DE19547224C2 - Navigation device for vehicles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Navigationseinrichtung für Fahrzeuge der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The invention relates to a navigation device for Vehicles defined in the preamble of claim 1 Genus.

Satellitennavigation von Schiffen und Flugzeugen hat sich bereits mit den bekannten Satelliten-Navigationssystemen Transit und GPS (vormals NAVSTAR) bewährt. Diese Satelliten-Navigationssysteme sind bekannt und beispielsweise in "Elektrisches Nachrichtenwesen", 1984, Heft 3, Seiten 352 bis 358, beschrieben. Beim GPS (Global Positioning System), bei welchem jeder der vierundzwanzig Satelliten zwei PRN-Codes (Pseudo-Rausch-Codes) aussendet, ist der sog. C/A-Code (auch S-Code genannt) für die zivile Nutzung freigegeben, während der eine zehnmal höhere Modulationsfrequenz aufweisende P-Code ausschließlich für militärische Zwecke reserviert ist. Die mit dem C/A-Code erreichbare Genauigkeit in der Positionsbestimmung beträgt nur ca. 300 m, was für viele Anwendungszwecke, z. B. für den Landeanflug von Flugzeugen oder der Navigation von Schiffen auf dicht befahrenen Wasserstraßen und in Großhäfen, zu ungenau ist, so daß man in diesen Fällen auf die altbekannten Navigationshilfen mit wesentlich höherer Präzision zurückgreift. Ein Beispiel für solche Navigationshilfen ist bei Flugzeugen das Instrumenten-Landesystem (ILS) der Firma Teldix, wie dies in "Taschenbuch der Navigation", Eigenverlag Teldix, 1979, Seiten 117 bis 120, beschrieben ist, oder das bekannte Decca-System für die Schiffsnavigation im Nordseebereich. Satellite navigation of ships and airplanes has increased already with the known satellite navigation systems Transit and GPS (formerly NAVSTAR) proven. This Satellite navigation systems are known and for example in "Electrical communications", 1984, Issue 3, pages 352 to 358. With GPS (Global Positioning System), in which each of the twenty-four Satellite sends two PRN codes (pseudo-noise codes), is the so-called C / A code (also called S code) for civilians Released for use during the one ten times higher P code with modulation frequency exclusively for is reserved for military purposes. The one with the C / A code achievable accuracy in the position determination is only about 300 m, which for many applications, e.g. B. for the approach of aircraft or the navigation of Ships on busy waterways and in Major ports, is too imprecise, so that in these cases the well-known navigation aids with much higher Precision falls back. An example of such This is navigation aids for airplanes Instrument landing system (ILS) from Teldix, like this in "Taschenbuch der Navigation", self-published by Teldix, 1979, Pages 117 to 120, is described, or the known Decca system for ship navigation in the North Sea area.  

Aus der EP 0 588 598 A1 ist ein GPS-Annäherungs- und Landesystem für Flugzeuge der sog. "Pseudolite"-Technik bekannt, bei welchem zusätzlich zu dem Satelliten im Bereich von Flughäfen Funkstellen errichtet sind. Jede einem Flughafen zugeordnete Bodenstation besitzt einen sog. Referenzempfänger, der die Differentialkorrekturen zu den Satellitencode- und Trägermessungen mißt, und einen sog. Pseudolite (Funksender), der diese Korrekturen zu einem Breitband-GPS-Empfänger an Bord des Flugzeugs überträgt und damit eine zusätzliche Code- und Trägermessung liefert. Der Breitband-GPS-Empfänger an Bord des Flugzeugs macht phasentreue Messungen von den GPS-Satelliten, den Pseudolite-Signalen und den GLONASS-Satelliten, die kombiniert werden, so daß sich eine hochgenaue, dreidimensionale Positionsbestimmung für das Flugzeug beim Landeanflug ergibt.EP 0 588 598 A1 describes a GPS approximation and Landing system for aircraft using the so-called "pseudolite" technology known in which in addition to the satellite in Area of airports radio stations are established. Each an airport ground station has a so-called Reference receiver that makes the differential corrections to the Measures satellite code and carrier measurements, and a so-called Pseudolite (radio transmitter) that makes these corrections Broadband GPS receiver on board the aircraft transmits and thus provides an additional code and carrier measurement. The broadband GPS receiver on board the aircraft does phase-accurate measurements from the GPS satellites Pseudolite signals and the GLONASS satellites that can be combined so that a highly precise, three-dimensional position determination for the aircraft at Landing approach results.

