DE2843812A1 - Verfahren und anordnung zur funkortung mit hilfe von mehreren erdsatelliten - Google Patents

Verfahren und anordnung zur funkortung mit hilfe von mehreren erdsatelliten

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Description

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GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, N.T., VStA
Verfahren und Anordnung zur Funkortung mit Hilfe von mehreren Erdsatelliten
Die Erfindung betrifft die Funkortung mit Hilfe von künstlichen Erdsatelliten und bezieht sich insbesondere auf ein Navigations- oder Ortungsverfahren, welches von Satelliten Gebrauch macht, die Zeitsignale aussenden und bei dem eine Korrektur mit Hilfe einer aktiven Zweiwegentfernungsmessung erfolgt. Dieses Verfahren kann eine Ortungsgenauigkeit innerhalb einer zehntel nautischen Meile (1/10 von 1,85325 km) liefern und benötigt eine Uhrengenauigkeit, die mit der einer Quarzuhr vergleichbar ist.
Um ein Fahrzeug, z.B. ein Schiff, auf einem Kurs für minimalen Treibstoffverbrauch oder minimale Zeit zu halten, benötigt man eine kontinuierliche Anzeige der Position. Die Erfindung befaßt sich daher mit einem Navigationssystem für Schiffe, die mit Satelliten in Verbindung stehen, um einen fortlaufenden Navigationsdienst mit niedrigen Kosten zu ermöglichen. Verschiedene z.Zt. bekannte Satellitensysteme haben nicht die Möglichkeit für einen derartigen Navigationsdienst auf globaler Basis oder haben andere Nachteile. Ein globales Ortungssystem benötigt für seine Anwendung preiswerte Geräte am Ort der Benutzer. Das sog. "Transif'-System ist in der Lage, einen intermittierenden Dienst anzubieten, indem genaue Ortungspunkte geliefert werden und dann ein Rechner zwischen den Festpunkten zur Überbrückung benutzt wird, jedoch führt die lange Zeit zwischen den Festpunkten dazu, daß der Rechner nicht annehmbare Fehler mit sich bringt. Das sog. "Omega11— System wird weltweit und kontinuierlich zur Verfügung stehen, hat aber nicht die Genauigkeit bis auf 0,1 nautische
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Meile. Das "LORAN C"-System kann einen Dienst in begrenzten Bereichen anbieten, jedoch ist ein weltweiter Dienst durch LORAIi C nicht vorgesehen.
Einwegentfernungsmeßsysteme, die sehr genaue Cesiumstrahluhren benutzen, sind in der US-PS 3 384 891 beschrieben. Zwei geostationäre Satelliten, die von einem Ozeanbereich aus sichtbar sind, übertragen je kontinuierlich einen digitalen Zeitcode, der ein Zeitsignal wie z.B. eine Markierung für jede Sekunde enthält und auch Information über die Lage des Satelliten überträgt. Ein Benutzer des Signals, der seine eigene Lage nicht kennt, der jedoch eine Uhr besitzt, die genau auf den von dem Satelliten übertragenen Zeitstandard eingestellt ist, kann die Ankunftszeit des Signals mit bezug auf seine Uhr messen und auf diese Weise den Abstand oder die Entfernung von dem Satelliten zu seinem eigenen Aufenthaltsort feststellen. Funksignale laufen mit der Lichtgeschwindigkeit, und der Benutzer kann die Laufzeit von dem Satelliten zu seinem eigenen Ort feststellen und daraus eine Korrektur des aufgenommenen Zeitcodesignals ableiten. Wenn er die genaue Position des Satelliten kennt, kann er eine Positionslinie festlegen. Die Verwendung von zwei Satelliten macht es möglich, den Ortungspunkt an dem Schnittpunkt der zwei Positionslinien, die sich von den zwei Satelliten ergeben, festzustellen. Bei einem derartigen Einwegentfernungsmeßsystem ist eine sehr genau gehende Uhr notwendig, weil ein Fehler von einer Mikrosekunde mit bezug auf die Bezugszeit des Systems einen Fehler von etwa 300 m (1000 Fuß) bei der Entfernungsmessung von dem Satelliten ergibt. Die Kosten einer Cesiumstrahluhr, die eine Genauig-
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keit von 1 : 10 oder besser hat, wurden jedoch für eine derartige Anwendung zu hoch liegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kontinuierlichen Navigations- oder Ortungsdienst anzubieten, bei dem die Benutzer Quarzuhren haben und Satelliten verwendet werden, die Normalzeitsignale oder Standardzeitsignale aussenden, wobei eine gelegentliche aktive Entfernungsmessung über einen aktiven Entfernungsmeß- und Nachrichtensatelliten oder einen Zeitsignalsatelliten erfolgt.
Gemäß der Erfindung wird die Verwendung einer Uhr extremer Genauigkeit an Bord eines Schiffes, eines Flugzeuges oder eines Landfahrzeuges oder anderen bewegten Gegenstandes, dessen Ort oder Position bestimmt werden soll, dadurch vermieden, daß der angenäherte Ort des Fahrzeuges aus den bekannten Lagen der beiden Satelliten und den Entfernungen berechnet wird und daß aus den Lagen der Satelliten eine Ortungs-Hyperbel des Fahrzeugs errechnet wird, die durch den angenäherten Ortungspunkt hindurchgeht und an der sich bei einem Uhrenfehler der Ortungspunkt entlangbewegt, daß unabhängig eine Positionslinie des Fahrzeugs mit Hilfe einer aktiven Zweiwegentfernungsmessung über einen Erdsatelliten ermittelt wird, daß der wahre Ort des Fahrzeugs als Schnittpunkt der Ortungs-Hyperbel und der unabhängig ermittelten Positionslinie bestimmt wird, und daß die Uhr neu eingestellt wird, indem der Uhrfehler korrigiert wird, der von dem Abstand zwischen dem angenäherten Ort und dem wahren Ort abhängt.
