JP2003315436A - 高感度化及び低頻度使用のサーバー - Google Patents
高感度化及び低頻度使用のサーバーInfo
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Abstract
必要となるキー情報を時折提供するためにネットワーク
サーバに依存する。ナビゲーション衛星受信機はその位
置の不確定さsigmaPosを150km以下に保つことが重
要である。従って、少なくとも5分置きに、ナビゲーシ
ョン衛星受信機はネットワーク接続を用いて作動中のG
PS衛星全ての全軌道暦情報をダウンロードする。パワ
ーオフ時間の不確定さsigmaTimeは、ソフトウェア補償
型水晶発振器を基準とするリアルタイムクロックを走行
させることにより1ミリ秒以下に保たれる。受信機の信
号レベルが最強のGPS衛星の場合でも−150km以
下になったとき最初の測位を生じるのに必要な時間を減
らすためにそうした情報がパワーアップ時に即時利用可
能となる。
Description
受信機に関し、より具体的には、コンピュータネットワ
ークで普通は完全に自律型のクライアントを、必要に応
じサポートするための方法並びにシステムに関する発明
である。
防省が13兆億ドル以上をかけて構築し運営している、
衛星をベースにした無線ナビゲーションシステムであ
る。24機の衛星が高度20,200kmで地球を周回
し、6つの衛星で構成される最小衛星群がどのユーザに
いつでも見えるような間隔で軌道に配置されている。各
衛星は、原子時計を基準にした正確な時刻及び位置の信
号を送信する。典型的なGPS受信機はこの原子時計を
先ず捕捉して、その後、到着する信号の時間遅延を非常
に正確に測定することで、受信機と衛星間の距離が算出
される。少なくとも4つの衛星からの測定値により、G
PS受信機はその位置、速度、高度、時刻を算出するこ
とができる。
波数の不確定性が大きいと問題になる。信号のエネルギ
ーが極めて弱いときにその信号のエネルギーを見つける
には、ステップを小さくして各ステップにより長い時間
留まっていなければならない。そのために、ローカルの
基準発振器の初期推定値が優れているとそれだけ初期定
点化時間(電源投入から最初の位置測位までの時間(T
TFF))が短くなる。
GPS受信機は、強いGPS衛星(SV)を容易に捕捉
してナビゲーション(NAV)データを解読することが
できる。そうしてGPS衛星の軌道暦及び位置を得る。
その後、ハードウェアのコード位相から全擬似距離を形
成しなければならない。従来のGPS受信機は整数ミリ
秒及びいわゆるZカウントを判定する。
mから−150dbmよりも低い時に、実用的な高感度
GPS受信機ではエニウェア測位(anywhere fix)を行
なうためにパターンマッチングを工夫してZカウント又
は整数ミリ秒を得ることができる。
は−150dbm以下の信号レベルで動作することがで
きる高感度GPS受信機を提供することである。
おけるナビゲーション衛星受信機の実施例は、初期化の
ときに必要なキーとなる情報を時折提供するネットワー
クサーバに依存している。ナビゲーション衛星受信機は
その位置の不確定性sigmaPosを150km以下に維持す
ることが非常に重要である。従って、少なくとも5分置
きに、ナビゲーション衛星受信機は動作しているGPS
衛星の全ての軌道暦情報をネットワーク接続を用いてダ
ウンロードしている。パワーオフ時間の不確定性sigmaT
imeは、ソフトウェア補償型水晶発振器基準値でリアル
タイムクロックを走行させることにより1ミリ秒以下に
保たれる。そうした情報はパワーアップ時直ちに利用し
て、受信機の信号レベルが、最も強力なGPS衛星−1
50dbm以下のとき初期フィックスするのに必要な時
間を短縮することができる。
ネットワークサーバ100を示す。ネットワークサーバ
100は、サーバシステム102と、GPS測定プラッ
トフォーム104、及びインターネットなど介在型コン
ピュータネットワーク106を備える。サーバシステム
102はナビゲーション衛星受信機を備え、ナビゲーシ
ョン衛星受信機はナビゲーションGPS衛星(SV)1
08、110、112からなる衛星群を捕捉して追跡し
ている。これらの衛星の中にはGPSプラットフォーム
104から捉えられるのもある。ナビゲーション衛星1
14、116を含む他のナビゲーション衛星群はクライ
アントシステム104から捉えられる。クライアントシ
ステム104は、ナビゲーション衛星受信機を自分で持
っているが、その受信機はナビゲーション衛星112、
114、116の衛星群をまだ捕捉することができてな
く、追跡していないかもしれない。
GPS測定プラットフォームの実施例がある。それら
は、サーバとどれだけ独立で動作できるかによって分類
される。自律型クライアントは、例えば、ディファレン
シャル補正データなどサーバから最小限度の支援だけで
機能し、ナビゲーション解を提供することができる。デ
ミクライアントは、例えば、軌道暦及び時間のバイアス
計算を簡単にする多項式モデルなどもう少し支援を必要
とする。シンクライアントは、ほとんど全てのナビゲー
ション計算をサーバ106に頼り、基本的にGPS衛星
群に対する自分の視点からの観察測定値を提供するだけ
である。ユーザがそこにいてナビゲーション解を見たけ