An eine Präzisions-Navigationseinrichtung werden heute eine ganze Reihe von Forderungen gestellt, die von den bekannten Navigationseinrichtungen nur teilweise erfüllt werden. Hierzu gehören: Hohe Genauigkeit in drei Dimensionen, hoher Störschutz, zeitgerechte Ausfallwarnung, Allwetterfähigkeit und geringer Einrüstpreis für Bordgeräte. Das GPS erfüllt bereits die ersten drei Anforderungen nicht. Das ILS bedeutet hohen Bordgerätepreis und bietet nicht die Möglichkeit, zu gekurvten, d. h. nicht geradlinigen, Landeanflügen. Das Landesystem gemäß der EP-A1 ist wie das GPS abhängig von den Satelliten und weist dadurch begründet die Nachteile des fehlenden Störschutzes und der fehlenden Allwetterfähigkeit auf, wenn auch die Präzision der Positionsbestimmung gegenüber dem GPS wesentlich verbessert ist.Today a precision navigation device is one whole series of demands made by the known Navigation facilities are only partially met. These include: High accuracy in three dimensions, high Interference protection, timely failure warning, all-weather capability and low set-up price for on-board devices. The GPS met the first three requirements are not. The ILS means high equipment price and does not offer that Possibility to curve, d. H. not straightforward, Landing approaches. The landing system according to EP-A1 is like that GPS depends on the satellites and therefore indicates the disadvantages of the lack of interference protection and the lack of All-weather capability, albeit the precision of the Positioning is significantly improved compared to the GPS.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Navigationseinrichtung für Fahrzeuge der eingangs genannten Art zu schaffen, die alle vorstehend aufgeführten Forderungen an eine Präzisions-Navigationseinrichtung erfüllt.The invention has for its object a Navigation device for vehicles of the aforementioned Kind of creating all of the above Requirements for a precision navigation device Fulfills.

Die Aufgabe ist bei einer Navigationseinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.The task is with a navigation device in the Preamble of claim 1 specified genus According to the invention by the features in the characterizing part of the Claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Navigationseinrichtung nutzt die empfangsseitige Komponente eines vorhandenen Satelliten-Navigationssystems, bevorzugt GPS, aus, hat aber ohne große zusätzliche Einrüstkosten für Bordgeräte eine extrem hohe Genauigkeit, so daß sie als Landesystem für Flugzeuge eingesetzt werden kann. Obwohl sie die Empfangskomponente des Satelliten-Navigationssystems benutzt, liegt ihr Hauptvorteil in der Nichtverwendung der Satellitensignale und der dadurch begründenden Unabhängigkeit von den national kontrollierten Satelliten. Sie hat einen wesentlich höheren Störschutz als beispielsweise das GPS oder das Landesystem gemäß EP-A1, bei denen aufgrund der großen Entfernung zu den Satelliten auf der Erde nur eine geringe Feldstärke verfügbar ist. Im Gegensatz zum GPS ist auch eine zeitgerechte Ausfallwarnung (Integritätsmonitoring) möglich, d. h. durch eine im Sendebereich der stationären Sender angeordnete Kontrollstation, die ständig die Sendersignale überprüft, kann ein Sender sofort "unbrauchbar" geschaltet werden, wenn seine Senderdaten fehlerhaft sind. Demgegenüber benötigt das GPS-Kontrollsegment, die sog. Bodenstationen, bis zu eine Stunde, um einen fehlerhafte Satellitensignale aussendenden Satelliten "unhealthy" zu setzen, da die Bodenstationen nicht ständig Verbindung zu dem Satelliten haben. Wie das GPS und das ILS ist die erfindungsgemäße Navigationseinrichtung ebenfalls allwetterfähig und bietet anders als das ILS die Möglichkeit zu gekurvten Landeanflügen.The navigation device according to the invention uses the receiving component of an existing one Satellite navigation system, preferably GPS, off, but has without major additional set-up costs for on-board devices extremely high accuracy, making it a landing system for Aircraft can be used. Although they are Receiving component of the satellite navigation system their main advantage lies in not using the Satellite signals and the reasoning Independence from nationally controlled satellites. It has a much higher level of interference protection than for example the GPS or the landing system according to EP-A1, where due to the large distance to the satellites only a small field strength is available on earth. in the  In contrast to GPS, there is also a timely failure warning (Integrity monitoring) possible, d. H. through an im Range of the stationary transmitter arranged Control station that constantly checks the transmitter signals, a transmitter can be switched "unusable" immediately, if his sender data is incorrect. In contrast requires the GPS control segment, the so-called ground stations, up to an hour to get faulty satellite signals sending satellites "unhealthy" because the Ground stations do not constantly connect to the satellite to have. Like the GPS and the ILS, the one according to the invention is Navigation device also suitable for all weather conditions and offers unlike the ILS the ability to curve Landing approaches.

