JP2005522701A - 衛星測位システムの補強のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

衛星ＮＳが送信する測位信号の誤差のレベルを決定し、航法補正データを移動ユーザに送信する役割を受け持つ計算センタに監視地上局ＭＧＳが接続される、衛星測位システムの補強のためのシステムおよび方法である。前記送信は、多重化データをダウンリンク送信でユーザ局Ｕに放送できる少なくとも１つのデジタル衛星ＤＳを用いるデジタル衛星システムを利用して実行される。ユーザ局Ｕは、衛星受信機６に接続されるダウンリンクフレームアダプタ７により、前記デジタル衛星ダウンリンク送信から前記航法補正データを逆多重化して復元する。時間またはＧＮＳＳ衛星暦などの特別のデータは、時間をＤＳシステムの標準的な受信機に放送できるように、また前記Ｕ局で使用されるであろう標準的なＧＮＳＳ受信機によるＧＮＳＳ衛星信号の捕捉を高速化できるように、特定のフォーマットで複製され、信号チャネルの特定の部分に入れられる。妥当な正確性で時間を放送するための方法も開示される。

Description

本発明は、衛星測位システムの補強（オーグメンテーション）のためのシステムおよび方法に関し、前記補強は、デジタル衛星放送システムによって放送される航法補正を用いて実行される。より詳細には、本発明は、衛星測位システムの補強のための補正データを、例えば、デジタル音声放送システムのようなデジタル直接放送衛星（ＤＤＢＳ）システムなどの、デジタル衛星による放送に使用されるチャネルに関連する信号チャネルの一部を利用して送信することを提案する。本発明は、衛星測位システムの衛星部の特定の特徴の決定を通常は担っている、航法または測位衛星を利用した補強システムなど、広範囲に及ぶリモートセンシングシステムに特に適用可能であるが、これに限定されるものではない。以下で詳しく説明するように、本発明によって提案される解決策を利用すれば、衛星に搭載される特別なトランスポンダを使用する必要がなくなり、全体的なコスト削減をもたらすデータ送信の共有が可能になる。デジタル衛星システムから放送される商用チャネルに関連する信号チャネルまたは商用チャネルに埋め込まれた信号チャネルの、多くは将来的にまたは補助データで使用する予備領域として通常は空けておかれる、一部分を使用することにより、コストは実質的に無視できるレベルまで劇的に削減され、全地球測位システム（ＧＰＳ）として知られている米国のシステムまたは全地球衛星航法システム（ＧＬＯＮＡＳＳ）として知られているロシアのシステムなど、現在の衛星測位システムで補正データを伝送できる地理的な利用可能性が大幅に拡大し、この方法は、欧州の「ガリレオ」システムなど、将来的に実施されるその他のシステムにも適用可能であろう。一般的に、これらのシステムは、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）と呼ばれる。

さらに、こうした航法補正データは非常に正確な時間情報を含んでいるので、本発明によって提案される解決策は、ＤＤＢＳシステムの受信機に時間を提供する機能を含み、したがって、ＤＤＢＳシステムで使用するために構成された従来の低コストの受信機によって、かなり正確な時間を放送できるようにする機能を含む。航法補正データは、ＧＮＳＳ衛星群の予測衛星暦も含んでいるので、ＧＮＳＳ衛星の捕捉をゼロから始める際に捕捉手順を簡略化したり高速化したりするのに使用することもできる。衛星暦とは、各ＧＮＳＳ受信機が、利用する個々のＧＮＳＳ衛星の軌道およびクロック誤差を決定できるようにする１組のパラメータのことである。動作中のすべてのＧＮＳＳ衛星の衛星暦は、各ＧＮＳＳ衛星によって放送され、毎週更新される。

知られているＧＮＳＳでは、典型的には測位信号を放送する複数の衛星があり、前記信号は、衛星に搭載された高精度のクロックを用いて、特定の衛星群に属するすべての衛星のクロックが正確に同期するようにタイミングが取られる。

このような測位システムの基礎をなす基本思想は、地上の移動ユーザまたはＧＮＳＳ衛星軌道の高度と比べて地表に近い所にいる移動ユーザ（自動車や航空機など）は、前記信号を直接または任意の種類の再送信を介して間接に受信することができ、したがって、衛星の所在場所は確定し得るという仮定の下に、これは実際に確定し得、信号が所定の衛星から移動ユーザの受信機に届くのに要した時間を正確に測定することによって、各自の位置を決定することができるというものである。通常、移動ユーザは、その正確な座標および現地時間を決定するため、１群の衛星から信号を受信する。

衛星から受信される信号は、全地球測位システムにとって望ましくない不正確性を帯びることがあり得る。衛星信号内で、最も一般によく知られた不正確性または誤差として、いわゆる電離層遅延および対流圏遅延によって引き起こされるものがあり、これらの大気層の状態が比較的速く変化することが原因である。これとは別の誤差に、衛星の本当の所在場所を示すデータと計算上予測される所在場所のデータの間の差に相当する、いわゆるエフェメリス誤差があり、衛星の本当のタイミングと計算上のタイミングに関しても、同様の誤差が生じることがあり得る。さらに別の誤差に、信号のマルチパス伝播によって引き起こされるものがある。最後に、安全上の対策として、衛星から送信されるデータに政府当局が意図的に誤差を導入する場合もある。

