JP2002517731A - ネットワーク測位システム（ｎｐｓ）を設けるための方法、及び、装置 - Google Patents

ネットワーク測位システム（ｎｐｓ）を設けるための方法、及び、装置

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Abstract

(57)【要約】 ネットワーク測位システム(NPS: Network Positioning System)は、GNSSに同期化したネットワークから発信するGNSSのような信号を使い、このネットワークは、地上設置型で低価格の測位ユニット装置を備える。これらの測位ユこット装置は、衛星不明瞭環境(satellite obscured environment)で、単独位置及ぴ相対位置を決定するために使われ、これによりGNSSとNPSとの間でも、継ぎ目なくトランジションする。(例えば戸外から屋内への送信)。測位ユニット装置は自己統合型なので、測位ユニット装置をGNSSにもNPSにも組み込むことが容易である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、一般的に言うと、未知位置にある物体又は利用者が複数のソースか
ら信号を受信し、そこから得られる情報を使用してその物体又は利用者の現在位
置を決定するという測位システム(positioning system)に関係するものである。
更に詳しく言うと、本発明は、衛星不明瞭環境(satellite obscured environmen
t;衛星からの信号が届かない場所)における高精度位置決定のため、GNSS(Global
Navigation Satellite System;全地球航空衛星システム)に同期化する自己統合
型の測位ユニット装置(positioning-unit device)のネットワークを使った測位
システムに関係するものである。 発明の背景 人類は、ある人又は物体が、地球表面のどの位置にあるのかを正確に測る必要
性を絶えず思考してきた。実際、位置を割り出す正確さ及び予測能力は、文明科
学技術の高さを判断する尺度である。人類は、六分儀とクロノメータ、慣性誘導
システム、LORAN、TRANSIT、そして最近ではGPSへと進歩し、地上の位置観測及
び航法技術を向上させてきた。
【０００２】 米国政府によって作成された24の衛星を有するGPS衛星群は、搭載原子時計に
よるクロック信号(timing signal)を送信している。開発が進んだ精密な様式を
使用して、3つ以上の衛星から信号を同時に受信する利用者受信機は、緯度と経
度という絶対的な地球座標を使って、自己位置決定ができる。GPSは、全世界で
利用可能だということと、リーズナブルな正確さと、エンドユーザーに無料だと
いうことから、位置決定に大き<貢献している。
【０００３】 GPSは、技術的には高度なものであるが、消費者レベルで広く採用されるには
、大きな制限がまだいくつかある。第一に、GPSの信号を受信するために、受信
機は、「視界内にある(in view)」衛星を必要とする。。これは、大きい障青物
が衛星と受信機の間に存在してはならないことを意味する。第二に、GPS方式で
は、2次元(即ち、緯度及ぴ経度)決定のためには3つ以上の衛星が、また3次元決
定(すなわち緯度、経度、及び、標高)決定のためには4つ以上の衛星が、視界内
にある必要がある。これらの二つの重大欠点が組合わさると、「都市峡谷(urban
canyons)」のような市街地においては、GPSへの信頼性は著しく低下し、また、
屋内や障害物を有する環境では、標準GPSは全く機能しない。従って、世界人口
の大半が生活する都市環境においては、GPSの使用は非常に限られている。「消
費者」にとって、GPSには、他にも使用限界があり、それは、GPSのグローバルな
可用性と、GPSの適度な高精度を得られる能力から生じる。内在的に、GPSは、約
15メートルの正確さを出す能力を持っている。米国政府は、敵国からの武器の正
確発射というかたちで、自国の衛星システムが敵に使われる可能性を懸念するよ
うになった。この理由で、GPSネットワークでの民間用信号は、正確に暗号化さ
れた米国軍の信号と比較して、意図的に劣化させられている。一般にSA(Selecti
ve Availability, 選択利用性)と呼ばれるこの劣化操作により、民間用信号の精
度は約100メートル2dRMSに減少されている。
【０００４】 SA制限を克服するために、DGPS(Differential GPS;ディファレンシャルGPS)と
いうシステムが、局地的に民間ユーザーのために開発された。DGPSにより、携帯
装置(mobile)のユーザーは、誤差数メートルという精密度を得られる。しかしな
がら、DGPSでは、費用の高い地方放送基地(local broadcasting station)を作ら
なくてはならない。更に、携帯装置の消費者は、GPS受信機にDGPS補正値を得る
ために、ラジオレシーバーという追加装置も購入しな<てはならない。最近更に
開発されたRTK(Real Time Kinematic;リアルタイムキネマティック)では、GPSシ
ステムの精度を更に向上して、約1センチの誤差にまで縮めた。この精密度は多
種の応用に非常に望ましいものではあるが、RTKは、測地学や測量学や物理学の
ような非常に専門的で技術的な分野のためのみの領域であるといえる。RTK受信
機は、一般的には、標準GPS受信機より、精度が高い分、高価である。RTKシステ
ムは、特殊なローカル送信器を必要とし、複雑さのレベルによっては、正確位置
が決定されるまでに、静止信号獲得のため、最高で10時間を要し得る。RTKに必
要な専門装置・技術と共に、必要な費用のレベルは、一般消費者や民間への使用
考慮の際、RTKに強く不利に作用する。
【０００５】 要約すると、GPSは、現代の測地と航法に素晴らしい恩恵を施している。しか
しながら、GPSは、開けた土地、砂漠、または、高海抜の環境でのみ、最高条件
で使用される。GPSの有用性は、都市峡谷においては著しく劣り、GPSが室内でも
使えるようにデザインされたことはない。更に、たとえ究極的にGPS信号が市街
地において得られたとしても、位置決定解答結果は、SAによる大幅劣化のため、
一部の地域ではほどんど役に立たない。この状況にある消費者がDGPS法やRTK法
で向上された精度に目を向けたとしても、相当な努力と費用とかなり複雑なイン
フラが必要になってくる。
【０００６】 これらの困難を克服するための試みを従来の技術(prior art)で説明する。単
独測位システム(例えばGPS)と相対測位システムを組み合わせたハイブリッド・
システムが開発されてきた。その中には、衛皇不明瞭になったとき「デッド・レ
ッコニング(dead reckoning)」を取り入れる慣性センサーシステム(internal se
nsor system)(米特許5,311,195)や、衛星不明瞭になったときに「デルタ位相測
位(delta phase positioning)」を行う民間ラジオ放送送信(commercial radio b
roadcast transmissions)米特許5,774,829)がある。
【０００７】 残念ながら、これらの従来の技術のシステムには欠点がいくつかある。デッド
・レッコニングは使用を重ねると累積エラーを示すし、デッド・レッコニングも
デルタ位相測位両も、精度が初期絶対位置精度(initial absolute position acc
uracy)までに限られてしまう。従って、初期位置不確実性(initial position am
