ES3052585T3 - Method for providing authenticated correction information, plurality of reference stations and a redundant central computation unit, gns system and software product and/or network for providing a correction information message in a gns system or other means - Google Patents

Abstract

Un método para proporcionar información de corrección autenticada (20), en particular información de corrección de órbita, reloj y sesgo/desplazamiento, a un receptor móvil (5) en un sistema GNS, que comprende: - recibir datos sin procesar de satélites (2) en una pluralidad de estaciones de referencia (15); - enviar los datos sin procesar recibidos en las estaciones de referencia (15) a una unidad de cálculo central (30), en particular a una única unidad de cálculo central, utilizando un flujo de datos (18), en particular un flujo de datos común; - determinar la información de corrección (20) en la unidad de cálculo (30) basándose en los datos sin procesar recibidos de las diferentes estaciones de referencia (15) y - transmitir la información de corrección (20) a través de al menos un satélite (2) al receptor (15) para determinar de forma fiable una posición del receptor móvil (5). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Método para proporcionar información de corrección autenticada, pluralidad de estaciones de referencia y una unidad de cálculo central redundante, sistema GNS y producto de software y/o red para proporcionar un mensaje de información de corrección en un sistema GNS u otros medios

[0003] La presente invención se refiere a un método para proporcionar un conjunto de información de corrección autenticada a un receptor móvil, un sistema GNS (sistema global de navegación por satélite), una pluralidad de estaciones de referencia y una unidad de cálculo central redundante y un producto de software y/o una red para proporcionar un mensaje de información de corrección en un sistema GNS u otros medios.

[0004] Los sistemas GNS son bien conocidos. Ejemplos de sistemas GNS son GPS, GLONASS, BeiDou y Galileo. Proporcionan la funcionalidad para determinar la posición de un receptor estático o móvil, que puede estar, por ejemplo, integrado en un teléfono móvil o en un vehículo. Los componentes esenciales de un sistema GNS son los satélites, que orbitan alrededor de la Tierra y emiten señales de navegación. Las señales de navegación consisten en una señal portadora con un código de determinación de la distancia y, de manera opcional, datos de navegación modulados en la portadora. La señal de determinación de la distancia, en combinación con los datos de navegación, se utiliza para determinar la posición del receptor.

[0005] Sin embargo, las rutas de transmisión de las señales de navegación desde diferentes satélites al receptor se propagan a través de diferentes partes de la atmósfera y, por lo tanto, acumulan diferentes retardos, causados por la troposfera y la ionosfera. Además, la información de navegación transmitida por el satélite, que contiene la posición del satélite, el desfase del reloj y los sesgos de la señal, se ve afectada por errores. Como consecuencia, las señales de navegación recibidas por el receptor tienen diferentes sesgos o desfases y, por lo tanto, degradan la precisión de la determinación de la posición.

[0006] Para el cálculo de correcciones de estos errores y su eliminación en el receptor, se puede utilizar una red de estaciones de referencia global o zonales para la generación de correcciones diferenciales GPS (DGPS) o GNSS. La red de estaciones de referencia consta de estaciones receptoras fijas en las proximidades del receptor móvil. Estas estaciones emiten la diferencia entre las pseudodistancias satelitales medidas y las pseudodistancias modeladas basándose en la posición conocida de la estación, y los receptores móviles aplican estas correcciones a su pseudodistancia medida. La señal de corrección se suele emitirse localmente a mediante radiotransmisores terrestres de menor alcance. Para superar la precisión limitada de las mediciones de pseudodistancia, también se realiza un procesamiento diferencial utilizando las observaciones más precisas de la fase de la portadora. Esta técnica se conoce como posicionamiento cinemático en tiempo real (RTK) y se basa en la resolución de ambigüedades de las mediciones diferenciales de la fase portadora entre el receptor móvil y una estación de referencia real o virtual. La desventaja de este sistema radica en la necesidad de disponer de una estación receptora estacionaria en la proximidad del receptor móvil, por lo que no resulta de utilidad en zonas sin infraestructuras que soporten una red densa de estaciones de referencia.

[0007] Para mejorar la precisión del posicionamiento sin depender de una densa red de estaciones de referencia en las proximidades del receptor móvil, se ha desarrollado el método de posicionamiento puntual preciso (PPP). A diferencia del DGPS o del RTK, el método PPP no se basa en la correlación de errores espaciales de las mediciones diferenciales, sino que elimina los componentes de error individuales causados, por ejemplo, por la órbita satelital o el reloj, los sesgos y los retardos atmosféricos, mediante modelos precisos en el cálculo de la posición para del receptor móvil. De este modo, es posible calcular posiciones con una precisión de un decímetro o incluso inferior con mediciones de doble frecuencia. Para lograr esta precisión, es esencial proporcionar información de corrección precisa, en particular información precisa sobre la órbita y la corrección del reloj. Además, el método PPP permite determinar con precisión la posición del receptor móvil incluso en zonas sin una red densa de estaciones de referencia. Se pueden encontrar ejemplos del método PPP en los documentos EP 2281210 B1 y EP 10194428 A2.