これらの誤差は、全地球測位システムの正確性、完全性、継続性、および有効性に悪影響を及ぼすので、誤差をなくすこと、または少なくとも実用上望ましいレベルまで誤差を小さくすることが必要となる。こうした難点を克服するために、これまで様々な解決策が提案されてきた。

知られている解決策によれば、衛星が送信する測位信号の誤差のレベルを決定するため、監視地上局が使用される。誤差を決定するため、前記監視地上局は、正確に知られた位置に存在する必要がある。監視地上局は、自らの位置を決定することを可能にする、測位衛星から放送された信号を受信する。次にこのデータは、１つまたは複数の航法計算センタで、監視地上局の本当の位置と比較され、そうした比較によって、誤差のレベルが決定される。この情報は、その他の監視地上局からもたらされた情報と結合され、所定の衛星信号に適用される必要のある補正量を示す。次に結果の航法補正データが、移動ユーザの３次元位置ならびにＧＮＳＳ衛星群の時間および状態についての、いわゆる不確定性半径で表現され得る、信頼性および確実性の保証レベル（完全性情報）と共に、移動ユーザに送信される。１つの知られている困難は、正確な所在場所と時間の決定を可能にする航法解を計算するのに必要とされるすべての衛星データを取得することは、比較的遅い速度で送信されるいわゆるＧＮＳＳ衛星暦を用いて、ＧＮＳＳ衛星群の予測位置を取得する必要があり、したがって、受信位置で移動位置の評価を開始するのに典型的に１５分程のかなりの時間を必要とすることである。

広い範囲を対象とする適用例の場合、補正情報は静止衛星に送信され、静止衛星を介して、そのサービス圏内のすべての移動ユーザに放送される。静止衛星はしばしば、ＧＮＳＳ衛星から直接届いたかのように思える信号を送信し、したがって、ＧＮＳＳからの電波が届きにくい場所に電波が届きやすくするのにも使用される。

典型的にこの解決策では、この目的で使用される各衛星が、少なくとも一体化されたトランスポンダを含む航法用途の搭載機器を備えることが必要になる。この要件はコストを押し上げるうえ、その実施は衛星の有効搭載量に制限される。一方、ＧＮＳＳ衛星チャネルのように見せようとしないチャネルの使用が依然として重要性をもち得る、いくつもの適用例が存在する。

欧州静止航法オーバレイサービス（ＥＧＮＯＳ）および広域補強システム（ＷＡＡＳ）など、現在知られている衛星を利用した補強システムでは、Ｌバンドのトランスポンダが使用される。このＬバンドで、現在使用されている周波数スペクトルは２つあり、１つは１５７５．４２ＭＨｚのＬ１バンド、もう１つは１２２７．６ＭＨｚのＬ２バンドであるが、その他の周波数の使用についても現在開発が進められている。前記トランスポンダは、例えば、ＩＮＭＡＲＳＡＴ通信衛星や欧州宇宙機関のＡＲＴＥＭＩＳ実験衛星などの特定の衛星に搭載されている。航法補正信号は、前記トランスポンダを使用してユーザにリンクを提供するこれらの特定の衛星に送信される。信号タイミングは、１Ｈｚメッセージのバーストに基づいているが、このメッセージの有効ビットレートは、前記メッセージが標準ＤＯ−２２９に準拠している場合、５００ｂｐｓであるに過ぎない。これは比較的遅いレートであって、メッセージが送信先に到着するのに時間がかかり過ぎるという事態が生じる。非常に低いビット誤り率（ＢＥＲ）で送信を行う必要があり、従来の航法用途の搭載機器はそのようなビット誤り率を保証するための特殊な機構を備えていないという事実から、５００ｂｐｓの半分は前方誤り訂正用に使用されるので、実際には、このような補強システムで使用されるコンピュータセンタのメッセージ全体では、実ユーザビットレートは２５０ビット／秒となる。

したがって、航法信号の誤差補正に関連するデータをあまりコストを掛けずに移動ユーザに放送するとともに、衛星の搭載機器もできるだけコストを低く維持し、同時に、そのようなデータをより高速に送信できることが望まれる。ユーザ側での冗長性を、２以上のコンピュータセンタで並列に計算されるデータを同時に放送することによって改善することも望まれる。

本発明によって提案される解決策を利用することによって、上記の難点は克服され、目的が達成され、この解決策によれば、デジタル衛星システムの自己同期データを送信するため、多重化機能ならびに非常に低いビット誤り率および相対的に高い容量が使用される。そのようなシステムの一例に、デジタル音声を放送するのに使用される直接デジタル衛星放送システムがある。これらの衛星システムを使用することで、広い領域にわたって航法補正に関連するデータを放送することが可能になり、そうした領域では、移動ユーザまたは様々な固定位置を連続して有するユーザ向けに構成された低コスト受信機の恩恵に与る移動ユーザが見出される。