Gemäß der Erfindung wird eine Uhrennachstellung oder Korrektur mit Hilfe einer aktiven Zweiwegentfernungsmessung vorgenommen, die über einen aktiven getrennten Entfernungsmeßsatelliten oder über einen der Zeitsignalsatelliten erfolgt. Das Verfahren hat den Vorteil, daß mit einer Hilfsmessung zur Korrektur der Uhr des Benutzers die Verwendung einer preiswerten Quarzuhr oder einer Uhr ähnlicher Gang-
10 genauigkeit von gewöhnlich weniger als 1 : 10 möglich wird, um den Zeitabschnitt zwischen der Aussendung des
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Zeitsignals und seinem Empfang durch den Benutzer zu messen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für dieses Navigationssystem werden drei Erdsatelliten benutzt, von denen zwei gleichzeitig Zeitsignale wiederholen, die an dem Ort, dessen Position festgestellt werden soll, empfangen werden. Die Ankunftszeit jedes Zeitsignales im Verhältnis zu der Quarzuhr wird gemessen, um die Einweglaufzeit daraus abzuleiten, und der angenäherte Ort wird aus der bekannten Lage der Satelliten und ihrer Entfernungen berechnet. Infolge des Uhrenfehlers, der für beide Entfernungsmessungen gleich ist, liegen die angenäherten Fixpunkte oder Orte entlang einer Hyperbel, die geometrisch aus der Lage der Satelliten und den bekannten Grenzwerten der Uhrenfehler errechnet werden kann. Um den wahren Ort zu bestimmen, wird eine unabhängig ermittelte Positionslinie dadurch bestimmt, daß eine Zweiweglaufzeitentfernungsmessung über einen aktiven Entfernungsmeß (und Nachrichten)-Satelliten durchgeführt wird. Ein Zeitsignal wird von einer Bodenstation über den aktiven Entfernungsmeßsatelliten an das Fahrzeug, dessen Ort festgestellt werden soll, übermittelt und dann zurück über den Satelliten zur Bodenstation (oder umgekehrt). Wenn man die Laufzeit kennt sowie die Lage der Bodenstation und des aktiven Entfernungsmeßsatelliten, kann die unabhängig gemessene Positionslinie berechnet werden. Der Schnittpunkt der Hyperbel und der unabhängig gemessenen Positionslinie ergibt den wahren Ort. Der Uhrfehler wird aus dem Abstand zwischen dem angenäherten und dem wahren Ort ermittelt und die Uhr wird entsprechend nachgestellt.
Abänderungen des oben erwähnten bevorzugten Ausführungsbeispiels bestehen z.B. darin, daß die aktive Zweiwegentfernungsmessung mit Hilfe eines Zeitsignalsatelliten bewerkstelligt wird und daß ein zusätzlicher Zeitsignal-
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satellit vorgesehen wird (d.h. im ganzen vier), wenn eine Ortung sowohl bezüglich der Höhe als auch der geografischen Länge und Breite erforderlich ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel verwendet nur zwei Satelliten, von denen der eine ein Zeitsignalsatellit ist und der andere entweder ein aktiver Entfernungsmeßsatellit oder ein ZeitSignalsatellit ist, der eine zweifache Funktionsmöglichkeit aufweist.
Andere Abänderungen bestehen in einem Verfahren zur Ortung, bei dem die unabhängig ermittelte Positionslinie an der Bodenstation berechnet wird und die Zeitintervallmessungen von dem Schiff zur Bodenstation übertragen werden, um den angenäherten Ort und den wahren Ort an der Bodenstation zu berechnen. Nach Berechnung des Uhrfehlers wird eine Nachricht mit dieser Information dem Fahrzeug übermittelt, dessen Position geortet werden soll.
Die Zeitsignalsatelliten sind vorzugsweise Satelliten, die eine Standardzeit ausstrahlen, wie z.B. GOES- oder WWVS-Satelliten. Kontinuierliche Lageortungen können zwischen den Uhrkorrekturen mit einer Genauigkeit innerhalb von 0,1 nautische Meile durchgeführt werden.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung für ein Navigationsverfahren, bei dem drei Satelliten benutzt werden, von denen zwei Zeitsignale aussenden, während der dritte ein aktiver Entfernungsmeß- und Nachrichtensatellit ist, wobei ferner ein vierter Satellit in gestrichelten Linien dargestellt ist, um eine Ortung einschließlich der Höhe vorzunehmen;
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Navigationsverfahren, bei dem zwei Satelliten verwendet werden, von denen der eine ein Zeitsignalsatellit ist und der andere entweder auch ein Zeitsignalsatellit oder ein aktiver Entfernungsmeß- und Nachrichtensatellit mit doppelter Funktion ist;
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild des Satellitenantwortgerätes;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der elektronischen Ausrüstung des Benutzers auf dem Schiff oder auf einem anderen Fahrzeug, das geortet werden soll, und
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild der elektronischen Ausrüstung einer Bodenstation.
Im Gegensatz zu bekannten Verfahren der Navigation, bei denen mindestens zwei aktive Entfernungsmeß- und Nachrichtenerdsatelliten verwendet werden oder eine Cesiumstrahluhr höchster Genauigkeit, die es dem Benutzer ermöglicht, eine genaue Bezugszeit zu benutzen, wird bei dem vorliegenden Navigationsverfahren mit einer Uhr gearbeitet,
10 die eine Stabilität von etwa 1 : 10 aufweist, d.h. eine Genauigkeit, die von guten aber preiswerten Quarzoszillatoruhren erreicht wird, wobei nicht mehr als ein aktiver Entfernungsmeßsatellit erforderlich ist. Eine beim Benutzer angebrachte Uhr höchster Genauigkeit ist nicht erforderlich, weil eine Korrektur aus einer aktiven Entfernungsmessung
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über einen Satelliten abgeleitet wird und zwar entweder von einem geostationären Satelliten, der für die Ausstrahlung einer Standardzeit benutzt wird oder mit Hilfe eines getrennten aktiven Entfernungsmeß- und Nachrichtensatelliten. Wenn in gewissen Zeitabständen eine aktive Entfernungsmessung von einem geostationären Satelliten übernommen wird, um die Uhr des Benutzers zu korrigieren, kann der Benutzer eine Quarzoszillatoruhr niedriger Preisklasse anstelle der hochgenauen Cesiumstrahluhr verwenden. Der Benutzer bzw. der zu ortende Gegenstand kann entweder ein Hochseeschiff, ein Flugzeug, ein Wetterballon, eine Meeresboje, ein Lastwagen oder anderes Landfahrzeug oder selbst eine Person sein, vorausgesetzt, daß der Benutzer über die geeignete elektronische Ausrüstung verfügt. Das Verfahren der Funkortung (das auch als Lageortung mit Hilfe von Funksignalen definiert werden kann) läßt sich sowohl zur Navigation als auch zur Positionsüberwachung anwenden, jedoch wird in der folgenden Beschreibung ein Navigationsverfahren erläutert und der zu ortende Gegenstand ist in diesem Fall ein Hochseeschiff.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel für einen kontinuierlichen Navigationsdienst durch Satelliten, das in Fig. 1 dargestellt ist, werden drei künstliche Satelliten benutzt, von denen zwei Zeitsignalsatelliten sind, während der dritte ein aktiver Entfernungsmeß- und Nachrichtensatellit ist. Die ZeitSignalsatelliten S1 und S2 sind vorzugsweise geostationäre Satelliten, die Normalzeitsignale weiterleiten, so wie das National Bureau of Standards es zur Zeit über die GOES-Satelliten tut und es in Zukunft über VAiTVS-Satelliten durchzuführen beabsichtigt. Die GOES-Zeitsignale werden mit sehr schmaler Bandbreite übertragen und haben möglicherweise nicht die Auflösung, die für eine genaue Schiffsnavigation erforderlich ist, jedoch soll der zukünftige WWVS-Dienst, der vom National Bureau of Standards beabsichtigt ist, Zeitsignale
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durch Satelliten übermitteln, die hohe Genauigkeit aufweisen und aus hochpräzisen Zeitsignalen bestehen, die fortlaufend und in derselben bequemen Weise zur Verfugung stehen, wie die GOES-Signale zur Zeit. Die Zeitsatelliten haben Antwortgeräte zur Aufnahme und Aussendung von digitalen Zeitcodesignalen mit einer Zeitmarkierung, die benutzt werden kann, um die Ankunftszeit des Signales auf dem Fahrzeug des Benutzers zu messen. Die Erfindung kann mit jeder Signalform realisiert werden, die ein identifizierbares Zeitsignal übermittelt und die Zeitsignale werden auch als "Zeit-Ticks" bezeichnet, die in genau gemessenen Abständen von einer Sekunde auftreten.
