DE102007062726A1 - Receiver's space position determining method, involves determining electromagnetic wave from superimposition of partial waves, and determining spatial adjustment based on allocation of partial waves of reference stations - Google Patents

Receiver's space position determining method, involves determining electromagnetic wave from superimposition of partial waves, and determining spatial adjustment based on allocation of partial waves of reference stations Download PDF

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Abstract

The method involves determining an electromagnetic wave (232) e.g. circularly polarized electromagnetic wave and inphase-quadrature modulated wave, that is formed at a receiver (260) from a superimposition of partial waves by a set of reference stations (264, 266, 268) i.e. satellite. Spatial adjustment is determined based on allocation of the partial waves of the reference stations. The partial waves are transmitted to respective channels that are orthogonal to each other, where the channels convey different information. Independent claims are also included for the following: (1) a receiver for receiving an electromagnetic wave (2) a computer program with program code for performing a method for determining a space position of a receiver (3) a computer program product with program code for determining a space position of a receiver.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Raumlage eines Empfangsgeräts, ein Empfangsgerät sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.The The invention relates to a method for determining a spatial position of a Receiving device, a receiving device and a computer program and a computer program product.

Stand der TechnikState of the art

Navigationsempfänger bzw. Empfänger sind in der Lage, auf Grundlage von Signalen, die von Satelliten ausgesendet werden, ihre Position zu bestimmen. Hierzu werden aus den Signallaufzeiten zwischen mehreren Satelliten und einem Empfänger die von dem Satelliten bereitgestellte Satellitenpositionsdaten von dem Empfänger in die eigenen Positionsdaten umgerechnet. Dabei sind für eine Positionsbestimmung mindestens drei Satelliten notwendig, deren Signale von dem Empfänger zu empfangen sind.navigation receiver or receivers are able, based on signals, sent by satellites to determine their position. For this purpose, the signal transit times between several satellites and a receiver provided by the satellite Satellite position data from the receiver to its own Position data converted. Thereby are for a position determination at least three satellites necessary, their signals from the receiver to receive.

Weiterhin kann durch die Verschiebung der aktuellen Position eine Orientierung eines Bewegungsvektors des Empfängers ermittelt werden. Aus einer Dopplerverschiebung der empfangenen Signale kann ebenfalls der Bewegungsvektor des Empfängers bestimmt werden, falls sich der Empfänger hinreichend schnell bewegt, so dass die Änderung der Dopplerverschiebung messbar wird. Weist der Empfänger mehrere Antennen mit bekanntem Abstand zwischen diesen Antennen auf, kann auch eine Ausrichtung in einer Himmelsrichtung, bspw. eine Nordausrichtung, ermittelt werden. Hierzu werden zusätzlich die Phaserninterschiede der einzelnen Antennensignale ausgewertet.Farther can by the shift of the current position an orientation a motion vector of the receiver are determined. From a Doppler shift of the received signals can also the motion vector of the receiver can be determined if the receiver moves sufficiently fast, so that the change of the Doppler shift becomes measurable. has the receiver has several antennas with a known distance between These antennas can also be an orientation in one direction, for example, a north orientation, be determined. This will be additional evaluated the Phaserninterschiede the individual antenna signals.

Eine Bestimmung einer Drehlagen-Orientierung bzw. eine Ausrichtung ist somit nur möglich, wenn sich der Empfänger entlang einer eindimensionalen Kurve bewegt oder wenn mehrere Antennen verwendet werden. Dreht sich der Empfänger in einem kleinen Raumbereich, der nur geringfügig größer als eine Positionsgenauigkeit ist, oder bewegt sich der Empfänger wie z. B. ein Hubschrauber in einem mehrdimensionalen Raum, lässt sich seine Drehlage jedoch nicht mehr feststellen.A Determining a rotational position orientation or orientation is thus only possible if the receiver is along moving a one-dimensional curve or when using multiple antennas become. If the receiver rotates in a small space area, only slightly larger than a positional accuracy is or is the recipient moving, such as B. a helicopter in a multi-dimensional space, can its rotational position but no longer notice.

Um die für die Drehlage eines Objekts notwendigen Daten zu erhalten, werden typischerweise zusätzliche Einrichtungen, wie z. B. ein Kompass oder Lagesensoren, benötigt.Around the data necessary for the rotational position of an object typically receive additional facilities, such as As a compass or position sensors needed.

Aus der Druckschrift US 5 185 610 sind ein GPS-System und ein Verfahren zur Bestimmung einer Richtung eines GPS-Empfängers bekannt. Der GPS-Empfänger weist Referenz- und Hilfsantennen auf, die Trägersignale empfangen. Zur Bestimmung einer Ausrichtung dieses GPS-Empfängers werden empfangene Trägersignale über einen ersten Dreicode-Korrelator zu einer Referenzantenne und über einen zweiten Dreicode-Korrelator zu einer Hilfsantenne zugeordnet, die Referenz- und Hilfsausgaben einer I- und Q-Korrelation bereitstellen. Die Referenz- und Hilfsausgaben der I- und Q-Korrelation werden unter Nutzung einer differentiellen Trägerdopplerphase oder einer Phasencodemessung verarbeitet, um einen Phasenunterschied zu bestimmen, durch den die Richtung des GPS-Empfängers berechnet werden kann. Es handelt sich hierbei um einen konventionellen DGPS-Empfänger mit räumlich verteilten Antennen. Die Winkelmessung erfolgt über geometrisch unterschiedliche Wege und somit Laufzeiten zwischen einem Sender und zwei Empfängsstrukturen mit bekanntem Abstand.From the publication US 5 185 610 For example, a GPS system and a method for determining a direction of a GPS receiver are known. The GPS receiver has reference and auxiliary antennas that receive carrier signals. To determine an orientation of this GPS receiver, received carrier signals are assigned to a reference antenna via a first three-code correlator and to an auxiliary antenna via a second three-code correlator, which provide reference and auxiliary outputs of I and Q correlation. The reference and auxiliary outputs of the I and Q correlations are processed using a differential carrier Doppler phase or a phase code measurement to determine a phase difference by which the direction of the GPS receiver can be calculated. It is a conventional DGPS receiver with spatially distributed antennas. The angle measurement takes place via geometrically different paths and thus transit times between a transmitter and two receiver structures with a known distance.

Aus der Druckschrift US 5 268 695 ist eine differentielle Phasenmessung durch Antennen-Datenübertragung bzw. Multiplexing bekannt. Dabei wird eine Multiplexierung eines Trägersignals, das von mindestens zwei GPS-Antennen empfangen wird, durchgeführt. Mit einem numerisch kontrollierten Oszillator wird das empfangene Trägersignal für die einzelnen Antennen regelmäßig verglichen. Durch jeden Vergleich wird eine Messung eines Phasenwinkels für die Antennen bereitgestellt. Bei diesem GPS-System ist vorgesehen, dass möglichst wenig Korrelationshardware benötigt wird.From the publication US 5,268,695 is a differential phase measurement by antenna data transmission or multiplexing known. In this case, a multiplexing of a carrier signal, which is received by at least two GPS antennas, performed. With a numerically controlled oscillator, the received carrier signal for the individual antennas is compared regularly. Each comparison provides a measurement of a phase angle for the antennas. This GPS system is designed to minimize the need for correlation hardware.

Eine mit Hilfe eines globalen Satellitensystems durchführbare Richtungsbestimmung ist aus der Druckschrift US 2006/0244656 A1 bekannt. Auch hier sind mehrere Antennen zum Empfangen eines Trägersignals vorgesehen. Ein zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehener Empfänger erfasst eine Positionsinformation für diese Antennen, die von einem Uhrsignal abhängig ist. Weiterhin wird eine Phasenmessung des Trägersignals zwischen den einzelnen Antennen durchgeführt.A feasible with the help of a global satellite system direction determination is from the document US 2006/0244656 A1 known. Again, several antennas are provided for receiving a carrier signal. A receiver provided for carrying out this method acquires position information for these antennas, which depends on a clock signal. Furthermore, a phase measurement of the carrier signal between the individual antennas is performed.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln einer Raumlage eines Empfangsgeräts ist vorgesehen, dass an das Empfangsgerät von einer Anzahl Referenzstationen jeweils mindestens eine elektromagnetische Welle, die durch Überlagerung einer ersten und einer zweiten Teilwelle gebildet ist, übermittelt wird. Zum Ermitteln der räumlichen Ausrichtung des Empfangsgeräts wird eine Zuordnung der ersten Teilwellen aller Referenzstationen und eine Zuordnung der zweiten Teilwellen aller Referenzstationen berücksichtigt.at the method according to the invention for determining a spatial position of a receiving device is provided that to the receiving device from a number of reference stations in each case at least one electromagnetic wave, the superposition of a is formed first and a second part wave transmitted becomes. To determine the spatial orientation of the receiving device becomes an assignment of the first sub-waves of all reference stations and an assignment of the second partial waves of all reference stations considered.

In Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die ersten und zweiten Teilwellen aller Referenzstationen dieselbe Dopplerverschiebung aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann eine Rotation einer Phase zwischen den jeweils zwei Teilwellen der jeweils mindestens einen Welle berücksichtigt werden.In Embodiment is provided that the first and second partial waves all reference stations have the same Doppler shift. Alternatively or additionally, a rotation of a phase between the two sub-waves of each at least one Wave are taken into account.

Typischerweise ist ein Amplitudenvektor, der sich senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der jeweils einen elektromagnetischen Welle dreht, durch Überlagerung der beiden senkrecht aufeinander stehenden Teilwellen gebildet. Es kann vorgesehen sein, dass jeweils eine erste Teilwelle auf einem ersten Kanal und jeweils ein zweite Teilwelle auf einem zweiten Kanal, wobei diese Kanäle zueinander orthogonal sind, übermittelt wird. Dies kann bedeuten, dass jeweils mindestens eine I(In-Phase)-Q(Quadratur)-modulierte Welle, wobei die jeweils erste Teilwelle auf einem I-Kanal und die jeweils zweite Teilwelle auf einem Q-Kanal bereitgestellt wird, verwendet wird.typically, is an amplitude vector that is perpendicular to a propagation direction which each rotates an electromagnetic wave, by superposition formed of two mutually perpendicular partial waves. It can be provided that in each case a first part wave on a first channel and a second partial wave on a second Channel, these channels are mutually orthogonal transmitted becomes. This may mean that in each case at least one I (in-phase) Q (quadrature) modulated Wave, wherein the respective first partial wave on an I-channel and the each second sub-wave is provided on a Q-channel, is used.