上で説明したような監視地上局は、衛星（または宇宙空間）を利用する航法補強システム（ＳＢＡＳ）に一般に属し、移動ユーザに送信される航法補正データを決定する役割を受け持つ。したがって、同期ＳＢＡＳ発信メッセージはフレーム化され、以下でより詳しく説明する補助デジタル衛星システムによって提供される放送機能と互換性を持つようにたいていはフレーム化されるデジタルチャネルに多重化される。

最初はデジタルラジオ、ピクチャ、またはその他の比較的低速のデータを放送するために設計された直接デジタル衛星システムが、現在存在しており、または開発途上にある。これらのシステムは、複数のアップリンクロケーションから数百万の低コスト受信機に直接届くデータを処理することができるうえ、人間の感覚では高品質と感じられる映像または音楽を送信するのに必要とされ、比較的低速なデータに適合するチャネル特性を有し、チャネルのコスト対効果を十分に良好なものにするのに必要とされる非常に低いビット誤り率を保証する。これらのシステムの中には、衛星搭載プロセッサが時間再アラインメント機能を有しており、衛星のドップラ効果に影響されない同期データを送信することができるので、アップリンクのデータ同期を必要としないものもある。このようなシステムの場合、通信チャネルは、将来の使用または補助データ用の空き領域を有する関連する信号チャネルによって通常は制御される。信号チャネルまたは商用チャネル内のそうした補助データの一例として、欧州で使用されているような従来の自動車用商用音声受信機に放送されるＲＤＳ（ラジオデータシステム）データに類似するデータを伝送するのに使用される低速データチャネルがある。

多重化された補強データがダウンリンクで放送されると、放送衛星のサービス圏内にいる移動ユーザは、適切な従来のデジタル受信機によってそのデータを受信し、デジタル受信機は、受信補正データをフレームリトリーバに供給し、フレームリトリーバは、前記データを逆多重化して復元し、それを従来のＧＮＳＳ受信機で受信したデータと結合することができる。

したがって、本発明の１つの目的は、衛星測位システムの補強システムであって、
−衛星が放送する測位信号の誤差レベルを決定するための少なくとも１つの監視地上局、および送信する航法補正データを提供する少なくとも１つの航法計算センタとを含む衛星利用補強システムと、
−多重化データをユーザ局へダウンリンク送信で放送する少なくとも１つのデジタル衛星を使用するデジタル衛星システムとを含み、
少なくとも１つの航法計算センタが、前記航法補正データを前記少なくとも１つのデジタル衛星に、直接または中間設備を介して間接に送信するように構成され、前記ユーザ局が、前記少なくとも１つのデジタル衛星のダウンリンク送信からの前記航法補正データを逆多重化して復元するダウンリンクフレームアダプタに接続された、少なくとも１つの衛星受信機を備えることを特徴とするシステムを提供することである。

本発明の一態様によれば、前記航法計算センタは、デジタルアップリンク送信に適合するフォーマットおよび速度に前記航法補正データをフレーム化するアップリンクフレームアダプタに接続される。

本発明の別の一態様によれば、前記多重化データが、前記デジタル衛星上または地上で多重化される。

本発明の別の一態様によれば、前記航法補正データが、前記ダウンリンク送信の通信チャネルに関連する、もしくは前記ダウンリンク送信の通信チャネルに埋め込まれた信号チャネルの一部分に、または通信チャネル自体に含まれ、前記信号チャネルが、別のチャネルを取り出し、同期させ、復号化し、または処理するのに必要なデータを伝送し、通信チャネルのその他の部分で送信されるデータと何らかの方法によって同期させられる補助低速データの通信のために予約または割り当てられた少なくとも１つのフィールドを含む。

本発明の別の目的は、前記衛星ダウンリンクデータチャネル速度から従来の全地球航法衛星システム用受信機または全地球航法衛星システムのデータを使用するソフトウェアに適したフォーマットに、データフレーミングを変換できる、本発明の特徴によるダウンリンクフレームアダプタを提供することである。

本発明の別の目的は、ダウンリンクフレームアダプタが組み込まれた受信機を提供することである。

本発明の別の目的は、前記航法計算センタからの補正データフォーマットを、前記衛星システムに適合するアップリンクフォーマットに、変換できる、本発明の特徴によるアップリンクフレームアダプタを提供することである。

本発明の別の目的は、衛星測位システムの補強方法であって、前記システムは、
−衛星が放送する測位信号の誤差レベルを決定するための少なくとも１つの監視地上局、および航法補正データを送信する少なくとも１つの航法計算センタを有する衛星利用補強システムと、
−多重化データをユーザ局へダウンリンク送信で放送する少なくとも１つのデジタル衛星を使用するデジタル衛星システムとを含み、
前記航法補正データが、前記少なくとも１つの航法計算センタによって前記少なくとも１つのデジタル衛星に送信され、前記ユーザ局が、少なくとも１つの衛星受信機に接続されたダウンリンクフレームアダプタを用いて、前記少なくとも１つのデジタル衛星のダウンリンク送信から、前記航法補正データの少なくとも１つを逆多重化して復元することを特徴とする方法を提供することである。

