JP2006500567A - グローバル測位受信機のネットワークを用いる位置推定 - Google Patents

グローバル測位受信機のネットワークを用いる位置推定 Download PDF

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Abstract

座標系内の固定かつ既知の位置にある少なくとも2つの基準局受信機を用いて、座標系における移動局受信機の位置を決定するための方法および装置を開示する。
各基準局受信機の正確な場所を知ることにより、移動局受信機が受信する搬送波アンビギティ、受信機の時間オフセット、および大気影響の内の1つ、またはすべてをより効果的に補償し、それにより、移動局受信機の位置推定精度を高めることができる。基線を移動局と各基準局との間で設定するとともに、基線を基準局間で設定する。既知量と未知量をもつ航法方程式を各基線に対して設定する。基準局間の基線に対する未知量を推定し、次いで、その推定値を用いて移動局基線と関係付けられる未知数の相関をとり、その数を減少させ、それにより、移動局の推定位置の精度を向上させる。

Description

本発明は、複数衛星の信号、および複数受信機のネットワークを用いる静止または移動する物体の正確な位置推定に関する。本発明は、電離層遅延の空間分布を考慮することが望まれる実時間キネティック環境における位置推定に特に適している。
GPS(米国)およびGLONASS(ロシア)等の衛星航法システムは、特別な航法受信機を所有している様々な利用者が自位置を正確に求めることを意図している。航法受信機は、見通し距離内にある衛星から発信される無線信号を受信し、処理し、これにより所定の座標系内の受信機位置を計算する。しかし、軍事的理由から、これらの衛星信号の最も正確な部分は、軍事関係者だけが知り得るコードにより暗号化されている。民間利用者は、衛星信号の最も正確な部分にアクセスできないので、正確な結果を得ることが困難である。さらに、衛星信号精度を低下させるノイズおよび誤差の発生源があり、その結果、位置計算値精度が低下する。このような発生源には、搬送波のアンビギティ、受信機時間オフセット、および衛星信号への大気の影響が含まれる。
本発明は、搬送波のアンビギティ、受信機時間オフセット、および大気の影響を考慮して、移動局位置の推定精度を向上させることを目的とする。
本発明は、受信機(例えば、移動局)の位置を、既知の位置にある少なくとも2台の他の受信機(例えば、基準局)の位置に対して決定するための方法および装置に関する。少なくとも2台の他の受信機(座標系内の既知の位置に配置されている)の正確な場所を知ることにより、移動受信機が受ける搬送波アンビギティ、受信機時間オフセット、および大気影響の内の1つ、またはすべてをより正しく補償し、それにより、移動局の受信機位置(例えば、移動局位置)の推定精度を向上させることができる。
本発明の第1の局面では、例示の装置/方法は、第1基準局および第2基準局の既知の場所の受信と、第1基準局および第2基準局の時計間の時間差を表す時間オフセットの取得と、移動局、第1基準局、および第2基準局が受信する衛星計測データの取得とを含む。衛星計測データには、疑似距離情報が含まれている。例示の装置/方法は、移動局と第1基準局との間の第1基線(R−B1)に対する1組の疑似計測距離と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第1組の残差を生成する。残差は、移動局および第1基準局が受信する衛星計測データ、衛星の場所、ならびに移動局および第1基準局の場所と関連している。例示の装置/方法はまた、移動局と第1基準局との間の第2基線(R−B2)に対する1組の疑似計測距離と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第2組の残差を生成する。これらの残差は、移動局および第2基準局が受信する衛星計測データ、衛星の場所、ならびに移動局および第2基準局の場所と関連している。例示の装置/方法は、第1組の残差、第2組の残差、第1および第2基準局の時計間の時間オフセットにより、移動局の場所を推定する。
本発明の第2の局面では、第3基準局からの位置情報および衛星計測データを受信する。同様に、第1および第3基準局の時計間の時間差を表す時間オフセットを取得する。その後、例示の装置/方法はまた、移動局と第3基準局との間の第3基線(R−B3)に対する1組の疑似計測距離と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第3組の残差を生成し、更に、第3組の残差、ならびに第1および第3基準局の時計間の時間オフセットにより、移動局の場所を推定する。
本明細書で説明する本発明のいずれかの局面とともに適用できる本発明の第3の局面では、例示の装置/方法は、提供される基準局の衛星計測データから基準局の時間オフセットを生成する。
本明細書で説明する本発明のいずれかの局面とともに適用できる本発明の第4の局面では、例示の装置/方法は、移動局および第1基準局(第1基線)が受信する衛星搬送波位相計測データを取得する。例示の装置/方法は、第1基線に対する1組の搬送波位相計測データと関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第4組の残差を生成し、第4の残差、ならびに第1、第2、および第3の残差の内の1つ以上により、搬送波位相データのサイクルアンビギティを変形する。変形したサイクルアンビギティは、浮動小数点アンビギティ、固定小数点整数アンビギティ、および/または整数アンビギティの形をとってもよい。例示の装置/方法は、第4組の残差、および第1基線と関係付けられる変形したサイクルアンビギティにより、移動局の場所を更に推定する。
本明細書で説明する本発明のいずれかの局面とともに適用できる本発明の第5の局面では、例示の装置/方法は、第2基準局が受信する衛星搬送波位相計測データを取得し、第1および第2基準局間の基線(B1−B2)と関係付けられる1組の衛星位相計測に対する1組のサイクルアンビギティを更に取得する。例示の装置/方法は、移動局と第2基準局との間の第2基線(R−B2)に対する1組の搬送波位相計測データと関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第5組の残差を生成し、第5残差、第1および第2基準局間の基線と関係付けられる1組のサイクルアンビギティ、ならびに第1、第2、第3、および第4の残差の内の1つ以上により、搬送波位相データのサイクルアンビギティを変形する。変形したサイクルアンビギティは、浮動小数点アンビギティ、固定小数点整数アンビギティ、および/または整数アンビギティの形をとってもよい。例示の装置/方法は、第5組の残差、および第2基線(R−B2)と関係付けられる変形したサイクルアンビギティにより、移動局の場所を更に推定する。
本明細書で説明する本発明のいずれかの局面とともに適用できる本発明の第6の局面では、例示の装置/方法は、第3基準局が受信する衛星搬送波位相計測データを受信し、第1および第3基準局間の基線(B1−B3)と関係付けられる1組の衛星位相計測に対する1組のサイクルアンビギティを更に取得する。例示の装置/方法は、移動局と第3基準局との間の第3基線(R−B3)に対する1組の搬送波位相計測データと関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第6組の残差を生成し、第6残差、第1および第3基準局間の基線と関係付けられる1組のサイクルアンビギティ、ならびに第1、第2、第3、第4、および第5の残差の内の1つ以上により、搬送波位相データのサイクルアンビギティを変形する。変形したサイクルアンビギティは、浮動小数点アンビギティ、固定小数点整数アンビギティ、および/または整数アンビギティの形をとってもよい。例示の装置/方法は、第6組の残差、および第3基線(R−B3)と関係付けられる変形したサイクルアンビギティにより、移動局の場所を更に推定する。
本明細書で説明する本発明のいずれかの局面とともに適用できる本発明の第7の局面では、例示の装置/方法は、第1および第2基準局が形成する基線に沿って受信する衛星信号と関係付けられる第1組の第1電離層遅延差を取得し、第1組の第1電離層遅延差、第1および第2基準局の場所、ならびに移動局の推定場所により、上記説明の第1乃至第6の残差の内の1つ以上に電離層遅延補正値を生成する。更に、別のオプションとして、例示の装置/方法は、第1および第3基準局が形成する基線(または、第2および第3基準局が形成する基線)に沿って受信する衛星信号と関係付けられる第2の電離層遅延差の組を取得し、第2組の電離層遅延差、および第3基準局の場所から、上記説明の第1乃至第6の残差の内の1つ以上に電離層遅延補正値を更に生成する。
本明細書で説明する本発明の第7、およびそれ以上の局面に適用できる本発明の第8の局面では、例示の装置/方法は、第1乃至第6の残差の内の1つ以上を形成して、移動局と関係付けられる基線に適用する電離層遅延補正値の二次影響を補償し、更に、二次影響の推定値を生成する。
本明細書で説明する本発明のいずれかの局面とともに適用できる本発明の第9の局面では、例示の装置/方法は、第1および第2基準局の時計間の時間差を表す時間オフセット、オプションとして、第1および第3基準局の時計間の時間差を表す時間オフセット、を生成する。更に別のオプションとして、装置/方法は、第2および第3基準局の時計間の時間差を表す時間オフセットを生成し、各時間オフセットの一貫性チェックを実施する。
本明細書で説明する本発明のいくつかの局面に適用で寺る本発明の第10の局面では、例示の装置/方法は、第1および第2基準局間の基線(B1−B2)と関係付けられる変形したサイクルアンビギティを生成し、オプションとして、第1および第3基準局間の基線(B1−B3)と関係付けられる変形したサイクルアンビギティを生成する。更に別のオプションとして、装置/方法は、第2および第3基準局間の基線(B2−B3)と関係付けられる変形したサイクルアンビギティを生成し、基準局間の基線と関係付けられる各サイクルアンビギティの一貫性チェックを実施する。
本明細書で説明する本発明の電離層遅延を補償するいずれかの局面に適用できる本発明の第11の局面では、例示の装置/方法は、第1組の第1電離層遅延差、オプションとして、第2組の第1電離層遅延差、を生成する。更に別のオプションとして、装置/方法は、第2および第3基準局が形成する基線に沿って受信する衛星信号と関係付けられる第3組の電離層遅延差を生成し、それにより、自己一貫性のある3組の電離層遅延差を生成する。
従って、本発明の目的は、2つ以上の基準局と関係付けられる1つ以上の基線からの情報を用いて移動局位置の推定精度を上げることにある。
本発明の更に別の目的は、移動局位置の推定精度を維持、または向上させながら、移動局と基準局との間の距離を増大可能とすることにある。
本発明のこれらの、および他の目的は、本発明の以下の詳細な説明、付帯図面、および付帯の請求の範囲により、当該技術に精通する者には明らかとなろう。
図1は、本発明の例示の実施の形態による例示ネットワークにある移動局(R)、および3つの基準局(B1、B2、B3)の完成予定図であり、図2は、その平面略図である。本発明は、2つまたは3つの基準局からの提供情報と、移動局が行う衛星計測とによる移動局位置推定に関する。図1を参照して、各局は、衛星アンテナ(実質上平坦な円板状として示される)で衛星位置信号を受信する受信機を有する。図1に、複数の衛星S1〜S4を示し、各衛星と各アンテナとの間を個々の破線で示す。図1に示す例では、移動局は、利用する人が操作し、座標値を決定すべき場所で移動局の衛星アンテナを位置決めするための位置決めポールを有する。移動局の衛星アンテナは、バックパック内にあって利用者が運搬する受信機プロセッサに接続される。利用者はキーパッド/ディスプレイによりこの受信機プロセッサと対話的に操作する。受信機は、従来のRFアンテナにより基準局からデータを受信し、そのデータをプロセッサに中継する無線モデム(より正式には、復調器)も有する。他の実施の形態では、移動局の衛星アンテナは、車両に取り付けてもよく、受信機は、操作する人がいなくても独立して自動的に動作してもよい。本発明は、これらの、および他の自然法則による実施の形態に適用する。
衛星信号は、疑似ランダムバイナリーコードにより変調され、次いで、ローカル基準時計または発振器に対する遅延を計測するのに用いられる搬送波信号を含む。これらの計測により、受信機と衛星との間のいわゆる疑似距離を決定することができる。疑似距離は、衛星および受信機の時間尺度の変動ならびに各種のノイズ源のために、受信機と衛星との間の真の距離とは異なる。これらの時間尺度を生成するために、各衛星は原子時計を回路基板上に有し、受信機は、通常は水晶振動子を備える時計をその回路基板上に有する。衛星の数が十分ある場合(4個以上)、計測した疑似距離を処理して利用者の場所(例えば、X、Y、およびZ座標)を決定でき、時間尺度の変動を吸収できる。この処理により利用者の場所を求めることを、航法問題または航法課題を解く、と称する。
より詳細には、GPSシステムは、地球の周囲のほぼ26000kmの高度の軌道にある一群の衛星を利用する。各GPS衛星は、それぞれL1帯域およびL2帯域と称する1575.42MHz、および1227.6MHz付近にある2つの周波数帯域のマイクロ波無線信号を送信する。GPSのL1帯域信号は、粗/取得(Coarse/Acquisition)コード(C/A)、および高精度距離(Precision ranging)コード(Pコード)により変調されている。L2帯域信号は、Pコードによりバイナリ変調されている。GPS C/Aコードは、各衛星に特定の疑似ランダム(PR)ゴールドコードであり、それを用いて受信信号源を識別する。Pコードは、疑似ランダムコード信号で、同様に各衛星に特定のコードであり、C/Aの10倍のシンボルレートを有し、粒度は10分の1である。GPS衛星送信の標準規格は、ICD−GPS−200、改訂C、ARINC Research Corporation、1993年10月10日、に詳細に設定されている。
GLONASSシステムの衛星は、1602MHz付近と、1246MHz付近の2つの周波数帯域で信号を送信している。同様に、それぞれL1帯域、L2帯域と呼ばれている。GLONASS L1帯域信号は、疑似ランダムC/Aコード、および疑似ランダムPコードにより変調されている。L2帯域信号はPコードにより変調されている。衛星すべてが同一の公称周波数で送信するGPSとは異なり、GLONASS衛星は、衛星を区別するためにそれぞれ独自の周波数で送信する。GLONASS L1帯域の搬送波周波数は、1602MHz+l×0.5625MHzに等しく、ここで、lは衛星を識別する0と24との間の範囲の整数インデックスである。GLONASS L2帯域の搬送波周波数は、1246MHz+l×0.4375MHzである。GLONASS信号の詳細は、GLONASS ICD、バージョン4.0、1998年、に見られる。
受信機と衛星との間の距離(受信機−衛星間距離と呼ぶ)は、衛星の位置が既知であれば、信号が衛星から受信機に届く時間を計測することにより決定される。衛星と受信機は、単一のGPS時間と同期した内部時計を有する。追跡する各衛星信号に対して、受信機は、衛星の予想PRコードのローカルバージョンを生成し、次いでローカルバージョンが、受信衛星信号と相関をもつ(すなわち、一致する)までそのバージョンの時間を遅らせる。そのあと、PRコードのローカルバージョンを進めたり、遅らせたりして、衛星信号を追跡する。衛星の搬送波位相を追跡することもでき、通常は、衛星信号のドップラー偏移を追跡することにより実行する。衛星の位置は、小さな変動を除くと、時間の関数として高精度で予測可能であり、受信機は一般に、GPS時間の関数として衛星位置のモデルを有している。理論的には、3個の異なる衛星までの距離を決定することにより、受信機は3次元三角測量を実行してその位置を見つけることができる。しかし、受信機の時計精度に限界があるため、内部生成時間は、GPS時間から幾らかオフセットしている。従って、少なくとも4個の別々の衛星までの距離を同時計測することによって、4個の未知数、すなわち、受信機の位置(例えば、x、y、およびz)の3つの座標値、およびGPS時間からの受信機時計時間のオフセット値、を解くことができるようになる。場所の特定は、定義された直交座標フレームに対して実行されるのが普通である。
理論的には、GPS受信機は、衛星のC/AコードおよびPコード両方を追跡できる。C/Aコードは一般に、20〜50m以内の精度を提供し、Pコードは、C/Aコードと比べて繰返し率が高い(粒度が低い)ので、10m以内のより高い精度を提供する。しかし、Pコードの知識は軍事関係者に限られていて、民間利用者は利用できない。にもかかわらず、Pコードを追跡するための手法が幾つか開発されている。
