DK9500171U3 - System til transmission af korrektionssignaler i GPS-systemet - Google Patents

Description

DK 95 00171 U3 Nærværende opfindelse er relateret til systemer og indretninger til udnyttelse af det såkaldte GPS-system til frembringelse af en geografisk positionsvisning af opholdsstedet for en GPS-modtager. Der er tale om et satellitbaseret system, der muliggør, at jordnære, mobile eller for så vidt stationære GPS-modtagere kan modtage satellitsignaler, som kan omsættes til en displayvisning af koordinaterne for beliggenheden af den enkelte modtager.

Denne stedbestemmelse kan udføres med en nøjagtighed på +/- 100 m, hvilket er fuldt tilstrækkeligt for de maritime forhold, som systemet oprindeligt er udviklet til at tilgodese.

Det er dog allerede erkendt, at det kan være relevant at tilstræbe en større grad af nøjagtighed, og at det er opnåeligt ved at etablere en modtagelse af satellitsignalerne ved en stationær modtager med en i forvejen nøjagtig kendt position, hvorved der fra denne faste modtagestation kan arrangeres en transmission af et korrektionssignal, der via en modtager på brugsstedet kan fødes til en simpel korrigeringsenhed, som så automatisk kan fremkalde den relevante ændring af positionsvisningen. Derved kan nøjagtigheden øges til en størrelsesorden +/- 10 m, hvilket gør systemet langt mere anvendeligt.

De pågældende korrektionssignaler udsendes løbende fra forskellige kystradiostationer, som imidlertid ikke modtages altfor godt inde i landet. Der har på den baggrund udviklet sig en praksis, ifølge hvilken korrektionssignalerne udsendes via de regionale FM-radiosendere, eksempelvis under udnyttelse af den kanal, der med mellemrum anvendes til udsendelse af trafikmeddelelser. Dette system benyttes med brugerbetaling og er ganske dyrt for brugerne, der skal medfinanciere selve de dyre antenneanlæg og driften deraf.

Ved den nævnte praksis opnås den fordel, at bruger- 2 DK 95 00171 U3 ne kan modtage korrektionssignalerne med et godt signal-/støj-forhold, men det er hæmmende for en mere udbredt anvendelse af systemet, at det er så kostbart også for de potentielle brugere, som kun i ny og ns har behov for en kortvarig brug af systemet. Dér kunne vel udtænkes indretninger til muliggørelse af en ' taacameterdebite-ring', men da brugerpotentialet ikke er særlig stort tenderer også dette til at blive ganske bekosteligt.

Det er ved opfindelsen indset, at problemet dog er ganske let at løse, ifald man forlader den traditionelle transmissionsteknik, som vel af historiske årsager har været helt og holdent fokuseret på radiotransmission af korrektionssignalerne, dog også med en fornuftig baggrund i det forhold, at informationerne normalt skal anvendes 'i marken', dvs. hvor en radioforbindelse er nærmest absolut påkrævet.

Imidlertid er jo samfundene nu til dags indrettet med et eller endda flere radiokommunikationssystemer udover selve radiofoninettet, nemlig mobiltelefonnettet, og ifølge opfindelsen vil det være på flere måder fordelagtigt at gøre brug af dette eller disse net til løsning af det omhandlede problem. Et sådant net, herefter blot benævnt GSN-nettet, selvom der kan optræde forskellige net under andre betegnelser, er karakteristisk ved at være opdelt i mange geografiske 'celler', der radiomæssigt betjenes af individuelle eller helt lokale antenneanlæg, medens kommunikationen til og fra de forskellige celler foregår gennem galvaniske eller optiske kabler med lav dæmpning Og evt. med passende forstærkerudstyr, således at der fra enhver af cellerne kan kommunikeres med en hvilken som helst telefonabonnent, uanset afstanden til denne, og med et godt signalstøj-forhold. I og med at enhver potentiel bruger af det omhandlede system kan forudsættes at råde over en mobiltelefon, så vil samme bruger hvorsomhelst i marken kunne indhente referencesignalet ved et simpelt telefon- 3 DK 95 00171 U3 opkald til referencestationen, når denne er indrettet til at afgive referencesignalet til en eller flere opkaldsledninger i det ordinære telefonnet.