Das Hochseeschiff V ist mit einem Bordgerät für Satellitenverbindung ausgerüstet, wie bei dem "MARISAT"-System und ist auch mit Empfängern ausgerüstet, die die Zeitcodesignale von den beiden Normalzeitsatelliten S1 und S2 aufnehmen, wobei eine gute Quarzuhr eine Stabilität von 1 : 1Cr oder 10 aufweist. Außerdem sind Zeitintervallzähler vorgesehen, um die Laufzeitverzögerungen zu messen und ein kleiner Rechner sowie ein Sichtgerät. Die Zeitintervallzähler nehmen die Taktsignale von der Quarzuhr auf sowie die Zeitsignale von den zwei Normalzeitsatelliten und messen getrennt die Zeitintervalle zwischen den aufgenommenen Zeitimpulsen und den Quarzuhrtaktimpulsen oder umgekehrt für jeden der beiden Satelliten. Die beiden Zeitintervalle, die je eine bestimmte Anzahl von Microsekunden oder Zehntel von Microsekunden oder Nanosekunden aufweisen, stellen die Einwegentfernungsmeßzeiten dar. Die Laufzeit der Zeitsignale wird in eine Entfernungsmessung umgewandelt,· indem sie in Beziehung gesetzt wird zu der normalen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Funksignale. Die Positionen der Zeitsignalsatelliten S1 und S2 sind bekannt, entweder indem zusammen mit den Zeitcodesignalen eine Information über-die augenblickliche Satel-
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litenposition ausgestrahlt wird oder durch Trilateration. Da die Positionen der beiden Satelliten und die Zeitintervalle der Funksignale bekannt sind, die von dem Satelliten zu dem Schiff laufen, kann der Rechner eine Positionslinie des Schiffes bestimmen, die von der Lage des Satelliten im Raum und dem Abstand des Satelliten vom Schiff abgeleitet ist. Der Schnittpunkt der zwei Positionslinien ist der Ort des Schiffes.
Da die Quarzuhr eine Auswanderung aufweist, weichen die Positionslinien, die von den Satelliten abgeleitet sind, von der wahren Werten ab. Die Auswanderung der Uhr geschieht gewöhnlich in einer Richtung, d.h. die Uhr läuft zu schnell oder zu langsam; es treten jedoch auch Störungen und Änderungen durch Temperatureinflüsse ein. Derselbe Fehler tritt jedoch bei beiden Entfernungsmessungen auf und die wirkung besteht darin, daß die Positionsorte entlang einer Hyperbel in einer Richtung verschoben werden oder auswandern, die geometrisch von der Lage der Satelliten bestimmt werden kann. Dies ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Je nach dem Betrag des Uhrfehlers und in der Annahme, daß der Uhrfehler innerhalb vorbestimmter Grenzen gehalten wird, liegt die Positionslinie des Schiffes bezüglich des Satelliten S1 zwischen den Linien 10 und 11 und die Positionslinie des Schiffes mit bezug auf den Satelliten S2 zwischen den Linien 12 und 13. Die Lage der Hyperbel, deren Länge durch den Uhrfehler bestimmt ist, ist bei 15 angedeutet und entlang dieser Positionslinie ist die Differenz der Entfernungen zu den Satelliten S1 und S2 konstant. Der wahre Ort des Schiffes auf der Hyperbel 15 ist nicht bekannt, es sei denn, daß eine unabhängige Messung ausgeführt wird.
Die unabhängige Messung wird mit Hilfe einer aktiven Entfernungsmessung durchgeführt, bei der ein aktiver Entfernungsmeß- und Nachrichtensatellit SR benutzt wird. Die
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Nachrichten-Übertragungseigenschaften dieses Satelliten werden für die Zwecke des Verfahrens nicht verwendet, es ist jedoch verständlich, daß eine Nachrichtenkommunikation über Satelliten für das Schiff für allgemeine Zwecke wünschenswert ist sowie für Wettervoraussagen, Notlageninformation usw. Die aktive Entfernungsmessung oder Befragung wird von einer Bodenstation 0 eingeleitet, deren Ort (nach geografischer Länge und Breite) genau bekannt ist, die Messung kann aber auch vom Schiff aus eingeleitet werden. Bevorzugt wird eine Toncodemeßtechnik hoher Genauigkeit, jedoch können auch andere Verfahren angewendet werden, bei denen eine Zeitmarkierung auf einem Punksignal übertragen wird, wie z.B. Pseudo-Random-Entfernungsmessung und solche mit multiplem Seitenton. Die Toncodeentfernungsmessung ist z.B. in dem Aufsatz "Communications and Position Fixing Experiments Using the ATS Satellites" vom Erfinder in der Zeitschrift Navigation, Band 20, Nr. 4, 1973-74 beschrieben worden. Das aktive Entfernungsmeßsignal, das an der Bodenstation 0 seinen Ausgang nimmt, wird mit Hilfe von Antwortgerät en auf dem Satelliten SR auf das Schiff V übertragen und dann von dem Schiff über den Satelliten SR zurück zur Bodenstation 0. An der Bodenstation wird das Zeitintervall in MicroSekunden und Zehntel Microsekunden gemessen, das von der ursprünglichen Aussendung des Abfragesignals bis zur Rückkehr desselben vom Schiff über den Satelliten verstreicht. Das Laufzeitintervall entspricht dem Doppelten der Laufzeit von der Bodenstation zum Satelliten plus dem Doppelten der Laufzeit vom Satelliten zum Schiff. Wenn man die genaue Lage der Bodenstation 0 und des Satelliten SR kennt, ist auch die Laufzeit von der Bodenstation zum Satelliten bekannt und kann subtrahiert werden. Das Ergebnis wird durch zwei geteilt, um die Einweglaufzeit zwischen dem Satelliten und dem Schiff zu ermitteln. Der Rechner auf dem Schiff (oder auf der Bodenstation) berechnet nunmehr eine Positionslinie 16 für das Schiff mit bezug auf den aktiven Entfer-
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nungsmeß- und Nachrichtensatelliten SR. Alle Positionslinien sind Teile eines Kreises auf der Oberfläche der Erde, deren Mittelpunkt auf einer Linie liegt, die zwischen dem Satelliten und dem Mittelpunkt der Erde verläuft. Die Positionslinie 16 wird ihrerseits benutzt, um mit Hilfe des Rechners auf dem Schiff den Kreuzungspunkt der unabhängig mit Hilfe des aktiven Entfernungsmeß- und Nachrichtensatelliten SR ermittelten Linie und der Hyperbel 15, zu bestimmen. Der wahre Ort des Schiffes V ist dann der Schnittpunkt der Hyperbel 15 und der Positionslinie 16, die aus der aktiven Zweiwegentfernungsmessung von dem Satelliten S^ bestimmt ist.