本発明の上記およびその他の利点は、以下の説明および特許請求の範囲において、添付の図面の助けを借りてより詳しく説明される。

上で詳しく説明したように、測位衛星群によって放送される測位信号を監視するため、監視地上局を利用することができる。放送信号の前記監視の結果として取得したデータは、すでに利用可能となっている監視地上局自体の位置に関する正確なデータと比較される。前記比較および観測信号の品質に基づいて、補正情報が、前記監視地上局に関連付けられた計算センタによって生成される。航法補正情報は、移動ユーザの正確な位置を決定する際に関係し得る不正確性に対処するため、前記測位衛星群のサービス圏内にいる前記移動ユーザに提供され、そのようなデータの信頼性および確実性の程度についての実際の情報を与える。

本発明によって提供される解決策によれば、前記航法補正データは、多重化データを受信し、逆多重化し、補正情報に関する有用な情報を取り出すための特殊なフレームアダプタを使用する移動ユーザに直接放送される際、直接デジタル衛星放送システム（ＤＤＢＳ）などのデジタル衛星システムの能力を用いて、移動ユーザに提供される。

図１には、ＧＮＳＳなどの航法測位衛星群中の衛星ＮＳを特に表す概略図が示されている。上で述べたように、一般的な測位用途では、実用に際して、２機以上の衛星が使用される。簡略化のため、衛星ＮＳは１機しか示されていないが、本明細書で行われる説明が同じ測位用途で使用される残りの衛星にも同様に当てはまることは理解されよう。

図１に戻ると、前記衛星ＮＳは、サービス圏内にいる移動ユーザＵに航法信号を放送する。図では、航法衛星によって放送される信号は、破線の矢印で示されており、ＧＮＳＳタイプの信号を受信するのに適した従来の受信機５によって受信される。

同じ信号が、上で述べたように、航法衛星ＮＳから放送されるデータを監視する役割を受け持つ監視地上局ＭＧＳでも受信される。したがって、データは従来型の受信ユニット１で受信され、監視地上局ＭＧＳと同一の場所に置くことも、置かないこともできる計算センタ２へ引き渡され、受信した測位データは、１つまたは複数の監視地上局ＭＧＳの位置に関する１組の正確なデータと比較され、前記データは個々のＭＧＳの位置の正確な決定によってすでに利用可能となっている。

計算センタ２では、航法衛星ＮＳのサービス圏内にいるユーザが各自の位置に関する受信データを補正するのに役立てることができる１組の補正パラメータが、監視地上局ＭＧＳによって受信された擬似距離測定を用いて生成される。

実用に際しては、１つの計算センタ２が各監視地上局ＭＧＳと同じ場所に設置されることも、いくつかの監視地上局の場所に設置されることも、あるいは複数の計算センタ２が１つの監視地上局ＭＧＳに関する同じ計算を並列に実行することも起こり得る。本発明は、どのデータが使用に最適かをユーザが決定できるように、そのような航法補正データを同時に放送することを可能にする。

次に取得された補正データは、計算センタ２からフレームアダプタ３に送られ、計算センタ２から出力されたデータの形式が、アップリンクデジタル送信に適したフォーマットに変換される。次に変換されたデータは、従来のデジタルアップリンク送信局４に供給され、異なる性質のデータとおそらくチャネルを共有する。デジタルアップリンク送信局４は、アップリンクでデータを送信する前に、データを多重化する機能を任意選択で備えることができる。したがって、前記局４は信号をアップリンクで衛星ＤＳに送信し、衛星ＤＳは信号をその信号のダウンリンク放送に適した方式でフレーム化されたデジタルチャネルに多重化すること、またはデジタルアップリンク送信局４ですでに多重化が施されたデータを単純に再送信することができる。そのような衛星システムの一例は、すでに上で詳しく説明した音声放送システムなどの直接デジタル放送システムのように、衛星上で信号処理を行う。

そのような衛星上でのデータ（２１）の多重化のための処理方法が、ワールドスペースマネージメントコーポレーションに付与された米国特許第６２０１７９８号によって知られている。しかしながら、本発明が同方法の使用に限定されると理解されるべきではなく、多重化が航法衛星自体によって提供される場合も、すでに地上で多重化された多重データチャネルを衛星が再送信するだけの場合も含めて、その他の知られている方法も等しく衛星上での多重化およびマルチソースデータの合成に適用することができる。

すべてのアップリンクデータをダウンリンクチャネルに多重化する場合、衛星搭載プロセッサ／ダウンリンク多重化のどの組が使用されているかを識別するためにタグ付けが施され、ダウンリンクスペクトラム上への拡散が任意選択で行われるＴＤＭモードを好ましくは用いて、多重化が実行される。

