DE4424412A1 - Funktelekommunikationssystem mit Satelliten-Navigation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Funktelekommunikationssystem zur Übertragung von Informationen, insbesondere Sprachinformationen oder Rundfunkprogramm-Informationen, zwischen stationären Einheiten, nämlich Sende-/Empfangseinheiten oder Sendeeinheiten und mobilen Einheiten, nämlich Sende-/Empfangseinheiten bzw. Empfangseinheiten.

Funktelekommunikationssysteme für die Einwege-Kommunikation (Rundfunk; Funkrufsysteme) oder für die Zweiweg-Kommunikation (Mobilfunk) sind seit langem eingeführt. Es ist hierbei jeweils eine stationäre Senderkette vorgesehen, ggf. unterteilt in mehrere Teilgebiete mit jeweils eigener Frequenz, die mit mobilen Einheiten kommunizieren. Meist wird Information in Form von Sprachinformation oder Rundfunkprogramm-Information über­ tragen; es ist jedoch auch üblich, zusätzliche Information zu übermitteln, z. B. entsprechend dem RDS-System (Radio-Data Sy­ stem), bei dem bei analoger Übertragung in einem unhörbaren Frequenzbereich Informationen über die jeweilige Senderkette und die Programmart, z. B. Verkehrsdurchsagen, übermittelt werden.

Hiervon unabhängig existieren Satelliten-Navigationssysteme wie z. B. das U.S.-amerikanische System GPS oder das russische Sy­ stem Glonass. Mit den allgemein erhältlichen zivilen Satelli­ ten-Navigationsempfängern kann eine momentane Position nur mit einer relativ großen Ungenauigkeit von z. B. 100-200 m ermittelt werden, wobei Signallaufzeiten zwischen wenigstens drei oder vier beobachtbaren Satelliten und der Empfangsantenne des Satelliten-Navigationsempfängers rechnerisch ausgewertet wer­ den. Aufgrund ihrer relativ hohen Ungenauigkeit sind die in diesem Zusammenhang als Positions-Rohwerte bezeichneten Meß­ ergebnisse des Satelliten-Navigationsempfängers oft nicht ausreichend für eine hinreichend präzise Positionsbestimmung der mobilen Einheit, z. B. dann, wenn die genaue Position eines mit dem Satellitennavigationsempfängers ausgerüsteten Fahrzeugs ermittelt werden soll.

In Verbindung mit der Navigation von Flugzeugen, insbesondere während der Lande- und Startphase, ist bereits der Einsatz von sog. differentiellen Satellitennavigationssystemen bekannt. Hier wird zur entscheidenden Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmung mit einem stationären Satelliten-Naviga­ tionsempfänger gearbeitet, dessen Empfangsantenne genau geodä­ tisch vermessen ist (hier genannt: Referenzpositions- Normalwert). Der Satelliten-Navigationsempfänger vergleicht ständig seinen aus den Satellitensignalen abgeleiteten Refe­ renzpositions-Rohwert mit dem Referenzpositions-Normalwert, er­ rechnet hieraus momentane Positionsbestimmungsfehler und über­ mittelt diese per Telemetrie an das anfliegende Flugzeug. Der mobile Satelliten-Navigationsempfänger im Flugzeug ermittelt gleichzeitig den momentanen Positionsrohwert des Flugzeugs und korrigiert diesen mit Hilfe der entsprechenden Korrekturein­ richtung an Hand des übertragenen Positionsbestimmungsfehlers in einen korrigierten Positionswert. Die Genauigkeit dieses Werts liegt bei 1-2 m und erlaubt eine sichere ggf. automati­ sche Landung.

Einer weiten Verbreitung des differentiellen Satelliten-Naviga­ tionssystems steht zum einen entgegen, daß genau vermessene stationäre Satelliten-Navigationsempfänger der Öffentlichkeit derzeit nicht zur Verfügung stehen; zum anderen ist der Aufwand für die erforderliche Telemetrie zur Übermittlung der Posi­ tionsbestimmungsfehler hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur diffe­ rentiellen Satelliten-Navigation bereitzustellen, welches ohne größeren gesonderten Aufwand, insbesondere im Hinblick auf die erforderliche Übermittlung der Referenzpositionswerte bzw. Po­ sitionsbestimmungsfehler, verwirklichbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Funktelekommunikationssystem der eingangs genannten Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die mobilen Einheiten zusätzlich jeweils einen Satel­ litennavigationsempfänger zur selbsttätigen Ermittlung eines Positions-Rohwertes der momentanen Position der mobilen Einheit aufweisen, daß wenigstens eine der stationären oder mobilen Einheiten, die Referenzeinheit, mit einem Satellitennaviga­ tionsempfänger zur selbsttätigen Ermittlung eines Referenzpo­ sitions-Rohwertes eines Referenzortes mit bekannter genauer geographischer Position als Referenzpositions-Normalwert sowie einer Fehlerbestimmungseinheit zur Bestimmung von Positions­ bestimmungsfehlern durch Vergleich des momentan ermittelten Referenzpositions-Rohwertes mit dem Referenzpositions-Normalwert verbunden ist, daß die mobilen Einheiten mit Übertragungsein­ richtungen zur Übertragung von Positions-Rohwerten zusätzlich zu den Informationen an die wenigstens eine Referenzeinheit ausgebildet sind und die Referenzeinheit mit einer Empfangsein­ richtung für die Positionsrohwerte ausgebildet und mit einer Korrektureinrichtung zur Korrektur der übertragenen Positions- Rohwerte mit im wesentlichen zeitgleich ermittelten Positions­ bestimmungsfehlern verbunden ist und/oder daß die Referenz­ einheit mit einer Übertragungseinrichtung zur Übertragung der Positionsbestimmungsfehler zusätzlich zu den Informationen an die mobilen Einheiten ausgebildet und die mobilen Einheiten jeweils mit einer Empfangseinrichtung für die Positionsbestim­ mungsfehler und mit einer Korrektureinrichtung zur Korrektur der momentan ermittelten Positions-Rohwerte mit den übertrage­ nen, im wesentlichen zeitgleich ermittelten Positionsbe­ stimmungsfehlern ausgebildet sind.