Ganske som tale kan overføres på det ordinære telefonnet med et godt signal/støj-forhold over lange afstande, endog over globale afstande, således vil også korrektionssignalet kunne overføres på fuldt pålidelig måde over regionale afstande, uanset at transmissionskæden indeholder et lokalt radiobaseret led, nemlig den aktuelle mobiltelefoncelle.

Der kan dermed sikres en absolut pålidelig modtagelse af referencesignalet på ethvert sted i marken, uden at det overhovedet er nødvendigt at arrangere en transmission af dette signal via de nævnte regionale FM-send-ere. Brugeren skal blot via sin mobiltelefon kalde den nærmeste referencecentral og i øvrigt have sit udstyr adapteret på en sådan måde, at det derved modtagne signal kan introduceres til den tilknyttede GPS-modtager for umiddelbar korrektion af dennes displayvisning.

Det eller de offentlige telefonnet, herunder også mobiltelefonnettet eller -nettene er allerede således indrettede, at der kan udføres automatdebitering for opkald til særtjenester, idet opkaldet registreres ud fra den opkaldendes telefonnummer og den registrerede tid for opkaldet, og dette kan umiddelbart og uden større omkostninger realiseres i specifik forbindelse med opfindelsen, der således i så henseende kan baseres på allerede fuldt udviklede debiteringsteknikker. Dette udelukker naturligvis ikke, at der til formålet kan udvikles specielle sikrings- og debiteringsteknikker.

Den betragtede nødvendige korrektion er ikke konstant, hverken i tid eller mellem forskellige steder. Tidsproblemet er overkommeligt ved, at man normalt vil kunne klare sig med nogle få, kortvarige telefonopkald. Stedproblemet er mere påtrængende, idet man for en ideel løsning er nødt til at operere med forholdsvis mange og 4 DK 95 00171 U3 tætliggende referencestationer, som dog her især bliver billiggjort af, at de ikke skal tilsluttes radiosendere, men blot kobles til telefonnettet. Brugerne skal sørge for at kalde op til den nærmestliggende station, og det vil her være en speciel mulighed, at der kan drages fordel af mobiltelefonnettets evne til at lokalisere den "celle", hvorfra opkaldet kommer, idet dette så kan udnyttes til automatisk at forbinde mobiltelefonen med den p.t. nærmeste referencestation; for så vidt vil alle stationerne kunne optræde under et og samme mobiltelefonnummer, fortrinsvis samtidigt med, at de har individuelle numre i det sædvanlige telefonsystem.

Ifald man betjener sig af en egen, medbragt referencemodtager, som anbringes på en kendt position umiddelbart ved et givet arbejdsområde, f.eks. ved et tracé for et lyslederkabel, vil man nok fortsat kunne overføre signalerne pr. kortrækkende radio, men ellers kan dette undgås ved at referencemodtageren i sig selv oprettes som en abonnent på mobiltelefonnettet.

Det er i forvejen kendt, at'man for at bedre på nøjagtigheden ved brug af fjerntliggende referencestationer kan arrangere en modtagelse af korrektionssignaler fra to eller flere sådanne stationer, idet man så pr. interpolation kan opnå et korrigeret korrektionssignal. Det vil ifølge opfindelsen være en mulighed, at man ved anvendelse af telefonsystemet kan opnå et tilsvarende resultat på forud udregnet måde, idet der kan arrangeres lokale signalcentre, som mere eller mindre løbende modtager de relevante signaler fra egentlige referencestationer og rummer dataudstyr til udførelse af interpolationerne ud fra den forud kendte position af den enkelte signalcentral; det vil så være disse centraler, brugerne kan kalde på telefonen.

Opfindelsen forklares herefter kortfattet under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 er et diagram af et grundsystem ifølge op- 5 DK 95 00171 U3 findelsen, fig. 2 et diagram af et modificeret system, og fig. 3 et diagram af et yderligere modificeret system.

I fig. 1 er vist en fast referencestation 2, der for afgivelse af det omtalte GPS korrektionssignal er tilsluttet det offentlige telefonnet 4 og mobiltelefonnet 6. Det benyttede telefonnummer kan give direkte adgang til korrektionssignalet, uden behov for yderligere kommunikation.

