Die vorliegende Erfindung betrifft Positionsverfolgungs- und Maschinensteuersysteme und insbesondere eine Kombination von Lasersystemen und globalen Navigationssatellitensystemen, die so ausgelegt sind, dass sie neben Verfolgungs- und Maschinensteuerfähigkeiten zusätzlich Eigenvermessungsfähigkeiten aufweisen.

Das integrierte Laser- und Satellitenpositionsbestimmungssystem des Standes der Technik kann eine Vielzahl von mobilen Einheiten mit Laserebenendaten versehen, die mit einer relativen Genauigkeit von Millimetern ermittelt werden. Das integrierte Laser- und Differenz-Satellitenpositionsbestimmungssystem des Standes der Technik kann auch die Differenzkorrekturdaten erzeugen und zu einer Vielzahl von mobilen Einheiten senden. Jede mobile Einheit, die mit einem mobilen Satellitenpositionsbestimmungssystem-Empfänger ausgestattet ist, kann die Differenzkorrekturdaten und die eine hohe Genauigkeit aufweisenden Laserebenendaten verwenden, um ihre Positionsermittlungsfähigkeiten zu verbessern.

Das integrierte Laser- und Satellitenpositionsbestimmungssystem des Standes der Technik muss jedoch an einem Ort mit bekannten Koordinaten angeordnet werden, um seine Fähigkeiten zu nutzen.

Die vorliegende Erfindung wendet sich diesem Problem durch Offenbarung eines integrierten Laser- und Funkpositionsbestimmungssystems mit Eigenvermessung zu.

Insbesondere ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung auf einen Lasersender mit Eigenvermessung gerichtet.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Lasersender mit Eigenvermessung: einen Lasersender, der dazu ausgelegt ist, mindestens einen rotierenden Laserstrahl zu erzeugen, ein Positionsbestimmungssystem, das mit dem Lasersender zusammengefasst ist, und eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Positionsbestimmungssystem dazu ausgelegt, die Koordinatenmessungen des Lasersenders zu erhalten.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Lasersender ferner einen Ebenenlasersender, der dazu ausgelegt ist, einen Bezugslaserstrahl zu erzeugen, der eine vertikale Koordinate mit hoher Genauigkeit liefert. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Lasersender ferner einen Fächerlasersender, der dazu ausgelegt ist, mindestens einen rotierenden fächerförmigen Laserstrahl zu erzeugen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das Positionsbestimmungssystem ferner einen stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger, der mit dem Lasersender zusammengefasst ist. Der stationäre Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: {einem GPS-Empfänger; einem GLONASS-Empfänger; einem kombinierten GPS/GLONASS-Empfänger; einem GALILEO-Empfänger; einem Empfänger eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS); und einem Pseudolitempfänger}.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der stationäre RADPS-Empfänger eine stationäre Funkantenne, während der Abstand zwischen einem Phasenzentrum der stationären Funkantenne und dem Lasersender bekannt und fest ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ferner eine drahtlose Kommunikationsverbindung, die dazu ausgelegt ist, die drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit einer Quelle für Differenzkorrekturdaten zu verbinden. Die drahtlose Kommunikationsverbindung ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: {einer zellulären Verbindung; einer Funk-; einer privaten Funkband-; einer SiteNet 900 privaten Funknetz-; einer drahtlosen Internet-; und einer drahtlosen Satellitenkommunikationsverbindung}. Die Quelle für Differenzkorrekturdaten ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: {einer Basisstation, einer RTK-Basisstation; einer virtuellen Basisstation (VBS); und einem Pseudolitsender}.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die drahtlose Kommunikationsvorrichtung dazu ausgelegt, einen Satz von Differenzkorrekturdaten von einer optimalen Quelle für Differenzkorrekturdaten unter Verwendung einer optimalen drahtlosen Kommunikationsverbindung zu empfangen, und der stationäre Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger ist dazu ausgelegt, den Satz von Differenzkorrekturdaten zu verwenden, um die genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders zu erhalten.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ferner eine Abstandsmessvorrichtung, die mit dem RADPS-Empfänger zusammengefasst ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Abstandsmessvorrichtung dazu ausgelegt, den Abstand zwischen dem Phasenzentrum der stationären Funkantenne und einem bekannten Punkt oder einer bekannten Bezugsebene, über der der Lasersender mit Eigenvermessung angeordnet ist, zu messen, um die Positionskoordinaten des Lasersenders in Bezug auf den bekannten Punkt oder die bekannte Bezugsebene zu ermitteln.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ferner eine Neigungswinkel-Messvorrichtung, die mit dem RADPS-Empfänger zusammengefasst bzw. integriert ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Neigungsmessvorrichtung dazu ausgelegt, Neigungskoordinatenmessungen des Phasenzentrums der stationären Funkantenne in Bezug auf die bekannte Bezugsoberfläche, über der der Lasersender mit Eigenvermessung angeordnet ist, durchzuführen, um die Positionskoordinaten des Lasersenders in Bezug auf die bekannte Bezugsoberfläche zu ermitteln.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ferner eine Orientierungsmessvorrichtung, die mit dem RADPS-Empfänger zusammengefasst bzw. integriert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Orientierungsmessvorrichtung dazu ausgelegt, Orientierungskoordinatenmessungen des Phasenzentrums der stationären Funkantenne in Bezug auf die bekannte Bezugsoberfläche durchzuführen, über der der Lasersender mit Eigenvermessung angeordnet ist, um eine Orientierung des Lasersenders in Bezug auf die bekannte Bezugsoberfläche zu ermitteln.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die drahtlose Kommunikationsvorrichtung dazu ausgelegt, die Positionskoordinaten des Lasersenders unter Verwendung einer drahtlosen Kommunikationsverbindung zu senden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die drahtlose Kommunikationsvorrichtung dazu ausgelegt, auf spezielle Anforderungen von einer mobilen Anlage zu antworten, die über die drahtlose Kommunikationsverbindung übertragen werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein integriertes, eine Eigenvermessung vorsehendes Laser- und Funkpositionsbestimmungs-Führungssystem (SSI_LARADPS) gerichtet.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das integrierte, eine Eigenvermessung vorsehende Laser- und Funkpositionsbestimmungs-Führungssystem (SSI_LARADPS): einen Lasersender, der einen Laserstrahl erzeugt; einen stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger, der mit dem Lasersender zusammengefasst ist; eine erste drahtlose Kommunikationsverbindung; eine stationäre drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Satz von Differenzkorrekturdaten unter Verwendung der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung zu empfangen; mindestens eine mobile Einheit mit einem Laserdetektor und einem mobilen Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger; und mindestens eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen dem SSI_LARADPS-System und der mobilen Einheit.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der stationäre RADPS-Empfänger eine stationäre Funkantenne, während der Abstand zwischen dem Phasenzentrum der stationären Antenne und dem Laserstrahl bekannt und fest ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der stationäre Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger dazu ausgelegt, den Satz von Differenzkorrekturdaten zu verwenden, um genaue Koordinatenmessungen des Lasersenders zu erhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mindestens eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung verwendet, um im Wesentlichen kontinuierlich zu mindestens einer mobilen Einheit die genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders und den Satz von Differenzkorrekturen, die vom stationären RADPS-Empfänger erhalten werden, zu übertragen, wobei mindestens ein mobiler RADPS-Empfänger die Differenzkorrekturen verwendet, um die genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit zu erhalten.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Lasersender ferner einen Ebenenlasersender, der dazu ausgelegt ist, einen Bezugslaserstrahl zu erzeugen, der eine vertikale Koordinate mit hoher Genauigkeit liefert. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet mindestens ein mobiler RADPS-Empfänger die Differenzkorrekturen und die vertikale Koordinate mit hoher Genauigkeit, um die genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit zu erhalten.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt der Lasersender einen rotierenden Laserstrahl, der eine Doppelneigungs(Dual Slope)-Referenzlaserebene mit hoher Genauigkeit liefert. In diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der stationäre Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger ferner einen Vektordifferenz-Funkpositionsbestimmungssystem-(VRADPS)Empfänger, der mit dem Lasersender zusammengefasst ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Vektordifferenz-VRADPS-Empfänger eine stationäre Master-Funkantenne und eine Vielzahl von stationären Slave-Funkantennen und der Abstand zwischen einem Phasenzentrum der stationären Master-Funkantenne und der Bezugslaserebene ist bekannt und fest. Der Vektordifferenz-VRADPS-Empfänger ist in der Lage, die Lage der Doppelneigungs-Bezugslaserebene zu ermitteln.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mindestens eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung verwendet, um eine Höhe, eine Neigung und Orientierungswinkel der Laserebene an der Stelle des Lasersenders und Differenzkorrekturen, die vom Vektordifferenz-RADPS-Empfänger erhalten werden, zu mindestens einer mobilen Einheit zu übertragen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet mindestens ein mobiler RADPS-Empfänger einen Satz von Daten mit einem Satz von Positionsdaten, die durch den mobilen RADPS-Empfänger erhalten werden, der Höhe, der Neigung und den Orientierungswinkeln der Laserebene an der Lasersenderstelle, und den Differenzkorrekturdaten, um die genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit zu erhalten.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Lasersender ferner einen Fächerlasersender, der dazu ausgelegt ist, mindestens einen rotierenden fächerförmigen Laserstrahl zu erzeugen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet mindestens ein mobiler RADPS-Empfänger einen Satz von Daten, der einen Satz von Positionsdaten, die vom mobilen RADPS-Empfänger erhalten werden, einen Satz von Positionsdaten des Lasersenders und die Differenzkorrekturdaten einschließt, um die genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit zu erhalten.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung ferner ein Modulationssystem, das dazu ausgelegt ist, den Laserstrahl mit den Differenzkorrekturdaten und mit den Laserstrahldaten zu modulieren.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens eine mobile Einheit ferner eine mobile drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, Daten zu empfangen und zu senden; und einen Computer, der dazu ausgelegt ist, die Laserstrahldaten und die Differenzkorrekturdaten zu verwenden, um die mobile Einheit genau zu betreiben.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zur Eigenvermessung irgendeines Objekts, einschließlich eines Lasersenders gerichtet.