10mよりも高精度での航法課題の解決を保証したいという望み、計測の安定性および信頼性を上げたいという望みは、「デファレンシャル航法」(DN)とも呼ばれる「デファレンシャル航法距離計測」モードの開発の原動力となった。DNモードでは、利用者位置を求める課題は、高い精度と確度で座標値が既知である基準局(ベース)と比較して実行する。基準局は、衛星信号を受信し、その信号を処理して計測値を生成する航行受信機を有する。これら計測値の結果により、補正値が計算でき、次いで、その補正値を利用者が構成した移動GPS受信機に送信する。本発明者らは、このGPS受信機を「移動局」または「移動受信機」と呼ぶ。これらの補正値を用いることにより、移動GPS受信機は、計測した疑似距離の相関が強い誤差の主要部分を補償する能力を得て、その位置の推定精度を大幅に改良する。
通常、基準局は計測中に移動できない。移動局は、移動しても移動しなくてもよい。解くべき航法課題に依っては、更なる動作モードをDNモード内で用いてもよい。それらの動作モードは、計測結果を基準局から移動局に送信する方法において異なる。事後処理(PP)モードでは、これらの結果をデジタル記録として送信し、すべての計測が終了してから利用者に渡す。PPモードでは、利用者は、過去の限定的な瞬間における彼のまたは彼女の場所を再現する。
別のモードは、実時間処理(RTP)モードであり、移動受信機の位置を計測中に直ちに提供する。RTPモードは通信接続(例えば、図1に示す無線通信接続等)を用いて、すべての必要な情報を基準局から移動受信機にデジタル形式で送信する。
デファレンシャル航法の精度のさらなる改良は、衛星の搬送波信号の位相計測で疑似距離計測を補完することにより達成してもよい。基準局受信機で衛星から受信する信号の搬送波位相を計測し、移動局受信機で計測した同じ衛星の搬送波位相とそれを比較すれば、搬送波の波長の数%以内の、すなわち、数cm以内の、計測精度を得ることができる。
搬送波位相の計測により保証されるこれら利点を実際に実施しようとすると、位相計測のアンビギティが存在するという問題にぶつかる。
アンビギティは、2つの要因により起きる。第1に、任意の衛星から基準局および移動局までの距離差ΔDは、通常、搬送波の波長λよりはるかに大きい。従って、基準局および移動局の受信機が受信する搬送波信号の位相遅延の差Δψ=ΔD/λは、実質的に1サイクルを越える。第2に、入ってくる衛星信号からΔψのサイクル数の整数部を計測することは不可能である。すなわち、Δψの小数部を計測できるに過ぎない。従って、「アンビギティ」と呼ばれるΔψの整数部を決定することが必要である。より正確には、追跡衛星すべてについての1組のこのような整数部のすべて、つまり、各衛星毎に1つの整数部、を決定することが必要である。移動局の座標値、および時間尺度の変動を含む他の未知の値とともに、この1組を決定しなければならない。
一般的な方法では、高精度の航法計測を生成するという課題は、1組の未知数、および、未知数と航法パラメータ計測値との間の関係のシステム、を定義することにより公式化することができる。本明細書ではnΣと記す未知数から成るベクトルは、所与の座標系における3つの移動局座標値(通常は、直交座標軸X、Y、Zに沿ったもの)(座標値の時間微分が加えられることもある);ローカルの主基準発振器の位相ドリフトによって起きる時間尺度の変動;および、搬送波周波数の位相計測のアンビギティに対する未知のn個の整数値を含む。nの値は、処理する異なる搬送波信号の数により決定し、従って、受信機でアクティブに機能している衛星チャンネル数と一致する。発信信号が受信機により受信され、処理される各衛星に対して、少なくとも1つの衛星チャンネルが用いられる。例えば、L周波数帯域の搬送波、およびL周波数帯域の搬送波を発信するGPS衛星等の、幾つかの衛星は、2つ以上のコード変調搬送波信号を発信する。受信機がLおよびL帯域両方の搬送波信号を処理する場合、衛星チャンネル数(n)はそれに対応して増加する。
2組の航法パラメータを基準局および移動局の受信機でそれぞれ計測し、それを用いて、時に「状態ベクトル」と呼ばれる1組の未知数の値を決定する。各組の航法パラメータは、各衛星から受信機までの疑似距離、および各衛星の搬送波信号の全(完全な)位相を含む。各疑似距離は、対応する衛星のコード変調信号(C/AコードまたはPコード)の時間遅延を計測することにより取得する。コード変調信号は、各衛星追跡チャンネルの遅延ロックループ(DLL)回路で追跡する。衛星の搬送波信号の全位相は、対応する衛星の追跡チャンネルの位相ロックループ(PLL)で追跡する。(DLLおよびPLLは、例えば、図5に例示の移動局の復調器120により提供される)。特定の(限定的な)瞬間における航法パラメータ計測値の集合として観測ベクトルが生成される。
状態ベクトルと観測ベクトルとの間の関係式は、周知の航法方程式の系で定義する。観測ベクトルが与えられると、方程式の数が状態ベクトルの未知数の数と等しいか、それを越える場合、方程式の系を解いて状態ベクトルを求めることができる。後者の場合、従来の統計的方法、すなわち、最小二乗法、動的カルマンフィルタ法、最小二乗法およびこれらの方法の各種修正法、を用いて系を解く。
1つの方法は、以下のステップを含む。特定の(限定的な)瞬間の疑似距離および全位相の計測値を、これらの計測がどの衛星に属するかの指示、および計測した時刻とともに、基準局から移動局に送信する(通信接続を介して、または記録として等)。対応する値を移動局受信機で計測する。処理には、各衛星に対する基準局計測と移動局計測との間の疑似距離および全位相の一重差を決定することが含まれる。相関が強い誤差の大部分は、一重差において補償される(実質的に打ち消される)。次いで、一重差の残差を、計測結果から計算値を減算して計算する。残差の処理により、航法方程式の初期体系を線形化することができるので(続いて何回か反復する必要があることもある)、線形方程式の系を解くための充分に発達した数学体系を利用できるようになる。航法方程式の線形化体系の後続の反復解は、ガウス−ニュートンの最小法による非線形残差の平方和最小値と等しい。n個のアンビギティを含む状態ベクトルの成分を解の結果として求める。しかし、アンビギティ計算値は、必ずしも整数であるとは限らず、浮動小数点であることも多い。そのため、解のこの段階では「浮動小数点アンビギティ」または「浮動アンビギティ」と呼ばれる。整数アンビギティの真値を求めるために、浮動アンビギティベクトルを直近の整数の組に丸める手法を用いる。この処理を「アンビギティ変形」と呼ぶ。アンビギティ変形が行われた後では、より正確な残差の値を生成でき、次いで、方程式の系を再度解くことにより、基準局と移動局とを結ぶ基線の座標値が得られ、その結果、移動局座標値、および時計ドリフト補正値をより正確に推定できる。
受信機の搬送波発生器の時間オフセットによる各アンビギティと関係付けられる小数部があり、実際問題としては、浮動小数点アンビギティ、および「整数」アンビギティにこの小数オフセットを含めると、更に便利である。この場合、受信機の搬送波発生器の未知の小数オフセットを更に解き、次いで、「整数」アンビギティを、整数と、受信機の搬送波発生器の時間オフセットと関係する共通の小数部とを加えた形で解く。これらの変形したアンビギティを「固定小数点整数アンビギティ」と呼ぶ。なぜなら、これらのアンビギティは小数部をもつが、同一の一対の受信機により計測した2個の対応する衛星についての任意の2つの固定小数点整数アンビギティ間の差は整数だからである。
時計オフセット、および搬送波アンビギティを補償するすべての上記処理をもってしても、GPSおよび/またはGLONASS信号で行った計測の精度に影響する別の要素がある。1つの要素として、各衛星の軌道(または、天体歴(ephemeris)と呼ぶ初期データ)は楕円であり、太陽風等の自然要因の影響を受ける。いかなる計測の精度も、ある時間の衛星位置を知ることによって決まる。天体歴の予測は、衛星毎に地上で計算され、周期的に衛星にアップロードされる。衛星の位置情報は、搬送波信号の1つに載せて変調した低周波信号(50Hz)上で符号化され、地上のGPS受信機に送信される。
GPSおよび/またはGLONASS信号で行った計測の精度に影響する2つの別の、しかも重要な要素は、衛星から受信機までの信号伝搬への対流圏および電離層の影響である。対流圏は大気圏の低い部分であり、温度、圧力、および湿度の変動が信号伝搬における空間変動を招く。電離層は大気圏の高い方の部分であり、高度およそ300kmにイオン化ガスの層を有する。イオン化粒子密度は電磁信号伝搬に影響する程十分高く、空間変動および時間変動を有する。電離層効果は、太陽活動が盛んな年ではずっと重要になる。対流圏および電離層のこれらの変動は、受信機への衛星信号伝搬の遅延変動を招く。基準局および移動局が遠く離れている場合、これらの遅延は、基準局と移動局とでは著しく異なることになり、移動局位置の推定値に誤差を生じさせる。
これらの概観を念頭に、より詳細に本発明を説明する。説明を簡単にするために、かつ、一般性を失わないように、指標「s」、s=1、...、Nで識別される「N」個の衛星を仮定し、各受信機が衛星のL1帯域信号、およびL2帯域信号を追跡できると仮定する。受信機は、衛星信号からタイミング情報を抽出し、この情報を、エポックkと称する所定の時間増分kとして報告する。エポック間の時間は、利用者が選択でき、一般に0.1秒〜2秒の範囲にあり、1秒が代表的である。すべての受信機の時計精度は、真のGPS時間に対して数ミリ秒以内であるのが普通であり、実際には、受信機は、その時計により現在のエポックの番号kを決定できる。以下のタイミング情報は、各受信機「r」により各エポック「k」において各衛星「s」から抽出できる:
1.受信機が衛星位置を決定するための衛星軌道(位置)に関する情報を提供する低周波数(50Hz)の情報信号;
2.L1帯域のC/Aコード(または、オプションとして軍事関係者のためのL1帯域
Figure 2006500567
3.L2帯域のC/Aコード(または、オプションとして軍事関係者のためのL2帯域
Figure 2006500567
元単位を有するのが典型的である(サイクルにL1帯域波長λL1,sを乗算してメータで表すこともある);そして、
Figure 2006500567
元単位をもつのが典型的である(サイクルにL2帯域波長λL2,sを乗算してメータで表すこともある)。
Figure 2006500567
可能量」である。なぜなら、衛星信号から受信機により計測されるからである。観測可能量は、光速「c」、衛星「s」のL1帯域およびL2帯域搬送波の波長λL1,sおよびλL2,s、衛星「s」のL1帯域およびL2帯域搬送波の周波数fL1,s=c/λL1,s、およびfL2,s=c/λL2,s、決定すべき各種変数、ならびに各種ノイズ源に、以下のように関連している:
Figure 2006500567
ここで、(決定すべき)変数は:
Figure 2006500567
距離の次元を有する(通常は、メータ[m]で表す);
Figure 2006500567
トである;
・τr,kは、エポック「k」での受信機「r」の時計の真のGPS時間からの時間オフセットである;
Figure 2006500567
る遅延である;
Figure 2006500567
Figure 2006500567
更に、各種のノイズ源は:
Figure 2006500567
跡する時の、受信機「r」におけるエポック「k」での疑似距離計測へのノイズ源の影響を合計したものである;
Figure 2006500567
跡する時の、受信機「r」におけるエポック「k」での疑似距離計測へのノイズ源の影響を合計したものである;
Figure 2006500567
ック「k」での搬送波位相計測へのノイズ源の影響を合計したものである;そして、
Figure 2006500567
ック「k」での搬送波位相計測へのノイズ源の影響を合計したものである。
形式[1A]〜[1D]は、衛星航法方程式として知られている。
本発明の実施の形態では、本発明者らは、各対の局の観測可能量間の差、および衛星航法方程式のインスタンス間の差を形成している。一対のこのような2局間のベクトル、つまり直線、を基線と称する。図1に示すすべての局の間の基線は、図2の平面図でよく理解できる。本発明者らが概して注目するのは、前置表記Δq,rをもつ2局により計測された観測量の差であり、ここで、「q」、および「r」のそれぞれは、局B1、B2、B3、およびRの1つを表す。例えば:
Figure 2006500567
形式[2A]〜[2D]は、局(受信機)「r」と「q」との間の、衛星「s」の信号の局間(または、受信機間)一重差と呼ばれることが多い。局間演算子Δq,rは、変数とノイ
Figure 2006500567
の背景により、本発明者らは、観測可能量の局間一重差を、以下のように変数の差と関連させることができる:
Figure 2006500567
[3C]
Figure 2006500567
[3D]
差形式[3A]は、受信機「r」および「q」についての形式[1A]の2つのインスタンスを形成し、次いで、2つのインスタンスを差し引く(受信機「q」のインスタンスを受信機「r」のインスタンスから減算する)ことにより生成する。差形式[3B]、[3C]および[3D]は、対応する形式[1B]、[1C]および[1D]のインスタンスからそれぞれ同様にして形成する。形式[3A]〜[3D]は航法方程式の一重差である。局間一重差を形成する利点は、衛星時計の時間オフセット、T を表す誤差項が差の中では打ち消される、ということである。本発明者らが強調したいことは、形式[3A]〜[3D]が、受信機「q」および「r」により観測される各衛星に適用できる、ということである。例えば、航法方程式の二重差等の、航法方程式の高次差を形成することができ、当該技術で周知である。例えば、普通の二重差方程式は、共通の基線に対する2つの一重差方程式間の差であるが、各一重差方程式は異なる衛星に基づく。本発明は、航法方程式の一重差が現在のところ好適であるけれども、航法方程式のこれらの高次差を用いることもできる。これらの差の形式はそれぞれ、デファレンシャル航法方程式と総称的に称される。
[基準局間の処理、第I部]
基準局の場所は既知であり、衛星の場所もエポック時間(k)の関数として既知なので、
Figure 2006500567
る。ベクトルX、X、およびXが、ある座標系(例えば、直交座標系)で受信機「r」、受信機「q」、および衛星「s」それぞれの場所を表し、かつ演算子‖・‖がその座標系で
Figure 2006500567
〜[3D]の未知数の数が1つだけ減少する。更に、Goad−Goodmanモデルを用いて、対流圏影響の差(数%未満の誤差を伴う)をモデル化してもよく、このように、
Figure 2006500567
に基づいて推定する。ノイズ源Δq,rL1,s、Δq,rL2,s、Δq,rL1,sおよびΔq,rL2,sを知ることはできないが、それらは平均値が概ねゼロであり、その影響は平均化により低下させることができる。従って、形式[3A]〜[3D]にある可解未知数の数は、次の6個に減ら
Figure 2006500567
Δq,rL2,s、(6)Δq,rΨL2。第1の未知数は時間により変化し、受信機「q」および「r」が追跡する衛星すべてに共通である。第2の未知数は時間により変化し、一対の受信機「q」および「r」が追跡する衛星「s」に固有である。第3および第5の未知数は、一対の受信機「q」および「r」が追跡する衛星「s」にそれぞれ固有であり、サイクルスリップが受信機の位相ロックループで発生しない限り、それぞれ時間により変化しないのが普通である。第4および第6の未知数は、一対の受信機「q」および「r」に固有であり、時間により変化しないのが普通である。
実際問題として、本発明者らが注目するのは、第3および第4の未知数が、衛星「s」のL1搬送波の位相計測と関連し、時間には無関係である(サイクルスリップが発生しない限り)、ということである。理論的には、これらの未知数は、組み合わせた未知数
Figure 2006500567
で計測した、衛星「s」のL1搬送波についての局間「固定小数点整数アンビギティ」と呼ぶ。本発明者らがこれらの変形したアンビギティを「固定小数点アンビギティ」と呼ぶのは、これらのアンビギティは、小数部をもつが、同じ対の受信機が計測する2個の対応する衛星に対する任意の2つの固定小数点整数アンビギティ間の差が整数だからである。同様に、第5および第6の未知数は、衛星「s」のL2搬送波の位相計測と関連し、時間には無関係(サイクルスリップが発生しない限り)である。これらの未知数は、組み合わ
Figure 2006500567
および「r」で計測した、衛星「s」のL2搬送波についての局間「固定小数点整数アンビギティ」と呼ぶ。
