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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Zur Korrektur von Positionierungssignalen in der Satellitennavigation können beispielsweise Abweichungen in der Ionosphäre der Erde berücksichtigt werden. Korrekturdatendienste für GNSS (Global Navigation Satellite System, dt. globales ziviles Satellitennavigationssystem) können einem Nutzer bzw. einem GNSS-Empfänger für eine hochgenaue Positionierung benötigte Korrekturwerte zur Verfügung stellen, mit denen systematische Fehler innerhalb eines GNSS-Systems korrigiert werden können. Dazu gehören zum Beispiel unter anderem Satellitenuhrenkorrekturen, Satellitenbahndatenkorrekturen und Parameter zur Korrektur ionosphärischer Einflüsse. Ionosphärische Störungen können jedoch insbesondere auch lokal auftreten und können einem Referenzstationsnetz des Korrekturdatenanbieters bisweilen verborgen bleiben, beispielsweise aufgrund eines zu hohen Abstands einzelner Referenzstationen, bzw. schwierig so zu modellieren sein, dass ein Nutzer unter Verwendung der Korrekturdaten lokale ionosphärische Störungen kompensieren bzw. korrigieren kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin eine Vorrichtung, welche dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Gemäß Ausführungsformen kann für Satellitennavigation und Lokalisierung mittels Satelliten insbesondere ein Vergleich von anbieterseitig empfangenen lonosphärenkorrekturdaten mit Beobachtungswerten, beispielsweise aus GNSS-Empfänger-Beobachtungen berechneten lonosphärenfehlern, durchgeführt werden. Anders ausgedrückt kann insbesondere ein Vergleich von lonosphärenkorrekturparametern bzw. den daraus ermittelten lonosphärenkorrekturen eines Korrekturdatendienstes mit durch einen GNSS-Empfänger eines Nutzers berechneten lonosphärenfehlern vorgenommen werden. Somit können beispielsweise in einem Satellitenempfangsgerät oder für ein Satellitenempfangsgerät von extern von einem Dienstleister empfangene lonosphärenkorrekturdaten mit aus internen, vom GNSS-Empfänger unabhängig erzeugten Beobachtungsgrößen verglichen werden.
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Vorteilhafterweise können gemäß Ausführungsformen für Satellitennavigation und Lokalisierung mittels Satelliten insbesondere Integrität und Sicherheit verbessert sowie hochgenaue Lokalisierung ermöglicht werden. Hierbei können beispielsweise Inkonsistenzen erkannt werden, die zwischen empfangenen und beobachteten bzw. berechneten lonosphärenkorrekturdaten vorliegen können und bei einer weiteren Verarbeitung in einem Navigationssystem, Positionierungssystem oder dergleichen berücksichtigt werden können. Damit kann insbesondere auch eine Integrität eines Gesamtsystems, in dem ein GNSS-Empfänger eingesetzt ist, erhöht werden. Durch eine vorteilhafte Überprüfung einer Konsistenz zwischen Beobachtung und Modell können somit Abweichungen zuverlässig festgestellt werden und somit Störungen in der Ionosphäre der Erde genau und Position bezogen erkannt werden.
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Qualität und Genauigkeit einer flächenhaften Berechnung von lonosphärenkorrekturparametern kann beispielsweise auch von einem gewählten Interpolationsansatz zwischen gegebenen Datenpunkten abhängen, wobei abhängig von der Wahl des Interpolationsmodells in den lonosphärenkorrekturparametern mögliche Restfehler verbleiben können. Ein GNSS-Nutzer kann gemäß Ausführungsformen insbesondere sich auf mehr als einen Korrekturdatenanbieter gewählten Modellansatz stützen, da eine Überprüfung bzw. Beurteilung einer Modellqualität eines Korrekturdienstes mit Hilfe tatsächlicher GNSS-Messungen durch eine nutzerseitige Vorrichtung ermöglicht werden kann. So können auch von einem Korrekturdienstanbieter unerkannte lokale Störungen der Ionosphäre bei Navigation und Lokalisierung berücksichtigt werden.