Insbesondere umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung in einem Ausführungsbeispiel die folgenden Schritte: (A) Vorsehen eines stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers, der mit dem Lasersender zusammengefasst bzw. integriert ist, während der stationäre RADPS-Empfänger eine stationäre Funkantenne umfasst, und wobei der Abstand zwischen einem Phasenzentrum der stationären Funkantenne und dem Lasersender bekannt und fest ist; (B) Vorsehen einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Satz von Differenzkorrekturdaten zu empfangen; und (C) Erhalten von genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders unter Verwendung des stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers, der dazu ausgelegt ist, den Satz von Differenzkorrekturdaten zu verwenden.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) ferner den Schritt (A1) des Auswählens des stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers aus der Gruppe, die aus Folgendem besteht: {einem GPS-Empfänger; einem GLONASS-Empfänger; einem kombinierten GPS/GLONASS-Empfänger; einem GALILEO-Empfänger; einem Empfänger eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS); und einem Pseudolitempfänger}.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) ferner den Schritt (A2) des Erzeugens eines Bezugslaserstrahls, der eine vertikale Koordinate mit hoher Genauigkeit liefert, unter Verwendung eines Ebenenlasersenders. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) ferner den Schritt (A3) des Erzeugens mindestens eines rotierenden fächerförmigen Laserstrahls unter Verwendung eines Fächerlasersenders.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (B) ferner den Schritt (B1) des Sendens der Positionskoordinaten des Lasersenders unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (B) ferner den Schritt (B2) des Antwortens auf spezielle Anforderungen von einer mobilen Anlage unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner den Schritt des Vorsehens einer drahtlosen Kommunikationsverbindung, die dazu ausgelegt ist, die drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit einer Quelle für Differenzkorrekturdaten zu verbinden. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die optimale Quelle für Differenzkorrekturdaten aus der Gruppe ausgewählt, die aus folgendem besteht: {einer Basisstation, einer RTK-Basisstation; einer virtuellen Basisstation (VBS); und einem Pseudolitsender}. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die optimale drahtlose Kommunikationsverbindung aus der Gruppe ausgewählt, die aus folgendem besteht: {einer zellulären Verbindung; einer Funk-; einer privaten Funkband-; einer SiteNet 900 privaten Funknetz-; einer drahtlosen Internet-; und einer drahtlosen Satellitenkommunikationsverbindung}.

Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zum Verfolgen einer mobilen Einheit unter Verwendung eines integrierten, eine Eigenvermessung vorsehenden Laser- und Funkpositionsbestimmungs-Führungssystems (SSI_LARADPS) gerichtet. Das SSI_LARADPS-System umfasst: einen Lasersender; einen stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger, der mit dem Lasersender zusammengefasst ist, wobei der stationäre RADPS-Empfänger eine stationäre Funkantenne aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Phasenzentrum der stationären Antenne und dem Laserstrahl bekannt und fest ist; eine erste drahtlose Kommunikationsverbindung; eine stationäre drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die mit dem Lasersender zusammengefasst ist; eine mobile Einheit mit einem Laserdetektor, einen mobilen Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger und einer mobilen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung; und eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen dem SSI_LARADPS-System und der mobilen Einheit.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte: (A) Erzeugen eines Laserstrahls unter Verwendung des Lasersenders; (B) Empfangen eines Satzes von Differenzkorrekturdaten unter Verwendung der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung und der stationären drahtlosen Kommunikationsvorrichtung; (C) Erhalten von genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders unter Verwendung des stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers, der dazu ausgelegt ist, den Satz von Differenzkorrekturdaten zu verwenden; (D) Verwenden der stationären drahtlosen Kommunikationsvorrichtung und der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung, um im Wesentlichen kontinuierlich die genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders und den Satz von Differenzkorrekturen, die vom stationären RADPS-Empfänger erhalten werden, zur mobilen Einheit zu übertragen; (E) Erhalten der genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit unter Verwendung des mobilen RADPS-Empfängers, der dazu ausgelegt ist, die Differenzkorrekturen zu verwenden; und (F) Zurücksenden der genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit unter Verwendung der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung und der mobilen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zum Lasersender.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) des Erzeugens des Laserstrahls unter Verwendung des Lasersenders ferner den Schritt (A1) des Erzeugens eines Bezugslaserstrahls, der eine vertikale Koordinate mit hoher Genauigkeit liefert, unter Verwendung eines Ebenenlasersenders. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) des Erzeugens des Laserstrahls unter Verwendung des Lasersenders ferner den Schritt (A2) des Erzeugens eines rotierenden Laserstrahls, wobei der rotierende Laserstrahl eine Doppelneigungs-Bezugslaserebene mit hoher Genauigkeit liefert. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) des Erzeugens des Laserstrahls unter Verwendung des Lasersenders ferner den Schritt (A3) des Erzeugens mindestens eines rotierenden fächerförmigen Laserstrahls unter Verwendung eines Fächerlasersenders.

Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das SSI_LARADPS-System ferner eine Anzeige aufweist, umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner den Schritt (G) des Anzeigens der genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit auf der Anzeige.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner die folgenden Schritte: (H) im Wesentlichen kontinuierliches Aktualisieren der genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit; (I) Zurücksenden der aktualisierten Koordinatenmessungen der mobilen Einheit unter Verwendung der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung und der mobilen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zum Lasersender; und (K) Anzeigen der aktualisierten Koordinatenmessungen der mobilen Einheit auf der Anzeige.

Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zum Verfolgen einer Vielzahl von mobilen Einheiten unter Verwendung eines integrierten, eine Eigenvermessung vorsehenden Laser- und Funkpositionsbestimmungs-Führungssystems (SSI_LARADPS) gerichtet.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte: (A) Erzeugen eines Laserstrahls unter Verwendung des Lasersenders; (B) Empfangen eines Satzes von Differenzkorrekturdaten unter Verwendung der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung und der stationären drahtlosen Kommunikationsvorrichtung; (C) Erhalten von genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders unter Verwendung des stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers, der dazu ausgelegt ist, den Satz von Differenzkorrekturdaten zu verwenden; (D) Verwenden der stationären drahtlosen Kommunikationsvorrichtung und mindestens einer zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung, um im Wesentlichen kontinuierlich die genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders und den Satz von Differenzkorrekturen, die vom stationären RADPS-Empfänger erhalten werden, zu mindestens einer mobilen Einheit zu übertragen; (E) Erhalten der genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit unter Verwendung des mobilen RADPS-Empfängers, der dazu ausgelegt ist, die Differenzkorrekturen zu verwenden; (F) Zurücksenden der genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit unter Verwendung mindestens einer zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung und mindestens einer mobilen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zum Lasersender; und (G) Wiederholen der Schritte (D–F) für mindestens eine nächste mobile Einheit.

Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das SSI_LARADPS-System ferner eine Anzeige umfasst, umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner den Schritt (H) des Anzeigens der genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit auf der Anzeige.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner die folgenden Schritte: (I) im Wesentlichen kontinuierliches Aktualisieren der genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit; (K) Zurücksenden der aktualisierten Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit unter Verwendung von mindestens einer zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung und mindestens einer mobilen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zum Lasersender; und (L) Anzeigen der aktualisierten Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit auf der Anzeige.

Die vorstehend erwähnten Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie zusätzliche Vorteile derselben werden nachstehend infolge einer ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen deutlicher verstanden.

1 stellt den eine Eigenvermessung vorsehenden Lasersender der vorliegenden Erfindung dar, der einen Lasersender, der dazu ausgelegt ist, mindestens einen rotierenden Laserstrahl zu erzeugen, einen stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger, der mit dem Lasersender zusammengefasst bzw. integriert ist, und eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung aufweist.

2 stellt ein integriertes, eine Eigenvermessung vorsehendes Laser- und Funkpositionsbestimmungs-Führungssystem (SSI_LARADPS) der vorliegenden Erfindung dar, das umfasst: einen Lasersender, der einen Laserstrahl erzeugt; einen stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger, der mit dem Lasersender zusammengefasst ist; eine erste drahtlose Kommunikationsverbindung; eine stationäre drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Satz von Differenzkorrekturdaten unter Verwendung der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung zu empfangen; mindestens eine mobile Einheit mit einem Laserdetektor und einem mobilen Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger; und mindestens eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen dem SSI_LARADPS-System und der mobilen Einheit.

