kalman-Filter zur Berechnung einer PVT zu verwenden. In diesem Fall kann sich die mit Hilfe des Kalman-Filters berechnete PVT von der mit Hilfe der Stapelverarbeitung berechneten PVT unterscheiden. Die Ergebnisse der berechneten PVT können mit Ergebnissen der über den Kalman-Filter berechneten PVT verglichen werden, um eine Korrektheit der Ergebnisse der mit dem Kalman-Filter berechneten PVT zu überprüfen.
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Ferner kann die vorbestimmte Zeitdauer von einer Verfügbarkeit der Navigationssatelliten abhängen. Auch kann die vorbestimmte Zeitdauer von einer Menge der gestapelten bzw. gesammelten Messungen abhängen.
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Die vorangegangenen Absätze und die in den Patentansprüchen beschriebenen Merkmale haben weiter den Vorteil die Genauigkeit einer Positionsbestimmung zu erhöhen. Das wiederum kann zur Folge haben, dass beim Nutzersatelliten Treibstoff gespart werden kann, Kollisionen vermieden werden können, zum Beispiel beim sogenannten GEO Belt Crossing. Auch können GEO Boxen verkleinert werden und ferner kann die Co-Positionierung in einer GEO Box auf noch mehr Nutzersatelliten erweitert werden, was eine Erhöhung der Dichte von geostationären Nutzersatelliten erlaubt.
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Nach einem zweiten Aspekt wird ein Nutzersatellit mit einem Empfänger entsprechend dem ersten Aspekt bereitgestellt. Der Nutzersatellit umfasst einen elektrischen und/oder chemischen Antrieb.
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Bei Verwendung von elektrischen Triebwerken kann sich die Zeit für einen Aufstieg in den geostationären Orbit (GEO) von wenigen Tagen (bei chemischen Triebwerken) auf mehrere Monate erhöhen. Damit kann anstelle der Nutzung von Bodenstationen eine autonome Positionsbestimmung wirtschaftlich machen. Dazu ist die vorgeschlagene autonome Initialisierung und PVT Bestimmung ein wesentliches Element.
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Ferner kann eine redundante Verfügbarkeit einer weiteren unabhängigen Positionsbestimmung eine Langzeitautonomie von 15–20 Jahren ermöglichen.
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Nach einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zur Verwendung in einem Nutzersatelliten bereitgestellt, unter anderem zum Beispiel teilweise oder ganz auf erdfernen Bahnen befindlich. Das Verfahren umfasst Empfangen, durch eine Empfangseinheit, von durch Navigationssatelliten eines oder mehrerer, zum Beispiel interoperabler, globaler Navigationssatellitensysteme, GNSS, gesendeten Signalen. Das Verfahren umfasst ferner Bestimmen, durch eine Verarbeitungseinheit, von Messungen basierend auf in den empfangenen Signalen enthaltenen Daten. Das Verfahren umfasst ferner Durchführen, durch eine Verarbeitungseinheit, einer Berechnung von Position, Geschwindigkeit und Zeit, PVT, basierend auf einer Stapelverarbeitung der Messungen.
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Nach einem vierten Aspekt wird ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens entsprechend dem vierten Aspekt bereitgestellt.
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Nach einem fünften Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt. Das Computerprogrammprodukt beinhaltet einen maschinenlesbaren Programmträger, auf dem ein Computer-Programm gemäß dem fünften Aspekt in der Form von elektronisch und/oder optisch lesbaren Steuersignalen gespeichert ist.
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Es ist dem Fachmann klar, dass die hierin dargelegten Erklärungen unter Verwendung von Hardwareschaltungen, Softwaremitteln oder einer Kombination davon implementiert sein/werden können. Die Softwaremittel können im Zusammenhang stehen mit programmierten Mikroprozessoren oder einem allgemeinen Computer, einer ASIC (Application Specific Integrated Circuit; zu Deutsch: anwendungsspezifische integrierte Schaltung) und/oder DSPs (Digital Signal Processors; zu Deutsch: digitale Signalprozessoren). Beispielsweise können die Empfangseinheit, Speichereinheit und die Verarbeitungseinheit teilweise als ein Computer oder ein Prozessor (beispielsweise einen Mikroprozessor, Mikrocontroller oder DSP) realisiert sein. Es ist dem Fachmann zu dem klar, dass auch dann wenn die hierin beschriebenen Details in Bezug auf ein Verfahren beschrieben werden, diese Details auch in einer geeigneten Vorrichtungseinheit, einem Computerprozessor oder einem mit einem Prozessor verbundenen Speicher realisiert sein können, wobei der Speicher mit einem oder mehreren Programmen versehen ist, die das Verfahren durchführen, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt werden.