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Es wird ein Verfahren zum Überprüfen von lonosphärenkorrekturparametern zur Satellitennavigation für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- Einlesen eines Anbietersignals von einer Schnittstelle zu einem Korrekturdatenanbieter, wobei das Anbietersignal lonosphärenkorrekturparameter zur Korrektur ionosphärischer Einflüsse für eine geografische Position bei der Satellitennavigation repräsentiert;
- Ermitteln von Korrekturdaten unter Verwendung einer Zustandsinformation der Ionosphäre zwischen einem Satellitenempfangsgerät des Fahrzeugs an der geografischen Position und zumindest einem Satelliten, wobei die Zustandsinformation unter Verwendung mindestens eines zwischen dem zumindest einen Satelliten und dem Satellitenempfangsgerät übertragenen Satellitensignals bestimmt wird; und
- Durchführen eines Vergleichs zwischen den lonosphärenkorrekturparametern und den Korrekturdaten, um die lonosphärenkorrekturparameter zu überprüfen.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät oder einer Vorrichtung implementiert sein. Satellitennavigation kann auch eine Lokalisierung eines Fahrzeugs einschließen, in dem das Satellitenempfangsgerät angeordnet ist. Das Satellitenempfangsgerät kann ausgebildet sein, um unter Verwendung mindestens eines Satellitensignals eine Positionsbestimmung durch Satellitennavigation für einen Nutzer und zusätzlich oder alternativ für eine Ausrüstung eines Nutzers zu ermöglichen. Das Satellitenempfangsgerät kann als ein Zweifrequenz-Satellitenempfangsgerät oder Mehrfrequenz-Satellitenempfangsgerät ausgeführt sein. Die Zustandsinformation kann eine Kenngröße der Ionosphäre der Erde repräsentieren, insbesondere in einem lokalen Bereich der Ionosphäre zwischen der geografischen Position des Satellitenempfangsgerätes und einem betreffenden Satelliten. Das Anbietersignal kann von einer Funkschnittstelle oder dergleichen eingelesen werden. Hierbei kann das Anbietersignal von dem Korrekturdatenanbieter beispielsweise über L-Band, Internet, GSM (Global System for Mobile Communications) oder dergleichen übertragen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Durchführens ein Vergleichsergebnis erzeugt werden, das eine Abweichung zwischen modellbasierten lonosphärenkorrekturparametern und beobachtungsbasierten Korrekturdaten und zusätzlich oder alternativ eine Schwankung der lonosphärenkorrekturparameter und zudem oder stattdessen der Korrekturdaten repräsentiert. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass durch die Überprüfung auch aufgrund von unvorhersehbaren lokalen Störungen in der Ionosphäre ungenaue lonosphärenkorrekturparameter angepasst werden können. Abweichungen zwischen Beobachtung und Modell können beispielsweise auch zur Fehlererkennung verwendet werden. Zudem kann die Abweichung bei einer Berechnung einer Navigationslösung beispielsweise im Hinblick auf eine geografische Position, Geschwindigkeit, Neigung oder dergleichen berücksichtigt werden.
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Auch kann im Schritt des Durchführens abhängig von einer Abweichung zwischen modellbasierten lonosphärenkorrekturparametern und beobachtungsbasierten Korrekturdaten und zusätzlich oder alternativ abhängig von einer Schwankung der lonosphärenkorrekturparameter und zudem oder stattdessen der Korrekturdaten eine lokale ionosphärische Störung erkannt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass aufgrund von Abweichungen zwischen Beobachtung und Modell lokale ionosphärische Störungen sicher und genau detektiert werden können.
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Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines Überprüfungssignals abhängig von einem Vergleichsergebnis zur Verwendung durch das Satellitenempfangsgerät, den Korrekturdatenanbieter und zusätzlich oder alternativ eine Einrichtung zur Satellitennavigation des Fahrzeugs aufweisen. Das Überprüfungssignal kann ein im Schritt des Durchführens erzeugtes Vergleichsergebnis aufweisen. Das Überprüfungssignal kann geeignet sein, um eine Anpassung von lonosphärenkorrekturparametern und zusätzlich oder alternativ Satellitensignalen im Hinblick auf Abweichungen, Störungen und zusätzlich oder alternativ einen aktuellen Zustand der Ionosphäre zu bewirken. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass durch Berücksichtigung der dem Überprüfungssignal zu Grunde liegenden Abweichung eine Fehlererkennung, lonosphärenstörungsdetektion und Integritätserhöhung für lokale Geräte und Einrichtungen sowie für ein übergeordnetes System bzw. Gesamtsystem, in dem das Satellitenempfangsgerät eingebettet ist, erreicht werden können.