Nun wird im Einzelnen auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen, von welchen Beispiele in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben wird, ist es selbstverständlich, dass sie nicht die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele beschränken sollen. Im Gegenteil soll die Erfindung Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abdecken, die im Gedanken und Schutzbereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, enthalten sein können. Ferner werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung zahlreiche spezielle Details dargelegt, um für ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu sorgen. Es ist jedoch für einen üblichen Fachmann offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne diese speziellen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen wurden gut bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltungen nicht im Einzelnen beschrieben, um die Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht unnötig zu unklar zu machen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt 1 den Lasersender 10 mit Eigenvermessung dar, der einen Lasersender 12, der dazu ausgelegt ist, mindestens einen rotierenden Laserstrahl 14 zu erzeugen, einen stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger 16, der mit dem Lasersender 12 zusammengefasst ist, und eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 18 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Funkpositionsbestimmungssystem (RADPS) 16 dazu ausgelegt, die Koordinatenmessungen des Lasersenders 12 zu erhalten.

Der stationäre Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger 16, der mit dem Lasersender 12 zusammengefasst ist, stellt eine Anzahl von Vorteilen für einen potentiellen Benutzer im Vergleich zu einem System bereit, das ein Lasersystem und ein RADPS-Empfängersystem mechanisch kombiniert. Tatsächlich sind die Kosten des stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers 16, der mit dem Lasersender 12 zusammengefasst ist, im Gegensatz zu den Kosten des kombinierten Laser- und RADPS-Systems verringert, da das integrierte System nur einen Gehäusesatz erfordert, einen gemeinsam genutzten Computerspeicher verwenden kann und eine gemeinsame Leistungsversorgung verwenden kann. Im integrierten System sind der Laserstrahl und das elektrische Phasenzentrum der stationären RADPS-Antenne um einen bekannten und festen Abstand (nicht dargestellt) getrennt, wobei im mechanisch kombinierten System der Abstand zwischen dem Laserstrahl und dem elektrischen Phasenzentrum der stationären RADPS-Antenne fehleranfällig ist, da dieser Abstand durch eine Bedienperson des integrierten Systems eingeführt wird.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Lasersender ferner einen Ebenenlasersender, der dazu ausgelegt ist, einen Bezugslaserstrahl 14 zu erzeugen, der eine vertikale Koordinate mit hoher Genauigkeit liefert. Ein ähnlicher Ebenenlasersender ist im US-Patent Nr. 6 433 866, "High precision GPS/RTK and laser machine control", auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen, vollständig offenbart. US 6 433 866 wird in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen.

Insbesondere umfasst der Lasersender 12 gemäß dem '866-Patent ein rotierendes Lasersystem. Bei einem rotierenden Lasersystem dreht sich eine Laserquelle (mechanisch oder optisch) in der horizontalen Ebene (oder Z-Ebene). Der rotierende Laser emittiert einen Laserstrahl, der eine genaue Bezugsebene mit einer Millimetergenauigkeit bereitstellt. Um den rotierenden Laserstrahl zu erfassen und einen Vorteil von diesem zu erlangen, muss sich jedoch der potentielle Benutzer innerhalb eines vertikalen Bereichs befinden und muss mit einem Laserdetektor (oder einem Laserempfänger) ausgestattet sein, der in der Lage ist, den rotierenden Laserstrahl zu empfangen. Beim mechanischen Ausführungsbeispiel dreht der Motor physikalisch den Laser und folglich den Laserstrahl. Beim optischen Ausführungsbeispiel dreht sich der Spiegel auf eine solche Weise, dass der physikalisch nicht-rotierende Laser den rotierenden Laserstrahl emittiert.

Trimble Navigation Ltd. stellt eine 3D-Laserstation her, die mindestens einen rotierenden fächerförmigen Laserstrahl 13 (und/oder 15) erzeugt. Die detaillierte Beschreibung eines solchen Fächerlasersenders ist in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung A-1500 "COMBINATION LASER SYSTEM AND GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM" gegeben, die durch den Hinweis in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen wird. Die gleichzeitig anhängige Patentanmeldung A-1500 ist auf den Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung übertragen.

Immer noch mit Bezug auf 1 kann der stationäre Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger 16 aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus folgendem besteht: {einem GPS-Empfänger; einem GLONASS-Empfänger; einem kombinierten GPS/GLONASS-Empfänger; einem GALILEO-Empfänger; einem Empfänger eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS); und einem Pseudolitempfänger}.

Das globale Positionsbestimmungssystem (GPS) ist ein System von Satellitensignalsendern, das Informationen sendet, aus denen der gegenwärtige Ort eines Beobachters und/oder die Beobachtungszeit ermittelt werden kann. Ein weiteres Navigationssystem auf Satellitenbasis wird Globales Umlaufnavigationssystem (GLONASS) genannt, das als alternatives oder zusätzliches System arbeiten kann.

Das GPS wurde vom Verteidigungsministerium (DOD) der Vereinigten Staaten unter seinem NAVSTAR-Satellitenprogramm entwickelt. Ein vollständig funktionales GPS umfasst mehr als 24 Erdumlaufsatelliten, die ungefähr gleichmäßig um sechs kreisförmige Umlaufbahnen mit jeweils vier Satelliten verteilt sind, wobei die Umlaufbahnen in einem Winkel von 55° relativ zum Äquator geneigt sind und um Vielfache einer Länge von 60° voneinander getrennt sind. Die Umlaufbahnen weisen Radien von 26560 Kilometern auf und sind ungefähr kreisförmig. Die Umlaufbahnen sind nicht-geosynchron mit Umlaufzeitintervallen von 0,5 siderischen Tagen (11,967 Stunden), so dass sich die Satelliten mit einer Zeit relativ zur Erde darunter bewegen. Im Allgemeinen sind vier oder mehr GPS-Satelliten von den meisten Punkten auf der Erdoberfläche sichtbar, die verwendet werden können, um die Position eines Beobachters irgendwo auf der Erdoberfläche zu ermitteln. Jeder Satellit trägt eine Cäsium- oder Rubidium-Atomuhr, um eine Taktinformation für die von den Satelliten übertragenen Signale bereitzustellen. Eine interne Taktkorrektur ist für jeden Satellitentakt vorgesehen.

Jeder GPS-Satellit überträgt kontinuierlich zwei Streuspektrum-L-Band-Trägersignale: ein L1-Signal mit einer Frequenz f1 = 1575,42 MHz (Trägerwellenlänge von ungefähr neunzehn Zentimeter) und ein L2-Signal mit einer Frequenz f2 = 1227,6 MHz (Trägerwellenlänge von ungefähr vierundzwanzig Zentimeter). Diese zwei Frequenzen sind ganzzahlige Vielfache f1 = 1540 f0 und f2 = 1200 f0 einer Grundfrequenz f0 = 1,023 MHz. Das L1-Signal von jedem Satelliten wird durch zwei pseudozufällige Rausch-(PRN)Codes in Phasenquadratur, die als C/A-Code und P-Code bezeichnet werden, durch Binärphasenumtastung (BPSK) moduliert. Das L2-Signal von jedem Satelliten wird nur durch den P-Code BPSK-moduliert. Die Art dieser PRN-Codes und angenommenen Verfahren zum Erzeugen des C/A-Codes und P-Codes sind im Dokument ICD-GPS-200: GPS Interface Control Document, ARINC Research, 1997, GPS Joint Program Office, dargelegt, das durch den Hinweis hierin aufgenommen wird.

Der GPS-Satellitenbitstrom umfasst Navigationsinformationen über die Ephemeride des sendenden GPS-Satelliten (die Umlaufbahninformationen über den sendenden Satelliten innerhalb der nächsten mehreren Sendestunden umfassen) und einen Almanach für alle GPS-Satelliten (der eine weniger detaillierte Umlaufbahninformation über alle Satelliten umfasst). Die übertragenen Satelliteninformationen umfassen auch Parameter, die Korrekturen für Ionosphären-Signallaufzeitverzögerungen (für Ein-Frequenz-Empfänger geeignet) und für eine Versatzzeit zwischen der Satellitentaktzeit und wahren GPS-Zeit vorsehen. Die Navigationsinformationen werden mit einer Rate von 50 Baud übertragen.

Ein zweites Navigationssystem auf Satellitenbasis ist das globale Umlaufnavigationssatellitensystem (GLONASS), das von der früheren Sowjetunion in die Umlaufbahn gebracht wurde und nun von der russischen Republik gewartet wird. GLONASS verwendet 24 Satelliten, die ungefähr gleichmäßig in drei Umlaufbahnebenen mit jeweils acht Satelliten verteilt sind. Jede Umlaufbahnebene besitzt eine nominale Neigung von 64,8° relativ zum Äquator und die drei Umlaufbahnebenen sind voneinander um Vielfache einer Länge von 120° getrennt. Die GLONASS-Satelliten weisen kreisförmige Umlaufbahnen mit Radien von etwa 25510 Kilometern und eine Satellitenumlaufperiode von 8/17 eines siderischen Tages (11,26 Stunden) auf. Ein GLONASS-Satellit und ein GPS-Satellit vollenden folglich 17 bzw. 16 Umläufe um die Erde alle 8 Tage. Das GLONASS-System verwendet zwei Trägersignale L1 und L2 mit Frequenzen von f1 = (1,602 + 9k/16) GHz und f2 = (1,246 + 7k/16) GHz, wobei k = (1, 2, ... 24) die Kanal- oder Satellitennummer ist. Diese Frequenzen liegen in zwei Bändern bei 1,597–1,617 GHz (L1) und 1240–1260 GHz (L2). Das L1-Signal wird durch einen C/A-Code (Chiprate = 0,511 MHz) und durch einen P-Code (Chiprate = 5,11 MHz) moduliert. Das L2-Signal wird derzeit nur durch den P-Code moduliert. Die GLONASS-Satelliten übertragen auch Navigationsdaten mit einer Rate von 50 Baud. Da die Kanalfrequenzen voneinander unterscheidbar sind, ist der P-Code derselbe und der C/A-Code ist derselbe für jeden Satelliten. Die Verfahren zum Empfangen und Demodulieren der GLONASS-Signale sind zu den für die GPS-Signale verwendeten Verfahren ähnlich.