biguity)が次に起こる位置決定解答に持ち越されてしまうのだ。デルタ位相の位
置の精度は、民間ラジオ放送送信地で幾何学的に使用されているものの影響を受
ける。ロービング受信機に見られるような未発達の幾何学では、お粗末な位置決
定解答を生み出す。加えて、デルタ位相の位置の精度は、送信信号の周波・波長
により影響され、低周波(つまり長波長)だと精度を低下させてしまう。更に、デ
ルタ位相ロービング受信機は、民間ラジオ放送送信地座標を予め知らなければい
けない。最後にあげられる欠点は、デルタ測位では、民間ラジオ放送送信以外に
、基準受信局受信機(reference receiver)及びデータリンクを必要とすることで
ある。米特許5,774,829によると、このデータリンクは、民間ラジオ放送送信信
号SCAチャンネル情報に置かれるという。これは、潜在的に、何千という民間放
送の協力を必要とし、管理という意味でもかなり問題にある。
【０００８】 標準GPS衛星群の能力の向上又は補強のため、「疑似衛星」(pseudolite;シュ
ードーライト)の使用を試みた技術も知られている。擬似衛星はGPSに似た信号を
送信する地上設置型送信機だ。最初に1977年に、米国国防総省によりアリゾナの
ユマ・フロービング・グランド(Yuma Proving Ground)でGPSの第一段階テストと
して使用された。疑似衛星は、飛行に充分な衛星が置かれる以前に、ユーザー設
備のテストとして、GPS衛星群補強のために使われたのである。1984年に、擬似
衛星がGPSシステム起動の上で補佐役になるものであり、航法を改善し、飛行な
どへの応用幾何学も改善するものだと初めて指摘したのは、クレインとパーキン
ソン(Klein and Parkinson)である。1986年に、パーキンソンとフィッチギボン(
Klein and Fitzgibbon)は測距擬似衛星の最良位置の割り出し方を開発・説明し
た。1986年には更に、ローカルエリアDGPSシステムの標準型を初めて開発したRT
CM-104委員会が、DGPS情報を擬似衛星によって送信する方法を提唱した。
【０００９】 現在、擬似衛星は高価な装置であり、ごく小数のみ製造されている。GPSL1とG
PSL2両方の周波数を送信するので、作動するためには、定期的に認可を受けるの
が普通だ。従って、通例、大学内の実験班、政府機関、軍隊、または非常に大き
い会社が、擬似衛星の使用をしてきた。そのため、この装置は、長期間知られて
きた一方で、一般的な場所や航法での使用は、非常にめずらしい。従来の技術は
、擬似衛星の限られた利用可能性を反映するものである。
【００１０】 ローカライズされた場所でGPS信号を高めるために擬似衛星を使用した産業も
いくつかあった。擬似衛星装置の飛行使用の代表として米特許番号5572218があ
り、これは航空機の最終進入の滑走路最終地点に擬似衛星を設置するという方法
である。これにより、非常に速く整数値サイクルバイアス決定(integer cycle a
mbiguity resolution)が得られ、非常に正確な測位を生み出す。米特許番号5375
059は、カタピラー社のような会社が如何に有効に擬似衛星をオープンピット鉱
山に応用したかの代表で、これらの装置の応用の更に典型的な例の一つである。
これらのシステムはその技術でよく知られた従来のローカルエリアの擬似衛星/
基準基地(reference station)設定を取り入れたものである。
【００１１】 米特許番号5686924「固定擬似衛星基準送信機付きローカルエリア位置飛行シ
ステム(Local-area position navigation system with fixed pseudolite refer
ence transmitters)」と米特許番号5708440「無許可周波のための擬似衛星トラ
ンスレーター(Pseudolite translator for unlicensed frequencies)」(両、Tri
mble等への特許)は、共通して、ローカルエリア上でのGPS信号補強を説明してい
る。このローカルエリアシステムは、擬似衛星/基準基地統合への明確な対策に
欠け、従って正確な位置決定のための時間理論の必須基本に欠ける。
【００１２】 GPS信号を特に屋内で発生させるものとして知られる従来の技術関連が一つあ
る。米特許番号5815114(Speal等)は、完全に遮蔽された環境に位置する擬似衛星
システムを説明している。このシステムは、コンピューター・プロセス・ユニッ
トから発生する信号を利用するものである。これらの信与は、建物内で、同軸ケ
ーブルを媒体として4つの擬似衛星に送られる。このローカル・エリア・システ
ムは、非常に複雑で広範囲に渡る装置を必要とし、また、オリジナル信号と再発
生された信号との衝突を避けるためGNSS衛星群から完壁に遮断されている必要が
ある。
【００１３】 これら全ての従来技術の引用は、ローカルエリアの遮断されたシステム上での
擬似衛星システムの初歩的利用を開示する。
【００１４】 従来の技術の中には、(a)地上設置型測位ユニット装置ネットワークをGNSSシ
ステムに継ぎ目なく(seamless)統合し、(b)地域の制限なし測位ユニット装置か
らの無限な伝播をおおむね可能にする、という方法や装置を開示するものはない
し、また、その技術方法を説くものもない。
【００１５】 建て込んだ地域での非常に正確な位置設置の必要性が急速に求められている。
携帯用の消費者装置の急増と土地独立情報(location-dependant information)を
求める声からも、実行可能で、統合されていて、しかも完壁な解決策の必要性は
明らかだ。携帯用アプリケーションにおいては、SAによって劣化されている標準
GPSでは不十分である。メートルレベル精度かそれ以上なものが不可欠だ。場所
によって違う技術を要求されることなく戸外から屋内へと継ぎ目なくトランジシ
ョンするシステムが、大いに望まれる。屋外・屋内を間わず、システムそれ自体
がよく広がり、また連続した空間にも広がっていくものも大いにの望まれる。更
に、GPSのような世界規範システムと結びつけることにより、既に使用可能で規
範化されたパーツと、容易な製造と、既知技術との相乗作用が得られる。インフ
ラストラクチャーのための専門家の助けが不要で、消費者レベルの価格で一般大
衆にこれらの恩恵を提供するシステムが最も望ましいものである。従来の技術は
これらの明らかな必要性を満たしていない。
【００１６】 従って、まったく今までになかった方法を使用してGPS式の技術を活用、増強
、拡大するとともに、上記に述べたGPS測位のデメリットを克服することが本発
明のゴールである。 発明の大要 位置ロケーションシステム(Position location system)を改良することが、従
って、本発明の目的である。
【００１７】 GNSSべ一スの位置ロケーションシステムが使用可能になる状況を増やすことも
、この発明の目的である。
【００１８】 更には、場所制限なしで伝播する地上設置型の測位ユニット装置(position-un
it devices)オープンアーキテクチャーネットワーク(open-architecture networ
k)を開示することも、この発明の目的である。
【００１９】 地上設置型測位ネットワーク上でGNSSのような信号を採用することも、またこ
の発明のもう一つの目的である。
【００２０】 更には、地上設置型測位ネットワークをつくり伝播する方法を説明することも
本発明の目的である。
【００２１】 またこの発明のもう一つの目的は、GNSS衛星群と継ぎ目なく統合する測位ユニ