更に実際問題としては、最初に固定小数点整数アンビギティの浮動小数点バージョンを生成し、次いで、浮動小数点バージョンに打ち切り処理を適用して、固定小数点整数アンビギティを生成する。本発明者らは、これらのバージョンを浮動小数点アンビギティと呼
Figure 2006500567
従って、形式[3A]〜[3D]の各インスタンスに対する可解未知数は4個に減少す
Figure 2006500567
の未知数は、一対の受信機「q」および「r」が追跡する衛星すべてに共通であり、後の3つは衛星「s」に固有である。最初の2個の未知数は時間により変化し、後の2個は時間に不変である(サイクルスリップが発生しない限り)。基準局では、形式[3A]〜[3D]の既知の値は、次のように表される:
Figure 2006500567
形式[4A]〜[4D]は、航法方程式の一重差の既知の項を含み、本発明者らは、それらを一重差の「残差」、またはより一般的に「一組のデファレンシャル航法方程式の残差」と呼ぶ。各残差の大きさは、残差を形成する1つ以上の既知の項の大きさより小さいのが一般的である。
次いで、未知数は、当該技術で周知の幾つかの解法のいずれかにより、以下の形式を用いて残差から推定できる:
Figure 2006500567
Figure 2006500567
すべての残差、形式、既知の値、および未知の変数は、実数値である。推定処理は、幾つかの衛星、および幾つかのエポック時間に対する形式[5A]〜[5D]のインスタンスを通常含む。
本発明の一局面として、幾つかの衛星に対する1つ以上の未知の変数を、少なくとも2つの基準局、好ましくは少なくとも3つの基準局について、移動局で実行する処理により推定する。差演算子「Δq,r」において、番号1、2および3を用いて基準局B1、B2およびB3をそれぞれ表すと、各エポック「k」での各衛星「s」に対する基準局間未知数の推定値は:
Figure 2006500567
例示の推定処理は、[基準局間の処理、第11部]と題する下記のセクションで概説する。オプションとして、推定処理は、固定小数点整数アンビギティを以下のようにそれらの成分に分解できる:
Figure 2006500567
推定精度が低くてもよい本発明の幾つかの用途では、固定小数点整数アンビギティの代わりに、浮動小数点アンビギティを用いてもよく、基準局間の未知数の以下の組を生成できる:
Figure 2006500567
[移動局および基準局間の処理]
移動局と任意の1つの基準局との間の差の処理は、さらに複雑である。なぜなら、移動
Figure 2006500567
らない。しかしながら、当該技術で周知の手段によって50Hzの情報信号から生成でき
Figure 2006500567
移動局との間の初期推定距離を生成でき、この項の線形近似を以下のように生成できる。ここで、r=0を用いて移動局を表記し、qを用いて基準局の任意の1つを一般的に示す:
Figure 2006500567
トリックスAはヤコビアンマトリックス、幾何マトリックス、および方向余弦マトリックスとして良く知られている。当該技術で普通に計算され、グローバル測位に関する教科書で説明されている。GPSに詳しくない読者は、マトリックスA(これらの教科書では、マトリックスH、またはマトリックスGと呼ばれることが多い)を生成する方法のより詳細な説明についてこれらの教科書を参考にすること。
移動局(「0」)と基準局の任意の1つ(「q」)との間の基線に対する形式[4](残差)
Figure 2006500567
形式[5]については:
Figure 2006500567
Figure 2006500567
δXを含む。以下に詳細に説明するように、これら未知数の推定処理は、幾つかの衛星、および幾つかの時間エポックに対する形式[9A]〜[9D]のインスタンスを一般的に含む。
特定の移動局(0)についてこのセクションの説明をしたが、言うまでもなく、その議論および上記形式は、上記「0」を「r」に置き換えて、任意の対の受信機(q、r)に一般的に適用する。
[本発明の展開]
本発明を成す一部として、本発明者らが気付いたことは、正確に推定した場合、基準局時間オフセットの未知数は、次の関係式を満たすはずである、ということである:
Δ2,1τ+Δ3,2τ=Δ3,1τ [10A]
この関係式の根底にある意味合いは、Δ3,1τ=−Δ1,3τに着目し、関係式をΔ2,1τ+Δ3,2τ+Δ1,3τ=0の等価形式で書き換えることにより理解できる。すなわち、基準局のループ廻りの時間オフセットの合計は、ゼロとなる。他の未知数は、正確に推定した場合、以下の同様な関係式を満たすはずである:
Figure 2006500567
Figure 2006500567
本発明を成す別の一部として、本発明者らが気付いたことは、上記関係式[10A]〜[10J]は、受信機の1台が移動局の受信機である組み合わせを含む、3台の受信機の任意の組み合わせで満たされるはずである、ということである。局B3(3)を、下付きの数字「0」で識別する移動局で置き換えることにより、この点を説明する:
Figure 2006500567
さらに別の、本発明者らが気付いたことは、関係式[10]および[11]を一般化して、4台以上の受信機の任意のループに適用できる、ということである。にもかかわらず、本発明の実施の形態を、説明を簡略化するために3台の受信機のループを用いて例示する。
本発明の一般的な局面に従って、移動局と、通常、直近の基準局である基準局の1つとの間の主基線を形成し、次いで、移動局から他の基準局への一本以上の副基線を形成することにより移動局の位置を推定する。次いで、1つ以上の上記関係式を局構成に適用して、形式[11]による基準局間の基線に対する1つ以上の未知数を用いて、副基線に対する計測データを主基線に対する計測データと関連させる。本発明の説明を簡単にし、かつ一般性を失わないようにするために、基準局B1を用いて移動局との主基線を形成し、基準局B2およびB3を用いて移動局との副基線を形成する。副基線による計測データ量の変化は、主基線と関連させてもよい。一般に、そのように関連させて情報量を多くした方が、移動局推定位置の精度が向上し、および/または基準局間の距離をさらに拡大することが可能になる。
[実施の形態の第1の一般グループ]
第1の例示の実施の形態では、副基線で計測した疑似距離データを、主基線で計測した疑似距離データと関連させる。最初に、L1帯域データだけを用いる(形式[4A]、[5
Figure 2006500567
の距離が小さい場合を考える。主基線に対して、形式[8A]および[9A]は次式に帰着する:
Figure 2006500567
第2基準局への副基線に対しては:
Figure 2006500567
第3基準局への副基線に対しては:
Figure 2006500567
形式[12A]、[14A]および[16A]の項は、デファレンシャル航法方程式の残差であり、既知である。未知数は、形式[13A]、[15A]および[17A]の右辺に含まれる。可解未知数は全部で6個ある:Δ1,0τ、Δ2,0τ、Δ3,0τおよびδXの3成分である。しかしながら、形式[11A]を用いて、Δ2,0τは、推定した基準局の時間オフセットΔ2,1τにより、次のようにΔ0,1τと関連させることができる:
Δ2,0τ=Δ2,1τ−Δ0,1τ=Δ2,1τ+Δ1,0τ。同様に、Δ3,0τは、推定した基準局の時間オフセットΔ3,1τにより、次のようにΔ0,1τと関連させることができる:
Δ3,0τ=Δ3,1τ−Δ0,1τ=Δ3,1τ+Δ1,0τ。これら2つの形式により、真の可解未知数の数が4個に減少し、以下の一組の修正された形式を用いて、真の可解未知数を推定できる:
Figure 2006500567
等価の式として、形式の合計数を2だけ増加させるものとして形式Δ2,0τ=Δ2,1τ+Δ1,0τ、およびΔ3,0τ=Δ3,1τ+Δ1,0τを検討し、次いで、拡張した形式の組の6個の未知数を推定できる:
Figure 2006500567
Figure 2006500567
形式の組それぞれから推定できる。ここで、第1形式の組に基づく最小二乗法の適合手法による移動局の場所の推定法を示す。移動局と第1基準局との間の基線(R−B1)に対
Figure 2006500567
トルにする:
Figure 2006500567
他の2本の基線についても同様に行うが、基準局間時間オフセットcΔ2,1τおよびcΔ3,1τにより残差を修正する:
Figure 2006500567
第1形式の組は、マトリックス形式で次のように書くことができる:
Figure 2006500567
ここで、
Figure 2006500567
N共分散マトリックスである。共分散マトリックスCn,kの生成は、GPS技術では周知であり、技術文献および特許文献に説明されていて(例えば、米国特許第6,268,824号を参照。引用して本明細書に組み込む。共分散マトリックスはマトリックスRと表記されている。)、その説明は、GPS技術に普通に精通する者が本発明を実行し、使用するのには必要なかろう。(以後のセクションでは、使用に好適で、これらの実施の形態に適用できる推定処理を説明する。)
GPS技術に精通していない読者のために簡単に記しておくが、マトリックスCn,kは、一般に対角マトリックスを備え、各対角要素は、基線(この場合は、移動局と基準局の1つ)を画成する2台の受信機のノイズ源と関連している。共分散因子は通常、各受信機が受信する各衛星信号と関係付けられ、この共分散因子は通常、(受信機が受信する)信号の信号対ノイズ比、および衛星の仰角(マルチパス誤差は仰角と強い相関をもつ)と関連している。マトリックスCn,kの対角入力は通常、内在するノイズの量に寄与する2台の受
Figure 2006500567
加の2つの共分散因子を含む。共分散マトリックスの生成に関する更なる詳細および情報については、A.Leick著「GPS衛星測量術」、John Wiley & So
Figure 2006500567
可解未知数を残差と関連させる。可解未知数は、例えば、各種のカルマンフィルタ処理等の、他の処理でも推定できる。
上記は、例えば、第3の基準局と関係付けられる最後のN行等の、副基準局B2およびB3の内の1つと関連する行を省くことにより実行してもよい。また、上記は第4の基準局(および、更に多くの基準局)と関連する行を加えることにより実行してもよい。
[13A]、[15A]、[17A]、[11A]、および[11A**]を含む第2形式の組は、次のように書いてもよい:
Figure 2006500567
そして可解未知数は、同様に、各種の最小二乗法処理、およびカルマンフィルタ処理によ
Figure 2006500567
このように、上記例示の実施の形態は、第1基準局(B1)、第2基準局(B2)、およびオプションとして第3基準局(B3)または更に多くの基準局、を用いて移動局(R)の場所を推定する方法を提供する。要約すると、基準局の場所を取得し、基準局の1つ(例えば、B1)を選択して、移動局と主基線を形成する。この基準局を主基準局と呼び、他の基準局を副基準局と呼ぶ。さらに、各副基準局に対して、主局および副基準局の時計間の時間差を表す時間オフセットを取得する。同様に、移動局、主基準局、および副基準局が受信する衛星計測データを取得する。これにより、主基線(R−B1)に対する一組の
Figure 2006500567
ならびに移動局および第1基準局の場所と関連させる。同様に、副基線に対する一組また
Figure 2006500567
する衛星計測データ、衛星の場所、ならびに移動局および副基準局の場所と関連させる。その後、移動局の場所を上記残差の組、基準局の時計間の時間オフセット、および典型的には観測マトリックス、から推定する。
上記実施の形態は、L2帯域信号を用いて等しく実施できる。主基線に対する形式(電離層の項を無視している)は:
Figure 2006500567
第2基準局への副基線に対しては:
Figure 2006500567
第3基準局への副基線に対しては:
Figure 2006500567
これらの形式を、形式[12A]〜[17B]の代わりに用いるだけでなく、形式[12A]〜[17B]に追加して用いてもよい。後者の場合、第1形式の組[18]は次のように拡張される:
Figure 2006500567
ここで、
Figure 2006500567
形式[18]から、可解未知数は、最小二乗法処理により推定できる。
別々の3本の基線それぞれを用いて移動局の位置を推定して、移動局の場所の3つの別々の推定値を生成し、次いで、3つの別々の推定値を平均化して最終推定値を生成する、という別の手法を想像するかもしれない。しかしながら、本発明は、その手法よりも正確な結果を提供する。なぜなら、本発明は、基線に対する未知数の値を関係付ける形式[11](特に、[11A]、[11A]および[11A**])により与えられる追加情報を用いるからである。本発明がより正確な結果を達成するのは、以下に説明する実施の形態についても当てはまる。
[実施の形態の第2の一般グループ]
実施の形態の第2グループは、受信機での位相計測から導き出す残差を生成し、利用することにより、実施の形態の第1グループを発展させたものである。電離層の項に対する
Figure 2006500567
これらの電離層の項を考慮に入れる。この仮定では、主基線に対する形式[8C]、[9C]、[8D]、および[9D]は、それぞれ以下の形式[12C]、[13C]、[12D]、および[13D]となる:
Figure 2006500567
第2基準局への副基線に対しては:
Figure 2006500567
第3基準局への副基線に対しては:
Figure 2006500567
形式[12C、D]、[14C、D]、および[16C、D]における各項は、デファレンシャル航法方程式の残差であり、既知である。未知数は、形式[13C、D]、[15C、D]、および[17C、D]の右辺に含まれる。N個の衛星に対して、6×N個の方程式があり、合計(6+6×N)個の可解未知数がある:Δ1,0τ、Δ2,0τ、Δ3,0τ、δXの3つ
Figure 2006500567
A]、[11C]、および[11D]を用いて、未知数の数を4+2×Nに減少させることができる。上記で分かるように、推定した基準局時間オフセットΔ2,1τにより、形式[11A]を用いて、Δ2,0τをΔ1,0τと次のように関連させることができる:
Δ2,0τ=Δ2,1τ−Δ0,1τ=Δ2,1τ+Δ1,0τ。同様にして、推定した基準局時間オフセットΔ3,1τにより、次のように、Δ3,0τをΔ1,0τと関連させることができた:
Δ3,0τ=Δ3,1τ−Δ0,1τ=Δ3,1τ+Δ1,0τ。形式[11C]を用いて、以下のように、副基線の各L1帯域アンビギティを主基線と関連させる:
Figure 2006500567
Figure 2006500567
同様に、形式[11D]を用いて、以下のように、副基線の各L2帯域アンビギティを主基線と関連させる:
Figure 2006500567
次いで、第2基準局B2に対する形式[15C]および[15D]は、以下のように修正できる:
Figure 2006500567
第3基準局B3に対する形式[17C]および[17D]も、同様に修正できる:
Figure 2006500567
形式[18]と同様に、形式[13C、D]、ならびに修正した形式[15C、D]および[17C、D]は、マトリックス形式で書くことができる:
Figure 2006500567
ここで、
Figure 2006500567
トルである。
Figure 2006500567
ルである。
Figure 2006500567
Figure 2006500567
・Aは、先に説明した微分マトリックスである。
Figure 2006500567
トリックスである。
Figure 2006500567
トリックスである。
Figure 2006500567
ある。
・INxNは、N×Nの単位マトリックスでる。
・0NxNは、N×Nのゼロマトリックスである。
Figure 2006500567
の組合せに適用することにより推定できる。さらに下記の後続のセクションで、形式[21]および[18]の組合せに用いることができる好適な処理を説明する。ここで、組合せた形式[18]および[21]に最小二乗法処理を適用できる方法を説明する。
Figure 2006500567
関係を用いて、未知数の1つとして、c・Δ1,0τをΔ1,0τに代入するよう形式[22]を書き換える:
Figure 2006500567
これにより、形式[18]および[22]の組合せが次のように簡単になる:
Figure 2006500567
最小二乗法処理を形式[23]に適用して、幾つかのエポックに亘る浮動小数点アンビギティを生成し、浮動小数点アンビギティを平均化して、浮動小数点アンビギティの推定値を生成する、各エポックに対して、次のものが生成される。
Figure 2006500567
