DE112010001876T5

DE112010001876T5 - Verfahren und Geräte zur GNSS-Signalverarbeitung

Info

Publication number: DE112010001876T5
Application number: DE112010001876T
Authority: DE
Inventors: Ulrich Vollath
Original assignee: Trimble Navigation Ltd
Current assignee: Trimble Inc
Priority date: 2009-05-02
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2012-08-02
Also published as: WO2010129020A2; CN102414577B; US20120026038A1; US8717237B2; WO2010129020A3; CN102414577A

Abstract

Es werden Verfahren und Geräte bereitgestellt zur Verarbeitung einer Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von Beobachtungen von GNSS-Signalen von mehreren Sender über mehrere Epochen abgeleitet werden, wobei die GNSS-Signale ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band aufweisen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann, umfassend folgende Schritte: Erzielen von Trlen von Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals, Erzielen von Code-Beobachtungen des Breitbandsignals, und Schätzen aus einer Gruppe von Observablen, welche die Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, die Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals und die Code-Beobachtungen des Breitbandsignals umfassen, von Werten für eine Parametergruppe, die Folgendes umfasst: die Position eines Empfängers der GNSS-Signale, den Uhrfehler eines Empfängers der GNSS-Signale, und ein Array von Ambiguitäten, das eine Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals erzielt werden, und eine Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt werden, umfasst.