れば、ローカル表示できるように解が返送される。
ト104として接続された高感度GPS受信機である
が、本明細書ではOMNIと称する。そうした第4のタ
イプが本願の対象である。
ビゲーション衛星受信機ネットワークの実施例を示す。
また、本明細書で、参照番号200はOMNIクライア
ントナビゲーション衛星受信機ネットワークを指す。O
MNIクライアントナビゲーション衛星受信機ネットワ
ークは、ネットワークサーバ204によってサポートさ
れた少なくとも一つのナビゲーションプラットフォーム
202を備える。
ぞれ、GPSアンテナ206と、低雑音増幅器(LN
A)208、GPS弾性表面波(SAW)フィルタ21
0、中間周波数(IF)SAWフィルタ214を有する
無線周波数(RF)用専用集積回路(ASIC)21
2、ディジタル信号処理プロセッサ(DSP)216、
基準水晶218、及び基準水晶温度センサ220を備え
るのが一般的である。
4からのほんのわずかな支援だけで機能し、ユーザにナ
ビゲーション解を提供することができる。デミクライア
ント224は、軌道暦及び時間のバイアス計算を簡単に
する多項式モデルなどの支援を必要とする。シンクライ
アント226は、ナビゲーション解の処理の負担をロー
カルのホストにかけない。ほとんど全てのナビゲーショ
ン計算をサーバ204に頼り、基本的に自分の視点から
のGPS衛星群の観察測定を行なうだけである。ユーザ
がそこにいてナビゲーション解を見たければ、ローカル
で表示するためにナビゲーション解が返送される。シン
クライアント226において、DSPは何か他の非GP
Sアプリケーションとの共有部分である。そのために、
クライアントではマルチスレッド型のアプリケーション
プログラムは不要で、単純なプログラムループだけが実
行される。
律で動作するが、コンピュータネットワークを介して軌
道暦の完全セットを定期的に収集する。OMNIクライ
アント227は、パワーオフ時にも動作し、電源が再投
入されたときに位置の不確定性sigmaPosを150km以
下に保つ。このような条件が高感度オペレーションを可
能にし、高感度オペレーションでは信号パワーを見出す
のにはるかに微細な探索ステップを用い、ステップ毎に
留まる時間(dwell)が長い。また、OMNIクライア
ント227は、水晶発振器218が温度センサ220の
温度測定を使用するソフトウェア補償型である場合は、
大きく恩恵を受ける。リアルタイムクロックは、ナビゲ
ーションプラットフォーム202がパワーアップされる
毎に真の時刻の1ミリ秒より優れた精度で走行し続け
る。
の関数として変化する周波数ドリフト誤差を有する。基
準水晶温度センサ220は、ローカル基準発振器水晶2
18の温度を測定する。ナビゲーションプラットフォー
ム202が初期化されてGPS衛星を追跡しているとき
に、データを集めて製造時の校正曲線を構築するために
先ず使用される。次に、ナビゲーションプラットフォー
ム202が初期化しながら最初のGPS衛星を捕捉しよ
うとする間に、保持された係数から9次の多項式を計算
できるように指針を提供するために使用される。
局マネージャ232に入力する多数の基準局アンテナ2
28、230を備える。ロケーションサーバ234は、
初期定点化時間(TTFF)と位置解の質が向上するよ
うに、デミクライアント224、シンクライアント22
6、OMNIクライアント227にサポート情報を提供
することができる。高感度モードで動作するOMNIク
ライアント227の場合は、サーバ204が収集して転
送した軌道暦情報によってGPS衛星からの信号レベル
が−150dbm以下でもエニウェア測位(anywhere f
ix)が可能になる。
どのようにしてサーバ204にOMNIクライアント、
例えば、クライアント104及びナビゲーションプラッ
トフォーム202が接続するかを判定する。バイトあた
りの通信費用が高い場合や、ネットワークが周期的にし
かアクセスできない場合は、サーバへの接続は頻度を低
くし、多くの場合最低限度にしなければならない。
収集することによってZカウント及びBTTが実際に測
定される。BTTはコード位相のロールオーバをクリー
ンアップするのに用いられる。概して、20ミリ秒以下
(sub-20msec)の部分は一致するべきである。Zカウン
トよりもBTTのほうが少しだけ雑音が多い。しかし、
Zカウントはコード位相がロールオーバする付近の短時
間に1ミリ秒ずれる可能性がある。
ミリ秒以下に抑えるために優れた時間ソースを必要とす
る。パターンマッチを行なって間接的に時刻を見出すの
に50HzのNAVデータを用いることができる。それ
は、Zカウントを復調できないとき、十分にGPS受信
機の時間ソースとなる。パターンマッチに十分な信頼度
があれば、GPS衛星に対する整数ミリ秒intMsを判定
することもできる。
0ミリ秒よりも大きい場合は、ソリューションフィック
スにいわゆる大デルタT項(DT)を使用しなければな
らない。そうすると、必要なGPS衛星の数が一つ増え
る。位置の不確定性sigmaPosが150km以下で且つG
PS衛星のintMsを利用できないときには、gridFix方法
を活用することができる。sigmaTimeが10ミリ秒以上
のときは非Z測位タイプを採用することができる。
から完全なGPS衛星暦highAccAlmが軌道暦と共に送ら