ット装置ネットワークを提供することである。
【００２２】 この発明の目的には、更に、GNSS衛星群と同期化する測位ユニット装置のネッ
トワークを提供することもある。
【００２３】 さらに、この発明の目的は、GNSSべ一ス地点からネットワークベース地点への
継ぎ目なしのトランジションか、各位置システムφどの割り当て部分からでもの
位置割り出しかをする測位ネットワークを提供する測位ネットワークを提供する
ことである。
【００２４】 さらに、この発明の目的は、各位置システムに合わせたロービング装置を利用
して、GNSSべ一ス地点からネットワークベー一ス地点への継ぎ目なしのトランジ
ションか、各位置システムのどの割り当て部分からでもの位置割り出しかをする
測位ネットワークを提供する測位ネットワークを提供することである。
【００２５】 また、この発明の他の目的は、都市渓谷環境下においてGNSS位置システムを補
強する測位ユニット装置のネットワークを提供することである。
【００２６】 また更にこの発明の他の目的は、従来のGNSSが機能しなかったビル等の建築物
内の衛星不明瞭地域やその他の環境で、GNSS式単独測位を広げるユニット装置の
ネットワークを提供することである。
【００２７】 またさらに、自己観察とGNSS衛星群への自動統合をする測位ユニット装置と、
測位ユニット装置の現在のネットワークと、両方又は一方を開示することも、本
発明の目的である。これにより、衛星不明瞭環境と屋内環境の両方で、単独測位
と相対測位を提供する。
【００２８】 また、更に本発明の目的は、測位ユニット装置間の通信の初期化と維持のため
のプロトコルの方法を説くことである。これにより、測位ユニット装置間で、ネ
ットワーク情報をまわす。
【００２９】 更に、ネットワークを通じて受け取った補正値を供給するために、各測位ユニ
ット装置が基準受信機を含むことも本発明の目的である。
【００３０】 また更に、ネットワーク上くまなくRTK測位を提供し、これによりセンチメー
トル誤差という精度を提供することも、本発明の日的である。
【００３１】 また本発明の目的は、GNSS衛星とNPS測位ユニット装置両方に、疑似距離(psud
orange)と搬送波位相値を提供することでもあり、これによってメートル精度と
センチメートル精度を提供する。
【００３２】 更に本発明のもう一つの目的は、測位ユニット装置により高められる環境下で
、シングルエポック搬送波位相の整数値バイアス決定(integer ambiguity resol
ution;整数値不確定性を解くこと)をする2周波擬似衛星送信を提供することであ
る。
【００３３】 またさらに、GNSS信号と二つの擬似衛星信号との両方を受信する3周波受信機
を提供することも、本発明の目的である。
【００３４】 さらに本発明のもう一つの目的は、ネットワニク補正値が得られない時にも補
正値が得られるように、測位ユニット装置がWAAS補正値を受けるようにするもの
である。
【００３５】 更に本発明のもう一つの目的は、システム間がコンパチブルに保てるように、
現在のGNSS技術を取り入れた測位ユニット装置を供給することである。
【００３６】 更にこの発明のもう一つの目的は、技術者以外の者も伝播できる測位ユニット
装置のネットワークを提供することである。これにより、費用が高いインフラの
必要性も専門家技術に依存する必要もなくなる。
【００３７】 この発明自体を理解するためと、また、いかにしてこの発明が先行知識を取り
入れながら斬新で想像できなかった結果をユニークに与えているかを完全に理解
するためには、下記の測位の原理に精通することが大切である。 GPSの原理の概観 図1で、多数のGPS衛星101を示す。各GPS衛星101は、測位信号102を送信する。
各測位信号は、各GPS衛星101が搭載する原子時計を用いて正確に時を刻んでおり
、地上の管制局により時計の正確さをモニターされている。4個以上のGPS衛星10
1から未知点103までの測位信号の伝播時間から、地上に近いどの地点でも緯度、
経度、標高が測れる。衛星.101搭載の時計とGPS受信機103の時計に誤差、または
時刻オフセットが生じるため、測られた距離は疑似距離(pseudorange)と呼ばれ
る。3次元(x, y, z.)位置と時刻オフセットという4つ未知なことがあるため、3
次元位置の決定には少なくとも4個の衛星が必要になる。
【００３８】 GPS受信機により計算されるGPS時間は、(1)SA(Selective Availability;精度
劣化操作)(2)電離層遅延(3)対流圏遅延(4)衛星軌道情報(ephemeris)の誤差(5)衛
星時計の誤差(6)マルチパス(multipath)という6つの要因により誤差が生じる。
【００３９】 SAは、米国の国家安全保障のために米国国防総省により意図的にGPS衛星時間
と位置の精度を劣化させるものである。電離層遅延は、電離層中で電離粒子帯を
通るとき電磁波により経験される速度の遅れで起こる時間の誤差である。対流圏
遅延は、下層大気圏の水蒸気を通過するとき電磁波により経験される速度の遅れ
である。衛星軌道情報(ephemeris)の誤差は、実際の衛星位置と予測された衛星
軌道データの差である。衛星時計の誤差は、実際の衛星GPS時間と衛星データに
より予測された時間との差である。マルチパス(multipath)は、GPS受信機の近く
で局地的に電波が反射されておこるもので、それにより電波の遅れがおこる。米
国国防総省による自律型GPS(autonomous GPS)のエラーパジェットは、100メート
ル2dRMSと指定されている。もしより高い精度が必要とされる場合は、リDGPS(Lo
cal Area Differential GPS;ローカルエリアディファレンシャルGPS)が使われる
。
【００４０】 LADGPS(Local Area Differential GPS; ローカルエリアディファレンシャルGP
S)の原理 マルチパスと受信機雑音以外のGPS誤差は、全て、「空間に関係」するもので
ある。つまり、全ての誤差数値は、近距離にある受信機同士に共通するのである
。LADGPSは、GPS衛星電波で空間に関係したものを、無視できるレベルまで減少
させるものである。
【００４１】 さて、図2に、各衛星が測位信号202を送信する多数のGPS衛星201、LADGPS基準
受信機(reference receiver)204, RFデータリンク205, そしてGPS受信機203を示
す。位置が正確に分かっている地点に設置されたりDGPS基準受信機204は、検出
する衛星信号の推定擬似距離を計算する。そして、GPS衛星201から受信した疑似
距離を測定し、受信疑似距離から推定疑似距離を差し引いて、補正値を出す。LA
DGPS基準基地204は、RFデータリンク205で、GPS受信機203に、デジタルデータと
してこの補正値を送信する。GPS受信機203は、位置決定解答を出す前に、この補
正値を、該当する衛星から測定した疑似距離に加える。基準受信機204とGPS受信
局203に共通する誤差は、この手順を踏むことにより、完全に取り除かれる。
【００４２】 擬似衛星は、衛星が使うのと同じ方法で、LADGPS解決策を取り入れる。図3に
、それぞれの衛星が測位信号302を送信する多数のGPS衛星301、LADGPS基準基地(
reference station)304, RFデータリンク305, GPS受信機303, そして測位信号30
7を送信する擬似衛星送信機306を示す。擬似衛星送信機306がLADGPSシステムに