Die erfindungsgemäße Navigationseinrichtung ist aufgrund ihrer hohen Präzision in der Positionsbestimmung, die im Zentimeter-Bereich liegt, für den vollautomatischen oder nichtautomatischen Landeanflug von Flugzeugen voll tauglich, kann aber auch als Navigationshilfe für in Häfen einlaufende Schiffe verwendet werden, wo beispielsweise das üblicherweise an Bord befindliche GPS wegen Abschirmung und Abschattung durch hohe Bauten und ähnliches keine brauchbaren Werte mehr liefert.The navigation device according to the invention is based on their high precision in position determination, which in Centimeter range is for the fully automatic or non-automatic landing approach from aircraft full suitable, but can also be used as a navigation aid for in ports incoming ships are used, for example where GPS on board because of shielding and Shading through tall buildings and the like none supplies usable values more.

Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Navigationseinrichtung mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.Appropriate embodiments of the invention Navigation device with advantageous further developments and embodiments of the invention result from the further claims.

Bei Verwendung der Navigationseinrichtung für den Landeanflug von Flugzeugen sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vier Sender in der Nähe einer Landebahn am Boden angeordnet, wobei diese in einem Abstand von 5 bis 30 km von der Landebahn und untereinander entfernt auf sog. Baken aufgestellt werden. Die Baken mit Sender sind dabei je zur Hälfte auf beiden Seiten der Landebahn längs dieser aufgereiht. Bevorzugt wird ein oder werden mehrere Ersatzsender zusätzlich aufgestellt, um bei Ausfall eines oder mehrerer Sender noch eine Präzisionsnavigation zu ermöglichen. Im ordnungsgemäßen Betrieb liefern diese zusätzlichen Sender für die empfängerseitige Navigationsauswertung lediglich redundante Daten. Bei Verwendung als Navigationshilfe für Schiffe brauchen anstelle der vier nur drei Sender im Navigationsgebiet oder in Hafennähe installiert zu werden, sieht man von den redundanten Sendern zur Ausfallsicherung der Navigationseinrichtung ab.When using the navigation device for the Aircraft landing approaches are preferred according to one Embodiment of the invention four transmitters near one Runway arranged on the floor, this at a distance  from 5 to 30 km from the runway and each other be placed away on so-called beacons. The beacons with Half of the transmitters are on both sides of the Runway lined up along this. A or is preferred several additional transmitters are installed in addition to Failure of one or more transmitters To enable precision navigation. In the proper These additional transmitters provide for operation Receiver-side navigation evaluation only redundant Data. When used as a navigation aid for ships need only three transmitters instead of the four Navigation area or to be installed near the port can be seen from the redundant transmitters for failover the navigation device.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der in der Navigationseinrichtung verwendete Satellitenempfänger die Empfängerkomponente des bekannten GPS (Global Positioning System), bei welchem die Satellitensignale Satellitendaten mit einer Bitrate von 50 Hz auf einer Hauptträgerfrequenz von 1575 MHz mit sog. C/A-Code-Modulation übertragen. Entsprechend übertragen die Sendersignale der stationären Sender Senderdaten der stationären Sender mit einer Bitrate von 50 Hz auf einer im S- oder C-Band liegenden Trägerfrequenz mit C/A-Code-Mo­ dulation. Die Senderdaten enthalten Standortangaben der stationären Sender in dem vorgegebenen Koordinatensystem, Identifikationssignale für die einzelnen Sender und, ebenso wie die Satellitendaten, Zeitsignale für die Entfernungsberechnung.In a preferred embodiment of the invention, the used in the navigation device Satellite receiver the receiver component of the known GPS (Global Positioning System), in which the Satellite signals with a bit rate of 50 Hz on a main carrier frequency of 1575 MHz with so-called Transfer C / A code modulation. The broadcast accordingly Transmitter signals from the stationary transmitter stationary transmitter with a bit rate of 50 Hz on an im S or C band lying carrier frequency with C / A code Mo. dulation. The transmitter data contain location information of the stationary transmitter in the given coordinate system, Identification signals for the individual transmitters and, likewise like the satellite data, time signals for the Distance calculation.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Navigationseinrichtung für Fahrzeuge, die ohnehin mit einem GPS-Navigationssystem ausgerüstet sind. Die Zusatzkosten für die bordseitige Einrüstung beschränken sich damit lediglich auf die zusätzliche Empfangsantenne im S- oder C-Band, den Frequenzkonverter und den Umschalter, der den Eingang des GPS-Empfängers einerseits auf die GPS-Antenne mit integriertem Verstärker und andererseits auf den Frequenzkonverter mit Empfangsantenne umschaltet.The one according to the invention is particularly advantageous Navigation device for vehicles that already have a GPS navigation system are equipped. The additional costs  for onboard scaffolding are therefore limited only on the additional receiving antenna in the S or C-band, the frequency converter and the switch that the Input of the GPS receiver on the one hand on the GPS antenna with integrated amplifier and on the other Frequency converter with receiving antenna switches.