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Auch wenn einige der voranstehend beschriebenen Aspekte in Bezug auf den Empfänger beschrieben wurden, so können diese Aspekte auch auf das Verfahren zutreffen. Genauso können die voranstehend in Bezug auf das Verfahren beschriebenen Aspekte in entsprechender Weise auf den Empfänger zutreffen.
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von ihrer Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Die Abmessungen und Proportionen der in den Figuren gezeigten Komponenten sind hierbei nicht unbedingt maßstäblich; sie können bei zu implementierenden Ausführungsformen vom hier Veranschaulichten abweichen.
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1 zeigt schematisch und vereinfachend ein Ausführungsbeispiel eines Empfängers;
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2 zeigt schematisch und vereinfachend ein Ausführungsbeispiel eines Nutzersatelliten mit einem Empfänger;
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3 zeigt schematisch und vereinfachend ein Ausführungsbeispiel eines globalen Satellitennavigationssystems mit Navigationssatelliten umfassend einen Empfänger; und
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4 zeigt schematisch und vereinfachend ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Verwendung in einem Nutzersatelliten.
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Die hier beschriebenen Verfahrensvarianten der sowie deren Funktions- und Betriebsaspekte dienen lediglich dem besseren Verständnis ihrer Struktur, Funktionsweise und Eigenschaften; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die Ausführungsbeispiele ein. Die Figuren sind teilweise schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches/welche in den Figuren oder im Text offenbart ist/sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Figuren, anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen den beschriebenen Vorrichtungen zuzuordnen sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in jedem Abschnitt der Beschreibung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Figuren umfasst und können zum Gegenstand weiterer Ansprüche gemacht werden. Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.
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Im Folgenden wird der Empfänger, das Verfahren und der Satellit anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Im Folgenden werden ohne hierauf beschränkt zu sein, spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu liefern. Es ist einem Fachmann jedoch klar, dass die vorliegende Offenbarung in anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden kann, die von den nachfolgend dargelegten Details abweichen können.
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1 zeigt schematisch und vereinfachend ein Ausführungsbeispiel eines Empfängers 101. Der Empfänger 101 ist zur Verwendung in einem Nutzersatelliten vorgesehen. Der Empfänger 101 umfasst eine Empfangseinheit 110 und eine Verarbeitungseinheit 130. Ferner kann der Empfänger eine Speichereinheit 120 umfassen. Die Empfangseinheit 110 ist ausgebildet, von Navigationssatelliten eines oder mehrerer, zum Beispiel interoperabler, globaler Navigationssatellitensysteme gesendete Signale zu empfangen. Die Verarbeitungseinheit 130 ist ausgebildet, basierend auf in den empfangenen Signalen enthaltenen Daten, Messungen zu bestimmen. Ferner ist die Verarbeitungseinheit 130 dazu ausgebildet, eine Berechnung von Position, Geschwindigkeit und Zeit, PVT, basierend auf einer Stapelverarbeitung der Messungen durchzuführen. Die Berechnung der PVT kann eine initiale und/oder eine kontinuierliche Berechnung, d. h. dauerhafte Berechnung, der PVT darstellen. Die Speichereinheit 120 kann ausgebildet sein, stapelweise die Messungen und/oder Daten während der vorbestimmten Zeitdauer und/oder mit einem vordefinierten Zeitpuffer zu speichern. Ferner kann die Verarbeitungseinheit 130 dazu vorgesehen und/oder ausgebildet sein, nach der vorbestimmten Zeitdauer bzw. nach dem vordefinierten Zeitpuffer auf die stapelweise gespeicherten Messungen und/oder Daten zuzugreifen bzw. diese abzufragen. Die Verarbeitungseinheit kann ferner ausgebildet sein, die stapelweise gespeicherten Messungen und/oder Daten zu verarbeiten. Das Verarbeiten kann das Berechnen der PVT beinhalten. Außerdem kann die Verarbeitungseinheit 130 in Form eines On-Board Rechners ausgebildet sein. Die vorbestimmte Zeitdauer kann durch eine Verfügbarkeit von mindestens vier Messungen festgelegt sein. Ferner kann die vorbestimmte Zeitdauer durch eine Maximalzeit festgelegt sein. Ferner kann die vorbestimmte