Erfindungsgemäß wird also ein bereits bestehendes Funktelekom­ munikationssystem (insbesondere Mobiltelefon; Funkrufsystem; UKW-Runkfunk) zusätzlich für die Übertragung der für die diffe­ rentielle Satellitennavigation erforderlichen Informationen zu den mobilen Einheiten verwendet, was gleichzeitig mit der Übertragung der Hauptinformation (Sprachinformation und ggf. Dateninformationen bei einem Mobilfunknetz; Sendeprogramm ggf. mit digitaler Zusatzinformation (z. B. RDS im Falle einer UKW- Senderkette) erfolgen kann. Um die Übermittlung der Sprach­ information bzw. des Rundfunkprogramms nicht zu stören, können bei analoger Übertragung die für die differentielle Satelliten­ navigation erforderlichen Informationen in einen Frequenzbe­ reich oberhalb der menschlichen oberen Hörgrenze transferiert werden. Der Zusatzaufwand für die differentielle Satellitenna­ vigation ist vergleichsweise gering. Die Positionsbestimmungs­ fehler variieren lediglich zeitlich (im wesentlichen nicht dagegen örtlich) und sind für alle mobilen Einheiten in einem Teilgebiet anwendbar, in welchem momentan dieselben Satelliten zu empfangen sind wie von der Referenzeinheit. Es genügt daher, den mobilen und/oder stationären Einheiten des Funktelekom­ munikationssystems in diesem Teilgebiet jeweils einheitliche Positionsbestimmungsfehler zuzuführen. Ein einziger Satelliten­ navigationsempfänger mit genauer geographischer Position in diesem Teilgebiet reicht aus. Im Falle eines UKW-Sendesystems kann das Teilgebiet zusammenfallen mit dem Sender bzw. der Senderkette gleicher UKW-Frequenz. Schließlich ist auch der bauliche Aufwand auf seiten der mobilen Einheiten aufgrund der Fortschritte in der Miniaturisierung von Funkkomponenten und von Computerkomponenten vergleichsweise gering. Die mobilen Einheiten können u. U. auch als Handgeräte realisiert werden, die neben ihrer Funktion als Funktelephon bzw. UKW-Radio auch noch die Funktion eines differentiellen Satellitennavigations­ empfängers erfüllen.

Die Korrektur der Positions-Rohwerte in die korrigierten Posi­ tionswerte kann zentral in den stationären Einheiten (oder in einer der mit dem übrigen stationären Einheiten zur Übertragung der Satelliten-Navigationsdaten verbundenen stationären Ein­ heit) oder dezentral in den mobilen Einheiten vorgenommen wer­ den. In vielen Fällen ist die Information über die genaue momentane Position der mobilen Einheit sowohl bei der mobilen Einheit als auch an stationärer Stelle (insbesondere in einer Einsatzzentrale) von Bedeutung. Hierzu wird vorgeschlagen, daß die wenigstens eine mit der Korrektureinrichtung verbundene Referenzeinheit zur Übermittlung korrigiert er Positionswerte an die jeweilige mobile Einheit ausgebildet ist bzw. daß die mit den Korrektureinrichtungen ausgebildeten mobilen Einheiten zur Übermittlung der korrigierten Positionswerte an die wenigstens eine Referenzeinheit ausgebildet sind.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Übertragungs- und Empfangs­ einrichtungen zur Übertragung der Positionsrohwerte bzw. der Positionsbestimmungsfehler bzw. der korrigierten Positionswerte über den für die Übertragung der Informationen vorgesehenen Funkkanal ausgebildet sind. Dies erspart nicht nur die Bereit­ stellung eines weiteren Funkkanals, sondern ermöglicht auch den unveränderten Einsatz der Sende- bzw. Empfangseinheit des Funktelephons bzw. des UKW-Radios oder Funkrufempfängers für die Übertragung der Positions-Rohwerte bzw. der Positionsbe­ stimmungsfehler.

Damit die Übertragung im gleichen Kanal nicht weiter stört, wird vorgeschlagen, daß die Übertragungs- und Empfangseinrich­ tungen zur gleichzeitigen Übertragung der Positionsrohwerte bzw. der Positionsbestimmungsfehler bzw. der korrigierten Positionswerte mit der Information ausgebildet sind mit Über­ lagerung der Positionsrohwerte bzw. Positionsbestimmungsfehler auf die Sprachinformation bei analoger Übertragung in einem Frequenzbereich oberhalb der menschlichen oberen Hörgrenze und bei digitaler Übertragung mit entsprechender unterscheidender Codierung.