組み込まれると、基準受信機304は同時に擬似衛星疑似距離送信307を測定し、RF
データリンク305でGPS受信機303に疑似距離時間誤差を含む疑似距離補正値を送
信する。
【００４３】 LADGPS補正値は、GPS位置測定を、数メートルというレベルにまで改善する。
もしさらに精密な測地が必要とされる場合は、「CDGPS(Carrier Phase Differen
tial GPS;搬送波位相ディファレンシアルGPS)」という名で知られる技術が使わ
れる。 CDGPS(Carrier-Phase Differential GPS;搬送波位相ディファレンジアルGPS)の
原理 CDGPSは、基準受信機とユーザー受信機間の搬送波位相の差を使って、基準位
置とユーザー位置の差を計算するものである。
【００４４】 図3に戻るが、各衛星が測位信号362を送信する多数のGPS衛星301, CDGPS基準
基地304, RFデータリンク305, GPS受信機303、そして測位信号307を送信する擬
似衛星送信機306を示す。位置が正確に分かっている地点に設置されたCDGPS基準
受信機304は、視界内の全ての衛星301と擬似衛星306の瞬聞位相測定をする。基
準受信機304からの搬送波位相データは、RFデータリンク305でGPS受信機303に送
信される。GPS受信機303は、また、視界内の衛星301と擬似衛星306の瞬間位相測
定を計算し、その後、基準受信機304とGPS受信機303の位置関係を決定するため
に位相差を計算する。
【００４５】 ユーザー受信機は、端数位相(fractional phase)と搬送波全サイクルの任意の
数(arbitrary number of whole cycles of the carrier)を測るが、疑似距離内
にサイクルがいくつあるのか直接正確に決めることはできない。この数は、「整
数値サイクル不確実性(integer cycle ambiguity)」として知られるものだが、
他の方法で決定されなければならない。搬送波整数不確実性を解く従来の策は、
大きく言って3つに分けられる。サーチによる方法(search method)と、フィルタ
ーによるもの(filtering method)と、幾何学による方法(geometrical method)で
ある。これらの従来の方法では瞬間整数サイクル不確実性(instantaneous integ
er cycle ambiguity)を解くことはできない。
【００４６】 「WA(wide-laning;ワイドレーン)」として知られる最近のテクニックでは非瞬
間整数サイクル不確実性(non-instantaneous integer cycle ambiguity)を解く
という問題を克服した。WAは、ビート周波信号をつくる二つの周波数(伝統的にG
PSL1,GPSL2と呼ばれる)を掛けてフィルター(filter)する。このビート周波の波
長は、二つのおのおのの搬送波の波長よりかなり長い。そのため、整数値決定は
、ビート周波信号によって作られる更に広い「レーン(lanes)」の整数不確実性
を決めるために、疑似距離観察と共にされる。これらは、今度は、整数値バイア
ス決定のために探らなくてはならない整数の量(volume of integers)を大幅に減
少させる。
【００４７】 整数値サイクル不確実性(integer cycle ambiguity)が解かれると、CDGPS技術
はリアルタイムのセンチメートル誤差レベルの精度を生む。 望ましい実施例(Preferred Embodiment)の詳細 ここで使われる「位置(position)」とは、経度・緯度・標高のスコープ内を含
むものなので、「測位ユニット装置(positioning-unit device)」とは固定した
ものと移動するものの装置両方を含む。
【００４８】 望ましい実施例では、測位ユニット装置とは、「視界内にある」測位ユニット
装置間の通信のための送信・受信手段と、単独位置計算と相対位置計算の両方又
は一方を行うプロセッシング(processing)手段と、ネットワークデータオブリゲ
ーション(network data obligation)をコントロールするコントロール手段を有
する。
【００４９】 移動測位ユニット装置は、固定測位ユニット装置同様の原理を使って拝作しネ
ットワークに組み込むものなので、必要の際には、移動測位ユニット装置も動的
標識(dynamic beacon)として使用する。故に、移動測位ユニット装置は、位置精
度を高めるために、近くにある他の移動体の測位ユニット装置の測位信号を、自
己測距計算に取り入れる。望ましい実施例では、移動測位ユニット装置が測位信
号を送信する必要はない。
【００５０】 本発明によると、測位ユニット装置の単独的・相対的位置決定は、GNSS(Globa
l Navigation Satellite System;全地球的航法衛星システム)が提供する信号に
同期化された測位ユニット装置送信ネットワークを使うことによって、達成され
る。ここにある望ましい実施例では、GPSからなるGNSSを参照して説明したが、
その他のGNSS、又は、絶対位置システム(absolute position system)を使っても
、本発明範囲から外れることはない。
【００５１】 この発明は、現在のGPS技術では視界不明瞭の場所で特に応用されるものであ
るが、それ専用という意味ではない。これらの環境は、中心ビジネス街である「
都市渓谷」と屋内環境を含む。
【００５２】 望ましい実施例では、測位ユニット装置は、多数の測位ユニット装置をネット
ワークに統合させるために、コード(CDMA)と時間(TDMA)の複合区分を使用し、単
一送信/受信周波を保つ。
【００５３】 測位ユニット装置は、まずGPS衛星と、ネットワーク上の他の測位ユニット装
置との、両方か一方から情報収集し、それから、受信した測位信号に基づいて、
自己位置を決定する。この初期情報収集時間に、測位ユ三ット装置は、未使用の
TDMA/CDMAスロットを決定し、それらを、自己送信サイクルに使用する。
【００５４】 測位ユニット装置は、ひとたびTDMA/CDMAスロットが選ばれると、その選ばれ
たTDMA/CDMAスロットで、自己測位信号を送信し始める。運転可能な測位ユニッ
ト装置の数が、使用可能なCDMA/TDMAスロットの数を越えた時は、ネットワーク
に入ることを希望する他の測位ユニット装置は、スロットが使用可能になるまで
情報収集し続ける。故に、このシステムは、自動的に測位ユニット装置が余剰に
なるのをモニターするものである。
【００５５】 測位ユニット装置送信機は、(a)ネットワークのTDMA(time division multiple
access)条件を満たし、(b)並置された受信機が同送信周波数の他のソースから
広範囲に及ぶ信号を受け、また、(c)CDMAスペクトル技術に大小なりとも関係す
ると知られる問題を少しでも解決するために、パルスされる。
【００５６】 図4に、直接測距単独測位ネットワークを示す。直接測距測位ユニット装置402
は、受信機403及び並置されたパルス送信機404に統合されている。受信機403は
、視界内にある全てのGPS衛星401からの測位信号406と、視界内にあるすべての
測位ユニット装置404送信機からの測位信号405とを、両方受信することが可能で
ある。受信機403は、視界内にある4つ以上の衛星信号406と測位ユニット装置送
信405との、両方又は一方から、位置情報とGPO時間を決定し、並置されたパルス
送信機404から、この位置情報とGPS時間を送信する。この送信された測位信号は