Es ist üblicherweise vorgesehen, dass bei einer Durchführung des Verfahrens mindestens eine zirkular polarisierte elektromagnetische Welle verwendet wird.It is usually provided that when carried out of the method at least one circularly polarized electromagnetic Wave is used.

Im Rahmen der Erfindung werden Effekte, die Aufgrund der zirkularen Polarisationen bzw. Eigenschaften entstehen, ausgenutzt. Somit ist eine Erkennung einer Drehung des Empfangsgeräts möglich. Dabei werden ansonsten störende Phasenfehler erkannt und zur Bestimmung der Raumlage verwendet. Die Antennenmodule können hierzu konzentriert bzw. so nah beieinander wie möglich, d. h. an einem Punkt oder einer Position, angeordnet sein. Multipathfehler und Spiegelungen können mit der Erfindung erkannt werden.in the Under the invention, effects due to the circular Polarizations or properties arise, exploited. Thus is a detection of a rotation of the receiving device possible. Otherwise disturbing phase errors are detected and used to determine the spatial position. The antenna modules can concentrated or as close together as possible, d. H. at a point or a position. Multipathfehler and reflections can be recognized with the invention.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können auf beiden Kanäle unterschiedliche Informationen übermittelt werden. In diesem Fall kann eine Antennenstruktur eines Empfangsgeräts dieselben Informationen entnehmen. Dies ist bspw. bei einem Fernsehsatelliten mit vertikaler und horizontaler Polarisation bei gegebener zeitlicher Synchronizität möglich.In an alternative embodiment of the invention transmitted different information on both channels become. In this case, an antenna structure of a receiving device may be the same See information. This is, for example, in a television satellite with vertical and horizontal polarization at given temporal Synchronicity possible.

Eine Variante der Erfindung erfolgt unter Nutzung eines globalen Navigations- bzw. Positionierungssystems, das mindestens eine als Satellit ausgebildete Referenzstation umfasst. Hierbei können mindestens drei Referenzstationen und somit Satelliten verwendet werden.A Variant of the invention takes place using a global navigation Positioning system, the at least one trained as a satellite Reference station includes. This can be at least three Reference stations and thus satellites are used.

Für jede elektromagnetische Welle wird in der Regel ein Signal bereitgestellt. Die Teilwellen dieser Welle sind definiert phasenverschoben. Die Polarisation ändert sich bei Bewegung des Empfangsgeräts und/oder der Referenzstation statisch oder dynamisch. Jeweils ein Signal wird als elektromagnetische Welle übermittelt und umfasst als Information Uhrzeit und Satellitenposition, die Position des Empfangsgeräts wird über Laufzeiten der Wellen bzw. Signale von mindestens drei Satelliten bestimmt.For Each electromagnetic wave is usually provided with a signal. The partial waves of this wave are defined phase-shifted. The Polarization changes as the receiver moves and / or the reference station static or dynamic. One each Signal is transmitted as electromagnetic wave and includes as information time and satellite position, the position the receiving device is over periods of the waves or signals from at least three satellites determined.

Die sich aus einem Verhältnis beider Teilwellen ergebende Polarisation der mindestens einen elektromagnetischen Welle kann demnach zum Ermitteln der räumlichen Ausrichtung des Empfangsgeräts berücksichtigt werden. Bei den im Rahmen der Erfindung benutzten zirkular polarisierten Wellen weisen die Amplitudenvektoren einen zeitlich konstanten Betrag auf und drehen sich mit konstanter Geschwindigkeit.The polarization resulting from a ratio of both partial waves the at least one electromagnetic wave can therefore for Determine the spatial orientation of the receiving device be taken into account. In the context of the invention used circularly polarized waves have the amplitude vectors a constant amount of time and turn with a constant Speed.

In Ausgestaltung kann ein Einfallswinkel der mindestens einen elektromagnetischen Welle über eine elliptische Projektion der mindestens einen elektromagnetischen Welle bestimmt werden. Durch Auswertung der Teilwellen wird die Raumlage, eine räumliche bzw. vektorielle Ausrichtung bzw. eine Drehlageinformation des Empfangsgeräts, berechnet. Außerdem kann eine Änderung der Phase bzw. eine Zuordnung der I- und Q-Kanäle, die jeweils eine der Teilwellen bereitstellen, berücksichtigt werden. Die Phasenänderung ist typischerweise proportional zur Drehung des Empfängers bzw. Empfangsgeräts. Es ist ebenfalls möglich, eine Änderung der Laufzeiten der aus Teilwellen gebildeten Amplitudenvektoren zu berücksichtigen. Der Einfallswinkel kann alternativ oder ergänzend über zirkulare Eigenschaften der Amplitudenwellen bestimmt werden.In Embodiment may be an angle of incidence of the at least one electromagnetic Wave over an elliptical projection of at least one electromagnetic wave can be determined. By evaluation of the Partial waves becomes the spatial position, a spatial or vectorial Orientation or rotational position information of the receiving device, calculated. It can also change the phase or an assignment of the I and Q channels, each one of the Provide partial waves, be considered. The phase change is typically proportional to the rotation of the receiver or receiving device. It is also possible a change in the maturities of the part waves formed Amplitude vectors to be considered. The angle of incidence can alternatively or additionally via circular Properties of the amplitude waves are determined.

In weiterer Ausgestaltung wird die Ausrichtung bzw. Drehlage aus einer Dopplerverschiebung der Teilwellen der Welle und somit des Signals bestimmt.In Another embodiment, the orientation or rotational position of a Doppler shift of the partial waves of the wave and thus of the signal certainly.

Die Erfindung betrifft auch ein Empfangsgerät, das dazu ausgebildet ist, von einer Anzahl Referenzstationen jeweils mindestens eine elektromagnetische Wellen, die durch Überlagerung einer ersten und einer zweiten Teilwelle gebildet ist, zu empfangen. Das Empfangsgerät ist weiterhin dazu ausgebildet, eine Zuordnung der ersten Teilwellen aller Referenzstationen und eine Zuordnung der zweiten Teilwellen aller Referenzstationen zum Ermitteln einer Raumlage des Empfangsgeräts zu berücksichtigen.The The invention also relates to a receiving device designed for this purpose is at least one of a number of reference stations electromagnetic waves generated by superposition of a first and a second sub-wave is formed to receive. The Receiving device is further adapted to an assignment the first partial waves of all reference stations and an assignment the second sub-waves of all reference stations for determining a spatial position of the receiving device.

Dieses Empfangsgerät ist demnach u. a. dazu geeignet, seine Ausrichtung bzw. vektorielle Orientierung im Raum, insbesondere durch Auswertung von Teilwellen zirkular polarisierter elektromagnetischer Wellen, selbsttätig zu bestimmen.This Receiver is therefore u. a. suitable for its orientation or vectorial orientation in space, in particular by evaluation partial waves of circularly polarized electromagnetic waves, to determine automatically.

In Ausgestaltung kann das Empfangsgerät für mindestens eine Raumrichtung mindestens zwei Antennenmodule, die gemeinsam mindestens eine Antenne des Empfangsgeräts bilden, aufweisen. Hierzu kann ein derartiges Antennenmodul für eine Raumrichtung mindestens zwei elektromagnetische Wellen pro Raumrichtung empfangen. Die Antennenmodule können hierzu an einer Position oder einem Punkt angeordnet sein. In der Regel kann ein für eine Raumrichtung vorgesehenes Antennenmodul stabförmig ausgebildet sein. Ein Antennenmodul kann auch eine ausgedehnte, zweidimensionale Struktur in einer Ebene aufweisen. Um die Ausrichtung des Empfangsgeräts in allen drei Raumrichtungen bestimmen zu können, weist eine Antennenstruktur bzw. Antenne des Empfangsgeräts pro Raumrichtung ein Antennenmodul, das ggf. auch ausgedehnt sein kann, auf. Mit der Erfindung ist demnach u. a. eine erweiterte Empfängerstruktur, die mehrere Antennenmodule umfasst, für das Empfangsgerät vorgesehen. Zudem bei Umsetzung des Verfahrens eine Polarisation der Antennenmodule gedreht werden.In an embodiment, the receiving device for at least one spatial direction at least two antenna modules, which together form at least one antenna of the receiving device have. For this purpose, such an antenna module for a spatial direction receive at least two electromagnetic waves per spatial direction. The antenna modules can be arranged for this purpose at a position or a point. As a rule, an antenna module provided for a spatial direction can be designed in the form of a bar. An antenna module can also have an extended, two-dimensional structure in a plane. In order to be able to determine the orientation of the receiving device in all three spatial directions, an antenna structure or antenna of the receiving device has, per spatial direction, an antenna module, which may possibly also be extended. Accordingly, with the invention, inter alia, an extended receiver structure comprising a plurality of antenna modules is provided for the receiving device. In addition, when implementing the method, a polarization of the antenna modules are rotated.

Eine Einrichtung kann mit dem mindestens einen Empfangsgerät derart verbunden sein, dass durch Ermitteln einer Ausrichtung des mindestens einen Empfangsgeräts die Position der Einrichtung zu ermitteln ist. Mit dem Verfahren ist somit eine Bestimmung der vollständigen Raumlage eines Empfangsgeräts bzw. Satelliten-Navigationsempfängers auch als Teil der Einrichtung möglich.A Device can with the at least one receiver be connected such that by determining an orientation of the at least one receiving device, the position of the device is to be determined. The method is thus a determination of complete spatial position of a receiving device or Satellite navigation receiver also as part of the facility possible.

Bei der im Rahmen der Erfindung ausgenutzten Eigenschaften von Signalen der Satelliten lässt sich die Drehlage eines Empfängers bzw. Objekts aus den Signalen der Satelliten bestimmen.at the exploited within the scope of the invention properties of signals The satellite can be the rotational position of a receiver or determine object from the signals of the satellites.

Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Ermitteln der Drehlage der Einrichtung oder typischerweise eines Objekts, das bspw. ein als Navigationsempfänger ausgebildetes Empfangsgerät bzw. einen Empfänger aufweist, ist u. a. vorgesehen, dass zirkulare Eigenschaften der elektromagnetischen Welle und demnach des Signals berücksichtigt werden.at an embodiment of the method for determining the rotational position of Device or typically an object, the example. As a Navigation receiver trained receiving device or has a receiver is u. a. provided that circular Characteristics of the electromagnetic wave and therefore of the signal be taken into account.