Um sicherzustellen, daß von den jeweiligen mobilen Einheiten die selben Satelliten empfangen werden wie von der Referenz­ station, wird vorgeschlagen, daß das Sendegebiet der stationä­ ren Einheiten in mehrere Teilgebiete unterteilt ist und daß in jedem Teilgebiet wenigstens eine Referenz-Einheit vorgesehen ist zur Bestimmung von für das jeweilige Teilgebiet geltenden Positionsbestimmungsfehlern.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, daß die stationären Einhei­ ten mit einer Zentrale verbunden und zur Weiterleitung von kor­ rigierten Positionswerten bestimmter mobiler Einheiten an die Zentrale ausgebildet sind. Von der Zentrale aus kann dann der genaue Ort der beteiligten mobilen Einheiten festgestellt wer­ den. Im Falle eines Mobil-Sprechfunksystems kann die Zentrale aufgrund ihrer genauen Kenntnis des momentanen Orts der mobilen Einheiten z. B. auch eine Lotsen-Funktion über Sprechfunk vor­ nehmen.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, daß die Zentrale als Ein­ satzzentrale für mit den mobilen Einheiten versehene Fahrzeuge und/oder Personen insbesondere von Sicherheitsdiensten, Ret­ tungsdiensten, Feuerwehren, Kurierdiensten, Transportunter­ nehmen für Personen oder Güter, Vermessungsdiensten, Lager­ einrichtungen oder Lotsendiensten ausgebildet ist.

Bevorzugt ist das Funktelekommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der stationären Einheiten als Referenzeinheit ausgebildet und mit anderen stationären Einheiten zur Übertragung von Satelliten-Navigationsdaten verbunden ist.

Alternativ hierzu besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß die wenigstens eine Referenzeinheit von einer mobilen Einheit gebildet ist. Es kann dann ein beliebiger Teilnehmer des Funk­ telekommunikationssystems für sich und weitere Mitglieder des Systems eine Positionsbestimmung nach dem differentiellen Satellitennavigationssystem vornehmen, ohne daß das System als solches, insbesondere die stationären Einheiten, in irgendeiner Weise anzupassen sind.

Besonders geringer zusätzlicher Aufwand zur Einrichtung des erfindungsgemäßen Systems ist dann erforderlich, wenn, wie in einer Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen wird, die stationären Einheiten von den Sendern einer Rundfunksenderket­ te, insbesondere im UKW-Bereich, gebildet sind und die mobilen Einheiten jeweils einen Rundfunksempfangsteil aufweisen.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die stationären Ein­ heiten die Sender einer Funkruf-Senderkette sind und daß die mobilen Einheiten als Funkrufempfänger ausgebildet sind.

Besonders attraktiv ist auch die Ausführungsform der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die stationären Einheiten von den Sende-/Empfangseinheiten eines Mobilfunksystems gebil­ det sind und daß die mobilen Einheiten als Funktelefon ausge­ bildet sind.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Funktelekommunikationssystems zur Übertragung von Informatio­ nen, insbesondere Sprachinformationen oder Rundfunkprogramm­ informationen zwischen stationären Einheiten, nämlich Sende- /Empfangseinheiten oder Sendeeinheiten und mobilen Einheiten, nämlich Sende-/Empfangseinheiten bzw. Empfangseinheiten, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man zusätzlich zur Information Satelliten-Navigationsdaten für die Ortsbestimmung nach dem differentiellen Satelliten-Navigationsverfahren über­ trägt.

Die Erfindung wird im folgenden an bevorzugten Ausführungsbei­ spielen anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine grobschematische Übersichtsdarstellung des er­ findungsgemäßen Funktelekommunikationssystems mit Satellitennavigation am Beispiel eines Mobiltelefon­ systems;

Fig. 2 eine grobschematische Blockdiagramm-Darstellung des inneren Aufbaus einer mobilen sowie einer als Refe­ renzwert ausgebildeten Einheit des Systems gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2, jedoch für den Fall eines UKW-Rundfunksystems.

In Fig. 1 ist ein herkömmliches Mobilfunksystem 10 dargestellt aus einem Netz stationärer Sende-/Empfangseinheiten (Zentral­ stationen) 12, die untereinander über Leitungen 14 miteinander verbunden sind. Diese stationären Einheiten 12 sind entspre­ chend dem Aufbau des jeweiligen Netzes mit einer Reihe unselb­ ständiger Antenneneinheiten 18 verbunden, die über das jewei­ lige Sende- und Empfangsgebiet 16a bzw. 16b verteilt sind, um eine flächendeckende Sprechfunkverbindung mit mobilen Einheiten 20 innerhalb des Gebiets 16a bzw. 16b auch bei geringer Sende­ leistung der mobilen Einheiten 20 sicherzustellen. Die Ver­ bindung zwischen den Einheiten 12 und den Einheiten 18 kann über die Leitung 14 oder über Funkstrecken 22 erfolgen.