、それから、視界内にある他の測位ユニット装置によって直接測距源(direct-ra
nging source)として使用される。
【００５７】 全測位ユニット装置は、その送信をGPS時間と直接同期化し、故に直接測距単
独測位ネットワークを作り上げる、しかしながら、直接測距ネットワークの精度
はGPS合成時間精度(composite clock accuracy)によって影響をうける。米国国
防総省による自律型GPSのエラーバジェットは、100メートル2dRMS、又は、340ナ
ノセカンド(時間の95%)と指定されている。直接測距単独測位ネットワークから
より高精度を得るためには、時計スムージング(clock-smoothing)の技術が必要
とされる。その送信機時計は、こういった誤差を平均化するために、一日に数ナ
ノセカンド内の誤差におさえる安定度が必要だ。これは、現在のところ、原子時
計の標準であるが、高額で複雑だという性格を持つ。この原子時計スムージング
なしで、この直接測距ネットワークは、100メートル2dRMSという自律型GPSと同
じ精密さを持つだろう。
【００５８】 原手時計標準は使え得るが、一方では、大量生産と消費者レベルのネットワー
クアクセスを可能にすることが、望ましいモデルの目的である。従って、望まし
いモデルは、必要とされる精度向上のために単独測位ネットワークの補正値を取
り得れるものである。
【００５９】 図5に、補正された測位ネットワークを示す。補正された測位ユニット装置502
は、基準受信機503及び並置されたパルス送信機504に統合されている。基準受信
機は、視界内にあるすべてのGPS衛星501からの測位信号506と、そして視界内の
全ての測位ユニット装置送信機504からの測位信号505と、両方受信可能である。
基準受信機503は、視界内の4つ以上の衛星信号506と測位ユニット装置送信505の
、両方又は一方から、位置及びGPS時間を決定し、この位置とGPS時間情報を、リ
アルタイムLADGPS補正値507と共に、並置されたパルス送信機504から送信する。
これによりLADGPS基準受信機ネットワーク分布が作られる。
【００６０】 LADGPS補正値を単独測位ネットワークにのせることにより、精度は数メートル
まで高くなる。ユーザー位置への補正値は、ユーザー位置と、いつでも使えるLA
DPS基準受信機の時計との間で、相関的に決定されるものである。大事なことは
、精密時計情報は基準受信機には必要ないということである。これは、既知の基
準受信機位置は4次元だからである。つまり、基準受信機は現地時間補正を含む
ということだ。疑似距離補正値の一貫した時刻オフセット誤差も、ユーザー受信
機に影響があるに過ぎない。ユーザーが受信機位置にのみ興味があるとしたら、
この時計補正は任意なものになる。
【００６１】 各測位ユニット装置は、LADGPS補正値を、視界内にある全測位ユニット装置か
ら受信する。従って、測位ユニット装置は12以上のLADGPS補正値を同時にアクセ
スできる。測位ユニット装置は、位置決定解答を出す時に、一つのLADGPSソース
からのみの補正値を使用しなければならない。測位ユニット装置は、最終的なLA
DGPS位置決定解答平均を提供する前に、視界内の全LADGPSソースからの位置決定
解答を計算することにより、位置情報の正確さを更に改善できる。
【００６２】 代わりの方法として、測位ユニット装置は、予め決定しておいた下記のような
他選択基準によっても、LADGPS選択に加重値を与える。(a)基準受信機近接。つ
まり基準受信機がユーザーの装置に近ければ近いほど、マルチパスの空間相互関
係の可能性が高くなり、補正値のエプシロン誤差(epsilon error)の影響が低<な
る。(b)基準受信機の幾何学。つまり、局地測位ユニット装置が幾何学的に優秀
なら、高精度のLADGPS補正が得られる。(c)観測源の相互関係。つまり、基準局
受信機は、衛星と(観測できる)擬似衛星の両方又は一方を有す同セットのものを
、ユーザー装置として、観測しなくてはならない。(d)信号強化/完全データ。つ
まりデータは、最小限の誤差修正の雑音比になるように、よい信号で受け取らな
ければいけない。
【００６３】 疑似距離精度に対する懸念は、マルチパス、特に屋内環境でだ。この誤差要因
により疑似距離は数十メートルという不正確さを持ち得る。しかしながら、マル
チパス効果は、搬送波位相方法を使用すると、センチメートルレベルにまで軽減
する。測位ユニット装置では、高精度の位置を決定するためと、疑似距離のマル
チパスからの影響を排除するために、搬送波位相測量を利用することが望ましい
。
【００６４】 CDGPS測量は、整数サイクル不確実性(integer cycle ambiguity)という欠点を
持ち、故に、この問題を解決する方法が要求される。2周波WL(wide-laning)が、
高マルチパス環境での整数値バイアス決定には望ましい解決策である。整数はシ
ングルエポック(single epoch)で決定することができ、その後決定され続け、そ
の結果サイクルスリップ(cycle slips)を取るに足らないことにする、 図5に戻り、搬送波位相補正値により修正されたネットワークを示す。搬送波
位相補正された測位ユニット装置502は、基準受信機503と並置された2周波パル
ス送信機504に合体している。基準受信機は、視界内にある全GPS衛星501からの
測位信号506と、視界内にある全測位ユニット装置送信機504からの測位信号505
とを、両方、受信可能である。基準受信機503は、視界内の4つ以上の衛星信号50
6と測位ユニット装置送信505の、両方または一方から、位置及びGPS時間を決定
し、この位置とGPS時間情報を、リアルタイムリDGPSとCDGPS測量地507と共に、
並置きれた2周波パルス送信機504から送信する。これによりDGPS/CDGPS基準受信
機ネットワーク分布となる。
【００６５】 NPS環境で、CDGPS解答を使用することにより、位置精度は数センチメートルに
まで高められる。よく知られたテクニック「ダブルディファレンジング(double
differencing)」が、時計誤差を除<のに使われるのだ。 通信プロトコル 自己統合型のNPS開発は、測位ユニット装置問に特別な通信プロトコルを必要
とする。各測位ユニット装置は、GPS衛星と測位ユニット装置の通信取得とID確
認のためにCDMAゴールドコードを使用する。GPS設計仕様は、ゴールドコード番
号1から32を衛星に、ゴールドコード番号33から37を擬似衛星に使う。GPS仕様は
、更に、他のゴールドコード番号を、WAASやEGNOSなどの他のシステムに使用す
る。測位ユニット装置を標準GPSシステムに統合させるために、測位ユニット装
置が、標準GPSシステムに使用されていないゴールドコードを使うことが望まし
い。動的に(dynamically)視界内のネットワークでの各測位ユニット装置の認識
を確実にするため、ゴールドコードは、各測位ユニット装置に付けられる。
【００６６】 測位ユニット装置は、ネットワークを通じて、適切なGPSとNPSの情報をまわす
。
【００６７】 通信GPSは、(a)GPS衛星群を同期してそこから直接測距するGPS時間と、(b〉衛
星不明瞭環境において「大気準備完了(sky ready)」状態で測位ユニット装置を
保てるよう使われるGPSアルマナック(almanac;他の衛星の位置情報)データを備
える。
【００６８】 通信NPSは、(ａ)NPSとGPS時計補正を含むNPSとNPS時間を同期化するために使