Die Erfindung ist anhand eines an der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The invention is based on one of the drawing illustrated embodiment in the following described. Show it:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Navigationseinrichtung für den Landeanflug von Flugzeugen, Fig. 1 is a schematic diagram of a navigation device for the landing of aircraft,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines bodengestützten Senders der Navigationseinrichtung in Fig. 1, Fig. 2 is a block diagram of a ground-based transmitter, the navigation device in FIG. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines bordgestützten Empfängers der Navigationseinrichtung in Fig. 1. Fig. 3 is a block diagram of an on-board-based receiver of the navigation device in FIG. 1.

Die in Fig. 1 skizzierte Präzisions-Navigationseinrichtung dient dem Landeanflug von Flugzeugen auf einem Flughafen und ermöglicht im Gegensatz zu dem bekannten Instrumenten-Landesystem (ILS) der Firma Teldix auch den nicht geradlinigen, sog. gekurvten Landeanflug des Flugzeugs. Von dem Flughafen ist in Fig. 1 die Landebahn 10 mit den die seitliche Begrenzung der Landebahn 10 markierenden Positionslichter 11 dargestellt. Das den Flughafen anfliegende Flugzeug ist mit 12 gekennzeichnet. Das Flugzeug 12 ist mit der Empfangskomponente des GPS und mit der Empfangskomponente der im folgenden beschriebenen Navigationseinrichtung ausgestattet, so daß am Flugzeug 12 entsprechend die GPS-Antenne 13 und die Empfangsantenne 14 für die Navigationseinrichtung zu sehen sind. The precision navigation device sketched in FIG. 1 is used for the landing approach of aircraft at an airport and, in contrast to the known instrument landing system (ILS) from Teldix, also enables the non-linear, so-called curved landing approach of the aircraft. The runway 10 from the airport is shown in FIG. 1 with the position lights 11 marking the lateral boundary of the runway 10 . The aircraft approaching the airport is marked with 12 . The aircraft 12 is equipped with the receiving component of the GPS and with the receiving component of the navigation device described below, so that the GPS antenna 13 and the receiving antenna 14 for the navigation device can be seen on the aircraft 12 accordingly.

Zur Präzisions-Navigationseinrichtung gehören mindestens vier, hier insgesamt sechs, Sender 15, die auf Baken 16 angeordnet sind und über eine Sendeantenne 17 fortlaufend senden. Die Baken 16 mit Sender 15 sind je zur Hälfte auf beiden Seiten der Landebahn 10 längs dieser aufgestellt. Ihr Abstand von der Landebahn 10 und untereinander liegt zwischen 5 und 30 km.The precision navigation device includes at least four, here a total of six, transmitters 15 , which are arranged on beacons 16 and continuously transmit via a transmission antenna 17 . The beacons 16 with the transmitter 15 are placed half along the runway 10 on both sides thereof. Their distance from the runway 10 and between them is between 5 and 30 km.

