JP2001099908A - 測位情報提供システム - Google Patents

測位情報提供システム

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JP2001099908A
JP2001099908A JP28050699A JP28050699A JP2001099908A JP 2001099908 A JP2001099908 A JP 2001099908A JP 28050699 A JP28050699 A JP 28050699A JP 28050699 A JP28050699 A JP 28050699A JP 2001099908 A JP2001099908 A JP 2001099908A
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裕昭 前田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】測位においてシステムのコストアップを極力抑
え信頼性を向上させる。 【解決手段】予め基準座標系で位置計測された地点に設
置される航法局E1〜E3により例えば通信衛星S1と
の疑似距離及び疑似距離の変化率及び基準動作時刻誤差
が観測され、この観測結果に基づいて軌道局1により通
信衛星S1の位置・速度及び基準動作時刻誤差と、航法
局E1〜E3の基準動作時刻誤差とが算出され、この算
出結果情報が運営局2及びゲートウェイ局GWを介して
通信衛星S1に通知される。そして、通信衛星S1は、
通知された算出結果に基づいて、ユーザセットに対しナ
ビゲーション信号を送出して位置を計測させる。さらに
ユーザセットで計測された測位情報を通信衛星S1及び
航法局E1〜E3、軌道局1及び運営局2に通知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば測位衛星
を利用して位置計測を行なう衛星ナビゲーションシステ
ムに適用される測位情報提供システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、測位衛星を利用して位置計測
を行なう位置計測システムには、GPS(Global Positi
oning System)がある。
【0003】ところで、この種のGPSでは、利用者か
ら以下のようなことが要望されている。
【0004】 (1)ユーザが自分自身の位置や速度を決定する。 (2)GPSのもつ種々の誤差源を除去できる。 (3)信頼性の高い測位サービスが受けられる。 (4)高精度に位置を計測できる。 しかしながら、(1)の場合、GPS衛星及びGPS用
の受信装置には通信機能がないため、ユーザが自分自身
の位置や速度を決定してもその結果を他に知らせること
ができないという問題が生じる。(2)の場合、GPS
のもつ種々の誤差源を除去すべく差分システムが考案さ
れているが、GPSには通信機能がないので、差分情報
の伝送のためには他の通信システムに頼らざるを得ない
という不都合が生じる。(3)の場合、4機のGPS衛
星からのGPS信号を受信しないと、受信装置側での位
置決めを行なうことができないという制約があるため、
1つのGPS信号に大きな誤差があると3つのGPS信
号により測位するため測位精度に大きく影響することに
なり、測位における信頼性を低下させてしまうことにな
る。(4)の場合、受信装置の個別認識ができないた
め、本来は5m程度の精度を提供できるにも関わらず、
安全保証上の観点から、不特定多数の受信装置利用者に
意図的に悪くした精度のサービスしか提供できない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来考え
られている位置計測システムでは、利用者の要望を満足
させるための有効な手段がなかった。例えばGPSでは
通信機能がないために、誤差補正を行なう場合に他の通
信システムを頼らざるを得ないことにより、システム上
コストアップを招いてしまう。自分の位置を計測する場
合に、4個のGPS衛星からのGPS信号を受信しなけ
ればならないため、周囲の状況によっては、1つのGP
S信号に大きな誤差が与えられることになり、測位にお
ける信頼性を大幅に劣化させてしまうことになる。
【0006】この発明の目的は、測位においてシステム
のコストアップを極力抑え信頼性を向上させ得る測位情