Wie von der Europäischen Kommission unter "White Paper an European transport policy for 2010" offenbart, entwickelt die europäische Union ein unabhängiges Satellitennavigationssystem Galileo als Teil einer globalen Navigationssatelliten-Infrastruktur (GNSS).

Das GALILEO-System basiert auf einer Konstellation von 30 Satelliten und Bodenstationen, die Informationen hinsichtlich der Positionierung von Benutzern in vielen Sektoren bereitstellen, wie z.B. Transport (Fahrzeugort, Routensuche, Geschwindigkeitskontrolle, Führungssysteme, usw.), soziale Dienste (z.B. Hilfe für die Behinderten oder Älteren), das Justizsystem und Zolldienste (Ort von Verdächtigen, Grenzkontrollen), öffentliche Arbeiten (geographische Informationssysteme), Such- und Rettungssysteme oder Freizeit (Ortung auf See oder in den Bergen usw.).

GALILEO bietet mehrere Dienstniveaus, von offenem Zugang bis zu eingeschränktem Zugang verschiedener Ebenen:

• (A) Ein offener, freier Basisdienst, der hauptsächlich Anwendungen für die allgemeine Öffentlichkeit und Dienste von allgemeinem Interesse beinhaltet. Dieser Dienst ist zu jenem vergleichbar, der vom zivilen GPS bereitgestellt wird, der für diese Anwendungen kostenfrei ist, jedoch mit verbesserter Qualität und Zuverlässigkeit.
• (B) Ein kommerzieller Dienst, der die Entwicklung von professionellen Anwendungen erleichtert und eine verbesserte Leistung im Vergleich zum Basisdienst hinsichtlich der Dienstgarantie bietet.
• (C) Ein "lebenswichtiger" Dienst (Lebenssicherheitsdienst) mit einer sehr hohen Qualität und Integrität für sicherheitskritische Anwendungen wie z.B. Luftfahrt und Schifffahrt. Ein Such- und Rettungsdienst, der existierende Hilfs- und Rettungsdienste erheblich verbessert.
• (D) Ein öffentlich regulierter Dienst (PRS), der verschlüsselt ist und gegen Störungen und Interferenzen beständig ist, hauptsächlich für die öffentlichen Institutionen reserviert ist, die für den Zivilschutz, die nationale Sicherheit und Gesetzesvollstreckung verantwortlich sind, die ein hohes Niveau an Kontinuität erfordern. Er ermöglicht, dass gesicherte Anwendungen in der Europäischen Union entwickelt werden und könnte sich insbesondere als wichtiges Instrument beim Verbessern der von der europäischen Union verwendeten Instrumente zum Bekämpfen von illegalen Exporten und illegaler Einwanderung erweisen.

Die realen Bedürfnisse von zukünftigen GALILEO-Benutzern müssen identifiziert werden, bevor die Eigenschaften des Pakets von Diensten bestimmt werden können. Studien wurden bereits in verschiedenen Standardisierungsinstituten und internationalen Organen ausgeführt, wie z.B. der International Civil Aviation Organization, der International Maritime Organization usw.

Der Bereich von GALILEO-Diensten ist so ausgelegt, dass er praktische Ziele und Erwartungen hinsichtlich dem Verbessern der Abdeckung von Diensten mit offenem Zugang in städtischen Umgebungen (zum Abdecken von 95 % von städtischen Distrikten im Vergleich zu den 50 % derzeit vom GPS allein abgedeckten), von denen die 160 Millionen privaten Fahrzeuge in Europa profitieren, oder Ermöglichen der Verwendung von Satellitennavigationsanwendungen "drinnen", in Gebäuden und sogar in Tunneln oder sogar von Mobiltelefondiensten auf der Basis der Identifikation der Position des Anrufers erfüllt.

Die Bezugnahme auf ein Satellitenpositionsbestimmungssystem oder RADPS hierin bezieht sich auf ein globales Positionsbestimmungssystem, auf ein globales Umlaufbahn-Navigationssystem, auf ein GALILEO-System und auf irgendein anderes System auf Satellitenbasis eines kompatiblen globalen Navigationssatellitensystems (GNSS), das Informationen bereitstellt, durch die die Position eines Beobachters und die Beobachtungszeit ermittelt werden können, das alles die Anforderungen der vorliegenden Erfindung erfüllt, und auf ein Funkpositionsbestimmungssystem auf Bodenbasis wie z.B. ein System mit einem oder mehreren Pseudolit-Sendern.

Nachdem der RADPS-Empfänger die Koordinaten des I-ten RADPS-Satelliten durch Demodulieren der übertragenen Ephemeriden-Parameter ermittelt, kann der RADPS-Empfänger die Lösung des Satzes der simultanen Gleichungen für seine unbekannten Koordinaten (x₀, y₀, z₀) und für einen unbekannten Zeitabweichungsfehler (cb) erhalten. Der RADPS-Empfänger kann auch die Geschwindigkeit einer sich bewegenden Plattform ermitteln.

Ein Pseudolit umfasst ein Funkpositionsbestimmungssystem auf Bodenbasis, das mit irgendeiner Funkfrequenz, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf die GPS-Frequenzen und das unlizenzierte ISM-(industrielle, wissenschaftliche, medizinische)Betriebsband, einschließlich der ISM-Bänder von Bändern mit 900 MHz, 2,4 GHz oder 5,8 GHz, oder in einem Funkortsband wie z.B. dem Band mit (9,5–10) GHz arbeitet. Pseudoliten können zum Verbessern des GPS durch Bereitstellen von erhöhter Genauigkeit, Integrität und Verfügbarkeit verwendet werden.

Die vollständige Beschreibung der Pseudolit-Sender im GPS-Band ist in "Global Positioning System: Theory and Applications; Band II", herausgegeben von Bradford W. Parkinson und James J. Spilker Jr., und veröffentlicht im Band 164 in "PROGRESS IN ASTRONAUTICS AND AERONAUTICS", vom American Institute of Aeronautic and Astronautics, Inc., 1966, zu finden.

Im ISM-Band, einschließlich der Bänder von 900 MHz, 2,4 GHz oder 5,8 GHz, kann der Benutzer beide Enden des ISM-Kommunikationssystems besitzen. Die ISM-Technologien werden von Trimble Navigation Limited, Sunnyvale, Kalif., Metricom, Los Gatos, Kalif. und von Utilicom, Santa Barbara, Kalif., hergestellt.

Pseudoliten als Funkpositionsbestimmungssysteme können so ausgelegt sein, dass sie im ISM-Band arbeiten.

Die folgende Erörterung konzentriert sich auf einen GPS-Empfänger, obwohl dieselbe Methode für einen GLONASS-Empfänger, für einen kombinierten GPS/GLONASS-Empfänger, einen GALILEO-Empfänger oder irgendeinen anderen RADPS-Empfänger verwendet werden kann.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann der RADPS-Empfänger 16 (von 1) einen Differenz-GPS-Empfänger umfassen. Bei der Differenzpositionsbestimmung sind viele der Fehler in den RADPS-Signalen, die die Genauigkeit der absoluten Positionsbestimmung beeinträchtigen, im Betrag für Stationen ähnlich, die physikalisch nahe liegen. Der Effekt dieser Fehler auf die Genauigkeit der Differenzpositionsbestimmung wird daher durch einen Prozess der teilweisen Fehleraufhebung wesentlich verringert. Folglich ist das Differenzpositionierungsverfahren weitaus genauer als das absolute Positionierungsverfahren, vorausgesetzt, dass die Abstände zwischen diesen Stationen beträchtlich geringer sind als die Abstände von diesen Stationen zu den Satelliten, was der übliche Fall ist. Die Differenzpositionsbestimmung kann verwendet werden, um Ortskoordinaten und Abstände zu liefern, die auf innerhalb einige Zentimeter in absoluter Hinsicht genau sind. Der Differenz-GPS-Empfänger kann umfassen: (a) einen Echtzeit-Codedifferenz-GPS-; (b) einen Nachverarbeitungs-Differenz-GPS-; (c) einen kinematischen Echtzeit-(RTK)Differenz-GPS-, der einen Code umfasst, und einen Träger-RTK-Differenz-GPS-Empfänger.

Der Differenz-GPS-Empfänger kann die Differenzkorrekturen von verschiedenen Quellen erhalten.

Immer noch mit Bezug auf 1 kann der Differenz-GPS-Empfänger 16 bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Differenzkorrekturen von einer Basisstation 28 erhalten.