Dieses jedermann zugängliche und bereits weitgehend flächen­ deckend erstellte Mobilfunksystem 10 wird nun gemäß der Erfin­ dung dazu eingesetzt, um praktisch jedermann ohne größeren Aufwand mittels Kombination von Mobilfunktelephon und Satelli­ tennavigation eine genaue Positionsbestimmung mit Hilfe der differentiellen Satellitennavigation zu ermöglichen. Hierzu ist gemäß Fig. 2 jede der mobilen Einheiten 20 neben ihrer herkömm­ lichen Mobilfunkeinheit 24 samt Sende-/Empfangsteil 26 mit einem Satellitennavigationsempfänger 28 üblichen Aufbaus zu versehen sowie mit einer Zentraleinheit 30, die den Gesamt­ betrieb der mobilen Einheit 20 steuert und für den notwendigen Datentransfer sorgt. Falls das üblicherweise bereits bei der herkömmlichen Mobilfunkeinheit 24 vorgesehene Display samt Ta­ statur nicht ausreicht, kann eine gesonderte Anzeige- und Bedieneinheit 32 vorgesehen sein.

Auch den stationären Einheiten 12 ist zumindest ein gemeinsamer Satelliten-Navigationsempfänger 34 zugeordnet. Bei sehr großem Sende- und Empfangsgebiet kann dieses in mehrere Teilgebiete 16a, 16b unterteilt werden, wobei jeweils ein Satelliten-Navi­ gationsempfänger jedem Teilgebiet zugeordnet ist. Für die differentielle Satelliten-Navigation ist nämlich wesentlich, daß die jeweilige mobile Einheit mit ihrem Satelliten-Naviga­ tionsempfänger die Signale von zumindest drei bis vier Satelli­ ten empfängt, deren Signale gleichzeitig auch von der Referenz­ einheit (hier von der stationären Einheit mit den Satelliten- Navigationsempfänger 34) empfängt. Bei einem sich beispiels­ weise über ganz Europa erstreckenden Sende- und Empfangsgebiet ist diese Bedingung jedoch zumindest bei den derzeit eingesetz­ ten Satelliten mit relativ niedriger Flugbahn nicht erfüllt, so daß in die Teilgebiete unterteilt werden muß. Im jeweiligen Teilgebiet reicht es aus, wenn ein einziger Satellitennaviga­ tionsempfänger mehreren stationären Einheiten 12 zugeordnet ist, wobei der entsprechende Datentransfer über die Leitung 14 erfolgen kann.

Zur Durchführung des differentiellen Satellitennavigationsver­ fahrens wird die genaue, am besten geodätisch vermessene Posi­ tion der Antenne des Satellitennavigationsempfängers 34 benö­ tigt. Diese Position wird im folgenden als Referenzpositions- Normalwert RN bezeichnet. Auf Grund der systembedingten Un­ genauigkeit der Satellitennavigation unterscheidet sich diese von dem vom Satellitennavigationsempfänger 34 ermittelten und mit Referenzpositions-Rohwert RR bezeichneten, errechneten Positionswert. Die Positionsberechnung erfolgt in üblicher Weise dadurch, daß aus den durch Zeitvergleich ermittelten Laufzeiten der Signale von beispielsweise vier Satelliten die jeweilige momentane Satellitenentfernung E₁ bis E₄ bestimmt wird. Da die momentane Satellitenposition bekannt ist, kann hieraus durch Triangulationsrechnung die Position des Satelli­ ten-Navigationseinheit berechnet werden. Dies Verfahren ist jedoch mit einem relativ großer Fehler behaftet, so daß die momentane Position nur mit relativ großer Ungenauigkeit von z. B. 100-200 m ermittelt werden kann. Es wird daher gemäß dem bekannten differentiellen Satelliten-Navigationsverfahren der Referenzpositions-Rohwert RR mit dem genau bekannten Referenz­ positions-Normalwert RN in einer Fehlerbestimmungseinheit 38 einer Zentraleinheit 36 der Referenzeinheit (stationäre Einheit 12) verglichen und hieraus ein Positionsbestimmungsfehler PF abgeleitet. Dieser mit der Zeit variierende Positionsbestim­ mungsfehler PF wird zur Fehlerkorrektur der Positionsrohwerte PR der mobilen Einheiten 20 verwendet, die ihren Positions­ rohwert PR unter Zugrundelegung von Signallaufzeiten derselben vier Satelliten berechnen.

Die Referenzeinheit (stationäre Einheit 12) hat im übrigen den herkömmlichen Aufbau einer Mobilfunkzentralstation mit Mobil­ funkeinheit 40 samt Sende- und Empfangsteil 42 zur Vermittlung von Telefongesprächen zwischen den Netzteilnehmern.