しているマトリックス)であり、また、L1帯域およびL2帯域のデータに対して、異な
Figure 2006500567
るノイズ源の大きさおよび分散が、疑似距離計測と関係付けられるノイズ源のそれと異な
Figure 2006500567
二乗法処理は多くのエポックに亘って適用され、計算した浮動小数点アンビギティを平均化して、浮動小数点アンビギティの最終的な推定値を生成する。平均化処理は、米国特許第6,268,824号に幾つか記載され、引用して本明細書に組み込まれ、また、用いてもよい。浮動小数点アンビギティの適切な組を生成した後、固定小数点整数アンビギティ、または整数アンビギティを生成する従来の方法を実行してもよい。
Figure 2006500567
形式[24]を得ることにより推定できる:
Figure 2006500567
形式[24]の左辺を複数組の残差であると考える。なぜなら、それぞれがデファレンシャル航法方程式の既知量を含むからである。次いで、第2の最小二乗法処理を形式[24]に基づいて適用し、次のように未知数δXおよびcΔ1,0τを推定する:
Figure 2006500567
るマトリックス)である。形式[25]では、固定小数点整数アンビギティの代わりに浮動小数点アンビギティを用いてもよい。しかしながら、浮動小数点アンビギティから固定小数点整数アンビギティを生成するステップを省略できるので推定速度は速くなるものの一般に精度が低下する結果となる。
本発明により与えられる大量の計測データにより、推定処理で各種残差を用いるのを省略できる。例えば、全3局のL1帯域データだけで計算し、このデータと関係付けられる残差だけを用いてもよい。また、2つの基準局(主基線および1つの副基線)からのデータおよび残差だけで計算してもよい。低精度で済む用途では、主基線(R−B1)の位相および疑似距離データ、ならびに副基線の内の1つの疑似距離データまたは位相データだけで計算してもよい。また、L1帯域およびL2帯域からの疑似距離および位相データを用いて、衛星群の解析を行い、最高精度を提供する衛星を選択することもできる。最後に、一重差航法方程式により本発明を説明したが、言うまでもなく、航法方程式の高次の差を用いてもよい。このような高次の差は、既知量(残差を形成する)、および上記方法により解くことができる類似の求めるべき未知量を有する。
このように、実施の形態の第2のグループからの上記例示の実施の形態は、第1基準局(B1)、第2基準局(B1)、および、オプションとして第3基準局(B3)または更に多くの基準局を用いて、移動局(R)の場所を推定する方法を提供する。第2グループの例示の実施の形態の要約として、基準局の場所を取得し、基準局の1つ(例えば、B1)を選択して、移動局との主基線を形成した。さらに、それぞれの副基準局に対して、主基準局および副基準局の時計間の時間差を表す時間オフセットを取得し、副基準局と主基準局との間の基線に対する一組の衛星位相サイクルアンビギティを両周波数帯域について取得する。また、移動局、主基準局、および副基準局が受信する衛星計測データも取得する。これにより、主基線(R−B1)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の残差
Figure 2006500567
する衛星計測データ、衛星の場所、ならびに移動局および第1基準局の場所と関連させる。副基線と関係付けられる類似の残差の組を生成し、各残差の組は、移動局および副基準局が受信する衛星計測データ、衛星の場所、ならびに移動局および副基準局の場所と関連させる。その後、上記残差の組、基準局の時計間の時間オフセット、主基準局と副基準局との間の基線に対する衛星位相サイクルアンビギティの組、および典型的には観測マトリックス、から移動局の場所を推定する。
[実施の形態の第3グループ]
上記実施の形態では、電離層遅延は移動局および基準局に等しく影響すると仮定し、局間差は無視した。基準局および移動局の距離が大きく離れている場合は、電離層遅延を考慮に入れることにより高い精度が得られる。これは本発明による幾つかの方法で実行できる。図3は、基準局および移動局における1個の衛星「s」の電離層遅延を表わす。衛星がある領域を表す平面の2軸、北(n)および東(e)、ならびに衛星「s」の電離層遅延を領域の関数として表す縦軸をもつ3D直交座標系を示す。電離層遅延は衛星毎に異なる。移動局R、および3つの基準局B1、B2、およびB3の場所は、図の北−東面に示
Figure 2006500567
り詳細に以下に説明する基準局データ処理の好適な実施の形態は、電離層遅延差と呼ぶ電
Figure 2006500567
内の2つから、移動局と任意の基準局との間の電離層遅延の推定値を生成できる。ここで、
Figure 2006500567
Figure 2006500567
ここで、αおよびβは補間定数である。補間定数は、次のように決定する。X、X、およびXを、基準局B1、B2およびB3それぞれの位置を表す3次元ベクトルとする。
Figure 2006500567
置ベクトルXの北成分、または位置の差ベクトルXを表し、表記{X}を位置ベクトルXの東成分、または位置Xの差ベクトルを表すとする。従って、位置差の北および東成分
Figure 2006500567
2つの未知数αおよびβに2つの式があるので、αおよびβを直ちに解くことができる。
Figure 2006500567
両者の合計は1以下である。
Figure 2006500567
等しいとは限らない。さらに、電離層遅延は領域全体に亘って線形変化するとは限らず、形式[26]および[27]によるモデル化が十分でない、東および北方向に対する二次
Figure 2006500567
これを図3に示す。
Figure 2006500567
形式[12]〜[17]を構成した際は、電離層遅延を無視した。実施の形態の第3グループでは、これらの形式に電離層遅延項を加える。一般形式[9A〜D]を特定形式[13A〜D]、[15A〜D]、および[17A〜D]と比較することにより、拡張形式[12]〜[17]を以下のように生成できる:
主基線−
Figure 2006500567
第2基準局B2への副基線−
Figure 2006500567
第3基準局B3への副基線は:
Figure 2006500567
Figure 2006500567
[16C’]
Figure 2006500567
[16D’]
Figure 2006500567
この形式の組は、形式[13’]、[15’]、および[17’]に組み込まれたベクトルδ1,0に表されるように、N個の追加の可解未知数を含む。また、大まかな電離層近似
Figure 2006500567
局開データΔ2,1が形式[14’]に組み込まれ、基準局間データΔ3,1が形式[16’]に組み込まれている。
浮動小数点アンビギティを推定した後に移動局位置を推定する上記処理を、未知数δ1,0を含めるよう拡張する。低精度では、未知数δ1,0は、上記形式[13’]、[15’]、および[17’]から省略してもよい。しかし、電離層遅延に関する近似情報は、形式[12’]、[14’]、および[16’]に組み込む。
[実施の形態の実施]
実施の形態の3つの一般グループを説明したが、ここで図5の例示の移動局100を用いて、上記実施の形態のいずれも実施できることを説明する。図6のフロー図と併せて移動局100を説明する。図5を参照すると、移動局100は、航法衛星の信号受信用のGPSアンテナ101および基準局の情報受信用のRFアンテナ102、メインプロセッサ110、プロセッサ110用の命令メモリ112およびデータメモリ114、ならびに利用者とのインターフェース用キーボード/ディスプレイ115を備える。メモリ112および114は別々でもよく、または同一メモリーバンクの別のセクションでもよい。移動
Figure 2006500567
調器120はプロセッサ110に備えられる。移動局100はまた、RFアンテナ102を介して基準局からの情報信号を受信する基準局情報復調器130を備える。復調器120および130は任意の従来設計でよい。復調器130が受信する情報は、基準局の位置(X、X、X)、エポックk毎に各基準局が受信する衛星航法データ(例えば、k、
Figure 2006500567
を含む。情報の各組はそれぞれの周波数チャンネルで送信してもよい。基準局間未知数は、第1基準局B1が生成して、その後、第1基準局が移動局に送信してもよい。第1基準局は、他の基準局から衛星航法データを受信して、基準局間未知数を計算してもよい。基準局間未知数の生成法は、以下の[基準局間の処理、第II部]と題するセクションで詳細に説明する。別の手法として、基準局の位置および衛星航法データを、変調器130から受信する基準局間プロセッサ140により、移動局100がローカルに生成してもよい。プロセッサ140は、以下の[基準局間の処理、第II部]と題するセクションで詳細に説明する同一の方法を実施してもよい。さらにプロセッサ140は、自己の命令およびデータメモリを備えてもよく、または、例えば、主プロセッサ110が遂行するサブプロセスとして実施される等、主プロセッサ110の一部として実施されてもよい。
主プロセッサ110は、命令メモリ112に格納した命令により任意の、または上記実施の形態を実施するよう構成してもよい。図6に関するこれらの実施の形態の実施を説明する。特定の実施の形態で必要としない特定ステップは省略してもよい。ステップ202では、基準局情報復調器130が基準局B1、B2、B3の場所X、X、Xを受信し、主プロセッサ110に送る。これらの場所および移動局の場所は、GPSアンテナの位相センタで計測する。従って、RFアンテナ102および復調器130は、第1基準局および第2基準局の場所を受信するための手段を提供する。ステップ202ではまた、主プロセッサ110は、移動局100の比較的粗い初期推定場所を生成する。これは基準局が形成する三角形の中心であってもよいし、または従来の単一ポイントGPS計測(デファレンシャルGPS計測ではなく)から導き出してもよく、または他の手段により生成してもよい。このステップを実行するための手段は、メモリ112に格納された命令セットの指示に従って、主プロセッサ110が提供する。
ステップ204では、基準局の内の1つを主基準局(B1)として選択して、移動局との主基線を形成する。この選択は任意でよく、または、どの基準局が移動局の初期推定場所に最も近いかに基づいてもよい。他の基準局は副基準局であり、移動局との副基線を形成する。このステップを実行するための手段は、キーパッド/ディスプレイ115を介して主プロセッサ110に促されて利用者が提供してもよく、またはメモリ112に格納された命令セットの指示に従って主プロセッサ110が直接提供してもよい。
ステップ206では、1つ以上の瞬間k(エポック)で、移動局(r=0)、主基準局(r=1)、および副基準局(r=2、3)が受信する衛星航法計測データ(例えば、
Figure 2006500567
120(移動局データについて)および130(基準局データについて)が提供する。エポックk毎のこれらのデータセットは僅かに異なる時間で受信されてもよいが(各基準局は移動局と距離が異なるから)、データセットはエポック識別子でタイムスタンプされ(従来行われている)、エポックに対するすべてのデータセットが受信されるまで、同期した待ち行列に格納できる。このステップ中には、主プロセッサ110はまた、これらの瞬間の衛星位置を軌道予測から決定し、衛星および局の位置に基づいて移動局および基準局までの衛星の計算距離を生成する。このステップを実行する手段は、メモリ112に格納された命令セットの指示に従って、主プロセッサ110が提供し、計算した情報はデータメモリ114に格納される。
ステップ208では、各副基準局に対して、移動局100は、瞬間kにおける主および副基準局の時計間の時間差(例えば、Δ2,1τ、Δ3.1τ)を表す時間オフセットを取得する。移動局100はこの情報を、復調器130を介して主基準局B1から直接受信して取得してもよいし、または上記のように、基準局間プロセッサ140を用いて生成することにより取得してもよい。これらの手法のいずれもが、時間差を取得するための手段を提供する。本明細書で用いる用語「取得」は、外部ソース(例えば、主基準局)からの情報受信、およびプロセッサ140がローカルに情報を生成することの両方を含む。
次のステップ210は、実施される実施の形態に依存するオプションである。このステップでは、移動局100は、副基準局毎に、副および主基準局間の基線に対する衛星位相サイクルアンビギティの組を、1つ以上の周波数帯域(例えば、L1およびL2)に対し
Figure 2006500567
報を、復調器130を介して主基準局B1から直接受信して取得してもよいし、上記のように、基準局間プロセッサ140を用いて生成することにより取得してもよい。これらの手法のいずれもが、この情報を取得するための手段を提供する。本明細書で用いる用語「取得」は、外部ソース(例えば、主基準局)からの情報受信、およびプロセッサ140がローカルに情報を生成することの両方を含む。
実施の形態に依存してオプションとなるステップ212では、主プロセッサ110は、
Figure 2006500567
サ110はまた、瞬間k毎に観測マトリックスも生成する。このステップを実行するための手段は、メモリ112に格納された命令セットの指示に従って、主プロセッサ110が提供し、差の項はデータメモリ114に格納される。
ステップ214では、主プロセッサ110は、瞬間kで主基線(R−B1)に関係付け
Figure 2006500567
を生成し、時間kで副基線(R−B2、R−B3)に関係付けられる一重差航法方程式の残差の組を生成する。これら残差を生成するための形式は、先に説明したが、実施される実施の形態に依存する。残差を生成するための手段は、メモリ112に格納された命令セットの指示に従って、主プロセッサ110が提供し、残差はデータメモリ114に格納される。
オプションのステップ216として、主プロセッサ110は、電離層補正値を生成し、残差に補正値を加える。このステップを実行するための手段は、メモリ112に格納された命令セットの指示に従って、主プロセッサ110が提供し、補正値はデータメモリ114に格納される。
最後に、ステップ218では、主プロセッサ110は、残差の組、基準局の時計間の時間オフセット、主基準局と副基準局との間の基線に対する衛星位相サイクルアンビギティの組(オプション)、および観測マトリックスから、1つ以上の瞬間kにおける移動局場所を推定する。推定は先に説明した方法で実行できる。この推定ステップを実行するための手段は、メモリ112に格納された命令セットの指示に従って、主プロセッサ110が提供し、計算した情報はデータメモリ114に格納される。
キーパッド/ディスプレイ115を用いて、利用者からの命令を受け、移動局位置推定を開始して、移動局の推定位置の表示を利用者に提供してもよい。言うまでもなく、用途によっては人との対話は必要なく、キーボード/ディスプレイは、用途により必要とされる別のインターフェース構成で置き換えてもよい。
[好適な浮動小数点アンビギティ変形処理]
上記の形式[12’]〜[17’]を用いて浮動小数点アンビギティを変形する好適な処理を示す。言うまでもなく、本発明の上記の他の実施の形態でも、この処理から幾つかの形式および/または形式の項を単に省略するだけで、浮動小数点アンビギティを変形するこの処理を用いることができる。アンビギティを変形する好適な処理は概ね、一連のエポック中の以下の形式の値を小さくすることである:
Figure 2006500567
ルコフ時間モデルに従う:
Figure 2006500567
相関時間[秒]、Δq,rεは平均値がゼロのホワイトノイズであり、次の分散をもつ:
Figure 2006500567
ここで、
Figure 2006500567
遅延差の二次影響を補償しているだけなので(全量ではなく)、αの値は、全量を補償する単一基線アンビギティを解決する処理で用いる値の概ね2〜3分の1である。
Figure 2006500567
離れている場合にペナルティを導入することにより、幾つかのエポックに亘って浮動小数点アンビギティを効果的に平均化する費用関数である。連続したエポック毎に、重み付けマトリックスDk−1は一般的に、より凸面になるように作られる。FΣの第2項は形式[13A’]、[15A’]、および[17A’]の二乗残差の重み付け合計を生成する。同様にして、FΣの第3項は形式[13B’]、[15B’]、および[17B’]の二乗残差の重み付け合計を生成し、第4項は形式[13C’]、[15C’]、および[17C’]の二乗残差の重み付け合計を生成し、第5項は形式[13D’]、[15D’]、および[17D’]の二乗残差の重み付け合計を生成する。[13’]、[15’]、および[17’]の上記形式のそれぞれの残差は、その形式の右辺と左辺との差である。重み付けは対応する逆共分散マトリックスにより定義される。