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Insbesondere kann oder können der Schritt des Einlesens, der Schritt des Ermittelns und zusätzlich oder alternativ der Schritt des Durchführens mittels des Satellitenempfangsgeräts ausgeführt werden. Optional kann auch der vorstehend genannte Schritt des Bereitstellens mittels des Satellitenempfangsgeräts ausgeführt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass an tatsächlichen Einsatzort und somit zielgerichtet eine Überprüfung der von einem Dienstleister erhaltenen lonosphärenkorrekturparameter erfolgen kann.
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Zudem kann im Schritt des Ermittelns die Zustandsinformation unter Verwendung einer Signalveränderung des mindestens einen Satellitensignals bestimmt werden. Hierbei kann die Signalveränderung ein Ergebnis eines Vergleichs zumindest einer Signaleigenschaft bezogen auf zumindest zwei Übertragungsfrequenzen des mindestens einen Satellitensignals repräsentieren. Die zumindest eine Signaleigenschaft kann einen Pseudoabstand, eine Trägerphase und zusätzlich oder alternativ mindestens eine weitere Signaleigenschaft repräsentieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Zustandsinformationen sicher und genau ermittelt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Ermittelns eine Zustandsinformation verwendet werden, die einen Gesamtelektroneninhalt als Kenngröße der Ionosphäre der Erde repräsentiert. Hierbei kann der Gesamtelektroneninhalt als ein Produkt aus Elektronendichte und Weg, gemessen in Elektronen je Quadratmeter definiert sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass anhand einer so gearteten Zustandsinformation verlässliche Aussagen über den Zustand der Ionosphäre in einem lokalen Bereich zwischen einem jeweiligen Satellitenempfangsgerät und einem jeweiligen Satelliten gewonnen werden können.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Vorrichtung als Teil eines Satellitenempfangsgeräts oder einer signalübertragungsfähig mit einem Satellitenempfangsgerät verbundenen Einrichtung ausgeführt sein. Insbesondere kann die Vorrichtung fahrzeuggebunden ausgeführt sein, in einem Fahrzeug angeordnet sein und zusätzlich oder alternativ als ein Teil eines fahrzeuggebundenen Gerätes ausgeführt sein. Durch die Vorrichtung erfolgt eine Überprüfung hinsichtlich einer Korrektur einer Signalübertragung zwischen zumindest einem Satelliten und einem Satellitenempfangsgerät zur satellitengestützten Navigation. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise auf Anbietersignale und Satellitensignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Signalübertragungseinrichtungen wie Sendegeräte, Sende-Empfangsgeräte und Antennen.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Satellitennavigationssystems;
- 2 eine schematische Darstellung eines Satellitennavigationssystems mit einer Vorrichtung zum Überprüfen gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Überprüfen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Satellitennavigationssystems 100. Das Satellitennavigationssystem 100 ist beispielsweise als ein sogenanntes globales ziviles Satellitennavigationssystem (GNSS = Global Navigation Satellite System) ausgeführt. Dabei weist das Satellitennavigationssystem 100 einen Korrekturdienst auf.
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Das Satellitennavigationssystem 100 weist Satelliten 102 auf, die insbesondere in einer geostationären Umlaufbahn der Erde angeordnet sind. Insbesondere weist das Satellitennavigationssystem 100 eine Mehrzahl von Satelliten 102 bzw. redundante Satelliten 102 auf. Dabei kann ein erster der Satelliten 102 beispielsweise über Nordamerika positioniert sein, wobei ein zweiter der Satelliten 102 beispielsweise über Europa positioniert sein kann.
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Ferner weist das Satellitennavigationssystem 100 eine Mehrzahl von Satellitenempfangsgeräten 104 auf, wobei in der Darstellung von 1 aus Platzgründen beispielhaft lediglich ein Satellitenempfangsgerät 104 gezeigt ist. Das Satellitenempfangsgerät 104 kann auch als ein GNSS-Empfänger 104 bezeichnet werden. Mit dem Satellitenempfangsgerät 104 sind auf signalübertragungsfähige Weise Kommunikationsmodule 106 verbunden.