Ved udførelse af målearbejde i marken benyttes en mobil GPS-modtager 8 med display 10 til visning af modtagerpositionen. Modtageren er koblet til en ordinær mobiltelefon 12, hvorfra referencestationen kan kaldes op efter behov, og GPS-modtageren vil så tilføres det øjeblikkelige korrektionssignal, der giver anledning til en displayvisning med stærkt forbedret nøjagtighed; eksempelvis for genfinding af en positionsmarkør indenfor et område af størrelsesordenen 10m2.

I fig. 2 er vist referencestationer I og II, der hver udsender deres signaler på telefonnettet til et flertal af lokale signalcentre A,B,C..., der hver især kan opkaldes fra brugere i de respektive lokale områder. Hvert af disse centre har en regneenhed, der under hensyn til centrets beliggenhed udregner en interpolationsværdi af signalerne fra de to referencestationer.

Ved den i fig. 3 viste udførelse er tre referencestationer 2 direkte lyslederforbundet til en centralenhed 20, eventuelt via telefonnettet, og denne central har en computerudrustning, som kan udføre de omtalte interpolationer for alle lokalområder i hele den berørte region, eksempelvis hele Danmark. Med punkterede linier er markeret mobiltelefonceller 22. Hvis der udføres et opkald fra en sådan celle ved hjælp af et modtager/tele-fonsystem 8,10,12 jfr. fig. 1 til denne central, og hvis eller når der herved samtidigt sendes en melding, som 6 DK 95 00171 U3 identificerer den pågældende celle, så vil computerud-rustningen kunne svare ved udsendelse af det korrektionssignal, som er relevant for dén pågældende celle og måske for et større antal af nærliggende celler, idet korrektionssignalerne normalt vil være de samme for ganske store grupper af disse celler.

I et forenklet system vil det være muligt at arbejde med et enkelt korrektionssigncil over ganske store områder, f.eks. hele Danmark, baseret på modtagne GPS-signaler fra blot to eller ganske få referencestationer, idet man allerede herved kan opnå i hvert fald en vis grad af forbedret nøjagtighed.

Det skal nævnes, at der naturligt og som allerede kort nævnt vil være en vis debiteringsproblematik i forbindelse med leveringen af korrektionssignalerne. Ved den traditionelle radiobaserede udsendelse af signaler har man det problem, at signalerne principielt kan opfanges af hvemsomhelst, hvorfor det har været påkrævet at udføre en scrambling af signalerne, med tilhørende mulighed for betalt descrambling hos legaliserede, betalende brugere. I forbindelse méd opfindelsen overflødiggøres alt dette, idet man på enklere måde kan klare sig med en kodeopereret adgang til signalerne på telefonnettet.

Det skal slutteligt noteres, at den angivne nye teknik er muliggjort med et minimum af modifikationer i transmissionssystemet derved, at korrektionssignalerne kan afgives med så lavt et baudtal, at de er umiddelbart transmitterbare på telefonnettet; I marken kan signalerne tappes enten akustisk fra mobiltelefonens højttalerenhed eller via en stikforbindelse til udgangen til denne enhed.

Claims (3)

1. System til frembringelse af korrigeret positionsvisning af GPS-modtagere under udnyttelse af et korrektionssignal fra en GPS-referencestation, kendetegnet ved, at referencestationen (2) eller dermed forbundne signalcentre (A,B,C) er indrettet til ved indgående telefonopkald på det offentlige telefonnet at udtransmittere det aktuelle referencesignal med henblik på at muliggøre, at brugerne af systemet kan udnytte kommercielle mobiltelefoner som en del af systemet til 1 indhentning af det aktuelle signal.

2. System ifølge krav 1 og med et flertal af referencestationer, kendetegnet ved, at mobiltelefoncentralerne er indrettet med udstyr til ved et relevant opkald at gennemstyre forbindelsen til den referencestation, som ligger nærmest ved den mobiltelefoncelle, hvorfra opkaldet kommer.

3. System ifølge krav 1, med mindst to referencestationer og midler til udenfor disse at modtage korrektionssignaler fra begge stationer med henblik på bestemmelse af et interpoleret, stedkorrigeret korrektionssignal, kendetegnet ved, at der til systemet hører et antal faste, lokale signalcentre (A,B,C..), der via telefonnettet modtager signalerne fra begge referencestationerne og hver har en regneenhed til bestemmelse af det korrigerede signal, således at adgang til dette kan fås ved opringning til nærmeste signalcenter.