DE4312670A1 - Vorrichtung zur Ortsbestimmung eines beweglichen Objektes - Google Patents
Vorrichtung zur Ortsbestimmung eines beweglichen ObjektesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ortsbestim
mung eines beweglichen Objektes, mit einer ortsfesten
Station, die über eine ortsfeste erste Antenne, deren
Ort geodätisch vermessen und somit deren wahre geogra
phische Position bekannt ist, externe Signale von be
stimmten beispielsweise land- oder satellitengestützen
Sendern empfängt, aus diesen Signalen eine berechnete
geographische Position für den Ort der ersten Antenne
ermittelt und in Abhängigkeit von Abweichungen zwischen
der berechneten Position und der wahren Position erste
Korrekturwerte errechnet und über eine zweite Antenne
diese Korrekturwerte aussendet, und mit einer am beweg
lichen Objekt vorgesehenen Empfangseinrichtung, die
ebenfalls die externenen Signale empfängt, aus diesen
Signalen eine berechnete geographische Position für den
augenblicklichen Ort des beweglichen Objektes ermittelt,
die vom Sender der ortsfesten Station ausgesendeten
Korrekturwerte empfängt und die berechnete Position mit
Hilfe der empfangenen ersten Korrekturwerte korrigiert.
Gewöhnlich wird eine solche Vorrichtung zur Ortsbestim
mung von beweglichen Objekten verwendet, die sich in
nerhalb eines begrenzten Geländes frei bewegen können.
Für einen solchen Anwendungsfall wird die Vorrichtung
bevorzugt zum Lokalisieren von Schiffen in engen Gewäs
sern oder von Landfahrzeugen innerhalb eines Werksgelän
des verwendet. Selbstverständlich ist aber die Vorrich
tung auf die vorgenannten Anwendungsfälle nicht
beschränkt.
Die eingangs genannte Vorrichtung arbeitet nach dem
Prinzip der differentiellen Positionsermittlung, indem
zusätzlich zu einem am beweglichen Objekt vorgesehenen
Navigationsempfangsgerät eine ortsfeste Station vorgese
hen ist, die eine Korrektur der vom Empfangsgerät be
rechneten Position zur Verringerung der Fehlertoleranz
bewirkt und in deren Nähe sich das bewegliche Objekt
aufhält. Bevorzugt wird hierzu das Global Positioning
System (GPS) genutzt, was durch die Vorrichtung zum
sogenannten Differential-GPS (DGPS) erweitert wird. Aus
den externen GPS-Signalen von den satellitengestützten
GPS-Sendern kann mit Hilfe von hierfür vorgesehenen
Empfangsgeräten an jedem Punkt der Erde eine Ortsbestim
mung vorgenommen werden. Die vom Empfangsgerät berech
nete geographische Position weist jedoch einen Toleranz
fehler auf, der durchaus im Bereich von 50 bis 100 Me
tern liegen kann. Um diesen Fehler zu reduzieren, ist
die (lokale) ortsfeste Station vorgesehen, die über eine
ortsfeste Antenne, deren Ort geodätisch vermessen ist
und somit deren wahre geographische Position bekannt
ist, die GPS-Signale empfängt und aus diesen Signalen
eine berechnete geographische Position für den Ort die
ser Antenne ermittelt. Werden nun Abweichungen zwischen
der so berechneten Position und der bekannten wahren
Position für den Ort der Antenne festgestellt, so werden
in Abhängigkeit von diesen Abweichungen Korrekturwerte
errechnet. Bei der Berechnung dieser Korrekturwerte
dient die bekannte wahre geographische Position der
Antenne demnach als Bezugsgröße. Die so berechneten
Korrekturwerte werden von der ortsfesten Station an die
am beweglichen Objekt vorgesehene Empfangseinrichtung
übermittelt, welche dann mit Hilfe der Korrekturwerte
die aus den GPS-Signalen berechnete Position für den
augenblicklichen Ort des beweglichen Objektes entspre
chend korrigiert.
Vorrichtungen der zuvor beschriebenen Art sind bekannt
und befinden sich vielfach im Einsatz. Wie zuvor bereits
angedeutet wurde, läßt sich mit solchen Vorrichtungen
eine beträchtliche Verringerung der Toleranzen erzielen.
Nicht selten lassen sich die Toleranzen bis auf 2 bis 5
Meter verringern.