報提供システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る測位情報
提供システムは、測位衛星を利用して位置計測を行なう
位置計測システムに適用されるシステムであって、受信
装置との間で移動通信用共用・共通チャネル及び移動通
信用個別チャネルから成る移動通信回線を介して通信を
行なう通信衛星を具備し、通信衛星は、位置計測システ
ムにより自衛星の位置を計測する衛星側位置計測手段
と、この衛星側位置計測手段により計測された測位情報
を移動通信回線の移動通信用共通チャネルを介して受信
装置に送信する衛星側送信手段とを備え、受信装置は、
通信衛星により送信される測位情報を受信する受信手段
と、この受信手段で受信された測位情報に基づいて、自
装置の位置を計測する受信側位置計測手段とを備えるよ
うにしたものである。なお、受信装置は、受信側位置計
測手段で計測された測位情報を移動通信回線の移動通信
用共用チャネルを介して通信衛星に送信する受信装置側
送信手段とをさらに備えてなることを特徴とする。
【0008】この構成によれば、通信衛星に位置計測シ
ステムにより自衛星の位置を計測する機能を設け、通信
衛星は計測した測位情報を移動通信回線の移動通信用共
通チャネルを介して受信装置に送信し、受信装置は受信
された測位情報に基づいて、自装置の位置を計測できる
ようになる。また、受信装置は、計測した測位情報を通
信衛星に送信することもできるようになる。すなわち、
受信装置は、通信衛星を利用する移動通信システムによ
り自装置の位置を計測できるようになる。
【0009】このため、受信装置を所持するユーザは、
通信衛星を利用した単一の移動通信システムにより測位
サービスを受けることができるとともに、ユーザが自分
自身の位置や速度を決定したその結果を他に知らせるこ
とができる。従って、測位において信頼性が高くかつ安
価なシステムを提供することができる。
【0010】また、この発明に係る測位情報提供システ
ムは、測位衛星を利用して位置計測を行なう位置計測シ
ステムに適用されるシステムであって、受信装置との間
で移動通信用共用・共通チャネル及び移動通信用個別チ
ャネルから成る移動通信回線を介して通信を行なう通信
衛星と、予め基準座標系で位置計測された地点に設置さ
れ、通信衛星及び受信装置との間で移動通信回線を介し
て通信を行なう地上装置とを具備し、地上装置は、位置
計測システムにより自装置の設置位置を計測する地上側
位置計測手段と、この地上側位置計測手段で計測された
測位情報を通信衛星もしくは受信装置に送出する地上側
送信手段とを備え、通信衛星は、地上装置から送信され
る測位情報を受信する衛星側受信手段と、この衛星側受
信手段で受信された測位情報を移動通信回線の移動通信
用共通チャネルを介して前記受信装置に送信する衛星側
送信手段とを備え、受信装置は、通信衛星により送信さ
れる測位情報もしくは地上装置から送信される測位情報
を受信する受信手段と、この受信手段で受信された測位
情報に基づいて、自装置の位置を計測する受信側位置計
測手段とを備えるようにしたものである。
【0011】この構成によれば、地上装置に位置計測シ
ステムにより自装置の位置を計測する機能を設け、地上
装置は、計測した測位情報を移動通信回線の移動通信用
共通チャネルを介して通信衛星もしくは受信装置に送信
するようにしているので、上記と同様に、受信装置を所
持するユーザは、通信衛星を利用した単一の移動通信シ
ステムにより測位サービスを受けることができる。
【0012】また、上記構成において、通信衛星の送信
手段は、受信装置に送出すべき測位情報にチャネル毎に
異なる拡散符号を乗じることによりスペクトラム拡散変
調して伝送する機能を有し、受信装置は、通信衛星から
の伝送信号を受信し、指定されたチャネル番号に相当す
る測位情報をスペクトラム逆拡散復調する機能を有して
なることを特徴とする。このようにすることで、受信装
置側で通信衛星との疑似距離を測定することが可能とな
る。
【0013】さらに、上記構成において、通信衛星の送
信手段は、受信装置に送出すべき測位情報を暗号化して
受信装置へ送出するとともに、暗号鍵信号を暗号化信号
とは別の移動通信用個別チャネルを介して受信装置に送
出する機能を有し、受信装置は、通信衛星から送出され
る暗号化信号を受信するとともに、移動通信用個別チャ
ネルを介して送出された暗号鍵信号を受信し、この暗号
