JP2000075013A - ディファレンシャルgpsに基づくcdmaネットワ―ク - Google Patents

ディファレンシャルgpsに基づくcdmaネットワ―ク

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JP2000075013A
JP2000075013A JP11225419A JP22541999A JP2000075013A JP 2000075013 A JP2000075013 A JP 2000075013A JP 11225419 A JP11225419 A JP 11225419A JP 22541999 A JP22541999 A JP 22541999A JP 2000075013 A JP2000075013 A JP 2000075013A
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gps
receiver
mobile subscriber
subscriber terminal
error
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JP11225419A
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English (en)
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Everardo D Ruiz
デイ.ルイズ エバーラード
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Texas Instruments Inc
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Texas Instruments Inc
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/07Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing data for correcting measured positioning data, e.g. DGPS [differential GPS] or ionosphere corrections
    • G01S19/071DGPS corrections
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S2205/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S2205/001Transmission of position information to remote stations
    • G01S2205/008Transmission of position information to remote stations using a mobile telephone network

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度で低コストなGPSベースの位置決め
システム。 【解決手段】 GPS信号を受信するためのGPS受信
機(23)、(31)、GPS誤差表示信号を受信する
ための移動体加入者端末(25)、及び、GPS誤差表
示信号及びGPS信号に応答して、補正された位置表示
を提供する、好ましくはDSP(37)である回路を含
むロケーター・システム。更に、移動体加入者端末から
離れたGPS誤差表示信号の源も提供される。移動体加
入者端末はCDMA受信機(33)も含む。GPS受信
機(31)、移動体加入者端末(25)、及びDSP
(37)は、単一ユニットとして含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、標準の低コストな
GPSベースのシステムで提供されるよりも高い精度を
有する、改良された低コストなGPSベースの位置決め
システム、及び、そのシステムを、符号分割多重アクセ
ス(CDMA)ネットワークで動作する移動体加入者端
末(mobile subscriber unit)に統合することに関連す
る。
【0002】
【従来の技術及びその課題】全地球測位システム(GP
S)は、それぞれが固有の信号を生成する、宇宙空間に
正確に位置づけられた一連の人工衛星であり、これによ
り、受信した信号を使って数学的に計算することによっ
て、多数のこれらの信号の受信機の地球上の又は地球付
近の位置を、周知の方法で正確に測定することができ
る。人工衛星から受信する信号は、大気の状態の変化の
ために歪むことがあり、例えば、受信機に到達する時間
が長くなったり短くなったりすることなどにより、それ
ら位置の偽の示数(reading)が提供されることが知ら
れている。これにより、計算される位置に誤差が生じ
る。更に、GPS衛星からのデータ(スペース・セグメ
ント)がディザリング(dither)し、それらのみの不完
全な情報に、位置補正の目的でディザ機能(Pコード)
が供給されていることを知る必要性をもたらしているこ