移動ユーザ側Ｕで、ダウンリンク多重化信号は、そのようなタイプの信号を受信するのに適した従来のデジタル受信機６によって受信される。次にデータは、１つまたは複数の計算センタ２で決定された測位情報の航法補正に関するデータを逆多重化して復元する役割を受け持つフレームリトリーバ７に渡される。次に航法補正情報は、移動ユーザＵの補正ユニット８に供給される。一方、航法衛星ＮＳからの測位データも、デジタル受信機５によって受信され、補正ユニット８に供給され、航法衛星ＮＳから受信したデータには航法補正パラメータが適用され、その結果、移動ユーザＵの測位データに関して、データのより高い精度、有効性、継続性、および完全性が取得されることが可能になる。

すでに述べたように、航法補正データは、前記ダウンリンク送信の通信チャネルに関連する信号チャネルの一部分に含まれる。代替的に、前記航法補正データは、通信チャネル自体に割り当てることもでき、その場合、航法補正データは、チャネルの一部分を占有する。

代替的に、航法補正データは、例えば、ＤＯ−２２９ ＲＴＣＡ標準その他などの静止衛星から航空機への送信に適用可能な標準フォーマットによってフォーマット化されることを特徴とするデータを用いる衛星リンクを介して、前記航法計算センタから前記アップリンクフレームアダプタに送信される。

任意選択で、航法補正データは、複数の計算センタで計算され、ユーザ局に同時に送信される。ユーザ局では、前記計算センタの１つから受信した特定の航法補正データを選択するか、または代替的に複数の前記計算センタから受信したデータを結合するかについて選択を行う。

本発明を実施する上で、ユーザ局は移動していてもよく、様々なロケーションに連続して配置されてもよいが、移動局を永続的に固定ロケーションに割り当てることもでき、このことは本発明に影響を及ぼさないので、これ以上、固定位置機能について言及する必要はないものとする。

本発明によって提供される解決策によれば、アップリンクフレームアダプタ３は、航法計算センタによって送信されたデータから、時間に関する情報を抽出することもできる。そのような場合、全地球航法システムで使用される基準データとしての緯度（ＬＡＴ）、経度（ＬＯＮＧ）、高度（ＡＬＴ）によって特徴付けられる特定の地点について計算された時間に関するデータは、複製され、前記信号チャネルの特定部分に挿入される。任意選択で、ダウンリンクフレームアダプタも、例えば、ＧＮＳＳ衛星暦などのその他の特殊なデータを航法計算センタによって送信された航法データから抽出し、複製することができ、それを前記信号チャネルの専用部分に挿入することができる。

同様に、ダウンリンクフレームアダプタ７は、アップリンクフレームアダプタに関連して上で述べたような時間に関するデータを抽出し、前記時間データをユーザ局Ｕに提供すること、またはそれを表示パネル上に表示することができる。任意選択で、前記ダウンリンクフレームアダプタ７は、例えば、ＧＮＳＳ衛星暦などの特殊なデータを前記信号チャネルの特定部分から抽出し、ＧＮＳＳ衛星の捕捉および追跡を支援するため、前記特殊なデータをユーザ局Ｕに提供することもできる。

任意選択で、ダウンリンクフレームアダプタは、ユーザ受信機６自体とされ、したがって、時間を含むデータの逆多重化および復元処理は、受信機ユニットで実行される。

ダウンリンクフレームアダプタ７、第１のロケーションＭ（図示せず）に置かれた受信機６、またはユーザ補正ユニット８に与えられる時間情報の正確性のレベルは、例えば、全地球航法システムで使用される基準データとしての緯度（ＬＡＴ）、経度（ＬＯＮＧ）、高度（ＡＬＴ）などの第２の所定のロケーションＡの位置を決定できる情報を一部または全部送信し、衛星とロケーションＡの間の伝播時間差と比較した場合の衛星とロケーションＭの間の伝播時間差を代数的に加算して、ロケーションＭにいるユーザ補正ユニット８に関連する時間データとのタイミング差を補償することによって向上させることができることに留意されたい。時間差は、ロケーションＭの時間にとって必要な正確性に応じた正確性を備える、当技術分野で知られている任意の方法で推定し、入力し、または計算することができる。

時間に関する情報は、任意選択で受信機６による受信に適したフォーマットで送信し、情報送信のトリガまたは情報のユーザへの表示のために使用することができる。

図２には、フレームリトリーバ７の一例をより詳しく表したブロック図が示されている。前記図において、入力ＩＮは、従来のＤＤＢＳデジタル受信機６に接続するためのものであり、補正ユニット８は、ＩＮ／ＯＵＴ／ＣＮＦで参照される別のポートで接続することができる。フレームリトリーバ７は好ましくは、デフォルト設定およびデバッグ用として、フロントパネルキーボードと従来のビデオ端末ユニットに接続されるポートＣＴＬを備える。このように、補正ユニット８は、好ましくはダウンリンクフレームアダプタプロトコルマネージャ７８を介し、好ましくはＩＰ接続用プログラム群を使用して、ダウンリンクフレームアダプタ管理プロセッサ７９に局／チャネル／サブチャネル構成表をロードすることができる。次にプロセッサ７９は、受信ダウンリンク信号に含まれるデータから特別に選択が必要な場合、受信機６に選択データＳＥＬを送信することができ、そのような場合、好ましくはフロントパネルディスプレイ７０にも送信することができる。