Der Uhrfehler wird dann in einfacher Weise aus dem angenäherten ermittelten Ort, der sich aus der Zeitsignal-messung der Satelliten S1 und S2 ergibt, und dem wahren Ort abgeleitet, der durch die aktive Entfernungsmessung vom Satelliten S„ als Schnittpunkt mit der Linie 15 ermittelt wurde. Der Fehler in Sekunden ist gleich dem Abstand zwischen dem angenäherten und dem wahren Ort, multipliziert mit dem Cosinus des Erhebungswinkels des Satelliten und geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit. Die Quarzuhr an Bord des Schiffes wird nun korrigiert und braucht nicht wieder nachgestellt zu werden, bis der Uhrfehler größer als zulässig ist, z.B. nach jeweils einer halben Stunde. Kontinuierliche Ortungen können mittlerweise mit Hilfe der Zeitsignalsatelliten und der Quarzuhr des Schiffes durchgeführt werden und können angenähert korrigiert werden, wenn das vorherige Verhalten der Uhrfehler bekannt ist. Als Abänderung des Navigationsverfahrens mittels Satelliten kann die Positionslinie 16 des Schiffes, die aus der aktiven Zweiwegentfernungsmessung über den Satelliten SR abgeleitet ist, auch an der Bodenstation berechnet und auf das Schiff übertragen werden und braucht dann nicht an Bord des Schiffes berechnet zu werden.
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Eine weitere Abänderung des Grundverfahrens, bei dem drei Satelliten verwendet werden, von denen zwei Zeitsignalsatelliten sind, besteht darin, daß ein dritter Zeitsignalsatellit S3, der in gestrichelten Linien in Fig. 1 angedeutet ist, benötigt wird, wenn die Ortung, die von den Zeitsignalsatelliten abgeleitet wird, auch die Höhe sowohl wie die Länge und Breite einschließt. Luftfahrzeuge, wie z.B. Flugzeuge oder Ballons, haben häufig einen Höhenmesser oder ein anderes Instrument, um unabhängig die Höhe zu messen, jedoch kann'dies auch mit Hilfe einer Einwegentfernungsmessung von drei weit auseinanderliegenden Satelliten geschehen, indem eine Positionslinie für jeden Satelliten berechnet wird und der Schnittpunkt der drei Linien den angenäherten Ort ergibt. Eine zusätzliche aktive Zweiwegentfernungsmessung kann dazu benutzt werden, um die Positionslinie gegenüber dem aktiven Entfernungsmeß- und Nachrichtensatelliten SR zu berechnen, die für die periodische Uhrkorrektur erforderlich ist. Ein weiteres Verfahren, bei dem kein vierter Zeitsignalsatellit S3 verwendet wird, besteht darin, daß der Entfernungsmeß- und Nachrichtensatellit SR in zweifacher Weise ausgenutzt wird und auch ein Zeitsignal zum Schiff V überträgt. Wenn man nur drei Satelliten verwendet, dann sind drei Zeitsignale vorhanden, deren Ankunftszeit relativ zur Quarzuhrzeit gemessen wird, so daß die Berechnung von drei einander schneidenden Positionslinien möglich wird, die den angenäherten Ort ergeben. Der Satellit S3 wird auch dazu verwendet, um eine aktive Zweiweglaufzeit- bzw. Entfernungsmessung durchzuführen, um den wahren Ort und die Uhrkorrektur abzuleiten. Weitere Angaben über die Einweg-Entfernungsmessungen von drei Satelliten für eine Ortung der Höhe sowohl als auch der Länge und Breite, über aktive Zweiweg-Entfernungsmessungen durch Satelliten und die entsprechenden elektronischen Geräte an der Bodenstation beim Satelliten und beim Benutzer, um diese Messungen auszuführen, sind in der oben erwähnten US-PS 3 384 891 angegeben, auf die zur Vervoll-
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ständigung der Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 2 dargestellt ist, benutzt nur zwei geostationäre Satelliten, einen Zeitsignalsatelliten und als zweiten Satelliten entweder einen Zeitsignalsatelliten oder einen aktiven Entfernungsmeß- und Nachrichtensatelliten. Einer der beiden Satelliten hat eine doppelte Funktion zur Übertragung der Normalzeitsignale und auch zur Wiederholung der aktiven Entfernungsmeßsignale und zur Übertragung der Antworten vom Schiff zurück zur Bodenstation. Um die Betriebsweise kurz zu erläutern sei angenommen, daß die beiden Satelliten Zeitsignalsatelliten S1 und S2 sind, wobei die Einwegentfernungsmessungen von jedem Satelliten zum Schiff V durch getrennte Messungen der Ankunftszeit des Zeitsignals relativ zur Quarzuhr bestimmt werden. Der Rechner bestimmt die Positionslinien des Schiffes, die von jedem der beiden Satelliten aus dessen Lage im Raum und der Entfernung abgeleitet werden, und der Schnittpunkt der zwei Linien ist der angenäherte Ort. Wenn die Quarzuhr auswandert, tritt der gleiche Fehler bei beiden Entfernungsmessungen auf, und der angenäherte Ort ist entlang der Hyperbel 15 in einer Richtung verschoben, die geometrisch aus der Lage der Satelliten und den bekannten Grenzen des zulässigen Uhrfehlers bestimmt ist. Der wahre Ort wird durch eine unabhängige aktive Zweiweg-Entfernungsmessung bestimmt, die mit Hilfe eines Antwortgeräts auf dem Zeitsignalsatelliten S1 durchgeführt wird. Eine aktive Entfernungsmeßabfrage, die von der Bodenstation 0 eingeleitet wird, wird von dem Satelliten S1 wiederholt, auf dem Schiff V aufgenommen, zurück auf den Satelliten S1 übertragen und von dort auf die Bodenstation 0 zurückübermittelt. Das Zeitintervall zwischen der anfänglichen Aussendung des Abfrage-Zeitmarkierungssignals und der Rückkehr desselben vom Schiff V über den Satelliten S1 wird gemessen, und dieses Zeitintervall wird dem Schiff