本発明による浮動小数点アンビギティのための例示の推定処理は、形式[31]を反復的に利用する。初期エポックk=0で、ゼロマトリックスに設定した重み付けマトリック
Figure 2006500567
る。形式[31]の第1項は、この初期エポックに対してゼロと評価する。次いで、第1
Figure 2006500567
をゼロに近づける。これにより、浮動小数点アンビギティ、および移動局位置に対する初
Figure 2006500567
リックスDを生成し、次のエポックk=2で、新しい一組の値をδX、Δ1,0τ、δ1,0
Figure 2006500567
反復が進むにつれて一般的に精度が改良される。
Figure 2006500567
で行う。形式[31]は、各項が一般的に形式(M・Y−b)・W・(M・Y−b)となるように構成
Figure 2006500567
か、またはすべて)であり、Mは未知数に乗算する定数(例えば、A、c)のマトリッ
Figure 2006500567
簡略化できる関係式(M・W・M)・Y=M・W・bを満足するベクトルYを生成することにより、値をゼロに向けて小さくできる。Hが特異マトリックスでない場合には、HにLU分解法を適用してYを求めることができる。形式[31]の6つの項の寄与は、次の形式により合成することができる:
Figure 2006500567
ここで、H00は、次の形式をもつ3×3マトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、H10は、次の形式をもつ1×3の行ベクトルである:
Figure 2006500567
ここで、H20は、次の形式をもつN×3マトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、H30は、次の形式をもつ2N×3マトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、h11は、次の形式をもつ1×1マトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、h21は、次の形式をもつN×3マトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、h31は、次の形式をもつ2N×1列ベクトルである:
Figure 2006500567
ここで、H22は、次の形式をもつN×Nマトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、H32は、次の形式をもつ2N×Nマトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、H33は、次の形式をもつ2N×2Nマトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、B0,kは、次の形式をもつ3×1列ベクトルである:
Figure 2006500567
ここで、B1,kは、次の形式をもつ単一値である:
Figure 2006500567
ここで、B2,kは、次の形式をもつN×1列ベクトルである:
Figure 2006500567
そして、B3,kは、次の形式をもつ2N×1列ベクトルである:
Figure 2006500567
形式[32]のマトリックスHは対称であり、コレスキ分解処理により次の形式に分解できる:
Figure 2006500567
入処理で生成できる。ここで、
Figure 2006500567
これにより、更新した一組の浮動小数点アンビギティ、および更新した移動局位置を生成する。次いで、次の反復に対するマトリックスDをD=L33,k33 のように生成する。次の反復は、データの別のエポックに基づく新規マトリックスHを生成し、その後、上記ステップを再度反復することにより開始する。データのエポックは時間順に処理するのが一般的であるが、それは本発明の必要条件ではない。後処理の状況では、エポックは任意の順序で処理してよい。マトリックスD=L33,k33 は次の形式と数学的に等価であることを示すことができる:
Figure 2006500567
マトリックスDは、変数δX、Δ1,0τ、δ1,0に関して部分的に最小化された費用関数
Figure 2006500567
Figure 2006500567
Figure 2006500567
位置の推定値を生成する場合、より高い精度が得られるのが一般的である。この実施例を次のセクションで説明する。
移動局100で上記ステップを次に実行するための手段は、メモリ112に格納された命令セットの指示に従って、主プロセッサ110が提供し、各種の計算したデータはデータメモリ114に格納される。
[固定小数点整数アンビギティの変形]
Figure 2006500567
Figure 2006500567
識別マトリックスでは通常ゼロである各列要素に−1の値を代入して列が修正されている。
Figure 2006500567
付けられる浮動小数点アンビギティをL1帯域の他の浮動小数点アンビギティから減算し、
Figure 2006500567
ィから減算する。次に、置換マトリックスΠを生成し、マトリックスΣに適用して、マ
Figure 2006500567
の列をマトリックス積Π・Σの第1および第2列に移動するように構成されている。置換マトリックスの構成は数学の分野で周知である。置換マトリックスは関係式Π・Π=Π・Π=Iを満たす。次に、費用関数Fに対する変数の変更を以下のように開始する:
Figure 2006500567
費用関数は次の形式とすることができる:
Figure 2006500567
の部分に従い、適切なブロックに分割する:
Figure 2006500567
ここで、G11,kは2×2マトリックス、G21,kは2×(2N−2)マトリックス、そして
Figure 2006500567
理を用いることができる。この2ステップ処理を次のように表す:
Figure 2006500567
に代入して、次の修正バージョンを生成することにより実行する:
Figure 2006500567
オプションとして、アンビギティ変形検証手順を実行してアンビギティ変形の一貫性チェックを実施してもよい。この手順は従来のものであり、その説明については当該技術文献を参照すること。
固定小数点整数アンビギティを変形したので、他の可解未知数δX、Δ1,0τ、δ1,0のさらに精度の高い推定値を生成できる。第3の費用関数は次の形式をとる:
Figure 2006500567
ここで、この形式の5つの項は、浮動小数点アンビギティが固定小数点整数アンビギティで置換されていることを除いて、形式[31]の第2から第6番目の項と同一である。必要な反復が一回だけでよく、マトリックスDが生成されないことを除いて、形式[31]で用いたのと同一の推定手順を形式[44]に適用できる。
移動局100で上記ステップを実行する手段は、メモリ112に格納された命令セットの指示に従って、主プロセッサ110が提供し、各種の計算した情報はデータメモリ114に格納される。
低精度が許容できる場合は、固定小数点整数アンビギティではなく、浮動小数点アンビギティを用いて形式[44]に処理を適用してもよい。その場合は、上記固定小数点整数アンビギティ変形処理は省略してもよい。
[基準局間の処理、第II部]
上記実施の形態では、形式(6)および/または(7)のデータを移動局に提供した。しかしながら、上記の移動局から基準局への処理の幾つかは従来技術のものより効率が高いので、移動局自体が、移動局の場所でリアルタイムに、基準局から移動局へ搬送される位相および疑似距離計測から、形式(6)および(7)の幾つかまたは全てを生成するタスクを実行することもできる。この情報は、上記のように基準局から移動局へ無線信号により搬送してもよい。基準局がその情報をケーブルで中継局に搬送するシステム(例えば、インターネット等)を実施してもよく、その場合、中継局は移動局から数km以内に位置する。次に、中継局は基準局データを移動局に無線信号で中継する。
Figure 2006500567
、およびXも取得する。先に示したように、時計と、および衛星から送信される天体歴データからの補正データとにより、移動局は、衛星の場所を高精度で予測でき、直ちに決定できる。このことから、移動局は、各移動局「r」から衛星群の内の追跡する各衛星
Figure 2006500567
oodmanモデルから推定する。
Figure 2006500567
B1)、(B3、B1)、および(B2、B3)の対を有する。形式[5A]〜[5D]の
Figure 2006500567
との間の主基線について説明したものと類似の手法で残差から値を推定する。一例として、費用関数F()は、次の形式でもよい:
Figure 2006500567
散マトリックスと類似の手法で生成する。
浮動小数点アンビギティは、上記のように反復法で推定してもよい。初期エポックk=0で、ゼロマトリックスに設定した重み付けマトリックスDと、ゼロに等しい浮動小数
Figure 2006500567
この初期エポックに対してゼロと評価する。次いで、第1エポックk=1で、Δq,rτ
Figure 2006500567
ティに対する重み付けマトリックスDを生成し、次のエポックk=2で、新しい一組の
Figure 2006500567
Figure 2006500567
反復が進むにつれて一般的に精度が改良される。この処理の対応するH・Y=Bの形式(形式[32]と類似)は以下のとおりである:
Figure 2006500567
ここで、h11は、次の形式をもつ1×1マトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、h21は、次の形式をもつN×3マトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、h31は、次の形式をもつ2N×1の列ベクトルである:
Figure 2006500567
ここで、H22は、次の形式をもつN×Nマトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、H32は、次の形式をもつ2N×Nマトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、H33は、次の形式をもつ2N×2Nマトリックスである:
Figure 2006500567
ここで、B1,kは、次の形式をもつ単一値である:
Figure 2006500567
ここで、B2,kは、次の形式をもつN×1の列ベクトルである:
Figure 2006500567
そして、B3,kは、次の形式をもつ2N×1の列ベクトルである:
Figure 2006500567
形式[46]のマトリックスHは対称であり、コレスキ分解処理により次の形式に分解できる:
Figure 2006500567
により生成できる。ここで、
Figure 2006500567
これにより、更新した一組の浮動小数点アンビギティ、および更新した移動局位置を生成する。次いで、次の反復に対するマトリックスDをD=L33,k33 のように生成する。次の反復が、データの別のエポックに基づく新規マトリックスHを生成し、その後、上記ステップを再度反復することにより開始される。データのエポックは時間順に処理するのが一般的であるが、それは本発明の必要条件ではない。後処理の状況では、エポックは任意の順序で処理してよい。マトリックスD=L33,k33 は次の形式と数学的に等価であることを示すことができる:
Figure 2006500567
マトリックスDは、変数Δq,rτ、Δq,rに関して部分的に最小化された費用関数
Figure 2006500567
移動局(R)と第1基準局(B1)との間の主基線と関係付けられる固定小数点整数アンビギティを生成するために用いる形式[37]〜[43]を参照して、上記と同じ処理に
Figure 2006500567
ら生成してもよい。
固定小数点整数アンビギティを変形したので、他の可解未知数Δq,rτおよびΔq,rのさらに精度の高い推定値を生成できる。第3の費用関数は次の形式をとる:
Figure 2006500567
ここで、この形式の5つの項は、浮動小数点アンビギティが固定小数点整数アンビギティで置換されていることを除いて、形式[45]の第2から第6番目の項と同一である。必要な反復が一回だけでよく、マトリックスDが生成されない、または用いられないことを除いて、形式[45]で用いたのと同一の推定手順を形式[51]に適用できる。結果として、Δq,rτよおよびΔq,rに対する推定値が得られる。しかしながら、移動局と第1基準局との間の主基線上で動作する処理に提供する前に、これらの推定値に幾つかの一貫
Figure 2006500567
ルとともに、これらの推定値を表記する。3本の基線(q、r)=(B2、B1)、(B3、B1)、(B3、B1)と関係付けられる推定値をk番目のエポックに対して生成した後、以下のデータを得る:
Figure 2006500567
最初にアンビギティ変形の終了チェックを実行する。このチェックでは、次の関係が維持されるべきである:
Figure 2006500567
これは次と等しい:
Figure 2006500567
上記関係式を満たさない場合、アンビギティは、少なくとも一本の基線について正しく変形されておらず、固定小数点整数アンビギティの推定値は無視されるべきである。不正な変形に対応するため、新規データを取得し、各種データのサブセットを処理して上記関係式を満たすアンビギティの組を生成してもよい。3つの基準局間アンビギティ全てを変形
Figure 2006500567
正しく固定されたと考えられる。
時間遅延も同様にチェックされ、新規データを取得して、または既存データセットを探して補正される。このチェックでは、次の関係式が維持されなければならない:
Figure 2006500567
これは次式と等しい:
Figure 2006500567
ここで、∈はゼロに近い公差レベルである。一般に、∈は、基線間距離、およびシステムの所望の精度に依存する。上記関係式が維持される場合、これらの遅延(すなわち、
Figure 2006500567
次に、電離層遅延の一貫性チェックを実施する。以下の説明では、電離層遅延差の下付
Figure 2006500567
実質的な影響はない。基準局受信機間電離層推定値は、次の関係式を満たすべきである。
Figure 2006500567
しかしながら、計測ノイズにより、これらの関係式は通常、許容公差レベル±∈を満たすのが妨げられる。[54]をより効果的に満たすために、以下の二次関数を最小化して
Figure 2006500567
ただし、次の条件:
Figure 2006500567
が満たされること。電離層推定値共分散マトリックスC1,2、C2,3、C3,1は、従来の方法により、前の処理で推定される。本発明者らが見出したのは、以下の形式が条件[56]に従って形式[55]を最小化する、ということである:
Figure 2006500567
形式[57]を適用する前に、上記ガウス−マルコフ時間モデル(上記形式[GM1]お
Figure 2006500567
これらの処理の結果を、移動局と関係付けられる基線についての電離層遅延差、具体的には、形式[26]、[29]、および[30]により生成される差、を生成する処理に提
Figure 2006500567
従って、本発明の好適な実施の形態を要約すると、エポック「k」毎に、基準局間の3本の基線に対して次のことが発生する:
・形式[45]〜[50]による浮動小数点アンビギティ推定値の更新。
・固定小数点整数アンビギティを生成(形式[37]〜[43]で説明したものと類似の処理による)。
・形式[45]〜[50]で説明したものと類似の処理により形式[51]を用いて
Figure 2006500567
・主および副基線を用いて移動局位置を推定する処理にこれらの結果を提供。
上記の基準局から基準局へのデータは、移動局、または、中継局等の外部ソースにより生成できる。移動局100の場合には、上記ステップすべてを実行するための手段は、命令メモリに格納される命令セットの指示に従って基準局間プロセッサ140が提供し、各種の計算データはデータメモリに格納される。さらに、固定小数点整数アンビギティを生成することにより高い精度が得られるが、精度が低い実施の形態では、浮動小数点アンビギティを生成するだけでよい。
3つの基準局間の2つの基線を用いて電離層遅延を補間するのが好ましいが、言うまでもなく、アプリケーションによっては2つの基準局間の一本の基線を用いて電離層遅延を補間するだけで許容精度を達成できる。このような例は、図4に示すように、道路が比較的直線に近い道路プロジェクトであろう。