鍵信号を使用して暗号化信号を解読する機能を有してな
ることを特徴とする。このようにすることで、測位情報
が平常な情報でなく暗号化されて送信され、その暗号鍵
信号が正当な契約者であるユーザに送信されることにな
るので、測位サービスにおけるセキュリティが強化され
るだけでなく、個人認証が可能な測位システムを構築で
き、これにより、ユーザの管理が可能となり、技術とは
関連のない政治的及び軍事的状況に関わりなく、全世界
的な測位サービスの提供が可能となる。また、個人認証
により課金が可能であることにより、通常行われている
通信に対する課金と同様に、必要に応じて測位サービス
の利用に対する課金も可能である。
【0014】また、上記構成において、地上装置は、受
信装置から送信される測位情報の受信結果と、地上側位
置計測手段により計測された測位情報とを比較照合し、
この比較照合結果に基づき位置計測システムによる測位
情報を基準座標系での位置情報に補正するための誤差補
正情報を算出する誤差補正情報算出手段と、この誤差補
正情報算出手段により算出された誤差補正情報を受信装
置に送出する誤差補正情報送信手段とをさらに備えてな
ることを特徴とする。このようにすることで、受信装置
では、単一の移動通信システムにより測位サービスを受
けることができるとともに誤差補正情報を受信して測位
における誤差補正が行なえて高精度の位置決めができ
る。
【0015】なお、このシステムにおいて、受信装置
は、移動通信用共用チャネルを介して2以上の通信衛星
に信号を送出し、地上装置は、2以上の通信衛星からの
信号を受信することで、受信装置の水平方向への位置決
めを行ない、この位置決め結果を移動通信用共通チャネ
ルを介して受信装置に送出することを特徴とする。この
ようにすることで、受信装置を所持するユーザは、2つ
の通信衛星を利用することにより信頼性の高い測位サー
ビスを受けることができる。特に、建物が林立する都市
部での継続的な測位が可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0017】図1は、この発明に係わる測位情報提供シ
ステムの一実施形態を示す概略構成図である。この実施
形態のシステムでは、地球の軌道上を周回する例えば4
個の通信衛星S1〜S4を利用してユーザUの位置を計
測している。そして、地球上の予め基準座標系で位置計
測された地点には、航法局E1〜E3、軌道局1、運営
局2、ゲートウェイ局GW及び管制局3が設置されてい
る。このうち、航法局E1〜E3は、それぞれ例えば通
信衛星S1から送出されるナビゲーション信号に基づい
て通信衛星S1との疑似距離及び疑似距離の変化率及び
通信衛星S1の基準動作時刻誤差を観測し、この観測デ
ータを軌道局1に送信する。
【0018】軌道局1は、航法局E1〜E3からそれぞ
れ送出される観測データに基づいて、通信衛星S1の位
置・速度及び基準動作時刻誤差とその変化量、航法局E
1〜E3の基準動作時刻誤差とその変化量を算出し、こ
の算出結果情報を運営局2に送出する。運営局2は、シ
ステム全体の運営を行なっており、軌道局1から送出さ
れた算出結果情報をゲートウェイ局GWに送出する。ゲ
ートウェイ局GWは、運営局2から送出された算出結果
情報を通信衛星S1に送出する。
【0019】通信衛星S1は、ゲートウェイ局GWから
送出される算出結果情報に基づいて、ユーザUに対し位
置計測を行なうためのナビゲーション信号を移動通信用
共通チャネルを介して送信することができる。
【0020】ユーザUは、受信装置を用いて通信衛星S
1から送出されるナビゲーション信号により、自分の位
置を計測し、この計測位置情報を移動通信用チャネルを
介して例えば通信衛星S1及び運営局2に送出する。ま
た、ユーザUは、受信装置を用いて通信衛星S1,S2
に測位を正確に行なうために必要な信号を送出する。そ
して、例えば航法局E1が通信衛星S1,S2からの信
号を受信してユーザUの位置を計測する。
【0021】なお、運営局2は、ユーザUからの受信結
果と、GPS等の位置計測システムにより計測した測位
情報とを比較照合し、この比較照合結果に基づき位置計
測システムによる測位情報を基準座標系での位置情報に
補正するための誤差補正情報を算出し、この誤差補正情
報をユーザUに送出する。
【0022】また、管制局3は、例えば通信衛星S1と
の間でテレメトリ/コマンド信号の授受を行なうこと