われるNPS時間と、(b)ECEF(Earth Centered Earth Fixed;地球中心固定座標系)
位置座標として表される測位ユニット装置位置と、(c)NPS LADGPS/CDGPSデータ
と、(d)NPS DAD(Dynamic Almanac Data;動的な他衛星位置情報データ)を備える
。
【００６９】 DADのデータは、ネットワーク通信を完全にするのに必要である。図6を参照さ
れたい。数個の測位ユニット装置602を、NPSの設定と通信に望ましい地域に置く
。第一測位ユニット装置602-1は、建築物603の存在によって、第2測位ユニット
装置602-2への通信を遮られる。しかしながら、第3測位ユニット装置602-3は、
第1測位ユニット装置602-1からも第2測位ユ=ット装置602-2からもデータ受信可
能である。これは、もし第1測位ユニット装置602-1が(例えば)CDMAゴールドコー
ド33を送信し始め、第2測位ユニット装置602-2もCDMAゴールドコード33の送信開
始を選んだら、潜在的にCDMA衝突(conflict)に繋がる。つまり、3番目の測位ユ
ニット装置602-3は、同じCDMAゴールドコードを二つの測位ユニット装置から受
けることになるからだ。この潜在的問題は、「DAD」の使用により除去される。
【００７０】 従来のGPSシステムでは、各衛星は、GPSコントロール部からアップロードした
同じアルマナックデータを送信する。このアルマナックデータは、全ての軌道パ
ラメーターと、現在GPS衛星群全体で使用中のID番号を示す。
【００７１】 NPSシステムは、個々の測位ユニット装置がそれぞれ固有の動的アルマナック
を使用する。個々の測位ユニット装置により与えられるDADは、(a)測位ユニット
装置の自己位置と、TDMAスロットとCDMAゴールドコード番号の一方又は両方と、
(b)TDMAスロットとCDMAゴールドコード番号の一方又は両方の一覧(catalogue)と
、視界内の他の全測位ユニット装置の位置データの情報を含む。ネットワークに
入ろうとする測位ユニット装置は、適当なTDMAスロットとCDMAゴールドコード番
号の一方又は両方を決定するために、視界内にある全測位ユニット装置からDAD
を求める。
【００７２】 このDADプロトコルは、TDMAスロットとCDMAゴールドコード番号のうちの、一
方又は両方の衝突を避ける。
【００７３】 またDADには、高速衛星測位ユニット装置ドップラー情報や測位ユニット装置
獲得などの他の情報とか、NPSの高速サーチ機能のための固有のユーザーＩDも含
めることが可能だ。
【００７４】 通信目的のためのNPW帯域幅が適当であれば、測位ユニット装置が、固有のユ
ーザーデータを、NPS中いたるところで、送信可能だ。このデータは、固有のユ
ーザーＩDや位置や時間や「今タクシーを差し向けろ」というコマンド機能まで
、情報を含み得る。位置べ一スにあるユーザーリクエストを受信し実行する中心
ゲートサービス(central gateway service)に、情報を回すこともできる。上記
の例でいうと、タクシー会社は、予約確認の返事や、タクシー到着までの予想待
ち時間を返信する。情報は、中心ゲートサービスを経ずにNPSを通して流すこと
もできる。この情報は、ネットワーク上で他の測位ユニット装置を探すときコマ
ンドを「見つけろ」というような機能も含み得る。 望ましい信号とハードウエア構造 測位ユニット装置が、現存するGPSの技術との適合性を保つのは、非常に有利
なことである。これにより、現存するGPSのハードウエアを最大限に利用し、一
方で、測位ユニット装置の製造と小型化のコストを最小限におさえる。NPSは、(
a)正弦波直接拡散スペクトラム(sinusoidal direct-sequence spread spectrum)
送信と、(b)1023ビット2相位相変調変調方式(bi-phase shift key)の変調疑似ラ
ンダム「ゴールドコード」と、(c)1.023MHzのチッピングレートと、(d)2相位相
変調方式の変調ナビゲーションメッセージと、(e)標準自動相関技術(standard a
utocorrelation techniques)と通信ハードウェア(correlator hardware)と、(f)
L1受信のための標準RF受信機デザインと、(9)標準GPSコントローラーとメモリー
デザインなどの基本的要素と、を取り得れることにより現存するGPSの構造にき
っちりと繋がる。
【００７５】 しかしながら、もともとのGPSインフラストラクチャrは、地上設置型測位シス
テムに統合されるようにはデザインされてこなかった。NPSがGPS技術の本質を、
伝播地上測位ネットワークを通して広げることにより、望ましい実施形態におい
ては、次のような基礎的GPS要素が向上する。(i)測位ユニット装置受信及び送信
のための周波オフセット。これは、また、WL(wide-lane;ワイドレーン)整数値バ
イアス決定の技術の使用を容易にする。(ii)測位ユニット装置受信のための受信
機の動的距離(dynamic range)が増えること。(iii)航空、更に通信メッセージの
ためにデータ帯域幅が増えること。(iv)追加CDMA(Code Division Multiple Acce
ss)ゴールドコードの使用。(v)測位ユニット装置の統合と拡大のための通信プロ
トコル。
【００７６】 図7に、以上に説明した測位ユこット装置701の望ましいハードウェアーの実施
例を示すが、これは、3周波基準受信機702と2周波パルス擬似衛星送信機703を備
える。3周波基準受信機702は、全GPS衛星からのC/A(Course/Acquisition)疑似ラ
ンダムコードをL1(1575.42MHz)704で、且つ、全測位ユニット装置パルス擬似衛
星を予め決められた二つの擬似衛星周波数705で、受信する。後者はISM(Industr
ial, Scientific & Medical;産業化学医療用)バンド2.4GHzが望ましいが、これ
でなくてもよい。3周波基準受信機702は、データリンク707を通じて、並置され
るパルス擬似衛星送信機703に測位データを流す。計算された位置は、将来参照
するために不揮発性記憶媒体(non-volatile memory)にも記憶される。
【００７７】 測位ユニット装置パルス擬似衛星送信機703は、二つの別の1023bitC/Aコード
を送信するBPSK(dual frequency bi-phase shift key;二周波二相変調方式)送信
機を備える。このC/Aコードは、1.023MHzのチップで、なるべく2.4GhzISMバンド
のものが望ましい。706の個々の周波数は、個々のC/AコードによりBPS変調され
た1000bpsのナビゲーションメッセージを持つ。上記に述べたようにこ望ましいN
PS信号の実施形態例は、最高の適合性が得られるよう、GPS信号構造と深く関係
している。標準GPSナビゲーションデータは、50bpsで送有される。通信帯域幅を
改善するために、望ましいNPSの実施例では、キャリアごとに1000bpsの帯域幅を
使用する。これにより、各擬似衛星は、それぞれが、2000bpsデータリンクにア
クセスできる。その上、QPSK(quadurature phase shift keying、四相位相変調
方式)、又は、データ圧縮(compression)技術が、通信帯域幅を更に広げるために
、他の実施形態でも使用され得る。
【００７８】 測位ユニット装置擬似衛星の望ましい実施例では、WL整数値バイアス決定技術
を使用して二つの周波数を送信する。これらの周波数は、1575.42MHzのGPSL1を