Das beschriebene Empfangsgerät ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten des Empfangsgeräts durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen des Empfangsgeräts oder Funktionen von einzelnen Komponenten des Empfangsgeräts als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden.The described receiving device is adapted to all Perform steps of the presented method. there Individual steps of this procedure can also be done by individuals Components of the receiving device are performed. Farther can be functions of the receiving device or functions from individual components of the receiving device as steps be implemented in the process.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Empfangsgerät, ausgeführt wird.The Invention further relates to a computer program with program code means, to perform all the steps of a described method, if the computer program on a computer or equivalent Arithmetic unit, in particular in an inventive Receiving device is running.

Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zum Durchführen aller Schritte eines beschriebenen Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer erfindungsgemäßen Empfangseinrichtung, ausgeführt wird.The Computer program product according to the invention with program code means, which are stored on a computer-readable medium, is to perform all steps of a described Process trained when the computer program on a computer or a corresponding computing unit, in particular in an inventive Receiving device is executed.

Aufgrund der Bewegung der Satelliten entsteht im Empfangsgerät eine Dopplerverschiebung der Teilwellen, die einer ständigen Rotation der Phase bezogen auf die unveränderte, nicht-dopplerverschobene elektromagnetische Welle entspricht. Die Geschwindigkeit, mit der der Amplitudenvektor der Welle rotiert, hängt von der Dopplerverschiebung und somit von der Bahn des Satelliten in bezug auf das Empfangsgerät ab und ist somit für jeden Satelliten, von dem das Empfangsgerät Signale bzw. elektromagnetische Wellen empfangen kann, unterschiedlich. Die verschiedenen Dopplerverschiebungen werden typischerweise für jeden einzelnen Satelliten kompensiert, wodurch die Rotation der Phase des I-Q-modulierten bzw. In-Phase- und Quadratur-modulierten Signals entfernt wird. Bewegt sich das Empfangsgerät selbst, verändert sich die Dopplerverschiebung für die von jedem Satelliten empfangenen Wellen. Aus dieser Änderung lässt sich die räumliche Ausrichtung bzw. Orientierung und somit bspw. auch der Bewegungsvektor des Empfangsgeräts ermitteln.by virtue of the movement of the satellites arises in the receiving device one Doppler shift of partial waves, which is a permanent Rotation of the phase relative to the unchanged, non-Doppler shifted electromagnetic wave corresponds. The speed with which the amplitude vector of the shaft rotates depends on the Doppler shift and thus the orbit of the satellite with respect to the receiving device and is therefore for each satellite from which the receiving device Signals or electromagnetic waves can receive, different. The various Doppler shifts are typically used for every single satellite compensates for the rotation of the Phase of the I-Q modulated or in-phase and quadrature modulated Signal is removed. Does the receiving device move itself, changes the Doppler shift for the Waves received by each satellite. From this change can be the spatial orientation or orientation and thus, for example, also the motion vector of the receiving device determine.

Dreht sich das Empfangsgerät bspw. um eine eigene Achse, so ändert sich die Zuordnung der I- und Q-Kanäle aller Satelliten zum Empfangsgerät gleichzeitig und typischerweise in gleichem Umfang. Die Phasenänderung, die daraus resultiert, ist proportional zur Drehung des Empfangsgeräts. Sie ist für alle Satelliten gleich. Bei Verwendung einer Patchantenne erfolgt eine Änderung einer Zuordnung der I- und Q-Kanäle bei einer Drehung im selben Umfang. Derartige Patchantennen können zudem elliptisch polarisiert sein.rotates For example, the receiving device around its own axis, so changes the assignment of the I and Q channels of all satellites to the receiving device at the same time and typically in the same Scope. The phase change that results is proportional to the rotation of the receiving device. She is for all satellites alike. When using a patch antenna takes place a change in an assignment of the I and Q channels with a rotation in the same extent. Such patch antennas can also be elliptically polarized.

Im Rahmen der Erfindung wird in einer ersten Variante eine Phasenverschiebung mit einer Änderung einer Laufzeit der Teilwellen der elektromagnetischen Welle und somit des Signals gleichgesetzt. Deswegen ist es möglich, eine Änderung der Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeittriggerereignissen bzw. Zeitauslöseerereignissen der Phasenverschiebung aufgrund einer Rotation des Empfangsgeräts zuzuordnen. Bei herkömmlichen Vorgehensweisen, die lediglich zur Ortung eines Empfangsgeräts vorgesehen sind, werden durch das entsprechende Empfangsgerät die Differenzen der Laufzeit für einzelne Satelliten aufgelöst. In Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens werden die Unterschiede der Zeitdifferenzen für die Teilwellen aller Satelliten zu den Differenzen der Laufzeit in der Vergangenheit ermittelt. Das Empfangsgerät ist typischerweise mit jeder Art von Antenne, bspw. Empfangsantenne, zu betreiben. Diese Antenne kann zirkular oder auch linear polarisiert sein, da die Phasenverschiebung in der zirkular polarisierten Welle, die von den Satelliten ausgestrahlt wird, enthalten ist.in the Within the scope of the invention, in a first variant, a phase shift with a change in a transit time of the partial waves of the electromagnetic Wave and thus the signal equated. That's why it's possible a change in the time difference between two consecutive ones Time trigger events or time trigger events of the phase shift due to a rotation of the receiving device assign. In conventional approaches, only for locating a receiving device are provided by the corresponding Receiving device, the differences of the term for single satellites dissolved. In an embodiment of the present Procedure will be the differences of time differences for the partial waves of all satellites at the differences of the transit time determined in the past. The receiving device is typical with any type of antenna, for example. Reception antenna to operate. This antenna can be circular or linearly polarized, since the phase shift in the circularly polarized wave by the satellite is broadcast.

In einer zweiten Variante umfasst die Antenne des Empfangsgeräts als Antennenmodule bspw. zwei um 90° gekreuzten Dipole. Die von den Dipolen empfangenen Signale können jeweils separat einer Antennen- bzw. Empfangsstruktur zugeführt werden. Hier ist es möglich, beide Kanäle I für In-Phase und Q für Quadratur separat auszuwerten. Durch die Auswertung der beiden Kanäle nach Phase und Teilwellen kann eine Zuordnung des Konstellationsdiagrams zu den einzelnen Kanälen erfolgen. Es ist somit möglich, mit Hilfe der Elliptizität der Amplitude zusätzlich den Höhen- bzw. Elevationswinkel der einzelnen Satelliten zu bestimmen. Eine Drehung des Empfangsgeräts dreht das Konstellationsdiagramm durch die Verschiebung der Zuordnung zu den I- und Q-Kanälen. Somit wird eine Drehung des Empfangsgeräts detektierbar.In A second variant comprises the antenna of the receiving device as antenna modules, for example. Two crossed by 90 ° dipoles. The signals received by the dipoles can each fed separately to an antenna or receiving structure become. Here it is possible to both channels I for Evaluate in-phase and Q for quadrature separately. By the evaluation of the two channels by phase and partial waves can be an assignment of the constellation diagram to the individual Channels done. It is thus possible with help the ellipticity of the amplitude in addition to the Elevation or elevation angle of each satellite too determine. A rotation of the receiving device rotates the constellation diagram by shifting the assignment to the I and Q channels. Thus, a rotation of the receiving device becomes detectable.

Mit Hilfe der Elliptizität kann bei dem Empfangsgerät nach einer Variante der Erfindung festgestellt werden, unter welchem Winkel der Satellit über dem Empfangsgerät steht. Weiterhin lässt sich feststellen, ob das Signal, das das Empfangsgerät empfängt, von oben oder von unten kommt, da der gekreuzte Dipol bzw. ein Kreuzdipol in einer Richtung Wellen bzw. Signale mit einer zirkularen Polarisation empfängt. Signale, die von unten kommen oder ungeradzahlig reflektiert zu dem mindestens einen Antennenmodul und somit zur Antenne gelangen, haben die umgekehrte zirkulare Polarisation. So wird aus einem linkszirkular polarisierten Signal durch Reflektion eine rechtszirkular polarisierte Welle und umgekehrt. Hierdurch ändert sich das Signal auf einem der Kanäle um 180° bezogen auf das zweite Signal, so dass ein Phasensprung bzw. eine Phasenverschiebung um 180° erfolgt.With Help of ellipticity may be at the receiving device be determined according to a variant of the invention, under which Angle of the satellite is above the receiver. Furthermore, it can be determined whether the signal that the Receiving device receives, from above or from below comes because the crossed dipole or a cross dipole in one direction waves or receives signals with a circular polarization. Signals coming from below or reflecting oddly too the at least one antenna module and thus reach the antenna, have the reverse circular polarization. This turns a left circular polarized signal by reflection a right circularly polarized Wave and vice versa. This will change the signal one of the channels 180 ° relative to the second Signal, allowing a phase shift or a phase shift to 180 ° takes place.

Fügt man in Ausgestaltung einen dritten Dipol hinzu, so wird durch Kombination von Betrag und Phase der Teilwellen mit den nunmehr drei als Dipole ausgebildeten Antennenmodulen für das Empfangsgerät die Richtung bestimmt, aus der die Welle kommt. Aus dieser Kombination lässt sich zu jedem Zeitpunkt bestimmen, aus welcher Richtung die Welle jeweils eines Satelliten empfangen wird. Somit ist es möglich, alle sechs mechanischen Freiheitsgrade der Raumlage des Empfangsgeräts zu bestimmen. Weiterhin ist es möglich, eine Entfernung zwischen den Satelliten und dem Empfangsgerät unter Anwendung des Kongruenzsatzes durch den einschließenden Winkel zu ersetzen. Somit kann auch mit nur zwei Satelliten die Position des Empfangsgeräts auf der Erdoberfläche bestimmt werden. Mit drei Satelliten ist eine dreidimensionale Positionsbestimmung möglich.adds one adds a third dipole in design, so by combination of magnitude and phase of the partial waves with the now three formed as dipoles Antenna modules for the receiving device the direction determines, from which the wave comes. Lets out of this combination determine at any time, from which direction the wave each of a satellite is received. Thus, it is possible all six mechanical degrees of freedom of the spatial position of the receiving device to determine. Furthermore, it is possible a distance between the satellites and the receiving device using of the congruence theorem by the enclosing angle replace. Thus, even with only two satellites the position of Receiving device on the earth's surface determined become. With three satellites, a three-dimensional position determination is possible.

Durch Ausnutzung der zirkularen Eigenschaften der Teilwellen der jeweils mindestens einen Welle und demnach des Signals können bspw. unter Berücksichtigung einer elliptischen Projektion der Welle Informationen über den Einfallswinkel des Signals ausgewertet und verarbeitet werden.By Exploitation of the circular properties of the partial waves of each At least one wave and thus the signal can, for example. considering an elliptical projection of the wave Information about the angle of incidence of the signal evaluated and processed.