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über den Satelliten S1 mitgeteilt. Die aktive Entfernungsmessung ergibt die Entfernung vom Satelliten S1 zum Schiff V. Wenn man die genaue Lage der Bodenstation und des Satelliten S1 kennt und auch die Entfernung von dem Zeitsatelliten zum Schiff, dann kann die unabhängige Positionslinie des Schiffes berechnet werden. Der Schnittpunkt der unabhängig ermittelten Positionslinie 16 und der Hyperbel 15 ist der wahre Ort des Schiffes V. Der Uhrfehler hängt von dem Abstand zwischen dem angenäherten Ort und dem wahren Ort ab, und die Quarzuhr wird zum Ausgleich des Fehlers nachgestellt. Wenn diese Korrektur ausgeführt ist, kann das Verfahren zum Berechnen des Schiffsortes kontinuierlich von den Zeitsignalsatelliten weiter durchgeführt werden, bis man annimmt, daß die Uhr wieder bis an die Grenze der zulässigen.Genauigkeit ausgewandert ist. Die Satelliten S1 und S2 sind vorzugsweise Normalzeitsatelliten, z.B. wie die GOES- oder WWS-Satelliten, es kann jedoch auch einer ein aktiver Entfernungsmeß- und Nachrichtensatellit sein, der Vorkehrungen zur Relaisübertragung von Normalzeitsignalen aufweist. Ein dritter Satellit ist erforderlich, wenn die Ortung auch die Höhe außer Länge und Breite einschließen soll.
In der obigen Beschreibung sind die internen Zeitverzögerungen in den elektronischen Geräten nicht erwähnt worden, aber solche Zeitverzögerungen sind bekannt und können geschätzt oder gemessen werden. Eine automatische Messung oder Fernmessung der internen Zeitverzögerungen eines unbemannten Antwortgerätes ist in der US-PS 4 042 926 beschrieben. Präzisionsentfernungsmessungen und Ortungen erfordern derartige Korrekturen zum Ausgleich von internen Zeitverzögerungen und Laufzeiten.
Fig. 3, 4 und 5 sind Blockschaltbilder von elektronischen Geräten an Bord des Satelliten, an Bord des Schiffes und in der Bodenstation, die zur Ausführung des Navi-
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gati ons verfahr ens benutzt werden können. Das Grundantwortgerät in dem Zeitsignalsatelliten oder in einem aktiven Entfernungsmeß- und Nachrichtensatelliten zur Aufnahme eines digitalen Zeitcodes oder einer aktiven Entfernungsmeßabfrage und zur unmittelbaren Zurückübertragung der Punksignale ist in Fig. 3 angegeben. Die Funksignale werden durch eine Antenne 20 aufgenommen und gelangen über eine Diplexschaltung 21 zu einem Empfänger 22. Sie werden dann in einer Mischschaltung 23 mit einer Zwischenfrequenz gemischt, die in einem örtlichen Oszillator 24 erzeugt wird. Das Ausgangssignal der Mischstufe hat eine andere Frequenz als das empfangene Signal und läuft über einen Sender 25 zurück zur Diplexschaltung 21 und zur Antenne 20, die es ausstrahlt.
Fig. 4 zeigt in vereinfachter Form das elektronische Gerät an Bord des Schiffes für eines der bevorzugten Beispiele der kontinuierlichen Navigationsdienstes mit Hilfe von zwei oder drei Satelliten, wobei in gestrichelten Linien die Geräteteile angedeutet sind, die bei einer Ortung erforderlich wären, die auch die Höhe einschließt. Die Geräte können unbedient bleiben oder erfordern lediglich eine minimale Beaufsichtigung- durch eine.Bedienungsperson. Fig. 4 (und auch Fig. 5) werden in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 näher erläutert, bei dem ZeitsignalSatelliten S1 und S2 und ein aktiver Entfernungsmeß-^ und Nachrichtensatellit S3 verwendet werden. Zwei Empfänger 26 und 27 mit Antennen 28 und 29 nehmen getrennt die Zeitsignale der Satelliten S1 und S2 auf, die in Abständen von einer Sekunde oder in anderen Normalzeitintervallen übertragen werden. Die Ausgangsgrößen der Empfänger 26 und 27 bestehen daher aus Zügen von gleich beabstandeten empfangenen Zeitimpulsen 30 und 31, die laufend erzeugt werden. Eine Quarzoszillatoruhr 32 üblichen Aufbaus erzeugt auch eine kontinuierliche Folge von Uhrtaktimpulsen oder Signalen 33 mit Ab-
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ständen von einer Sekunde oder entsprechenden Abständen der Satellitenzeitsignale. Infolge des Uhrfehlers brauchen die Zeittaktimpulse 33 nicht genau mit den Normalzeitsignalen übereinzustimmen, die von den Satelliten S1 und S2 übertragen werden. Die Zeittaktimpulse werden den Zeitintervallzählern 34 und 35 zugeführt und lösen die Zähler aus. Der Zeitintervallzähler 34 erhält auch Eingangsimpulse von dem ersten Empfänger 26, und der nächste eintreffende Zeitimpuls 30 stoppt den Zähler und teilt die gemessenen Zeitintervalle in Microsekunden und Zehntel von Microsekunden einem Rechner 36 mit. Das gemessene Zeitintervall ist daher die Zeit, die von der Ankunftszeit des Zeitsignals relativ zum Taktsignal der Quarzuhr verstreicht und stellt die Einweglaufzeit vom Satelliten S1 zum Schiff dar. Der Zeitintervallzähler 35 wird in ähnlicher ¥eise von den Zeittaktimpulsen 33 gestartet und von dem nächstaufgenommenen Zeitimpuls 31 abgestoppt, um die Laufzeit zu messen, die das Signal vom Satelliten S2 zum Schiff benötigt. Die Zähler 34 und 35 werden wiederholt zurückgesetzt, um die Ankunftszeit der Zeitsignale relativ zur Quarzuhr 32 zu messen.