Die feste Basisstation (BS), die an einem bekannten Ort angeordnet ist, ermittelt die Reichweiten- und Reichweitenraten-Messfehler in jedem empfangenen GPS-Signal und überträgt diese Messfehler als Korrekturen, die von lokalen Benutzern angewendet werden sollen. Die Basisstation (BS) besitzt ihren eigenen ungenauen Takt mit der Taktabweichung CB_BASE. Folglich können die lokalen Benutzer genauere Navigationsergebnisse relativ zum Basisstationsort und zum Basisstationstakt erhalten. Mit einer zweckmäßigen Ausrüstung sollte eine relative Genauigkeit von 5 Metern in Abständen von einigen hundert Kilometern von der Basisstation möglich sein.

Immer noch mit Bezug auf 1 kann der Differenz-GPS-Empfänger 16 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines TRIMBLE Ag GPS – 132 Empfängers implementiert werden, der die Differenzkorrekturen vom US-Küstenwachdienst frei im Band von 300 kHz erhält, die unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 18 und der drahtlosen Kommunikationsverbindung 30 übertragen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sollte der Lasersender 12 mit Eigenvermessung, der mit dem Differenz-GPS-Empfänger 16zusammengefasst ist, innerhalb (2–300) Meilen von der US-Küstenwach-Basisstation angeordnet sein. Die Genauigkeit dieses Differenz-GPS-Verfahrens beträgt etwa 50 cm.

Immer noch mit Bezug auf 1 können bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Differenzkorrekturen vom Wide Area Augmentation System (WAAS) unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 18 und der drahtlosen Kommunikationsverbindung 30 erhalten werden. Das WAAS-System umfasst ein Netzwerk von Basisstationen, das Satelliten (anfänglich geostationäre Satelliten-GEOs) verwendet, um GPS-Integritäts- und Korrekturdaten zu GPS-Benutzern zu senden. Das WAAS stellt ein Vermessungssignal bereit, das das GPS verstärkt, das heißt, das WAAS-Vermessungssignal ist dazu ausgelegt, die Standard-GPS-Empfängerhardwaremodifikationen zu minimieren. Das WAAS-Vermessungssignal verwendet die GPS-Frequenz und die GPS-Art der Modulation, einschließlich nur eines Grob/Erfassungs-(C/A)PRN-Codes. Außerdem ist die Codephasenzeitsteuerung mit der GPS-Zeit synchronisiert, um eine Vermessungsfähigkeit bereitzustellen. Um die Positionslösung zu erhalten, kann der WAAS-Satellit als irgendein anderer GPS-Satellit im Satellitenauswahlalgorithmus verwendet werden. Das WAAS stellt die Differenzkorrekturen gebührenfrei für einen mit WAAS kompatiblen Benutzer bereit. Die Genauigkeit dieses Verfahrens ist besser als 1 Meter.

Immer noch mit Bezug auf 1 kann bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der kinematische Echtzeit-(RTK)Differenz-GPS-Empfänger 16 verwendet werden, um die Positionsorte mit weniger als 2 cm Genauigkeit zu erhalten. Der RTK-Differenz-GPS-Empfänger empfängt die Differenzkorrekturen von der Basisstation 28, die an einem bekannten Ort innerhalb (10–50) km angeordnet ist, unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 18 und der drahtlosen Kommunikationsverbindung 30. Für eine Messung mit hoher Genauigkeit wird die Anzahl von Trägerphasenverschiebungen eines ganzen Zyklus zwischen einem speziellen GPS-Satelliten und dem RTK-GPS-Empfänger aufgelöst, da am Empfänger jeder Zyklus gleich erscheint. Folglich löst der RTK-GPS-Empfänger in Echtzeit ein Problem der "ganzzahligen Zweideutigkeit", das heißt das Problem der Bestimmung der Anzahl von ganzen Zyklen des Trägersatellitensignals zwischen dem beobachteten GPS-Satelliten und dem RTK-GPS-Empfänger. Tatsächlich kann der Fehler in einem Trägerzyklus L1 (oder L2) das Messergebnis um 19 (oder 24) Zentimeter ändern, was für die Messungen mit Zentimeterniveaugenauigkeit ein unannehmbarer Fehler ist.

Immer noch mit Bezug auf 1 können bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Differenzkorrekturen durch den RADPS-Empfänger 16 von der virtuellen Basisstation (VBS) 28 unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 18 und der drahtlosen Kommunikationsverbindung 30 erhalten werden.

Tatsächlich ist die virtuelle Basisstation (VBS) dazu ausgelegt, vom Netzwerk erzeugte Korrekturdaten zu einer Mehrzahl von Erkundungsfahrzeugen über eine verkettete Kommunikationsverbindung zu liefern, die aus einer einzelnen zellulären Verbindung und einem Funkübertragungs- oder Rundfunksystem besteht. Der Ort des Funkübertragungssystems kann gemeinsam mit einer GPS-Basisstation angeordnet sein, die als Position der lokalen virtuellen Bezugsstation bezeichnet ist. Diese GPS-Basisstation ermittelt ihre Position unter Verwendung von GPS und sendet ihren Ort zur VRS-Basisstation über eine zelluläre Verbindung zwischen der lokalen GPS-Basisstation und der VRS-Basisstation. Sie ermöglicht, dass die VRS-Basisstation Differenzkorrekturen erzeugt, als ob solche Differenzkorrekturen tatsächlich am Ort der realen GPS-Basisstation erzeugt werden würden. Diese Korrekturen können zum Lasersender 12 mit Eigenvermessung unter Verwendung einer drahtlosen Kommunikationsverbindung 30 und drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 18 geliefert werden.

Ein Artikel "Long-Range RTK Positioning Using Virtual Reference Stations", von Ulrich Vollath, Alois Deking, Herbert Landau und Christian Pagels, der VRS genauer beschreibt, wird als Referenz in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen und auf diesen kann mit dem folgenden URL zugegriffen werden:

http://trl.trimble.com/dscgi/ds.py/Get/File-93152/KIS2001-Paper-LongRange-pdf.

Immer noch mit Bezug auf 1 kann bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die drahtlose Kommunikationsverbindung 30 unter Verwendung einer Vielfalt von verschiedenen Ausführungsbeispielen implementiert werden.

Im Allgemeinen kann die drahtlose Kommunikationsverbindung 30 (von 1) unter Verwendung eines Funkwellenfrequenzbandes, eines Infrarotfrequenzbandes oder eines Mikrowellenfrequenzbandes implementiert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die drahtlose Kommunikationsverbindung das ISM-Band, einschließlich der Bänder von 900 MHz, 2,4 GHz oder 5,8 GHz, umfassen, wobei der Benutzer beide Enden des ISM-Kommunikationssystems besitzen kann.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die drahtlose Kommunikationsverbindung 30 (von 1) unter Verwendung des privaten Funknetzes Trimble SiteNetÔ 900 implementiert werden. Das private Funknetz Trimble SiteNetÔ 900 ist ein stabiles Mehrfachnetz-Funkmodem mit 900 MHz, das speziell für die Bau- und Bergbauindustrie ausgelegt ist. Es wird verwendet, um robuste, drahtlose Datensendenetzwerke für Echtzeit-GPS-Anwendungen mit hoher Genauigkeit herzustellen. Dieser vielseitige Trimble-Funk arbeitet im Frequenzbereich von 902–928 MHz, wobei Echtzeitdaten gesendet, vermittelt und empfangen werden, die von Trimble-GPS-Empfängern verwendet werden. Unter optimalen Bedingungen sendet der SiteNet 900 Funk Daten bis zu 10 km (6,2 Meilen) Sichtlinie und die Abdeckung kann unter Verwendung eines Netzwerks von Mehrfach-Repeatern verbessert werden. Die Verwendung des SiteNet 900 Funks als Repeater ermöglicht einem, eine Abdeckung in vorher unzugänglichen oder versperrten Orten bereitzustellen. Der SiteNet 900 Funk ist so vielseitig, dass man leicht seine Betriebsart ändern kann, um sie an eine beliebige Netzwerkkonfiguration anzupassen. Dies verringert die Kosten und maximiert die Betriebszeit. Außerdem ist SiteNet 900 in den USA und Kanada lizenzfrei, was es äußerst tragbar macht. Man kann es ohne Lizenzumständlichkeiten und -einschränkungen von Projekt zu Projekt bewegen. Der SiteNet 900 Funk ist dazu ausgelegt, zuverlässig in anspruchsvollen HF-Umgebungen zu arbeiten, wo viele andere Produkte und Technologien dies nicht können. Für GPS mit erhöhter Empfindlichkeit und Störimmunität optimiert weist der SiteNet 900 Funk auch eine Fehlerkorrektur und eine Hochgeschwindigkeits-Datenrate auf, die eine maximale Leistung sicherstellen. Der SiteNet 900 Funk ist insbesondere zur Verwendung mit dem SiteVisionÔ GPS-Klassen-Steuersystem von Trimble geeignet und ist für alle GPS-Maschinensteueranwendungen ideal, bei denen die Zuverlässigkeit wichtig ist. Die maschinenstabile Einheit wurde insbesondere für raue Bau- und Bergbauumgebungen konstruiert und gebaut. Vollständig gegen Staub, Regen, Spritzer und Spray abgedichtet bleibt der SiteNet 900 Funk in jedem Wetter zuverlässig. Die Stabilität und Zuverlässigkeit des Funks minimiert die Ausfallzeit, was die Besitzkosten senkt. Der SiteNet 900 Funk von Trimble kann mit einem beliebigen Trimble-GPS-Empfänger verwendet werden, einschließlich: MS750-, MS850-, MS860- und 5700-Empfängern.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die drahtlose Kommunikationsverbindung 30 (von 1) unter Verwendung eines Bandes von 1,8 GHz implementiert werden, das die persönlichen Kommunikationsdienste (PCS) unterstützt. Der PCS verwendet den internationalen Standard DCS-1800. Noch in einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die drahtlose Kommunikationsverbindung eine leitungsvermittelte drahtlose Echtzeit-Kommunikationsverbindung umfassen. Die drahtlose Kommunikationsverbindung, die eine leitungsvermittelte drahtlose Echtzeit-Kommunikationsverbindung verwendet, kann beispielsweise das Iridium-Satellitensystem umfassen, das von Motorola, Schaumburg, Ill., hergestellt wird.