れる。もう一つの完全なGPS衛星暦mixAccAlmをサー
バから送ることができ、それにはいま追跡していないG
PS衛星の古い軌道暦が含まれている。
有するWWserverサーバが実現されるのが好ましい。同じ
時刻に世界中で全てのGPS衛星を見ることができる程
度に空間的に離れた十分な数の基準局がある。サーバ2
04は、ローカルサーバLAserverを表わしている。ロー
カルサーバは完全なGPS衛星群の部分集合しか観測し
ない一つ以上の基準局を有する。従って、LAserverはhi
ghAccAlmを提供することはできず、mixAccAlmしか提供
できない。
軌道暦を含んでいる。12時間サイクルが一回終わる
と、衛星暦の中のいくつかは軌道暦に基づいた衛星暦で
置き換えられる。
dbmの低信号レベルまで直接収集することができる。
従って、軌道暦、Zカウント、BTTをこのレベルで導
出することができる。このレベルのGPS衛星はサーバ
とは独立で動作することができるし、開始位置の精度を
問わない測位、例えば、エニウェア(anywhere)測位に
使用することもできる。−145dbmからパターンマ
ッチングが必要になり、低いところで−150dbmま
で続行することができる。それにより、Zカウント又は
intMsを得ることができるので、GPS衛星をエニウェ
ア測位に使用できる。しかしながら、そうした信号レベ
ルでは、サーバ102か又は他のソースからネットワー
ク106で軌道暦を得なければならない。信号レベルが
−150dbm以下になると、NAVデータはパターン
マッチに使用できるほどの信頼度がない。NAVデータ
をサーバ102又は204から得なければならないし、
そうした弱い信号を有するGPS衛星は、不確定性が1
50km以下のときしか測位に加担できない。
正確でなくてもいい。プレポジションに必要なデータを
予測するには衛星暦、もしくはダウングレードされた軌
道暦で十分である。測位するために軌道暦レベルの精度
は要らない。測位のために軌道暦エージ(age)のタイ
ムアウトが定義される。そうしたしきい値を緩和して
も、時間の関数として精度の劣化が正しくモデル化され
ていればかなりの精度の測位を維持することができる。
エージ(age)のしきい値は制御可能なパラメータだか
ら、顧客は望ましい性能レベルを選択することができ
る。
らのNAVデータのサブフレームデータが必要である。
その後、クライアント104はsubFrameを二度と要求し
ない。クライアント104が解読したNAVデータはサ
ーバがパターンマッチングを行なえるようにサーバ10
2に送られる。
145dbmよりも良好な信号レベルを有するときに
は、OMNIクライアント104はサーバ接続不要であ
る。軌道暦を収集しなければならない場合には初期定点
化時間(電源投入から最初の測位までの時間)(TTF
F)が長くなる。場合によっては、前に収集した軌道暦
を使用することができる。
あってsigmaPosが150km以下のときには、OMNI
クライアント104はサーバ接続不要である。必要な最
低限度のGPS衛星の数はsigmaTimeによって決まる。
そうした時刻の不確定性は、温度ドリフトをソフトウェ
ア補償することのできるリアルタイムクロック(RT
C)によって抑えることができる。そのために、RTC
を用いる場合は3つのGPS衛星が、RTCを用いない
場合には4つのGPS衛星が必要である。
NIクライアント104はサーバ102に接続して特定
の情報を要求しなければならない。GPS衛星の信号が
−145dbmから−150dbmで且つsigmaPos >
150kmの場合、NAVデータサブフレームが必要で
ある。これらのGPS衛星が初期測位に加担するにはそ
のintMsが必要となる。−145dbm以下のGPS衛
星が3つしか利用できなくて、しかも正確な時刻のいい
手立てが他にない場合には、パターンマッチングを採用
することができる。そのときは、4つのGPS衛星によ
るいわゆる非Z−カウント測位(n-z fix)を用いる。
その軌道暦にタイムアウトがあると、軌道暦を要求しな
ければならない。そうした場合、可能な限り最高速のT
TFFが望ましい。
受信機を周期的にオンにして測位を得る。そのようにし
て、受信機が最後の測位からどれだけ遠くに移動してい
るかを判定し、或いは単にGPS受信機が予め定められ
たゾーンを出たかどうかを決定する。sigmaPosを150
km以内に保つように測位間の時間間隔が選択されるの
で、−145dbm以下の弱いGPS衛星ではintMsは
要らない。そうすることにより、サーバ接続してNAV
データsubFrameを要求しなくても高感度測位を保持する
能力が延びる。サーバ要求のタイミングは適応性があ
る。これは変動の少ないクライアント/サーバ接続なし
に変動の少ないクライアント/サーバ接続を十分な性能
があるときに実現するのに必要である。
そのデータのエージ(age)、及び捕捉成功の可能性
(例えば、GPS衛星の数及び信号レベル)を評価しな
ければならない。OMNIクライアントは次に、接続す
べきかどうか、またどのデータを要求すべきかを決定す
る。適応性をディセーブルにすることができるし、コマ
ンドを出すことによってサーバ接続を行なうことができ
る。マスタアプリケーションは一時間置きにサーバ接続
するように決定するかもしれない。従って、5分置きに
行なわれる測位では、12番目の測位でサーバ接続が行