Der Rechner berechnet eine Positionslinie für das Schiff mit bezug auf jeden der beiden Satelliten aus der Lage des betreffenden Satelliten im Raum und der Entfernung von dem betreffenden Satelliten zum Schiff. Die Satellitenpositionsdaten können zusammen mit der Adresse des Satelliten übertragen werden und in der digitalen Zeitcodeinformation enthalten sein, die von dem Satelliten ausgestrahlt und von dem Schiff empfangen wird. Die Satelliten zur Ausstrahlung der Normalzeit, wie z.B. GOES-Satelliten oder WOTS-Satelliten, werden von den Eigentümern laufend verfolgt, die daher zusätzliche Daten übertragen können, wie z.B. Informationen über orbitale Parameter, aus denen die Lage des Satelliten bestimmt werden kann oder können Positionen nach Länge, Breite und Abstand vom
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Erdmittelpunkt übertragen. Wahlweise können auch die Positionsdaten des Satelliten von der Bodenstation übertragen werden, von der aus die Satellitenposition durch Trilateration berechnet wird. Bei der Trilateration wird · die Entfernung von drei weit auseinanderliegenden Bodenstationen gemessen, von denen zwei unbemannt sein können, und die Satellitenposition wird dann aus den drei Entfernungen und der bekannten Lage der Bodenstation berechnet. Nach der Berechnung der beiden Positionslinien des betreffenden Zeitsignalsatelliten für das Schiff, ist der angenäherte Ort des Schiffes der Schnittpunkt der beiden Positionslinien. Ein Sichtgerät 37, wie z.B. eine Katodenstrahlröhre oder ein Drucker, kann· eine kontinuierliche sichtbare Anzeige über den Ort des Schiffes geben. Die Berechnung der Hyperbel 15 aus der bekannten Lage der Satelliten für den angenäherten Ort ist eine Routineangelegenheit.
Die unabhängig ermittelte Positionslinie 16 für das Schiff V, die mit Hilfe einer aktiven Zweiwegentfernungsmessung über den aktiven Entfernungsmeß- und Nachrichtensatelliten SR ausgeführt wird, wird durch eine aktive Entfernungsmeßanfrage von der Bodenstation 0 eingeleitet. Nach Fig. 5 betätigt eine Folgeschaltung 40 zum Umlauf der Toncodeentfernungsabfrage zwischen einer Anzahl von aktiven EntfernungsSatelliten einen Toncodeentfernungsgenerator 41, um ein digitales Zeitcodesignal zu erzeugen, welches eine Zeitmarkierung und auch die Adresse des Schiffes V enthält. Diese Entfernungsabfrage durchläuft einen Sender 42 und gelangt zur Nachlauf antenne 43. Die Folgeschaltung 40 betätigt auch einen Korrelator in dem Empfänger 44, der dazu dient, die Adresse in dem Empfangssignal zu erkennen, das von dem Schiff über den aktiven Entfernungsmeßsatelliten zurück zur Empfangsantenne 45 an der Bodenstation übertragen wird. Die Toncodeentfernungsabfrage wird auch einem Zeitintervallzähler 46 zugeführt,
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und die Zeitmarkierung setzt die Wirkungsweise des Zählers in Lauf.
An Bord des Schiffes (siehe Fig. 4) wird das Toncodeentfernungsabfragesignal nach Übertragung durch den Satelliten Sr, von einer Antenne 47 aufgenommen und läuft über eine Diplexschaltung 48 und einen Empfänger 49 zu einer Antwortbake 50, die auch als Responder bezeichnet wird. Die Antwortbake leitet automatisch die Rücksendung des aktiven Entfernungsabfragesignals über den Sender 51 ein sowie über die Diplexschaltung 48 und die Antenne 47. Das zurückübertragene Toncodeentfernungsabfragesignal wird nun durch den Satelliten Sn zur Bodenstation zurückübertragen, wo es von einer Antenne 45 (Fig. 5) aufgenommen und einem Empfänger 44 und dem Adreßerkennungskorrelator zugeführt wird. Die Zeitmarkierung in dem aufgenommenen Entfernungssignal stoppt den Zeitintervallzähler 46 ab, und das abgelaufene Zeitintervall in Microsekunden und Zehntel von Microsekunden oder Nanosekunden wird einer Nachrichtenformatschaltung 47 · und dann dem Sender 42 zugeführt.
Erforderlichenfalls können die Satellitenpositionsdaten aus einem Satellitenpositionsspeicher 48 dem Sender 42 zugeführt werden und die digitale Nachricht, die über den Satelliten Sn zurück zum Schiff übertragen wird, enthält das Laufzeitintervall, welches die aktive Zweiweglaufzeit und die Adresse des Schiffes darstellt sowie die erforderlichen Positionsdaten des Satelliten. Ein Rechner 55 ist vorgesehen, wenn die unabhängige Positionslinie (LOP) von der Bodenstation und nicht an Bord des Schiffes berechnet wird. Auf dem Schiff V (Fig. 4) wird die digitale Nachricht, welche das Laufzeitintervall enthält, über die Antenne 47, die Diplexschaltung 48 und den Empfänger 49 dem Rechner 36 zugeführt. Aus dem Laufzeitintervall, welches die aktive Zweiweglaufzeit darstellt, und aus der be-
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kannten Lage der Bodenstation 0 und des Satelliten SR, kann der Rechner durch routinemäßig ausgeführte Rechnungen die Einweglaufzeit vom Satelliten SR zum Schiff V berechnen und auch die unabhängig gemessene Positionslinie 16. Der Schnittpunkt der Hyperbel 15 mit der Positionslinie 16 (siehe Fig. 1) ist der wahre Ort des Schiffes. Der Fehler der Quarzuhr läßt sich aus der Lichtgeschwindigkeit, dem Erhebungswinkel des Satelliten und dem Abstandsfehler zwischen dem angenäherten und dem wahren Ort berechnen. Ein von dem Rechner 36 ermitteltes Nachstellsignal korrigiert die Quarzuhr
Wenn eine Ortung bezüglich der Höhe, der Länge und der Breite erforderlich ist, werden die gestrichelt gezeichneten zusätzlichen Schaltelemente der elektronischen Ausrüstung an Bord des Schiffes hinzugefügt. Es sind dies eine Antenne 52, ein Empfänger 53 und ein Zeitintervallzähler 54. Der Zähler wird gleichzeitig mit den Zählern 34 und 35 durch einen Taktimpuls 33 der Quarzuhr gestartet und von dem nächsten aufgenommenen Zeitimpuls des Empfängers 53 abgestoppt. Das . gemessene Zeitintervall stellt die Einweglaufzeit von dem dritten Zeitsignalsatelliten S3 (Fig. 1) dar und wird dem Zähler 36 zusammen mit den Positionsdaten des Satelliten S3 zugeführt, um eine weitere Positionslinie des Schiffes zu berechnen.