とも知られている。しかし、これは、このようなディザ
機能を持たないものに障害を付加することになり、従っ
て、ディザリングによって存在するオフセットを処理す
ることができないか、又は、幾分不正確な情報を扱わね
ばならない。この問題を克服する方法は、GPSシステ
ムからの位置を測定すると共に、別の(separate)比較
的近くにある受信機の真の位置を知り、それによって、
瞬時(instantaneous)誤差を計算することである。計
算された誤差は、その後、GPS位置の誤差補正を提供
するためのオフセットとして用いることが可能であり、
ディファレンシャルGPS(DGPS)として知られて
いる。このデータは、選択された地理領域の沿岸警備
隊、又は広域補強(Wide Area Augmented)GPSサー
ビスを介する他の関係機関を介して得ることができる
が、CDMAネットワークによってサービスされる多く
の都市領域は、このデータへのアクセスを持たない。G
PS受信機は、現在は非常にコンパクトで、移動体加入
者端末に安価に搭載することができるが、依然として精
度がよくない。
【0003】電話によるデータは、一般的に、周知のア
ナログ技術はもちろん、より最近のデジタル技術の幾つ
かの形式を用いて送信される。符号分割多重アクセス
(CDMA)として知られるデジタル技術の形式は、特
定の1つの受信機又は複数の受信機によってのみ既知で
ある符号に従って、データがスクランブルされるデジタ
ル方式である。従って、特定のコードに従ってスクラン
ブルされたデータを受信機が検出すると、受信機はそれ
に反応して、送信されているデータを復号することがで
きる。CDMAは転送のために非常に大きな帯域を必要
とする。このように大きな帯域が要求されるため、相殺
され得る、同じ周波数の複数の信号が受信される多重通
路の環境で動作するとき、送信された帯域のエネルギー
の小さな部分のみ相殺され、それによって、強い多重通
路フェージングが存在するときでもデータを受信するこ
とが可能となる。一方、非常に狭い帯域でデータが送信
される場合、このような多重通路信号は受信した信号を
完全に相殺するか、その信号を、受信する装置に理解で
きないものにすることがある。この場合、従来の狭帯域
DGPSは、信頼性がなくなるか全く利用することがで
きなくなる。
【0004】非軍事用GPS受信機は、GPS軍事用精
密コード(pコード)に関する情報を持たないため、民
生用のGPSは位置計算において著しく低下した精度を
被ることが知られている。誤差を補正するためにディフ
ァレンシャル技術(DGPS)を用いることはできる
が、都市環境には、強い多重通路フェージングの影響と
いう更なる問題がある。このことは、DGPSの評判を
覆し、DGPSの有効性が途切れることになる。このた
め、民生用に利用するのに経済的に実行可能な、改良さ
れた技術が必要とされることは明らかである。
【0005】
【課題を達成するための手段及び作用】本発明によれ
ば、従来技術に固有の上述の問題が最小限にされ、高精
度で低コストな統合型ロケーターを備える移動体加入者
端末が提供される。
【0006】簡単に説明すれば、民生用のCDMAネッ
トワーク基地局の位置が正確にわかっており、そのネッ
トワークの正確な同期化にGPSが既に用いられている
ため、サービスしている基地局の誤差オフセットを計算
し、その誤差オフセットを、広帯域(large bandwidt
h)CDMAチャネルを介してオーバーヘッド・データ
として移動体端末へ送信することによって、ディファレ
ンシャルGPSが達成される。誤差オフセットをオーバ
ーヘッド・データとして送信することにより、選択的に
用いることのできる層がGPS誤差補正データに付加さ
れ、CDMAネットワークに基づくDGPSは、DGP
Sの加入者にのみ有効なサービスとなる。更に、一層強
固な(robust)CDMAチャネルで情報を送信すること
によって、多重通路の影響は最小限にされるため、都市
におけるDGPSの信頼性が改善される。必要とされる
唯一の技術は、CDMA移動体電話(加入者端末)の廉
価な民間向け(民生用)のGPS受信機を備えた、商業
的に利用可能なDSPチップである。
【0007】本発明に従った典型的なシステムは、移動
体加入者端末を、移動体加入者端末、GPS受信機、及
び必要なソフトを有するデジタル・シグナル・プロセッ
サを含むGPSロケーターと組合わせることを含む。G
PS受信機は、標準の民生用のタイプであってよく、周
知のように宇宙空間の複数のGPS衛星からGPS信号
を常に受信し、標準の方法で位置を算出する。上記で説
明したように、受信されるGPS信号は不正確さを含ん
でおり、そのため、幾分誤った情報を提供する。この誤
った情報は、移動体加入者端末とGPSロケーターの組
合わせの残りによって補正される。GPS信号を受信
し、任意のときにその誤差を判定することのできる沿岸
警備隊及び関係機関は、この情報を少なくとも一部の大
衆に提供する。本発明に従って、この誤差情報は、周期
的に加入者端末へ送信され、移動体加入者端末のGPS
受信機で受信された情報と組合わされる。デジタル・シ
グナル・プロセッサ(DSP)又は他の適切な算出シス
テムが、GPS受信機から受信した情報を、加入者端末
で受信した誤差情報を用いて処理し、非常に正確な位置