チャネルシンクロナイザ７１は、好ましくはアップリンク局４で発信されたデータを伝えるチャネルへ行われたフレーム化、および／またはデジタル衛星ＤＳに搭載された衛星プロセッサによって設定されたフレームマーカを用いて、計算センタ２から届いた有用なデータをチャネルデータから認識し、抽出することができる。システムの構成およびプロセッサ７９によって駆動されるプロセッサセンタ２の数に応じて、チャネルシンクロナイザ７１は、コンピュータセンタの個々のユニットに関連付けられた１つまたは複数（１〜ｎ）のサブチャネルシンクロナイザ７２．ｎを必要ならば設定することができる。受信機６から受信されたデータは、前記ＤＳ衛星ダウンリンク多重化から抽出された１つのＤＳチャネルに関連付けられる。

サブチャネルシンクロナイザ７２．ｎは、フレームに関連する航法補正データをチャネルデータから認識、抽出し、それを逆フレーム化／再フレーム化シンクロナイザ・フレームおよび速度コンバータ７３．ｎに提供し、このシンクロナイザ・コンバータは、コンピュータセンタが放送システムおよび受信機６と同様のフレーム化機能を使用する場合、単純なバッファとなることもある。フレーム化および／またはメッセージ速度が、例えば、ＧＰＳ時間など、入力ＳＹＳ＿ＳＹＮＣで供給されるシステム外部同期信号に適合させられている場合、シンクロナイザ７３．ｎは、データフレームを適切にバッファリングし、データメッセージとして適切な時間または適切な速度でそれらを送達するために速度変換を行う。さもなければ、シンクロナイザ７３．ｎは、好ましくはＤＤＢＳチャネル時間マーカデータから導き出された、内部生成されたタイミング信号を使用する。

特殊メッセージデータ検出器７４．ｎは、時間データ、ＧＮＳＳ衛星暦などの特殊メッセージを、リモートアップリンクフレームアダプタ３から衛星送信を介して届いたメッセージフィールドから認識し、フロントパネル７０に表示するため、それをフレームアダプタプロセッサ７９にプロトコルドライバ７８を介して送信する。ループデータ検出器７４．ｎは、プロトコルドライバ７８から届いたそれらのメッセージを通過させ、出力ポートＯＵＴで利用可能にすることもできる。プロセッサ７９は、特殊メッセージフィールドのリストを設定して、検出器７４．ｎがそれに従って反応できるようにすることができる。

メッセージは、内部的に保存し、および／または適用例で必要とされるならば、論理的な連続した一連のメッセージとして送達するためにメッセージシーケンサ７５．ｎで逆圧縮され、その後、プロトコルフレームドライバ７８に送達することができる。任意選択で、メッセージシーケンサ７５．ｎは、例えば、ＤＯ−２２９などの、移動ユニットＵで使用されている規格に従って、再フォーマットを行うことができる。フレームリトリーバは、計算ユニット８上で動作する特別のソフトウェアとして実現することもできる。

図３には、アップリンクフレームアダプタ３の一例をより詳しく表したブロック図が示されている。このアダプタの全体的構造が、個々のサブチャネルが専用入力を有する点を除いて、実質的に図２に示されたダウンリンクフレームアダプタの構造から導出されたものであることが、この図から容易に理解できるであろう。図３において、フレームアダプタ３の入力ＯＵＴ／ＩＮは、計算センタ２に接続され、放送局４は、出力ポートＯＵＴに接続される。フレームアダプタ３は好ましくは、デフォルト設定およびデバッグ用として、フロントパネルキーボードと従来のビデオ端末ユニットに接続されるポートＣＴＬを備える。したがって、計算センタ２は、メインアップリンクフレームアダプタプロトコルマネージャ３８を介し、好ましくはＩＰ接続用プログラム群を使用して、アップリンクフレームアダプタ管理プロセッサ３９に局／チャネル／サブチャネル構成表をロードすることができる。プロセッサ３９は、アダプタ内に設定された構成に基づくとともにダウンリンクフレームアダプタによって使用されるものと一貫するチャネル／サブチャネル構成情報を用いて、設定に応じて、図２のパスｂを介して、または好ましくはチャネルアセンブラ３１を経由しパスａを介して、制御ポートＳＣＨから放送局４にサブチャネルヘッダデータを供給することができる。コンピュータセンタ２の各チェーンは、関連するプロトコルマネージャ３８．ｎを介して、ＯＵＴ／ＩＮポートの１つに接続される。