Die Fehlerkorrektur mit Hilfe des Positionsfehlers PF kann zentral, d. h. in der stationären Einheit 12 erfolgen, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Hierzu wird von der jeweiligen mobilen Einheit 20 der momentane Positions-Rohwert PR ermittelt und über den Sende- und Empfangsteil 26 an die stationäre Einheit 12 per Funk weitergeleitet. Dies erfolgt über denselben Funkka­ nal, über den auch die herkömmliche Telekommunikation erfolgt, also über den die Sprachinformationen SI, ggf. ergänzt durch Dateninformation, ausgetauscht werden. Um u. U. zeitgleich mit der Sprachinformationsübermittlung auch die Navigationsdaten­ übermittlung durchführen zu können, werden bei analoger Über­ tragung die Navigationsdaten (hier die Positions-Rohwerte PR) in einen oberhalb der oberen menschlichen Hörgrenze liegenden Frequenzbereich transferiert. Bei digitaler Übertragung kann bei entsprechender unterscheidender Datencodierung die Ermitt­ lung der Sprachinformation ebenfalls zeitgleich mit der Über­ mittlung der Navigationsdaten erfolgen.

Die stationäre Einheit 12 empfängt die Positions-Rohwerte PR über ihren Sende-/Empfangsteil 42 und leitet sie in die Zen­ traleinheit 36 weiter (zusammen mit der Angabe der benutzten Satelliten). Eine Korrektureinrichtung 44 innerhalb der Zen­ traleinheit 36 empfängt sowohl diesen Positions-Rohwert PR als auch den im wesentlichen zeitgleich ermittelten Positionsbe­ stimmungsfehler PF und errechnet hieraus einen korrigierten Positionswert PW. Dieser wird dann wiederum über die Sende- /Empfangseinheit 42 per Funk an die jeweilige mobile Einheit 20 zurückgesendet. Deren Sende-und Empfangsteil 26 gibt den Posi­ tionswert PW weiter an die zentrale Einheit 30. Diese veranlaßt ggf. eine entsprechende Anzeige auf der Anzeige- und Bedie­ nungseinheit 32.

Unter den Positionsrohwerten PR wird in diesem Zusammenhang sowohl der sich aus der trigonometrischen Berechnung ergebende eine Ergebniswert verstanden als auch der "Positions-Vektor" aus den einzelnen Entfernungswerten E₁-E₄ der verwendeten Satel­ liten. Bei Verwendung dieses Positionsvektors zur Korrektur ergibt sich eine höhere Genauigkeit des Endergebnisses.

Alternativ oder zusätzlich kann die Fehlerkorrektur der Posi­ tionsrohwerte PR auch dezentral in der jeweiligen mobilen Einheit 20 erfolgen. Wie in Fig. 2 mit strichlierter Umrißlinie angedeutet ist, weist die zentrale Einheit 30 in einem solchen Fall eine Korrektureinrichtung 46 auf. Diese erhält von der stationären Einheit 12 wiederum über den normalen Funkkanal den Positionsbestimmungsfehler PF (in Fig. 2 in runde Klammern gesetzt), um mit diesem dann den zeitgleich ermittelten Posi­ tions-Rohwert PR entsprechend zu korrigieren. Erforderlichen­ falls kann der korrigierte Positionswert PW von der mobilen Einheit 20 auch an die stationäre Einheit 12 rückgemeldet werden, wie in Fig. 2 ebenfalls mit in runde Klammern gesetztem Ausdruck PW angedeutet ist.

Als Positionsbestimmungsfehler PF kann wiederum entweder der sich aus der örtlichen Ablage des Referenzpositions-Normalwerts RN vom berechneten Referenzpositions-Rohwert RR ergebende Korrekturwert genommen werden oder besser ein "Fehlerwertvek­ tor" aus den Fehlern der δE₁ bis δE₄ der Entfernungswerte E₁ bis E₄ der vier benutzten Satelliten.

Wenn die stationären Einheiten 12 über die korrigierten Posi­ tionswerte PW bestimmter Einheiten 20 verfügen, so besteht die Möglichkeit, die mobilen Einheiten 20 von einer Einsatzzentrale 50 aus zu orten und ggf. auch zu leiten. Gemäß Fig. 1 muß die Einsatzzentrale 50 lediglich mit den stationären Einheiten 12 dementsprechend über die Leitung 14 verbunden sein.

Im vorstehend beschriebenen Beispielsfall wird die den Posi­ tionsbestimmungsfehler PF bestimmende Referenzeinheit von einer stationären Einheit gebildet. Es besteht jedoch hiervon un­ abhängig auch die Möglichkeit, eine der mobilen Einheiten (Mobiltelephon) als Referenzeinheit einzusetzen. Hierzu muß die mobile Einheit lediglich mit der geodätisch vermessenen Satel­ liten-Navigationseinheit 34 sowie einer Zentraleinheit mit zumindest einer Fehlerbestimmungseinheit 38 versehen sein. Je nachdem ob die Fehlerkorrektur zentral oder dezentral durch­ geführt wird, befindet sich die Korrektureinrichtung in der mobilen Referenzeinheit oder in den übrigen mobilen Einheiten (Korrektureinrichtung 44 bzw. 46). Auf diese Weise kann ein beliebiger Mobilfunkteilnehmer für sich und ggf. weitere Mobil­ funkteilnehmer die Möglichkeit einer differentiellen Satelli­ ten-Navigation schaffen.