Jeder Sender strahlt Signale ab, die den von den Satelliten des GPS-Systems ausgesandten Satellitensignalen ähnlich sind, aber eine andere Trägerfrequenz besitzen, und im folgenden als Sendersignale bezeichnet werden. Wie allgemein bekannt ist, senden die insgesamt vierundzwanzig Satelliten des GPS sog. Satellitendaten mit einer Bitrate von 50 Hz auf einer Hauptträgerfrequenz von 1575 MHz mit sog. C/A-Code-Modulation aus. Die Satellitendaten enthalten Bahnangaben der Satelliten, Identifizierungssignale für die einzelnen Satelliten und Zeitsignale für die Entfernungsberechnung. Der C/A-Code ist ein Pseudo-Zufallscode (PRN), der aus einer Reihe binärer Zahlen besteht. Die Taktfrequenz beträgt 1,023 MHz. Der von den Satelliten zusätzlich gesendete Träger mit der Frequenz 1227 MHz, der hauptsächlich zur Ausschaltung der ionosphärischen Störungen dient, interessiert hier nicht weiter. Entsprechend dieser Ausgestaltung der Satellitensignale übertragen die Sendersignale der stationären Sender 15 Senderdaten, wie Standortangaben und Identifizierungssignale der stationären Sender 15 und Zeitsignale für die Entfernungsmessung, mit einer Bitrate von 50 Hz auf einer signifikant von der Hauptträgerfrequenz der Satellitensignale abweichenden Trägerfrequenz mit C/A-Code-Modulation. Die gewählte Trägerfrequenz für die Sendersignale liegen bevorzugt im S- oder C-Band und beträgt beispielsweise 3200 MHz. Each transmitter emits signals which are similar to the satellite signals emitted by the satellites of the GPS system, but have a different carrier frequency, and are referred to below as transmitter signals. As is generally known, the twenty-four satellites of the GPS emit so-called satellite data with a bit rate of 50 Hz on a main carrier frequency of 1575 MHz with so-called C / A code modulation. The satellite data contain orbits of the satellites, identification signals for the individual satellites and time signals for the distance calculation. The C / A code is a pseudo random code (PRN), which consists of a series of binary numbers. The clock frequency is 1.023 MHz. The carrier with the frequency 1227 MHz, which is additionally transmitted by the satellites and is mainly used to switch off the ionospheric interference, is of no further interest here. In accordance with this configuration of the satellite signals, the transmitter signals of the stationary transmitters 15 transmit transmitter data, such as location information and identification signals of the stationary transmitters 15 and time signals for distance measurement, with a bit rate of 50 Hz on a carrier frequency with a C / A code that differs significantly from the main carrier frequency of the satellite signals -Modulation. The selected carrier frequency for the transmitter signals is preferably in the S or C band and is, for example, 3200 MHz.

In Fig. 2 ist der Schaltungsaufbau eines Senders 15 im Blockschaltbild dargestellt. Ein Frequenzgenerator 18 erzeugt den Signalträger mit der Hauptträgerfrequenz der Satellitensignale von 1575 MHz und ein Code-Generator 19, dem die Senderdaten mit einer Bitrate von 50 Hz zugeführt werden, erzeugt den Pseudo-Zufallscode C/A. Frequenzgenerator 18 und Code-Generator 19 werden von einem Taktgenerator 20 mit einer Taktfrequenz von 1,023 MHz synchronisiert. Der Ausgang des Frequenzgenerators 18 ist über einen 90°-Phasenschieber 21 mit dem einen und der Ausgang des Code-Generators 19 ist unmittelbar mit dem anderen Eingang eines Modulators 22 verbunden, der den Signalträger mit dem C/A-Code moduliert. Insoweit entspricht der Aufbau des Senders 15 einem Satellitensender des GPS. Am Ausgang des Modulators 22 ist ein Frequenzkonverter 23 angeschlossen, der den Signalträger in einen höherfrequenten Signalträger im S- oder C-Band umsetzt, so daß die Trägerfrequenz der abgestrahlten Sendersignale beispielsweise 3200 MHz beträgt. Das Ausgangssignal des Frequenzkonverters 23 wird über einen Leistungsverstärker 24 an die Sendeantenne 17 gegeben. Der Frequenzkonverter 23 besteht in bekannter Weise aus einem Mischer 25, einem eine geeignete Frequenz, im Beispiel 1625 MHz, vorgebenden Oszillator 26 und einem Bandfilter zum Ausfiltern des unerwünschten niederfrequenten Mischprodukts und zur Unterdrückung von Störungen.In FIG. 2, the circuit construction of a transmitter 15 is shown in the block diagram. A frequency generator 18 generates the signal carrier with the main carrier frequency of the satellite signals of 1575 MHz and a code generator 19 , to which the transmitter data are fed at a bit rate of 50 Hz, generates the pseudo-random code C / A. Frequency generator 18 and code generator 19 are synchronized by a clock generator 20 with a clock frequency of 1.023 MHz. The output of the frequency generator 18 is connected to the one via a 90 ° phase shifter 21 and the output of the code generator 19 is connected directly to the other input of a modulator 22 which modulates the signal carrier with the C / A code. To this extent, the structure of the transmitter 15 corresponds to a satellite transmitter of the GPS. At the output of the modulator 22 , a frequency converter 23 is connected, which converts the signal carrier into a higher-frequency signal carrier in the S or C band, so that the carrier frequency of the emitted transmitter signals is, for example, 3200 MHz. The output signal of the frequency converter 23 is sent to the transmission antenna 17 via a power amplifier 24 . The frequency converter 23 consists in a known manner of a mixer 25 , an oscillator 26 which specifies a suitable frequency, in the example 1625 MHz, and a band filter for filtering out the undesired low-frequency mixed product and for suppressing interference.