で、通信衛星S1の健康状態のモニタと運営局2に対す
る動作指示を行なうものである。
【0023】図2は、ユーザUが所持するユーザセット
の構成を示す斜視図である。
【0024】図中符号100はユーザセットで、通信衛
星S1〜S4との間で通信を行なうためアンテナ110
と、内部にNチャネルの受信系統121〜12Nと、N
チャネルの送信系統131〜13Nとを備えている。
【0025】このユーザセット100と通信衛星S1〜
S4との間の通信回線は、移動通信用個別チャネルとナ
ビゲーション用共通チャネル(アップリンク)とナビゲ
ーション用公共チャネル(ダウンリンク)とから成る。
ナビゲーション用公共チャネルには、通信衛星S1〜S
4からのナビゲーション信号及び誤差補正信号が伝送さ
れる。ナビゲーション用共通チャネルには、ユーザセッ
ト100から各通信衛星S1〜S4へユーザセット10
0で計測された計測位置情報が伝送される。
【0026】少なくともナビゲーション用共通チャネル
の信号は、通信衛星S1〜S4との疑似距離を測定でき
るようなタイムマーカが付与されている。このタイムマ
ーカで一般的なものとしては、スペクトラム拡散技術が
挙げられる。すなわち、通信衛星S1〜S4はユーザセ
ット100に送出すべきナビゲーション信号にチャネル
毎に異なる拡散符号を乗じることによりスペクトラム拡
散変調する機能を有し、ユーザセット100は、通信衛
星S1〜S4からのナビゲーション信号を受信し、指定
されたチャネル番号に相当する信号をスペクトラム逆拡
散復調する機能を有している。
【0027】また、ナビゲーション用共通チャネルの信
号は、暗号化されている。この暗号を解くための暗号鍵
信号は、移動通信用個別チャネルでユーザセット100
に対して個別に送信されている。これにより、認証され
たユーザセット100のみが暗号鍵信号を取得し、ナビ
ゲーション用共通チャネルの信号を解読することができ
るようになっている。
【0028】なお、ユーザセット100は、航法局E1
〜E3、軌道局1及び運営局2との間でも移動通信回線
を介して通信を行なうことが可能である。
【0029】以上のように上記実施形態によれば、予め
基準座標系で位置計測された地点に設置される航法局E
1〜E3により例えば通信衛星S1との疑似距離及び疑
似距離の変化率及び基準動作時刻誤差が観測され、この
観測結果に基づいて軌道局1により通信衛星S1の位置
・速度及び基準動作時刻誤差と、航法局E1〜E3の基
準動作時刻誤差とが算出され、この算出結果情報が運営
局2及びゲートウェイ局GWを介して通信衛星S1に通
知される。そして、通信衛星S1は、通知された算出結
果に基づいて、ユーザセット100に対しナビゲーショ
ン信号を送出して位置を計測させることができる。さら
にユーザセット100で計測された計測位置信号を通信
衛星S1に送信することもできるようになる。すなわ
ち、ユーザセット100は、1つの通信衛星S1による
移動通信システムで自装置の位置を計測できるようにな
る。
【0030】このため、ユーザセット100を所持する
ユーザUは、通信衛星S1を利用した単一の移動通信シ
ステムにより測位サービスを受けることができるととも
に、ユーザが自分自身の位置や速度を決定したその結果
を他に知らせることができる。従って、測位において信
頼性が高くかつ安価なシステムを提供することができ
る。
【0031】また、上記実施形態では、ユーザセット1
00と通信衛星S1との間の疑似距離測定手順におい
て、通信衛星S1からユーザセット100に送出すべき
ナビゲーション信号にチャネル毎に異なる拡散符号を乗
じることによりスペクトラム拡散変調して送り、ユーザ
セット100は、通信衛星S1からのナビゲーション信
号を受信し、ユーザUにより指定されたチャネル番号に
相当する信号をスペクトラム逆拡散復調するようにして
いる。このため、ユーザセット100側で通信衛星S1
との疑似距離を測定することが可能となる。
【0032】さらに、上記実施形態では、ユーザセット
100の認証手順において、例えば通信衛星S1からユ
ーザセット100に送出すべきナビゲーション信号及び
誤差補正信号を暗号化してユーザセット100へ送出す
るとともに、暗号を解くための暗号鍵信号を暗号化信号
とは別の移動通信用個別チャネルを介してユーザセット
100に送出し、ユーザセット100は通信衛星S1か
ら送出される暗号化信号を受信するとともに、移動通信