Zeitdauer durch eine maximale Pufferzeit festgelegt sein. Ferner kann die vorbestimmte Zeitdauer durch einen Schwellenwert an Speicherplatz in der Verarbeitungseinheit 130 und/oder in der Speichereinheit 120 festgelegt sein. Ferner kann die vorbestimmte Zeitdauer durch einen Minimalbedarf an benötigten Messungen bestimmt sein, die zur Berechnung der PVT nötig sind. Die Verarbeitungseinheit 130 kann ferner dazu vorgesehen sein, nach und/oder bei Beendigung der vorbestimmten Zeitdauer die Berechnung der PVT durchzuführen. Das kann auch eine Kombination aus Berechnung während der vorbestimmten Zeitdauer und Berechnung nach der vorbestimmten Zeitdauer umfassen. Die Empfangseinheit 110 kann auch dazu ausgebildet sein, die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale über eine vorbestimmte Zeitdauer zu empfangen. Die Verarbeitungseinheit 130 kann auch dazu ausgebildet sein, die Messungen über die vorbestimmte Zeitdauer zu stapeln und basierend auf einer Stapelverarbeitung der gestapelten Messungen, die Berechnung durchzuführen. Die Verarbeitungseinheit 130 kann ferner mit der Empfangseinheit 110 und der Speichereinheit 120 verbunden sein. Die Verarbeitungseinheit 130 kann ferner dazu ausgebildet sein, die Messungen zu stapeln, um nach der vorbestimmten Zeitdauer die Berechnung der PVT mit einer geforderten Genauigkeit durchzuführen. Die Verarbeitungseinheit 130 kann ferner ausgebildet sein, einen Kalman-Filter zur Berechnung einer PVT zu verwenden. In diesem Fall kann sich die mit Hilfe des Kalman-Filters berechnete PVT von der mit Hilfe der Stapelverarbeitung berechneten PVT unterscheiden. Die Ergebnisse der berechneten PVT können mit Ergebnissen der über den Kalman-Filter berechneten PVT verglichen werden, um eine Korrektheit der Ergebnisse der mit dem Kalman-Filter berechneten PVT zu überprüfen.
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Ferner kann die vorbestimmte Zeitdauer von einer Verfügbarkeit der Navigationssatelliten abhängen. Auch kann die vorbestimmte Zeitdauer von einer Menge der gestapelten bzw. gesammelten Messungen und/oder Daten abhängen.
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2 zeigt schematisch und vereinfachend ein Ausführungsbeispiel eines Nutzersatelliten 204 mit einem Empfänger 201. Der Nutzersatellit 204 wird mit einem Empfänger entsprechend 1 bereitgestellt. Der Empfänger 201 kann teilweise außerhalb des Nutzersatelliten angeordnet sein. Das heißt, dass Teile des Empfängers 201, wie zum Beispiel die Verarbeitungseinheit 230 und die Speichereinheit 220 in dem Nutzersatelliten angeordnet sein können, während die Empfangseinheit 210 außerhalb oder teilweise außerhalb und teilweise innerhalb angeordnet sein kann. Die Empfangseinheit 210 kann auch ausgebildet sein, die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale zu empfangen. Die Empfangseinheit 210 und/oder die Verarbeitungseinheit 230 können auch dazu vorgesehen sein für die vorbestimmte Zeitdauer die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale oder die Messungen und/oder Daten zu speichern. Für die Speicherung der enthaltenen Messungen und/oder Daten kann die Verarbeitungseinheit 230 dazu ausgebildet sein, die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale in die entsprechenden Messungen und/oder Daten und/oder das entsprechende Datenformat (auch Dateiformat) zu verarbeiten. Hier ist vorstellbar, dass die Empfangseinheit beispielweise Demodulations- und Decodiereinheiten besitzt um decodierte Signale im Basisband vorliegen zu haben, die dann durch einen entsprechenden Prozessor in Verbindung mit einem speicherfähigen Medium (kann in der Verarbeitungseinheit 230 enthalten sein) in die für die Berechnung der PVT geeigneten Daten umwandeln und speichern kann.
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Die Verarbeitungseinheit 230 kann ferner ausgebildet sein, die Messungen und/oder Daten stapelweise zu speichern, um sie nach der vorbestimmten Zeitdauer zu verarbeiten. Die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale können hier auch als Navigationssignale verstanden werden, welche typische verschlüsselte oder unverschlüsselte GNSS Navigationsnachrichten umfassen. Diese GNSS Navigationsnachrichten können in den Messungen und/oder Daten, die in den empfangenen Signalen enthalten sind, enthalten sein. Die Empfangseinheit 210 kann ferner dazu ausgebildet sein, oberhalb einer niedrigen Erdumlaufbahn, die von den Navigationssatelliten gesendeten Signale zu empfangen. Die niedrige Erdumlaufbahn kann zwischen 200 bis 2000 km liegen. Das Empfangen kann oberhalb der niedrigen Erdumlaufbahn geschehen beim Aufstieg des Satelliten 204.