Description

KREUZVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung nimmt die vorläufige US-Patentanmeldung 61/215,295, VOLLATH U., „GNSS Surveying Methods and Apparatus”, eingereicht am 2. Mai 2009, deren Inhalt hiermit zur Bezugnahme übernommen wird, in Anspruch.
Der Inhalt des US-Patents 7,432,853, VOLLATH U., „Ambiguity Estimation of GNSS Signals for Three or more Carriers”, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der US-Patentanmeldung 12/286,672, VOLLATH U., „Ambiguity Estimation of GNSS Signals for Three or more Carriers”, eingereicht am 30. September 2008, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt des US-Patents 7,312,747, VOLLATH U. und DOUCET K., „Multiple-GNSS and FDMA High-Precision Carrier-Phase Based Positioning”, vom 25. Dezember 2007, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der Patentanmeldungsschrift US 2008/0165055, VOLLATH U. und DOUCET K., „ GNSS Signal Processing with Frequency-Dependent Bias Modeling”, vom 10. Juli 2008, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der Patentanmeldungsschrift US 2008/0165054, VOLLATH U. und DOUCET K., „GNSS Signal Processing with Partial Fixing of Algorithms”, vom 10. Juli 2008, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der internationalen Patentschrift WO 2007/032947 , KOLB, P., „Ionosphere Modeling Apparatus and Methods”, vom 22. März 2007, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der Patentanmeldungsschrift US 2009/0027264, CHEN, X. und VOLLATH U., „GNSS Signal Processing Methods and Apparatus”, vom 29. Januar 2009, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der Patentanmeldungsschrift US 2008/0165053, LIU, J. und VOLLATH U. und WEST. P. und KLOSE S., „Fast Decimeter-Level GNSS positioning”, vom 10. Juli 2008, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der US-Patentanmeldung 12/321,843, LIU, J. und VOLLATH U. und WEST. P. und KLOSE S., „Fast Decimeter-Level GNSS positioning”, eingereicht am 26. Januar 2009, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der US-Patentanmeldung 12/291,888, VOLLATH U. und KLOSE S., „Real-Time Fast Decimeter-Level GNSS positioning”, eingereicht am 14. November 2008, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der internationalen Patentschrift WO 2009/000314 , VOLLATH U. und DOUCET K., „Position Tracking Device and Method”, vorn 31. Dezember 2008, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der US-Patentanmeldung 12/319,623, TALBOT N. und VOLLATH U., „Processing Multi-GNSS Data From Mixed-Type Receivers”, eingereicht am 8. Januar 2009, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US2008/012045, VOLLATH U., „Generalized Partial Fixing”, mit dem internationalen Einreichungsdatum vom 23. Oktober 2008, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der vorläufigen US-Patentanmeldung 61/189,382, VOLLATH U. und TALBOT N., „Position Estimation Methods and Apparatus”, eingereicht am 19. August 2008, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der vorläufigen US-Patentanmeldung 61/208,233, TALBOT N. und VOLLATH U., „GNSS Surveying Methods and Apparatus”, eingereicht am 22. Februar 2009, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
Der Inhalt der vorläufigen US-Patentanmeldung 61/208,340, VOLLATH U. und TALBOT N., „GNSS Surveying Methods and Apparatus”, eingereicht am 22. Februar 2009, wird hiermit zur Bezugnahme übernommen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der globalen Navigationssatellitensysteme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren und Geräte zum Verarbeiten von Signalen von GNSS-Satelliten mit mehreren Signalen auf einem einzigen Band, die zusammen oder getrennt verfolgt werden können.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Zu den globalen Navigations-Satellitensystemen (GNSS) gehören das globale Positionsbestimmungssystem (GPS), das GLONASS-System, das vorgeschlagene Galileo-System und das vorgeschlagene Beidou-(Compass-)System.
Das globale Positionsbestimmungssystem verwirklichte seine ursprünglichen Entwurfsziele, als es 1995 seine volle Betriebsfähigkeit erreichte. Technische Fortschritte und neue Anforderungen an das System haben seitdem zu Modernisierungsbemühungen geführt. Das GPS-Modernisierungsprojekt betrifft neue Bodenstationen und neue Satelliten mit zusätzlichen Navigationssignalen und besserer Genauigkeit und Verfügbarkeit. Der erste GPS-Satellit mit Dreifrequenz-Fähigkeit, wozu die neue L5-Frequenz gehört, GPS Block IIF-1, wird voraussichtlich im Sommer 2009 gestartet. Das neue L5-Signal für den Zivilgebrauch wird voraussichtlich die Signalstruktur für eine bessere Leistung verbessern, und zwar mit größerer Übertragungsleistung und größerer Bandbreite als die L1- und L2C-Signale, um Störungen besser als mit L2 zu handhaben. Der Start von zusätzlichen dreifrequenten GPS-Satelliten ist geplant, wobei eine vollständige Dreifrequenz-Konstellation wahrscheinlich erst 5 bis 7 Jahre später verfügbar sein wird. Die GPS-Signale werden jeweils auf einem getrennten Träger moduliert und werden somit in einem Empfänger individuell verfolgt. Das GPS-System ist dazu ausgelegt, um sich auf zwei Dienstebenen einzustellen: Zivil und Militär.
Das europäische Galileo-Satellitensystem wird ähnliche Fähigkeiten aufweisen, sie jedoch eventuell nicht alle zur freien Sendung bereitstellen. Das Galileo-Startprogramm ist gegenüber der ursprünglichen Planung in Verzug. Bisher wurden nur die beiden Galileo-Validierungselement-Satelliten GIOVE-A und GIOVE-B gestartet. Ein wichtiger Unterschied zum GPS-System besteht darin, dass die Signalstruktur des Galileo-Systems geplant ist, um zehn verschiedene Signale aufzuweisen, die auf vier Frequenzbändern gesendet werden, um sich auf vier Dienstebenen einzustellen. Die Galileo-Signale E1 und E2 befinden sich aufgetrennten Trägern auf dem E2-L1-E1-Band (manchmal als L1-Band bezeichnet). Das Galileo-Signal E1 weist eine breitere Signalfrequenzspanne als das GPS-Signal L1-C/A auf, so dass ein einfacher Empfänger, der die Hauptkeule des Galileo-Signals E1 Offener Dienst („Open Service”, OS) verarbeitet, mehr Energie verbraucht als seine gleichwertige Verarbeitung der Hauptkeule des GPS C/A-Signals. Das Galileo E6-Signal befindet sich auf einem getrennten Träger auf dem E6-Band, das die Signale für gewerblichen Dienst („Commercial Service”, CS) und öffentlichen regulierten Dienst („Public Regulated Service”, PRS) überträgt. Dagegen befinden sich das Galileo E5a-Signal und das E5b-Signal auf einem einzigen Träger auf dem L5-E5a-E5b-Band. Die Signale E5a und E5b [haben] zwei Spektralanteile, die durch eine einzige Modulation erzeugt werden, die als alternative Binary Offset-Carrier (AltBOC) Modulation bezeichnet wird. Die AltBOC-Modulation bietet eine konstante Hüllkurve und ermöglicht es dabei den Empfängern, die beiden Spektralkeulen zu unterscheiden. Die AltBOC-Modulation ermöglicht ein kohärentes Verfolgen des gesamten E5a+E5b-Signals als ein einziges Breitbandsignal oder ein nicht kohärentes Verfolgen eines jeden der E5a- und E5b-Signale getrennt. Die E5a- und E5b-Signale stehen den Diensten „Open Service” (OS), „Commercial Service” (CS) und „Safety of Life” (SOL) zur Verfügung.
Das Galileo-System ist das einzige System, das derzeit vorgeschlagen wird, um ein Signal auf einem Band zu senden, das ein erstes Signal und ein zweites Signal aufweist, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können oder getrennt verfolgt werden können. Das chinesische Compass-System befindet sich im frühen Versuchsstadium und seine Signalstruktur könnte sich noch ändern. Vom russischen GLONASS-System wird erwartet, dass es zu einem späteren Zeitpunkt über zusätzliche Frequenzfähigkeiten verfügt und seine Signalstruktur kann sich auch noch ändern. Indien plant ebenfalls ein GNSS-System.
Verbesserte Verfahren und Geräte zum Verarbeiten von GNSS-Signalen sind erwünscht, insbesondere um die Ambiguitätsschätzung von GNSS-Signalen zu verbessern, die ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem Band aufweisen und die als ein einziges Breitbandsignal oder getrennt verfolgt werden können.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Verfahren und Geräte gemäß den Ausführungsformen der Erfindung stellen eine verbesserte Verarbeitung von GNSS-Signalen bereit, die ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band aufweisen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann.
Einige Ausführungsformen stellen eine verbesserte Ambiguitätsschätzung solcher GNSS-Signale alleine bereit. Andere Ausführungsformen stellen eine verbesserte Ambiguitätsschätzung solcher GNSS-Signale zusammen mit anderen GNSS-Signalen auf einem oder mehreren anderen Bändern bereit.
Gemäß einigen Ausführungsformen werden Verfahren bereitgestellt zum Verarbeiten einer Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von Beobachtungen von GNSS-Signalen von mehreren Sendern über mehrere Epochen abgeleitet werden, wobei die GNSS-Signale ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band aufweisen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann, umfassend folgende Schritte: Erzielen bzw. Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, Erzielen bzw. Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals, Erzielen bzw. Erhalten von Code-Beobachtungen des Breitbandsignals und Schätzen aus einer Gruppe von Observablen, welche die Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, die Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals und die Code-Beobachtungen des Breitbandsignals umfassen, von Werten für eine Gruppe von Parametern, umfassend: die Position eines Empfängers der GNSS-Signale, den Uhrfehler eines Empfängers der GNSS-Signale und ein Array von Ambiguitäten, das eine Ambiguität für jeden Sender, von dem die Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals erzielt bzw. erhalten werden, und eine Ambiguität für jeden Sender, von dem die Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt bzw. erhalten werden, umfasst.
Gemäß einigen Ausführungsformen sind das erste Signal und das zweite Signal jeweilige Spektralanteile einer einzigen alternativen Binary Offset-Modulation. Gemäß einigen Ausführungsformen ist das erste Band das Galileo E5-Band, das einzige Breitbandsignal ist das Galileo E5ab-Signal, das erste Signal ist das Galileo E5a-Signal und das zweite Signal ist das Galileo Eb5-Signal.
Gemäß einigen Ausführungsformen weisen die GNSS-Signale ein drittes Signal auf einem zweiten Band auf, wobei das Verfahren ferner das Erzielen von Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals erzielt bzw. erhalten werden. Gemäß einigen Ausführungsformen ist das zweite Band das Galileo E2-L1-E1-Band und das dritte Signal ist das Galileo E1-Signal.
Einige Ausführungsformen umfassen ferner das Erzielen von Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals erzielt werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen weisen die GNSS-Signale ein viertes Signal auf einem dritten Band auf, wobei das Verfahren ferner das Erzielen von Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, wobei die Gruppe von Observabln ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals erzielt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen ist das dritte Band das Galileo E6-Band und das vierte Signal ist das Galileo E6-Signal.
Einige Ausführungsformen umfassen ferner das Erzielen von Code-Beobachtungen des ersten Signals, und die Gruppe von Observablen umfasst ferner die Code-Beobachtungen des ersten Signals. Einige Ausführungsformen umfassen ferner das Erzielen von Code-Beobachtungen des zweiten Signals, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des zweiten Signals umfasst. Einige Ausführungsformen umfassen ferner das Erzielen von Code-Beobachtungen des dritten Signals, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des dritten Signals umfasst. Einige Ausführungsformen umfassen ferner das Erzielen von Code-Beobachtungen des vierten Signals, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des vierten Signals umfasst.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Schätzen der Gruppe von Parameter das Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Filters, das eine Vielzahl von Zuständen aufweist, die Parametern der Parametergruppe entsprechen.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Schätzen der Parametergruppe folgende Schritte: Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von geometriefreien Filtern, die geometriefreie Kombinationen verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreien Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; und Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreien Trägerphasen-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen bzw. erhalten.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Schätzen der Parametergruppe folgende Schritte: Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von Ionosphärenfiltern, die eine geometriefreie Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines Code-Filters, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; und das Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen bzw. erhalten.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Schätzen der Parametergruppe folgende Schritte: Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von Ionosphärenfiltern, die eine geometriefreie Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens einer Bank von zusätzlichen (auch Quintessenz- bzw. „Q-”)Filtern, die eine geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines Code-Filters, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; und Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen bzw. erhalten.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt werden, ein Gleitkommawert, und das Verfahren umfasst ferner das Melden der geschätzten Position des Empfängers. Einige Ausführungsformen umfassen ferner das Festlegen mindestens einer Teilgruppe des Arrays von Ambiguitäten als ganzzahlige Werte und das Melden der geschätzten Position des Empfängers. Einige Ausführungsformen umfassen das Zuordnen von ganzzahligen Werten zu mindestens einer Teilgruppe des Arrays von Ambiguitäten, um eine Vielzahl von Kandidatengruppen zu definieren; das Bestimmen einer Qualitätsmessung für jede der Kandidatengruppen; und das Erzielen eines gewichteten Mittelwertes von mindestens einer Teilgruppe der Kandidatengruppen, wobei jede Kandidatengruppe des gewichteten Mittelwertes basierend auf ihrer Qualitätsmessung gewichtet wird.
Einige Ausführungsformen umfassen ferner das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen vor dem Schätzen der Parametergruppe aus der Gruppe von Observablen.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfassen die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, und die Korrekturen umfassen Beobachtungen von GNSS-Signalen, die an einem Referenzempfänger erfasst werden, wobei das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen das Kombinieren der Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den Beobachtungen, die an dem Referenzempfänger erfasst werden, umfasst, um Differentialbeobachtungen zu erzielen, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen der Werte aus den Differentialbeobachtungen umfasst, und wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen einer Position des Erkundungselementempfängers umfasst.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfassen die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, und die Korrekturen werden von Beobachtungen von GNSS-Signalen abgeleitet, die an einer Vielzahl von Referenzempfängern erfasst werden, wobei das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen das Kombinieren der Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den virtuellen Referenzstationsdaten umfasst, um netzwerkkorrigierte Beobachtungen zu erzielen, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen der Werte aus den netzwerkkorrigierten Beobachtungen umfasst, und wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen einer Position des Erkundungselementempfängers umfasst.
Gemäß einigen Ausführungsformen umfassen die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, wobei die Korrekturen Satellitenbahndaten und Satellitenuhrdaten umfassen, wobei das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen das Kombinieren der Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den Satellitenbahndaten und den Satellitenuhrdaten umfasst, um korrigierte Beobachtungen zu erzielen, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen der Werte aus den korrigierten Beobachtungen umfasst, und wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen einer Position des Erkundungselementempfängers umfasst.
Gemäß einigen Ausführungsformen wird das Schätzen von Werten für die Parametergruppe im Wesentlichen in Echtzeit ausgeführt (z. B. ein paar Sekunden nach dem Erfassen der Beobachtungen der GNSS-Signale). Gemäß einigen Ausführungsformen wird das Schätzen von Werten für die Parametergruppe in einem Nachverarbeitungsvorgang ausgeführt, der im Wesentlichen nicht in Echtzeit abläuft (z. B. in einem Nachverarbeitungsvorgang, der an zuvor aufgezeichneten Beobachtungen ausgeführt wird).
Gemäß einigen Ausführungsformen werden Geräte bereitgestellt, um die zuvor zusammengefassten Verfahren auszuführen. Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein Erkundungselementempfänger bereitgestellt, der solche Geräte umfasst. Gemäß einigen Ausführungsformen wird eine Netzwerkstation bereitgestellt, die solche Geräte umfasst. Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das Anweisungen umfasst, die konfiguriert sind, um eines oder mehrere der oben zusammengefassten Verfahren auszuführen, wenn sie auf einer Computer-Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, das ein Computerprogramm umfasst, das Anweisungen umfasst, die konfiguriert sind, um eines oder mehrere der oben zusammengefassten Verfahren auszuführen, wenn sie auf einer Computer-Verarbeitungseinheit ausgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Diese und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus den Ausführungsformen, die nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungsfiguren beschrieben werden, besser verständlich werden. Es zeigen:
1 schematisch ein Positionsbestimmungsszenario unter Verwendung eines GNSS-Erkundungselementempfängers, der in der Lage ist, GNSS-Signale zu empfangen, die ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band aufweisen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden und von denen jedes getrennt verfolgt wird.
2 ein Blockdiagramm eines integrierten GNSS-Empfängersystems, das in der Lage ist, GNSS-Signale zu empfangen, die ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band aufweisen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden und von denen jedes getrennt verfolgt wird.
3 schematisch die Signalstrukturen innerhalb der Bänder vorhandener GNSS-Systeme.
4 schematisch einen GNSS-Signalverarbeitungsfluss gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
5 schematisch eine Filterarchitektur gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
6 schematisch einen Prozessfluss gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
7 schematisch eine Filterarchitektur gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
8 schematisch einen Prozessfluss gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
9 schematisch eine Filterarchitektur gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen der Erfindung betreffen im Allgemeinen ein beliebiges GNSS, das ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band aufweist, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann.
Die Galileo-Signalstruktur umfasst die Bänder L1, E5a/E5b und E6. Das E6-Band ist ein öffentliches reguliertes Signal und wird daher wohl kaum zur allgemeinen Verwendung verfügbar sein. Die Signale E5a und E5b können zusammen als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden und jedes kann auch getrennt verfolgt werden. Das chinesische Satellitensystem Beidou (Compass) befindet sich bereits in der Entwicklung, es sind jedoch keine Einzelheiten der endgültigen Signalstruktur bekannt. Weitere Einzeleinheiten bestehender und geplanter GNSS-Signalspektren sind bei S. Lo et. al., 2006, „GNSS Album – Images and Spectral Signatures of the New GNSS Signals", INSIDE GNSS, Mai/Juni 2008, S. 46–56, zu finden.
Es werden diverse Verfahren und Geräte zur Verarbeitung von GNSS-Signaldaten beschrieben, die von Beobachtungen von GNSS-Signalen abgeleitet werden, die ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band umfassen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann. Die GNSS-Signale können ferner auch mindestens eines von einem dritten Signal auf einem zweiten Band und einem vierten Signal auf einem dritten Band umfassen. Die GNSS-Signaldaten umfassen mindestens Trägerphasen-Beobachtungen für das erste Signal und das zweite Signal und Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen für das Breitbandsignal. Die GNSS-Signaldaten können ferner Trägerphasen-Beobachtungen und/oder Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen für eines oder alle der Signale umfassen, wie es noch beschrieben wird.
Zur Veranschaulichung geht man davon aus, dass das verwendete Satellitensystem Galileo ist, und somit bezeichnen die nachstehenden Beispiele das erste Signal mit E5a, das zweite Signal mit E5b, das Breitbandsignal mit E5ab, das dritte Signal mit E1 und das vierte Signal mit E6. Die vorgestellten Lösungsansätze sind ahne Weiteres auf die Signale anderer GNSS-Satellitensysteme und Pseudoliten zu übertragen, ohne an Allgemeingültigkeit zu verlieren, unter der Voraussetzung dass die Signalstruktur ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann, umfasst.
Zur Verfolgung der Galileo E5-Frequenz gibt es mehrere Möglichkeiten: E5a, E5b und E5ab-AltBOC. Die E5ab-Modulationsmethode bietet einen Hauptvorteil bei der Stufe des Pseudostreckenfehlers, wenn der E5ab-Code verfolgt wird, obwohl eine getrennte Verfolgung der Signale E5a und E5b eine doppelfrequente, dreifachfrequente oder sogar vierfachfrequente Trägerphasen-Ambiguitätsauflösung mit allen ihren Vorteilen für Zuverlässigkeit und Leistung ermöglicht, ohne das proprietäre und leicht zu blockierende E6-Signal verfolgen zu müssen. Die Verfolgung des E6-Signals ermöglicht ferner eine fünffachfrequente Trägerphasen-Ambiguitätsauflösung.
Wenn man davon ausgeht, dass die Mittenfrequenzen von E5a und E5b ausreichend getrennt sind, um einen maßgeblich anderen Mehrwegfehler zu erreichen, stellen E5a und E5b die optimale Auswahl für Trägerphasen-Beobachtungen dar. Auf Grund der Vorteile für die Code-Verfolgung ist E5ab die beste Wahl für die Verfolgung der E5-Pseudostrecken. Wenn zudem E5ab – um die E5-Frequenz zentriert – zu E5a und E5b im Hinblick auf den Mehrwegfehler unkorreliert ist, dann ist eine vierfachfrequente Ambiguitätsauflösung besser als eine dreifachfrequente. Das Gleiche gilt für die „redundante” Verwendung aller drei Code auf E5:E5a/E5b und E5ab.
Dieser Lösungsansatz ist auch für jedes beliebige andere GNSS-Signal anwendbar, das die Möglichkeit bereitstellt, verschiedene Trägersignale auf einer anderen Frequenz als der Mittenfrequenz zu verfolgen.
Veröffentlichungen über die Verwendung von Galileo-Signalen haben die Verwendung von E1/E5a/E5b-(beispielsweise Simsky, Septentrio) oder E1/E5/E6-(beispielsweise T. U. Delft)Trägerphasen-Beobachtungen für die dreifachfrequente Ambiguitätsauflösung vorgeschlagen und haben E1/E5ab-Trägerphasen-Beobachtungen für die doppelfrequente Ambiguitätsauflösung vorgeschlagen.
Bis jetzt wurde die Verwendung von E5a/E5b-Trägern plus E5ab-Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen noch nicht vorgeschlagen, und auch nicht die Verwendung von E1/E5a/E5b-Trägerphasen-Beobachtungen plus E1/E5ab-Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen. Auch die Verwendung von E1(E5a/E5b/E5ab-Trägerphasen-Beobachtungen für eine vierfachfrequente Ambiguitätsauflösung wurde nicht vorgeschlagen.
Im Prinzip können beliebige Kombinationen von Trägerphasen- und Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungsdaten für die Ambiguitätsauflösung verwendet werden. Die Observablen befolgen im Allgemeinen die standardmäßigen Beobachtungsgleichungen und diese sind linear kombinierbar.
Es hat sich erwiesen, dass die Verwendung von drei oder mehreren Trägern die Zuverlässigkeit und/oder die Konvergenzzeiten von Methoden für die GNSS-Ambiguitätsauflösung verbessert.
Das kürzlich eingeführte GNSS-System R8 von Trimble ist ein Galileofähiges GNSS-Empfängersystem mit mehreren Kanälen, das es ermöglicht, E1, E5a, E5b und E5ab-AltBOC gleichzeitig zu verfolgen. Derzeit können die Signale, die von den experimentellen Testsatelliten Galileo GIOVE-A und GIOVE-B gesendet werden, zu Bewertungs- und Testzwecken verfolgt werden.
Wenn maßgebliche Korrelationen zwischen den verschiedenen E5-Trägern und/oder Codes bestehen, kann dies in der Berechnung der Gleitkommalösung richtig modelliert werden.
Im Allgemeinen erfolgt die Verwendung der Pseudostreckendaten E5ab-AltBOC optimal direkt, d. h. nicht in einer Kombination von Observablen mit anderen Pseudostrecken von anderen Frequenzmodulationen.
Eine herkömmliche Gleitkommaformulierung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet mindestens die Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen von E5ab-AltBOC zusammen mit Trägerphasen-Beobachtungen von E5a und E5b für eine doppelfrequente Ambiguitätsauflösung. Einige Ausführungsformen der Erfindung verwenden auch E1-Trägerphasen-Beobachtungen für eine dreifachfrequente Ambiguitätsauflösung. Einige Ausführungsformen der Erfindung verwenden auch E5ab-Trägerphasen-Beobachtungen für eine vierfachfrequente Ambiguitätsauflösung. Einige Ausführungsformen der Erfindung verwenden ferner E6-Trägerphasen-Beobachtungen für eine fünffachfrequente Ambiguitätsauflösung. Einige Ausführungsformen der Erfindung verwenden ferner die E1-Code-Beobachtungen und/oder die E5a-Code-Beobachtungen und/oder die E5b-Code-Beobachtungen und/oder die E6-Code-Beobachtungen.
Einige Ausführungsformen verwenden eine herkömmliche Formulierung einer Gleitkommalösung für eine vierfachfrequente Ambiguitätsauflösung unter Verwendung von Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen mindestens des Signals E5ab-AltBOC plus (wahlweise) einer beliebigen Kombination von E1, E5a und E5b Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen zusammen mit Trägerphasen-Beobachtungen der Signale E5a und E5b und wahlweise des Signals E1 oder der Signale E1 und E5ab oder der Signale E1 und E5ab und E6.
Einige Ausführungsformen verwenden eine faktorisierte Mehrträgerumsetzung, wie sie bei U. Vollath, „The Factorized Multi-Carrier Ambiguity Resolution (FAMCAR) Approach for Efficient Carrier-Phase Ambiguity Estimation", ION GNSS 17th International Technical Meeting of the Satellite Division, 21. bis 24. September 2004, Long Beach, CA, S. 2499–2508, und in dem US-Patent Nr. 7,432,853 beschrieben wird. Bei einer FAMCAR-Formulierung verwenden einige Ausführungsformen Filter von der Art E5ab-AltBOC ohne Trägercode für jeden Galileo-Satelliten. Bei einigen Ausführungsformen verwenden die Ionosphärenfilter eine beliebige Kombination von Trägerphasen-Beobachtungen der Signale E5a und E5b oder der Signale E1 und E5b oder der Signale E1 und E5a oder der Signale E1 und E5b. Bei einigen Ausführungsformen verwendet das zusätzliche Filter (auch als „Quintessenz” oder „Q-”Filter bezeichnet) Trägerphasendaten der Signale E1, E5a und E5b.
Für eine vierfachfrequente Ambiguitätsauflösung verwenden einige Ausführungsformen der FAMCAR-Umsetzung Code-Filter, die für jeden Galileo-Satelliten eine Kombination aus E5ab-AltBOC-Code ohne Träger verwendet. Bei einigen Ausführungsformen verwenden die Ionosphärenfilter Kombinationen von Trägerphasen-Beobachtungen der Signale E5a und E5b oder der Signale E1 und E5a oder der Signale E1 und E5b oder der Signale E1 und E5a und der Signale E1 und E5b. Bei einigen Ausführungsformen verwenden die zusätzlichen Filter (auch als „Quintessenz” oder „Q-”Filter bezeichnet) Trägerphasen-Beobachtungen der Signale E1, E5a, E5b und E5ab.