Gleichwohl gibt es Anwendungsfälle, in denen auch diese
Toleranz noch zu groß ist und eine weitere Reduzierung
der Toleranz erforderlich wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die
Toleranzen bei der Ermittlung der augenblicklichen geo
graphischen Position des beweglichen Objektes auf ver
hältnismäßig einfache Weise noch weiter reduziert werden
können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Vor
richtung der eingangs genannten Art die ortsfeste Sta
tion über eine ortsfeste dritte Antenne, deren Ort geo
dätisch vermessen und somit deren wahre geographische
Position bekannt ist, ebenfalls die externen Signale
empfängt und aus diesen Signalen eine berechnete geogra
phische Position für den Ort der dritten Antenne ermit
telt und diese berechnete Position mit Hilfe der ersten
Korrekturwerte korrigiert, und daß Abweichungen zwischen
der so korrigierten berechneten Position und der wahren
Position für den Ort der dritten Antenne zur Reduzierung
oder Beseitigung von Restfehlern in der korrigierten
berechneten Position des Objektes verwendet werden.
Mit Hilfe der Erfindung wird also die bereits berechnete
und korrigierte augenblickliche geographische Position
des Objektes derart nachkorrigiert, daß der noch beste
hende Restfehler reduziert oder beseitigt wird. Der
Restfehler wird mit der bekannten Ablage der erfindungs
gemäß vorgesehenen zusätzlichen ortsfesten dritten An
tenne erfaßt, deren geodätisch vermessene und somit
bekannte geographische Position als Bezugsgröße verwen
det wird, indem die aus den empfangenen externen Signa
len berechnete geographische Position für den Ort dieser
zusätzlichen Antenne zunächst mit Hilfe der ersten Kor
rekturwerte korrigiert und anschließend die Abweichung
zwischen der so berechneten und korrigierten Position
und der bekannten wahren Position für den Ort der drit
ten Antenne ermittelt wird. Auf diese Weise wird also
die am beweglichen Objekt vorgesehene Empfangseinrich
tung auf eine bekannte geographische Position "emuliert"
bzw. "abgebildet". Mit Hilfe einer solchen "Emulation"
bzw. "Abbildung" läßt sich auf einfache Weise der Rest
fehler ermitteln und zur Nachkorrektur der korrigierten
berechneten Position des Objektes verwenden.
Die Erfindung läßt sich nicht nur mit einfachen Mitteln
realisieren, sondern kann auch in jedem herkömmlichen
Differential Global Positioning System (DGPS) nachgerü
stet werden. Somit zeichnet sich die Erfindung nicht nur
durch einen verhältnismäßig geringen Aufwand hinsicht
lich ihrer Implementierung, sondern auch durch ihre
Vielfältigkeit hinsichtlich ihres Einsatzes aus.
Bevorzugte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild einer ortsfe
sten Station; und
Fig. 2 das Blockschaltbild einer an einem
beweglichen Objekt vorgesehenen
Mobilstation.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführung einer Vor
richtung, auch Radiotransponder genannt, zur Ortsbestim
mung eines beweglichen Objektes beschrieben, welcher
eine ortsfeste Station und eine am beweglichen Objekt
vorgesehene Mobilstation umfaßt.
Die in Fig. 1 dargestellte ortsfeste Station besteht
aus mehreren Elektronikkomponenten, deren Funktion nach
stehend erläutert wird.
Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind Schnittstellen zu Anten
nen A, B und C vorgesehen. Die Antenne A ist eine Rund
strahl-Antenne, mit der ein DGPS-Broadcast mit zusätzli
cher Ortskorrektur gesendet wird. Die Antenne B ist eine
ortsfeste GPS-Empfangsantenne, deren Ort ein geodätisch
vermessener Punkt ist und deren wahre geographische
Position somit bekannt ist. Die Antenne C ist eine wei
tere GPS-Empfangsantenne, die in einem vorgegebenen
Abstand zur Antenne B ortsfest angeordnet ist und deren
Ort ebenfalls ein vermessener geodätischer Punkt ist und
deren wahre geographische Position somit ebenfalls be
kannt ist.
An der Antenne B ist ein GPS-Empfänger GPS-RX ange
schlossen, der aus den empfangenen GPS-Signalen eine
berechnete geographische Position für den Ort der Anten
ne B ermittelt. Diese berechnete Position wird mit dem
normalen GPS-Korrekturstring über eine Schnittstelle E
einem Interface eines Prozessors zur Weiterverarbeitung
zugeleitet. Der Prozessor vergleicht nun die übermittel
te berechnete Position mit der abgespeicherten wahren
Position und errechnet bei Abweichungen entsprechende
erste Korrekturwerte, die in den DGPS-Broadcast einge
bunden und über eine Schnittstelle D einem an die Anten
ne A angeschlossenen Sender TX zugeleitet werden. Die
durch die geodätische Vermessung bekannte wahre geogra
phische Position der Antenne B dient somit als Referenz
für die Bildung der ersten Korrekturwerte.