識別を提供する。これは、標準の携帯電話の大きさに近
い移動体デバイスで達成される。
【0008】
【実施例】図面を参照して本発明の一実施例を説明す
る。まず図1を参照し、周知のように、標準の方法で宇
宙空間に離れて配置されるGPS衛星21を含む位置決
めシステムを示す。これらの衛星21は、各々がGPS
受信機と、直線で示すような既知の位置とを有するCD
MAネットワーク基地局23にGPSデータを送信す
る。衛星21は、波線で示すように、移動体加入者端末
25のGPS受信機にもGPSデータを送信して、移動
体加入者端末のおおよその位置を決める。ディファレン
シャルGPS(DGPS)データは、基地局23から移
動体加入者端末25にCDMA符号で送信され、この機
能は、ページング・チャネルなどの選択された端末に対
してのみ行うことができる。移動体加入者端末25がD
GPSデータを受信すると、このDGPSデータは、移
動体加入者端末で受信したGPSデータを補正するため
に移動体加入者端末で用いられる。これによって、精度
は約100メートルから約2メートルにほぼ2桁向上す
る。
【0009】図2を参照し、移動体加入者端末と、移動
体加入者/ロケーター端末3、GPS受信機5、および
ソフトウェアを含むデジタル・シグナル・プロセッサ7
を有するGPSロケーターとの組合わせを示す。ロケー
ターのGPS受信機5の部分は、標準の民生用のタイプ
であり、周知のように複数の衛星9からGPS信号を常
に受信し、標準の方法で位置を算出する。上記で説明
し、図1に示したように、受信したGPS信号は不正確
さを含んでおり、そのために幾分誤差のある情報を提供
する。この誤った情報は、移動体加入者端末とGPSロ
ケーターの組合わせの残りによって補正される。上述の
ように、GPS信号を受信し、任意のときにその誤差を
判定することのできる機関は、この情報を少なくとも一
部の大衆に提供する。この誤差信号は、CDMAトラン
スミッタであるトランスミッタ(図示せず)によって、
加入者端末3に周期的に送信される。誤差情報は、GP
S受信機5で受信した情報とDSP7で組合わされ、そ
こで、GPS受信機から受信した情報は、加入者端末で
受信した誤差情報によって修正され、位置の正確な表示
(indication)を提供する。これは、標準の携帯電話の
大きさに近い移動体デバイスで達成される。
【0010】図3を参照し、図2のDSP7のオペレー
ションを説明するフローチャートを示す。回路は、GP
Sデータを受信するGPS受信機31と、CDMA符号
化されたデータを受信し、必要に応じてベースバンド処
理(processing)35を介して、標準のアナログ・デー
タ及び/又はデジタル・データを送信するCDMA受信
機33とを含む。CDMA受信機33でページング・チ
ャネルに受信したオーバーヘッド・データは、DGPS
がデータをオフセットする場合、DSP37で、GPS
受信機で提供された現在の算出位置から減算され、移動
体加入者端末の補正された位置を算出する。このデータ
は、電子機器41のメモリ39に記録され、更に/又は
ディスプレイ43に表示され得る。典型的な位置精度
は、約100メートルから約3メートルに向上する。
【0011】DSP7が移動体加入者端末25の位置を
算出する方法は以下のとおりである。 1.ディファレンシャルGPS(DGPS)誤差/オフ
セット・データは、移動体加入者端末25で基地局から
受信され、これは3次元(x、y、z誤差)の誤差の大
きさである。
【0012】2.移動体加入者端末25のGPS受信機
5は、位置を3次元(x、y、x移動体)で算出する。
【0013】3.DSP7は、GPS位置ベクトル
(x、y、x移動体)から誤差ベクトル(x、y、z誤
差)を減算し、これにより、補正された位置(x移動体
−x誤差、y移動体−y誤差、及びz移動体−z誤差)
が得られる。
【0014】4.更に精度を高めるため、移動体加入者
端末25の補正された位置を表わすランニング・ストリ
ーム・データ(running stream data)に関して平均化
機能がDSP7で実行され、これは、(x移動体-x誤
差、y移動体-y誤差、及びz移動体-z誤差)のi=1
からi=Nの合計をNで除算したものであり、ここで、
Nは平均化のために用いられるサンプル数である。
【0015】本発明の特定の好ましい実施例を参照して
本発明を説明したが、多くの変更及び変形は当業者にと
って明らかであろう。このため、本発明は、このような
変更及び変形の全てを含むよう、先行技術の点から見て
可能な限り広範囲に解釈されるべきである。
【0016】以上の説明に関して更に次の項を開示す
る。 (1) ロケーター・システムであって、GPS信号を受信
するGPS受信機と、GPS誤差表示信号を受信する移
動体加入者端末と、前記GPS誤差表示信号と前記GP
S信号に応答して、補正された位置表示を提供する回路
を含むロケーター・システム。
【0017】(2) 第1項に記載のロケーター・システム
であって、前記移動体加入者端末から離れたGPS誤差
表示信号の源を更に含むロケーター・システム。 (3) 第1項に記載のロケーター・システムであって、前
記移動体加入者端末がCDMA受信機を含むロケーター
・システム。 (4) 第2項に記載のロケーター・システムであって、前
記移動体加入者端末がCDMA受信機を含み、前記GP