オフセットした周波ISMバンド内で送信されるものである。これにより、測位ユ
ニット装置送信が標準GPS信号L1と混信しないことを確かにする。ISMバンドで送
信する他の利点は、特定の規定認可を受けずに測位ユニット装置が使えることだ
。
【００７９】 望ましい測位ユニット装置では、GPS衛星からの標準GPS50bpsナビゲーション
メッセージと、測位ユニット装置擬似衛星からの1000bpsナビゲーションメッセ
ージと、更に、WAAS(Wide Area Augmentation System)衛星からの250bpsのナビ
ゲーションメッセージを復調する。これにより、最も正確で継ぎ目ない統合化が
できれば、測位ユニット装置は、全てのソースからのデータを利用できることに
なる。
【００８０】 固定測位ユニット装置ハードウエアは、特別な設置制限があるわけではないの
で、例えば、測位ユニット装置を、直接ソケットにプラグインするものに入れ込
むようにも製造できる。その場合、その測位ユニット装置は、使用可能なネット
ワークに限りがあるとしても、プラグインさえすれば、自動的にネットワークに
入れる。 ネットワークの初期化 さてもう一度図5に戻るが、基準受信機503-1と並置される測位ユニット装置パ
ルス擬似衛星504-1を有する第一の測位ユニット装置502-1は、GPS衛星群501に対
して自己観測を行い、平均位置を求める。他の方法としては、測位ユニット装置
を、既に位置がどこかわかっている場所に置くこともできる。そして、第一測位
ユニット装置の基準受信機503-1は、LADGPS/CDGPS視界にあるGPS信号506の測量
値と、それと並置されたパルス擬似衛星送信機504-1の測量値を決定する。
【００８１】 LADGPS/CDGPS測量値の平均位置は、その後、ナビゲーションメッセージで、並
置されたパルス擬似衛星送信機504-1から送信される。
【００８２】 第二測位ユニット装置502-2は二第一測位ユニット装置502-1の範囲に配置され
る。第二測位ユニット装置基準受信機503-2は、GPS衛星信号506と、第一測位ユ
ニット装置パルス擬似衛星送信機504-1からの信号を受信する。第二測位ユニッ
ト装置装置502-2は、正確な位置を決定するために、第一測位ユニット装置502-1
のLADGPS/CDGPS測量値507と距離信号を使う。それから、第二測位ユニット装置5
02-2は、視界にある全GPS衛星501と全測位ユニット装置502のためにLADGPS/CDGP
S測量値を決定する。LADGPS/CDGPS測量値は、ナビゲーションメッセージとして
、並置されたパルス疑似衛星送信機504-2から送信される。
【００８３】 第三測位ユニット装置502-3は、第一測位ユニット装置502-1と第二測位ユニッ
ト装置502-2との範囲内に置かれ、第一測位ユニット装置502-1と第二測位ユニッ
ト装置502-2と同様に、位置を決定する。これで第三測位ユニット装置502-3には
、選べるLADGPS/CDGPS測量値が二つあることになる。
【００８４】 第四測位ユニット装置502-4は、第一測位ユニット装置502-1と第二測位ユニッ
ト装置502-2と第一測位ユニット装置502-3の範囲内に置かれ乱第四測位ユニット
装置502-4は、他の3つの測位ユニット装置同様に、位置を決定する。これで第四
測位ユニット装置502-4には、選べるリDGPS/CDGPS測量値が四つあることになる
。
【００８５】 少なくとも4つの測位ユニット装置が初期化されれば、「上空視界(sky view)
」なしでネットワークが広がり始める。この時点から、どの測位ユニット装置も
、GPS衛星と測位ユニット装置のコンビネーションで、少なくともどちらかの4つ
に繋がる位置にいれば、自己位置決定ができ、NPSと交信し続けられる。
【００８６】 図8を参照されたい。4つ以上の固定された測位ユニット装置802-1, 802-11, 8
02-3, 802-4が測定カの確かな場所に設置、作動されると、都会渓谷や建物804内
のような衛星不明瞭環境においてでも、測距信号が受信できる。全GPS衛星信号8
06は不明瞭だが4つ以上の測位ユニット装置802-1, 802-2, 802-3, 802-4の視界
内にある測位ユニット装置803も、自己位置決定能力を持つ。測位ユニット装置
信号が建物804内が通るかに関しては限界があるかもしれない。しかしながら、
ひとたび建物内の測位ユニット装置803が位置決定解答を得れば、他の測位ユニ
ット装置は、自己統合でき、屋内環境でNPSを更に広げながら、この装置803から
広がってゆく。これにより、測位ユニット装置の「蜘蛛の巣のような」構造の発
達に繋がってゆくのである。この蜘蛛の巣のような構造を持つネットワークによ
り、NPSは、幾何学、信号強度、測距観測という点においても瞬間整数値バイア
ス決定と言う点においても強みを持つことになり、この利点により非常に高精度
な結果を得られることになる。
【００８７】 幾何学に優れていることは、正確な位置決定においては最も大切なものであり
、測位ユニット装置の成功に繋がるものである。幾何学は、「GDOP」(Geometric
Dilution of Precision;幾何学的精度低下率)という単位を持たない言葉で測ら
れる。高いGDOP条件での測位ユニット装置の広がりを拒否することにより、幾何
学上の伝達誤差(geometric propagation errors)を厳し<コントロールすること
が望ましい。過度のGDOP値を持つ測位ユニット装置がネットワークに入るのをリ
ジェクトするような設定が望ましい。 ネットワーク構造の側 望ましいNPSの実施例においては、ユーザー用測位ユニット装置は、各々、環
境に応じて違う方式で自己位置決定をするようになっている。
【００８８】 ユーザー用測位ユニット装置は、3つ以上のGPS衛星信号から測距する自律型GP
S受信機として使用される。これにより、100メートル2dRMSの位置精度を得られ
る。
【００８９】 ユーザ'用測位ユニット装置は、2つ以上のGPS衛星信号からの測距可能で、ま
た更に、WAASの補正値衛星(differential correction satellite)からの測距も
可能で、数メートルの補正値位置精度が得られる。
【００９０】 ユーザー用測位ユニット装置は、2つ以上のGPS衛星信号から測距可能で、また
、他の一つの固定測位ユニット装置一つからも測距可能だ。その固定測位ユニッ
ト装置は、更に測距源を提供し、メートルレベルの精度が得られるLADGPS補正値
も提供する。一つの固定測位ユこット装置は、初期整数値バイアス決定が可能の
際は、更にCDGPS補正値も提供する。これは、従来の衛星、又は、移動測位ユニ
ット装置幾何学変化によって達成される。
【００９１】 ユーザー用測位ユニット装置は、多数のGPS衛星信号から測距可能で、都市渓
谷の場合などは多数の固定測位ユニット装置からも測距可能だ。このシナリオで
は、幾何学的に優れた測距源を十二分に得られることになる。5つの2周波測位ユ
ニット装置へのアクセスにより、単一エポックWL搬送波位相整数値バイアス決定
が行われ、これによりセンチレベルの精度を提供する。
【００９２】 ユーザー用測位ユニット装置は、多数の固定測位ユこット装置からのみの測距
も可能だ。これは、屋内のような衛星から閉ざされた環境の時に起こる。5つの2
周波測位ユニット装置へのアクセスにより、単一エポックWL搬送波位相整数値バ
イアス決定が行われ、これによりセンチレベルの精度を提供する。 代わりの実施例(Alternate Embodiments) 測位ユニット装置に、自律型な単独測位を可能にするために、原子時計のよう