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Das Satellitennavigationssystem 100 weist auch eine Mehrzahl von Sendestationen 108 zur Übertragung von Signalen an die Satelliten 102 auf. Die Sendestationen 108 können auch als Aufwärtsstrecke-Stationen 108, uplink-Stationen 108 oder Stationen für eine Aufwärtsstrecke (uplink) bezeichnet werden. Die Sendestationen 108 sind signalübertragungsfähig mit zumindest einem Datenzentrum 110 bzw. Server 110 verbunden. In 1 sind beispielhaft lediglich zwei Datenzentren 110 dargestellt. Die Datenzentren 110 sind miteinander signalübertragungsfähig verbunden, insbesondere um eine Konsistenzprüfung durchzuführen.
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Zudem weist das Satellitennavigationssystem 100 eine Mehrzahl globaler Referenz-Stationen 112 und optional eine Mehrzahl zusätzlicher lokaler Referenz-Stationen 114 auf. Die Referenz-Stationen 112, 114 sind ausgebildet, um Korrekturwerte 115 zu gewinnen. Die Referenzstationen 112, 114 sind signalübertragungsfähig mit dem zumindest einen Datenzentrum 110 verbunden.
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Das zumindest eine Datenzentrum 110 ist über einen Backend-Server 116 und eine mobile Datenverbindung 118 bzw. mobile Internet-Verbindung 118 mit den Kommunikationsmodulen 106 und somit den Satellitenempfangsgeräten 104 signalübertragungsfähig verbunden.
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Von dem zumindest einen Datenzentrum 110 aus werden Korrekturdaten 120 über die Sendestationen 108 an die Satelliten 102 übertragen. Ferner werden Integritätsinformationen 122 von dem zumindest einen Datenzentrum 110 aus über den Backend-Server 116 und die mobile Datenverbindung 118 an die Kommunikationsmodule 106 und somit die Satellitenempfangsgeräte 104 sowie von den Satelliten 102 aus an die Satellitenempfangsgeräte 104 übertragen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Satellitennavigationssystems 200 mit einer Vorrichtung 210 zum Überprüfen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Satellitennavigationssystem 100 ist beispielsweise als ein sogenanntes globales ziviles Satellitennavigationssystem (GNSS = Global Navigation Satellite System) ausgeführt. Das Satellitennavigationssystem 200 kann hierbei dem Satellitennavigationssystem aus 1 entsprechen oder ähneln, wobei lediglich einige Elemente des Satellitennavigationssystems aus 1 weggelassen sind und gezeigte Elemente anders bezeichnet sind.
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Von dem Satellitennavigationssystem 200 sind in der Darstellung von 2 insbesondere beispielhaft lediglich ein Satellit 202, beispielhaft lediglich eine Bodenstation bzw. Sendestation 204, ein Korrekturdatenanbieter 206, beispielhaft lediglich ein Satellitenempfangsgerät 208 und die Vorrichtung 210 zum Überprüfen bzw. eine Überprüfungsvorrichtung 210 gezeigt. Die Überprüfungsvorrichtung 210 ist dem Satellitenempfangsgerät 208 zugeordnet. Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Überprüfungsvorrichtung 210 als ein Teil des Satellitenempfangsgeräts 208 ausgeführt.
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Der Satellit 202 ist beispielsweise in einer geostationären Umlaufbahn der Erde angeordnet. Insbesondere kann das Satellitennavigationssystem 100 eine Mehrzahl von Satelliten 202 bzw. redundante Satelliten 202 aufweisen. Die Sendestation 204 ist signalübertragungsfähig mit dem Satelliten 202 verbunden. Beispielsweise kann das Satellitennavigationssystem 100 eine Mehrzahl von Sendestationen 204 aufweisen.
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Der Korrekturdatenanbieter 206 repräsentiert eine Mehrzahl von Einrichtungen eines Dienstleisters für Satellitennavigation. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Korrekturdatenanbieter 206 signalübertragungsfähig mit der Sendestation 204 verbunden. Der Korrekturdatenanbieter 206 ist ausgebildet, um ein Anbietersignal 207 auszugeben, das lonosphärenkorrekturparameter 213 zur Korrektur ionosphärischer Einflüsse für eine geografische Position bei der Satellitennavigation aufweist bzw. repräsentiert.