なわれる。
きる。放送形軌道暦サービスではマスタアプリケーショ
ンが先ずデータを収集してそれを汎用のAPIでクライ
アントに送り出す。クライアントはセッション中いつで
もサーバ接続することができる。
NIクライアントの方法の実施例を示す。本明細書では
参照番号300でこの方法を示す。先ず、ステップ30
2で、軌道暦が利用可能かどうか分析し、測位に使用可
能な軌道暦を有するhigh-NのGPS衛星がいくつあるか
判定される。そこから、サーバの衛星暦ServerAlmがhig
h-Nを十分に得ることができ且つ正確なprePosになる程
度のものであると仮定する。
た信号の強さによって「G1」(−145dbm以
上)、「G2](−145dbmから−150dbmの
範囲)、又は「G3](−150dbm以下)に分類さ
れる。
を数え、sigmaTime及びsigmaPosを用いて測位が可能か
どうかの判定を行なう。
aTime、及びsimgaPosに基づいてNAVデータサブフレ
ームを必要とするGPS衛星数を数える。初期測位を得
るのにこれらのGPS衛星が必要かどうか。
かどうかの決定が行なわれる。要求しない場合には、ス
テップ312が実行される。サーバ接続が必要な場合に
は、ネットワークのデータトラフィックを最小限にす
る、及び無制限にするという2つの選択がある。
を要求する。例えば、手元にある軌道暦が新しいもので
この先もまだしばらく使用できる場合は、今のセッショ
ンで軌道暦を求めるサーバ要求は不要である。
を要求する。しかしながら、普通、極力はるか先まで使
用できる、できるだけ多量のデータを要求する。そうす
るのは、サーバ接続数を最低限度の抑えなければならな
い場合には、妥当なことである。しかし、一旦サーバセ
ッションに入ってしまえば、極力多量のデータを要求す
ることができる。
る。
サーバのハンドシェイクを制御可能及び選択可能にする
例がある。(a)軌道暦の年齢と今のhigh-NにあるGP
S衛星の中にタイムアウトしたものがあるか、(b)G
PS衛星の追跡をG1,G2,G3に分類とGPS衛星
ごとにサブフレームが必要かどうか、(c)sigmaTime
及びsigmaPos、を示すステータスメッセージがマスタア
プリケーションに送られる。
きる限り屋内の高感度動作を維持することができるの
で、位置の不確定性は150km以下となり、Zカウン
トなしに測位を得ることができる。非Zカウント(no-z
count)方法ではGPS衛星の数が一つ増えるので、リ
アルタイムクロック(RTC)など正確な時間ソースが
好ましい。例えば、3次元測位では5つのGPS衛星、
2次元測位では4つのGPS衛星。普通では50bps
のGPSナビゲーションデータストリームを復調するに
は弱すぎる信号測定値を用いて位置測位を計算すること
ができる。
の測位までの時間)(TTFF)にするにはソフトウェ
ア補償型水晶発振器(SCXO)を備えるべきである。
TTFFがさほど重要でない場合には、周波数探索の時
間帯を延長して大きな周波数エラーを見つけ出すことが
できる。信号が受信機でデータを信頼性の問題なく復調
できる程度の強さを有する場合には、位置の範囲は15
0kmを超えて拡がることが可能である。
が動作していないときでも、前の測位からミリ秒レベル
の精度を得ることができる。スリープモードの電力消費
がわずかにコストアップになるだけである。
ば、ナビゲーションデータを個別に復調することができ
る。そうすることは、今のSTI又はグローバルロケー
ト設計では従来の追尾機能を追加しない限り、可能では
ない。
ックスは屋外のような信号を最近(例えば、ここ4時間
以内)観測した場合に限って実現することができる。な
ぜならば、可視衛星が常に変わり、前のGPS衛星の軌
道からの軌道暦の精度が低下するからである。軌道毎の
劣化レベルは重要な問題である。衛星クロックの軌道だ
けでなく宇宙船の軌道も正確にモデル化されなければな
らない。今までのモデリングの中には軌道暦の使用可能
性を12〜16時間の範囲に延長することができるもの
があった。そうすると、性能がいくぶん向上するが、フ
ィックスの精度は相変わらず予測困難である。
ていることが必要であった。これらの方法では、ネット
ワークから周波数を導出し、そのハードウェアには軌道
暦を収集することはできない。そうした絶え間ないなサ
ーバ通信は維持するのにコストがかかる。
けることなく常時高感度GPSナビゲーションを維持す
るのは非常に困難である。サーバはこれより先の軌道暦
と、時間ソースとしてパターンマッチング用のサブフレ
ームを提供する。従って、いくらかの電力消費を節約す
るために測位と測位との間にRTCを使用しないことは
可能かもしれないが、電力の節約は比較的小さい。最後
の測位から時間が数日たっている場合、RTCの精度が
劣化し始める可能性があるので、別の時間ソースとして
サブフレームが必要となる。
い合わせする場合、サーバの更新と更新の間の時間を最
小限に抑えることができる。次の場合に限ってサーバに
対して呼び出しが行なわれる:軌道暦データの有効期限
が過ぎている場合、信号が弱い場合、最後の測位からの
経過時間がリミットを過ぎている場合。GPS受信機が
強いGPS衛星を追跡している場合、軌道暦を収集して
測位計算できるかどうか確認するためにサーバ呼び出し
は延期される。