Zur Präzisions-Navigationseinrichtung gehört neben der vorstehend beschriebenen bodengestützten Anordnung von insgesamt sechs Sendern 15 noch ein Empfänger 28, der in jedem Flugzeug 12 einzurüsten ist. Wie bereits erwähnt, verfügt das Flugzeug 12 über einen herkömmlichen GPS-Empfänger 29, der die über die GPS-Antenne 13 empfangenen Satellitensignale verarbeitet und die momentane Flugzeugposition ermittelt. Die Verarbeitung erfolgt durch Korrelation des empfangenen Signals mit einer gleichen, intern erzeugten Signalfolge, und die Standortberechnung aus mehreren Entfernungsmessungen wird problemlos von Rechnern durchgeführt. Berücksichtigt werden dabei Fehler der Satellitenuhren, Fehler der Satellitenposition und Signalausbreitungsfehler. Der GPS-Empfänger 29 ist in der Lage, in gleicher Weise wie die Satellitensignale, auch die Sendersignale der Sender 15 zu einer momentanen Standortberechnung des Flugzeugs 12 auszuwerten, wenn die Trägerfrequenz der Sendersignale in ein von dem GPS-Empfänger 29 verarbeitbares Frequenzband umgesetzt wird. Hierzu dient der Frequenzkonverter 30, der wiederum aus Mischer 31, Oszillator 32 und Bandfilter 33 besteht. Durch Mischen mit der Oszillatorfrequenz von 1625 MHz und Ausfiltern des unerwünschten höherfrequenten Mischprodukts werden die Sendersignale mit der Trägerfrequenz von 3200 MHz wieder auf die Hauptträgerfrequenz der Satellitensignale von 1575 MHz umgesetzt. Ein Umschalter 34 verbindet wahlweise den Eingang des GPS-Empfängers 29 mit der GPS-Antenne 13, die einen integrierten Verstärker besitzt, oder mit dem Frequenzkonverter 30. Sobald das Flugzeug 12 in den Sendebereich der Sender 15 einfliegt, wird der Umschalter 34 von der GPS-Antenne 13 getrennt und auf den mit der Empfangsantenne 14 verbundenen Frequenzkonverter 30 umgeschaltet. Der GPS-Empfänger 29 ermittelt nunmehr aus den Sendersignalen der stationären Sender 15 mit höchster Präzision die momentane Position des Flugzeugs 12, wobei die Genauigkeit der Positionsbestimmung im Zentimeterbereich liegt.In addition to the above-described ground-based arrangement of a total of six transmitters 15 , the precision navigation device also includes a receiver 28 which is to be installed in each aircraft 12 . As already mentioned, the aircraft 12 has a conventional GPS receiver 29 which processes the satellite signals received via the GPS antenna 13 and determines the current aircraft position. Processing takes place by correlating the received signal with an identical, internally generated signal sequence, and the location calculation from several distance measurements is carried out easily by computers. Errors in the satellite clocks, errors in the satellite position and signal propagation errors are taken into account. The GPS receiver 29 is able, in the same way as the satellite signals, to also evaluate the transmitter signals of the transmitters 15 for a current location calculation of the aircraft 12 if the carrier frequency of the transmitter signals is converted into a frequency band that can be processed by the GPS receiver 29 . The frequency converter 30 , which in turn consists of a mixer 31 , an oscillator 32 and a band filter 33 , serves this purpose. By mixing with the oscillator frequency of 1625 MHz and filtering out the undesired higher-frequency mixed product, the transmitter signals with the carrier frequency of 3200 MHz are converted back to the main carrier frequency of the satellite signals of 1575 MHz. A switch 34 optionally connects the input of the GPS receiver 29 to the GPS antenna 13 , which has an integrated amplifier, or to the frequency converter 30 . As soon as the aircraft 12 flies into the transmission range of the transmitters 15 , the changeover switch 34 is separated from the GPS antenna 13 and switched over to the frequency converter 30 connected to the reception antenna 14 . The GPS receiver 29 now determines the current position of the aircraft 12 from the transmitter signals of the stationary transmitters 15 with maximum precision, the accuracy of the position determination being in the centimeter range.

Die Sender 15 im Anflugbereich verschiedener Flughäfen können mit voneinander abweichender Trägerfrequenz senden. Um diesem Rechnung zu tragen, weist der Oszillator 32 im Frequenzkonverter 30 des Empfängers 28 verschiedene Arbeitsfrequenzen auf, die entsprechend den bei verschiedenen Flughäfen verwendeten Senderfrequenzen festgelegt sind. Mit Umschalten des Umschalters 34 auf den Frequenzkonverter 30 wird gleichzeitig die richtige Arbeitsfrequenz des Oszillators 32 eingestellt, wie dies durch die Strichpunktierung zwischen Umschalter 34 und Oszillator 32 in Fig. 3 angedeutet ist.The transmitters 15 in the approach area of different airports can transmit with a different carrier frequency. In order to take this into account, the oscillator 32 in the frequency converter 30 of the receiver 28 has different working frequencies which are determined in accordance with the transmitter frequencies used at different airports. When the switch 34 is switched to the frequency converter 30 , the correct operating frequency of the oscillator 32 is set at the same time, as is indicated by the dot-dashed line between the switch 34 and the oscillator 32 in FIG. 3.

Die Erfindung ist nicht auf den beschriebenen Einsatz der Präzisions-Navigationseinrichtung für den Landeanflug von Flugzeugen beschränkt. Vielmehr eröffnet sich ein breites Anwendungsspektrum für eine hochpräzise Navigation innerhalb eines durch die Senderreichweite der stationären Sender 15 festgelegten Navigationsgebietes.The invention is not limited to the use of the precision navigation device described for the landing approach of aircraft. Rather, a wide range of applications opens up for high-precision navigation within a navigation area defined by the transmitter range of the stationary transmitters 15 .

Claims (9)