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Der Satellit 204 umfasst ferner einen elektrischen und/oder chemischen Antrieb. Der Satellit 204 kann ferner ein Anwendungssatellit sein, der zum Beispiel als Kommunikationssatellit in geostationärer Umlaufbahn eingesetzt werden kann.
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3 zeigt schematisch und vereinfachend ein globales Satellitennavigationssystems, GNSS, 303 mit Navigationssatelliten 302 und einen Nutzersatelliten 304 umfassend einen Empfänger entsprechend den 1 und 2, wobei die Navigationssatelliten 302 und der Nutzersatellit 304 um eine schematisch und vereinfachend dargestellte Erde E kreisen. Das GNSS 303 umfasst mehrere Navigationssatelliten 302. Es ist vorstellbar, dass die Messungen von den Navigationssatelliten 302 des GNSS 303 nur teilweise während der vorbestimmten Zeitdauer verfügbar sein können. Die Berechnung der PVT für den Nutzersatelliten kann ausgeführt werden, solange mindestens vier Messungen sequentiell in der Messperiode verfügbar sind. Die Navigationssatelliten 302 müssen aber nicht über die gesamte vorbestimmte Zeitdauer verfügbar sein. Die berechnete PVT aus der Stapelverarbeitung kann im Vergleich mit einer Standardberechnung für die PVT aus einem Kalman-Filter zur Verifikation verwendet werden, ist somit eine redundante Lösung Es ist auch vorstellbar, dass die Navigationssatelliten 302 des GNSS 303 teilweise während der vorbestimmten Zeitdauer nicht verfügbar sein können. Die Berechnung der PVT kann auch bei spärlichem Vorhandensein von Messungen der Navigationssatelliten 302 durchgeführt werden. Die mindestens vier gesammelten/gestapelten Messungen können in den von den Navigationssatelliten 302 des GNSS 303 gesendeten Signalen vorhanden sein. Auf Basis dieser Messungen kann die Berechnung der PVT durchgeführt werden. Eine Bedingung für eine ausreichende Messung bzw. Messgenauigkeit kann eine Mindestdauer für die vorbestimmte Zeitdauer sein. Die von den Navigationssatelliten 302 des GNSS 303 gesendeten Signale können über die komplette vorbestimmte Zeitdauer vorhanden sein oder können auch nur teilweise über die vorbestimmte Zeitdauer vorhanden sein. Die Zeitdauer kann so verstanden werden, dass sie den Zeitraum oder das Zeitintervall angibt, in dem die Empfangseinheit des Empfängers zumindest teilweise fähig ist, mindestens vier Messsignale von Navigationssatelliten 302 zu empfangen, das heißt eine Verbindung dazwischen zumindest während einer Teilmenge der Zeitdauer aufgebaut werden kann.
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4 zeigt schematisch und vereinfachend ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens. Das Verfahren entsprechend 4 ist zur Verwendung in einem Nutzersatelliten vorgesehen. Das Verfahren umfasst Empfangen S410 durch eine Empfangseinheit entsprechend den 2 und 3, von durch Navigationssatelliten eines oder mehrerer, zum Beispiel interoperabler, globaler Navigationssatellitensysteme, GNSS, gesendeten Signalen. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen S420, durch eine Verarbeitungseinheit, von Messungen basierend auf in den empfangenen Signalen enthaltenen Daten. Das Verfahren umfasst ferner das Durchführen S430, durch die Verarbeitungseinheit entsprechend den 2 und 3, einer Berechnung von Position, Geschwindigkeit und Zeit, PVT, basierend auf einer Stapelverarbeitung der Messungen. Ferner kann das Verfahren ein Zwischenspeichern S440, durch eine Speichereinheit entsprechend 1, der durch Navigationssatelliten gesendeten Signalen umfassen. Die Verarbeitungseinheit kann ferner dazu eingerichtet sein, die Messungen und/oder Daten von der Speichereinheit abzurufen (als gestrichelte Linie angedeutet), wenn eine vorbestimmte Zeitdauer, in der die Empfangseinheit die Signale der Navigationssatelliten empfangen hat, überschritten wurde. Nach dem Abrufen kann die Verarbeitungseinheit die Berechnung der PVT ausführen S430.
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Die Erfindung ist natürlich nicht in irgendeiner Weise auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es werden im Gegenteil viele Möglichkeiten für Modifikationen daran einem Durchschnittsfachmann ersichtlich, ohne von der zugrundeliegenden Idee der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