Das vorstehend beschriebene System nutzt die zweiseitige Kom­ munikationsmöglichkeit bereits bestehender Mobiltelefonsysteme aus. Es ist jedoch auch möglich, die differentielle Satelliten­ navigation mit einem Kommunikationssystem mit einseitiger Kommunikation ohne großen Zusatzaufwand zu realisieren, nämlich bei UKW-Rundfunksystemen oder bei Funkrufsystemen. Der prinzi­ pielle Aufbau eines derartigen Systems entspricht, bis auf die mögliche Reduzierung der Anzahl der Sender, dem des Systems 10 der Fig. 1 mit dem Unterschied, daß anstelle der dargestellten Funktelekommunikations-Doppelpfeile 52, 54 lediglich der von den stationären Einheiten zu den mobilen Einheiten führende Einfach-Pfeil 52 einzusetzen ist.

Der prinzipielle innere Aufbau der mobilen Einheiten 20′ sowie der als Referenzeinheit dienende stationären Einheit 12′ gemäß Fig. 3 entspricht ebenfalls weitgehend dem der mobilen und stationären Einheiten 20 und 12 gem. Fig. 2. Bauteile, die ihrer Funktion nach solchen in Fig. 2 entsprechen, sind mit den gleichen, jedoch mit "′" versehenen Bezugsziffern versehen. Die demnach mit 30′ bezeichnete Zentraleinheit ist mit den übrigen Bauelementen, nämlich Satellitennavigationsempfänger 28′, Mobilfunkeinheit 24′ samt Sende-/Empfangsteil 26′ und, bei Bedarf, auch mit der Anzeige- und Bedieneinheit 32′ verbunden. Es können weitere Einheiten angeschlossen sein, wie beispiels­ weise ein elektronisches Straßenkarten-Orientierungssystem 33′, welches der Lokalisierung des momentanen Standorts in einem Straßennetz anhand des ermittelten Positionswerts PW dient. Derartige elektronische Straßenkarten- Orientierungssysteme erhalten die Informationen über den jeweiligen Straßenverlauf beispielsweise mit Hilfe entsprechender Datenspeicher, wie z. B. CD-ROM. Ein derartiges System 33′ kann auch bei der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 2 vorgesehen sein.

Die zentrale Einheit 12′, d. h. der UKW-Rundfunksender bzw. der Funkrufsender, weist wiederum neben der herkömmlichen UKW- Rundfunkeinheit 40′ samt Sende- und Empfangsteil 42′ den sta­ tionären Satellitennavigationsempfänger 34′ auf bzw. ist mit einem derartigen über entsprechende Datenleitungen verbunden. Dieser gibt den Referenzpositions-Rohwert RR an die Korrektur­ einrichtung 38′ innerhalb der Zentraleinheit 36′ ab, die zudem als Referenzpositionsnormalwert RN den geodätisch ermittelten Standort der Antenne des Satellitennavigationsempfängers 34′ empfängt. Aus beiden Größen berechnet die Korrektureinrichtung 38′ den Positionsbestimmungsfehler PF, insbesondere in Form des Fehlervektors δE₁, δE₂, δE₃ und δE₄, und leitet ihn zum Sende- und Empfangsteil 42′ zur Abstrahlung gemeinsam mit dem normalen Rundfunkprogramm (Programminformation PI), und zwar umgesetzt in einen Frequenzbereich oberhalb der oberen menschlichen Hörschwelle.

Im Falle eines größeren Sendebereichs kann der gemeinsame Rundfunksender auch einen umfangreicheren Fehlervektor z. B. δE₁ bis δE₁₀ abstrahlen, der durch gleichzeitige Ermittlung der einzelnen Fehlervektorkomponenten durch über das Sendegebiet verteilte, geodätisch vermessene Satelliten-Navigationseinheit ermittelt werden. Diese Fehler δE₁ bis δE₁₀ sind den beispiels­ weise zehn momentan über dem Gesamtgebiet erfaßbaren Satelliten zugeordnet. Da von einem bestimmten Standort aus jedoch bei­ spielsweise nur vier dieser Satelliten beobachtbar sind, werden von der jeweiligen mobilen Einheit nur diejenigen Kompenten des Fehlervektors verwendet, die den von der mobilen Einheit momen­ tan beobachtbaren Satelliten zugeordnet sind.

Die mobile Einheit 20′, d. h. der mit dem Satellitennavigations­ empfänger ergänzte UKW-Empfänger, erhält über sein Empfangsteil 26′ die Positionsbestimmungsfehler PF und leitet diese an die Korrektureinrichtung 46′ innerhalb der Zentral­ einheit 30′ weiter. Die Korrektureinrichtung 46′ empfängt zudem den momentanen Positions-Rohwert PR des eigenen Satellitenposi­ tionsempfängers 28′ und berechnet hieraus den korrigierten Positionswert PW zur Anzeige durch die Einheit 22′ bzw. zur Weiterverwertung durch das elektronische Straßenkarten-Orien­ tierungssystem 33′.