基準局データを生成し、移動局の座標値を推定する上記方法のそれぞれは、例えば、ROM、RAM、磁気テープ、磁気ディスク等の、コンピュータ可読媒体に格納された命令セットの指示に基づいて動作する、例えば、マイクロコンピュータ等の、データ処理システムにより実施されるのが好ましい。すべての方法は1つのデータプロセッサ上で実施しても、または2つ以上のデータプロセッサに分割して実施してもよい。
[コンピュータープログラム製品]
言うまでもなく、上記各方法は、少なくとも第1の基準局(B1)および第2の基準局(B2)を用いて移動局(R)の場所を推定する処理を実行するようにコンピュータを制御する、コンピュータにインストールされるコンピュータープログラムの形を備えてもよく、この処理は、本方法の様々なステップを含む。
さらに、基準局データを生成し、移動局の座標値を推定する上記各方法は、マイクロコンピュータ等のデータ処理システムに命令して本方法のステップを作動させる、それぞれのコンピュータプログラム製品により実施してもよい。各コンピュータプログラム製品は、例えば、ROM、RAM、磁気テープ、磁気ディスク等のコンピュータ可読メモリ、および、コンピュータ可読媒体上に実装した複数の命令セットを備え、命令セットは、データ処理システムに命令して、実施される本方法の各ステップを実行させる。図7は、上記方法を実施するための命令セットの例示的包括的なリストを示す。上記方法のそれぞれは、命令セットの対応するグループを選択することにより達成される(上記説明から明らかなように)。命令セット#18は、すべての方法に共通であり、特定の方法で用いられないデータを省略するように修正される。
本発明を例示の実施の形態について詳細に説明したが、言うまでもなく、本開示に基づいて各種の改変、修正および適合が成されてもよく、それらは本発明の範囲内にあるよう意図されている。本発明を、現在最も実用的であり、好適な実施の形態であると考えられるものと関連させて説明したが、言うまでもなく、本発明は開示した実施の形態に制限されず、むしろ逆に、付帯の請求項の範囲内に含まれる各種の修正および均等な組合せを包含するよう意図されている。
図1は、本発明の例示の実施の形態による例示ネットワークにある移動局(R)、および3つの基準局(B1、B2、B3)の完成予定図である。 図2は、本発明による図1に示す例示ネットワークにある移動局(R)、および3つの基準局(B1、B2、B3)を描く平面略図である。 図3は、本発明による選択した例示の方法に対する電離層遅延差の斜視図である。 図4は、本発明を用いて電離層遅延の補間レベルを低下させた道路での用途の平面略図である。 図5は、本発明による例示の移動局の略図である。 図6は、本発明の実施の形態の概略フロー図である。 図7aおよび図7bは、本発明による例示のコンピュータープログラム製品の略図である。
符号の説明
100 移動局
101 GPSアンテナ
102 RFアンテナ
110 主プロセッサ
112 命令メモリ
114 データメモリ
115 キーパッド/ディスプレイ
120 衛星信号復調器
130 基準局情報復調器
140 基準局間プロセッサ
S1〜S4 衛星

Claims (97)

  1. 第1基準局(B1)および第2基準局(B2)を用いて、移動局(R)の場所を推定する方法であって:
    (a)前記第1基準局、および前記第2基準局の既知の場所を受信するステップと;
    (b)前記第1および第2基準局の時計間の時間差を表す第1時間オフセットを取得するステップと:
    (c)前記移動局、前記第1基準局、および前記第2基準局が受信する衛星航法計測データを受信するステップと;
    (d)前記移動局と前記第1基準局との間の第1基線(R−B1)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第1組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する前記衛星航法計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所と関連しているステップと;
    (e)前記移動局と前記第2基準局との間の第2基線(R−B2)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第2組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する前記衛星航法計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所と関連しているステップと;
    (f)前記第1組の残差、前記第2組の残差、および前記第1および第2基準局の時計間の前記時間オフセットから、前記移動局の場所の推定値を生成するステップとを備える;
    方法。
  2. (g)第3基準局の場所を受信するステップと;
    (h)前記第1および第3基準局の時計間の時間差を表す第2時間オフセットを取得するステップと;
    (i)前記第3基準局が受信する衛星航法計測データを受信するステップと;
    (j)前記移動局と前記第3基準局との間の第3基線(R−B3)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第3組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する前記衛星航法データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第3基準局の場所と関連しているステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に、前記第3組の残差、ならびに前記第1および第3基準局の時計間の前記時間オフセットから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項1の方法。
  3. ステップ(b)が、前記第1時間オフセットを生成するステップを備える;
    請求項1の方法。
  4. ステップ(b)が前記第1時間オフセットを生成するステップを備え、
    ステップ(h)が前記第2時間オフセットを生成するステップを含む;
    請求項2の方法。
  5. 前記第2および第3基準局の時計間の時間差を表す第3時間オフセットを生成するステップと、
    前記基準局のループ廻りの前記3つの時間オフセットの合計をゼロ値と比較するステップとを更に備える;
    請求項4の方法。
  6. 前記第1組および第2組の残差が疑似距離データに基づいており、
    前記方法が、前記移動局と前記第1基準局との間の前記第1基線(R−B1)に対するデファレンシャル航法方程式の第1組の搬送波位相基準残差を生成するステップであって、前記第1組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する前記衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所に少なくとも関連するステップとを更に備え;
    ステンプ(f)が、更に前記第1組の搬送波位相基準残差から、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項1の方法。
  7. 前記第1および第2基準局間の前記基線と関係付けられる第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得するステップと;
    前記移動局と前記第2基準局との間の前記第2基線(R−B2)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第2組の搬送波位相基準残差を生成するステップであって、前記第2組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する前記衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所に少なくとも関連するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に、前記第2組の搬送波位相基準残差および前記第1組の衛星位相サイクルアンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項6の方法。
  8. 前記第1および第3基準局間の前記基線と関係付けられる第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得するステップと;
    前記移動局と前記第3基準局との間の前記第3基線(R−B3)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第3組の搬送波位相基準残差を生成するステップであって、前記第3組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する前記衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第3基準局の場所に少なくとも関連するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に、前記第3組の搬送波位相基準残差および前記第2組の衛星位相サイクルアンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項7の方法。
  9. 前記第1組の搬送波位相基準残差、および疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップを更に備え;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項6の方法。
  10. 前記第1組の搬送波位相基準残差、および疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップと;
    前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の固定小数点整数浮動アンビギティを生成するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の固定小数点整数アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項6の方法。
  11. 前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップを更に含み;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項7の方法。
  12. 前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップと;
    前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の固定小数点整数浮動アンビギティを生成するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の固定小数点整数アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項7の方法。
  13. 前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、前記第3組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップを更に備え;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項8の方法。
  14. 前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、前記第3組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップと;
    前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の固定小数点整数浮動アンビギティを生成するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の固定小数点整数アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項8の方法。
  15. 前記第1および第2基準局が形成する前記基線に沿って受信する衛星信号と関係付けられる第1組の第1電離層遅延差を取得するステップと;
    前記残差の内の1つ以上に補正値を生成するステップであって、前記補正値は、前記第1組の第1電離層遅延差、前記第1および第2基準局の場所、ならびに前記移動局の推定場所と関連しているステップと;
    前記補正値により前記残差の内の前記1つ以上を修正するステップとを更に備える;
    上記請求項のいずれかによる方法。
  16. 前記第1および第2基準局が形成する前記基線に沿って受信する衛星信号と関係付けられる第1組の第1電離層遅延差を取得するステップと;
    前記第1および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する衛星信号と関係付けられる第2組の第2電離層遅延差を取得するステップと;
    前記残差の内の1つ以上に補正値を生成するステップであって、前記補正値は、前記第1組の第1電離層遅延差、前記第2組の第2電離層遅延差、前記基準局の場所、および前記移動局の推定場所と関連しているステップと;
    前記補正値により前記残差の内の前記1つ以上を修正するステップとを更に備える;
    上記請求項のいずれかによる方法。
  17. 前記第2組の残差および前記第2組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    動局と前記第1基準局との間の前記基線に沿って衛星「s」と関係付けられる電離層遅延推定差である;
    請求項16の方法。
  18. 前記第3組の残差および前記第3組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    動局と前記第1基準局との間の前記基線に沿って衛星「s」と関係付けられる電離層遅延推定差である;
    請求項16の方法。
  19. Figure 2006500567
    前記第1、第2および第3基準局の場所をベクトルX、XおよびXにより表し、前
    Figure 2006500567
    αおよびβは、次の関係式を満たす定数であり:
    Figure 2006500567
    ここで、表記{は、括弧で囲まれた量の北方向に沿う成分を表し、表記{は、括弧で囲まれた量の東方向に沿う成分を表す;
    請求項16の方法。
  20. 前記第2組の残差および前記第2組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    Figure 2006500567
    請求項19の方法。
  21. 前記第3組の残差および前記第3組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    請求項19の方法。
  22. 上記残差の内の1つ以上を、前記移動局と関係付けられる前記基線に適用される前記電離層遅延補正の2次影響に依存するよう修正するステップと、
    前記2次影響の推定値を生成するステップとを更に備え、
    ステップ(f)が、更に前記推定した2次影響値から、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項16による方法。
  23. 前記方法が、少なくとも前記基準局から受信する前記航法データから、前記第1組の第1電離層遅延差および前記第2組の第2電離層遅延差を生成する;
    請求項16による方法。
  24. 前記第1および第2基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる前記第1組の第1電離層遅延差の初期推定値を生成するステップと;
    前記第1および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第2組の第2電離層遅延差の初期推定値を生成するステップと;
    前記第2および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第3組の第3電離層遅延差の初期推定値を生成するステップと;
    少なくとも1つの衛星「s」に対する前記基準局のループ廻りの前記第1、第2および第3電離層遅延差の最終推定値の合計が実質的にゼロになるように、前記電離層遅延差の最終推定値を生成するステップとを更に備える;