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Das Satellitenempfangsgerät 208 mit der Überprüfungsvorrichtung 210 ist Teil eines Fahrzeugs 220 bzw. zumindest temporär in dem Fahrzeug 220 angeordnet. Von dem Fahrzeug 220 sind ferner eine Schnittstelle 222 und eine Einrichtung 224 zur Satellitennavigation gezeigt. Das Satellitenempfangsgerät 208 ist signalübertragungsfähig mit dem Satelliten 202 verbunden. Somit ist auch die Überprüfungsvorrichtung 210 signalübertragungsfähig mit dem Satelliten 202 verbunden. Ferner ist bzw. sind das Satellitenempfangsgerät 208 und/oder die Überprüfungsvorrichtung 210 signalübertragungsfähig mit der Schnittstelle 222 verbunden. Anders als in 2 dargestellt, kann die Schnittstelle 222 auch Teil des Satellitenempfangsgeräts 208 oder der Überprüfungsvorrichtung 210 sein.
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Die Überprüfungsvorrichtung 210 ist ausgebildet, um lonosphärenkorrekturparameter 213 zur Satellitennavigation für das Fahrzeug 220 zu überprüfen. Dazu weist die Überprüfungsvorrichtung 210 eine Einleseeinrichtung 212, eine Ermittlungseinrichtung 214 und eine Durchführungseinrichtung 216 auf.
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Die Einleseeinrichtung 212 ist ausgebildet, um das Anbietersignal 207 von der Schnittstelle 222 zu dem Korrekturdatenanbieter 206 einzulesen. Hierbei wird das Anbietersignal 207 beispielsweise per Funk von dem Korrekturdatenanbieter 206 an das Fahrzeug 220, insbesondere an die Schnittstelle 222 übertragen. Die Einleseeinrichtung 212 ist ferner ausgebildet, um die lonosphärenkorrekturparameter 213 an die Durchführungseinrichtung 216 weiterzugeben.
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Die Ermittlungseinrichtung 214 ist ausgebildet, um ein Satellitensignal 203 von dem Satelliten 202 zu empfangen oder einzulesen. Ferner ist die Ermittlungseinrichtung 240 ausgebildet, um unter Verwendung einer Zustandsinformation der Ionosphäre zwischen dem Satelliten 202 und dem Satellitenempfangsgerät 208 an der geografischen Position Korrekturdaten 215 zu ermitteln. Die Zustandsinformation ist hierbei unter Verwendung mindestens eines zwischen dem Satelliten 202 und dem Satellitenempfangsgerät 208 übertragenen Satellitensignal 203 bestimmbar. Ferner ist die Ermittlungseinrichtung 240 ausgebildet, um die Korrekturdaten 215 an die Durchführungseinrichtung 216 weiterzuleiten. Insbesondere wird hierbei die Zustandsinformation unter Verwendung einer Signalveränderung des mindestens einen Satellitensignals 203 bestimmt. Dabei repräsentiert die Signalveränderung ein Ergebnis eines Vergleichs zumindest einer Signaleigenschaft bezogen auf zumindest zwei Übertragungsfrequenzen des mindestens einen Satellitensignals 203. Fehler wird beispielsweise eine Zustandsinformation verwendet, die einen Gesamtelektroneninhalt als Kenngröße der Ionosphäre der Erde repräsentiert, wobei der Gesamtelektroneninhalt als ein Produkt aus Elektronendichte und Weg, gemessen in Elektronen je Quadratmeter definiert ist.
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Die Durchführungseinrichtung 216 ist ausgebildet, um einen Vergleich zwischen den lonosphärenkorrekturparametern 213 und den Korrekturdaten 215 durchzuführen, um die lonosphärenkorrekturparameter 213 zu überprüfen. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Durchführungseinrichtung 216 ausgebildet, um ein Vergleichsergebnis 217 zu erzeugen. Das Vergleichsergebnis 217 repräsentiert gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Abweichung zwischen modellbasierten lonosphärenkorrekturparametern 213 und beobachtungsbasierten Korrekturdaten 215. Zusätzlich oder alternativ repräsentiert das Vergleichsergebnis 217 eine Schwankung der lonosphärenkorrekturparameter 213 und/oder der Korrekturdaten 250. Optional ist die Durchführungseinrichtung 216 ferner ausgebildet, um abhängig von einer Abweichung zwischen modellbasierten lonosphärenkorrekturparametern 213 und beobachtungsbasierten Korrekturdaten 215 und/oder abhängig von einer Schwankung der lonosphärenkorrekturparameter 213 und/oder der Korrekturdaten 215 eine lokale ionosphärische Störung zu erkennen.