[0008] El documento US 2017269222 A1 se refiere a una determinación de una ambigüedad de banda estrecha y un sesgo de banda estrecha de satélite respectivo para las mediciones de fase recopiladas para cada satélite con el fin de facilitar la resolución de la ambigüedad de banda estrecha. Los datos de corrección satelital se determinan para cada satélite en una solución orbital basada en las mediciones de fase y código sin procesar recogidas y la ambigüedad de banda estrecha orbital determinada y el sesgo de banda estrecha del satélite orbital respectivo.

[0009] En el documento "G2: El primer servicio de reloj orbital preciso GPS y GLONASS en tiempo real" (INO GNSS 2009) de Melgard et al. y US 2016231429 A1 se describe una provisión de datos de corrección. "Un receptor Galileo E6-B/C: Señales, prototipo, pruebas y rendimiento" de Göhler et al. y "¿Preparándose para el servicio comercial de Galileo? Pruebas de concepto y desarrollo de demostradores" de Rodríguez et al. mencionan la posibilidad de transferir una señal de navegación y una información de corrección juntas vía satélite.

[0010] Teniendo en cuenta lo que antecede, es un objeto de la presente invención proporcionar información de corrección, en particular, una combinación de error orbital, desfase de reloj, sesgo de señal e información de corrección de retardo atmosférico en un único flujo de mensajes al receptor móvil, de tal manera que la información de corrección se distribuya eficazmente, se autentique y sea fiable en funcionamiento.

[0011] Este objeto se consigue mediante un método según la reivindicación 1, una pluralidad de estaciones de referencia y una unidad de cálculo central según la reivindicación 10. Las formas de realización preferidas se incorporan en las reivindicaciones dependientes, la descripción y en las figuras.

[0012] De conformidad con un primer aspecto, se proporciona un método para proporcionar información de corrección, en particular, información de corrección orbital, reloj y/o sesgo/desplazamiento, a un receptor en un sistema GNS, que comprende:

[0013] - recibir datos sin procesar procedentes de satélites en una pluralidad de estaciones de referencia;

[0014] - reenviar los datos sin procesar recibidos en las estaciones de referencia a una unidad de cálculo central en un flujo de datos en tiempo real, en particular a una unidad de cálculo central;

[0015] - determinar la información de corrección en la unidad de cálculo única basándose en los datos sin procesar recibidos desde las diferentes estaciones de referencia; y

[0016] - transmitir la información de corrección a través de al menos un satélite al receptor móvil para determinar la posición del receptor móvil.

[0017] Contrariamente al estado de la técnica, una unidad de cálculo central recoge todos los datos sin procesar y determina la información de corrección, en particular el error orbital combinado, el desfase del reloj, el sesgo de la señal y la información de corrección del retardo atmosférico, y posteriormente, el mensaje de información de corrección autenticado se transmite al receptor móvil a través de al menos un GNS (satélite de navegación global), preferiblemente a través de cada GNS que proporciona los datos sin procesar al receptor móvil en cuestión. De este modo, es posible tener en cuenta los datos sin procesar de un gran número de estaciones de referencia para determinar la información de corrección estableciendo la precisión deseada en una unidad de cálculo central. Además, la presente invención permite la difusión centralizada de la información de corrección. En consecuencia, no es necesaria la comunicación entre diferentes centros de distribución. Otra ventaja de utilizar el GNS para la difusión de la información de corrección es la posibilidad de utilizar la infraestructura ya disponible de los satélites existentes sin necesidad de transmisores terrestres o espaciales adicionales.

[0018] De manera preferible, se prevé que un gran número de estaciones de referencia estacionarias estén distribuidas de manera uniforme por todo el planeta y que las ubicaciones de las estaciones de referencia se conozcan con precisión. Es posible que existan zonas con una mayor densidad de estaciones de referencia y zonas con una menor densidad de estaciones de referencia. En particular, se prevé que al menos 5 estaciones de referencia, preferiblemente más de 10 estaciones de referencia y, más preferiblemente, más de 15 estaciones de referencia, reciban de manera simultánea la señal de navegación de un satélite. El flujo de datos sin procesar generado a partir de las estaciones de referencia comprende observaciones en al menos dos frecuencias y una velocidad de datos de al menos 1 Hz, que se transmitirán a la unidad de cálculo central. Los datos de corrección se calculan en función de las diferencias entre las observaciones de pseudodistancia y fase de portadora medidas y modelizadas en la unidad central de procesamiento. Los datos de entrada sin procesar se almacenan en una memoria intermedia interna para su acceso mediante un filtro de Kalman y se registran de manera adicional en archivos de observación. Por último, el mensaje de información de corrección calculado se incluye en el canal de datos de una señal portadora transmitida desde una o múltiples naves espaciales.

[0019] Asimismo, es preferiblemente considerable que la información de corrección, al menos una parte de la información de corrección, se proporcione al receptor móvil a través de un sistema terrestre.

[0020] Pueden encontrarse ejemplos de formas de realización de un método PPP en los documentos EP 1094428 A2 y EP 2 281210 B1.