Gemäß der Erfindung werden also für die ansonsten erforderliche Telemetriestrecke zwischen stationärer Einheit und mobiler Einheit zur Übertragung der für die differentielle Satelliten­ navigation erforderlichen Informationen bereits bestehende Funktelekommunikationssysteme wie Mobilfunk oder UKW-Rundfunk oder Funkrufsysteme eingesetzt. Deren stationäre Einheiten müssen lediglich durch wenigstens einen Satellitennavigations­ empfänger mit vermessener Antenne und Fehlerbestimmungseinheit ergänzt werden. Auf der Endabnehmerseite müssen die Mobilfunk­ geräte bzw. UKW-Empfangsgeräte nur dementsprechend durch einen einfachen Satellitennavigationsempfänger ergänzt werden, ggf. mit zusätzlicher Korrektureinrichtung zur Korrektur des Posi­ tions-Rohwertes durch den ermittelten Positionsbestimmungs­ fehler. Die Integration eines Satellitennavigationsempfängers in ein Mobiltelefon, ggf. sogar in ein Handgerät, ist ohne merkliche Gewichts- und Volumenvergrößerung bei relativ gerin­ gen Zusatzkosten bei entsprechend großen Serien ohne weiteres möglich.

Es ist eine automatische, insbesondere periodische Positions­ ermittlung möglich, wobei die entsprechende Positions-Informa­ tion bei der mobilen Einheit (zweiseitige und einseitige Kom­ munikationssysteme) und/oder bei der stationären Einheit (nur zweiseitige Kommunikationssysteme) vorhanden sein kann. Es ist auch eine wahlweise Abfrage des Standorts möglich. Die Mobil­ einheiten können in Fahrzeuge eingebaut sein oder auch tragbar (Mobiltelefon) ausgebildet sein.

Die Positionsermittlung kann dabei im Hintergrund ablaufen, so daß die Geräte gleichzeitig ihre Normalfunktion (Telefonieren; Rundfunkempfang) wahrnehmen können.

Es sind vielfältige Anwendungen denkbar. Da die Positionsinfor­ mationen im Falle des zweiseitigen Telekommunikationssystems (insbesondere Funktelephon) auch bei den stationären Einheiten zur Verfügung stehen, können diese an eine stationäre Zentrale, insbesondere Einsatzzentrale, weitergeleitet werden, die somit über die momentane Position der von ihr betreuten mobilen Einheiten informiert ist. Die Zentrale kann Lotsendienste übernehmen oder bei Unfall- oder Pannenmeldungen sofort ent­ sprechende Hilfsfahrzeuge an den ermittelten Ort senden. Die Einsatzzentrale kann Sicherheitsdienste, Rettungsdienste, Kurier­ dienste, öffentliche Personentransportfahrzeuge wie Busse oder Taxis oder Fahrzeuge von Speditionen bei wechselnden Fahrt­ zielen sogleich umdirigieren und somit optimalen Fahrzeugein­ satz sicherstellen. Darüberhinaus kann das System auch außer­ halb des Straßenverkehrs eingesetzt werden, wie z. B. in der Schiffahrt oder in der Freizeit beim Wandern, Bergsteigen oder dergleichen.

Claims (16)

1. Funktelekommunikationssystem zur Übertragung von Informa­ tionen, insbesondere Sprachinformationen oder Rundfunk­ programm-Informationen, zwischen stationären Einheiten, nämlich Sende-/Empfangseinheiten (12) oder Sendeeinheiten (12′) und mobilen Einheiten, nämlich Sende-/Empfangsein­ heiten (20) bzw. Empfangseinheiten (20′), dadurch gekennzeichnet,

• - daß die mobilen Einheiten (20, 20′) zusätzlich jeweils einen Satellitennavigationsempfänger (28, 28′) zur selbsttätigen Ermittlung eines Positions-Rohwertes (PR) der momentanen Position der mobilen Einheit aufweisen,
• - daß wenigstens eine der stationären oder mobilen Ein­ heiten, die Referenzeinheit (12, 12′) mit einem Sa­ tellitennavigationsempfänger (34, 34′) zur selbst­ tätigen Ermittlung eines Referenzpositions-Rohwertes (PR) eines Referenzortes mit bekannter genauer geo­ graphischer Position als Referenzpositions-Normalwert (RN) sowie einer Fehlerbestimmungseinheit (38, 38′) zur Bestimmung von Positionsbestimmungsfehlern (PF) durch Vergleich des momentan ermittelten Referenzpo­ sitions-Rohwertes (RR) mit dem Referenzpositions-Nor­ malwert (RN) verbunden ist,
• - daß die mobilen Einheiten (20) mit Übertragungsein­ richtungen (26) zur Übertragung von Positions-Rohwer­ ten (PR) zusätzlich zu den Informationen an die we­ nigstens eine Referenzeinheit (12) ausgebildet sind und die Referenzeinheit (12) mit einer Empfangsein­ richtung (42) für die Positionsrohwerte (PR) ausge­ bildet und mit einer Korrektureinrichtung (38′) zur Korrektur der übertragenen Positions-Rohwerte (PR) mit im wesentlichen zeitgleich ermittelten Positions­ bestimmungsfehlern (PF) verbunden ist und/oder daß die Referenzeinheit (12, 12′) mit einer Übertragungs­ einrichtung (42, 42′) zur Übertragung der Positions­ bestimmungsfehler (PF) zusätzlich zu den Informatio­ nen an die mobilen Einheiten (20, 20′) ausgebildet und die mobilen Einheiten (20, 20′) jeweils mit einer Empfangseinrichtung (26, 26′) für die Positionsbestim­ mungsfehler (PF) und mit einer Korrektureinrichtung (46, 46′) zur Korrektur der momentan ermittelten Posi­ tions-Rohwerte (PR) mit den übertragenen, im wesent­ lichen zeitgleich ermittelten Positionsbe­ stimmungsfehlern (PF) ausgebildet sind.

2. Funktelekommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Korrektureinrichtung (44) verbundene wenigstens eine Referenzeinheit (12) zur Über­ mittlung korrigierter Positionswerte (PW) an die jeweilige mobile Einheit (20) ausgebildet ist.

3. Funktelekommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Korrektureinrichtungen (46) ausgebildeten mobilen Einheiten (20) zur Übermittlung der korrigierten Positionswerte (PW) an die wenigstens eine Referenzeinheit (12) ausgebildet sind.

4. Funktelekommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungs- und Empfangseinrichtungen (26, 26′; 42, 42′) zur Übertra­ gung der Positionsrohwerte (PR) bzw. der Positionsbestim­ mungsfehler (PF) bzw. der korrigierten Positionswerte (PW) über den für die Übertragung der Informationen (SI; PI) vorgesehenen Funkkanal ausgebildet sind.

5. Funktelekommunikationssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungs- und Empfangseinrich­ tungen (26, 26′; 42, 42′) zur gleichzeitigen Übertragung der Positionsrohwerte (PR) bzw. der Positionsbestimmungsfehler (PF) bzw. der korrigierten Positionswerte (PW) mit der Information (SI; PI) ausgebildet sind mit Überlagerung der Positionsrohwerte (PR) bzw. Positionsbestimmungsfehler (PF) auf die Information (SI; PI) bei analoger Übertragung in einem Frequenzbereich oberhalb der menschlichen oberen Hörgrenze oder bei digitaler Übertragung mit entsprechen­ der unterscheidender Codierung.

6. Funktelekommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendegebiet der stationären Einheiten (12) in mehrere Teilgebiete (16a, 16b) unterteilt ist und daß in jedem Teilgebiet (16a, 16b) wenigstens eine Referenzeinheit (12, 12′) vor­ gesehen ist zur Bestimmung von für das jeweilige Teilge­ biet geltenden Positionsbestimmungsfehlern (PF).

7. Funktelekommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Einheiten (12) mit einer Zentrale verbunden und zur Wei­ terleitung von korrigierten Positionswerten (PW) be­ stimmter mobiler Einheiten (20) an die Zentrale ausgebil­ det sind.

8. Funktelekommunikationssystem nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zentrale als Einsatzzentrale (50) für mit den mobilen Einheiten versehene Fahrzeuge und oder Personen und/oder Personen insbesondere von Sicherheits­ diensten, Rettungsdiensten, Feuerwehren, Kurierdiensten, Transportunternehmen für Personen oder Güter, Vermessungs­ diensten, Lagereinrichtungen oder Lotsendiensten ausge­ bildet ist.

9. Funktelekommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der stationären Einheiten (12, 12′) als Referenzeinheit ausge­ bildet und mit anderen stationären Einheiten zur Übertra­ gung von Satelliten-Navigationsdaten (PR, PF, PW) verbun­ den ist.

10. Funktelekommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Einheiten (12′) von den Sendern einer Rundfunksenderkette, insbesondere im UKW-Bereich, gebildet sind und daß die mobilen Einheiten (20′) jeweils ein Rundfunksempfangsteil (24′, 26′) aufweisen.

11. Funktelekommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Einheiten die Sender einer Funkruf-Senderkette sind und daß die mobilen Einheiten als Funkrufempfänger ausgebildet sind.

12. Funktelekommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Referenz­ einheit von einer mobilen Einheit gebildet ist.

13. Funktelekommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1-9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Ein­ heiten (12) von den Sende-/Empfangseinheiten eines Mobil­ funksystems (10) gebildet sind und daß die mobilen Einhei­ ten jeweils als Funktelefon (20) ausgebildet sind.

14. Funktelekommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der stationären und/oder mobilen Einheiten (20′) mit einem elektronischen Karten-Orientierungssystem verbunden ist, insbesondere für die Lokalisierung des momentanen Stand­ orts einer mobilen Einheit zu Lande, zu Wasser oder in der Luft.

15. Funktelekommunikationssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der stationären und/- oder mobilen Einheiten (20′) mit einem elektronischen Straßenkarten-Orientierungssystem verbunden ist zur Loka­ lisierung des momentanen Standorts in einem Straßennetz aufgrund des Positionswertes (PW).

16. Verfahren zum Betrieb eines Funktelekommunikationssystems zur Übertragung von Informationen, insbesondere Sprach­ informationen (SI) oder Rundfunkprogramminformationen (PI) zwischen stationären Einheiten, nämlich Sende-/Empfangs­ einheiten (12) oder Sendeeinheiten (12′) und mobilen Ein­ heiten, nämlich Sende-/Empfangseinheiten (20) bzw. Emp­ fangseinheiten (20′), insbesondere nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man zu­ sätzlich zur Information Satelliten-Navigationsdaten für die Ortsbestimmung nach dem differentiellen Satelliten- Navigationsverfahren überträgt.