    請求項16による方法。
  25. 前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得する前記ステップが、少なくとも、前記基準局の場所、および前記基準局が受信する衛星航法計測データから、前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成するステップを備える;
    請求項7の方法。
  26. 前記第1組および前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得する前記ステップが、少なくとも、前記第1および第2基準局の場所ならびに前記第1および第2基準局が受信する衛星航法計測データから、前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成するステップと、
    少なくとも前記第1および第3基準局の場所ならびに前記第1および第3基準局が受信する衛星航法計測データから、前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成するステップとを備える;
    請求項8の方法。
  27. 前記第2および第3基準局間の前記基線と関係付けられる第3組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成するステップと、前記基準局のループ廻りの前記3組の衛星搬送波位相アンビギティの合計をゼロ値と比較するステップとを更に備える;
    請求項26の方法。
  28. 第1基準局(B1)、第2基準局(B2)、および第3基準局(B3)を用いて、移動局(R)の場所を推定する方法であって:
    (a)前記第1基準局、前記第2基準局、および前記第3基準局の既知の場所を受信するステップと;
    (b)前記第1および第2基準局間の基線と関連する第1組の衛星位相サイクルアンビギティ、ならびに前記第1および第3基準局間の基線と関連する第2組の衛星位相サイクルアンビギティを取得するステップと;
    (c)前記第1および第2基準局の時計間の時間差を表す第1時間オフセット、ならびに前記第1および第3基準局の時計間の時間差を表す第2時間オフセットを取得するステップと;
    (d)前記移動局、前記第1基準局、前記第2基準局、および前記第3基準局が受信する衛星計測データを取得するステップと;
    (e)前記移動局と前記第1基準局との間の第1基線(R−B1)に対するデファレンシャル航法方程式の第1組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所と少なくとも関連しているステップと;
    (f)前記移動局と前記第2基準局との間の第2基線(R−B2)に対するデファレンシャル航法方程式の第2組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所と少なくとも関連しているステップと;
    (g)前記移動局と前記第3基準局との間の第3基線(R−B3)に対するデファレンシャル航法方程式の第3組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第3基準局の場所と少なくとも関連しているステップと;
    (h)前記第1組の残差、前記第2組の残差、前記第3組の残差、前記第1時間オフセット、前記第1組の衛星位相サイクルアンビギティ、前記第2時間オフセット、および第2組の衛星位相サイクルアンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成するステップとを備える;
    方法。
  29. 一回以上続けて対応する1つ以上の瞬間の間、ステップ(c)〜(h)を反復し、
    ステップ(h)が、連続する反復の各々に対して、当該反復に対して生成された前記第1組の残差、前記第2組の残差、前記第3組の残差、前記第1時間オフセット、前記第2時間オフセットから、ならびに、更に前の反復により生成された移動局の場所の少なくとも一つの推定値から、ならびに、少なくとも前記第1組の衛星位相サイクルアンビギティおよび前記第2組の衛星位相サイクルアンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する請求項28の方法。
  30. ステップ(b)が:
    (i)前記第1および第2基準局間の第4基線(B1−B2)に対するデファレンシャル航法方程式の第4組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記第1および第2基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記第1および第2基準局の場所と少なくとも関連しているステップと;
    (j)前記第1および第3基準局間の第5基線(B1−B3)に対するデファレンシャル航法方程式の第5組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記第1および第3基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記第1および第3基準局の場所と少なくとも関連しているステップと;
    (k)前記第2および第3基準局間の第6基線(B2−B3)に対するデファレンシャル航法方程式の第6組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記第2および第3基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記第2および第3基準局の場所と少なくとも関連しているステップと;
    (l)少なくとも前記第4組、第5組、および第6組の残差から、前記第1組の衛星位相サイクルアンビギティ、前記第2組の衛星位相サイクルアンビギティ、および第3組の衛星位相サイクルアンビギティを生成するステップであって、前記第3組の衛星位相サイクルアンビギティは、前記第2および第3基準局間の前記基線と関連しているステップとを備える;
    請求項28の方法。
  31. ステップ(c)が:
    前記第1および第2基準局間の前記第4基線(B1−B2)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第7組の残差を生成するステップであって、前記第7組の残差は、前記第1および第2基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、前記第1および第2基準局の場所、ならびに前記第1組の衛星位相サイクルアンビギティと少なくとも関連しているステップと;
    前記第1および第3基準局間の前記第5基線(B1−B3)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第8組の残差を生成するステップであって、前記第8組の残差は、前記第1および第3基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、前記第1および第3基準局の場所、ならびに前記第2組の衛星位相サイクルアンビギティと少なくとも関連しているステップと;
    少なくとも前記第7組および第8組の残差から、前記第1および第2時間オフセットを生成するステップとを備える;
    請求項30の方法。
  32. ステップ(c)が:
    (m)前記第1および第2基準局間の第4基線(B1−B2)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第4組の残差を生成するステップであって、前記第4組の残差は、前記第1および第2基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、前記第1および第2基準局の場所、ならびに前記第1組の衛星位相サイクルアンビギティと少なくとも関連しているステップと;
    (n)前記第1および第3基準局間の第5基線(B1−B3)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第5組の残差を生成するステップであって、前記第5組の残差は、前記第1および第3基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、前記第1および第3基準局の場所、ならびに前記第2組の衛星位相サイクルアンビギティと少なくとも関連しているステップと;
    (o)少なくとも前記第4組および第5組の残差から、前記第1および第2時間オフセットを生成するステップとを備える;
    請求項28の方法。
  33. 前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する第1電離層遅延差、ならびに前記第1および第3基準局間の前記基線と関連する第2電離層遅延差を取得するステップと;
    少なくとも、前記第1電離層遅延差、前記第2電離層遅延差、前記基準局の場所、および前記移動局の推定場所から、前記第1組、第2組、および第3組の残差に対する電離層遅延補正値を生成するステップとを更に備え;
    ステップ(e)が、前記第1組の残差に対する前記電離層遅延補正値と関連する前記第1組の残差を更に生成し;
    ステップ(f)が、前記第2組の残差に対する前記電離層遅延補正値と関連する前記第2組の残差を更に生成し;そして、
    ステップ(g)が、前記第3組の残差に対する前記電離層遅延補正値と関連する前記第3組の残差を更に生成する;
    請求項28の方法。
  34. 第1基準局(B1)および第2基準局(B2)を用いて、移動局(R)の場所を推定する方法であって:
    (a)前記第1基準局、および前記第2基準局の既知の場所を受信するステップと;
    (b)前記第1および第2基準局の時計間の時間差を表す第1時間オフセット、および前記第1および第2基準局間の基線と関連する一組の衛星位相サイクルアンビギティを取得するステップと;
    (c)前記移動局、前記第1基準局、および前記第2基準局が受信する衛星計測データを取得するステップと;
    (d)前記移動局と前記第1基準局との間の第1基線(R−B1)に対するデファレンシャル航法方程式の第1組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所と関連しているステップと;
    (e)前記移動局と前記第2基準局との間の第2基線(R−B2)に対するデファレンシャル航法方程式の第2組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する前記衛星計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所と関連しているステップと;
    (f)前記第1組の残差、前記第2組の残差、前記第1および第2基準局の時計間の前記時間オフセット、および前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記一組の衛星位相サイクルアンビキュイティから、前記移動局の場所を推定するステップとを備える;
    方法。
  35. コンピュータープロセッサに指令して、第1基準局(B1)および第2基準局(B2)、前記第1基準局および前記第2基準局の場所、ならびに移動局(R)、前記第1基準局、および前記第2基準局が受信する衛星計測データを用いて、前記移動局の場所を推定するためのコンピュータープログラム製品であって:
    コンピュータ可読媒体と;
    前記データプロセッサに指令して、前記基準局の既知の位置を受信する前記コンピュータ可読媒体上に実装する初期命令セットと;
    前記データプロセッサに指令して、前記第1および第2基準局の時計間の時間差を表す第1時間オフセットを取得する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第1命令セットと;
    前記データプロセッサに指令して、前記移動局と前記第1基準局との間の第1基線(R−B1)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第1組の残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第2命令セットであって、前記残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する衛星計測疑似距離データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所と関連している命令セットと;
    前記データプロセッサに指令して、前記移動局と前記第2基準局との間の第2基線(R−B2)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第2組の残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第3命令セットであって、前記残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する衛星計測疑似距離データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所と関連している命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記第1組の残差、前記第2組の残差、前記第1および第2基準局の時計間の時間オフセットから、前記移動局の場所の推定値を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第4命令セットとを備える;
    コンピュータープログラム製品。
  36. 更に、前記コンピュータープロセッサに指令して、既知の場所の第3基準局により、かつ前記第3基準局の衛星計測データにより、前記移動局の場所を推定するための請求項35のコンピュータープログラム製品であって:
    前記データ処理システムに指令して、前記第1および第3基準局の時計間の時間差を表す第2時間オフセットを取得する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第5命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記移動局と前記第3基準局との間の第3基線(R−B3)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第3組の残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第6命令セットであって、前記残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する衛星計測疑似距離データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第3基準局の場所と関連している命令セットとを更に備え;
    前記第4命令セットが、前記データ処理システムに指令して、更に前記第3組の残差、ならびに前記第1および第3基準局の時計間の時間オフセットから、前記移動局の場所の推定値を生成する追加命令を備える;
    請求項35のコンピュータープログラム製品。
  37. 前記データ処理システムに指令して、前記移動局と前記第1基準局との間の前記第1基線(R−B1)に対するデファレンシャル航法方程式の第1組の搬送波位相基準残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する命令セットであって、前記第1組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所と少なくとも関連している命令セットを更に備え;
    前記第4命令セットが、前記データ処理システムに指令して、更に前記第1組の搬送波位相基準残差から、前記移動局の場所の推定値を生成する追加命令を備える;
    請求項35のコンピュータープログラム製品。