Die nachstehende Tabelle fasst die Observablen der Galileo-Signale zusammen, die bei einigen Ausführungsformen verwendet werden. Mit „X” markierte Einträge bezeichnen die Verwendung der Beobachtung; mit „-” markierte Einträge bezeichnen keine Verwendung der Beobachtung; mit „O” markierte Einträge bezeichnen die optionale Verwendung der Beobachtung.

Beschreibung	Trägerphasen-Beobachtungen					Code-(Pseudostrecken-) Beobachtungen
	E1	E5a	E5b	E5ab	E6	E1	E5a	E5b	E5ab	E6
Doppelfrequenz (kostengünstiger Empfänger)	-	X	X	-	-	-	-	-	X	-
Dreifachfrequenz (einziger Code)	X	X	X	-	-	-	-	-	X	-
Dreifachfrequenz (Multi-Code-Optionen)	X	X	X	-	-	O	O	O	X	-
Vierfachfrequenz (einziger Code)	X	X	X	X	-	-	-	-	X	-
Vierfachfrequenz (Multi-Code-Optionen)	X	X	X	X	-	O	O	O	X	-
Fünffachfrequenz (einziger Code)	X	X	X	X	X	-	-	-	X	-
Fünffachfrequenz (Multi-Code-Optionen)	X	X	X	X	X	O	O	O	X	O

TABELLE I
Das Galileo-Signal E5ab-AltBOC ist auf Grund seines relativ geringen Rauschens für Code-Beobachtungen besonders interessant. Die Fähigkeit, diese Beobachtungen zu erfassen, wird bei dem kürzlich eingeführten GNSS-System R8 von Trimble unterstützt. Das Verfolgen des Signals E5ab-AltBOC bietet eine robuste Code-(Pseudostrecken-)Verfolgung mit Streckenabweichungen im Bereich von 5 bis 10 cm. Andere GNSS-Signale liegen typischerweise eher im Bereich von 20 bis 30 cm. Es wird erwartet, dass das Kombinieren von E5ab-Code-Beobachtungen mit Trägerphasen-Beobachtungen von E5a oder E5b oder E1 zu guten Pseudostrecken führt.
Das Kombinieren von E5ab-Code-Beobachtungen mit Trägerphasen-Beobachtungen von E5a und E5b stellt einen Dreifrequenz-Prozess bereit, der bei einem kostengünstigen Einzelband-Empfänger umgesetzt werden kann, da die Radiofrequenz und andere Anforderungen an Hardware und Leistung wesentlich geringer sind als für einen Empfänger mit Mehrbandfähigkeit.
Überlegungen zum Thema Rauschen spielen bei der sinnvollen Auswahl der zu verwendenden Beobachtungen eine Rolle, Beispielsweise ist das E5b-Signal etwa 2 bis 3mal verrauschter als das E5ab-Signal. Eine Mittelwertbildung der Beobachtungen der Signale E5a und E5b würde nur den Mittelwert des Rauschens der beiden Signale nehmen, und man würde erwarten, dass dies den Pseudostreckenfehler um ungefähr 30% reduziert. Dagegen reduzieren Beobachtungen des Signals E5ab-AltBOC die Abweichung um einen Faktor 2 oder 3. Gute (wenig verrauschte) Pseudostrecken-Beobachtungen sind wichtig, weil sie die Konvergenz der Trägerphasen-Ambiguitätsschätzung antreiben, Somit ist das E5ab-Signal eine gute Wahl für Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen.
Für die Ambiguitätsauflösung ist es jedoch hilfreich, so viele Träger wie möglich zu verwenden. Für weitere Informationen über die Ambiguitätsauflösung mit mehreren Trägern siehe z. B. das US-Patent 7,432,853 . Es ist somit wünschenswert, die Trägerphasen-Observablen von E5a und E5b sowie alle verfügbaren Trägerphasen-Observablen von E1, E5ab und E6 zu verwenden. Das Verwenden aller verfügbaren Code-Beobachtungen von den Signalen E1, E5a, E5b und E6 ist ebenfalls hilfreich. Viele der Varianten sind in der obigen Tabelle I abgedeckt.
Aus Sicht der Ressourcen (z. B. Empfänger-Hardware, Verarbeitungskapazität, Energieverbrauch) ist es vernünftig, Untergruppen der Signalbeobachtungen auszuwählen, die den größten Wert für die verwendeten Ressourcen bereitstellen. Einige der möglichen Beobachtungen tragen nicht viel Wert bei. Signale fügen nur Wert als mehrere Signale hinzu, wenn es sich um kohärente Signale von demselben Satelliten handelt. Für Trägerphasen-Beobachtungen ist der Mehrwegfehler das größte Problem, so dass die Verwendung von Trägerphasen-Beobachtungen des E5ab-Signals zusammen mit Trägerphasen-Beobachtungen der Signale E5a und E5b nicht sehr vorteilhaft ist.
Das herkömmliche Filtern von GNSS-Beobachtungen verwendet die wohlbekannte Gleitkommalösung, Die Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen sind folgendermaßen definiert:
und die Trägerphasen-Beobachtungen sind folgendermaßen definiert:
wobei
die Code-Beobachtung eines Signals L von einem Satelliten s an einem Empfänger r ist,
L_i ∊ {L₁, L₂, L₅, E₁, E5a, E5b, E5ab} die Gruppe von möglichen Signalen, z. B. GPS L1, L2 und L5 und Galileo E1, E5a, E5b und E5ab, ist,
K_i ∊ {L₁, L₂, L₅, E₁, E5a, E5b, E5ab} eine vernünftige Auswahl von Code-Beobachtungen ist,
P_j ∊ {L₁, L₂, L₅, E₁, E5a, E5b, E5ab} eine vernünftige Auswahl von Trägerphasen-Beobachtungen ist,
r der Empfänger ist, der die Beobachtung erfasst,
s der Satellit (Sender) ist, von dessen Signal die Beobachtung erfasst wird.
Tr ein Parameter (Filterzustand) für die Troposphäre ist,
I_r ein Parameter (Filterzustand) für die Ionosphäre ist, die sich auf die Beobachtung am Empfänger r auswirkt,
c die Lichtgeschwindigkeit im luftleeren Raum ist,
t_r ein Parameter (Filterzustand) für die Empfängeruhr ist,
t^s ein Parameter (Filterzustand) für die Satellitenuhr ist,
die Wellenlänge des Signals L_i ist,
die Ambiguität in der Trägerphasen-Beobachtung des Signals L_i von dem Satelliten s am Empfänger r ist.
Im Allgemeinen ist es wünschenswert, die kleinste Gruppe von Beobachtungen auszuwählen, die eine gute Leistung ergibt. Es ist auch wünschenswert, so viele Trägerphasen-Beobachtungen, wie es geht, und nicht unbedingt passend zu den Code-Beobachtungen auszuwählen. Die Anzahl von Trägerphasen-Beobachtungen ist wichtig für das Festlegen von Trägerphasen-Ambiguitäten, während für Code-Beobachtungen die Qualität der Code-Beobachtungen am wichtigsten ist. Somit ist es wünschenswert, mit weniger verrauschten Code-Beobachtungen zu beginnen und mehrfrequente Trägerphasen-Beobachtungen für Ionosphärenabschwächung und Ambiguitätsschätzung zu verwenden. Die Trägerphasen-Beobachtungen helfen bei der Abschwächung des Mehrwegfehlers, so dass die Ionosphäreninformationen weniger verrauscht sind. Es ist beispielsweise wünschenswert, Träger zu verwenden, die frequenzmäßig am weitesten getrennt sind, je weiter desto besser, wobei anzuerkennen es, dass sie an langen Basislinien entlang (zwischen Erkundungselement und Referenzempfänger im Differentialbetrieb) und für eine präzise Punktpositionsbestimmung mit einem einzigen Empfänger am wertvollsten sind.
Für die Abschwächung des Mehrwegfehlers ist es hilfreich, wenn die Trägerphasen-Beobachtungen von ähnlicher Qualität sind. Indem man jede davon mit dem Sigma der anderen gewichtet
wird das Optimum (Mindestrauschen) erzielt, wenn das Sigma ungefähr gleich ist: σ² ≡ 1 = 1 / 2(ρ₁ + ρ₂) (4)
Wenn man beispielsweise Trägerphasen-Beobachtungen von E5ab und E1 verwendet, bei denen das Rauschen der E5ab-Beobachtung ungefähr dreimal so stark ist wie das Rauschen der E1-Beobachtung:
Somit ist das Kombinieren der Trägerphasen-Beobachtungen eines „schlechten” Signals mit denen eines „guten” Signals nicht sehr hilfreich und spiegelt sich in der endgültigen Genauigkeit wieder. Die Verwendung von E1-Trägerphasen-Beobachtungen mit E5ab-Trägerphasen-Beobachtungen ist nur geringfügig besser als die Verwendung nur von E5ab-Trägerphasen-Beobachtungen.
Es ist ebenfalls nützlich, den Wert der Verwendung von Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen von zwei Signalen in Betracht zu ziehen, wenn manversucht, die Ionosphäre aus den Code-Beobachtungen ρ der Signale 1 und 2 zu modellieren:
wobei
der Normierungsfaktor der Ionosphäre (Wellenlänge) ist, der die ionosphärischen Informationen in die erste Grundschwingung zurück konvertiert.
Wenn man zurück auf die Ionosphäre umnormiert, weil die Beobachtungen frequenzabhängig sind, wenn λ₁ und λ₂ nahe beieinander liegen und das gleiche σ aufweisen, dann:
Somit sind die Ionosphäreninformationen im Vergleich zu den verwendeten individuellen Pseudostrecken sehr verrauscht und stellen somit sehr wenig Informationen bereit, wenn die Frequenzen nahe beieinander liegen.
Die Situation ist besser, wenn die Frequenzen weit auseinander liegen:
wobei
von der „schlechtesten” Code-Beobachtung dominiert wird.
Somit ist das Ergebnis der Mittelwertbildung von Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen von zwei Signalen besser als die schlechteste der beiden Beobachtungen, jedoch nahe an dieser liegend, doch für die Ionosphäre ist das Ergebnis schlechter als die schlechteste der beiden Beobachtungen.
Es gibt mehrere Gründe, weshalb es eher wünschenswert ist, über Trägerphasen-Beobachtungen von mehreren Signalen als über Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen von mehreren Signalen zu verfügen:

• Die Fehlerverbreitung der Trägerphasen-Beobachtungen ist mit der von Code-Beobachtungen vergleichbar.
• Die Trägerphasen-Beobachtungen weisen ungefähr die gleiche Qualität auf, was ungefähr zu der gleichen Qualität führt, wenn der Mittelwert gebildet wird, im Gegensatz zu Code-Beobachtungen, deren Qualität unterschiedlich ist und die zu einer Qualität führen, die näher an der schlechtesten der beiden Beobachtungen liegt, wenn ihr Mittelwert gebildet wird.
• Für die Ambiguitätsauflösung ist die endgültige Phasengenauigkeit ausschlaggebend. – Die Genauigkeit der Schätzung der Empfängerposition ist mit den Ambiguitätsschätzungen der Gleitkommalösung nicht so gut wie mit richtigen festgelegten Ambiguitätswerten oder mit einem gewichteten Mittelwert von ganzzahligen Ambiguitäts-Kandidatengruppen. – Die Ionosphäreninformationen für jeden richtigen ganzzahligen Ambiguitätskandidaten liegen bei einer Größenordnung von 1 cm.
• Die Ambiguitäten für alle Träger müssen übereinstimmen (außer Ionosphäre). – Wenn ganzzahlige Ambiguitäts-Kandidatengruppen gebildet werden, stimmen sie manchmal nicht überein.

Diese Überlegungen veranschaulichen, warum es wünschenswert ist, die Auswahl von Signalen zu optimieren, für die Code-Beobachtungen und Trägerphasen-Beobachtungen bei dem Schätzungsprozess verwendet werden. Zusammenfassend: Für Code-Filter ist die Qualität der besten Code-Beobachtung ausschlaggebend, während für Ionosphärenfilter die Qualität der schlechtesten Code-Beobachtung ausschlaggebend ist.
Vergleichsweise ist der Rauschfaktor für die GPS-Code L1/L2 σ(I) 2,2, somit √2 besser, und der Gesamtfaktor beträgt 3.
Das US-Patent 7,432,853 beschreibt auch FAMCAR-Methoden für eine Trägerambiguitätsschätzung auf zwei oder auf drei oder mehreren Frequenzen und für eine uneinheitliche Trägerambiguitätsschätzung auf zwei Frequenzen und auf drei oder mehreren Frequenzen. Ionosphärenfilter bilden einen wichtigen Teil der FAMCAR-Schätzungsmethode für eine Ambiguitätsschätzung auf zwei oder mehreren Frequenzen. Auf kurzen Basislinien ist der ionosphärische Einfluss eng eingeschränkt, und diese Informationen sind dabei behilflich, die Schätzung der Ambiguitäten der Träger-Frequenz-Beobachtungen, die in den Filtern verwendet werden, zu verbinden. Die zusätzlichen (auch „Quintessenz” oder „Q-” genannten)Filter steuern nicht das gleiche Informationsniveau wie die Ionosphärenfilter bei. Auf langen Basislinien, wo der ionosphärische Einfluss nicht so gut bekannt ist, stellen die Ionosphärenfilter immer noch eine nützliche Einschränkung für die Beziehung zwischen den Ambiguitäten der Träger-Frequenz-Beobachtungen bereit. Die Einschränkung des ionosphärischen Einflusses ist für eine erfolgreiche ganzzahlige Trägerphasen-Ambiguitätsauflösung wichtig. Wenn die GNSS-Signalträger zusammenhängend aus der gleichen Grundfrequenzreferenz auf dem Satelliten abgeleitet werden, besteht eine Eigenbeziehung zwischen den Trägerambiguitäten. Diese Beziehung führt zu einem Suchraum, in dem die Übereinstimmung der Trägerwellenfronten nur auf bestimmten Harmonischen der Trägerfrequenzen vorkommt.
Gemäß einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird ein zusätzliches Filter (auch als „Quintessenz-” oder „Q-”Filter bezeichnet) hinzugefügt, um die dritten und nachfolgenden Träger für jeden Satelliten zu modellieren.
Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein hilfsmäßiges Code-Filter unter Verwendung einer Code-Träger-Kombination hinzugefügt, um die Code-Beobachtung auf einer dritten Frequenz zu nutzen, z. B. E1, E5a oder E5b, um den Schätzungsprozess zu verbessern.
Die Auswahl der Beobachtungsart für die dritte Frequenz ist wichtig. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung verwenden die dreifrequenten Ionosphärenfilter eine geometriefreie, bestmögliche, ionosphärische Kombination. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung verwenden die zusätzlichen Filter (auch „Quintessenz-” oder „Q-”Filter genannt) drei Frequenzen, um eine geometriefreie, ionosphärenfreie Phasenkombination zu verwenden. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet die Code-Träger-Kombination der hilfsmäßigen Code-Filter die Code-Beobachtung der dritten Frequenz (z. B. E5a oder E5b, wobei die Code-Beobachtungen der ersten und zweiten Frequenz E5ab und E1 sind) mit einer dreifrequenten Trägerphasen-Kombination (z. B. eine Kombination aus Trägerphasen-Beobachtungen für E5ab/E1/E5a oder E5ab/E1/E5b), die einen ionosphärischen Einfluss aufweist, der mit dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung identisch ist (z. B. eine Trägerphasen-Kombination für E5ab/E1/E5a oder E5ab/E1/E5b mit einem ionosphärischen Einfluss, der jeweils mit dem ionosphärischen Einfluss der Code-Beobachtung für E5a oder E5b übereinstimmt).
1 bildet schematisch ein Positionsbestimmungsszenario 100 unter Verwendung eines GNSS-Empfängers 105 ab, der in der Lage ist, ein erstes Signal (z. B. Galileo E5a) und ein zweites Signal (z. B. Galileo E5b) auf einem ersten Band (z. B. Galileo E5) zu empfangen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können (z. B. Galileo E5ab-AltBOC) und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann. Jedes der Signale wird von dem Empfänger 105 für jeden der sichtbaren GNSS-Satelliten verfolgt, wie etwa die GNSS-Satelliten 110, 120, 130. Die Signale werden durch die Erdatmosphäre 140 beeinflusst (insbesondere durch die Ionosphäre und die Troposphäre), und durch den Mehrwegempfang, wie er schematisch bei 150 abgebildet ist. 1 zeigt ebenfalls eine optionale Korrekturquelle, um optionale Korrekturdaten 170 zur Verwendung bei der Verarbeitung von Beobachtungen der Satellitensignale, die an dem Empfänger 105 erfasst werden, zuzuführen.
2 ist ein Blockdiagramm eines typischen integrierten GNSS-Empfängersystems 200 mit einer GNSS-Antenne 205 und Kommunikationsantennen 210. Das GNSS-System R8 von Trimble ist ein Beispiel eines derartigen Systems. Das Empfängersystem 200 kann als Erkundungselement oder Basisstation oder Referenzstation dienen. Das Empfängersystem 200 umfasst einen GNSS-Empfänger 215, ein Computersystem 220 und eine oder mehrere Kommunikationsverbindungen 225. Das Computersystem 220 umfasst einen oder mehrere Prozessoren 230, ein oder mehrere Datenspeicherelemente 235, Programmcode 240 mit Anweisungen zum Steuern des Prozessors oder der Prozessoren 230 und Benutzer-Ein-/Ausgabe-Vorrichtungen 245, die eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen 250 umfassen, wie etwa ein Display oder einen Lautsprecher oder Drucker und eine oder mehrere Vorrichtungen 255 zum Empfangen einer Benutzereingabe, wie etwa eine Tastatur oder ein Touchpad oder eine Maus oder ein Mikrofon.
4 bildet schematisch die Bereiche des unteren L-Bandes und des oberen L-Band des Spektrums ab, wo sich die Signale von GPS, Glonass und Galileo befinden. Im unteren Bereich des unteren L-Bandes befinden sich die Signale von GPS L5, Galileo E5a und E5b und E5ab. Im mittleren Bereich des unteren L-Bandes befinden sich die Signale von GPS L2 und Glonass G2. Im oberen Bereich des unteren L-Bandes befindet sich das Signal von Galileo E6. Im unteren Bereich des oberen L-Bandes befinden sich die Signale von GPS L1, Galileo L1, Galileo E2 und die Galileo E1. Im oberen Bereich des oberen L-Bandes befindet sich das Signal von Glonass G1.
4 bildet schematisch einen höheren GNSS-Signalverarbeitungsfluss 400 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Eine GNSS-Signaldatengruppe 405 ist eine Gruppe von Beobachtungen, die erzielt werden, indem Signale von mehreren Satelliten an einem Empfänger empfangen werden. Die GNSS-Signaldatengruppe 405 wird wahlweise bei 410 auf ein anschließendes Filter vorbereitet. Die sich ergebenden vorbereiteten Daten 415 umfassen Code-(Pseudostrecken-)Beobachtungen und Trägerphasen-Beobachtungen von GNSS-Signalen, wie zuvor beschrieben.
Gemäß einigen Ausführungsformen bedingt die Datenvorbereitung 410 einige oder alle der folgenden Schritte: (1) Speicherung (Zwischenspeicherung) von GNSS-Beobachtungsdaten einer Erkundungselementepoche, (2) zeitliche Synchronisation der GNSS-Beobachtungsdaten zwischen Referenz- und Erkundungselementepoche, nachdem die Referenzdaten empfangen wurden, (3) Anwendung von Antennenkorrekturmodellen auf Beobachtungen von Basis und Erkundungselement, (4) optionale Bildung von Pseudostrecken- und Trägerphasen-Beobachtungen für jedes GNSS-Frequenzband mit einer einzigen Differenz (zwischen Basis und Erkundungselement), (5) optionale Anwendung von troposphärischen Korrekturmodellen auf Einzeldifferenz-Beobachtungen, (6) optionale Anwendung von ionosphärischen Korrekturmodellen auf Einzeldifferenz-Beobachtungen, (7) Bildung einer oder mehrerer linearer Kombinationen von Trägerphasen- und Pseudostrecken-Beobachtungen für jeden Satelliten – z. B. optionale Bildung einer ionosphärenfreien Trägerphasen-Kombination mit einer einzigen Differenz, einer schmalspurigen Pseudostrecken-Kombination mit einer einzigen Differenz, usw. Die linearen Kombinationen weisen bestimmte wichtige Kennzeichen auf, die während der Positionsberechnungen ausgenutzt werden. Beispielsweise sind ionosphärenfreie Kombinationen im Wesentlichen frei von ionosphärischem Einfluss. Die Einzeldifferenzbildung von GNSS-Beobachtungen (in einer Situation, in der eine differentiale Verarbeitung möglich ist) trägt dazu bei, die Auswirkung von Satelliten zu reduzieren, die von Fehlerquellen abhängig sind. Satellitenuhrfehler werden im Wesentlichen entfernt durch die Einzeldifferenzbildung zwischen den Empfängerdaten von Basis und Erkundungselement, die zum gleichen Zeitpunkt (Epoche) erhoben wurden. Wenn eine Einzeldifferenzbildung nicht anwendbar ist, wie etwa für die Netzwerkverarbeitung einer Referenzstation oder eine präzise Punktpositionsbestimmung, bei der es keine einzelne Basisstation gibt, bedingt die Datenvorbereitung wahlweise das Kombinieren von Beobachtungen des Erkundungselementempfängers mit anderen Korrekturen, wie etwa Netzwerkkorrekturdaten, die aus Beobachtungen der GNSS-Signale erstellt werden, die an mehreren Referenzstationen erfasst werden, oder bei einer präzisen Punktpositionsbestimmung Korrekturdaten für Satellitenumlaufbahn und Satellitenuhr.
Die vorbereiteten GNSS-Signaldaten 415 werden einem Filterelement 420 zugeführt, das Werte für Zustände eines Filterzustandsvektors schätzt, der Zustände für Empfängerposition, Empfängeruhr und Trägerphasen-Ambiguitäten umfasst, und der wahlweise Zustände für atmosphärische Einflüsse, wie etwa Ionosphäre und Troposphäre, und Zustände für Mehrwegfehler und/oder andere fehlermodellierte Fehlerquellen umfasst. Das Ergebnis ist ein Array 425 von geschätzten Werten für die Zustände des Zustandsvektors mit verknüpften statistischen Daten. Bei 430 wird eine geschätzte Position 435 des Empfängers optional erstellt und gemeldet.
5 bildet schematisch eine Architektur 500 zum Ausführen des GNSS-Signalverarbeitungsflusses aus 4 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. Die GNSS-Signaldatengruppe 405 wird optional in einem Datenvorbereitungselement 510 auf ein anschließendes Filtern vorbereitet. Die vorbereiteten GNSS-Signaldaten 415 werden einem Filterelement 420 zugeführt, welches das Array 445 von geschätzten Werten für die Zustände des Zustandsvektors mit verknüpften statistischen Daten schätzt. Ein optionales Positionsberechnungselement 530 schätzt und meldet eine geschätzte Position 435 des Empfängers.
6 zeigt eine Variante 600 des Prozessflusses aus 4 ähnlich wie sie in dem US-Patent 7,432,853 mit Bezug auf 5 dieses Patentes beschrieben wird. Bei der Ausführungsform aus 6 ist der Schätzungsprozess 420 in zwei Teile unterteilt: bei 620 das Anwenden eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array 625 von Zustandsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination mit damit verbundenen statistischen Informationen zu erzielen, und bei 630 das Anwenden einer einzigen Bank von geometriefreien Filtern, die geometriefreie Kombinationen verwenden, um ein Array 635 von Zustandsschätzungen für die geometriefreien Kombinationen mit damit verbundenen statistischen Informationen zu erzielen. Bei 640 werden die Arrays 625 und 635 kombiniert, um das Array 425 von Zustandsschätzungen mit verknüpften statistischen Daten zu bilden. Die lineare Beschaffenheit der obigen Beobachtungsgleichungen (1) und (2) ermöglicht eine lineare Kombination der Arrays 625 und 635 und das kombinierte Ergebnis ist mit dem Array 425 aus 4 identisch. Bei 430 wird eine geschätzte Position 435 des Empfängers optional erstellt und gemeldet.
7 zeigt eine Variante 700 der Architektur aus 5 ähnlich wie diejenige, die in dem US-Patent 7,432,853 beschrieben wird. Bei der Ausführungsform aus 7 ist das Schätzungsfilterelement 520 in zwei Teile unterteilt: bei 720 ein Geometriefilter, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array 625 von Zustandsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination mit damit verbundenen statistischen Informationen zu erzielen, und bei 730 eine einzige Bank von geometriefreien Filter, die geometriefreie Kombinationen verwenden, um ein Array 635 von Zustandsschätzungen für die geometriefreien Kombinationen mit damit verbundenen statistischen Informationen zu erzielen. Das Kombinationselement 740 kombiniert die Arrays 625 und 635, um das Array 425 von Zustandsschätzungen mit verknüpften statistischen Daten zu bilden. Das optionale Positionsberechnungselement 430 erstellt und meldet eine geschätzte Position 435 des Empfängers.
8 bildet schematisch einen höheren GNSS-Signalverarbeitungsfluss 800 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ab. 8 zeigt eine Variante 800 des Prozessflusses aus 4 ähnlich wie diejenige, die in dem US-Patent 7,432,853 mit Bezug auf 6, 15, 16 und 17 dieses Patentes beschrieben wird. Bei der Ausführungsform aus 8 ist der Schätzungsprozess 420 in mehrere Teile unterteilt: bei 810 Anwenden eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array 830 von Schätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination mit damit verbundenen statistischen Informationen zu erzielen; bei 815 Anwenden einer Bank von Ionosphärenfiltern (ein Filter pro Satellit), die eine Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array 835 von Schätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination zu erzielen; bei 820 optionales Anwenden einer oder mehrere Bänke von zusätzlichen Filtern 820 (auch „Quintessenz-” oder „Q-”Filter genannt, ein Filter pro Bank pro Satellit), die ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombinationen verwenden, um ein Array 840 von Schätzungen für die ionosphärenfreien Trägerphasen-Kombinationen zu erzielen; bei 825 optionales Anwenden einer oder mehrere Bänke von Code-Filtern (ein Filter pro Bank pro Satellit), die ionosphärenfreie Code-Träger-Kombinationen verwenden, um ein Array 845 von Schätzungen für die ionosphärenfreien Code-Träger-Kombinationen zu erzielen.
Bei 850 werden die Arrays 830, 835, 840 und 845 kombiniert, um ein Array 425 von Zustandsschätzungen mit verknüpften statistischen Daten zu bilden. Die lineare Beschaffenheit der obigen Beobachtungsgleichungen (1) und (2) ermöglicht eine lineare Kombination der Arrays 830, 835, 840 und 845, und das kombinierte Ergebnis ist mit dem Array 425 aus 4 identisch. Bei 430 wird eine geschätzte Position 435 des Empfängers optional erstellt und gemeldet.
9 zeigt eine Variante 900 der Architektur aus 5, die ähnlich wie diejenige ist, die in dem US-Patent 7,432,853 mit Bezug auf 8, 9, 10, 11A, 11B, 12A, 12B, 13 und 14 dieses Patentes beschrieben wird. Bei der Ausführungsform aus 8 ist das Filterelement 520 in mehrere Teile unterteilt: ein Geometriefilter 910, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array 830 von Schätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination mit damit verbundenen statistischen Informationen zu erzielen; eine Bank 915 von Ionosphärenfiltern (ein Filter pro Satellit), die eine Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array 835 von Schätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination zu erzielen; optional eine oder mehrere Bänke 920 von zusätzlichen Filter (auch als „Quintessenz-” oder „Q-”Filter bezeichnet, ein Filter pro Bank pro Satellit), die ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombinationen verwenden, um ein Array 840 von Schätzungen für die ionosphärenfreien Trägerphasen-Kombinationen zu erzielen; eine oder mehrere optionale Bänke 925 von Code-Filtern (ein Filter pro Bank pro Satellit), die ionosphärenfreie Code-Träger-Kombinationen verwenden, um ein Array 845 von Schätzungen für die ionosphärenfreien Code-Träger-Kombinationen zu erzielen bzw. erhalten.
Die maximale Anzahl von Bänken 920 von zusätzlichen Filtern ist beispielsweise um zwei geringer als die Anzahl der beobachteten Satelliten-Trägerfrequenzen. Beispielsweise wird eine einzige Bank von zusätzlichen Filtern 920 für Satelliten mit drei beobachteten Trägerfrequenzen bereitgestellt, mit bis zu einem Filter pro Dreifrequenz-Satellit, und zwei Bänke von zusätzlichen Filter 920 werden für Satelliten bereitgestellt, die vier beobachtete Trägerfrequenzen aufweisen, wobei jede Bank bis zu einem Filter pro Vierfrequenz-Satellit aufweist.
Eine gewisse Anzahl von Bänken 925 von Code-Filtern kann bis zur Anzahl der beobachteten Trägerfrequenzen bereitgestellt werden. Beispielsweise können eine oder zwei Bänke 925 von Code-Filter für Satelliten bereitgestellt werden, die zwei beobachtete Trägerfrequenzen aufweisen, wobei jede Bank bis zu einem Filter pro Zweifrequenz-Satellit aufweist. Eine Anzahl von Bänken von hilfsmäßigen Code-Filtern kann bis zu der Anzahl von beobachteten Trägerfrequenzen bereitgestellt werden. Beispielsweise können eine oder zwei oder drei Bänke von hilfsmäßigen Code-Filtern für Satelliten bereitgestellt werden, die drei beobachtete Trägerfrequenzen aufweisen, wobei jede Bank bis zu einem Filter pro Dreifrequenz-Satellit aufweist. Ähnlich wird eine beliebige Anzahl von ein bis vier Code-Filterbänken für einen Satelliten bereitgestellt, der vier Trägerfrequenzen aufweist, wobei jede Bank bis zu einem Filter pro Vierfrequenz-Satellit aufweist.
Einige Ausführungsformen gemäß der Erfindung verwenden ein föderiertes Geometriefilter, wie es in der Patentanmeldungsschrift US 2009/0027264, CHEN, X. und VOLLATH U., „GNSS-Signal Processing Methods and Apparatus”, vom 29. Januar 2009 beschrieben wird.
Einige Ausführungsformen gemäß der Erfindung verwenden Ionosphärenfilter, wie es in der internationalen Patentschrift WO 2007/032947 beschrieben wird.
Das optionale Positionsberechnungselement 430 erstellt und meldet eine geschätzte Position 435 des Empfängers. Die Empfängerposition 435 wird als Gleitkommalösung oder als eine andere Art von Positionsbestimmungslösung berechnet, wie etwa Festkomma oder eine Kombination aus Gleitkomma und Festkomma, wie es in dem US-Patent 7,432,853 beschrieben wird, oder wird unter Verwendung eines gewichteten Mittelwertes von Ambiguitäten bestimmt, wie es in der vorläufigen US-Patentanmeldung 61/189,382 beschrieben wird, oder unter Verwendung von Techniken, die bei S. VERHAGEN, „The GNSS-integer ambiguities: estimation and validation", Delft University of Technology, 2004, ISBN 90-804147-4-3, ebenfalls veröffentlicht in PUBLICATIONS ON GEODESY 58, Delft, 2005, ISBN-13: 978 90 6132 290 0, ISBN-10: 90 6132 290, beschrieben wird, die hiermit zur Bezugnahme übernommen werden.
Zusätzliche Merkmale von einigen Ausführungsformen der Erfindung umfassen Folgendes:

1 (Doppelfrequenz) Verfahren zur Verarbeitung einer Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von Beobachtungen von GNSS-Signalen von mehreren Sender über mehrere Epochen abgeleitet werden, wobei die GNSS-Signale ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band aufweisen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann, umfassend folgende Schritte: a. Erzielen bzw. Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, b. Erzielen bzw. Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals, c. Erzielen bzw. Erhalten von Code-Beobachtungen des Breitbandsignals, und d. Schätzen aus einer Gruppe von Observablen, welche die Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, die Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals und die Code-Beobachtungen des Breitbandsignals umfasst, von Werten für eine Parametergruppe, die Folgendes umfasst: die Position eines Empfängers der GNSS-Signale, den Uhrfehler eines Empfängers der GNSS-Signale und ein Array von Ambiguitäten, das eine Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals erzielt werden, und eine Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt werden, umfasst.
2 (AltBOC) Verfahren nach Punkt 1, wobei das erste Signal und das zweite Signal jeweilige Spektralanteile einer einzigen alternativen Binary Offset-Carrier-Modulation sind.
3 (E5ab) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 2, wobei das erste Band das Galileo E5-Band ist, das einzige Breitbandsignal das Galileo E5ab-Signal ist, das erste Signal das Galileo E5a-Signal ist und das zweite Signal das Galileo Eb5-Signal ist.
4 (Dreifachfrequenz) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, wobei die GNSS-Signale ein drittes Signal auf einem zweiten Band aufweisen, wobei das Verfahren ferner das Erzielen von Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals erzielt werden.
5 (E1) Verfahren nach Punkt 4, wobei das zweite Band das Galileo-Band E2-L1-E1 ist und das dritte Signal das Galileo E1-Signal ist.
6 (Vierfachfrequenz) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, ferner umfassend das Erzielen von Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals erzielt werden.
7 (alternative Vierfach- oder Fünffachfrequenz) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, wobei die GNSS-Signale ein viertes Signal auf einem dritten Band aufweisen, wobei das Verfahren ferner das Erzielen von Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals erzielt werden.
8 (E6) Verfahren nach Punkt 7, wobei das dritte Band das Galileo E6-Band ist und das vierte Signal das Galileo E6-Signal ist.
9 (Doppel-Code) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 8, wobei das Verfahren ferner das Erzielen von Code-Beobachtungen des ersten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des ersten Signals umfasst.
10 (alternativer zweifacher oder dreifacher Code) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 9, wobei das Verfahren ferner das Erzielen von Code-Beobachtungen des zweiten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des zweiten Signals umfasst.
11 (alternativer doppelter oder alternativer dreifacher oder vierfacher Code) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 10, wobei das Verfahren ferner das Erzielen von Code-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des dritten Signals umfasst.
12 (alternativer doppelter oder alternativer dreifacher oder alternativer vierfacher oder fünffacher Code) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 11, wobei das Verfahren ferner das Erzielen von Code-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des vierten Signals umfasst.
13 (herkömmliches großes Filter) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 12, wobei das Schätzen der Parametergruppe das Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Filters umfasst, das eine Vielzahl von Zuständen aufweist, die Parametern der Parametergruppe entsprechen.
14 (getrenntes Geometriefilter) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 12, wobei das Schätzen der Parametergruppe folgende Schritte umfasst: i. Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; ii. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von geometriefreien Filtern, die geometriefreie Kombinationen verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreien Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; und iii. Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreien Trägerphasen-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen.
15 (FAMCAR 2-Frequenz) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 12, wobei das Schätzen der Parametergruppe folgende Schritte umfasst: i. Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; ii. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von Ionosphärenfitern, die eine geometriefreie Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; iii. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines Code-Filters, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; und iv. Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen.
16 (FAMCAR 3+ Frequenz) Verfahren nach einem der Punkte 4 bis 12, wobei das Schätzen der Parametergruppe folgende Schritte umfasst: i. Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; ii. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von Ionosphärenfiltern, die eine geometriefreie Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; iii. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens einer Bank von zusätzlichen (Quintessenz- oder „Q-”)Filtern, die eine geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; iv. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines Code-Filters, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; und v. Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen.
17 (Gleitkommalösung) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 16, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt werden, ein Gleitkommawert ist, und wobei das Verfahren ferner das Melden der geschätzten Position des Empfängers umfasst.
18 (Festkommalösung) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 17, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt werden, ein Gleitkommawert ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: Festlegen mindestens einer Teilgruppe des Arrays von Ambiguitäten als ganzzahlige Werte und Melden der geschätzten Position des Empfängers.
19 (iFlex-Lösung) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 17, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt werden, ein Gleitkommawert ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: Zuordnen ganzzahliger Werte zu mindestens einer Teilgruppe des Arrays von Ambiguitäten, um eine Vielzahl von Kandidatengruppen zu definieren; Bestimmen einer Qualitätsmessung für jede der Kandidatengruppen; und Erzielen eines gewichteten Mittelwertes von mindestens ein Teilgruppe der Kandidatengruppen, wobei jede Kandidatengruppe des gewichteten Mittelwertes basierend auf ihrer Qualitätsmessung gewichtet wird.
20 (Korrekturen) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 19, ferner umfassend das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen vor dem Schätzen der Parametergruppe aus der Gruppe von Observablen.
21 (Differentialkorrekturen) Verfahren nach Punkt 20, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, und die Korrekturen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Referenzempfänger erfasst werden, wobei das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen das Kombinieren der Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den Beobachtungen, die an dem Referenzempfänger erfasst werden, umfasst, um Differentialbeobachtungen zu erzielen, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen der Werte aus den Differentialbeobachtungen umfasst, und wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen einer Position des Erkundungselementempfängers umfasst
22 (Netzwerkkorrekturen) Verfahren nach Punkt 20, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, und die Korrekturen von Beobachtungen von GNSS-Signalen abgeleitet werden, die an einer Vielzahl von Referenzempfängern erfasst werden, wobei das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen das Kombinieren der Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den virtuellen Referenzstationsdaten umfasst, um netzwerkkorrigierte Beobachtungen zu erzielen, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen von Werten aus den netzwerkkorrigierten Beobachtungen umfasst, und wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen einer Position des Erkundungselementempfängers umfasst.
23 (PPP-Korrekturen) Verfahren nach Punkt 20, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, wobei die Korrekturen Satellitenbahndaten und Satellitenuhrdaten umfassen, wobei das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen das Kombinieren der Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den Satellitenbahndaten und den Satellitenuhrdaten umfasst, um korrigierte Beobachtungen zu erzielen, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen der Werte aus den korrigierten Beobachtungen umfasst, und wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen einer Position des Erkundungselementempfängers umfasst.
24 (Echtzeit) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 23, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe im Wesentlichen in Echtzeit ausgeführt wird.
25 (Nachbearbeitung) Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 23, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe in einem Nachverarbeitungsvorgang ausgeführt wird, der im Wesentlichen nicht in Echtzeit erfolgt.
26 (Doppelfrequenz) Gerät zur Verarbeitung einer Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von Beobachtungen von GNSS-Signalen von mehreren Sendern über mehrere Epochen abgeleitet werden, wobei die GNSS-Signale ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band aufweisen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann, umfassend: a. ein Element zum Erzielen bzw. Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, b. ein Element zum Erzielen bzw. Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals, c. ein Element zum Erzielen bzw. Erhalten von Code-Beobachtungen des Breitbandsignals, und d. ein Filterelement zum Schätzen aus einer Gruppe von Observablen, welche die Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, die Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals und die Code-Beobachtungen des Breitbandsignals umfassen, von Werten für eine Parametergruppe, die Folgendes umfasst: die Position eines Empfängers der GNSS-Signale, den Uhrfehler eines Empfängers der GNSS-Signale und ein Array von Ambiguitäten, das eine Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals erzielt bzw. erhalten werden, und eine Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt bzw. erhalten werden, umfasst.
27 (AltBOC) Gerät nach Punkt 26, wobei das erste Signal und das zweite Signal jeweilige Spektralanteile einer einzigen alternativen Binary Offset Carrier-Modulation sind.
28 (E5ab) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 27, wobei das erste Band das Galileo E5-Band ist, das einzige Breitbandsignal das Galileo E5ab-Signal ist, das erste Signal das Galileo E5a-Signal ist und das zweite Signal das Galileo Eb5-Signal ist.
29 (dreifache Frequenz) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 28, wobei die GNSS-Signale ein drittes Signal auf einem zweiten Band aufweisen, wobei das Gerät ferner ein Element zum Erzielen von Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals erzielt werden.
30 (E1) Gerät nach Punkt 29, wobei das zweite Band das Galileo-Band E2-L1-E1 ist und das dritte Signal das Galileo E1-Signal ist.
31 (vierfache Frequenz) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 30, ferner umfassend ein Element zum Erzielen von Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beabachtungen des Breitbandsignals erzielt werden.
32 (alternative vierfache oder fünffache Frequenz) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 31, wobei die GNSS-Signale ein viertes Signal auf einem dritten Band aufweisen, wobei das Gerät ferner ein Element zum Erzielen von Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals erzielt werden.
33 (E6) Gerät nach Punkt 32, wobei das dritte Band das Galileo E6-Band ist und das vierte Signal das Galileo E6-Signal ist.
34 (zweifacher Code) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 33, wobei das Gerät ferner ein Element zum Erzielen von Code-Beobachtungen des ersten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des ersten Signals umfasst.
35 (alternativer zweifacher oder dreifacher Code) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 34, wobei das Gerät ferner das Erzielen von Code-Beobachtungen des zweiten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des zweiten Signals umfasst.
36 (alternativer zweifacher oder alternativer dreifacher oder vierfacher Code) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 35, wobei das Gerät ferner ein Element zum Erzielen von Code-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des dritten Signals umfasst.
37 (alternativer doppelter oder alternativer dreifacher oder alternativer vierfacher oder fünffacher Code) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 36, wobei das Gerät ferner ein Element zum Erzielen von Code-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des vierten Signals umfasst.
38 (herkömmliches großes Filter) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 37, wobei das Filterelement ein Filter umfasst, das eine Vielzahl von Zuständen aufweist, die Parametern der Parametergruppe entsprechen.
39 (getrenntes Geometriefilter) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 37, wobei das Filterelement Folgendes umfasst: i. ein Geometriefilter, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; ii. eine Bank von geometriefreien Filtern, die geometriefreie Kombinationen verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreien Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; und iii. ein Kombinationselement zum Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreien Trägerphasen-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen.
40 (FAMCAR 2-Frequenz) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 37, wobei das Filterelement Folgendes umfasst: i. ein Geometriefilter, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; ii. eine Bank von Ionosphärenfiltern, die eine geometriefreie Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; iii. mindestens ein Code-Filter, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; und iv. ein Kombinationselement zum Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen.
41 (FAMCAR 3+ Frequenz) Gerät nach einem der Punkte 29 bis 37, wobei das Filterelement Folgendes umfasst: i. ein Geometriefilter, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; ii. eine Bank von Ionosphärenfiltern, die eine geometriefreie Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; iii. mindestens eine Bank von zusätzlichen (Quintessenz- oder „Q-”)Filtern, die eine geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; iv. mindestens ein Code-Filter, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen; und v. ein Kombinationselement zum Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erzielen.
42 (Gleitkommalösung) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 41, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt werden, ein Gleitkommawert ist, und wobei das Gerät ferner ein Element umfasst, um die geschätzte Position des Empfängers zu melden.
43 (Festkommalösung) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 41, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt werden, ein Gleitkommawert ist, wobei das Gerät ferner Folgendes umfasst: ein Festlegungselement zum Festlegen mindestens einer Teilgruppe der Arrays von Ambiguitäten als ganzzahlige Werte, und um die geschätzte Position des Empfängers zu melden.
44 (gewuchtete Lösung) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 41, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erzielt werden, ein Gleitkommawert ist, wobei das Gerät ferner Folgendes umfasst: ein Zuordnungselement zum Zuordnen von ganzzahligen Werten zu mindestens einer Teilgruppe der Arrays von Ambiguitäten, um eine Vielzahl von Kandidatengruppen zu definieren; ein Qualitätselement zum Bestimmen einer Qualitätsmessung für jede der Kandidatengruppen; und ein Mittelwertbildungselement zum Erzielen eines gewichteten Mittelwertes von mindestens ein Teilgruppe der Kandidatengruppen, wobei jede Kandidatengruppe des gewichteten Mittelwertes basierend auf ihrer Qualitätsmessung gewichtet wird.
45 (Korrekturen) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 44, ferner umfassend ein Korrekturelement zum Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen und zum Zuführen von korrigierten Beobachtungen zu dem Filterelement.
46 (Differentialkorrekturen) Gerät nach Punkt 45, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, und die Korrekturen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Referenzempfänger erfasst werden, wobei das Korrekturelement betriebsfähig ist, um Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit Beobachtungen, die an dem Referenzempfänger erfasst werden, zu kombinieren, um Differentialbeobachtungen zu erzielen, wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um Werte für die Parametergruppe aus den Differentialbeobachtungen zu schätzen, und wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um eine Position des Erkundungselementempfängers zu schätzen.
47 (Netzwerkkorrekturen) Gerät nach Punkt 45, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, und die Korrekturen von Beobachtungen von GNSS-Signalen abgeleitet werden, die an einer Vielzahl von Referenzempfängern erfasst werden, wobei das Korrekturelement betriebsfähig ist, um die Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den virtuellen Referenzstationsdaten zu kombinieren, um korrigierte Beobachtungen zu erzielen, wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um Werte für die Parametergruppe aus den korrigierten Beobachtungen zu schätzen, und wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um eine Position des Erkundungselementempfängers zu schätzen.
48 (PPP-Korrekturen) Gerät nach Punkt 45, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, wobei die Korrekturen Satellitenbahndaten und Satellitenuhrdaten umfassen, wobei das Korrekturelement betriebsfähig ist, um die Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den Satellitenbahndaten und den Satellitenuhrdaten zu kombinieren, um korrigierte Beobachtungen zu erzielen, wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um Werte für die Parametergruppe aus den korrigierten Beobachtungen zu schätzen, und wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um eine Position des Erkundungselementempfängers zu schätzen.
49 (Echtzeit) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 48, wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um Werte für die Parametergruppe im Wesentlichen in Echtzeit zu schätzen.
50 (Nachbearbeitung) Gerät nach einem der Punkte 26 bis 48, wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um Werte für die Parametergruppe in einem Nachverarbeitungsvorgang zu schätzen, der im Wesentlichen nicht in Echtzeit erfolgt.
51 Erkundungselementempfänger, der ein Gerät nach einem der Punkte 26 bis 50 umfasst.
52 Netzwerkstation, die ein Gerät nach einem der Punkte 26 bis 50 umfasst.
53 Computer-Programm, das Anweisungen umfasst, die konfiguriert sind, um ein Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 25 auszuführen, wenn sie auf einer Computer-Verarbeitungseinheit ausgeführt werden.
54 Computerlesbares Medium, das ein Computer-Programm nach Punkt 53 umfasst.

Eine beliebige Vielzahl der oben beschriebenen Aspekte der Erfindung kann kombiniert werden, um weitere Aspekte und Ausführungsformen zu bilden, mit dem Ziel, zusätzliche Vorteile bereitzustellen, insbesondere im Hinblick auf Konvergenzgeschwindigkeit, Wiederherstellung nach Sprüngen und/oder Systembrauchbarkeit.
Alle oben beschriebenen Geräte und ihre Ausführungsformen können in ein Erkundungselement, einen Referenzempfänger oder eine Netzwerkstation integriert werden, und/oder die beschriebenen Verarbeitungsverfahren können in einem Prozessor durchgeführt werden, der von den Empfängern getrennt und sogar entfernt ist, die verwendet werden, um die Beobachtungen zu erheben (z. B. Beobachtungsdaten, die von einem oder mehreren Empfängern erhoben werden, können aus dem Speicher zur Nachbearbeitung abgerufen werden, oder Beobachtungen von mehreren vernetzten Referenzstationen können an einen Netzwerkprozessor für eine Verarbeitung nahezu in Echtzeit übertragen werden, um einen Korrekturdatenstrom zu generieren, und/oder Meldungen von virtuellen Referenzstationen, die an ein oder mehrere Erkundungselemente übertragen werden können). Daher betrifft die Erfindung auch ein Erkundungselement, einen Referenzempfänger oder eine Netzwerkstation, die ein beliebiges der obigen Geräte umfassen.
Bei einer Ausführungsform ist der Empfänger des Geräts einer beliebigen der oben beschriebenen Ausführungsformen von dem Filter und dem Verarbeitungselement getrennt. Insbesondere ist es möglich, die Nachbearbeitung und die Netzwerkverarbeitung der Beobachtungen vorzunehmen. D. h., dass die Bestandteile der Geräte zur Verarbeitung von Beobachtungen selber keinen Empfänger benötigen. Der Empfänger kann von einer anderen Entität als der Entität, welche die Verarbeitung vornimmt, getrennt sein und sogar dieser angehören/von dieser betrieben werden. Für die Nachbearbeitung können die Beobachtungen aus einer Datengruppe abgerufen werden, die zuvor erhoben und gespeichert wurde, und mit Referenzstationsdaten verarbeitet werden, die zuvor erhoben und gespeichert wurden; die Verarbeitung wird beispielsweise auf einem Bürocomputer lange nach der Datenerhebung und somit nicht in Echtzeit ausgeführt. Für eine Netzwerkverarbeitung erheben mehrere Referenzstationsempfänger Beobachtungen der Signale von mehreren Satelliten und diese Daten werden einem Netzwerkprozessor zugeführt, der beispielsweise einen Korrekturdatenstrom generieren kann, oder der beispielsweise eine Korrektur der „virtuellen Referenzstation” generieren kann, die einem Erkundungselement zugeführt wird, so dass das Erkundungselement eine differenzielle Verarbeitung ausführen kann. Die Daten, die dem Erkundungselement bereitgestellt werden, können Ambiguitäten sein, die in dem Netzwerkprozessor bestimmt werden, die das Erkundungselement verwenden kann, um seine Positionslösung zu beschleunigen, oder können in Form von Korrekturen vorliegen, die das Erkundungselement anwendet, um seine Positionslösung zu verbessern. Das Netzwerk wird typischerweise als ein Dienst für Erkundungselement-Betreiber betrieben, während der Netzwerkbetreiber typischerweise eine andere Entität ist als der Betreiber der Erkundungselemente. Dies gilt für alle der oben beschriebenen Geräte und Ansprüche.
Alle oben beschriebenen Verfahren sowie ihre Ausführungsformen können mittels eines Computerprogramms umgesetzt werden. Das Computerprogramm kann auf ein Gerät, ein Erkundungselement, einen Referenzempfänger oder eine Netzwerkstation wie oben beschrieben geladen werden. Daher betrifft die Erfindung auch ein Computerprogramm, das, wenn es auf einem Gerät, einem Erkundungselement, einem Referenzempfänger oder einer Netzwerkstation wie oben beschrieben ausgeführt wird, eines der oben beschriebenen Verfahren und ihrer Ausführungsformen ausführt.
Die Erfindung betrifft auch ein computerlesbares Medium oder ein Computerprogramm-Produkt, welches das oben erwähnte Computerprogramm umfasst. Das computerlesbare Medium oder das Computerprogramm-Produkt kann beispielsweise ein Magnetband, eine optische Speicherplatte, eine Magnetplatte, eine magneto-optische Platte, eine CD-ROM, eine DVD, eine CD, eine Flash-Speichereinheit oder dergleichen sein, auf denen das Computerprogramm dauerhaft oder zeitweise gespeichert ist. Die Erfindung betrifft auch ein computerlesbares Medium (oder ein Computerprogramm-Produkt), das computerausführbare Anweisungen umfasst, um eines der erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen.
Die Erfindung betrifft auch eine Firmware-Aktualisierung, die dazu geeignet ist, um auf Empfängern installiert zu werden, die sich bereits im Einsatz befinden, d. h. ein Computerprogramm, das dem Einsatzgebiet als Computerprogramm-Produkt geliefert wird. Dies gilt für alle oben beschriebenen Verfahren und Geräte.
GNSS-Empfänger können eine Antenne, die konfiguriert ist, um die Signale auf den Frequenzen zu empfangen, die von den Satelliten ausgesendet werden, Prozessoreinheiten, eine oder mehrere genaue Taktgeber (wie etwa Quarzoszillatoren), ein oder mehrere Computerverarbeitungseinheiten (CPU), eine oder mehrere Speichereinheiten (RAM, ROM, Flash-Speicher oder dergleichen) und ein Display zum Anzeigen von Positionsinformationen für einen Benutzer umfassen.
Wenn die Begriffe „Empfänger”, „Filter” und „Verarbeitungselement” hier als Einheiten eines Geräts verwendet werden, erfolgt keine Einschränkung bezüglich der Verteilung der Bestandteile einer Einheit. D. h., dass die Bestandteile einer Einheit über verschiedene Software- oder Hardware-Komponenten oder Vorrichtungen verteilt sein können, um die beabsichtigte Funktion umzusetzen. Ferner können die Einheiten zusammengebracht werden, um ihre Funktionen anhand einer kombinierten, einzelnen Einheit auszuführen. Beispielsweise können der Empfänger, das Filter und das Verarbeitungselement kombiniert werden, um eine einzige Einheit zu bilden, um die kombinierten Funktionalitäten der Einheiten auszuführen.
Die oben erwähnten Einheiten können unter Verwendung von Hardware, Software, einer Kombination von Hardware und Software, vorprogrammierten ASICs (anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen), usw. umgesetzt werden. Eine Einheit kann eine Computerverarbeitungseinheit (CPU), eine Speichereinheit, Ein-/Ausgabe-(E/A)Einheiten, Netzwerkverbindungseinheiten, usw. umfassen.
Obwohl die vorliegende Erfindung auf der Basis von ausführlichen Beispielen beschrieben wurde, dienen die ausführlichen Beispiele nur dazu, dem Fachmann ein besseres Verständnis zu vermitteln, und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung einzuschränken. Der Umfang der Erfindung wird viel mehr durch die beiliegenden Ansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2007/032947 [0007, 0109]
WO 2009/000314 [0012]
US 7432853 [0069, 0075, 0090, 0101, 0102, 0103, 0105, 0110]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

S. Lo et. al., 2006, „GNSS Album – Images and Spectral Signatures of the New GNSS Signals”, INSIDE GNSS, Mai/Juni 2008, S. 46–56 [0054]
U. Vollath, „The Factorized Multi-Carrier Ambiguity Resolution (FAMCAR) Approach for Efficient Carrier-Phase Ambiguity Estimation”, ION GNSS 17th International Technical Meeting of the Satellite Division, 21. bis 24. September 2004, Long Beach, CA, S. 2499–2508 [0069]
S. VERHAGEN, „The GNSS-integer ambiguities: estimation and validation”, Delft University of Technology, 2004, ISBN 90-804147-4-3 [0110]
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Claims