ウント及びBTTが測定される。OMNIクライアント
はコード位相のロールオーバをクリーンアップするのに
BTTを用いる。概して、20ミリ秒以下の部分は一致
するべきである。BTTにはZカウントよりもわずかに
雑音が多い。しかしながら、Zカウントは、コード位相
がロールオーバする付近の短い時間に1ミリ秒ずれるす
る可能性がある。
ータサブフレームが必要となる。それは、OMNIクラ
イアントがZカウントを復調することができないとき受
信機の時間ソースとなる。パターンマッチを十分に信頼
できる場合は、GPS衛星に対して整数ミリ秒を提供す
ることも潜在的に可能である。OMNIクライアント
は、この信頼性をもたらすパターンマッチの条件を定義
しなければならない。
調する、或いは信頼度の高いパターンマッチ、のどちら
かによってOMNIクライアントによって導出される。
sigmaPosは開始位置の不確定性である。sigmaTimeは開
始時刻の不確定性である。+/−10ミリ秒より大きい
とき、OMNIクライアントはフィックスに大デルタT
項(DT)を含まなければならない。それにより、必要
なGPS衛星の数が一つだけを増える。gridFix cance
l b:sigmaPosが150kmより小さく、OMNIクラ
イアントがGPS衛星に対してintMsを有していないと
きに用いられる測位方法。 no-Z fix:これはsigmaTimeが10ミリ秒より大きいと
きの測位タイプである。OMNIクライアントは測位の
中で大デルタ項(DT)を解く。 highAccAlm:これはサーバから送られる完全なGPS衛
星暦だが、全てのGPS衛星に関する衛星暦よりむしろ
軌道暦を有する。 mixAccAlm:これはサーバから送られる完全なGPS衛
星暦で、いま追跡していないGPS衛星に関する古い軌
道暦を有する。 WWserver:これは、同時に全てのGPS衛星を見ること
ができるくらいに空間的に離れた十分な数の基準局を有
しているので、完全なGPS衛星群の連続観測可能性を
有するサーバである。 LAserver:これは、完全なGPS衛星群の部分集合だけ
を観測することができる一つ以上の基準局を有するロー
カルサーバである。LAserverはhighAccAlmを処理するこ
とはできない。mixAccAlmしか処理できない。電源投入
後、衛星暦は軌道暦を有する衛星暦と、実際の衛星暦と
を含む。12時間サイクルが一回終わると、衛星暦の中
には軌道暦をベースにした衛星暦で置き換えられるもの
がある。 ServerAlm:これは、完全な衛星暦で、OMNIクライ
アントがWWserverを有するかLAserverを有するかによっ
てhighAccAlmか又はmixAccAlmのどちらかになる。 ダウングレードされた軌道暦:軌道暦Toe(軌道暦時
間time of ephemeris)に対して或る所定のエージ(ag
e)以降、OMNIクライアントは軌道暦のサインカー
ブ項を無視し、衛星暦の精度を衛星暦の有効精度までモ
ードを落とす。
レベルの精度は要らない。プレポジションに必要なデー
タを予測するには衛星暦(もしくはダウングレードされ
た軌道暦)で十分である。
レベルの精度が必要である。OMNIクライアントは測
位のための軌道暦のエージ(age)のタイムアウトを現
時点で定義する。OMNIクライアントが時間の関数と
して精度の質の低下を正しくモデル化できれば、OMN
Iクライアントはこのしきい値を緩和しても相変わらず
かなりの精度の測位を維持することができる。顧客が望
ましい性能レベルを選択することができるように、OM
NIクライアントはエージ(age)しきい値を制御可能
なパラメータにすることもできる。
マッチをするために、サーバからのサブフレームデータ
が必要になることがある。しかしながら、その時点以
降、OMNIクライアントはsubFrameを要求し続けなく
ていい。
AVデータをサーバに送ることを考え、サーバにパター
ンマッチをさせてその結果を返送させることを考えるべ
きである。そうするとデータがはるかに少なくなる。O
MNIクライアントは、デミクライアントのためにもサ
ーバのプロジェクトとしてこの作業を予定するよう要求
すべきである。OMNIクライアントはまた、融通がき
くように両方のアプローチを保持すべきである。
NIクライアントは測位を得るためにサーバに接続しな
ければならない。OMNIクライアントは、その後、要
求しなければならないデータは何かを定義する。
を投入して測位を得るのを周期的に決定することができ
る。概して、マスタアプリケーションは、最後の測位か
ら受信機がどれだけ遠くに移動したか、或いは所定のゾ
ーン外にでたかどうかを決定しようとする。
(G2,G3)に対してintMsを必要としないように測
位と測位との間の時間間隔はsigmaPosを150kmの範
囲内に保つように選択される。そうすると、subFrames
を要求するサーバ接続をしなくても高感度測位を保持す
る能力を延長することができる。
は、変動の少ないクライアント/サーバ接続なしに変動
の少ないクライアント/サーバ接続を十分な性能がある
ときに実現するのに必要である。それはすなわち、クラ
イアントは、手持ちのデータ、データのエージ(ag
e)、及び捕捉成功(GPS衛星数及び信号レベル)を
評価しなければならないということである。このデータ
に基づいて、次に、接続を実行するかどうか、また、ど