[0021] Parte de la información de corrección consiste en corregir el desfase del reloj interno de los satélites. Las correcciones de reloj son necesarias debido a variaciones impredecibles del desfase o deriva del reloj. De manera preferible, se proporciona información de corrección de reloj basada en los datos sin procesar de varias estaciones de referencia diferentes que conforman una red global. Conviene señalar que las ubicaciones de las estaciones de referencia difieren y complementan las estaciones receptoras estacionarias que se utilizan para el sistema GNS. De manera preferible, la corrección del reloj se proporciona en tiempo real para lograr una latencia comparativamente corta, por ejemplo, inferior a 10 segundos, con el fin de determinar la posición actual de la manera más precisa. De manera preferible, para determinar la corrección del reloj, se utiliza un filtro secuencial tal como el filtro de Kalman. El filtro de Kalman procesa preferentemente los datos sin procesar de una red global de estaciones de referencia. Estas estaciones de referencia transfieren sus datos sin procesar en tiempo real como flujo de datos.

[0022] Además de los datos sin procesar, en particular el flujo de datos en tiempo real, el filtro Kalman utiliza órbitas y relojes predichos, sesgos de código diferencial, Parámetros de Orientación de la Tierra (EOPs), información sobre el patrón de fase de la antena e información sobre el estado operativo de cada GNS. La parte prevista de un producto de órbita ultrarrápida se utiliza como información a-priori durante el procesamiento de datos. Las órbitas se actualizan al menos cuatro veces al día con una latencia inferior a tres horas respecto a las últimas observaciones. Cuando se dispone de nuevas predicciones orbitales, éstas se actualizan en el filtro para garantizar que se dispone de la información orbital más precisa.

[0024] Es necesario utilizar las correcciones de sesgo de código diferencial, ya que no todas las estaciones y receptores rastrean las mismas señales en el mismo modo de rastreo. Además, los parámetros de orientación terrestre (EOP) citados más recientes se obtienen de un proveedor de servicios EOP. Para el cálculo de la corrección de los relojes se utilizan los desplazamientos del centro de fase (PCO) y las variaciones (PCV) más recientes de la antena, según las convenciones normalizadas. Para un posicionamiento preciso, el centro de fase de una antena no puede definirse como un punto fijo, ya que deben tenerse en cuenta los patrones de recepción de fase dependientes de la elevación y del acimut. Por lo tanto, cada antena GNSS se caracteriza mediante un vector de desplazamiento del centro de fase constante y una tabla, que contiene la información para el patrón de recepción de fase.

[0026] Por último, la información actualizada sobre el estado actual de la constelación GNS también debe estar presente para la determinación de la corrección del reloj. Los satélites son frecuentemente inutilizados debido a maniobras orbitales o mantenimiento y deben ser excluidos de la estimación durante estos periodos. La exclusión automática de satélites de la estimación se realiza para todos los GNS basándose en el estado de solidez del satélite en los datos de navegación.

[0028] De conformidad con la presente invención, se prevé que se realice una comprobación de plausibilidad de los datos sin procesar en la unidad de cálculo central. En particular, esta comprobación de plausibilidad se realiza para garantizar la coherencia de las observaciones recibidas y la posición de la estación de referencia. De manera preferible, se realizan varias comprobaciones de plausibilidad, en particular varias comprobaciones de plausibilidad diferentes, de los datos sin procesar. De lo contrario, el uso de una posición incorrecta de la estación de referencia en la estimación afecta de manera negativa a la calidad de las correcciones derivadas y, por lo tanto, reduce la precisión de la determinación de la posición actual del receptor móvil. Por lo tanto, la comprobación de plausibilidad es esencial para garantizar una alta precisión en la estimación de las correcciones para determinar la posición del receptor móvil.

[0029] Según la presente invención, se prevé que, además, de la información de corrección se transmita una información de navegación a través del al menos un satélite, es decir, que una señal que incluya la información de navegación y una señal que incluya la información de corrección se transmitan a través del mismo satélite, es decir, el al menos un satélite que transmite la información de corrección. Por lo tanto, es ventajosamente posible recibir señales que incluyan la información de navegación y la información de corrección mediante la misma antena del receptor, ya que fueron transmitidas o reenviadas a través del mismo al menos un satélite. En consecuencia, el receptor no necesita una antena adicional ni una unidad de demodulación para recibir la información de corrección que normalmente se transmite a través de un satélite geoestacionario. Además, al utilizar solamente una antena en el lado del receptor, se reduce también la complejidad general del receptor. En particular, la transmisión de la información de navegación e información de corrección a través del mismo al menos un satélite difiere del estado de la técnica conocido, según el cual la señal de navegación se transmite a través de satélites GNSS y la información de corrección se reenvía a través de un satélite geoestacionario. Por lo tanto, la transmisión de la señal de información y de la información de corrección a través del mismo satélite ofrece la ventaja adicional de requerir solamente cuatro satélites para un posicionamiento preciso mediante el método PPP. Por el contrario, el sistema que transmite la información de corrección a través del satélite geoestacionario requiere al menos cinco satélites (cuatro satélites para determinar la posición y un satélite que transmite la información de corrección). Además, la transmisión de la información de navegación y la información de corrección a través de al menos un satélite garantiza que el receptor reciba tanto la información de corrección como la información de navegación tan pronto como reciba las señales de dicho satélite; es decir, que la información de navegación y la información de corrección cubran las mismas zonas de manera simultánea. Además, es preferible que la información de navegación esté incluida en una primera señal que tenga una primera frecuencia portadora, en particular que forme parte de una primera banda de frecuencias, y que la información de corrección esté incluida en una segunda frecuencia portadora, en particular que forme parte de una segunda banda de frecuencias. Ejemplos para la primera y la segunda banda de frecuencias son E1, E5a, E5b y E6. Dicho de otro modo: Aunque la información de navegación y la información de corrección se transmitan a través del mismo al menos un satélite, la información puede incorporarse en diferentes señales que tengan diferentes frecuencias portadoras. En particular, los satélites están configurados para transmitir tanto la información de navegación como la información de corrección.