Bei einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel kann die drahtlose Kommunikationsverbindung unter Verwendung eines Systems von niedrigen Erdumlaufsatelliten (LEOS), eines Systems von mittleren Erdumlaufsatelliten (MEOS) oder eines Systems von geostationären Erdumlaufsatelliten (GEOS) implementiert werden, die verwendet werden können, um digitale Paketdaten zu speichern und weiterzuleiten. Die LEOS-Systeme im Bereich von (20–30) GHz werden beispielsweise von Cellular Communications mit Sitz in Redmond, Washington, hergestellt und die LEOS-Systeme im Bereich von (1,6–2,5) GHz werden von Loral/Qualcomm mit Sitz in San Diego, Kalifornien, hergestellt.

Die drahtlose Kommunikationsverbindung kann ein zelluläres Telefonkommunikationsmittel, ein Funkrufsignalempfangsmittel, drahtlose Nachrichtenübermittlungsdienste, drahtlose Anwendungsdienste, eine drahtlose WAN/LAN-Station oder ein Erd-Satelliten-Erd-Kommunikationsmodul, das mindestens einen Satelliten verwendet, um ein Funkwellensignal weiterzuleiten, umfassen. Die drahtlose Kommunikationsverbindung kann auch das zelluläre Telefonkommunikationsmittel umfassen, das ein fortschrittliches Mobiltelefonsystem (AMPS) mit einem Modem umfassen kann. Das Modem kann ein DSP-(Digitalsignalprozessor)Modem im Bereich von 800 MHz oder ein Modem für zelluläre digitale Paketdaten (DCPD) im Bereich von 800 MHz umfassen. Das zelluläre digitale Kommunikationsmittel umfasst ein Mittel zur Modulation von digitalen Daten über eine Funkverbindung unter Verwendung eines Systems mit zeitüberlapptem Mehrfachzugriff (TDMA), das das Format IS-54, verwendet, eines Systems mit Vielfachzugriff im Codemultiplex (CDMA), das das Format IS-95 verwendet, oder eines Systems mit Vielfachzugriff im Frequenzmultiplex (FDMA). Das TDMA-System, das in Europa verwendet wird, wird auf französisch groupe special mobile (GSM) genannt.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann ein zelluläres Telefonkommunikationsmittel verwendet werden, um einen drahtlosen Zugriff auf das Internet zu erhalten, um beispielsweise die Echtzeitkoordinaten der Position des Lasersenders mit Eigenvermessung auf einer speziellen Website zu senden.

Immer noch mit Bezug auf 1 kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 18 unter Verwendung beliebiger Vorrichtungen implementiert werden, die so ausgelegt sein können, dass sie bereitstellen: {eine zelluläre Verbindung; eine Funk-; eine private Funkband-; eine SiteNet 900 private Funknetz-; eine drahtlose Internet-; und eine drahtlose Satellitenkommunikationsverbindung}. Ein Fachmann kann leicht alle diese Vorrichtungen identifizieren. Siehe dazu die obige Erörterung.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 18 dazu ausgelegt, auf spezielle Anforderungen von einer mobilen Anlage (nicht dargestellt) zu antworten, die über die drahtlose Kommunikationsverbindung 30 übertragen werden.

Immer noch mit Bezug auf 1 erzeugt der Lasersender 12 bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Doppelneigungs-Laserebene 14. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst der RADPS-Empfänger 16 einen "Vektor"-GPS-Empfänger, der in der Lage ist, die Lage einer Doppelneigungs-Laserebene 14 zu ermitteln. Ein "Vektor"-GPS-Empfänger ist im US-Pat. Nr. 5 268 695, ausgegeben an Dentinger et al., offenbart. Dieses Patent wird in seiner Gesamtheit hierin aufgenommen. Der Vektor-GPS-Empfänger umfasst ein System zum Zeitmultiplexen eines Trägersignals, das von zwei oder mehr GPS-Antennen über einen einzelnen Hardwareweg unter Verwendung eines Oszillators eines einzelnen Empfängers in diesem Hardwareweg als Referenz zum Vergleichen der Phase von jeder Antenne empfangen wird. Eine der Antennen ist als Bezugsantenne festgelegt und ein von dieser empfangenes Trägersignal wird verwendet, um eine Phasensynchronisierung in einem numerisch gesteuerten Oszillator vorzusehen. Dasselbe von den anderen Antennen empfangene Trägersignal wird hinsichtlich der Phase mit dem Ausgangssignal des numerisch gesteuerten Oszillators periodisch verglichen. Jeder Vergleich ergibt eine Phasenwinkelmessung für die jeweiligen Antennen im Vergleich zur Master-Antenne.

Immer noch mit Bezug auf 1 umfasst der Lasersender 12 bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Fächerlasersender, der dazu ausgelegt ist, mindestens einen rotierenden, fächerförmigen Laserstrahl 13 (und/oder 15) zu erzeugen, der kontinuierlich um eine vertikale Achse mit einer gleichmäßigen Rate über einem bekannten stationären Punkt in der Parzelle rotiert. Trimble Navigation Ltd. stellt die 3D-Laserstation her, die mindestens einen rotierenden fächerförmigen Laserstrahl 13 (und/oder 15) erzeugt. Die detaillierte Beschreibung eines solchen Fächerlasersender wird in der gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung A-1500 "COMBINATION LASER SYSTEM AND GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM" gegeben.

Immer noch mit Bezug auf 1 umfasst die Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung bei einem Ausführungsbeispiel ferner eine Abstandsmessvorrichtung 32, die mit dem Lasersender 12 ist und mit dem RADPS-Empfänger 16 zusammengefasst ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Abstandsmessvorrichtung 32 dazu ausgelegt, den Abstand zwischen dem Phasenzentrum der stationären Funkantenne (nicht dargestellt) und einem bekannten Punkt oder einer bekannten Bezugsebene 36, über der der Lasersender mit Eigenvermessung angeordnet ist, zu messen, um die Positionskoordinaten des Lasersenders in Bezug auf den bekannten Punkt oder die bekannte Bezugsebene zu ermitteln.

GlobalSpec Inc. mit Sitz in 350 Jordan Rd, Troy, NY, 12180, stellt einen breiten Bereich von elektronischen Abstandsmess-(EDM)Werkzeugen her, die verwendet werden können, um die Abstandsmessvorrichtung 32 zu implementieren. Insbesondere kann ein spezieller "Pistolen"-Laserstrahl verwendet werden, um die Zeit, die es dauert, bis ein Laserstrahl den Umlauf von der "Pistole" zu den Reflektoren und zurück durchführt, sehr genau zu messen. Unter Verwendung dieser Zeit, der bekannten Geschwindigkeit, die der Laser durchläuft (die Geschwindigkeit von Licht), und durch Korrigieren hinsichtlich Lufttemperatur und -druck, kann der Abstand bis auf eine Genauigkeit von 1 Teil pro Million (d.h. 1 mm über einen Abstand von 1 km) ermittelt werden.

Immer noch mit Bezug auf 1 umfasst die Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung in einem Ausführungsbeispiel ferner eine Neigungswinkel-Messvorrichtung 34, die mit dem Lasersender 12 zusammengefasst ist und mit dem RADPS-Empfänger 16 zusammengefasst ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Neigungsmessvorrichtung 34 dazu ausgelegt, Neigungskoordinatenmessungen des Phasenzentrums der stationären Funkantenne (nicht dargestellt) in Bezug auf die bekannte Bezugsoberfläche, über der der Lasersender mit Eigenvermessung angeordnet ist, durchzuführen, um die Positionskoordinaten des Lasersenders in Bezug auf die bekannte Bezugsoberfläche zu ermitteln.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Neigungswinkel-Messvorrichtung 34 ferner eine elektronische Neigungsmessvorrichtung. Precision Navigation, Inc., (PNI) mit Basis in Mountain View, Kalif., stellt das elektronische Kompasssensormodul TCM2 her. TCM2 ist ein elektronischer Kleinleistungs-Kompass-Sensor mit hoher Leistungsfähigkeit, der einen Kompasskurs, Neigung und Rollen durch eine elektronische Schnittstelle mit einem Hauptrechnersystem bietet. Dieses System des oberen Bereichs stellt ein robustes Kursbezugssystem bereit, das leicht mit einem GPS-Navigationssystem zusammengefasst werden kann. Precision Navigation, Inc., (PNI) stellt auch einen kostengünstigen Vektor-VR-Kopfpositionsbestimmungssensor des oberen Bereichs her, der einen Lagensensor mit 3 DOF bereitstellt, dessen Kombination aus Leistungsfähigkeit der Neigungsbestimmung, niedriger Verlustleistung und niedrigen Kosten ihn für Neigungsmessanwendungen bestens geeignet macht.