な精密時刻標準(precision time standards)を含ませることもできる。その際は
、測位ユニット装置時計をモニターする必要があり、また、ネットワーク時間の
正確さを保つための時刻電送技術が必要になる。
【００９３】 測位ユニット装置は、ペア方向関連(pairs-wise)べ一スで交信することもでき
、これにより装置問で相対測位ができる。この相対測位技術は、測位ユニット装
置ネットワークに広がり、相対測位ユニット装置の蜘蛛の巣のような構造を作り
あげる。
【００９４】 移動型測位ユニット装置は、受信専用装置専用にも設定できる。この場合は、
移動型測位ユニット装置は、3次元位置決定のために、その視界内で送信してい
る他の測位ユニット装置を4つ以上必要とする。
【００９５】 上記は本発明の代わりの実施例というかたちで説明されたものであるが、ここ
で上げた例のような修正とバリエーションは、この技術に精通した人にとっては
明らかなように、本文書で述べられてきた本発明の拡張範囲領域として考えるべ
きである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術のGPS(Global Positioning System;全地球測位システム)を
図で示したものである。
【図２】従来の技術のDGPS(Differential Global Positioning System:ディファ
レンシャルGPS)を図で示したものである。
【図３】従来の技術で、補正された(differentially corrected)擬似衛星送信機
を統合したDGPSを図に示したものである。
【図４】直接測距(direct-ranging)測位ユニット装置を取り入れた、本発明によ
るNPS(Network Positioning System;ネットワーク測位システム)の実施例の一つ
を、図に示したものである。
【図５】補正された測位ユニット装置を取り入れた、本発明によるNPSの望まし
い実施例の一つを、図に示したである。
【図６】測位ユニット装置の電波が届かない環境における、本発明によるNPSの
他の実施例を、図に示したものである。
【図７】本発明によるネットワーク測位ユニット装置の全体構造の実施例の一つ
を図に示したものである。
【図８】衛星不明瞭環境における、本発明によるNPSの全体構造の実施例の一つ
を、図に示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】測位ユニット装置のネットワークをつくる方法で、 (a)測位ユニット装置が視界内の全ての測位信号、GNSS(Global Navigation Sate
    llite System;全地球航空衛星システム)の衛星及び他の測位ユニット装置から選
    ばれた前記測位信号を決定し、 (b)前記測位ユニット装置が、前記測位信号から、自己位置を決定し、 (C)前記測位ユニット装置が、自己測位信号を送信する、 というステップを踏む方法。
  2. 【請求項２】請求項1で述べられた方法で、全ての測位ユニット装置をGNSSに同
    期化させる方法。
  3. 【請求項３】請求項1で述べられた方法で、全ての測位ユニット装置がその測位
    ユニット装置の位置を表す搬送波を変調する送信手段を含む方法。
  4. 【請求項４】請求項1で述べられた方法で、測位ユニット装置が変調された搬送
    波、GNSS衛星と測位ユニット装置を備えるグループから選ばれる前記変調された
    搬送波信号を受信するための受信手段を含む方法。
  5. 【請求項５】請求項1で述べられた方法で、測位ユニット装置が変調された搬送
    波信号、測位ユニット装置の位置決定のための測距情報を引き出すためにGNSS衛
    星と測位ユニット装置を有するグループから選ばれる前記変調された搬送波信号
    を復調する手段を含む方法。
  6. 【請求項６】請求項1で述べられた方法で、測位ユニット装置が変調された搬送
    波信号、測位ユニット装置間で送信される通信データを引き出すためにGNSS衛星
    と測位ユニット装置を有するグループから選ばれる前記変調された搬送波信号を
    復調する手段を含む方法。
  7. 【請求項７】請求項1で述べられた方法で、測位ユニット装置が変調された搬送
    波信号、測位情報の精度を高める補正値を引き出すために、GNSS衛星と測位ユニ
    ット装置を有するグループから選ばれる前記変調された搬送波信号を復調する手
    段を含む方法。
  8. 【請求項８】請求項1で述べられた方法で、測位ユニット装置が変調された搬送
    波信号のための2周波送信手段手段を含み、搬送波位相整数値バイアス決定技術
    を使用する方法。
  9. 【請求項９】請求項1で述べられた方法で、測位ユニット装置が複数の測位ユニ
    ット装置からの変調された2周波信号搬送波信号を復調する手段を含み、搬送波
    位相整数値バイアス決定技術を使用する方法。
  10. 【請求項１０】(a)GNSS衛星と他の測位ユニット装置を有するグループから選ば
    れる測位信号を受け取る手段と、 (b)前記測位信号から距離計算と位置計算を行うための手段と、 (c)独自な測位信号を送信する手段と、 を備えた測位ユニット装置。
  11. 【請求項１１】請求項10で述べられた装置で、前記独自な測位信号のパルス送信
    をする手段を含む装置。
  12. 【請求項１２】請求項10で述べられた装置で、前記独自な測位信号を2周波送信
    する手段を含む装置。
  13. 【請求項１３】請求項10で述べられた装置で、前記位置決定信号と前記独自な測
    位信号を3周波受信する手段を含む装置。
  14. 【請求項１４】請求項10で述べられた装置で、受信した前記測位信号の補正値を
    出す手段を含む装置。
  15. 【請求項１５】請求項10で述べられた装置で、前記独自な測位信号を2周波送信
    する手段を含む装置。
  16. 【請求項１６】請求項10で述べられた装置で、受信した前記測位信号と前記独自
    な測位信号を3周波受信する手段を含む装置。。
  17. 【請求項１７】請求項10で述べられた装置で、受信した前記測位信号と前記独自
    な測位信号の搬送位相整数値サイクル不確実性を解く手段を含む装置。
  18. 【請求項１８】測位ユニット装置ネットワークを広げる方法で、 (a)測位ユニット装置が、視界内の全測位信号、GNBS衛星と他測位ユニット装置
    を有するグループから選ばれる前記測位信号を決定し、 (b)前記測位ユニット装置が、前記他測位ユニット装置との関係、予め決められ
    た選択基準により決定する上記関係を決定するために、前記他測位ユニット装置
    から視界内にある前記測位信号を観測し、 (c)前記測位ユニット装置が前記関係に基づいた独自な測位信号を選び、 (d)前記測位ユニット装置が前記独自な測位信号を送信する、 ステップを有する方法。
  19. 【請求項１９】請求項18で述べられた方法で、全ての測位ユニット装置がGNSSに
    同期化される方法。
  20. 【請求項２０】請求項18で述べられた方法で、測位ユニット装置間の送信データ
    を引き出すために、変調された搬送波、GNSS衛星と測位ユニット装置を有するグ
    ループから選ばれる上記変調された搬送波を復調する手段を含む方法。
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