1. Navigationseinrichtung für Fahrzeuge mit einem im Fahrzeug (12) installierten Satellitenempfänger (29) eines Satelliten-Navigationssystems, der zur Bestimmung der momentanen Fahrzeugposition aus von Navigationssatelliten abgestrahlten Satellitensignalen mit einer codemodulierten Hauptträgerfrequenz eingerichtet ist, mit mindestens einem stationären Sender (15) zum Aussenden von Sendersignalen, die eine von der Hauptträgerfrequenz der Satellitensignale signifikant abweichende Trägerfrequenz mit einer den Satellitensignalen entsprechenden Codemodulation aufweisen, und mit einer dem Satellitenempfänger (29) zugeordneten Zusatzvorrichtung zur Aufbereitung der empfangenen Sendersignale für die Verarbeitung durch den Satellitenempfänger (29), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei solche stationäre Sender (15) räumlich voneinander entfernt angeordnet sind, daß die Sendersignale mit senderspezifischen Senderdaten, wie Standortangaben, Sendezeitpunkt und Identifikationsmerkmale, moduliert sind und daß die Zusatzvorrichtung einen mit einer Empfangsantenne (14) verbundenen Frequenzkonverter (30) aufweist, der die von der Empfangsantenne (14) aufgenommenen Sendersignale mit Trägerfrequenz in die von dem Satellitenempfänger (29) verarbeitbare Hauptträgerfrequenz umsetzt. 1. Navigation device for vehicles with a satellite receiver ( 29 ) of a satellite navigation system installed in the vehicle ( 12 ), which is set up for determining the current vehicle position from satellite signals emitted by navigation satellites with a code-modulated main carrier frequency, with at least one stationary transmitter ( 15 ) for transmission transmitter signals which have a carrier frequency which differs significantly from the main carrier frequency of the satellite signals with a code modulation corresponding to the satellite signals, and with an additional device assigned to the satellite receiver ( 29 ) for processing the received transmitter signals for processing by the satellite receiver ( 29 ), characterized in that at least three such stationary transmitters ( 15 ) are arranged spatially apart from one another such that the transmitter signals with transmitter-specific transmitter data, such as location information, time of transmission and identification fication features, are modulated and that the additional device has a frequency converter ( 30 ) connected to a receiving antenna ( 14 ), which converts the transmitter signals received by the receiving antenna ( 14 ) with carrier frequency into the main carrier frequency that can be processed by the satellite receiver ( 29 ). 2. Einrichtung nach Anspruch 1 für den Landeanflug von Flugzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens vier Sender (15) in der Nähe einer Landebahn (10) bodenfest angeordnet sind. 2. Device according to claim 1 for the landing approach of aircraft, characterized in that the at least four transmitters ( 15 ) in the vicinity of an airstrip ( 10 ) are arranged fixed to the ground. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (15) auf beiden Seiten der Landebahn (10) längs dieser und im Abstand von mehreren Kilometern davon und untereinander angeordnet sind.3. Device according to claim 2, characterized in that the transmitters ( 15 ) are arranged on both sides of the runway ( 10 ) along this and at a distance of several kilometers therefrom and with one another. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sender (15) auf einer Bake (16) befestigt ist.4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that each transmitter ( 15 ) on a beacon ( 16 ) is attached. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Satellitenempfänger (29) die Empfängerkomponente des bekannten GPS (Global Positioning System) ist, bei welchem die Satellitensignale Satellitendaten mit einer Bitrate von 50 Hz auf einer Hauptträgerfrequenz von 1575 MHz mit sog. C/A-Code-Modulation übertragen, und daß die Sendersignale der stationären Sender (15) Senderdaten der stationären Sender (15) mit einer Bitrate von 50 Hz auf einer im S- oder C-Band liegenden Trägerfrequenz mit C/A-Code-Modulation übertragen.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the satellite receiver ( 29 ) is the receiver component of the known GPS (Global Positioning System), in which the satellite signals have satellite data with a bit rate of 50 Hz on a main carrier frequency of 1575 MHz so-called C / A code modulation, and that the transmitter signals of the stationary transmitters ( 15 ) transmitter data of the stationary transmitters ( 15 ) with a bit rate of 50 Hz on a carrier frequency in the S or C band with C / A- Transfer code modulation. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der GPS-Empfänger (29) an einer GPS-Antenne (13) angeschlossen ist und daß zwischen dem Eingang des GPS-Empfängers (29) und dem Frequenzkonverter (30) einerseits und der GPS-Antenne (13) andererseits ein Umschalter (34) angeordnet ist.6. Device according to claim 5, characterized in that the GPS receiver ( 29 ) is connected to a GPS antenna ( 13 ) and that between the input of the GPS receiver ( 29 ) and the frequency converter ( 30 ) on the one hand and the GPS -Antenna ( 13 ) on the other hand, a changeover switch ( 34 ) is arranged. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzkonverter (30) einen Mischer (31), einen Oszillator (32) und ein Bandpaßfilter (33) mit einem auf die Hauptträgerfrequenz abgestimmten Durchlaßbereich aufweist. 7. Device according to claim 6, characterized in that the frequency converter ( 30 ) has a mixer ( 31 ), an oscillator ( 32 ) and a bandpass filter ( 33 ) with a pass band tuned to the main carrier frequency. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (32) mittels des Umschalters (34) auf verschiedene Arbeitsfrequenzen umschaltbar ist, wobei die Arbeitsfrequenzen auf die Trägerfrequenzen der bei verschiedenen Flughäfen mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen sendenden Sender (15) abgestimmt sind. 8. Device according to claim 7, characterized in that the oscillator ( 32 ) can be switched to different working frequencies by means of the switch ( 34 ), the working frequencies being matched to the carrier frequencies of the transmitters ( 15 ) transmitting at different airports with different carrier frequencies. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vier oder mehr stationäre Sender (15) vorgesehen sind.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that four or more stationary transmitters ( 15 ) are provided.