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Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Überprüfungsvorrichtung 210 ferner eine Bereitstellungseinrichtung 218 auf. Die Bereitstellungseinrichtung 218 ist ausgebildet, um abhängig von dem Vergleichsergebnis 217 ein Überprüfungssignal 219 zur Verwendung durch das Satellitenempfangsgerät 208, durch den Korrekturdatenanbieter 206 und/oder durch die Einrichtung 224 zur Satellitennavigation des Fahrzeugs 220 bereitzustellen. Dazu ist die Überprüfungsvorrichtung 210, insbesondere die Bereitstellungseinrichtung 218, signalübertragungsfähig mit zumindest einer Einrichtung des Satellitenempfangsgeräts 208, über die Schnittstelle 222 mit dem Korrekturdatenanbieter 206 und/oder mit der Einrichtung 294 zur Satellitennavigation verbunden.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Überprüfen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 300 ist ausführbar, um lonosphärenkorrekturparameter zur Satellitennavigation für ein Fahrzeug zu überprüfen. Dabei ist das Verfahren 300 zum Überprüfen in Verbindung mit bzw. unter Verwendung Vorrichtung aus 2 oder einer ähnlichen Vorrichtung und/oder dem Satellitenempfangsgerät aus 2 oder einem ähnlichen Satellitenempfangsgerät ausführbar.
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In einem Schritt 310 des Einlesens wird bei dem Verfahren 300 zum Überprüfen ein Anbietersignal von einer Schnittstelle zu einem Korrekturdatenanbieter eingelesen. Das Anbietersignal repräsentiert lonosphärenkorrekturparameter zur Korrektur ionosphärischer Einflüsse für eine geografische Position bei der Satellitennavigation. In einem Schritt 320 des Ermittelns werden bei dem Verfahren 300 zum Überprüfen Korrekturdaten unter Verwendung einer Zustandsinformation der Ionosphäre zwischen einem Satellitenempfangsgerät des Fahrzeugs an der geografischen Position und zumindest einem Satelliten ermittelt. Die Zustandsinformation wird unter Verwendung mindestens eines zwischen dem zumindest einen Satelliten und dem Satellitenempfangsgerät übertragenen Satellitensignals bestimmt. Nachfolgend wird bei dem Verfahren 300 zum Überprüfen in einem Schritt 330 des Durchführens ein Vergleich zwischen den lonosphärenkorrekturparametern und den Korrekturdaten durchgeführt, um die lonosphärenkorrekturparameter zu überprüfen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bzw. werden der Schritt 310 des Einlesens, der Schritt 320 des Ermittelns und/oder der Schritt 330 des Durchführens mittels des Satellitenempfangsgeräts ausgeführt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren 300 zum Überprüfen auch einen Schritt 340 des Bereitstellens eines Überprüfungssignals abhängig von einem Vergleichsergebnis zur Verwendung durch das Satellitenempfangsgerät, den Korrekturdatenanbieter und/oder eine Einrichtung zur Satellitennavigation des Fahrzeugs auf. Optional ist auch der Schritt 340 des Bereitstellens mittels des Satellitenempfangsgeräts ausführbar.
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Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren, insbesondere die 2 und 3, werden nachfolgend Ausführungsbeispiele sowie Vorteile von Ausführungsbeispielen mit anderen Worten zusammenfassend nochmals kurz erläutert und/oder vorgestellt.