用個別チャネルを介して送出された暗号鍵信号を受信
し、この暗号鍵信号を使用して暗号化信号を解読するよ
うにしている。このため、ナビゲーション信号及び誤差
補正信号が平常な信号でなく暗号化されて送信され、そ
の暗号鍵信号が正当な契約者であるユーザUに送信され
ることになるので、測位サービスにおけるセキュリティ
が強化されるだけでなく、個人認証が可能な航法システ
ムを構築でき、これにより、ユーザの管理が可能とな
り、技術とは関連のない政治的及び軍事的状況に関わり
なく、全世界的な測位サービスの提供が可能となる。ま
た、個人認証により課金が可能であることにより、通常
行われている通信に対する課金と同様に、必要に応じて
測位サービスの利用に対する課金も可能である。
【0033】また、上記実施形態では、運営局1は、ユ
ーザセット100から送信される測位情報の受信結果
と、位置計測システムにより計測された測位情報とを比
較照合し、この比較照合結果に基づき位置計測システム
による測位情報を基準座標系での位置情報に補正するた
めの誤差補正情報を算出し、この誤差補正情報をユーザ
セット100に送出するようにしている。このため、ユ
ーザセット100では、単一の移動通信システムにより
測位サービスを受けることができるとともに誤差補正情
報を受信して測位における誤差補正が行なえて高精度の
位置決めができる。
【0034】なお、このシステムにおいて、ユーザセッ
ト100は、移動通信用共用チャネルを介して例えば2
つの通信衛星S1,S2に信号を送出し、航法局E1で
は、2つの通信衛星S1,S2からの信号を受信するこ
とで、ユーザセット100の水平方向への位置決めを行
なうようにしている。そして、位置決めによる測位情報
は、ユーザセット100に送出される。このようにする
ことで、ユーザセット100を所持するユーザUは、2
つの通信衛星S1、S2を利用することにより信頼性の
高い測位サービスを受けることができる。特に、建物が
林立する都市部での継続的な測位が可能となる。
【0035】なお、上記実施形態では、航法局E1〜E
3、軌道局1、運営局2及びゲートウェイ局GWを含め
る地上設備を用いた移動通信システムにより測位を行な
う例について説明したが、通信衛星にナビゲーション機
能を設けておくようにすれば、通信衛星のみを用いた移
動通信システムでも測位を行なうことが可能である。ま
た、上記実施形態では、通信衛星S1〜S4を使用する
例について説明しているが、1つの通信衛星S1とGP
S衛星との組み合わせでも十分に実施可能である。
【0036】その他、通信衛星の構成や種類、ユーザセ
ットの構成、航法局の数や種類等についても、この発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【0037】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
測位においてシステムのコストアップを極力抑え信頼性
を向上させた上で、周囲の状況による影響を受けず個別
に測位サービスを提供し得る測位情報提供サービスを提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係わる測位情報提供システムの一実
施形態を示す概略構成図。
【図2】同実施形態のシステムで使用されるユーザセッ
トの斜視図。
【符号の説明】
1…軌道局、 2…運営局、 3…管制局、 100…ユーザセット、 110…アンテナ、 121〜12N…受信系統、 131〜13N…送信系統、 S1〜S4…通信衛星、 E1〜E3…航法局、 GW…ゲートウェイ局。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測位衛星を利用して位置計測を行なう位
    置計測システムに適用されるシステムであって、 前記受信装置との間で移動通信用共用・共通チャネル及
    び移動通信用個別チャネルから成る移動通信回線を介し
    て通信を行なう通信衛星を具備し、 前記通信衛星は、 前記位置計測システムにより自衛星の位置を計測する衛
    星側位置計測手段と、 この衛星側位置計測手段により計測された測位情報を前
    記移動通信回線の移動通信用共通チャネルを介して前記
    受信装置に送信する衛星側送信手段とを備え、 前記受信装置は、 前記通信衛星により送信される測位情報を受信する受信