Immer noch mit Bezug auf 1 umfasst die Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung bei einem Ausführungsbeispiel ferner eine Orientierungsmessvorrichtung (nicht dargestellt), die mit dem Lasersender 12 und mit dem RADPS-Empfänger 16 zusammengefasst ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Orientierungsmessvorrichtung dazu ausgelegt, Orientierungskoordinatenmessungen des Phasenzentrums der stationären Funkantenne in Bezug auf die bekannte Bezugsoberfläche durchzuführen, über der der Lasersender mit Eigenvermessung angeordnet ist, um eine Orientierung des Lasersenders in Bezug auf die bekannte Bezugsoberfläche zu ermitteln.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Orientierung unter Verwendung eines Luftspalt(Erdinduktions)-Kompasses gemessen werden.

Ein Luftspalt-Kompass beinhaltet ein elektromagnetisches Wechselspannungssystem, das bei der Anwesenheit eines gerichteten äußeren Magnetfeldes unausgeglichen ist. Dieses Ungleichgewicht induziert Spannungen in den Spulen des Systems. Die Amplituden und Phasen der Spannungen geben die relative Orientierung des Systems und Feldes an.

AlphaLab, Inc., mit Sitz in 1280 South 300 West – Salt Lake City, UT 84101, stellt ein Luftspalt-Magnetometer her, das Magnetfelder (technisch "Flussdichte) bis zu einem Mehrfachen der Stärke des Erdfeldes messen kann. Es weist eine Auflösung von 0,01 Milligauß (1 Nanotesla) und einen Bereich von +/– 2000 Milligauß (200 Mikrotesla) auf. Dieser Sensor nähert sich hinsichtlich der Temperaturstabilität einem Protonenpräzessions-Magnetometer. Mit nur 1 mm × 0,2 mm ist jedoch der aktive Sensorbereich viel kleiner als Luftspalt-Magnetometer- oder Protonensensoren. Dies ermöglicht einem, sehr genaue magnetische Messungen in kleinen Bereichen (wie z.B. dünnen Filmen) oder mit hohen Gradienten unter Verwendung dieses Luftspalt-Magnetometers durchzuführen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt 2 ein integriertes, eine Eigenvermessung vorsehendes Laser- und Funkpositionsbestimmungs-Führungssystem (SSI_LARADPS) 50 dar, das umfasst: einen Lasersender 66, der einen Laserstrahl 72 erzeugt; einen stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger 68, der mit dem Lasersender 66 zusammengefasst ist; eine erste drahtlose Kommunikationsverbindung 62; eine stationäre drahtlose Kommunikationsvorrichtung 64, die dazu ausgelegt ist, einen Satz von Differenzkorrekturdaten unter Verwendung der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung 62 zu empfangen; mindestens eine mobile Einheit mit einem Laserdetektor 80 und einem mobilen Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger 82; und mindestens eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung 74 zwischen dem SSI_LARADPS-System und der mobilen Einheit. Das SSI_LARADPS-System ist zum Lasersendersystem 10 mit Eigenvermessung (von 1) analog und seine vorstehend gegebene Beschreibung wird hierin aufgenommen.

Wie vorstehend offenbart wurde, ist der stationäre Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger 16 folglich dazu ausgelegt, den Satz von Differenzkorrekturdaten zu verwenden, die von der Basisstation 60 unter Verwendung einer ersten drahtlosen Verbindung 62 erzeugt werden, um genaue Koordinatenmessungen des Lasersenders zu erhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mindestens eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung 74 verwendet, um im Wesentlichen kontinuierlich die genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders 66 und den Satz von Differenzkorrekturen, die vom stationären RADPS-Empfänger 68 erhalten werden, zu mindestens einer mobilen Einheit 76 zu übertragen. Wie nachstehend vollständig offenbart, verwendet mindestens ein mobiler RADPS-Empfänger 82 die Differenzkorrekturen, um die genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit 76 über die zweite drahtlose Kommunikationsverbindung 74 zu erhalten.

Der mobile RADPS-Empfänger 82 ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: {einem GPS-Empfänger; einem GLONASS-Empfänger; einem kombinierten GPS/GLONASS-Empfänger; einem GALILEO-Empfänger; einem Empfänger eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS); und einem Pseudolitempfänger}.

Bei einem Ausführungsbeispiel sind der stationäre RADPS 68 und der mobile RADPS 82 so ausgewählt, dass sie denselben Satellitenempfänger umfassen, der dazu ausgelegt ist, dieselben Satellitensignale zu empfangen.

Sowohl der mobile RADPS-Empfänger 82 als auch der stationäre RADPS-Empfänger 68 werden so ausgewählt, dass sie einen GPS-Empfänger umfassen, der dazu ausgelegt ist, die Satellitensignale von den GPS-Satellitenträgern SV1 52, SV2 54, SV 56 und SV 58 empfangen.

Die zweite drahtlose Kommunikationsverbindung 74 kann unter Verwendung derselben Träger wie die erste drahtlose Verbindung 62 implementiert werden, beispielsweise eine zelluläre Verbindung; eine Funk-; eine private Funkband-; eine SiteNet 900 private Funknetz-; eine drahtlose Internet-; und eine drahtlose Satellitenkommunikationsverbindung. Siehe dazu die obige vollständige Offenbarung.

Die erste drahtlose Kommunikationsverbindung 62 wird unter Verwendung einer zellulären Telefonverbindung implementiert, um mit der virtuellen Basisstation eine Verbindung herzustellen, wohingegen die zweite drahtlose Kommunikationsverbindung unter Verwendung einer SiteNet 900 privaten Funknetzverbindung implementiert wird.

Immer noch mit Bezug auf 2 umfasst der Lasersender 66 bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ferner einen Ebenenlasersender, der dazu ausgelegt ist, einen Bezugslaserstrahl 72 zu erzeugen, der eine vertikale Koordinate mit hoher Genauigkeit liefert.

Jede mobile Einheit 76 ist mit einem Laserdetektor 80 mit einer Anzahl von Dioden ausgestattet. Ein Laserempfänger misst die Signalstärke an einer Anzahl von Dioden, um das Zentrum eines Laserstrahls zu ermitteln. Topcon, Laser Systems, Inc., mit Sitz in Pleasanton, Kalif., stellt maschinenmontierte Laserempfänger her: 9130 Laserverfolgungsgerät und LS-B2-Laserempfänger. Zur Bezugnahme siehe das '866-US-Patent.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfasst die mobile Einheit 76 den Laserstrahl 72 unter Verwendung eines Laserdetektors 80 und der mobile RADPS-Empfänger 82 verwendet die Differenzkorrekturen und die vertikale Z-Koordinate mit hoher Genauigkeit, um die genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit 76 zu erhalten. Zur Bezugnahme siehe dazu das '866-US-Patent.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt der Lasersender 66 einen rotierenden Laserstrahl, der eine Doppelneigungs-Bezugslaserebene 72 mit hoher Genauigkeit liefert. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der stationäre Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger 68 ferner einen Vektordifferenz-Funkpositionsbestimmungssystem-(VRADPS)Empfänger, der mit dem Lasersender 66 zusammengefasst ist. Der Vektordifferenz-Funkpositionsbestimmungssystem-(VRADPS)Empfänger wurde vorstehend offenbart.

Immer noch mit Bezug auf 2 wird bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mindestens eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung 74 verwendet, um eine Höhe, eine Steigung und Orientierungswinkel der Laserebene am Ort des Lasersenders 66 und Differenzkorrekturen, die vom Vektordifferenz-RADPS-Empfänger 68 erhalten werden, zu mindestens einer mobilen Einheit 76 zu übertragen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet mindestens ein mobiler RADPS-Empfänger 82 einen Satz von Daten mit einem Satz von Positionsdaten, die vom mobilen RADPS-Empfänger erhalten werden, der Höhe, der Steigung und der Orientierungswinkel der Laserebene am Lasersenderort und den Differenzkorrekturdaten, um die genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit zu erhalten.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Lasersender 66 ferner einen Fächerlasersender, der dazu ausgelegt ist, mindestens einen rotierenden fächerförmigen Laserstrahl zu erzeugen. Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet mindestens ein mobiler RADPS-Empfänger 82 einen Satz von Daten mit einem Satz von Positionsdaten, die vom mobilen RADPS-Empfänger erhalten werden, einem Satz von Positionsdaten des Lasersenders 66 und den Differenzkorrekturdaten, um die genauen Koordinatenmessungen der mindestens einen mobilen Einheit 76 zu erhalten.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung ferner ein Modulationssystem (nicht dargestellt), das dazu ausgelegt ist, den Laserstrahl 72 mit den Differenzkorrekturdaten und mit den Laserstrahldaten zu modulieren.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens eine mobile Einheit 76 ferner eine mobile drahtlose Kommunikationsvorrichtung 78, die dazu ausgelegt ist, Daten zu empfangen und zu senden; und einen Computer (nicht dargestellt), der dazu ausgelegt ist, die Laserstrahldaten und die Differenzkorrekturdaten zu verwenden, um die mobile Einheit genau zu betreiben.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zur Eigenvermessung irgendeines Objekts, einschließlich eines Lasersenders gerichtet.