一連のメッセージは、内部的に保存し、ＤＯ−２２９などの通信規格に基づいて必要とされる場合があり、またはアップリンクアダプタ３のアプリケーションレベルリンクに対して計算センタ２を保護するために必要とされる前方誤り送信関連の不必要なビットを除去し、必要に応じてメッセージスプリッタ３５．ｎで分割し、速度およびフレームコンバータ３３．ｎに送信することができる。特殊なデータフォーマッタ３４．ｎは、時間データ、ＧＮＳＳ衛星暦などの特殊メッセージを、プロトコルドライバ３８から届いたフローに沿って認識し、メッセージシーケンサ３５．ｎに送信する前に、必要なコピーの作成、フォーマッティング、および計算を実行する。メッセージは、内部的にバッファリングされ、および／または適用例で必要とされるならば、論理的な連続した一連のメッセージとして送達するされるようにメッセージシーケンサ３５．ｎで圧縮し、その後、フレーム／速度アダプタ３３．ｎに送達することができる。フレーム／速度アダプタは、データフレームを適切にバッファリングし、アップリンク要件に基づいたデータメッセージとして適切な時間または適切な速度でそれらをサブチャネルフォーマッタ３２．ｎに送達するために速度変換を行う。サブチャネルフローは、チャネルアセンブラ３１によって一緒にまとめられ、プロセッサ３９によって行われた設定に基づいて、データ出力ＯＵＴか、またはパスａ）を介して信号制御出力ＳＣＨに送達され、この場合、パスｂは使用されない。出力ＯＵＴおよびＳＣＨは、アップリンク局４の入力にそれぞれ接続される。

したがって、本発明によって提案される解決策は、衛星に搭載される専用のトランスポンダを使用する必要をなくし、その結果、コストを削減し、衛星の有効搭載量を最適化するという利点を有する。

さらに、本発明によって提案される解決策は、
・システム全体でのデータ送信源の共有、
・送信に際してデータを既存の共同チャネルにまたは信号チャネルの通常は空いている部分に配置できる場合には無コストになることすらあり得る低コストチャネルの使用、
・専用の衛星の数を増やすことなく冗長性を高め得る可能性、
・ユーザが並列に計算された複数の航法補正を同時に受信し、最善のものを選択し得る可能性、
・周波数ダイバーシティを使用することによる、都市部環境または周波数汚染環境における有効性の向上、
・一般放送用にかなり正確な時間を供給することによる、元の直接デジタル放送システムサービス能力の向上、
・ＧＮＳＳ衛星暦をより速く提供することによる、ＧＮＳＳ衛星群を捕捉するのに必要な時間の短縮といった利点を有する。

本発明の主要な特徴を示す概略図である。 上記のシステムと互換性のある従来のダウンリンク受信機に接続するため、移動ユーザによって使用されるダウンリンクフレームアダプタを示すブロック図である。 上記のシステムと互換性のあるデジタルアップリンク局に接続するため、航法計算センタによって使用されるアップリンクフレームアダプタを示すブロック図である。

Claims (23)