Das Empfangsgerät kann die räumlich gerichteten zirkular polarisierten Antennenmodule oder Antennen zur Auswertung des Einfallswinkels eines Signals verwenden. Mindestens ein Antennenmodul des Empfangsgeräts kann bspw. eine Helixstruktur und somit eine einfache Helixstuktur oder ggf. auch eine mehrarmige Helixstruktur aufweisen.The Receiver can be the spatially directed circular polarized antenna modules or antennas for evaluating the angle of incidence a signal. At least one antenna module of the receiving device can, for example, a helical structure and thus a simple helix structure or possibly also have a multi-armed helical structure.

Die beiden Teilwellen und somit Komponenten der von den Satelliten abgestrahlten als elektromagnetische Wellen bereitgestellten Signale, üblicherweise jeweils ein Zeit- und Positionssignals, werden von einer Uhr abgeleitet. Als Referenz hierfür dient als Uhr eine Anordnung von Atomuhren an Bord eines Satelliten. Die einzelnen Komponenten des Signals sind somit phasenstarr miteinander verbunden. Eine Ortung des Empfangsgeräts kann dadurch erfolgen, dass Laufzeitunterschiede zwischen der Position des Empfangsgerät und der Positionen der einzelnen Satelliten als Maß für Streckenunterschiede ausgewertet werden. Hierbei wird der Zeitpunkt eines Phasensprungs zu Anfang einer Übertragungseinheit des durch Zweiphasenumtastung bzw. BPSK (binary Phase shift keying) modulierten Signals als Trigger bzw. Auslöser für eine Zeitdifferenzmessung verwendet. Wären die Phasen der einzelnen Komponenten des Signals nicht phasenstarr verbunden, wäre die Bedingung für den Trigger nicht mehr scharf.The both partial waves and thus components of the radiated from the satellites signals provided as electromagnetic waves, usually each a time and position signal, are derived from a clock. The reference used for this purpose is a clock arrangement of atomic clocks on board a satellite. The individual components of the signal are thus connected in phase with each other. A location of the receiving device This can be done by making runtime differences between the position the receiving device and the positions of the individual satellites be evaluated as a measure of route differences. Here, the time of a phase jump to the beginning of a transmission unit of the by binary phase shift keying (BPSK) modulated signal as a trigger or trigger for used a time difference measurement. Would the phases of the individual components of the signal is not connected in a phase-locked, would be the condition for the trigger is no longer sharp.

Da sich mobile Empfangsgeräte jedoch auch drehen können, reicht es nicht aus, das Signal mit einer einfach linear polarisierten elektromagnetischen Welle zu übertragen. Um eine Nachführung der Orientierung einer Empfängerantenne zu vermeiden, wird das Signal auf beiden orthogonal aufeinander stehenden Teilwellen und somit Teilpolarisationen der Welle übertragen. Um die Orthogonalität der Teilwellen sicher zu stellen, werden beide Teilwellen zusätzlich zeitlich orthogonal gesendet. Da sich die Feldvektoren der Teilwellen einer so erzeugten Welle zeitlich auf einer Kreisbahn um den Poynting-Vektor drehen, wird diese Art der Übertragung als Zirkular- oder Kreuzpolarisation bezeichnet.There however, mobile receivers can also turn It is not enough, the signal with a simple linearly polarized transmit electromagnetic wave. For a tracking to avoid the orientation of a receiver antenna is the signal on both orthogonally juxtaposed partial waves and thus transmit partial polarizations of the shaft. To the Orthogonality of partial waves to be sure both sub-waves additionally sent temporally orthogonal. Since the field vectors of the partial waves of a wave thus generated in time Turning on a circular orbit around the Poynting vector will become that kind the transmission referred to as circular or cross polarization.

Neben der Erzeugung einer derartigen Polarisation mit Hilfe einer Antenne, die als sog. Panel-Patchantenne aus einer in der Regel rechteckigen Metallfläche oder als eine Wendel- bzw. Helixantenne ausgebildet sein kann, kann diese Polarisation auch mit zwei um 90° zueinander gedrehten Dipolen, die um 90° zeitlich versetzt angeregt werden, erzeugt werden. Somit ist es möglich, die beiden um 90° gedrehten linear polarisierten Dipole aus den I- und Q-Pfaden bzw. -Kanälen, d. h. aus den In-Phase- und Quadratur-Pfaden, eines I-Q-Demodulators, dessen Eingang das logische Satellitensignal senderseitig ist, zu speisen. Dies wird möglich, da der I-Q-Demodulator zwei um 90° versetzte bzw. phasenverschobene Teilwellen aus einem eingehenden bzw. empfangenen Signal erzeugt. Empfängerseitig wird das Signal aus den beiden um 90° gekreuzten Dipolen einem I-Q-Modulator zugeführt, um das Original-Signal zurückzugewinnen. Diese I-Q-Behandlung des Signals erfolgt bei Patch- und Helixantennen aufgrund einer Struktur der jeweiligen Antennen.In addition to the generation of such a polarization by means of an antenna, which may be formed as a so-called. Panel patch antenna of a generally rectangular metal surface or as a helical or helical antenna, this polarization can also be done with two rotated by 90 ° to each other dipoles, which are excited by 90 ° offset in time to be generated. Thus, it is possible to use the two linearly polarized dipoles rotated by 90 ° from the I and Q paths or channels, ie from the in-phase and quadrature paths, of an IQ demodulator whose input is the logical satellite signal at the transmitter end is to dine. This becomes possible because of the IQ demodulator two offset by 90 ° or phase-shifted partial waves generated from an incoming or received signal. On the receiver side, the signal from the two 90 ° crossed dipoles is fed to an IQ modulator to recover the original signal. This IQ treatment of the signal occurs in patch and helix antennas due to a structure of the respective antennas.

Im Rahmen der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass das logische Signal des Satelliten auf zwei orthogonalen Kanälen zum Empfänger übertragen wird. Typischerweise ist die horizontal polarisierte Teilwelle dem I- bzw. In-Phase-Kanal und die vertikal polarisierte Teilwelle dem Q- bzw. Quadratur-Kanal zugeordnet, somit ist aufgrund der Phasenstarrheit der Teilwellen untereinander eindeutig definiert, auf welchen der Kanäle der Phasenwechsel-Trigger bzw. -Auslöser zuerst ausgelöst wird. Auf dem zweiten Kanal für die zweite Teilwelle findet der Wechsel 90° später und somit phasenverschoben zu dem ersten Kanal für die erste Teilwelle statt. Dieser Unterschied ist auch über Frequenzumsetzungsstufen bereitstellbar.in the According to the invention, it can also be provided that the logical signal of the satellite on two orthogonal channels is transmitted to the receiver. typically, is the horizontally polarized partial wave the I- or in-phase channel and the vertically polarized sub-wave the Q or quadrature channel assigned, thus is due to the phase rigidity of the partial waves clearly defined among themselves on which of the channels the phase change trigger or trigger tripped first becomes. On the second channel for the second part wave finds the change 90 ° later and thus phase-shifted to the first channel for the first part wave instead. This difference is also available on Frequenzumsetzungsstufen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the Description and attached drawing.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Diagramm zum Bestimmen einer Richtung eines Empfangsgeräts. 1 shows a schematic diagram of a first diagram for determining a direction of a receiving device.

2 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform einer Antennenstruktur. 2 shows a schematic representation of a first embodiment of an antenna structure.

3 zeigt in schematischer Darstellung ein zweites Diagramm zum Bestimmen einer Richtung eines Empfangsgeräts. 3 shows a schematic representation of a second diagram for determining a direction of a receiving device.

4 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform einer Antennenstruktur. 4 shows a schematic representation of a second embodiment of an antenna structure.

5 zeigt in schematischer Darstellung diverse Anordnungen von Dipolen. 5 shows a schematic representation of various arrangements of dipoles.

6 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel einer elektromagnetischen Welle. 6 shows a schematic representation of an example of an electromagnetic wave.

7 zeigt Vektordiagramme zu einer elektromagnetischen Welle. 7 shows vector diagrams to an electromagnetic wave.

8 zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild eines Wandlers. 8th shows a schematic representation of a block diagram of a converter.

9 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines Empfangsgeräts sowie mehrere Referenzstationen. 9 shows a schematic representation of an embodiment of a receiving device and a plurality of reference stations.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The The invention is based on embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings described.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile oder Komponenten.The Figures become coherent and comprehensive described. The same reference numerals designate the same components or Components.

Das Diagramm aus 1 zeigt in schematischer Darstellung drei Antennenmodule 2, 4, 6 einer nicht weiter dargestellten ersten Ausführungsform eines Empfangsgeräts. Dabei ist ein erstes Antennenmodul 2 in x-Richtung ausgerichtet, ein zweites Antennenmodul 4 in y-Richtung und ein drittes Antennenmodul 6 in z-Richtung ausgerichtet. Demnach ist es mit allen drei gezeigten Antennenmodulen 2, 4, 6 möglich, entlang der jeweils genannten Raumrichtung elektromagnetische Wellen, die hier von Referenzstationen, die als Satelliten ausgebildet sind, ausgesendet werden und jeweils durch Überlagerung einer ersten und einer zweiten Teilwellen gebildet sind, bzgl. ihrer räumlichen Ausrichtung zu erfassen.The diagram 1 shows a schematic representation of three antenna modules 2 . 4 . 6 a non-illustrated first embodiment of a receiving device. Here is a first antenna module 2 aligned in the x-direction, a second antenna module 4 in the y direction and a third antenna module 6 aligned in z-direction. Accordingly, it is with all three antenna modules shown 2 . 4 . 6 possible, along the respective spatial direction mentioned electromagnetic waves, which are here by reference stations, which are formed as satellites, and are each formed by superposition of a first and a second partial waves, with respect. To detect their spatial orientation.

In dem vorliegenden Beispiel wird von dem ersten Antennenmodul 2, das in x-Richtung orientiert ist, bzgl. der Teilwellen eine erste x-Komponente 8 für eine positive z-Komponente 26 einer Satellitenposition, eine zweite x-Komponente 10 für eine negative z-Komponente 32 einer Satellitenposition, eine dritte x-Komponente 12 für eine positive y-Komponente 40 einer Satellitenposition sowie eine vierte x-Komponente 14 für eine negative y-Komponente 52 einer Satellitenposition bereitgestellt.In the present example, the first antenna module is used 2 , which is oriented in the x-direction, with respect to the partial waves, a first x-component 8th for a positive z-component 26 of a satellite position, a second x-component 10 for a negative z component 32 a satellite position, a third x component 12 for a positive y-component 40 a satellite position and a fourth x component 14 for a negative y component 52 a satellite position.

Durch das zweite Antennenmodul 4, das in y-Richtung orientiert ist, wird eine erste y-Komponente 16 für eine positive x-Komponente 44 einer Satellitenposition sowie eine zweite y-Komponente 18 für eine negative x-Komponente 56 einer Satellitenposition bereitgestellt. Weiterhin ist vorgesehen, dass eine dritte y-Komponente 20 des zweiten Antennenmoduls 4 einer 90°-Phasenverschiebung 22 unterzogen wird. Nach dieser 90°-Phasenverschiebung 22 wird eine vierte y-Komponente 24 bereitgestellt, die mit der ersten x-Komponente 8 des ersten Antennenmoduls 2 addiert wird, so dass daraus die positive z-Komponente 26 der Satellitenposition bestimmt wird. Weiterhin wird eine fünfte y-Komponenten 25 auch einer 180°-Phasenverschiebung 28 unterzogen und dabei eine sechste y-Komponente 30 bereitgestellt, die mit der zweiten x-Komponente 10 des ersten Antennenmoduls 2 addiert wird, so dass aus einer derartigen Addition eine negative z-Komponente 32 der Satellitenposition bestimmt wird.Through the second antenna module 4 oriented in the y-direction becomes a first y-component 16 for a positive x-component 44 a satellite position and a second y-component 18 for a negative x component 56 a satellite position. Furthermore, it is provided that a third y-component 20 of the second antenna module 4 a 90 ° phase shift 22 is subjected. After this 90 ° phase shift 22 becomes a fourth y-component 24 provided with the first x component 8th of the first antenna module 2 is added, making it the positive z-component 26 the satellite position is determined. Furthermore, a fifth y-component 25 also a 180 ° phase shift 28 subjected and a sixth y-component 30 provided with the second x component 10 of the first antenna module 2 is added, so that from such addition, a negative z-component 32 the satellite position is determined.

Eine erste z-Komponente 34 des dritten Antennenmoduls 6, das in z-Richtung orientiert ist, wird einer 90° Phasenverschiebung 36 unterworfen, wobei eine zweite z-Komponente 38 gebildet wird, die mit der dritten x-Komponente 12 des zweiten Antennenmoduls 2 addiert wird, so dass eine positive y-Komponente 40 der Satellitenposition bereitgestellt wird. Eine dritte z-Komponente 42 wird mit der ersten y-Komponente 16 des zweiten Antennenmoduls 4 addiert, wobei eine positive x-Komponente 44 der Satellitenposition durch Addition gebildet wird. Eine vierte z-Komponente 46, die nach der 90°-Phasenverschiebung 36 aus der ersten z-Komponente 34 hervorgeht wird weiterhin einer 180°-Phasenverschiebung 48 unterworfen. Daraus ergibt sich eine fünfte z-Komponente 50 des dritten Antennenmoduls 6, das mit der vierten x-Komponente 14 des ersten Antennenmoduls 2 addiert wird, so dass daraus eine negative y-Komponente 52 der Satellitenposition gebildet wird. Außerdem wird durch die letztgenannte 180°-Phasenverschiebung 48 eine sechste z-Komponente 54 des dritten Antennenmoduls 6 gebildet, die mit der zweiten y-Komponente 18 des zweiten Antennenmoduls 4 addiert wird, so dass daraus eine negative x-Komponente 56 der Satellitenposition bereitgestellt wird.A first z-component 34 of the third antenna module 6 , which is oriented in the z-direction, becomes a 90 ° phase shift 36 subjected, with a second z-component 38 is formed with the third x-component 12 of the second antenna module 2 is added, leaving a positive y-component 40 the satellite position is provided. A third z-component 42 comes with the first y-component 16 of the second antenna module 4 added, where a positive x-component 44 the satellite position is formed by addition. A fourth z-component 46 after the 90 ° phase shift 36 from the first z-component 34 is still apparent a 180 ° phase shift 48 subjected. This results in a fifth z-component 50 of the third antenna module 6 that with the fourth x component 14 of the first antenna module 2 is added, making it a negative y component 52 the satellite position is formed. In addition, by the latter 180 ° phase shift 48 a sixth z component 54 of the third antenna module 6 formed with the second y-component 18 of the second antenna module 4 is added, making it a negative x component 56 the satellite position is provided.

2 zeigt links eine kreuzdipolartige Antennenstruktur bzw. Antenne 70 der ersten Ausführungsform des hier nicht weiter dargestellten Empfangsgeräts, die das in 1 bereits vorgestellte erste Antennenmodul 2, das in x-Richtung 72 ausgerichtet ist, das zweite Antennenmodul 4, das in y-Richtung 72 ausgerichtet ist, sowie das dritte Antennenmodul 6, das in z-Richtung 76 ausgerichtet ist, aufweist. Dabei sind diese Antennenmodule 2, 4, 6 als Dipole ausgebildet. In 2 rechts sind die drei beschriebenen Antennenmodule 2, 4, 6 als Monopole ausgebildet und relativ zu den drei Raumrichtungen 72, 74, 76 dargestellt. Weiterhin zeigt 2 rechts jeweils eine Massefläche 80 für z = 0 in einer Ebene in x-Richtung 72 und y-Richtung 47. Dadurch wird eine bei einer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgenommene Koordinatentransformation zur Bestimmung der in 1 bereits beschriebenen richtungsabhängigen Komponenten 26, 32, 40, 44, 52, 56 der Satellitenposition bestimmt. Außerdem sind entlang der drei Richtungen 72, 74, 76 die Speise-Spannungsvektoren einer Spannungsquelle oder alternativ die Abgriff-Spannungsvektoren einer Spannungssenke orientiert. 2 shows on the left a cross-dipole antenna structure or antenna 70 the first embodiment of the receiving device not shown here, the in 1 already presented first antenna module 2 in the x direction 72 is aligned, the second antenna module 4 in the y direction 72 is aligned, and the third antenna module 6 in the z direction 76 is aligned. These are the antenna modules 2 . 4 . 6 designed as dipoles. In 2 on the right are the three described antenna modules 2 . 4 . 6 designed as monopolies and relative to the three spatial directions 72 . 74 . 76 shown. Further shows 2 right each a ground plane 80 for z = 0 in a plane in x-direction 72 and y direction 47 , As a result, a coordinate transformation undertaken in carrying out the method according to the invention for determining the in 1 already described direction-dependent components 26 . 32 . 40 . 44 . 52 . 56 the satellite position. Also, along the three directions 72 . 74 . 76 the feed voltage vectors of a voltage source or, alternatively, the tap voltage vectors of a voltage sink.

Diese Massefläche 80 dient hier als Symmetrieebene. Durch Spiegelung an der Symetrieebene entsteht genau dieselbe als Kreuzdipol ausgebildete Antenne 70 mit den drei Antennenmodulen 2, 4, 6, wie er in 2 links dargestellt. Mit dieser Anordnung können auch unter flachen Einfallswinkeln zirkulare Wellen empfangen werden. Der Einfluss, der dadurch entsteht, ist in den mathematischen Modellen, die zur Lösung des Gleichungssystems zur Raumlage zu verwenden sind, zu berücksichtigen.This ground plane 80 serves here as a symmetry plane. Reflection at the symmetry plane produces exactly the same antenna designed as a crossed dipole 70 with the three antenna modules 2 . 4 . 6 as he is in 2 shown on the left. With this arrangement, even at shallow angles of incidence, circular waves can be received. The influence that results is to be considered in the mathematical models to be used to solve the system of equations for space.

Von den drei genannten Antennenmodulen 2, 4, 6 werden in der vorliegend beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens für jede Raumrichtung einer empfangenen, zirkular polarisierten elektromagnetischen Welle eine erste und eine zweite Teilwelle erfasst und daraus die genannten x-Komponenten 8, 10, 12, 14 des ersten Antennenmoduls, die y-Komponenten 16, 18, 20, 24, 25, 30 des zweiten Antennenmoduls 4 und die z-Komponenten 34, 38, 42, 46, 50, 54 des dritten Antennenmoduls 6 abgeleitet. Zur Bereitstellung der richtungsabhängigen Komponenten 26, 32, 40, 44, 52, 56 für die Satellitenposition durch Addition der von den Antennenmodulen 2, 4, 6 bereitgestellten richtungsabhängigen Komponenten 8, 10, 12, 14, 16, 18, 24, 30, 38, 42, 54 werden jeweils nur die Beiträge der ersten Teilwellen oder der zweiten Teilwellen in Abhängigkeit einer Raumrichtung berücksichtigt.Of the three mentioned antenna modules 2 . 4 . 6 For example, in the presently described embodiment of the method, for each spatial direction of a received, circularly polarized electromagnetic wave, a first and a second partial wave are detected, and from these the said x components 8th . 10 . 12 . 14 of the first antenna module, the y-components 16 . 18 . 20 . 24 . 25 . 30 of the second antenna module 4 and the z-components 34 . 38 . 42 . 46 . 50 . 54 of the third antenna module 6 derived. To provide the directional components 26 . 32 . 40 . 44 . 52 . 56 for the satellite position by adding the from the antenna modules 2 . 4 . 6 provided directional components 8th . 10 . 12 . 14 . 16 . 18 . 24 . 30 . 38 . 42 . 54 Only the contributions of the first partial waves or the second partial waves depending on a spatial direction are taken into account.

Das Diagramm aus 3 zeigt in schematischer Darstellung für eine zweite Ausführungsform eines hier nicht weiter dargestellten Empfangsgeräts ein erstes zirkulares Antennenmodul 90 für eine xy-Ebene sowie ein zweites Antennenmodul 92, das in z-Richtung orientiert ist. Bei der anhand dieses Diagramms aus 3 beschriebenen weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass von dem ersten Antennenmodul 90 von der von dem Satelliten empfangenen elektromagnetischen Welle eine erste xy-Komponente 94, eine zweite xy-Komponente 96, eine dritte xy-Komponente 98, eine vierte xy-Komponente 100, eine fünfte xy-Komponente 102, eine sechste xy-Komponente 104 und eine siebte xy-Komponente 106 bereitgestellt werden. Die letztgenannte siebte xy-Komponente 106 wird einer 90°-Phasenverschiebung 108 unterworfen. Daraus ergibt sich eine achte xy-Komponente 110, die mit der ersten xy-Komponente 94 addiert wird, so dass daraus eine positive z-Komponente 112 der Satellitenposition gebildet wird. Eine aus der Phasenverschiebung 108 hervorgegangene neunte xy-Komponente 112 wird einer 180°-Phasenverschiebung 114 unterzogen, woraus eine zehnte xy-Komponente 116 gebildet wird, die mit der zweiten xy-Komponente 96 addiert wird, woraus eine negative z-Komponente 118 der Satellitenposition gebildet wird.The diagram 3 shows a schematic representation of a second embodiment of a receiving device not shown here, a first circular antenna module 90 for an xy plane as well as a second antenna module 92 , which is oriented in the z-direction. When looking at this chart 3 described further embodiment of the method is provided that of the first antenna module 90 from the electromagnetic wave received by the satellite, a first xy component 94 , a second xy component 96 , a third xy component 98 , a fourth xy component 100 , a fifth xy component 102 , a sixth xy component 104 and a seventh xy component 106 to be provided. The latter seventh xy component 106 becomes a 90 ° phase shift 108 subjected. This results in an eighth xy component 110 that with the first xy component 94 is added, making it a positive z-component 112 the satellite position is formed. One out of the phase shift 108 emerged ninth xy component 112 becomes a 180 ° phase shift 114 subjected, resulting in a tenth xy component 116 is formed with the second xy component 96 is added, resulting in a negative z-component 118 the satellite position is formed.

Aus dem zweiten Antennenmodul 92, das in z-Richtung orientiert ist, wird eine erste z-Komponente 120 bereitgestellt, die einer 90°-Phasenverschiebung 122 unterzogen wird. Aus dieser 90°-Phasenverschiebung ergibt sich eine zweite z-Komponente 124, die mit der dritten xy-Komponente 98 des ersten Antennenmoduls 90 addiert wird, woraus sich eine positive y-Komponente 126 der Satellitenposition ergibt. Eine aus der 90°-Phasenverschiebung 122 hervorgegangene dritte z-Komponente 128 des zweiten Antennenmoduls wird mit der fünften xy-Komponente 102 des ersten Antennenmoduls 90 addiert, wobei eine positive x-Komponente 130 der Satellitenposition bereitgestellt wird. Eine vierte z-Komponente 132 des zweiten Antennenmoduls 92 wird einer 180°-Phasenverschiebung 134 unterzogen. Daraus ergibt sich eine fünfte z-Komponente 136 des zweiten Antennenmoduls 92, die mit der vierten xy-Komponente des ersten Antennenmoduls 90 addiert wird, woraus sich eine negative y-Komponente 138 der Satellitenposition ergibt. Aus der letztgenannten 180° Phasenverschiebung 134 geht weiterhin eine sechste z-Komponente 140 des zweiten Antennenmoduls 92 hervor, die mit der sechsten xy-Komponente 104 des ersten Antennenmoduls 90 unter Bereitstellung einer negativen x-Komponente 142 der Satellitenposition addiert wird.From the second antenna module 92 oriented in the z-direction becomes a first z-component 120 provided a 90 ° phase shift 122 is subjected. From this 90 ° phase shift results in a second z-component 124 that with the third xy component 98 of the first antenna module 90 is added, resulting in a positive y-component 126 the satellite position. One out of the 90 ° phase shift 122 resulting third z-component 128 of the second antenna module is connected to the fifth xy component 102 of the first antenna module 90 added, where a positive x-component 130 the satellite position is provided. A fourth z-component 132 of the second antenna module 92 becomes a 180 ° phase shift 134 subjected. This results in a fifth z-component 136 of the second antenna module 92 connected to the fourth xy component of the first antenna module 90 is added, resulting in a negative y-component 138 the satellite position. From the latter 180 ° phase shift 134 continues to go a sixth z-component 140 of the second antenna module 92 forth with the sixth xy component 104 of the first antenna module 90 providing a negative x component 142 the satellite position is added.

4 zeigt rechts eine Antennenstruktur und somit eine Antenne 160 der hier nicht weiter dargestellten zweiten Ausführungsform eines Empfangsgeräts. Diese Antenne 160 umfasst das bereits in 3 vorgestellte erste Antennenmodul 90, das hier als ein sog. Helix – bzw. Zirkularantennenmodul ausgebildet und in einer durch x-Richtung 162 und y-Richtung 164 aufgespannten Ebene angeordnet ist. Außerdem umfasst diese Antenne 160 das ebenfalls in 3 vorgestellte zweite Antennenmodul 92, das in z-Richtung 166 orientiert ist. 4 shows right an antenna structure and thus an antenna 160 not shown here second embodiment of a receiving device. This antenna 160 that already includes in 3 presented first antenna module 90 , here formed as a so-called helical or circular antenna module and in an x-direction 162 and y direction 164 spanned level is arranged. In addition, this antenna includes 160 that too in 3 presented second antenna module 92 in the z direction 166 is oriented.

4 zeigt weiterhin links ein als Patchantenne ausgebildetes Antennenmodul 168, das in einer in x-Richtung 162 und y-Richtung 164 aufgespannten Ebene angeordnet ist und ein weiteres in z-Richtung 166 oberhalb des als Patchantenne ausgebildeten Antennenmoduls 168 angeordnetes Antennenmodul 170, das hier als Monopol ausgebildet ist. Auch mit diesen Antennenmodulen 168, 170 ist gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Richtung der elektromagnetischen Wellen, die von den Satelliten ausgesendet werden, zu bestimmen. Auch hier ist vorgesehen, dass entlang der drei Richtungen 72, 74, 76 die Speise-Spannungsvektoren für zwei Spannungsquellen und die Abgriff-Spannungsvektoren für zwei Spannungssenken schematisch dargestellt sind. 4 further shows on the left a trained as a patch antenna antenna module 168 in an x direction 162 and y direction 164 spanned level is arranged and another in z-direction 166 above the antenna module designed as a patch antenna 168 arranged antenna module 170 , which is designed here as a monopoly. Also with these antenna modules 168 . 170 According to the second embodiment of the method according to the invention, a direction of the electromagnetic waves emitted by the satellites is to be determined. Again, it is envisaged that along the three directions 72 . 74 . 76 the supply voltage vectors for two voltage sources and the tap voltage vectors for two voltage sinks are shown schematically.

Mit den beiden beschriebenen Antennenmodulen 90, 92 des Empfangsgeräts werden zirkular polarisierte elektromagnetische Wellen, die von den Satelliten ausgesendet werden, empfangen. Es ist vorgesehen, dass diese Wellen bzw. Amplitudenvektoren dieser Wellen durch Überlagerung von zwei um 90° phasenverschobenen Teilwellen gebildet werden. Die Antennenmodule 90, 92 sind dazu ausgebildet, zwischen den Teilwellen richtungsabhängig zu differenzieren. Aus diesen Teilwellen werden die xy-Komponenten 94, 96, 98, 100, 106, 110, 112, 116 des ersten Antennenmoduls 90 sowie die z-Komponenten 120, 124, 128, 132, 136, 140 des zweiten Antennemoduls 92 gebildet. Zur Berechnung der richtungsabhängigen Komponenten 112, 118, 126, 130, 138, 148 der Satellitenposition werden jeweils die ersten Teilwellen und die zweiten Teilwellen berücksichtigt.With the two described antenna modules 90 . 92 of the receiving device receive circularly polarized electromagnetic waves emitted by the satellites. It is envisaged that these waves or amplitude vectors of these waves are formed by superimposition of two phase shifts phase-shifted by 90 °. The antenna modules 90 . 92 are designed to differentiate between the sub-waves direction-dependent. These partial waves become the xy components 94 . 96 . 98 . 100 . 106 . 110 . 112 . 116 of the first antenna module 90 as well as the z-components 120 . 124 . 128 . 132 . 136 . 140 of the second antenna module 92 educated. To calculate the directional components 112 . 118 . 126 . 130 . 138 . 148 The satellite position is taken into account in each case the first partial waves and the second partial waves.

In 5 sind vier Koordinatensysteme 190, 192, 194 und 196 dargestellt, die jeweils eine x-Richtung 198, eine y-Richtung 200 und eine z-Richtung 202 aufweisen. Außerdem zeigen die beiden ersten Koordinatensysteme 190, 192 erste Antennenmodule 204, die in x-Richtung 198 orientiert sind, sowie zweite Antennenmodule 206, die in y-Richtung 200 orientiert sind. In dem dritten und vierten Koordinatensystem 194, 196 sind neben dem zweiten Antennenmodul 206 in y-Richtung 200 auch dritte Antennenmodule 208 schematisch dargestellt, die in z-Richtung 202 orientiert sind. Diese beschriebenen Antennenmodule 204, 206, 208 bilden eine dritte Antennenstruktur einer Ausführungsform eines hier nicht weiter dargestellten Empfangsgeräts.In 5 are four coordinate systems 190 . 192 . 194 and 196 shown, each one x-direction 198 , a y direction 200. and a z-direction 202 exhibit. In addition, the first two coordinate systems show 190 . 192 first antenna modules 204 pointing in the x direction 198 are oriented, as well as second antenna modules 206 in the y direction 200. are oriented. In the third and fourth coordinate system 194 . 196 are next to the second antenna module 206 in the y direction 200. also third antenna modules 208 shown schematically in the z direction 202 are oriented. These described antenna modules 204 . 206 . 208 form a third antenna structure of an embodiment of a receiving device not shown here.

In dem ersten Koordinatensystem 190 ist ein erstes Richtdiagramm 210, das in positiver z-Richtung 202 orientiert ist, dargestellt. Ein zweites in negativer z-Richtung 202 orientiertes Richtdiagramm 212 ist in dem zweiten Koordinatensystem 192 dargestellt. Das dritte Koordinatensystem 194 umfasst ein drittes Richtdiagramm 214, das sich in positiver x-Richtung 198 und positiver z-Richtung 202 erstreckt. Das vierte Koordinatensystem 196 zeigt ein viertes Richtdiagramm 216, das sich in positiver x-Richtung 198 und in positiver y-Richtung 200 erstreckt. Wie hier die beiden unteren Koordinatensysteme 194, 196 zeigen, kann eine Zuordnung in einer beliebigen Richtung erfolgen.In the first coordinate system 190 is a first guideline 210 in the positive z-direction 202 is oriented. A second in negative z-direction 202 oriented directional diagram 212 is in the second coordinate system 192 shown. The third coordinate system 194 includes a third guideline 214 that is in the positive x-direction 198 and positive z-direction 202 extends. The fourth coordinate system 196 shows a fourth directional diagram 216 that is in the positive x-direction 198 and in the positive y-direction 200. extends. Like here the two lower coordinate systems 194 . 196 show, an assignment can be made in any direction.

Das erste und zweite Koordinatensystem 190, 192 zeigen jeweils das zirkulare Antennenrichtdiagramm eines normalen Kreuzdipols bei einer 90° zueinander verschobenen Anregung der beiden Dipole. In einem ersten Fall ist die Verschiebung von +90° und im zweiten Fall von –90° vorgesehen. In beiden Fällen wird der Amplitudenbetrag einer rechtszirkularen Welle dargestellt. Wie aus den Koordinatensystemen 190, 192 hervorgeht, wird nur jeweils in einen Halbraum Leistung mit der entsprechenden Polarisation abgestrahlt bzw. empfangen. Bei einer Darstellung der gleichen Koordinatensysteme 190, 192 mit den gleichen Phasenverschiebungen für linkszirkulare Wellen wird eine Zuordnung der Halbräume gespiegelt. Da die Satelliten allerdings nur definiert mit einer der beiden Polarisation abstrahlen, empfängt ein derartiger Kreuzdipol nur Signale aus einem Halbraum. Signale, die aus dem zweiten Halbraum empfangen werden, sind Reflektionen.The first and second coordinate system 190 . 192 each show the circular antenna directional diagram of a normal cross dipole at a 90 ° to each other shifted excitation of the two dipoles. In a first case, the shift of + 90 ° and in the second case of -90 ° is provided. In both cases, the amplitude amount of a right circular wave is displayed. As from the coordinate systems 190 . 192 shows, only in a half-space power with the corresponding polarization is radiated or received. In a representation of the same coordinate systems 190 . 192 with the same phase shifts for left-circular waves, a map of the half-spaces is mirrored. However, since the satellites radiate only defined with one of the two polarization, receives such a cross dipole only Sig from a half-space. Signals received from the second half space are reflections.

Das dritte und vierte Koordinatensystem 194, 196 zeigen, dass sich bei geeigneter Anregung der Strahl bzw. Beam für eine Welle mit zirkularer Polarisation in eine beliebige Raumrichtung ausrichten lässt, wenn bspw. eine als Kreuzdipol ausgebildete Antenne 70 wie aus 2 verwendet wird. Bei geeigneter Anregung kann der Dipole eine linkszirkulare Welle, wie z. B. im Koordinatensystem 194 dargestellt, abstrahlen. Die entsprechende Spiegelung oder auch rechtszirkulare Welle wird bei gleicher Anregung, wie im dritten Koordinatensystem 196 dargestellt, abgestrahlt. Alle Spiegelungen oder auch Reflektionen, die aus einer anderen Richtung kommen, erzeugen ein anderes Phasen- und Amplitudenverhältnis der in den jeweiligen Antennenfußpunkten abgreifbaren Signale. Eine Reflektion erzeugt somit ein anderes Phasen- und Amplitudenverhältnis der Empfangssignale zueinander als das Original, da sie aus einer anderen Richtung kommt und typischerweise anders polarisiert ist. Somit kann der Einfallswinkel der Welle in Bezug auf das Empfängerkoordinatensystem bestimmt werden. Werden die Einfallswinkelverhältnisse der empfangenen Signalen mit den Winkelverhältnissen, die sich aus der bekannten Konstellation der Satelliten ergeben, verglichen, so fallen reflektierte Signale dadurch auf, dass sie nicht zu den Winkelverhältnissen der Satelliten untereinander passen. Somit können Reflektionen erkannt werden. Wird ein Koordinatensystem 190, 192, 194, 196 eines Empfangsgeräts mathematisch derart gedreht, dass es genau zur Konstellation der Satelliten passt, spiegelt diese Drehung genau die Drehlage des Empfängers wieder. Daraus wird in Ausgestaltung der Erfindung die Drehlage-Information zur Bestimmung der Richtung ermittelt.The third and fourth coordinate system 194 . 196 show that with appropriate excitation of the beam or beam for a wave with circular polarization can be aligned in any direction in space, for example, if designed as a cross-dipole antenna 70 like out 2 is used. With appropriate excitation of the dipoles a left circular wave, such. B. in the coordinate system 194 shown, radiate. The corresponding reflection or right-circular wave is at the same excitation, as in the third coordinate system 196 shown, radiated. All reflections or reflections coming from another direction produce a different phase and amplitude ratio of the signals which can be tapped in the respective antenna base points. A reflection thus produces a different phase and amplitude ratio of the received signals to one another than the original, since it comes from a different direction and is typically polarized differently. Thus, the angle of incidence of the shaft with respect to the receiver coordinate system can be determined. If the angles of incidence of the received signals are compared with the angular ratios resulting from the known constellation of the satellites, reflected signals are formed by the fact that they do not match the angular relationships between the satellites. Thus, reflections can be detected. Becomes a coordinate system 190 . 192 . 194 . 196 of a receiving device mathematically rotated so that it fits exactly to the constellation of the satellites, this rotation reflects exactly the rotational position of the receiver again. From this, the rotational position information for determining the direction is determined in an embodiment of the invention.

6 zeigt in schematischer Darstellung eine sich in z-Richtung 230 ausbreitende elektromagnetische Welle 232. Diese zirkular polarisierte elektromagnetische Welle 232 ist aus zwei Teilwellen 234 und 236 gebildet. Dabei ist die erste Teilwelle in x-Richtung 238 und z-Richtung 230 aufgespannt. Die zweite Teilwelle 236 ist in y-Richtung 240 und z-Richtung 230 aufgespannt. Demnach stehen die beidem Teilwellen 238, 236 senkrecht aufeinander und bilden durch Überlagerung einen sich senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, d. h. der z-Richtung 230, der Welle 232 drehenden Amplitudenvektor 242. 6 shows a schematic representation of a z-direction 230 propagating electromagnetic wave 232 , This circularly polarized electromagnetic wave 232 is made up of two partial waves 234 and 236 educated. The first partial wave is in the x-direction 238 and z direction 230 clamped. The second part wave 236 is in the y direction 240 and z direction 230 clamped. Accordingly, the two are partial waves 238 . 236 perpendicular to each other and form by superimposing a perpendicular to the propagation direction, ie the z-direction 230 , the wave 232 rotating amplitude vector 242 ,

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Ermitteln einer Raumlage eines Empfangsgeräts ist vorgesehen, dass an das Empfangsgerät von einer Anzahl Referenzstationen mindestens eine zirkular polarisierte elektromagnetische Welle 132 übermittelt wird. Dabei ist der sich drehende Amplitudenvektor 242 der elektromagnetischen Welle 232 durch Überlagerung der beiden Teilwellen 234, 236 gebildet. Zum Ermitteln der räumlichen Ausrichtung und somit zum Ermitteln der Drehlage des Empfangsgeräts wird jeweils eine Zuordnung der ersten Teilwellen aller Referenzstationen der mindestens einen ersten Teilwelle 234 aller Referenzstationen und eine Zuordnung der mindestens einen zweiten Teilwelle 236 aller Referenzstationen berücksichtigt.In one embodiment of the method for determining a spatial position of a receiving device, it is provided that at least one circularly polarized electromagnetic wave is transmitted to the receiving device by a number of reference stations 132 is transmitted. Here is the rotating amplitude vector 242 the electromagnetic wave 232 by superposition of the two partial waves 234 . 236 educated. In order to determine the spatial orientation and thus to determine the rotational position of the receiving device, in each case an assignment of the first partial waves of all reference stations of the at least one first partial wave 234 all reference stations and an assignment of the at least one second partial wave 236 all reference stations considered.

In den beiden Diagrammen 244, 246 aus 7 ist die anhand von 6 bereits vorgestellte zirkular polarisierte elektromagnetische Welle 232 aus weiteren Perspektiven dargestellt. Hierbei ist die elektromagnetische Welle 232 aus dem sich zeitlich drehenden Amplitudenvektor 242, der einen konstanten Betrag aufweist, gebildet. Dieser Amplitudenvektor 242 entsteht wiederum durch Überlagerungen einer Projektion von Feldvektoren der ersten Teilwelle 234 sowie der zweiten Teilwelle 236. Hierbei zeigt das erste Diagramm den Amplitudenvektor 242 in einer ersten Winkelposition und das zweite Diagramm 246 den Amplitudenvektor in einer um 90° phasenverschobenen zweiten Position.In the two diagrams 244 . 246 out 7 is the basis of 6 already presented circularly polarized electromagnetic wave 232 presented from further perspectives. Here is the electromagnetic wave 232 from the temporally rotating amplitude vector 242 which has a constant amount formed. This amplitude vector 242 in turn arises from overlays of a projection of field vectors of the first partial wave 234 as well as the second part wave 236 , Here, the first diagram shows the amplitude vector 242 in a first angular position and the second diagram 246 the amplitude vector in a phase-shifted by 90 ° second position.

Zur Bestimmung der Raumrichtung eines Empfangsgeräts werden in Ausgestaltung des Verfahrens die beiden Teilwellen 234, 236 berücksichtigt. Hierbei wird die erste Teilwelle 234 als Imaginärteil und die zweite Teilwelle 236 als Realteil des sich drehenden Amplitudenvektors 242 aufgefasst.To determine the spatial direction of a receiving device, the two partial waves are used in an embodiment of the method 234 . 236 considered. This is the first part wave 234 as an imaginary part and the second part wave 236 as a real part of the rotating amplitude vector 242 construed.