An die Antenne C ist ein DGPS-Empfänger DGPS-RX ange
schlossen, der aus den GPS-Signalen und den ersten Kor
rekturwerten eine berechnete und korrigierte geographi
sche Position für den Ort der Antenne C ermittelt. Au
ßerdem wird der Restfehler mit der bekannten Ablage der
Antenne C durch einen Korrekturvektor erfaßt, indem
Abweichungen zwischen der korrigierten berechneten Posi
tion und der bekannten wahren Position für den Ort der
Antenne C ermittelt werden. Dieser Korrekturvektor wird
durch die Verbindung des DGPS-Empfängers über eine
Schnittstelle F dem Interface des Prozessors zugeleitet.
Aufgrund dieser Daten erzeugt der Prozessor zweite Kor
rekturwerte, die ebenfalls in den DGPS-Broadcast einge
bunden und dem Sender TX zugeleitet werden.
Optional kann die ortsfeste Station auch noch über eine
Schnittstelle mit einem Host-Rechner verbunden werden.
In Fig. 2 ist das Blockschaltbild der am beweglichen
Objekt vorgesehenen Mobilstation dargestellt. Die Mobil
station weist drei Antennen G, H und I auf. Die Antenne
G dient zum Empfang der GPS-Signale und ist an einen
DGPS-Empfänger angeschlossen.
Die beiden anderen Antennen H und I sind zum Diversity-
Empfang des von der ortsfesten Station ausgesendeten
DGPS-Broadcast vorgesehen und dementsprechend an einen
Diversity-Empfänger und -Combiner angeschlossen. Nach
dem Diversity-Empfänger und -Combiner werden die empfan
genen Daten über eine Schnittstelle J einem Prozessor
zugeleitet. Dieser bereitet die Daten auf und leitet sie
an den DGPS-Empfänger weiter, der mit Hilfe der im DGPS-
Broadcast übertragenen ersten Korrekturwerte die aus den
empfangenen GPS-Signalen berechnete geographische Posi
tion korrigiert. Über eine Schnittstelle L wird die so
ermittelte DGPS-Position wieder an den Prozessor über
mittelt.
Mit Hilfe der im DGPS-Broadcast übermittelten und zwi
schengespeicherten zweiten Korrekturwerten (Restfehler
vektoren) erfolgt im Prozessor nun eine Nachkorrektur
der über die Schnittstelle L empfangenen DGPS-Position,
wodurch der Restfehler minimiert oder sogar beseitigt
und die gewünschte Genauigkeit der Ortsbestimmung er
reicht wird.
Die so ermittelte Position steht einem angeschlossenen
System auf Abfrage zur Verfügung. Über ein Interface
kann diese Position an einen Rechner des beweglichen
Objektes abgegeben werden. Diese Datenübergabe kann
manuell oder auf Abfrage erfolgen.
Zusätzlich kann über eine Schnittstelle O optional ein
Koppelortungssensor zur relativen Ortsbestimmung ange
schlossen werden. Dieser Koppelortungssensor soll die
Ortsbestimmung im wesentlichen nur bei schwierigen Emp
fangsverhältnissen wie z. B. in einem überdachten Gebäude
unterstützen, um eine Unterbrechung des kontinuierlichen
Betriebes zu vermeiden.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Ortsbestimmung eines beweglichen
Objektes,
mit einer ortsfesten Station, die über eine ortsfeste erste Antenne (B), deren Ort geodätisch vermessen und somit deren wahre geographische Position bekannt ist, externe Signale von bestimmten beispielsweise land- oder satellitengestützen Sendern empfängt, aus diesen Signa len eine berechnete geographische Position für den Ort der ersten Antenne (B) ermittelt und in Abhängigkeit von Abweichungen zwischen der berechneten Position und der wahren Position erste Korrekturwerte errechnet und über eine zweite Antenne (A) diese Korrekturwerte aussendet, und
mit einer am beweglichen Objekt vorgesehenen Empfangs einrichtung, die ebenfalls die externenen Signale emp fängt, aus diesen Signalen eine berechnete geographische Position für den augenblicklichen Ort des beweglichen Objektes ermittelt, die vom Sender der ortsfesten Sta tion ausgesendeten Korrekturwerte empfängt und die be rechnete Position mit Hilfe der empfangenen ersten Kor rekturwerte korrigiert,
dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Station über eine ortsfeste dritte Antenne (C), deren Ort geodätisch vermessen und somit deren wahre geographische Position bekannt ist, ebenfalls die externen Signale empfängt und aus diesen Signalen eine berechnete geographische Position für den Ort der drit ten Antenne (C) ermittelt und diese berechnete Position mit Hilfe der ersten Korrekturwerte korrigiert, und daß Abweichungen zwischen der so korrigierten berechneten Position und der wahren Position für den Ort der dritten Antenne (C) zur Reduzierung oder Beseitigung von Rest fehlern in der korrigierten berechneten Position des Objektes verwendet werden.