Insbesondere umfasst bei einem Ausführungsbeispiel das Verfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte (nicht dargestellt): (A) Vorsehen eines stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers, der mit dem Lasersender zusammengefasst ist, während der stationäre RADPS-Empfänger eine stationäre Funkantenne umfasst, und wobei der Abstand zwischen einem Phasenzentrum der stationären Funkantenne und dem Lasersender bekannt und fest ist; (B) Vorsehen einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Satz von Differenzkorrekturdaten zu empfangen; und (C) Erhalten von genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders unter Verwendung des stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers, der dazu ausgelegt ist, den Satz von Differenzkorrekturdaten zu verwenden.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) (nicht dargestellt) ferner den Schritt (A1) des Auswählens des stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers aus der Gruppe, die aus folgendem besteht: {einem GPS-Empfänger; einem GLONASS-Empfänger; einem kombinierten GPS/GLONASS-Empfänger; einem GALILEO-Empfänger; einem Empfänger eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS); und einem Pseudolitempfänger).

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) (nicht dargestellt) ferner den Schritt (A2) des Erzeugens eines Bezugslaserstrahls, der eine vertikale Koordinate mit hoher Genauigkeit liefert, unter Verwendung eines Ebenenlasersenders. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) ferner den Schritt (A3) des Erzeugens mindestens eines rotierenden fächerförmigen Laserstrahls unter Verwendung eines Fächerlasersenders.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (B) (nicht dargestellt) ferner den Schritt (B1) des Sendens der Positionskoordinaten des Lasersenders unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (B) (nicht dargestellt) ferner den Schritt (B2) des Antwortens auf spezielle Anforderungen von einer mobilen Anlage unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner den Schritt des Vorsehens einer drahtlosen Kommunikationsverbindung, die dazu ausgelegt ist, die drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit einer Quelle für Differenzkorrekturdaten zu verbinden. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die optimale Quelle für Differenzkorrekturdaten aus der Gruppe ausgewählt, die aus folgendem besteht: {einer Basisstation, einer RTK-Basisstation; einer virtuellen Basisstation (VBS); und einem Pseudolitsender}. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die optimale drahtlose Kommunikationsverbindung aus der Gruppe ausgewählt, die aus folgendem besteht: {einer zellulären Verbindung; einer Funk-; einer privaten Funkband-; einer SiteNet 900 privaten Funknetz-; einer drahtlosen Internet-; und einer drahtlosen Satellitenkommunikationsverbindung}. Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zum Verfolgen einer mobilen Einheit unter Verwendung eines integrierten, eine Eigenvermessung vorsehenden Laser- und Funkpositionsbestimmungs-Führungssystems (SSI_LARADPS) gerichtet. Das SSI_LARADPS-System umfasst: einen Lasersender; einen stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger, der mit dem Lasersender zusammengefasst ist, wobei der stationäre RADPS-Empfänger eine stationäre Funkantenne aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Phasenzentrum der stationären Antenne und dem Laserstrahl bekannt und fest ist; eine erste drahtlose Kommunikationsverbindung; eine stationäre drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die mit dem Lasersender zusammengefasst ist; eine mobile Einheit mit einem Laserdetektor, einen mobilen Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger und einer mobilen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung; und eine zweite drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen dem SSI_LARADPS-System und der mobilen Einheit.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte (nicht dargestellt): (A) Erzeugen eines Laserstrahls unter Verwendung des Lasersenders; (B) Empfangen eines Satzes von Differenzkorrekturdaten unter Verwendung der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung und der stationären drahtlosen Kommunikationsvorrichtung; (C) Erhalten von genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders unter Verwendung des stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers, der dazu ausgelegt ist, den Satz von Differenzkorrekturdaten zu verwenden; (D) Verwenden der stationären drahtlosen Kommunikationsvorrichtung und der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung, um im Wesentlichen kontinuierlich die genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders und den Satz von Differenzkorrekturen, die vom stationären RADPS-Empfänger erhalten werden, zur mobilen Einheit zu übertragen; (E) Erhalten der genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit unter Verwendung des mobilen RADPS-Empfängers, der dazu ausgelegt ist, die Differenzkorrekturen zu verwenden; und (F) Zurücksenden der genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit unter Verwendung der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung und der mobilen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zum Lasersender.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) des Erzeugens des Laserstrahls unter Verwendung des Lasersenders ferner den Schritt (A1) (nicht dargestellt) des Erzeugens eines Bezugslaserstrahls, der eine vertikale Koordinate mit hoher Genauigkeit liefert, unter Verwendung eines Ebenenlasersenders. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) des Erzeugens des Laserstrahls unter Verwendung des Lasersenders ferner den Schritt (A2) (nicht dargestellt) des Erzeugens eines rotierenden Laserstrahls, wobei der rotierende Laserstrahl eine Doppelneigungs-Bezugslaserebene mit hoher Genauigkeit liefert.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (A) des Erzeugens des Laserstrahls unter Verwendung des Lasersenders ferner den Schritt (A3) (nicht dargestellt) des Erzeugens mindestens eines rotierenden fächerförmigen Laserstrahls unter Verwendung eines Fächerlasersenders.

Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das SSI-LARADPS-System ferner eine Anzeige (nicht dargestellt) umfasst, umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner den Schritt (G) des Anzeigens der genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit auf der Anzeige.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner die folgenden Schritte (nicht dargestellt): (H) im Wesentlichen kontinuierliches Aktualisieren der genauen Koordinatenmessungen der mobilen Einheit; (I) Zurücksenden der aktualisierten Koordinatenmessungen der mobilen Einheit unter Verwendung der zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung und der mobilen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zum Lasersender; und (K) Anzeigen der aktualisierten Koordinatenmessungen der mobilen Einheit auf der Anzeige.

Ein zusätzlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zum Verfolgen einer Vielzahl von mobilen Einheiten unter Verwendung eines integrierten, eine Eigenvermessung vorsehenden Laser- und Funkpositionsbestimmungs-Führungssystems (SSI_LARADPS) gerichtet.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte (nicht dargestellt): (A) Erzeugen eines Laserstrahls unter Verwendung des Lasersenders; (B) Empfangen eines Satzes von Differenzkorrekturdaten unter Verwendung der ersten drahtlosen Kommunikationsverbindung und der stationären drahtlosen Kommunikationsvorrichtung; (C) Erhalten von genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders unter Verwendung des stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfängers, der dazu ausgelegt ist, den Satz von Differenzkorrekturdaten zu verwenden; (D) Verwenden der stationären drahtlosen Kommunikationsvorrichtung und der mindestens einen zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung, um im Wesentlichen kontinuierlich die genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders und den Satz von Differenzkorrekturen, die vom stationären RADPS-Empfänger erhalten werden, zu mindestens einer mobilen Einheit zu übertragen; (E) Erhalten der genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit unter Verwendung des mobilen RADPS-Empfängers, der dazu ausgelegt ist, die Differenzkorrekturen zu verwenden; (F) Zurücksenden der genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit unter Verwendung mindestens einer zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung und mindestens einer mobilen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zum Lasersender; und (G) Wiederholen der Schritte (D–F) für mindestens eine nächste mobile Einheit.

Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das SSI_LARADPS-System ferner eine Anzeige (nicht dargestellt) aufweist, umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner den Schritt (H) (nicht dargestellt) des Anzeigens der genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit auf der Anzeige.

Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ferner die folgenden Schritte (nicht dargestellt): (I) im Wesentlichen kontinuierliches Aktualisieren der genauen Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit; (K) Zurücksenden der aktualisierten Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit unter Verwendung von mindestens einer zweiten drahtlosen Kommunikationsverbindung und mindestens einer mobilen drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zum Lasersender; und (L) Anzeigen der aktualisierten Koordinatenmessungen von mindestens einer mobilen Einheit auf der Anzeige.

Die vorangehende Beschreibung von speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wurde für Erläuterungs- und Beschreibungszwecke dargestellt. Sie sollen nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten genauen Formen begrenzen und offensichtlich sind angesichts der obigen Lehre viele Modifikationen und Veränderungen möglich. Die Ausführungsbeispiele wurden gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung am besten zu erläutern, um dadurch anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung und verschiedene Ausführungsbeispiele mit verschiedenen Modifikationen, die für die spezielle in Erwägung gezogene Verwendung geeignet sind, am besten zu verwenden. Es ist vorgesehen, dass der Schutzbereich der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.

Ein Lasersender (10) mit Eigenvermessung besteht aus einem Lasersender (12), der mindestens einen rotierenden Laserstrahl (14) erzeugt, einem stationären Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger (16), der in den Lasersender (12) integriert ist, und einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung (18). Der Funkpositionsbestimmungssystem-(RADPS)Empfänger (16) ist dazu ausgelegt, die genauen Koordinatenmessungen des Lasersenders (12) unter Verwendung der Differenzkorrekturen zu erhalten, die von einer Basisstation (28) unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung (18) und einer drahtlosen Kommunikationsverbindung (30) übertragen werden.