Verfahren zur Verarbeitung einer Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von Beobachtungen von GNSS-Signalen von mehreren Sendern über mehrere Epochen abgeleitet werden, wobei die GNSS-Signale ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band aufweisen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann, umfassend folgende Schritte: a. Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, b. Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals, c. Erhalten von Code-Beobachtungen des Breitbandsignals, und d. Schätzen aus einer Gruppe von Observablen, welche die Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, die Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals und die Code-Beobachtungen des Breitbandsignals umfassen, von Werten für eine Parametergruppe, die Folgendes umfasst: die Position eines Empfängers der GNSS-Signale, den Uhrfehler eines Empfängers der GNSS-Signale und ein Array von Ambiguitäten, das eine Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals erhalten werden, und eine Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erhalten werden, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Signal und das zweite Signal jeweilige Spektralanteile einer einzigen alternativen Binary Offset Carrier-Modulation sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Band das Galileo E5-Band ist, das einzige Breitbandsignal das Galileo E5ab-Signal ist, das erste Signal das Galileo E5a-Signal ist und das zweite Signal das Galileo Eb5-Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die GNSS-Signale ein drittes Signal auf einem zweiten Band aufweisen, wobei das Verfahren ferner das Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das zweite Band das Galileo-Band E2-L1-E1 ist und das dritte Signal das Galileo E1-Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die GNSS-Signale ein viertes Signal auf einem dritten Band aufweisen, wobei das Verfahren ferner das Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das dritte Band das Galileo E6-Band ist und das vierte Signal das Galileo E6-Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Erhalten von Code-Beobachtungen des ersten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des ersten Signals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Erhalten von Code-Beobachtungen des zweiten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des zweiten Signals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Erhalten von Code-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des dritten Signals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner das Erhalten von Code-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des vierten Signals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen der Parametergruppe das Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Filters umfasst, das eine Vielzahl von Zuständen aufweist, die Parametern der Parametergruppe entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen der Parametergruppe folgende Schritte umfasst: i. Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; ii. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von geometriefreien Filtern, die geometriefreie Kombinationen verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreien Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; und iii. Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreien Trägerphasen-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten,
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen der Parametergruppe folgende Schritte umfasst: i. Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; ii. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von Ionosphärenfiltern, die eine geometriefreie Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; iii. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines Code-Filters, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; und iv. Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Schätzen der Parametergruppe folgende Schritte umfasst: i. Anwenden auf die Gruppe von Beobachtungen eines Geometriefilters, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; ii. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten einer Bank von Ionosphärenfiltern, die eine geometriefreie Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; iii. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens einer Bank von zusätzlichen (Quintessenz- oder „Q-”)Filtern, die eine geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; iv. Anwenden auf die Gruppe von GNSS-Signaldaten mindestens eines Code-Filters, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; und v. Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundenen statistischen Informationen zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erhalten werden, ein Gleitkommawert ist, und wobei das Verfahren ferner das Melden der geschätzten Position des Empfängers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erhalten werden, ein Gleitkommawert ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: Festlegen mindestens einer Teilgruppe des Arrays von Ambiguitäten als ganzzahlige Werten, und Melden der geschätzten Position des Empfängers.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erhalten werden, ein Gleitkommawert ist, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: Zuordnen von ganzzahligen Werten zu mindestens einer Teilgruppe des Arrays von Ambiguitäten, um eine Vielzahl von Kandidatengruppen zu definieren; Bestimmen einer Qualitätsmessung für jede der Kandidatengruppen; und Erhalten eines gewichteten Mittelwertes von mindestens einer Teilgruppe der Kandidatengruppen, wobei jede Kandidatengruppe des gewichteten Mittelwertes basierend auf ihrer Qualitätsmessung gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen vor dem Schätzen der Parametergruppe aus der Gruppe von Observablen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, und die Korrekturen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Referenzempfänger erfasst werden, wobei das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen das Kombinieren der Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den Beobachtungen, die an dem Referenzempfänger erfasst werden, umfasst, um Differentialbeobachtungen zu erhalten, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen der Werte aus den Differentialbeobachtungen umfasst, und wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen einer Position des Erkundungselementempfängers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, und die Korrekturen von Beobachtungen von GNSS-Signalen abgeleitet werden, die an einer Vielzahl von Referenzempfängern erfasst werden, wobei das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen das Kombinieren der Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den virtuellen Referenzstationsdaten umfasst, um netzwerkkorrigierte Beobachtungen zu erhalten, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen der Werte aus den netzwerkkorrigierten Beobachtungen umfasst, und wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen einer Position des Erkundungselementempfängers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, wobei die Korrekturen Satellitenbahndaten und Satellitenuhrdaten umfassen, wobei das Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen das Kombinieren der Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den Satellitenbahndaten und den Satellitenuhrdaten umfasst, um korrigierte Beobachtungen zu erhalten, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen der Werte aus den korrigierten Beobachtungen umfasst, und wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe das Schätzen einer Position des Erkundungselementempfängers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe im Wesentlichen in Echtzeit ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen von Werten für die Parametergruppe in einem Nachverarbeitungsvorgang ausgeführt wird, der im Wesentlichen nicht in Echtzeit erfolgt.
Gerät zur Verarbeitung einer Gruppe von GNSS-Signaldaten, die von Beobachtungen von GNSS-Signalen von mehreren Sender über mehrere Epochen abgeleitet werden, wobei die GNSS-Signale ein erstes Signal und ein zweites Signal auf einem ersten Band aufweisen, die als ein einziges Breitbandsignal verfolgt werden können und von denen jedes getrennt verfolgt werden kann, umfassend: a. ein Element zum Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, b. ein Element zum Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals, c. ein Element zum Erhalten von Code-Beobachtungen des Breitbandsignals, und d. ein Filterelement zum Schätzen aus einer Gruppe von Observablen, welche die Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals, die Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals und die Code-Beobachtungen des Breitbandsignals umfassen, von Werten für eine Parametergruppe, die Folgendes umfasst: die Position eines Empfängers der GNSS-Signale, den Uhrfehler eines Empfängers der GNSS-Signale, und ein Array von Ambiguitäten, das eine Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des ersten Signals erhalten werden, und eine Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erhalten werden, umfasst.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das erste Signal und das zweite Signal jeweilige Spektralanteile einer einzigen alternativen Binary Offset Carrier-Modulation sind.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das erste Band das Galileo E5-Band ist, das einzige Breitbandsignal das Galileo E5ab-Signal ist, das erste Signal das Galileo E5a-Signal ist und das zweite Signal das Galileo Eb5-Signal ist.
Gerät nach Anspruch 26, wobei die GNSS-Signale ein drittes Signal auf einem zweiten Band aufweisen, wobei das Gerät ferner ein Element mm Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des dritten Signals erhalten werden.
Gerät nach Anspruch 29, wobei das zweite Band das Galileo-Band E2-L1-E1 ist und das dritte Signal das Galileo E1-Signal ist.
Gerät nach Anspruch 26, ferner umfassend ein Element zum Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des Breitbandsignals erhalten werden.
Gerät nach Anspruch 26, wobei die GNSS-Signale ein viertes Signal auf einem dritten Band aufweisen, wobei das Gerät ferner ein Element zum Erhalten von Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, wobei die Gruppe von Observablen ferner die Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, und wobei das Array von Ambiguitäten ferner eine Ambiguität für jeden Sender umfasst, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des vierten Signals erhalten werden.
Gerät nach Anspruch 32, wobei das dritte Band das Galileo E6-Band ist und das vierte Signal das Galileo E6-Signal ist.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das Gerät ferner ein Element zum Erhalten von Code-Beobachtungen des ersten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des ersten Signals umfasst.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das Gerät ferner das Erhalten von Code-Beobachtungen des zweiten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des zweiten Signals umfasst.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das Gerät ferner ein Element zum Erhalten von Code-Beobachtungen des dritten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des dritten Signals umfasst.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das Gerät ferner ein Element zum Erhalten von Code-Beobachtungen des vierten Signals umfasst, und wobei die Gruppe von Observablen ferner die Code-Beobachtungen des vierten Signals umfasst.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das Filterelement ein Filter umfasst, das eine Vielzahl von Zuständen aufweist, die Parametern der Parametergruppe entsprechen.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das Filterelement Folgendes umfasst: i. ein Geometriefilter, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; ii. eine Bank von geometriefreien Filter, die geometriefreie Kombinationen verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreien Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; und iii. ein Kombinationselement zum Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreien Trägerphasen-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das Filterelement Folgendes umfasst: i. ein Geometriefilter, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; ii. eine Bank von Ionosphärenfiltern, die eine geometriefreie Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; iii. mindestens ein Code-Filter, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; und iv. ein Kombinationselement zum Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten.
Gerät nach Anspruch 29, wobei das Filterelement Folgendes umfasst: v. ein Geometriefilter, das eine Geometrie-Trägerphasen-Kombination verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; vi. eine Bank von Ionosphärenfiltern, die eine geometriefreie Ionosphären-Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; vii. mindestens eine Bank von zusätzlichen (Quintessenz- oder „Q-”)Filter, die eine geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination verwenden, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; viii. mindestens ein Code-Filter, das eine Vielzahl von geometriefreien Code-Träger-Kombinationen verwendet, um ein Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten; und ix. ein Kombinationselement zum Kombinieren des Arrays von Ambiguitätsschätzungen für die Geometrie-Trägerphasen-Kombination und damit verbundener statistischer Informationen mit dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Ionosphären-Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die geometriefreie und ionosphärenfreie Trägerphasen-Kombination und damit verbundenen statistischen Informationen und dem Array von Ambiguitätsschätzungen für die Code-Träger-Kombinationen und damit verbundenen statistischen Informationen, um ein kombiniertes Array von Ambiguitätsschätzungen für alle Trägerphasen-Beobachtungen und damit verbundene statistische Informationen zu erhalten.
Gerät nach Anspruch 26, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erhalten werden, ein Gleitkommawert ist, und wobei das Gerät ferner ein Element umfasst, um die geschätzte Position des Empfängers zu melden.
Gerät nach Anspruch 26, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erhalten werden, ein Gleitkommawert ist, wobei das Gerät ferner Folgendes umfasst: ein Festlegungselement, um mindestens eine Teilgruppe des Arrays von Ambiguitäten als ganzzahlige Werte festzulegen und um die geschätzte Position des Empfängers zu melden.
Gerät nach Anspruch 26, wobei die Ambiguität für jeden Sender, von dem Trägerphasen-Beobachtungen des zweiten Signals erhalten werden, ein Gleitkommawert ist, wobei das Gerät ferner Folgendes umfasst: ein Zuordnungselement, um mindestens einer Teilgruppe des Arrays von Ambiguitäten ganzzahlige Werte zuzuordnen, um eine Vielzahl von Kandidatengruppen zu definieren; ein Qualitätselement zum Bestimmen einer Qualitätsmessung für jede der Kandidatengruppen; und ein Mittelwertbildungselement, um einen gewichteten Mittelwert von mindestens einer Teilgruppe der Kandidatengruppen zu erhalten, wobei jede Kandidatengruppe des gewichteten Mittelwertes basierend auf ihrer Qualitätsmessung gewichtet wird.
Gerät nach Anspruch 26, ferner umfassend ein Korrekturelement zum Anwenden von Korrekturen auf die Beobachtungen und zum Zuführen korrigierter Beobachtungen zu dem Filterelement.
Gerät nach Anspruch 45, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, und die Korrekturen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Referenzempfänger erfasst werden, wobei das Korrekturelement betriebsfähig ist, um Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit Beobachtungen, die an dem Referenzempfänger erfasst werden, zu kombinieren, um Differentialbeobachtungen zu erhalten, wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um Werte für die Parametergruppe aus den Differentialbeobachtungen zu schätzen, und wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um eine Position des Erkundungselementempfängers zu schätzen.
Gerät nach Anspruch 45, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, und die Korrekturen von Beobachtungen von GNSS-Signalen abgeleitet werden, die an einer Vielzahl von Referenzempfängern erfasst werden, wobei das Korrekturelement betriebsfähig ist, um die Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den virtuellen Referenzstationsdaten zu kombinieren, um korrigierte Beobachtungen zu erhalten, wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um Werte für die Parametergruppe aus den korrigierten Beobachtungen zu schätzen, und wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um eine Position des Erkundungselementempfängers zu schätzen.
Gerät nach Anspruch 45, wobei die Beobachtungen Beobachtungen von GNSS-Signalen umfassen, die an einem Erkundungselementempfänger erfasst werden, wobei die Korrekturen Satellitenbahndaten und Satellitenuhrdaten umfassen, wobei das Korrekturelement betriebsfähig ist, um die Beobachtungen, die an dem Erkundungselementempfänger erfasst werden, mit den Satellitenbahndaten und den Satellitenuhrdaten zu kombinieren, um korrigierte Beobachtungen zu erhalten, wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um Werte für die Parametergruppe aus den korrigierten Beobachtungen zu schätzen, und wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um eine Position des Erkundungselementempfängers zu schätzen.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um Werte für die Parametergruppe im Wesentlichen in Echtzeit zu schätzen.
Gerät nach Anspruch 26, wobei das Filterelement betriebsfähig ist, um Werte für die Parametergruppe in einem Nachverarbeitungsvorgang zu schätzen, der im Wesentlichen nicht in Echtzeit erfolgt.
Erkundungselementempfänger, umfassend ein Gerät nach Anspruch 26.
Netzwerkstation, umfassend ein Gerät nach Anspruch 26.
Computer-Programm, umfassend Anweisungen, die konfiguriert sind, um ein Verfahren nach Anspruch 1 auszuführen, wenn sie auf einer Computer-Verarbeitungseinheit ausgeführt werden.
Computerlesbares Medium, umfassend ein Computer-Programm nach Anspruch 53.