mit einer ortsfesten Station, die über eine ortsfeste erste Antenne (B), deren Ort geodätisch vermessen und somit deren wahre geographische Position bekannt ist, externe Signale von bestimmten beispielsweise land- oder satellitengestützen Sendern empfängt, aus diesen Signa len eine berechnete geographische Position für den Ort der ersten Antenne (B) ermittelt und in Abhängigkeit von Abweichungen zwischen der berechneten Position und der wahren Position erste Korrekturwerte errechnet und über eine zweite Antenne (A) diese Korrekturwerte aussendet, und
mit einer am beweglichen Objekt vorgesehenen Empfangs einrichtung, die ebenfalls die externenen Signale emp fängt, aus diesen Signalen eine berechnete geographische Position für den augenblicklichen Ort des beweglichen Objektes ermittelt, die vom Sender der ortsfesten Sta tion ausgesendeten Korrekturwerte empfängt und die be rechnete Position mit Hilfe der empfangenen ersten Kor rekturwerte korrigiert,
dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Station über eine ortsfeste dritte Antenne (C), deren Ort geodätisch vermessen und somit deren wahre geographische Position bekannt ist, ebenfalls die externen Signale empfängt und aus diesen Signalen eine berechnete geographische Position für den Ort der drit ten Antenne (C) ermittelt und diese berechnete Position mit Hilfe der ersten Korrekturwerte korrigiert, und daß Abweichungen zwischen der so korrigierten berechneten Position und der wahren Position für den Ort der dritten Antenne (C) zur Reduzierung oder Beseitigung von Rest fehlern in der korrigierten berechneten Position des Objektes verwendet werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Station in
Abhängigkeit von den Abweichungen zwischen der korri
gierten berechneten Position und der wahren Position für
den Ort der dritten Antenne (C) zweite Korrekturwerte
errechnet und über die zweite Antenne (A) an die am
beweglichen Objekt vorgesehene Empfangseinrichtung sen
det und daß
die Empfangseinrichtung mit Hilfe der empfangenen zwei ten Korrekturwerte die mit Hilfe der ersten Korrektur werte korrigierte berechnete Position nachkorrigiert.
die Empfangseinrichtung mit Hilfe der empfangenen zwei ten Korrekturwerte die mit Hilfe der ersten Korrektur werte korrigierte berechnete Position nachkorrigiert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Station die
ersten Korrekturwerte in Abhängigkeit von den Abweichun
gen zwischen der korrigierten berechneten Position und
der wahren Position für den Ort der dritten Antenne (C)
abändert.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den externen
Signalen um GPS-Signale handelt.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die am beweglichen Objekt
vorgesehene Empfangseinrichtung mit mindestens zwei
Antennen (H, I) für einen Diversity-Empfang ausgerüstet
ist.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die am beweglichen Objekt
vorgesehene Empfangseinrichtung zusätzlich einen Koppel
ortungssensor aufweist.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die am beweglichen Objekt
vorgesehene Empfangseinrichtung eine Einrichtung zur
Übermittlung von Daten wie beispielsweise die nachkor
rigierte berechnete Position des beweglichen Objektes an
externe Geräte aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4312670A DE4312670A1 (de) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | Vorrichtung zur Ortsbestimmung eines beweglichen Objektes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4312670A DE4312670A1 (de) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | Vorrichtung zur Ortsbestimmung eines beweglichen Objektes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4312670A1 true DE4312670A1 (de) | 1994-10-20 |
Family
ID=6485773
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4312670A Withdrawn DE4312670A1 (de) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | Vorrichtung zur Ortsbestimmung eines beweglichen Objektes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4312670A1 (de) |
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1993
- 1993-04-19 DE DE4312670A patent/DE4312670A1/de not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |