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
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Abstract
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
Aus
der Druckschrift
Eine
mit Hilfe eines globalen Satellitensystems durchführbare
Richtungsbestimmung ist aus der Druckschrift
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
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
In
dem vorliegenden Beispiel wird von dem ersten Antennenmodul
Durch
das zweite Antennenmodul
Eine
erste z-Komponente
Diese
Massefläche
Von
den drei genannten Antennenmodulen
Das
Diagramm aus
Aus
dem zweiten Antennenmodul
Mit
den beiden beschriebenen Antennenmodulen
In
In
dem ersten Koordinatensystem
Das
erste und zweite Koordinatensystem
Das
dritte und vierte Koordinatensystem
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
In
den beiden Diagrammen
Zur
Bestimmung der Raumrichtung eines Empfangsgeräts werden
in Ausgestaltung des Verfahrens die beiden Teilwellen
Die
in
Die
anhand der voranstehenden
Weiterhin
zeigt
Das
Empfangsgerät
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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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]
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Cited By (1)
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)
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 |
-
2007
- 2007-12-27 DE DE200710062726 patent/DE102007062726A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
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)
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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