Im folgenden werden einige Abänderungen des Satelliten-Navigationsverfahrens beschrieben. Die unabhängige Positionslinie 16 kann, wie oben erwähnt, an der Bodenstation berechnet werden und die Information dann an das Schiff zurückübertragen werden. Die aktive Entfernungsabfrage kann auch an dem Schiff eingeleitet und durch den aktiven Entfernungsmeßsatelliten an einen automatischen Beantworter in der bekannten Bodenstation übertragen v/erden und dann zurück über den Satelliten
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zum Schiff und die unabhängige Positionslinie wird dann auf dem Schiff berechnet. Es liegt auch im Bereich der Erfindung, daß die unabhängige Positionslinie 16 aus einer aktiven Zweiwegentfernungsmessung vom Schiff zum Satelliten bestimmt wird. D.h.,·das Entfernungsabfragesignal wird vom Schiff zum Satelliten übertragen und vom Satelliten zum Schiff zurückgeleitet, um die Zweiweglaufzeit zu ermitteln. Wenn man den Ort des Satelliten und die Entfernung vom Satelliten zum Schiff" kennt, kann, die unabhängige Positionslinie 16 berechnet werden.
Ein Verfahren zur Positionsüberwachung, d.h. zur Verfolgung der Schiffsortes an einer Küstenstation, ist ein weiteres Anwendungsgebiet der Erfindung. Um diese Überwachung durchzuführen, werden die Zeitintervallmessungen von dem Zeitsignalsatelliten, welche die beiden Einweglaufzeiten darstellen, vom Schiff zur Küstenstation übertragen, wo der angenäherte Ort und die Hyperbel 15 berechnet werden. Die aktive Zweiweglaufzeitmessung wird durch ein Entfernungsabfragesignal durchgeführt, das von der Bodenstation über den Satelliten zum Schiff und zurück über den Satelliten übertragen wird. Als nächstes wird die unabhängige Positionslinie 16 in der Bodenstation berechnet und der Schnittpunkt mit der Hyperbel 15 bestimmt, der der \fahre Ort ist. Der Fehler der Uhr wird periodisch berechnet und als Nachricht auf das Schiff zum Nachstellen der Uhr übertragen.
Die Erfindung kann auch in Verbindung mit einem System benutzt werden, das als kommerzielles MARISAT-System arbeitet, ohne daß es notwendig ist, das zur Zeit bestehende System abzuändern. Schiffe, deren Position geortet werden soll, werden mit Empfängern für die Zeitsignale der Zeitsatelliten ausgerüstet und mit einer Toncodeantwortbake, die das MARISAT-Gerät ergänzen. Die aktive Entfernungsmessung kann dadurch bewerkstelligt
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werden, daß eine Bodenstation, die von der MARISAT-Bodenstation getrennt ist, empfangen wird. Um diese Messung durchzuführen, ruft die Bodenstation das Schiff in üblicher Weise über Telefon durch Sprachübertragung an. Es sendet dann die" Toncodeentfernungsabfrage des Schiffes über die Telefonleitung und hört den MARISAT-Satelliten im L-Band ab, um den Zeitpunkt festzustellen, in dem die Abfrage von dem Satelliten zum Schiff gesandt wurde, wobei ein Zeitintervallzähler im Zeitpunkt der L-Bandabfrage aufgenommen wird. Die Bodenstation hört das C-Band ab und stoppt den Zähler, wenn der Satellit die Rückübertragung vom Schiff zur MARISAT-Bodenstation vornimmt. Das Intervall ist die Zweiweglaufzeit vom MARISAT-Satelliten zum Schiff zuzüglich der Laufzeit innerhalb der Geräte an Bord des Schiffes, die bekannt ist. Wenn man die beiden Laufzeiten subtrahiert und das Ergebnis durch zwei teilt und eine Teilung durch die Lichtgeschwindigkeit vornimmt, ergibt sich die Entfernung zwischen Satellit und Schiff. Diese Information wird auf das Schiff übertragen und dazu benutzt, um die unabhängige Positionslinie 16 zu ermitteln.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß Uhren extremer Genauigkeit auf dem Schiff, dem Flugzeug oder dem Landfahrzeug oder irgendeinem anderen zu ortenden Gegenstand dadurch erübrigt werden, daß eine Korrektur, die aus einer aktiven Zweiweglaufzeitmessung über einen geostationären Satelliten abgeleitet ist, benutzt wird, wobei der geostationäre Satellit entweder ein getrennter aktiver Entfernungsmeß- und Nachrichtensatellit ist oder ein Satellit, der zur Zeitsignalaussendung dient. Wenn von Zeit zu Zeit Entfernungsmessungen von dem geostationären Satelliten vorgenommen werden, um die Uhr des Benutzers nachzustellen, kann der Benutzer mit einer relativ billigen Quarzuhr anstelle der teuren extrem genauen Uhr auskommen. Die Erfindung kann auch mit Uhren größerer Genauigkeit ausge-
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führt werden, mit einer Stabilität, die besser als
10
1 : 10 ist, da dann die Korrektur in weniger häufigen Intervallen durchgeführt zu werden braucht. Außerdem gibt es viele Arten von Uhren außer den Quarzuhren, die sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwenden lassen. Auf diese Weise ist ein kontinuierlicher Navigationsdienst mit einer kontinuierlichen Positionsangabe möglich, der sich mit verhältnismäßig niedrigen Kosten durchführen läßt oder auch eine Positionsüberwachung von einer Bodenstation aus.
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Claims (14)

  1. Pcrtertfcmwöli·
    Dr.-Iiig. Wilhelm Reiche! 9ΐ9β
    Dipl-ing. Woiipsg Beicüöl „
    6 Frankfurt a. M. 1 2 8 4 3 d 1
    13
    GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, N.Y., VStA
    Patentansprüche
    Λ J Verfahren zur Funkortung mit Hilfe von mehreren Erdsatelliten, auch von solchen, die gleichzeitig Zeitsignale in genau bestimmten Zeitabständen aussenden, bei dem an dem festzustellenden Ort eines Fahrzeugs oder bewegten Gegenstandes die von zwei Satelliten ausgestrahlten Zeitsignale empfangen werden und die Ankunftszeiten der Zeitrsignale mit bezug auf eine Uhr gemessen werden, um die Einweglaufzeiten abzuleiten und daraus die Entfernungen zwischen den beiden Satelliten und dem Fahrzeug zu ermitteln,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der angenäherte Ort des Fahrzeuges aus den bekannten Lagen der beiden Satelliten und den Entfernungen berechnet wird und daß aus den Lagen der Satelliten eine Ortungs-Hyperbel des Fahrzeugs errechnet wird, die durch den angenäherten Ortungspunkt hindurchgeht und an der sich bei einem Uhrenfehler der. Ortungspunkt entlangbewegt,
    daß unabhängig eine Positionslinie des Fahrzeugs mit Hilfe einer aktiven Zweiwegentfernungsmessung über einen Erdsatelliten ermittelt wird,
    daß der wahre Ort des Fahrzeugs als Schnittpunkt der Ortungs-Hyperbel und der unabhängig ermittelten Positionslinie bestimmt wird, und
    daß die Uhr neu eingestellt wird, indem der Uhrfehler korrigiert wird,, der von dem Abstand zwischen dem angenäherten Ort und dem wahren Ort abhängt.