のデータを要求するかの決定が行なわれる。
出すことによってサーバ接続を行なうようにすることが
できる。マスタアプリケーションは一時間置きにサーバ
接続を行なうように決めることができる。従って、OM
NIクライアントは5分置きに測位を行なうことができ
るので、12番目の測位でサーバ接続が行なわれる。
ビスを実行することができる。放送形軌道暦サービスで
はマスタアプリケーションがデータを先ず収集して、そ
のデータを汎用のAPIでクライアントに送り出す。
中いつでもサーバ接続するようにすることもできる。
った場合、整数ミリ秒を計算するのにパターンマッチン
グを用いることができる。OMNIクライアントは、整
数ミリ秒を計算するために、次のデータをアルゴリズム
の中に組み入れる。パターンマッチのオフセットは、復
調後のデータビットをサーバから供給されたサブフレー
ムデータと相関するのに間に合った探索の結果である。
OMNIクライアントは、推定量の中で繰り返し出てく
る結果を用いる。OMNIクライアントがパターンマッ
チを得るたびにパターンマッチ良好ビットカウントが出
てくる。OMNIクライアントはいくつのビットが一致
したか調べることができる。OMNIクライアントは各
パターンマッチの信頼度に加重値を与えるのにこれを用
いる。OMNIクライアントは、次に、総体的な推定を
行なうためにこの結果を組み合わせる。
Mヒストグラムから形成される。BTTは整数ミリ秒の
中の20ミリ秒以下の部分の推定値である。これは、パ
ターンマッチを用いて計算されたintMSをフィルタ処理
するために或いは独立検証子として用いることができ
る。OMNIクライアントは、ロールオーバを探すため
にコード位相をモニタすることができる。整数ミリ秒が
1ミリ秒変わるのを可能にするためにOMNIクライア
ントはこれが要る。OMNIクライアントは整数ミリ秒
の変化の方向を検証するのにドップラーを用いることが
できる。
50kmのとき、次の戦略をとる。
ウントを測定できる軌道暦を有する強いGPS衛星を十
分な数有しているかどうか調べる。OMNIクライアン
トはこれを−145まで行なうことができる。OMNI
クライアントがこれらのGPS衛星を十分に有していれ
ば、そのOMNIクライアントはサーバリクエストを行
なわない。
(−145dbm以上)を十分な数有しておらず且つそ
のOMNIクライアントがより弱いGPS衛星を追跡し
ている場合には、パターンマッチング方法がOMNIク
ライアントがintMsを計算するのに使える唯一の方法だ
から、OMNIクライアントはサーバリクエストを行な
わなければならない。OMNIクライアントはsigmaPos
が150km以下のとき次の戦略をとる。
スに基づいてGPS衛星を十分な数有し、しかもその軌
道暦が新しければ、OMNIクライアントはサーバリク
エストを行なわない。
有して軌道暦を収集することができる場合には、そのO
MNIクライアントはサーバリクエストをしない。そう
するとTTFFをスローダウンさせることになる。従っ
て、OMNIクライアントはこれをオーバライドして、
TTFFのスピードアップを図るためいつでも軌道暦を
要求することができる。
隔(OMNIminRequestInterval)を定義するので、OMN
Iクライアントはこの期間よりも速くデータを要求する
ことはない。これは同じセッションについてだけ言え
る。セッション間のリクエストを制限するには周期的な
測位スレートを用いるべきである。
いるGPS衛星のステータスを判定する。OMNIクラ
イアントは新しい軌道暦を有するGPS衛星及び有して
いないGPS衛星の数を数える。OMNIクライアント
はまた、そのGPS衛星が良好なNAVデータを収集で
きる程度に強い信号を有しているかどうかに基づいて数
を数える。
か否かを判定する。RTCが新しく且つsigmaPosが15
0km以下の場合には、OMNIクライアントが測位に
必要とするGPS衛星数が減る。
て2次元測位でいいかどうか調べる。そのように構成さ
れている場合には、OMNIクライアントは自分が必要
とするGPS衛星数を減らし、サーバトラフィックを最
低限に抑えることが可能である。しかしながら、顧客が
受信機を操作している地形により位置の精度が低下する
可能性がある。
Iクライアントは必要なGPS衛星数を計算する。
ば、OMNIクライアントはサーバに接続しない。
十分な数有している場合には、OMNIクライアントは
データを収集するのを待ち、サーバに接続しない。より
高速なTTFFが要求される場合には、noServerIfStro
ngビットは設定されず、OMNIクライアントは軌道暦
を収集するのを待たないで軌道暦を要求する。
衛星を十分な数有していない場合には、OMNIクライ
アントは、確実に探索を完了できる時間を与えられるよ
うに或る期間先ず待機する。待機した後、OMNIクラ
イアントはロジックを続行する。
らいくらかデータをもらわなければフィックスできない
と判定している。サーバ通信により確実にOMNIクラ
イアントが測位を実行できるように、追跡しているGP
S衛星が十分な数ある場合に限って、OMNIクライア
ントはサーバと接続する。しかしながら、OMNIクラ
イアントが1つか2つのGPS衛星しか追跡していない
場合には、サーバ接続は何の役にも立たないので、OM
NIクライアントは状況が変わるまで単に待つ。
