RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 234727 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 02.11.09 09768122. (13) (1) T3 Int.Cl. G01S 19/08 (.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 24..12 Europejski Biuletyn Patentowy 12/43 EP 234727 B1 (4) Tytuł wynalazku: System nadzoru układu satelitarnego systemu określania położenia () Pierwszeństwo: 0.11.08 FR 0806162 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 27.07.11 w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 11/ (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 28.02.13 Wiadomości Urzędu Patentowego 13/02 (73) Uprawniony z patentu: ASTRIUM SAS, Suresnes, FR (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP 234727 T3 ROBERT LAINÉ, St Xandre, FR (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Robert Teofilak SULIMA GRABOWSKA SIERZPUTOWSKA BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH SP.J. Skr. poczt. 6 00-96 Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
SGS-/VAL EP 2 347 27 B1 Opis 1 2 [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy systemu nadzoru układu satelitarnego. [0002] Dotyczy on zwłaszcza weryfikacji sygnałów określania położenia pochodzących z satelitów (nawigacyjnych) zwykłego systemu określania położenia za pomocą satelitów, np. typu GALILEO, GPS albo GLONASS. [0003] Wiadomo, że systemy określania położenia za pomocą satelitów składają się z układu satelitów, które są umieszczone wokół Ziemi na orbitach średniej wysokości (rzędu 2 000 km). Te satelity oraz ich orbity określa się w stanie techniki ogólnie mianem odpowiednio satelitów MEO i orbit MEO ( Medium Earth Orbit średnia orbita okołoziemska). Satelity MEO są rozmieszczone równomiernie w wielu płaszczyznach orbitalnych w taki sposób, aby w dowolnym punkcie Ziemi użytkownik mógł widzieć szereg satelitów MEO, tzn. znajdować się na liniach prostych z nimi (co najmniej trzema, albo z czterema, jeżeli użytkownik chce znać swą wysokość) i za ich pomocą określić swe współrzędne geograficzne. Każdy satelita MEO ma zegar atomowy o wysokiej stabilności i dokładności, jak również wyposażenie elektroniczne, które wysyła do użytkowników sygnały do określania położenia zawierające skorygowany czas (sprowadzony do wspólnego wzorca) oraz efemerydy satelity. Na podstawie tych sygnałów określania położenia odbieranych z szeregu satelitów MEO, użytkownik określa swą odległość od poszczególnych widocznych satelitów i na tej podstawie określa swoje położenie we współrzędnych geograficznych. Celem niniejszego wynalazku jest sprawdzanie integralności tych sygnałów określania położenia. [0004] Wiadomo, że obecnie stosowane rozwiązania wykorzystują specjalne stacje naziemne do tego celu. Te nieruchome stacje porównują nieprzerwanie informacje odbierane z satelitów (za pośrednictwem sygnałów określania położenia) ze swym dokładnie znanym rzeczywistym położeniem, aby wykrywać ewentualne błędy zgodności odbieranych sygnałów. Ewentualne odchylenia lokalne są przekazywane do jednego albo większej liczby ośrodków sterowania, które przetwarzają informacje oraz identyfikują satelitę albo satelity przekazującego/przekazujące błędne sygnały określania położenia. Te informacje o jakości odbieranych sygnałów określania położenia przekazuje się następnie użytkownikom, aby ignorowali błędne sygnały w swych obliczeniach położenia. [000] Przyczyny błędów w odbieranych sygnałach określania położenia można sklasyfi-
2 1 2 kować w dwóch dużych kategoriach, a mianowicie: - błędy wspólne spowodowane przez satelity. Te błędy są głównie spowodowane odchyleniem zegara pokładowego podającego czas wzorcowy, odchyleniami parametrów orbitalnych satelitów albo anomaliami przetwarzania na pokładzie satelitów; i - błędy lokalne spowodowane propagacją sygnałów przez atmosferę i/lub zjawiskami wielodrogowości lokalnej. Błędy te są zmienne w czasie, oddziałują równocześnie tylko na ograniczoną liczbę użytkowników i nie wchodzą w zakres bezpośredniej odpowiedzialności operatora, który nie dysponuje żadnym sposobem, aby je skorygować, ponieważ zależą one od naturalnych zjawisk fizycznych. [0006] Ponieważ wszystkie systemy satelitarne określania położenia wykorzystują pomiar różnic czasów dotarcia sygnałów określania położenia nadawanych przez satelity do obliczania położenia geograficznego i obydwie przedstawione wcześniej kategorie błędów wywołują identyczny efekt, tzn. błąd czasowy sygnałów odbieranych przez użytkownika, łatwo jest pomylić lokalny błąd propagacji z błędem czasowym sygnału wysyłanego przez satelity. Aby podjąć próbę wyeliminowania tej niejednoznaczności, wyspecjalizowane ośrodki przetwarzania zbierają informacje pochodzące z wielu stacji naziemnych oraz, w drodze obliczeń głównie statystycznych, oddzielają wspólną część błędu od lokalnej części błędu. W istocie, tylko wspólną część błędu, tzn. błąd pochodzący od jednego albo większej liczby satelitów, warto sygnalizować wszystkim użytkownikom. To złożone przetwarzanie zajmuje dużo czasu, gdyż trzeba czekać na uzyskanie wystarczającej ilości informacji, aby odróżnić w sposób jednoznaczny to, co jest lokalne dla jednej albo większej liczby stacji (jak np. oddziaływanie jonosferyczne albo geometria układu prowadząca do zjawisk wielodrogowości) od tego, co jest wspólne dla wszystkich stacji i czego przyczynę można więc tylko usytuować na pokładzie jednego albo większej liczby satelitów). [0007] Do momentu pomyślnego zakończenia identyfikacji jednego albo większej liczby błędnych satelitów, wszyscy użytkownicy będą popełniać błąd w swych obliczeniach położenia z potencjalnie poważnymi skutkami, zwłaszcza w przypadku obiektów ruchomych. Można łatwo zrozumieć, że skrócenie czasu identyfikacji błędnych sygnałów (satelitarnych) określania położenia jest priorytetem dla każdego operatora takiego systemu określania położenia, troszczącego się o zapewnienie użytkownikom jakości swego systemu. [0008] Ponadto, z dokumentu EP-1 876 46 znany jest system określania informacji nawigacyjnych dla systemu nawigacji przez satelity. Według tego dokumentu, stacje nadzoru satelitów, usytuowane na pojazdach kosmicznych, zbierają komunikaty nawigacyjne wysy-
3 1 2 łane przez satelity i dokonują pomiarów pseudoodległości oddzielających je od widzianych satelitów. Każda stacja nadzoru przesyła każdy pomiar pseudoodległości i odpowiedni komunikat nawigacyjny do ośrodków obliczeniowych, których zadaniem jest sprawdzanie zgodności pomiędzy pomiarami pseudoodległości oraz informacji o położeniu zawartych w komunikatach nawigacyjnych, aby określać informacje integralności dla każdego satelity. [0009] Celem niniejszego wynalazku jest wyeliminowanie opisanych wcześniej wad. Dotyczy on systemu nadzoru, który jest przeznaczony do nadzoru sygnałów określania położenia nadawanych przez układ satelitarny stanowiący część systemu określania położenia np. typu GAPS, GALILEO albo GLONASS, który to system nadzoru umożliwia uniknięcie opisanych wcześniej wad. [00] W tym celu, według wynalazku, ten system nadzoru charakteryzuje się tym, że obejmuje: - co najmniej jednego satelitę nadzoru, który jest umieszczony na orbicie na wysokości mniejszej od satelitów tego układu satelitarnego w taki sposób, aby móc odbierać sygnały określania położenia nadawane przez te satelity z przeznaczeniem dla Ziemi, który to satelita ma co najmniej następujące środki pokładowe: co najmniej jeden odbiornik mogący bezpośrednio odbierać sygnały określania położenia nadawane przez satelity tego układu satelitarnego; co najmniej jedno urządzenie przetwarzające ukształtowane w taki sposób, aby sprawdzać integralność tych odbieranych sygnałów określania położenia, wykorzystując informację o położeniu, która jest niezależna od tych sygnałów określania położenia oraz identyfikować satelitę albo satelity nadającego/nadające błędne sygnały określania położenia, jeżeli taka sytuacja zachodzi; i co najmniej jeden nadajnik mogący wysyłać w kierunku Ziemi dane integralności wskazujące satelitę albo satelity tego układu satelitarnego, którego sygnały określania położenia są błędne, jeżeli taka sytuacja zachodzi ; - co najmniej jeden ośrodek sterowania usytuowany na Ziemi, który steruje tym satelitą nadzoru, określa jego orbitę i ma środki mogące odbierać dane integralności nadawane przez tego satelitę nadzoru; i - co najmniej jeden ośrodek dystrybucji komunikatów integralności usytuowany na Ziemi, który ma: środki do odbioru danych integralności od satelity nadzoru, które są przesyłane przez ten ośrodek sterowania;
4 1 2 środki do określania, na podstawie tych danych integralności, komunikatów integralności dotyczących satelitów tego układu satelitarnego systemu określania położenia; i środki do nadawania tych komunikatów integralności z przeznaczeniem dla użytkowników. [0011] W ten sposób, dzięki wynalazkowi, zamiast wykorzystywać nieruchome stacje naziemne do nadzoru układu satelitów systemu określania położenia, system nadzoru wykorzystuje co najmniej jednego satelitę nadzoru, który jest usytuowany na wysokości mniejszej od wysokości tych satelitów tego układu satelitarnego, aby móc odbierać sygnały określania położenia nadawane przez te ostatnie (przeznaczone dla użytkowników systemu określania położenia), lecz który jest umieszczony na orbicie w taki sposób, aby uniknąć występowania błędów, takich jak opisano wcześniej, spowodowanych zwłaszcza lokalnymi zjawiskami wielodrogowości albo opóźnieniami propagacji. [0012] W efekcie uzyskuje się system nadzoru szczególnie niezawodny, który w szczególności umożliwia wykrywanie w sposób niezależny i szybki, bez niejednoznaczności, błędnych sygnałów określania położenia nadawanych przez jednego albo większą liczbę satelitów nadzorowanego systemu określania położenia, wykorzystując w tym celu informację o położeniu, która jest niezależna od tych sygnałów określania położenia. [0013] W korzystnym sposobie realizacji, ten system nadzoru ma szereg satelitów nadzoru, takich jak opisano wcześniej, które wszystkie są umieszczone na orbitach niższych niż satelity układu, i które wdrażają opisane wcześniej funkcje. [0014] W sposób korzystny, każdy satelita nadzoru ma ponadto pokładowe środki pomocnicze, umożliwiające określenie (na podstawie informacji odbieranych od tego ośrodka sterowania) pierwszego położenia w przestrzeni tego satelity nadzoru, bez wykorzystywania tych sygnałów określania położenia nadawanych przez satelity układu satelitarnego, zaś to urządzenie przetwarzające ma: - pierwsze środki do obliczania co najmniej drugiego położenia, przy wykorzystaniu tych sygnałów określania położenia odbieranych od satelitów układu satelitarnego; - drugie środki do porównywania ze sobą tych położeń, pierwszego i drugiego; i - trzecie środki do ustalania na tej podstawie istnienia błędnych sygnałów określania położenia. [001] Ponadto, w korzystnym sposobie realizacji: - te pierwsze środki są ukształtowane w taki sposób, aby obliczać szereg drugich położeń, przy czym każde z tych drugich położeń oblicza się z wykorzystaniem sygna-
1 2 łów określania położenia odbieranych od podgrupy satelitów tego układu satelitarnego, przy czym każda z tych podgrup ma taką samą pierwszą, ustaloną wstępnie liczbę satelitów (np. cztery satelity) oraz dwie dowolne podgrupy mające ponadto za każdym razem wspólną, drugą ustaloną wstępnie liczbę satelitów (np. dwa satelity); - te drugie środki są ukształtowane w taki sposób, aby porównywać każde z tych drugich położeń z tym pierwszym położeniem; i - te trzecie środki są ukształtowane w taki sposób, aby określać, jeżeli taka sytuacja zachodzi, satelitę albo satelity, którego/których sygnały określania położenia są błędne, na podstawie wyników porównań wykonanych przez te drugie środki oraz składu tych podgrup. [0016] Ponadto każdy satelita nadzoru ma pojedynczą antenę odbiorczą, która jest związana z tym odbiornikiem, jest ustawiona w taki sposób, aby uniknąć zjawiska wielodrogowości i jest otoczona ekranem ochrony elektromagnetycznej, aby wyeliminować niepożądane sposoby propagacji (poprzez odbicie albo dyfrakcję sygnałów określania położenia na strukturze tego satelity nadzoru), co umożliwia wyeliminowanie najczęstszych zjawisk mogących zakłócać odbiór sygnałów przez antenę. [0017] W korzystnym sposobie realizacji, ten satelita albo te satelity nadzoru jest/są umieszczony/umieszczone na orbicie/orbitach: - mającej/mających wysokość/wysokości większą/większe niż wysokość gęstych warstw jonosfery, co pozwala uniknąć opóźnień jonosferycznych spowodowanych przechodzeniem sygnałów określania położenia przez gęste warstwy jonosfery; i/lub - mającej/mających płaszczyznę/płaszczyzny inną/inne niż płaszczyzny orbit satelitów układu satelitarnego, aby zmaksymalizować dokładność wykrywania błędów. [0018] Ponadto, w korzystnym sposobie realizacji, te ośrodki sterowania i dystrybucji są usytuowane w tym samym miejscu i stanowią część jednego i tego samego ośrodka zarządzania. [0019] Ponadto, w sposób korzystny, ten ośrodek sterowania ma ponadto: - środki do zdalnego sterowania każdym z tych satelitów nadzoru; i - środki do obliczania parametrów orbitalnych tego satelity nadzoru albo tych satelitów nadzoru i aktualizacji urządzeń przetwarzających znajdujących się na pokładzie tego albo tych satelitów nadzoru. [00] Oprócz tego, korzystnie, ten ośrodek dystrybucji ma ponadto środki kodujące do
6 1 2 kodowania komunikatów integralności przed ich nadaniem, aby zachować wykorzystanie tych informacji dla konkretnych klientów (np. mających wykupiony abonament) posiadających właściwe środki dekodujące. [0021] Figury załączonego rysunku umożliwią zrozumienie sposobu, w jaki można przedstawić wynalazek. Na tych figurach identyczne odnośniki liczbowe oznaczają podobne elementy. [0022] Figura 1 przedstawia schematycznie budowę systemu nadzoru według wynalazku. [0023] Figura 2 przedstawia schematycznie główne środki, które umieszczono na pokładzie satelity nadzoru stanowiącego część systemu nadzoru według wynalazku. [0024] Figura 3 przedstawia schemat blokowy urządzenia przetwarzającego satelity nadzoru według wynalazku. [002] Figury 4 i przedstawiają schematycznie główne środki odpowiednio ośrodka sterowania i ośrodka dystrybucji. [0026] System nadzoru 1 według wynalazku, którego budowę pokazano schematycznie na figurze 1, jest przeznaczony do nadzoru klasycznego systemu określania położenia za pomocą satelitów, np. typu GALILEO, GPS albo GLONASS, jak również satelitów wspomagających, takich jak EGNOS. [0027] Na figurze 1, przedstawiono w prosty sposób układ satelitarny 2 takiego systemu określania położenia. Ten układ satelitarny 2 składa się z szeregu satelitów S1, które są umieszczone orbitalnie wokół Ziemi T na orbicie O1, która jest zwykle orbitą średniej wysokości (rzędu 000 do 2 000 km). [0028] System nadzoru 1 według wynalazku ma zwłaszcza na celu nadzór sygnałów określania położenia nadawanych przez satelity S1 tego układu satelitarnego 2 systemu określania położenia. Wiadomo, że w zwykły sposób te sygnały określania położenia są wykorzystywane przez użytkowników systemu określania położenia do określania zwłaszcza swego położenia i ewentualnie swej prędkości. [0029] Według wynalazku, ten system nadzoru 1 ma w tym celu: - co najmniej jednego, ale korzystnie szereg satelitów nadzoru S2. Te satelity nadzoru S2 są umieszczone orbitalnie wokół Ziemi T, na orbicie O2 mającej wysokość np. o 00 do 00 m mniejszą od wysokości (rzędu 000 do 2 000 m) satelitów S1 tego układu satelitarnego 2, aby móc odbierać, jak zaznaczono strzałkami E, sygnały określania położenia nadawane przez dużą liczbę satelitów S1 z przeznaczeniem dla Ziemi T; - co najmniej jeden ośrodek sterowania 3 usytuowany na Ziemi T, który steruje tymi
7 1 2 satelitami nadzoru S2, który ma środki 4 mogące odbierać dane integralności nadawane przez te satelity nadzoru S2. Połączenia L1 transmisji danych pomiędzy tym ośrodkiem sterowania 3 i satelitami nadzoru S2 są zwykłego typu, na bazie fal elektromagnetycznych; i - co najmniej jeden ośrodek dystrybucji komunikatów integralności usytuowany na Ziemi T, który ma, jak pokazano na figurze : środki 6 do odbioru danych integralności nadawanych przez te satelity nadzoru S2 i przekazywane przez ten ośrodek sterowania 3; środki 7 do określania, na podstawie tych danych integralności, komunikatów integralności dotyczących satelitów S1 tego układu satelitarnego 2 systemu określania położenia. Te komunikaty integralności identyfikują wyraźnie, jeżeli taka sytuacja zachodzi, satelitę albo satelity S2 nadającego/nadające błędne sygnały określania położenia; i środki 8 do nadawania komunikatów integralności przeznaczonych dla użytkowników. [00] Użytkownicy systemu określania położenia mogą wówczas ignorować sygnały określania położenia odbierane przez satelity S1 zidentyfikowane w komunikacie integralności i wykorzystywać wyłącznie zintegrowane sygnały satelitów S1. [0031] Ponadto, według wynalazku, każdy z satelitów nadzoru S2 systemu 1 ma co najmniej następujące środki pokładowe, jak pokazano ma figurze 2: - co najmniej jeden odbiornik 9 mogący odbierać za pomocą związanej anteny sygnały określania położenia nadawane przez satelity S1 tego układu satelitarnego 2; - co najmniej jedno urządzenie przetwarzające 11 ukształtowane w taki sposób, aby sprawdzać integralność tych sygnałów określania położenia odbieranych za pośrednictwem połączenia 12, wykorzystując informację o położeniu (opisaną szczegółowo w dalszym ciągu), która jest niezależna od tych sygnałów określania położenia. Ponadto, to urządzenie przetwarzające 11 jest ukształtowane w taki sposób, aby identyfikować, jeżeli taka sytuacja zachodzi, satelitę albo satelity S1, który/które nadawał/nadawały błędne sygnały określania położenia; i - co najmniej jeden nadajnik 13, który może nadawać w kierunku Ziemi T, jak zilustrowano dzięki połączeniu L1, za pomocą związanej anteny 14, dane integralności odbierane (za pośrednictwem połączenia 1) od urządzenia przetwarzającego 11 i wskazujące, jeżeli taka sytuacja zachodzi, satelitę albo satelity S1 tego układu sate-
8 1 2 litarnego 2, którego sygnały określania położenia są błędne. [0032] System nadzoru 1 jest więc w stanie sprawdzić w sposób niezależny integralność nadzorowanego systemu określania położenia, będąc w stanie rozsyłać informacje o jakości sygnałów określania położenia nadawanych przez satelity S1 z przeznaczeniem zwłaszcza dla użytkowników tego systemu określania położenia. [0033] Korzyść płynąca z wykorzystania satelitów nadzoru S2 zwłaszcza zamiast nieruchomych stacji naziemnych polega na tym, że sygnały określania położenia odbierane przez takie satelity nadzoru S2 są wolne od błędów lokalnych, takich jak np. wielodrogowość. Za pomocą satelitów nadzoru S2 tego typu, system nadzoru 1 jest więc w stanie prowadzić wykrywanie niezależne, szybkie i bez niejednoznaczności sygnałów określania położenia nadawanych przez jednego albo większą liczbę satelitów S1 układu satelitarnego 2 systemu określania położenia. [0034] W konkretnym sposobie realizacji, te satelity nadzoru S2 są umieszczone na orbitach O2, które: - mają wysokości większe niż wysokości gęstych warstw jonosfery, co pozwala uniknąć występowania opóźnień jonosferycznych spowodowanych przejściem sygnałów określania położenia przez gęste warstwy jonosfery; - mają płaszczyznę inną niż płaszczyzna orbit O2 tych satelitów S1, aby zmaksymalizować dokładność wykrywania błędów. [003] Ponadto, w korzystnym sposobie realizacji, każdy satelita nadzoru S2 ma na pokładzie następujące wyposażenie pokazane na figurze 2, przy czym niektóre z nich opisano wcześniej: - antenę do odbioru sygnałów określania położenia. Ta antena jest ustawiona w taki sposób, że nie ma możliwości wielodrogowości wskutek odbicia albo dyfrakcji sygnałów określania położenia na strukturze satelity nadzoru S2. W tym celu tę antenę można w razie potrzeby wyposażyć także w zwykły ekran ochrony elektromagnetycznej (nie pokazano), który ma za zadanie eliminować niepożądane sposoby propagacji i otacza tę antenę ; - jeden albo większą liczbę odbiorników 9, które podają położenie anteny satelity nadzoru S2 względem układu 2 satelitów systemu określania położenia, jak również informację o czasie; - zegar 16 o dobrej stabilności, dostarczający wzorcowego czasu, niezależnego od układu satelitarnego 2; - jedno albo większą liczbę urządzeń przetwarzających 11, które przetwa-
9 1 2 rza/przetwarzają informacje przekazywane przez pokładowe odbiorniki 9 i zegar 16 (za pomocą połączeń 12 i 17), które jest/są ukształtowane w taki sposób, aby wykrywać, czy jeden albo większa liczba satelitów S1 określania położenia wysyła/wysyłają błędne sygnały określania położenia, jak opisano w dalszym ciągu; - nadajnik 13 i jego antenę 14, który pracuje na częstotliwości innej niż częstotliwość sygnałów określania położenia, który przesyła wyniki przetwarzania prowadzonego przez urządzenie albo urządzenia przetwarzające 11; i - zespół 18 elementów i funkcji typowych dla każdego satelity, przeznaczonych zwłaszcza do: regulacji wysokości i korekcji orbity 02 satelity nadzoru S2; dostarczania wymaganej mocy elektrycznej; i zapewniania właściwych warunków termicznych wyposażeniu pokładowemu. [0036] W ramach niniejszego wynalazku, pokładowe urządzenie albo urządzenia przetwarzające 11 umieszczone na satelitach nadzoru S2 wykonują operacje zarządzania satelitami S2, jak również operacje specyficzne dla misji nadzoru. W szczególności, aby wykonać te ostatnie operacje, pokładowe urządzenie przetwarzające 11 ma następujące środki, pokazane na figurze 3: - środki 19 do obliczania położenia w trzech wymiarach oraz prędkości nadzorowanych satelitów S1 na podstawie sygnałów określania położenia odbieranych od układu satelitarnego 2. Sygnały te są wykorzystywane w równomiernie rozłożonych podgrupach. Każda podgrupa obejmuje daną liczbę satelitów, np. cztery satelity, z których nie więcej niż dana liczba (np. dwa) są wspólne dla dwóch podgrup; - środki do sterowania propagacją parametrów orbitalnych satelity i czasu pokładowego. Parametry te są początkowo pobierane z ośrodka sterowania 3; - środki 21 do generowania danych integralności, które identyfikują satelitę albo satelity S1, którego/których sygnały określania położenia są błędne, jeżeli taka sytuacja zachodzi. Te dane integralności są przeznaczone do przesłania do ośrodka sterowania 3 i do użytkowników systemu określania położenia; i - środki 22 do nadzorowania stanu działania satelity nadzoru S2, a zwłaszcza zgodności pomiędzy położeniem w trzech wymiarach obliczonym i rozsyłanym na pokładzie, aby móc wykrywać anomalię ładunku użytecznego na pokładzie. [0037] W tym celu można wykorzystać charakterystyczną właściwość satelity nadzoru S2, według której nie może istnieć szereg prawdziwych położeń w trzech wymiarach tego sa-
1 2 mego satelity S2, ponieważ ten ostatni ma tylko jedną antenę odbiorczą. Warunek ten jest spełniony tym dokładniej, że środek ciężkości satelity nadzoru S2 jest bliski położenia anteny odbiorczej, co sprawdza się w satelicie o niewielkich wymiarach, typowo mniejszych od jednego metra, i którego wysokość jest znana z dokładnością do kilku stopni. W przypadku, gdy satelita S2 ma większą odległość pomiędzy swym środkiem ciężkości i swą anteną odbiorczą, środki 22 mogą mieć środki obliczeniowe do wprowadzania korekcji w funkcji wysokości satelity S2, aby utrzymać zgodność pomiędzy położeniem środka ciężkości znajdującego się na oszacowanej orbicie O2 i położeniem anteny odbiorczej, która dostarcza obliczonego położenia w trzech wymiarach. [0038] Ponadto, według wynalazku, te środki 19 porównują położenie 3D obliczone dla każdej podgrupy z niezależnym położeniem oszacowanym na podstawie parametrów orbitalnych satelity nadzoru S2, odbieranych od tego ośrodka sterowania 3, aby ustalić, czy istnieje odchylenie (większe od ustalonej wartości). W przypadku braku znaczącego odchylenia, urządzenie przetwarzające 11 wnioskuje, że: - z jednej strony, niezależne położenie obliczone na podstawie parametrów orbitalnych jest dokładne; i - z drugiej zaś strony, wszystkie sygnały określania położenia nadawane przez satelity rozpatrywanej podgrupy są wiarygodne, ponieważ jest statystycznie niemożliwe, aby w takiej sytuacji występowały dwa kompensujące się błędy. [0039] Natomiast w przypadku wykrycia znaczącego odchylenia, te środki 19 wykonują stopniowe obliczenia, aby określić, który albo które satelity S1 wysyłają błędne sygnały. Zasada obliczeń polega na tym, że jeżeli jedna z podgrup wykazuje znaczące odchylenie w stosunku do oszacowanego niezależnego położenia, to podgrupa ta zawiera co najmniej jednego satelitę S1, którego sygnały określania położenia są błędne. Tak więc, wykonując serię zamian satelitów S1 tej podgrupy z satelitami innych podgrup, te środki 19 są w stanie szybko wyizolować satelitę albo satelity S1, który jest/są źródłem wykrytego błędu albo błędów. [0040] W uproszczonym sposobie realizacji (nie pokazano), ośrodek sterowania 3 i ośrodek dystrybucji są usytuowane w tym samym miejscu na Ziemi T i stanowią część jednego i tego samego ośrodka zarządzania. [0041] Ten ośrodek sterowania 3 obejmuje zwłaszcza, jak pokazano na figurze 4: - te środki 4 do odbioru danych integralności nadawanych przez satelity nadzoru S2; - środki 24 do zdalnego sterowania tymi satelitami nadzoru S2 za pośrednictwem połączenia S1;
11 1 - środki 2 do obliczania parametrów orbitalnych tych satelitów nadzoru S2 i do aktualizacji tych pokładowych urządzeń przetwarzających 11 umieszczonych na tych satelitach nadzoru S2; i - środki 26 do nadawania danych integralności w kierunku tego ośrodka dystrybucji, jak pokazano za pomocą połączenia L2 na figurze 1. [0042] Ten ośrodek dystrybucji obejmuje także, oprócz opisanych wcześniej środków 6, 7 i 8, środki kodujące 28 do kodowania komunikatów integralności (generowanych przez środki 7) przed ich nadaniem (za pomocą środków 8) z przeznaczeniem dla użytkowników, aby tylko użytkownicy akredytowani lub tacy, którzy uiścili opłatę, mogli dekodować informacje o integralności. Dystrybucję kluczy deszyfrujących można zapewnić za pomocą zwykłych zabezpieczonych środków. Rozpowszechnianie informacji o integralności (przeznaczonych dla użytkowników) można zrealizować zwłaszcza przez: - Internet; lub - fale radioelektryczne; lub - przy użyciu środków istniejących albo środków specjalnych (radio albo telewizja, satelity komunikacyjne, EGNOSS...). Zastrzeżenia patentowe 2 1. System nadzoru do nadzorowania sygnałów określania położenia nadawanych przez układ satelitarny (2) stanowiący część systemu określania położenia, przy czym wspomniany system nadzoru (1) obejmuje: - co najmniej jednego satelitę nadzoru (S2), który ma co najmniej następujące środki pokładowe:. co najmniej jeden odbiornik (9), który może bezpośrednio odbierać sygnały określania położenia nadawane przez satelity (S1) wspomnianego układu satelitarnego (2);. co najmniej jeden nadajnik (13), który może nadawać w kierunku Ziemi (T) dane integralności wskazujące, jeżeli taka sytuacja zachodzi, satelitę albo satelity (S1) wspomnianego układu satelitarnego (2), którego sygnały określania położenia są błędne; - co najmniej jeden ośrodek sterowania (3) usytuowany na Ziemi, który steruje wspomnianym satelitą nadzoru (S2) i ma środki (4) mogące odbierać dane integralności nadawane przez tego satelitę
12 1 2 nadzoru (S2); oraz - co najmniej jeden ośrodek dystrybucji () komunikatów integralności, usytuowany na Ziemi (T), który ma: środki (6) do odbioru danych integralności od satelity nadzoru (S2), które są przesyłane przez wspomniany ośrodek sterowania (3); środki (7) do określania, na podstawie tych danych integralności, komunikatów integralności dotyczących satelitów (S1) wspomnianego układu satelitarnego (2) systemu określania położenia; oraz środki (8) do nadawania tych komunikatów integralności z przeznaczeniem dla użytkowników, znamienny tym, że wspomniany satelita nadzoru (S2) jest umieszczony na orbicie (O2) na wysokości mniejszej od wysokości satelitów (S1) wspomnianego układu satelitarnego (2), aby móc odbierać sygnały określania położenia nadawane przez te satelity (S1) z przeznaczeniem dla Ziemi (T), przy czym wspomniany satelita nadzoru (S2) ma ponadto co najmniej jedno urządzenie przetwarzające (11), które jest ukształtowane w taki sposób, aby sprawdzać integralność odbieranych sygnałów określania położenia, wykorzystując informację o położeniu, która jest niezależna od tych sygnałów określania położenia, aby w danym przypadku określać satelitę albo satelity (S1), który/które nadał(y) błędne sygnały określania położenia i tworzyć odpowiednie dane integralności. 2. System nadzoru według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że obejmuje szereg satelitów nadzoru (S2). 3. System nadzoru według dowolnego z zastrzeżeń 1 i 2, znamienny tym, że każdy satelita nadzoru (S2) ma ponadto pomocnicze środki pokładowe (19) umożliwiające określenie pierwszego położenia w przestrzeni wspomnianego satelity nadzoru (S2), bez wykorzystywania wspomnianych sygnałów określania położenia nadawanych przez satelity (S1) układu satelitarnego (2), przy czym wspomniane urządzenie przetwarzające (11) ma: - pierwsze środki (19) do obliczania co najmniej jednego drugiego położenia, na podstawie wspomnianych sygnałów określania położenia odbieranych od satelitów (S1) układu satelitarnego (2); - drugie środki (21) do porównywania ze sobą wspomnianego pierwszego i
13 1 2 drugiego położenia; oraz - trzecie środki (21) do stwierdzania na tej podstawie istnienia błędnych sygnałów określania położenia, jeżeli taka sytuacja zachodzi. 4. Satelita nadzoru według zastrzeżenia 3, znamienny tym, że: - wspomniane pierwsze środki (19) są ukształtowane w taki sposób, aby obliczać szereg drugich położeń, przy czym każde ze wspomnianych drugich położeń oblicza się na podstawie sygnałów określania położenia odbieranych od podgrupy satelitów wspomnianego układu satelitarnego (2), przy czym każda z tych podgrup zawiera taką samą ustaloną pierwszą liczbę satelitów oraz dwie dowolne podgrupy zawierające ponadto za każdym razem drugą ustaloną liczbę satelitów; - wspomniane drugie środki (21) są ukształtowane w taki sposób, aby porównywać każde z tych drugich położeń ze wspomnianym pierwszym położeniem; i - wspomniane trzecie środki (21) są ukształtowane w taki sposób, aby określać, jeżeli taka sytuacja zachodzi, satelitę albo satelity, którego/których sygnały określania położenia są błędne, na podstawie wyników porównań przeprowadzonych przez wspomniane drugie środki (21) i składu wspomnianych podgrup.. System nadzoru według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że każdy satelita nadzoru (S2) ma ponadto jedyną antenę odbiorczą () związaną z tym odbiornikiem (9), która jest ustawiona w taki sposób, aby uniknąć wielodrogowości i która jest otoczona ekranem ochrony elektromagnetycznej, aby eliminować niepożądane sposoby propagacji. 6. System nadzoru według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że każdy satelita nadzoru (S2) jest umieszczony na orbicie (O2) znajdującej się na wysokości większej niż wysokość gęstych warstw jonosfery. 7. System nadzoru według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że każdy satelita nadzoru (S2) jest umieszczony na orbicie (O2) mającej płaszczyznę inną niż płaszczyzna orbit (O1) satelitów (S1) wspomnianego układu satelitarnego (2). 8. System nadzoru według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że wspomniane ośrodki sterowania i dystrybucji są usytuowane w tym samym miejscu i stanowią część jednego i tego samego ośrodka zarządzania.
14 9. System nadzoru według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że wspomniany ośrodek sterowania (3) ma ponadto: - środki (24) do zdalnego sterowania każdym satelitą nadzoru (S2); i - środki (2) do obliczania parametrów orbitalnych każdego satelity nadzoru (S2) i do aktualizacji pokładowych urządzeń przetwarzających (11) umieszczonych na każdym satelicie nadzoru (S2).. System nadzoru według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że wspomniany ośrodek dystrybucji () ma ponadto środki kodujące (28) do kodowania komunikatów integralności przed ich nadaniem z przeznaczeniem dla użytkowników. Uprawniony: ASTRIUM SAS Pełnomocnik: dr inż. Robert Teofilak Rzecznik patentowy
1
16
17
18 DOKUMENTY PRZEDSTAWIONE W OPISIE Ta lista dokumentów przedstawionych przez Zgłaszającego została przyjęta jedynie dla informacji czytającego i nie jest częścią składową europejskiego opisu patentowego. Została ona utworzona z dużą starannością; Europejski Urząd Patentowy nie ponosi jednak żadnej odpowiedzialności za ewentualne błędy i braki. Dokumenty patentowe przedstawione w opisie EP 187646 A [0008]