    手段と、 この受信手段で受信された測位情報に基づいて、自装置
    の位置を計測する受信側位置計測手段とを備えてなるこ
    とを特徴とする測位情報提供システム。
  2. 【請求項2】 測位衛星を利用して位置計測を行なう位
    置計測システムに適用されるシステムであって、 前記受信装置との間で移動通信用共用・共通チャネル及
    び移動通信用個別チャネルから成る移動通信回線を介し
    て通信を行なう通信衛星と、 予め基準座標系で位置計測された地点に設置され、前記
    通信衛星及び前記受信装置との間で前記移動通信回線を
    介して通信を行なう地上装置とを具備し、 前記地上装置は、 前記位置計測システムにより自装置の設置位置を計測す
    る地上側位置計測手段とこの地上側位置計測手段で計測
    された測位情報を前記通信衛星もしくは前記受信装置に
    送出する地上側送信手段とを備え、 前記通信衛星は、 前記地上装置から送信される測位情報を受信する衛星側
    受信手段と、 この衛星側受信手段で受信された測位情報を前記移動通
    信回線の移動通信用共通チャネルを介して前記受信装置
    に送信する衛星側送信手段とを備え、 前記受信装置は、 前記通信衛星により送信される測位情報もしくは前記地
    上装置から送信される測位情報を受信する受信手段と、 この受信手段で受信された測位情報に基づいて、自装置
    の位置を計測する受信側位置計測手段とを備えてなるこ
    とを特徴とする測位情報提供システム。
  3. 【請求項3】 前記受信装置は、前記受信側位置計測手
    段で計測された測位情報を前記移動通信回線の移動通信
    用共用チャネルを介して前記通信衛星もしくは前記地上
    装置に送信する受信装置側送信手段とをさらに備えてな
    ることを特徴とする請求項1または2記載の測位情報提
    供システム。
  4. 【請求項4】 前記通信衛星の送信手段は、前記受信装
    置に送出すべき測位情報にチャネル毎に異なる拡散符号
    を乗じることによりスペクトラム拡散変調して伝送する
    機能を有し、 前記受信装置は、前記通信衛星からの伝送信号を受信
    し、指定されたチャネル番号に相当する測位情報をスペ
    クトラム逆拡散復調する機能を有してなることを特徴と
    する請求項1または2記載の測位情報提供システム。
  5. 【請求項5】 前記通信衛星の送信手段は、前記受信装
    置に送出すべき測位情報を暗号化して前記受信装置へ送
    出するとともに、暗号鍵信号を前記暗号化信号とは別の
    移動通信用個別チャネルを介して前記受信装置に送出す
    る機能を有し、 前記受信装置は、前記通信衛星から送出される暗号化信
    号を受信するとともに、前記移動通信用個別チャネルを
    介して送出された暗号鍵信号を受信し、この暗号鍵信号
    を使用して暗号化信号を解読する機能を有してなること
    を特徴とする請求項1または2記載の測位情報提供シス
    テム。
  6. 【請求項6】 前記地上装置は、前記受信装置から送信
    される測位情報の受信結果と、前記地上側位置計測手段
    により計測された測位情報とを比較照合し、この比較照
    合結果に基づき前記位置計測システムによる測位情報を
    前記基準座標系での位置情報に補正するための誤差補正
    情報を算出する誤差補正情報算出手段と、この誤差補正
    情報算出手段により算出された誤差補正情報を前記受信
    装置に送出する誤差補正情報送信手段とをさらに備えて
    なることを特徴とする請求項2記載の測位情報提供シス
    テム。
  7. 【請求項7】 前記受信装置は、移動通信用共用チャネ
    ルを介して2以上の通信衛星に信号を送出し、 前記地上装置は、前記2以上の通信衛星からの信号を受
    信することで、前記受信装置の水平方向への位置決めを
    行ない、この位置決め結果を移動通信用共通チャネルを
    介して受信装置に送出することを特徴とする請求項2記
    載の測位情報提供システム。
JP28050699A 1999-09-30 1999-09-30 測位情報提供システム Expired - Fee Related JP3545657B2 (ja)

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