い軌道暦を有するGPS衛星とOMNIクライアントが
追跡しているけれど新しい軌道暦を有していないGPS
衛星との組合せで十分に測位を得ることができる場合に
は、OMNIクライアントはサーバに接続する決定をす
る。OMNIクライアントは次にどのデータを収集する
か決定する。
とである。そうすることにより今後の測位時間が最適化
されるとともに、OMNIクライアントがすぐ後にもう
一度要求する可能性を最低限に抑えることができる。第
2のオプションは、新しくない軌道暦だけを全て、すな
わち、32から全ての軌道暦を要求することである。そ
うするとサーバトラフィックを軽減することになるけれ
ども、新たなGPS衛星が見えるようになるとまたすぐ
にOMNIクライアントは選択しなければならないとい
うことになる可能性がある。
ているGPS衛星だけを要求することである。そうする
とサーバトラフィックをさらに軽減することになるけれ
ども、OMNIクライアントはすぐにデータを要求する
ことになる。
ムデータが要るかどうかを決める。OMNIクライアン
トは、sigmaPosが150km以下のときだけ適用する次
のオプションを有する。
OMNIクライアントはRTCが良好なときにサブフレ
ームを要求しないような構成になっている場合には、O
MNIクライアントはサブフレームを要求しない。それ
をsubframeRequestConfigのビットnosubframeWithFresh
RTCを用いて選択する。OMNIクライアントが強いG
PS衛星を有している場合には、OMNIクライアント
がsubframeRequestConfigのビットnoSubframeWaitForZc
ountを設定すればOMNIクライアントはZカウントを
受け取るのを待つことができる。
を有している場合には、subframeRequestConfigのビッ
トnoZfuxInsteadOfPatternMatchが設定されていれば、
非Zカウント測位を強制して、サブフレームを要求しな
いことができる。
tConfigのビットnoSubframesEverを決してサブフレーム
を要求しないように設定することもできる。
位を有した後、この時点以降intMsを測定する必要がな
いので、決してsubFramesを要求しない。
集を決めた場合には、次のオプションがある。subframe
RequestConfigの中のallHighNsubframesビットを用いて
全サブフレームに対してサブフレームを要求する。
PS衛星のサブフレームだけを要求する。sigmaPosが1
50km以下のときにだけそうすることは容易に分か
る。
たEMU範囲を有するGPS衛星に対するサブフレーム
を要求する。そうすることは役立つ。というのは、TT
FFのスピードアップを図るとき以外、OMNIクライ
アントは強力なGPS衛星に対するサブフレームは要ら
ないから。そのために、OMNIクライアントはサーバ
トラフィックを軽減することができる。
いはOMNIクライアントが最初のフィックスに入って
いる衛星に対する整数ミリ秒を必要とすることである。
OMNIクライアントは、信号の強いGPS衛星のZカ
ウントを解読するか、或いは貧弱なGPS衛星のための
専用のパターンマッチアルゴリズムか、どちらかによっ
てこれを得る。従って、貧弱なGPS衛星が多すぎる場
合には、つまり、信号の強い衛星が十分な数ない場合に
は、OMNIクライアントはサーバと通信するしかな
い。
数を2次元ビットfix2Dokayに基づいて計算する。OM
NIクライアントは非Zカウント測位をしていないの
で、3次元測位を行なうのに4つのGPS衛星が、或い
は2次元測位を行なうには3つのGPS衛星があればい
い。
十分な数有し且つOMNIconfigのビットnoServerIfStrong
が設定されている場合には、OMNIクライアントはサ
ーバなしで測位を行なうことができる。
サーバに接続しなければならない。しかしながら、sigm
aPosが150km以下の場合と同様に、OMNIクライ
アントは、十分な数のGPS衛星を追跡しているので、
接続すれば測位を得られそうなときにだけ接続する。O
MNIクライアントが使用可能GPS衛星を十分な数有
していない場合には、確実に探索を完了できる時間を与
えられるように或る期間先ず待機する。待機後、OMN
Iクライアントはロジックを続行する。
行なえないと判定している。追跡しているGPS衛星が
十分な数あるのでサーバ通信により確実にOMNIクラ
イアントが測位を行なえる場合に限って、OMNIクラ
イアントはサーバと接続する。しかしながら、OMNI
クライアントが1つか2つのGPS衛星しか追跡してい
ない場合には、サーバ接続は何の役にも立たないので、
OMNIクライアントは状況が変化するまで単に待機す
る。
ていない衛星の数と、軌道暦を有する衛星の数が測位す
るのに十分な数であれば、OMNIクライアントはサー
バと接続する。そうでなければ、OMNIクライアント
は待機する。
自分が必要とするのはどの軌道暦か先ず調べる。OMN
Iクライアントは、150km以下のケースにおいて説
明したように、requestAllEphem、requestAllNotFres
h、requestTrackNotFreshに対して選択された調整を行
なうためにビットマスクを用いる。
ていなければ、OMNIクライアントは弱いGPS衛星