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  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Ermittlung der Positionslinie des Fahrzeuges mit Hilfe einer aktiven Zweiweg-Entfernungsmessung zwischen einer Bodenstation, einem dritten Satelliten und dem Fahrzeug erfolgt, daß aus der Laufzeit, der bekannten Lage der Bodenstation und des dritten Satelitten die Einweglaufzeit und daraus die Entfernung zwischen dem dritten Satelliten und dem Fahrzeug abgeleitet wird, und daß dann die unabhängig ermittelte Positionslinie aus der Lage des dritten Satelliten und seiner Entfernung von dem Fahrzeug errechnet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Ermittlung der Positionslinie des Fahrzeuges mit Hilfe einer aktiven Zweiweg-Entfernungsmessung zwischen der Bodenstation, dem ersten Satelliten und dem Fahrzeug erfolgt, daß aus der Laufzeit, der bekannten Lage der Bodenstation und des ersten Satelliten die Einweglaufzeit und daraus die Entfernung des Fahrzeuges von dem ersten Satelliten abgeleitet wird und daß dann die unabhängig ermittelte Positionslinie aus der Lage des ersten Satelliten und seiner Entfernung von dem Fahrzeug errechnet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß an dem festzustellenden Ort des Fahrzeuges das Zeitsignal empfangen wird, das von einem dritten Satelliten ausgestrahlt wird und daß die Ankunftszeit mit bezug auf die Uhrzeit gemessen wird, um die Einweglaufzeit und daraus die Entfernung des Fahrzeuges von dem dritten Satelliten zu ermitteln, und daß der angenäherte Ortungspunkt des Fahrzeuges in bezug auf Höhe, Länge und Breite aus der Lage des ersten, zweiten und dritten Satelliten und ihrer Entfernungen errechnet wird.
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  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Empfang der Zeitsignale, die Messung der Ankunftszeit der Zeitsignale und die Errechnung des angenäherten Ortungspunktes des Fahrzeuges nach Ablauf einer Zeit wiederholt wird, während der die Uhr sich innerhalb annehmbarer Genauigkeitsgrenzen hält.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5,
    da durch gekennzeichnet, daß die ersten beiden Satelliten Zeittaktsatelliten sind, die die Zeitsignale in genauen Abständen von einer Sekunde aussenden, daß die Uhr eine schwingquarzgesteuerte Uhr ist, die Uhrimpulse in Abständen von 1 s erzeugt und daß die Messung der Ankunftszeit der Zeitsignale mit bezug auf die Uhr mit Hilfe von Einschaltung und Ausschaltung von Zeitintervallzählern durch entsprechende Uhrenimpulse und Zeitsignale erfolgt, um hierdurch die Einweglaufzeiten zu bilden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    10
    daß die Uhrengenauigkeit nicht mehr als ein Teil in 10 beträgt und daß die unabhängige Positionslinie des Fahrzeuges dadurch festgestellt wird, daß eine aktive Zweiweg-Entfernungsmessung durchgeführt wird, indem ein Zeitsignal mit einer Zeitmarkierung von der Bodenstation über den dritten Satelliten zum Fahrzeug und dann zurück über den dritten Satelliten zu der Bodenstation gesandt wird, um aus dem Laufzeitintervall und der bekannten Lage der Bodenstation und des dritten Satelliten die Einweglaufzeit zu errechnen und daraus die Entfernung zwischen dem dritten Satelliten und dem Fahrzeug zu ermitteln.
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  8. 8. "Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß an dem festzustellenden Ort das von einem vierten Satelliten ausgestrahlte Zeitsignal aufgenommen wird^ daß die Ankunftszeit mit bezug auf die Quarzuhr gemessen wird, um daraus die Einweglaufzeit und aus" dieser die Entfernung des vierten Satelliten von dem Fahrzeug abzuleiten, und daß der angenäherte Ortungspunkt des Fahrzeuges in bezug auf Höhe, Länge und Breite aus den bekannten Lagewerten des ersten, zweiten und vierten Satelliten und den Entfernungen errechnet wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadu. rch gekennzeichnet, daß die Aufnahme der Zeitsignale, die Messung der Ankunftszeit der Zeitsignale mit bezug auf die Uhr und die Berechnung des angenäherten Ortungspunktes des Fahrzeuges ohne Korrektur der Uhrzeit nach einer Zeit wiederholt wird, währenddessen die Uhr innerhalb annehmbarer Genauigkeitsgrenzen läuft.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängige Bestimmung der Positionslinie des Fahrzeuges mit Hilfe des Laufzeitintervalls zwischen der Aussendung und dem Empfang der Laufzeitsignalzeitmarkierung von der Bodenstation zurück über den dritten Satelliten zum Fahrzeug erfolgt, wo die unabhängig ermittelte Positionslinie berechnet wird.
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  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß die ersten beiden Satelliten Zeitsignale in genauen Intervallen von 1 s ausstrahlen und daß die Ankunftszeit der Zeitsignale mit Beziehung zu der Uhr dadurch erfolgt, daß ein Zeitintervallzähler durch entsprechende Uhrenimpulse und Zeitsignale eingeschaltet und ausgeschaltet wird, um die Einweglaufzeiten zu ermitteln.
  12. 12. Gerät zur Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Zeitempfänger, durch eine Zeitschaltung mit zwei uhrengesteuerten Intervalltaktgebern, einem Antwortgerät, einem Rechner, dem Eingangsgrößen vom Ausgang des Antwortgerätes und der ersten und zweiten Intervalltaktgeber zugeführt werden und der.eine Ausgangsgröße an eine Taktgeb erkorrekturleitung abgibt.
  13. 13. Gerät nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Antwortgerät selektiv auf Signale anspricht, die einen vorbestimmten Abfragecode enthalten.
  14. 14. Gerät nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Positionsaufzeichnungsgerät Ausgangsgrößen des Rechengerätes aufnimmt.
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