[0031] Además, se prevé preferentemente que el al menos un satélite orbite la Tierra a una altura comprendida entre 200 km y 30.000 km, preferentemente entre 900 km y 28.000 km, y más preferentemente entre 18.000 km y 26.000 km. Dicho de otro modo: el método excluye el uso de satélites geoestacionarios que orbitan la Tierra a una altura de unos 36.000 km. En particular, la distancia se refiere a una altura media de la órbita del satélite por encima del ecuador. Preferentemente, el método utiliza satélites que se desplazan en la órbita terrestre media (MEO) y/o en la órbita terrestre baja (LEO). Dicho de otro modo: el al menos un satélite es un satélite no geoestacionario o no cuasicenital, es decir, el al menos un satélite no está en una órbita excéntrica inclinada geoestacionaria o cuasicenital. En su lugar, el método utiliza satélites que usan uno o más planos orbitales inclinados que tienen una excentricidad inferior a 0,2, más preferiblemente 0,02 y más preferiblemente inferior a 0,002. De manera preferible, los satélites orbitan alrededor de la Tierra con una inclinación máxima comprendida entre 45° y 80°, más preferiblemente entre 50° y 70° y más preferiblemente entre 52° y 63°. Los términos "inclinación" u "órbita inclinada" se refieren a una órbita inclinada con respecto al plano ecuatorial de la Tierra. El término "plano orbital" se refiere a que varios satélites están espaciados y siguen la misma trayectoria orbital, mientras que uno o más planos orbitales diferentes se cruzan en el mismo punto de intersección al tener la misma inclinación. En consecuencia, una inclinación nula, es decir, una inclinación con un valor de 0°, significa que los satélites siguen principalmente la trayectoria del ecuador, mientras que una inclinación de 90° se refiere a los satélites que pasan por los polos durante su órbita alrededor de la Tierra.

[0032] Preferentemente, se prevé que el al menos un satélite orbite la Tierra con una excentricidad inferior a 0,2, más preferentemente inferior a 0,05 y ,más preferentemente, inferior a 0,02 o incluso inferior a 0,002, y/o en uno o más planos orbitales inclinados, en donde, en particular, al menos tres satélites, en particular al menos tres satélites de la totalidad del sistema de satélites utilizado para el método, orbiten alrededor de la Tierra con una excentricidad inferior a 0,05 o, preferiblemente, 0,002.

[0033] En particular, se prevé que se utilicen cinco o más satélites, preferiblemente 18 o más satélites y más preferiblemente 25 o más satélites para proporcionar la información de corrección y/o la información de navegación. El uso de 18 satélites permite proporcionar la información de corrección de manera global, de modo que el sistema y el método puedan utilizarse para un método operativo global para determinar la posición del receptor, utilizando con precisión la información de corrección. El uso de más de 18 satélites permite la redundancia con respecto a la transmisión de la información de corrección y/o de la información de navegación.

[0034] En otra forma de realización, se prevé que la información de corrección se transmita de manera adicional a través de un canal terrestre. Por ejemplo, la información de corrección se reenvía a través de canales terrestres locales. Además, la señal terrestre puede utilizarse como respaldo en aquellos casos en los que la información de corrección no esté disponible.

[0035] De manera preferible, se prevé que la comprobación de plausibilidad se realice antes de determinar la información de corrección para excluir, de forma segura, los datos incoherentes de la estimación del filtro de Kalman. De manera preferible, la comprobación de plausibilidad se realiza en cada época de observaciones transmitidas en cada flujo. De conformidad con la presente invención, para la comprobación de plausibilidad el método comprende, además: - determinar la posición de una determinada estación de referencia basándose en los datos sin procesar asignados a la determinada estación de referencia; y

[0036] - comparar la posición determinada con un valor de referencia. Dicho de otro modo: los datos sin procesar asignados a una determinada estación de referencia se utilizan en la unidad de cálculo central para determinar la posición de dicha la estación de referencia. En caso de que la posición determinada de la estación de referencia no coincida con el valor de referencia dentro de un umbral predefinido, la comprobación de plausibilidad falla. De forma alternativa o adicional, también es importante calcular los residuos y eliminar aquellas mediciones u observaciones que tengan un residuo que supere un umbral determinado, en cuyo caso es preferible excluir las mediciones u observaciones de esa manera mediante una prueba estadística

[0037] En otra forma de realización de la presente invención, se prevé que el valor de referencia se guarde en un dispositivo de memoria de la unidad de cálculo central. De este modo, es posible confiar en que los valores de referencia estén permanentemente disponibles para la unidad de cálculo central. Por ejemplo, el valor de referencia corresponde a la posición geográfica, tal como un conjunto de coordenadas.

[0038] De conformidad con la presente invención, se prevé que los datos sin procesar se excluyan cuando una diferencia entre la posición determinada y el valor de referencia supere un umbral. De este modo, puede garantizarse que los datos sin procesar no válidos no manipulen la determinación de la información de corrección. Al informar al operador del sistema GNS mediante un mensaje de alarma y/o advertencia, el operador de la unidad de cálculo central puede ser informado de un problema en el flujo de datos. Por ejemplo, se informa al operador mediante un masaje de texto, una señal acústica y/o una señal óptica.

[0039] De conformidad con la invención, el umbral es mayor que la resolución espacial que se establece utilizando la información de corrección del reloj. Por lo tanto, es posible basarse en los datos sin procesar puros sin corrección para realizar la comprobación de plausibilidad. Lo que antecede reduce la carga de trabajo computacional y acelera la comprobación de plausibilidad. En consecuencia, la comprobación de plausibilidad puede realizarse en tiempo real sin prolongar de manera significativa el tiempo de obtención de la información de corrección.

[0040] De conformidad con otra forma de realización de la presente invención, se prevé que la información de corrección se carga a través de al menos una estación de enlace ascendente para su difusión por al menos un satélite GNS. De manera preferible, varias estaciones de enlace ascendente proporcionan un flujo continuo de correcciones de forma simultánea a varios satélites GNS.

[0041] En particular, se prevé que la información de corrección se proporcione para realizar un método de posicionamiento puntual preciso (PPP) para determinar la posición del receptor.

[0042] En otra forma de realización preferida, se prevé que la información de corrección y la información de navegación se carguen a través de al menos una estación de enlace ascendente para su difusión por al menos un satélite, en donde la estación de enlace ascendente orienta su antena de tal manera que la antena siga el movimiento de al menos un satélite. Al seguir la ubicación actual del satélite mediante la antena, la información de navegación y la información de corrección pueden transmitirse al satélite mientras este último se encuentre a la vista de la estación de enlace ascendente. Además, se garantiza que la información de corrección pueda proporcionarse a los satélites que orbitan alrededor de la Tierra para proporcionar información de corrección y/o información de navegación de forma global. En particular, se prevé que las estaciones de enlace ascendente se comuniquen con un único satélite mientras este satélite se encuentre a la vista de la antena y/o que la estación de enlace ascendente cambie la comunicación de un satélite a otro según una programación definida. En particular, se prevé utilizar una pluralidad de estaciones de enlace ascendente distribuidas por todo el mundo/tierra para proporcionar la información de corrección y/o la información de navegación a nivel global.

[0043] Según la presente invención, se prevé que la información de navegación y/o la información de corrección estén cifradas. El uso del cifrado permite, de manera ventajosa, garantizar que la información de corrección proporcionada procede de una fuente de confianza. De manera preferible, es posible controlar el cifrado, de tal manera que la información de navegación y/o la información de corrección proporcionadas pueden ser proporcionadas por separado a un usuario, dependiendo de su nivel de acceso.

[0044] Además, se prevé preferiblemente que haya más de 50, preferiblemente más de 75 y lo más preferiblemente más de 100 estaciones de referencia. De este modo, es posible proporcionar al menos 5 estaciones de referencia, preferiblemente más de 10 estaciones de referencia y lo más preferiblemente más de 15 estaciones de referencia que reciban la señal de navegación de un satélite. Lo que antecede tiene un efecto positivo en la precisión de la información de corrección, que puede mejorarse con el aumento del número de estaciones de referencia.

[0045] Otro aspecto de la presente invención consiste en una pluralidad de estaciones de referencia y una unidad de cálculo central, en particular una única unidad de cálculo central en redundancia activa/caliente, configuradas para:

[0046] - recibir datos sin procesar procedentes de satélites en una pluralidad de estaciones de referencia;

[0047] - reenviar los datos sin procesar recibidos en las estaciones de referencia a una unidad de cálculo central, en particular a una única unidad de cálculo central, utilizando un flujo de datos en tiempo real, en particular un flujo de datos común;

[0048] - determinar la información de corrección en la unidad de cálculo basándose en los datos sin procesar, proporcionados o recibidos, desde las diferentes estaciones de referencia; y

[0049] - transmitir la información de corrección a través de al menos un medio de comunicación por satélite y/o terrestre al receptor para determinar la ubicación del receptor móvil. Las características y ventajas descritas en el contexto del método para proporcionar la información de corrección se aplican a la pluralidad de estaciones de referencia y a la unidad de cálculo central de forma análoga, y viceversa. En particular, el término "redundancia caliente" (también denominada “redundancia activa”) significa preferentemente para el experto en esta técnica, que se utiliza directamente un sistema de respaldo en caso de avería o error del sistema. Por ejemplo, el sistema de respaldo comprende la última información de corrección válida. En particular, el medio de comunicación terrestre se utiliza cuando el ancho de banda del canal de comunicación con el satélite es demasiado limitado para transferir toda la información de corrección. También es posible transferir posteriormente la información de corrección a través del satélite, al receptor móvil.

[0050] Otro aspecto que no forma parte de la presente invención es el uso de un sistema global de navegación por satélite que comprende varios vehículos espaciales para distribuir los mensajes de información de corrección al receptor móvil de usuario en todo el mundo.

[0051] Las características y ventajas descritas en el contexto del método para proporcionar la información de corrección se aplican a la pluralidad de estaciones de referencia, a la unidad de cálculo central y/o al receptor de usuario móvil de forma análoga, y viceversa.

[0052] Otro aspecto que no forma parte de la presente invención es el uso de la información de corrección en aplicaciones con altos requisitos de seguridad, para lo cual es necesario autenticar la información de corrección con el fin de permitir la verificación en el receptor de que la información de corrección ha sido transmitida por una fuente de confianza. Una arquitectura y un proceso de autenticación permiten a los usuarios elegibles verificar que la información de corrección procede de una fuente fiable y que el contenido, la sincronización o las secuencias de los mensajes de corrección no se modificaron. La integridad de una información de aumento está garantizada. Con el fin de optimizar los datos de autenticación, la arquitectura y el proceso elegidos, se mitigan los costes computacionales y la latencia de extremo a extremo. También deben incorporarse mecanismos de corrección para contrarrestar los errores de transmisión y las pérdidas de mensajes.

[0054] Siempre que no se hayan descrito ya explícitamente, las formas de realización individuales o sus aspectos y características individuales pueden combinarse o intercambiarse entre sí sin limitar ni ampliar el alcance de la invención descrita, siempre que dicha combinación o intercambio sea significativo y se encuentre dentro del alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones. Las ventajas que se describen con respecto a una forma de realización de la presente invención son, en su caso, también ventajosas de otras formas de realización de la presente invención.

[0055] En los dibujos:

[0056] La Figura 1 ilustra, de manera esquemática, una primera parte de un método para proporcionar una corrección de reloj según una primera forma de realización preferida de la presente invención,

[0057] La Figura 2 ilustra, de manera esquemática, una segunda parte del método para proporcionar una corrección de reloj según una primera forma de realización preferida de la presente invención,

[0058] La Figura 3 muestra, de manera esquemática, un diagrama de flujo que ilustra el método según las Figuras 1 y 2 y La Figura 4 muestra, de manera esquemática, un diagrama de flujo que ilustra una comprobación de plausibilidad de los datos sin procesar, según la presente invención.

[0059] En la Figura 1 se ilustra un método para determinar la posición de un receptor móvil 5 mediante un sistema global de navegación por satélite (sistema GNS). Un sistema global de navegación por satélite comprende satélites 2 que orbitan alrededor de la Tierra 14 y emiten señales de navegación 4 moduladas en una serie de frecuencias portadoras. Las señales de navegación 4 son recibidas por un receptor móvil 5, tal como por ejemplo, un sistema de navegación móvil que podría estar integrado en una unidad móvil y/o un vehículo, a través de una antena 6. La señal de navegación 4 recibida comprende datos sin procesar para determinar la posición, en particular la posición real, del receptor móvil 5. La antena 6 está conectada a un filtro de pasabanda y a un amplificador de bajo ruido 7, en donde se amplifica la señal de navegación 4 recibida. En un convertidor descendente 8, conectado al filtro de pasabanda y al amplificador de bajo ruido 7, así como a un oscilador de referencia 9, la señal de navegación 4 recibida se convierte a frecuencias más bajas utilizando la señal oscilante desde el oscilador de referencia 9. La señal de navegación convertida pasa por una unidad de pasabanda y muestreo 10, en donde se muestrea la señal de navegación analógica 4. La señal de navegación muestreada 4 se transmite a continuación a una unidad de seguimiento 11, en donde se realizan el rastreo de las señales de navegación 4, en particular, las fases de las señales portadoras y/o el retardo de las señales de código incluidas en la señal de navegación 4. A la unidad de seguimiento 11 le sigue una unidad de sustracción de sesgo 12, en donde se restan los sesgos de fase y/o de código de las fases de las señales portadoras y de la señal de código. Una unidad de estimación de posición 13 posterior determina la posición real del dispositivo de navegación 5 basándose en la señal de fase obtenida mediante el procesamiento de la señal portadora y basándose en las señales de código. Los resultados de la estimación de posición pueden mostrarse por último en un dispositivo de monitorización 14.

[0060] La señal GNS 4 recibida es utilizada por el receptor móvil 5 para generar mediciones de pseudodistancia y fase de la portadora y descifrar los datos de navegación que contienen la posición de satélite aproximada, el desfase de reloj y los sesgos de señal. Además, el receptor móvil 5 descifra la información de datos de corrección 20 difundida desde un subconjunto de los satélites rastreados 2 en un subconjunto de las señales GNS 4. Los datos de corrección precisos se utilizan entonces en combinación con los datos de navegación aproximados, para modelar con precisión, las mediciones de pseudodistancia y fase de la portadora y, posiblemente, corregir los retardos atmosféricos. Las observaciones modeladas con precisión permiten al receptor móvil calcular una estimación precisa de la posición, en particular de la posición real, utilizando el método PPP.

[0061] En la Figura 2 se ilustran las estaciones de referencia 15. Estas estaciones de referencia 15 están distribuidas alrededor del globo 14 y reciben las señales de navegación 4 por sus antenas 6. Las estaciones de referencia 15 generan datos observables sin procesar, que se utilizan para determinar la información de corrección 20 utilizando el hecho de que la posición de la estación de referencia 15 es conocida así como que múltiples estaciones de referencia están recibiendo la señal de navegación de los satélites GNS.

[0062] En contraste con una solución Cinemática en Tiempo Real (RTK), que requiere una estación base local y un enlace con el receptor móvil en la proximidad de unos pocos kilómetros para la distribución de los datos de corrección, la técnica de posicionamiento puntual preciso (PPP) funciona de manera global, por lo tanto sin requerir estación base local ni un enlace de radio directo con el receptor móvil. En este caso, la información de corrección 20, que tiene en cuenta las correcciones de la órbita y del reloj del satélite, los errores de desplazamiento, el retardo ionosférico, el retardo troposférico, los sesgos de código y/o los sesgos de fase, se transmiten al receptor móvil 5 mediante enlaces satelitales o terrestres.

[0063] Para determinar la información de corrección 20, se prevé recibir datos sin procesar de un conjunto de varios satélites 2 por parte de al menos una estación de referencia 15. Además, existen estaciones de referencia adicionales 15 que reciben datos sin procesar de otro conjunto de satélites 2 o del mismo conjunto de satélites 2. Además, se prevé que los datos sin procesar recibidos se transmitan a una unidad de cálculo central 30, preferentemente en forma de un flujo de datos 18. En particular, los datos sin procesar incluidos en el flujo de datos 18 se asignan, cada uno, a una determinada estación de referencia 15.

[0064] De manera preferible, los datos sin procesar asignados a la estación de referencia 15 respectiva se envían a la unidad de cálculo central 30 junto con otros datos sin procesar de diferentes estaciones de referencia 15 en un flujo de datos 18, en particular en un flujo de datos común. La unidad de cálculo central 30 comprende un procesador que está configurado para determinar la información de corrección 20, en particular para cada uno de los satélites 2 de manera individual.

[0065] La información de corrección 20 determinada, en particular calculada y autenticada, se transmite desde la unidad de cálculo central 30 al receptor móvil 5 a través de al menos un satélite 2, tal como se ilustra en la Figura 3. Por ejemplo, la información de corrección se transmite por enlace ascendente en una estación de enlace ascendente 21, de manera que una señal de corrección 22, incluida en la información de corrección 20, se transmita al receptor móvil 5 a través del al menos un satélite 2. Preferentemente, la información de corrección 20 respectiva es proporcionada al receptor móvil 5 por varios satélites 2, en particular por todos los satélites 2 que están disponibles para el receptor móvil 5. En la Figura 4 se muestra un diagrama de flujo que ilustra la comprobación de plausibilidad de los datos sin procesar según la presente invención. Existe una cierta probabilidad de que los datos sin procesar incluidos en el flujo de datos 18, que se reciben en la unidad de cálculo central 30, estén incorrectamente referenciados o asignados. Lo que antecede causaría un error en la determinación de la información de corrección 20, y en consecuencia, afectaría a la precisión de la determinación de la posición del receptor móvil 5. Para evitar que se tengan en cuenta datos sin procesar corruptos al determinar la información de corrección, la comprobación de plausibilidad se realiza en la estación central de cálculo 30, en particular para cada conjunto de datos sin procesar del flujo de datos 18.

[0066] Para llevar a cabo la comprobación de plausibilidad, se prevé que los datos sin procesar asignados a la estación de referencia determinada 15, se utilicen para determinar 38 la posición de dicha estación de referencia determinada 15 basándose en los datos sin procesar. Además, la posición determinada de la estación de referencia 15 se compara 39 con una información geográfica guardada de dicha estación de referencia 15, a saber, su posición geográfica. En el caso de que la diferencia entre la posición determinada de la estación de referencia 15 basada en los datos sin procesar y la posición geográfica sea mayor que un umbral, los datos sin procesar de esta estación de referencia 15 se excluyen 40 de la determinación de la información de corrección 20 según la invención. Preferentemente, estos datos sin procesar se extraen/eliminan del flujo de datos 18 y/o se genera una señal de advertencia.

[0067] Referencias numéricas:

[0068] 2 satélite

[0069] 4 señal de navegación

[0070] 5 receptor móvil

[0071] 6 antena

[0072] 7 filtro pasabanda y amplificador de bajo ruido

[0073] 8 convertidor descendente

[0074] 9 oscilador de referencia

[0075] 10 unidad de pasabanda y muestreo

[0076] 11 unidad de seguimiento

[0077] 12 unidad de sustracción

[0078] 13 unidad de estimación

[0079] 14 globo

[0080] 15 estación de referencia

[0081] 18 flujo de datos

[0082] 20 información de corrección

[0083] 21 estación de enlace ascendente

[0084] 22 señal de corrección

[0085] 30 unidad de cálculo central

[0086] 35 valor de referencia

[0087] 38 determinación de la posición de una determinada estación de referencia 39 comparación/comparado

[0088] 40 excluyendo/excluido

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

1. Método para proporcionar información de corrección (20), en particular información de corrección orbital, reloj y/o sesgo/desplazamiento, a un receptor móvil (5) en un sistema GNS, que comprende:

- recibir datos sin procesar procedentes de satélites (2) en una pluralidad de estaciones de referencia (15) - reenviar los datos sin procesar recibidos en las estaciones de referencia (15) a una unidad de cálculo central (30), en particular a una única unidad de cálculo central, en un flujo de datos en tiempo real

- determinar la información de corrección (20) en la unidad de cálculo (30) basándose en los datos sin procesar recibidos de las diferentes estaciones de referencia (15) y

- transmitir la información de corrección (20) a través de al menos un satélite (2) al receptor móvil (5) para determinar la posición del receptor móvil (5);

caracterizado porque, además, de la información de corrección (20) se transmite información de navegación a través del al menos un satélite (2), en donde la información de navegación y/o la información de corrección están codificadas; - recibir la información de corrección a través del al menos un satélite desde la unidad de cálculo central; y - realizar una comprobación de plausibilidad de los datos sin procesar en la unidad de cálculo central, en donde la comprobación de plausibilidad comprende:

o determinar la posición de una determinada estación de referencia basándose en los datos sin procesar asignados a dicha estación de referencia; y

o comparar la posición determinada de cierta estación de referencia con un valor de referencia, en donde el valor de referencia es una posición geográfica de cierta estación de referencia, en donde los datos sin procesar se excluyen de la determinación de la información de corrección, cuando una diferencia entre la posición determinada de cierta estación de referencia y el valor de referencia supera un umbral, en donde el umbral es mayor que la resolución espacial que se establece utilizando la información de corrección del reloj.

2. El método según la reivindicación 1, en donde el al menos un satélite (2) órbita alrededor de la Tierra a una distancia comprendida entre 200 km y 30.000 km, preferentemente entre 900 km y 28.000 km y más preferentemente entre 18.000 km y 26.000 km.

3. El método según una de las reivindicaciones precedentes, en donde el al menos un satélite (2) órbita alrededor de la Tierra con una excentricidad inferior a 0,2, más preferiblemente inferior a 0,05 y más preferiblemente inferior a 0,002 y/o en una órbita inclinada, en donde, en particular, al menos tres satélites, preferiblemente al menos tres satélites de todo el sistema satelital utilizado para el método, orbitan alrededor de la Tierra con una excentricidad inferior a 0,05 o preferiblemente 0,002.

4. El método según una de las reivindicaciones precedentes, en donde se utilizaron cinco o más satélites (2), preferentemente 18 o más satélites (2) y, más preferentemente 25 o más satélites (2), para proporcionar información de corrección y/o información de navegación.

5. El método según una de las reivindicaciones precedentes, en donde de manera adicional la información de corrección se transmite a través de un canal terrestre.

6. El método según una de las reivindicaciones precedentes, en donde la información de corrección (20) se carga a través de al menos una estación de enlace ascendente (21) para su difusión por al menos un satélite.

7. El método según una de las reivindicaciones precedentes, en donde la información de corrección (20) y una información de navegación se cargan a través de al menos una estación de enlace ascendente (21) para su difusión por al menos un satélite (2), en donde la estación de enlace ascendente orienta su antena de tal manera que la antena siga el movimiento del al menos un satélite (2).

8. El método según una de las reivindicaciones precedentes, en donde la información de corrección (20) se proporciona para realizar un método de posicionamiento puntual preciso (PPP) para determinar la posición del receptor móvil (5), en particular la posición real del receptor móvil (5).

9. El método según una de las reivindicaciones precedentes, en donde existen más de 25, preferiblemente más de 70 y más preferiblemente más de 130 estaciones de referencia (15).

10. Una pluralidad de estaciones de referencia (15) y una unidad de cálculo central (30), en particular una única unidad de cálculo central, configurada para:

- recibir datos sin procesar procedentes de satélites (2) en una pluralidad de estaciones de referencia (15);

- reenviar los datos sin procesar recibidos en las estaciones de referencia (15) a una unidad de cálculo central (30), en particular a una única unidad de cálculo central, en un flujo de datos en tiempo real;

- determinar la información de corrección (20) en la unidad de cálculo central (30) basándose en los datos sin procesar recibidos desde las distintas estaciones de referencia (15); y

- transmitir la información de corrección (20) a través de al menos un satélite (2) al receptor móvil (5) para determinar la posición del receptor móvil (5);caracterizado porque, además de la información de corrección (20) se transmite una información de navegación a través de al menos un satélite (2), en donde la información de navegación y/o la información de corrección están codificadas;

- realizar una comprobación de plausibilidad de los datos sin procesar en la unidad de cálculo central, en donde la comprobación de plausibilidad comprende:

o determinar la posición de una determinada estación de referencia a partir de los datos sin procesar asignados a dicha estación; y

o comparar la posición determinada de cierta estación de referencia con un valor de referencia, en donde el valor de referencia es una posición geográfica de cierta estación de referencia, en donde los datos sin procesar se excluyen de la determinación de la información de corrección, cuando una diferencia entre la posición determinada de cierta estación de referencia y el valor de referencia supera un umbral, en donde el umbral es mayor que la resolución espacial que se establece utilizando la información de corrección del reloj.