Die in 8 schematisch dargestellte Ausführungsform eines Wandlers 248 einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfangsgeräts umfasst ein Phasenverschiebungsmodul 250 zur Bereitstellung einer Phasenverschiebung um einen Winkel von 90° sowie einen ersten Analog-Digitalwandler 252 und einen zweiten Analog-Digital-Wandler 254.In the 8th schematically illustrated embodiment of a transducer 248 A further embodiment of a receiving device according to the invention comprises a phase shift module 250 to provide a phase shift through an angle of 90 ° and a first analog-to-digital converter 252 and a second analog-to-digital converter 254 ,

Die anhand der voranstehenden 6 und 7 beschriebenen Teilwellen 234, 236 werden von mindestens einem Antennenmodul des Empfangsgeräts dem hier gezeigten Wandler 248 bereitgestellt. Dabei werden Werte der zweiten Teilwelle 236 und somit des Realteils des Amlplitudenvektors 242 dem ersten Analog-Digitalwandler 252 bereitgestellt, aus denen dieser erste Analog-Digitalwandler 252 I- bzw. In-Phase-Daten 256 der elektromagnetischen Welle 232 bzw. des Amplitudenvektors 242 bereitstellt. Über das Phasenverschiebungsmodul 250 werden Werte der ersten Teilwelle 234 und somit des Imaginärteils des Amplitudenvektors 242 bzw. der elektromagnetischen Welle gefiltert und dem zweiten Analog-Digitalwandler 254 zugeführt, so dass dieser zweite Analog-Digitalwandler 254 aus Werten der ersten Teilwelle 234 Q- bzw. Quadratur-Daten 258 des Amplitudenvektors 242 und somit der elektromagnetischen Welle 232 bereitstellt.The basis of the above 6 and 7 described partial waves 234 . 236 be from at least one antenna module of the receiving device to the converter shown here 248 provided. In the process, values of the second partial wave become 236 and thus the real part of the amplitude vector 242 the first analog-to-digital converter 252 provided from which this first analog-to-digital converter 252 I or in-phase data 256 the electromagnetic wave 232 or the amplitude vector 242 provides. About the phase shift module 250 become values of the first partial wave 234 and thus the imaginary part of the amplitude vector 242 or the electromagnetic wave filtered and the second analog-to-digital converter 254 supplied, so this second analog-to-digital converter 254 from values of the first partial wave 234 Q or quadrature data 258 of the amplitude vector 242 and thus the electromagnetic wave 232 provides.

9 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines Empfangsgeräts 260, das eine anhand von 2 bereits im Detail beschriebene Antenne 70 mit drei Antennenmodulen 2, 4, 6 für drei Raumrichtungen, einen bereits anhand von 8 beschriebenen Wandler 248 sowie eine Recheneinheit 262 aufweist. 9 shows a schematic representation of an embodiment of a receiving device 260 that one based on 2 already described in detail antenna 70 with three antenna modules 2 . 4 . 6 for three spatial directions, one already based on 8th described converter 248 as well as a computing unit 262 having.

Weiterhin zeigt 9 in schematischer Darstellung drei als Satelliten ausgebildete Referenzstationen 264, 266, 268 eines globalen Positionsbestimmungssystems in schematischer Darstellung. Diese drei Referenzstationen 264, 266, 268 senden jeweils eine zirkular polarisierte elektromagnetische Welle 232 aus. Dabei ist jede dieser zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellen 232 durch Überlagerung einer ersten Teilwelle und einer zweiten Teilwelle gebildet.Further shows 9 in a schematic representation of three trained as a satellite reference stations 264 . 266 . 268 of a global positioning system in a schematic representation. These three reference stations 264 . 266 . 268 each send a circularly polarized electromagnetic wave 232 out. Each of these is circularly polarized electromagnetic waves 232 formed by superposition of a first partial wave and a second partial wave.

Das Empfangsgerät 260 ist dazu ausgebildet, diese elektromagnetischen Wellen 232 und somit auch die jeweils zwei Teilwellen dieser elektromagnetischen Wellen 232 über die Antennenmodule 2, 4, 6 raumrichtungsabhängig zu empfangen. Zum Ermitteln einer räumlichen Ausrichtung des Empfangsgeräts 260 ist vorgesehen, dass eine Zuordnung der jeweils ersten Teilwellen der elektromagnetischen Wellen 232 aller Referenzstationen 264, 266, 280 und eine Zuordnung der zweiten Teilwellen der elektromagnetischen Wellen 232 aller Referenzstationen 264, 266, 268 berücksichtigt wird.The receiver 260 is designed to handle these electromagnetic waves 232 and thus also the two partial waves of these electromagnetic waves 232 via the antenna modules 2 . 4 . 6 depending on the direction of the room. To determine a spatial orientation of the receiving device 260 is provided that an assignment of the respective first partial waves of the electromagnetic waves 232 all reference stations 264 . 266 . 280 and an assignment of the second partial waves of the electromagnetic waves 232 all reference stations 264 . 266 . 268 is taken into account.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 5185610 [0006] US 5185610 [0006]
  • - US 5268695 [0007] - US 5268695 [0007]
  • - US 2006/0244656 A1 [0008] US 2006/0244656 A1 [0008]

Claims (13)

Verfahren zum Ermitteln einer Raumlage eines Empfangsgeräts (260), bei dem vorgesehen ist, dass an das Empfangsgerät (260) von einer Anzahl Referenzstationen (264, 266, 268) jeweils mindestens eine elektromagnetische Welle (232), die aus einer Überlagerung einer ersten und einer zweiten Teilwelle (234, 236) gebildet ist, übermittelt wird, wobei zum Ermitteln der räumlichen Ausrichtung eine Zuordnung der ersten Teilwellen (234) aller Referenzstationen und eine Zuordnung der zweiten Teilwellen (236) aller Referenzstationen (264, 266, 268) berücksichtigt wird.Method for determining a spatial position of a receiving device ( 260 ), which is provided to the receiving device ( 260 ) from a number of reference stations ( 264 . 266 . 268 ) at least one electromagnetic wave ( 232 ), which consists of a superimposition of a first and a second partial wave ( 234 . 236 ), is transmitted, wherein for determining the spatial orientation, an assignment of the first partial waves ( 234 ) of all reference stations and an assignment of the second partial waves ( 236 ) of all reference stations ( 264 . 266 . 268 ) is taken into account. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Dopplerverschiebung zwischen den ersten Teilwellen (234) aller Referenzstationen (264, 266, 268) und eine Dopplerverschiebung zwischen den zweiten Teilwellen (236) aller Referenzstationen (264, 266, 268) berücksichtigt wird.Method according to Claim 1, in which a Doppler shift between the first partial waves ( 234 ) of all reference stations ( 264 . 266 . 268 ) and a Doppler shift between the second partial waves ( 236 ) of all reference stations ( 264 . 266 . 268 ) is taken into account. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Rotation einer Phase zwischen den beiden Teilwellen (234, 236) der jeweils mindestens einen Welle (232) berücksichtigt wird.Method according to Claim 1 or 2, in which a rotation of a phase between the two partial waves ( 234 . 236 ) of at least one wave ( 232 ) is taken into account. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine zirkular polarisierte elektromagnetische Welle (232) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, in which at least one circularly polarized electromagnetic wave ( 232 ) is used. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem jeweils eine erste Teilwelle (234) auf einem ersten Kanal und jeweils eine zweite Teilwelle (236) auf einem zweiten Kanal, wobei diese Kanäle zueinander orthogonal sind, übermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, in which in each case a first partial wave ( 234 ) on a first channel and in each case a second partial wave ( 236 ) on a second channel, these channels being orthogonal to one another. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem jeweils mindestens eine I-Q-modulierte Welle (232) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, in which in each case at least one IQ-modulated wave ( 232 ) is used. Verfahre nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die beiden Kanäle unterschiedliche Informationen übermitteln.The method according to claim 5 or 6, wherein the two Channels transmit different information. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Positionierungssystem verwendet wird, das mindestens eine als Satellit ausgebildete Referenzstation (264, 266, 268) umfasst.Method according to one of the preceding claims, in which a positioning system is used which comprises at least one reference station ( 264 . 266 . 268 ). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem mindestens drei Referenzstationen (234, 266, 268) verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, in which at least three reference stations ( 234 . 266 . 268 ) be used. Empfangsgerät, das dazu ausgebildet ist, von einer Anzahl Referenzstationen (264, 266, 268) jeweils mindestens eine elektromagnetische Welle (232), die durch Überlagerung einer ersten und einer zweiten Teilwelle (234, 236) gebildet ist, zu empfangen, und das weiterhin dazu ausgebildet ist, eine Zuordnung der ersten Teilwellen (234) aller Referenzstationen (264, 266, 268) und eine Zuordnung der zweiten Teilwellen (236) aller Referenzstationen (264, 266, 268) zum Ermitteln einer Raumlage des Empfangsgeräts (260) zu berücksichtigen.Receiver adapted to receive from a plurality of reference stations ( 264 . 266 . 268 ) at least one electromagnetic wave ( 232 ) by superimposing a first and a second partial wave ( 234 . 236 ) is arranged to receive, and which is further adapted, an assignment of the first partial waves ( 234 ) of all reference stations ( 264 . 266 . 268 ) and an assignment of the second partial waves ( 236 ) of all reference stations ( 264 . 266 . 268 ) for determining a spatial position of the receiving device ( 260 ). Empfangsgerät nach Anspruch 9, das für mindestens eine Raumrichtung mindestens ein Antennenmodul (2, 4, 6, 90, 92) aufweist.Receiving device according to Claim 9, which has at least one antenna module for at least one spatial direction ( 2 . 4 . 6 . 90 . 92 ) having. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit (262), insbesondere in einem Empfangsgerät (260) nach Anspruch 10 oder 11, ausgeführt wird.Computer program with program code means for carrying out all the steps of a method according to one of Claims 1 to 9, when the computer program is stored on a computer or a corresponding computer unit ( 262 ), in particular in a receiving device ( 260 ) according to claim 10 or 11, is executed. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit (262), insbesondere in einem Empfangsgerät (260) nach Anspruch 10 oder 11, ausgeführt wird.A computer program product comprising program code means stored on a computer-readable medium for carrying out all the steps of a method according to one of claims 1 to 9, when the computer program is stored on a computer or a corresponding computer unit ( 262 ), in particular in a receiving device ( 260 ) according to claim 10 or 11, is executed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010009906A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method for determining the distance and/or orientation of a moveable object

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5185610A (en) 1990-08-20 1993-02-09 Texas Instruments Incorporated GPS system and method for deriving pointing or attitude from a single GPS receiver
US5268695A (en) 1992-10-06 1993-12-07 Trimble Navigation Limited Differential phase measurement through antenna multiplexing
US20060244656A1 (en) 2005-04-15 2006-11-02 Novariant, Inc. GNSS line bias measurement system and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5185610A (en) 1990-08-20 1993-02-09 Texas Instruments Incorporated GPS system and method for deriving pointing or attitude from a single GPS receiver
US5268695A (en) 1992-10-06 1993-12-07 Trimble Navigation Limited Differential phase measurement through antenna multiplexing
US20060244656A1 (en) 2005-04-15 2006-11-02 Novariant, Inc. GNSS line bias measurement system and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010009906A1 (en) * 2008-07-25 2010-01-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device and method for determining the distance and/or orientation of a moveable object
US8659476B2 (en) 2008-07-25 2014-02-25 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Device and method for determining the distance and/or orientation of a moveable object

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