1. 衛星測位システムの補強システムであって、
   衛星（ＮＳ）が放送する測位信号の誤差レベルを決定するための少なくとも１つの監視地上局（ＭＧＳ）、および送信する航法補正データを提供する少なくとも１つの航法計算センタ（２）を含む衛星利用補強システムと、
   多重化データをユーザ局（Ｕ）にダウンリンク送信で放送する少なくとも１つのデジタル衛星（ＤＳ）を使用するデジタル衛星システムとを含み、
   少なくとも１つの航法計算センタ（２）が、前記航法補正データを前記少なくとも１つのデジタル衛星（ＤＳ）に、直接または中間設備を介して間接に送信するように構成され、前記ユーザ局（Ｕ）が、前記デジタル衛星信号を直接または任意の種類の再送信を介して間接に受信する、前記少なくとも１つのデジタル衛星ダウンリンク送信から前記航法補正データを逆多重化して復元する少なくとも１つのダウンリンクフレームアダプタ（７）に接続された、少なくとも１つの衛星受信機（６）を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記航法計算センタ（２）の少なくとも１つは、前記デジタル衛星（ＤＳ）を介するデジタルアップリンク送信に適合するフォーマットおよび速度に前記航法補正データをフレーム化するアップリンクフレームアダプタ（３）に接続される請求項１に記載のシステム。
3. 前記多重化データが、前記デジタル衛星（ＤＳ）上または地上で多重化され、前記デジタル衛星（ＤＳ）および受信機（６）と互換性のあるシステム送信前方誤り訂正機構を用いて保護される請求項１から２のいずれか一項に記載のシステム。
4. 前記航法補正データが、前記ダウンリンク送信の通信チャネルに関連する、もしくは前記ダウンリンク送信の通信チャネルに埋め込まれた信号チャネルの一部分に含まれる、または通信チャネル自体の一部分に配置される請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記信号チャネルが、前記デジタル衛星（ＤＳ）を使用するシステムの通信チャネルを取り出し、同期させ、復号化し、または処理するのに必要なデータを伝送するように構成され、前記信号チャネルはさらに、前記通信チャネルのその他の部分で送信されるデータまたはデータフレームと同期することが可能な補助低速データの通信のために予約または割り当てられた少なくとも１つのフィールドを含む請求項４に記載のシステム。
6. 前記航法補正データが、前記航法計算センタ（２）の少なくとも１つから衛星リンクを介して前記アップリンクフレームアダプタ（３）に送信される請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
7. ユーザ局（Ｕ）が、複数の航法計算センタ（２）から航法補正データを受信するように構成され、前記航法計算センタ（２）の１つから送信された航法補正データを選択できるか、または２以上の前記航法計算センタ（２）から受信したデータを結合できる請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記ユーザ局（Ｕ）は、移動しているか、または様々なロケーションで連続して配置されることができる請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記アップリンクフレームアダプタ（３）が、前記航法計算センタ（２）によって送信された航法補正データから、時間または全地球航法衛星システム―ＧＮＳＳ―衛星暦などのその他の特殊なデータに関連するデータを抽出し、特定の地点用に計算された前記データを前記信号チャネルの特定の部分に割り当てるように構成される請求項２および４に記載のシステム。
10. 前記ダウンリンクフレームアダプタ（７）が、前記信号チャネルの特定の部分から、時間またはＧＮＳＳ衛星暦などその他の特殊なデータに関連するデータを前記衛星ダウンリンク送信から抽出するように構成される請求項１および４に記載のシステム。
11. 前記ダウンリンクフレームアダプタが、前記ユーザ局（Ｕ）の補正ユニット（８）または受信機（６）に組み込まれる請求項１に記載のシステム。
12. 請求項１に記載のダウンリンクフレームアダプタ（７）。
13. 前記衛星ダウンリンクデータチャネル速度から従来の全地球航法衛星システム用受信機または全地球航法衛星システムのデータを使用するソフトウェアに適したフォーマットに、データフレーミングを変換できる請求項１２に記載のダウンリンクフレームアダプタ。
14. 請求項１０および１１に記載の受信機（６）。
15. 請求項２に記載のアップリンクフレームアダプタ。
16. 前記航法計算センタからの補正データフォーマットを、前記デジタル衛星システムに適合するアップリンクフォーマットに、変換できる請求項１５に記載のアップリンクフレームアダプタ。
17. 衛星測位システムの補強方法であって、前記システムは、
    衛星（ＮＳ）が放送する測位信号の誤差レベルを決定するための少なくとも１つの監視地上局（ＭＧＳ）、および航法補正データを送信する少なくとも１つの航法計算センタ（２）を有する衛星利用補強システムと、
    多重化データをユーザ局（Ｕ）へダウンリンク送信で放送する少なくとも１つのデジタル衛星（ＤＳ）を使用するデジタル衛星システムとを含み、
    前記航法補正データが、前記少なくとも１つの航法計算センタ（２）によって前記少なくとも１つのデジタル衛星（ＤＳ）に送信され、前記ユーザ局（Ｕ）が、少なくとも１つの衛星受信機（６）に接続されたダウンリンクフレームアダプタ（７）を用いて、前記少なくとも１つのデジタル衛星のダウンリンク送信から、前記航法補正データの少なくとも１つを逆多重化して復元することを特徴とする方法。
18. 前記航法補正データは、前方誤り訂正関連のビットを除去され、前記航法計算センタ（２）からデータを受信するフレームアダプタ（３）によって、デジタルアップリンク送信に適合するフレームフォーマットおよび速度にフレーム化される請求項１７に記載の方法。
19. 前記航法補正データから認識される特殊なデータが、複製され、再フォーマットされ、前記デジタル衛星（ＤＳ）システムの前記信号チャネルの少なくとも１つの特定フィールドに挿入される請求項１８に記載の方法。
20. 時間に関するデータが、ユーザに放送され、前記時間は特定の地点との関連で評価される時間であり、全地球航法システムで使用される基準データとしての緯度、経度、高度によって特徴付けられる請求項１７から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 第１の時間情報が、ダウンリンクフレームアダプタ（７）、第１のロケーションに配置される受信機（６）、またはユーザ局（Ｕ）の補正ユニット（８）に提供され、
    第２の所定のロケーションについての一部のまたは完全な情報が、全地球航法システムで使用される基準データとしての緯度、経度、高度などの、前記第２の地点の測位パラメータを決定できるようにユーザ局（Ｕ）に送信され、
    補償時間差が、補正ユニット（８）について、衛星と前記第２のロケーションの伝播時間差と比較した前記衛星と前記第１のロケーションの間の伝播時間差を代数的に加算することによって計算される請求項１８に記載の方法。
22. 時間に関するデータが、デジタル直接放送衛星システム用の従来の受信機（６）に適したフォーマットで送信され、情報送信のトリガまたは情報のユーザへの表示のために使用される請求項１８または１９に記載の方法。
23. ＧＮＳＳ衛星暦が、前記デジタル衛星システムの前記信号チャネルの前記特定フィールドを介して、その他の航法補正データと並列に送信される請求項１８または１９に記載の方法。

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