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Der Korrekturdatenanbieter 206 nutzt beispielsweise ein Netz von GNSS-Referenzstationen, um aus einer Gesamtheit der GNSS-Beobachtungen dort installierter Mehrfrequenz-Empfänger und deren bekannten Positionen die lonosphärenkorrekturparameter 213 zu berechnen, die Nutzern des Dienstes dann zur Verfügung gestellt werden. Systematische Fehler im GNSS-Weltraum-Segment, wie Satellitenuhrenfehler und Orbitfehler, sind für alle Nutzer gleich und daher gut zu modellieren. Ionosphärische Störungen können lokal jedoch sehr unterschiedlich ausfallen. Die GNSS-Empfänger an den Referenzstationen empfangen die GNSS-Signale auf unterschiedlichen Frequenzen und können damit den Gesamtelektroneninhalt (TEC = Total Electron Content) bestimmen. Dieser Wert wird genutzt, um den Zustand der Ionosphäre zu beschreiben. Typischerweise werden lonosphärenkorrekturparameter 213 als ein infinitesimal dünnes, sphärisches Modell (single layer model) mit einem sogenannten VTEC (vertical TEC) beschrieben. Empfangsgeräte der Nutzer können daraus dann den für die eigenen GNSS-Beobachtungen gültigen STEC (slant TEC bzw. schrägen TEC), der tatsächlich für die Strecke zwischen Satellitenempfangsgerät 208 und Satellit 202 gültig ist, approximieren.
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Da die Referenzstationen nicht beliebig dicht sein können und in die Modellierung der lonosphärenkorrekturdaten bzw. lonosphärenkorrekturparameter 213 nur die STEC-Werte der einzelnen Referenzstationen eingehen, können lokale Störungen bzw. hohe Gradienten entweder mit geringerer Genauigkeit modelliert oder für die Referenzstationen eventuell unbeobachtbar sein. Die lonosphärenkorrekturparameter 213 und einen Nutzer tatsächlich betreffende lonosphärenfehler würden dann nicht mehr zusammenpassen. Gemäß Ausführungsbeispielen kann jedoch eine Verarbeitung der Messungen mit einer möglichst korrekten Gewichtung in z. B. in der Navigationsschätzung erreicht werden, was zu einer verbesserten Positionsgenauigkeit führen und somit auch Einfluss auf eine Berechnung der Integrität des Satellitennavigationssystems 200 haben kann.
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Gemäß Ausführungsbeispielen erfolgt eine kontinuierliche Berechnung der STEC-Werte bzw. Zustandsinformation sowie Korrekturdaten 215 und ein Vergleich mit den aus den lonsophärenkorrekturparametern 213 erhaltenen STEC-Werten. Hierfür kann beispielsweise ein Mehrfrequenzreceiver genutzt werden, z. B. unter Verwendung von geometriefreien Linearkombinationen. Werden deutliche Abweichungen der Werte in dem Vergleichsergebnis 217 beobachtet oder kommt es in einem der Parameter, d. h. den lonosphärenkorrekturparametern 213 oder den Korrekturdaten 215 zu starken Schwankungen, kann dies auf eine lokale ionosphärische Störung hinweisen, die somit erkannt werden kann. Innerhalb des Satellitennavigationssystems 200 kann diese Information genutzt werden, um einzelne Messungen entsprechend anders zu gewichten und dies in eine Integritätsbetrachung des Gesamtsystems mit einzubeziehen und gegebenenfalls eine Nichtverfügbarkeit anzuzeigen.
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Für globale Anwendungen ist eine Unterteilung der Erdoberfläche in unterschiedliche geografische Bereiche abhängig von der ionosphärischen Aktivität oder Abdeckung durch GNSS-Nutzer denkbar. Beispielsweise können unter Einsatz der Überprüfungsvorrichtung 210 und/oder des Verfahrens 300 somit Konsistenzüberprüfungen zwischen tatsächlichen Beobachtungen und Modellgrößen für Länder (z. B. Europa, Nordamerika, China, ...) oder geografischen Breiten bzw. Tageszeiten (äquatornah, mittlere Breiten, Polarregion, Tag, Nacht) ausgeführt werden. Eine damit gewonnene Information dient beides Weise einer Beurteilung der lonosphärenkorrekturparameter 213 und kann ebenfalls in einer Integritätsbetrachtung und Gewichtung berücksichtigt werden. Eine regionale Konsistenzprüfung kann zudem genutzt werden, um unterschiedliche Korrekturdatenanbieter 206 gegenseitig zu validieren und die Stärken und Schwächen von Modellen aufzuzeigen. Ein solcher Vergleich kann ein Auswahlkriterium für oder gegen einen Anbieter liefern.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