S誤差表示信号の源がCDMAトランスミッタであるロ
ケーター・システム。 (5) 第1項に記載のロケーター・システムであって、補
正された位置表示を提供する前記GPS受信機、前記移
動体加入者端末、及び前記回路は、単一ユニットとして
含まれるロケーター・システム。 (6) 第2項に記載のロケーター・システムであって、補
正された位置表示を提供する前記GPS受信機、前記移
動体加入者端末、及び前記回路は、単一ユニットとして
含まれるロケーター・システム。 (7) 第3項に記載のロケーター・システムであって、補
正された位置表示を提供する前記GPS受信機、前記移
動体加入者端末、及び前記回路は、単一ユニットとして
含まれるロケーター・システム。 (8) 第4項に記載のロケーター・システムであって、補
正された位置表示を提供する前記GPS受信機、前記移
動体加入者端末、及び前記回路は、単一ユニットとして
含まれるロケーター・システム。 (9) 第1項に記載のロケーター・システムであって、補
正された位置表示を提供する前記手段はデジタル・シグ
ナル・プロセッサであるロケーター・システム。 (10) 第2項に記載のロケーター・システムであって、
補正された位置表示を提供する前記手段はデジタル・シ
グナル・プロセッサであるロケーター・システム。 (11) 第3項に記載のロケーター・システムであって、
補正された位置表示を提供する前記手段はデジタル・シ
グナル・プロセッサであるロケーター・システム。 (12) 第4項に記載のロケーター・システムであって、
補正された位置表示を提供する前記手段はデジタル・シ
グナル・プロセッサであるロケーター・システム。 (13) 第5項に記載のロケーター・システムであって、
補正された位置表示を提供する前記手段はデジタル・シ
グナル・プロセッサであるロケーター・システム。 (14) 第6項に記載のロケーター・システムであって、
補正された位置表示を提供する前記手段はデジタル・シ
グナル・プロセッサであるロケーター・システム。 (15) 第7項に記載のロケーター・システムであって、
補正された位置表示を提供する前記手段はデジタル・シ
グナル・プロセッサであるロケーター・システム。 (16) 第8項に記載のロケーター・システムであって、
補正された位置表示を提供する前記手段はデジタル・シ
グナル・プロセッサであるロケーター・システム。
【0018】(17) GPS信号を受信するためのGPS
受信機(23)、(31)、GPS誤差表示信号を受信
するための移動体加入者端末(25)、及び、GPS誤
差表示信号及びGPS信号に応答して、補正された位置
表示を提供する、好ましくはDSP(37)である回路
を含むロケーター・システム。更に、移動体加入者端末
から離れたGPS誤差表示信号の源も提供される。移動
体加入者端末はCDMA受信機(33)も含む。GPS
受信機(31)、移動体加入者端末(25)、及びDS
P(37)は、単一ユニットとして含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って用いることのできる位置決めシ
ステムの略図。
【図2】本発明に従ったロケーターの略図。
【図3】デジタル・シグナル・プロセッサのGPS衛星
オペレーションを示すフローチャート。
【符号の説明】
31 GPS受信機 33 CDMA受信機 35 ベースバンド処理 37 DSP 39 メモリ 41 電子機器 43 ディスプレイ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロケーター・システムであって、 GPS信号を受信するGPS受信機と、 GPS誤差表示信号を受信する移動体加入者端末と、 前記GPS誤差表示信号と前記GPS信号に応答して、
    補正された位置表示を提供する回路を含むロケーター・
    システム。
JP11225419A 1998-08-07 1999-08-09 ディファレンシャルgpsに基づくcdmaネットワ―ク Pending JP2000075013A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US130068 1993-09-30
US09/130,068 US20010012771A1 (en) 1998-08-07 1998-08-07 A system of correcting error in received gps signals of a mobile station in a cdma system by transmitting error references to the mobile station

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JP11225419A Pending JP2000075013A (ja) 1998-08-07 1999-08-09 ディファレンシャルgpsに基づくcdmaネットワ―ク

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EP (1) EP0978728A1 (ja)
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