に対してサブフレームをいくつか収集しなければならな
い。OMNIクライアントは、このアプリケーションの
調整を決めるのに2ビットのマスク(allHighNsubframe
s、onlyAboveThresh)を用いる。
ションを調べて、例えば、OMNIクライアントにおけ
るDGPSフィックスを得るなど、補正モデルを要求す
る方法を探す。OMNIクライアントには3つのコンフ
ィギュレーションがある。
フレームを求めてサーバに接続しないと決めた場合で
も、OMNIクライアントはいつでもcorrectionsReque
stCongfigバイトの中のビットDGPSalwaysによって補正
値を要求する。
又はNAVデータを求めてサーバ接続を行なうと既に決
めた場合に限ってDGPSnormalビットによってDPGS補
正値を要求することができる。
questASPVに基づくSPV及びASPVデータ。
ル(AUTO,DEMI,THIN,OMNI)でサー
バを使用できるクライアントを記述している。
してきたが、この開示を限定と解釈すべきではないこと
が理解できる。当業者なら、上記の開示を読めば、様々
な変形及び変更が明白になることは疑いの余地がない。
従って、発明の「真の」精神並びに範囲から逸脱しない
限りにおいて、添付した特許請求の範囲はあらゆる変形
並びに変更にも及ぶものと解釈されるものである。
信機をより速やかに初期化できるシステム並びに方法を
提供することにある。
ン衛星受信機の感度を向上させるためのシステム並びに
方法を提供することにある。
例の機能ブロック図。
ームの実施例の機能ブロック図。
ート。
機 202 ナビゲーションプラットフォーム 206、228、230 アンテナ 208 低雑音増幅器 210、214 弾性表面波フィルタ 212、216 ASIC 218 基準水晶 220 温度センサ 222 自立型クライアント 224 デミクライアント 226 シンクライアント 227 OMNIクライアント 232 基準局マネージャ 234 ロケーションサーバ
5)
ル(AUTO,DEMI,THIN,OMNI)でサー
バを使用できるクライアントを記述している。
Claims (7)
- 【請求項1】 ネットワークでサーバに接続できるナビ
ゲーション衛星受信機の高感度操作の方法であって、当
該方法は、 各衛星(GPS衛星)の受信した信号の強さを測定する
ステップと、 測定されたGPS衛星信号の強さを強、中、弱に分類す
るステップと、 前記GPS衛星の信号の強さが強と分類された場合に
は、軌道暦、Zカウント、BTTを収集するために対応
するGPS衛星からNAVデータをダウンロードするス
テップと、 前記GPS衛星の信号の強さが中と分類された場合に
は、Zカウント又は整数ミリ秒を得るために、NAVデ
ータパターンマッチを使用し、そしてサーバから対応す
る軌道暦をフェッチするステップと、 前記GPS衛星の信号の強さが弱と分類された場合に
は、前記サーバからNAVデータ並びに軌道暦をフェッ
チするステップと、 位置測位を計算するステップとを備えることを特徴とす
る方法。 - 【請求項2】 分類のステップは、強が−145dbm
を超える信号の強さとして定義されるようになっている
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 分類のステップは、中が−145dbm
から−150dbmの範囲の信号の強さとして定義され
るようになっていることを特徴とする請求項1に記載の
方法。 - 【請求項4】 分類のステップは、弱が−150dbm
未満の信号の強さとして定義されるようになっているこ
とを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 軌道暦情報が不足しているステップと、 衛星暦又はダウングレードされた軌道暦を用いてGPS
衛星の捕捉のプレポジションを計算するステップとをさ
らに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 測位計算する前に使用できる軌道暦情報
のエージ(age)を制限するステップをさらに備えるこ
とを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 低頻度及び最低限のサーバ接続によって
高感度ナビゲーション位置測位を行なう方法であって、
当該方法は、 軌道暦の使用可能性を分析するステップと、 受信した信号の強さによってGPS衛星を「G1」(−
145dbmより良好)、「G2」(−145dbmか
ら−150dbmの範囲)、又は「G3」(−150d
bm未満)に分類するステップと、 測位が可能かどうか判定するためにsigmaTime及びsigma
Posを用いて、捕捉したGPS衛星数を数えるステップ
と、 信号のレベル、sigmaTime、及びsigmaPosに基づいてN
AVデータを必要とするGPS衛星数を数えるステップ
と、 サーバ接続を要求するかどうか、当該サーバ接続により
最低限のデータを要求するかどうか、或いはサーバに最
大限のデータを要求するかどうかを決定するステップ
と、 取得したデータから位置測位計算するステップとを有す
ることを特徴とする。
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