  38. 前記データ処理システムに指令して、前記第1および第2基準局間の前記基線と関係付けられる第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第7命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記移動局と前記第2基準局との間の前記第2基線(R−B2)に対するデファレンシャル航法方程式の第2組の搬送波位相基準残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第8命令セットであって、前記第2組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および第2基準局の場所と少なくとも関連している命令セットとを更に備え;
    前記第4命令セットが、前記データ処理システムに指令して、更に、前記第2組の搬送波位相基準残差、および前記第1組の衛星位相サイクルアンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する追加命令を備える;
    請求項37のコンピュータープログラム製品。
  39. 前記データ処理システムに指令して、前記第1および第3基準局間の前記基線と関係付けられる第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第9命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記移動局と前記第3基準局との間の前記第3基線(R−B3)に対するデファレンシャル航法方程式の第3組の搬送波位相基準残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第10命令セットであって、前記第3組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および第3基準局の場所と少なくとも関連している命令セットとを更に備え;
    前記第4命令セットが、前記データ処理システムに指令して、更に、前記第3組の搬送波位相基準残差、および前記第2組の衛星位相サイクルアンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する追加命令を備える;
    請求項38のコンピュータープログラム製品。
  40. コンピュータープロセッサに指令して、第1基準局(B1)、第2基準局(B2)、第3基準局(B3)、前記基準局の場所、ならびに移動局(R)および前記基準局が受信する衛星計測データを用いて、前記移動局の場所を推定するためのコンピュータープログラム製品であって:
    コンピュータ可読媒体と;
    前記データプロセッサに指令して、前記基準局の既知の位置を受信する前記コンピュータ可読媒体上に実装する初期命令セットと;
    前記データプロセッサに指令して、前記第1および第2基準局の時計間の時間差を表す第1時間オフセットを取得する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第1命令セットと;
    前記データプロセッサに指令して、前記第1および第3基準局の時計間の時間差を表す第2時間オフセットを取得する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第2命令セットと;
    前記データプロセッサに指令して、前記第2および第3基準局の時計間の時間差を表す第3時間オフセットを取得する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第3命令セット;
    前記データプロセッサに指令して、前記移動局と前記第1基準局との間の第1基線(R−B1)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第1組の残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第4命令セットであって、前記残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する衛星計測疑似距離データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所と関連している命令セットと;
    前記データプロセッサに指令して、前記移動局と前記第2基準局との間の第2基線(R−B2)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第2組の残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第5命令セットであって、前記残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する衛星計測疑似距離データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所と関連している命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記移動局と前記第3基準局との間の第3基線(R−B3)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第3組の残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第6命令セットであって、前記残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する衛星計測疑似距離データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第3基準局の場所と関連している命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記第1組の残差、前記第2組の残差、前記第3組の残差、前記第1および第2基準局の時計間の時間オフセット、ならびに前記第2および第3基準局の時計間の時間オフセットから、前記移動局の場所の推定値を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第7命令セットとを備える;
    コンピュータープログラム製品。
  41. 前記第1命令セットが、前記データプロセッサに指令して、前記第1および第2基準局の場所、ならびに前記第1および第2基準局が受信する衛星データから、前記第1時間オフセットを生成する命令を備え;
    第2命令セットが、前記データプロセッサに指令して、前記第1および第3基準局の場所、ならびに前記第1および第3基準局が受信する衛星データから、前記第2時間オフセットを生成する命令を備え;そして、
    第3命令セットが、前記データプロセッサに指令して、前記第2および第3基準局の場所、ならびに前記第2および第3基準局が受信する衛星データから、前記第3時間オフセットを生成する命令を備える;
    請求項40のコンピュータープログラム製品。
  42. 前記データ処理システムに指令して、前記第1および第2基準局間の前記基線に関係付けられる第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第8命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記第1および第3基準局間の前記基線に関係付けられる第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第9命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記第2および第3基準局間の前記基線に関係付けられる第3組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第10命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記移動局と前記第1基準局との間の前記第1基線(R−B1)に対する第1組の搬送波位相基準残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第11命令セットであって、デファレンシャル航法方程式の前記第1組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所と少なくとも関連している命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記移動局と前記第2基準局との間の前記第2基線(R−B2)に対するデファレンシャル航法方程式の第2組の搬送波位相基準残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第12命令セットであって、前記第2組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所と少なくとも関連している命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記移動局と前記第3基準局との間の前記第3基線(R−B3)に対するデファレンシャル航法方程式の第3組の搬送波位相基準残差を生成する前記コンピュータ可読媒体上に実装する第13命令セットであって、前記第3組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第3基準局の場所と少なくとも関連している命令セットとを更に備え;
    前記第7命令セットが、前記データ処理システムに指令して、更に、前記搬送波位相基準残差の組、ならびに前記第1組および第2組の衛星位相サイクルアンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する追加命令を備える;
    請求項40のコンピュータープログラム製品。
  43. 前記第8命令セットが、前記データプロセッサに指令して、前記衛星計測データならびに前記第1および第2基準局の場所から、前記第1および第2基準局間の前記基線と関係付けられる前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成する命令を備え;
    前記第9命令セットが、前記データプロセッサに指令して、前記衛星計測データならびに前記第1および第3基準局の場所から、前記第1および第3基準局間の前記基線と関係付けられる前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成する命令を備え;
    前記第10命令セットが、前記データプロセッサに指令して、前記衛星計測データならびに前記第2および第3基準局の場所から、前記第2および第3基準局間の前記基線と関係付けられる前記第3組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成する命令を備える;
    請求項42のコンピュータープログラム製品。
  44. 前記データ処理システムに指令して、前記第1および第2基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第1組の第1電離層遅延差を取得するコンピュータ可読媒体上に実装した第14命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記第1および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第2組の第2電離層遅延差を取得するコンピュータ可読媒体上に実装した第15命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記第2および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第3組の第2電離層遅延差を取得するコンピュータ可読媒体上に実装した第16命令セットと;
    前記データ処理システムに指令して、前記残差の内の1つ以上に補正値を生成するコンピュータ可読媒体上に実装した第17命令セットであって、前記補正値は、前記第1組の第1電離層遅延差、前記第2組の第2電離層遅延差、前記基準局の場所、および前記移動局の推定場所と関連している命令セットとを更に備え;
    前記プロセッサに指令して前記残差を生成する命令セットの内の1つ以上が更に、それぞれの残差を前記補正値で修正する命令を備える;
    請求項42のコンピュータープログラム製品。
  45. 前記第17命令セットが:
    前記データプロセッサに指令して、前記第1および第2基準局間の前記基線に沿って、
    Figure 2006500567
    前記基線に沿って衛星「s」と関係付けられる推定電離層遅延差である命令と;
    前記データプロセッサに指令して、前記第1および第3基準局間の前記基線に沿って、
    Figure 2006500567
    局との間の前記基線に沿って衛星「s」と関係付けられる推定電離層遅延差である命令とを備える;
    請求項44のコンピュータープログラム製品。
  46. 第1基準局(B1)および第2基準局(B2)を用いて移動局(R)の場所を推定するための装置であって:
    (a)前記第1基準局および前記第2基準局の場所を受信するための手段と;
    (b)前記第1および第2基準局の時計間の時間差を表す第1時間オフセットを取得するための手段と;
    (c)前記移動局、前記第1基準局、および前記第2基準局が受信する衛星航法計測データを受信するための手段と;
    (d)前記移動局と前記第1基準局との間の第1基線(R−B1)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第1組の残差を生成するための手段であって、前記残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する前記衛星航法計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所、と関連している手段と;
    (e)前記移動局と前記第2基準局との間の第2基線(R−B2)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第2組の残差を生成するための手段であって、前記残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する前記衛星航法計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所、と関連している手段と;
    (f)前記第1組の残差、前記第2組の残差、および前記第1および第2基準局の時計間の時間オフセットから、前記移動局の場所の推定値を生成するための手段とを備える;
    装置。
  47. (g)第3基準局の場所を受信するための手段と;
    (h)前記第1および第3基準局の時計間の時間差を表す第2時間オフセットを取得するための手段と;
    (i)前記第3基準局が受信する衛星航法計測データを受信するための手段と;
    (j)前記移動局と前記第3基準局との間の第3基線(R−B3)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第3組の残差を生成する手段であって、前記残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する前記衛星航法データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第3基準局の場所と関連している手段とを更に備え;
    前記移動局の場所の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に、前記第3組の残差、ならびに前記第1および第3基準局の時計間の前記時間オフセットから、前記推定値を生成する;
    請求項46の装置。
  48. 前記第1時間オフセットを取得するための前記手段(b)が、前記第1時間オフセットを生成するための手段を備える;
    請求項46の装置。
  49. 前記第1時間オフセットを取得するための前記手段(b)が、前記第1時間オフセットを生成するための手段を備え、
    前記第2時間オフセットを取得するための前記手段(h)が、前記第2時間オフセットを生成するための手段を備える;
    請求項47の装置。
  50. 前記第2および第3基準局の時計間の時間差を表す第3時間オフセットを生成するための手段と、
    前記基準局のループ廻りの前記3つの時間オフセットの合計をゼロ値と比較するための手段とを更に備える;
    請求項49の装置。
  51. 前記第1組および第2組の残差が疑似距離データに基づいており、
    前記装置が、前記移動局と前記第1基準局との間の前記第1基線(R−B1)に対するデファレンシャル航法方程式の第1組の搬送波位相基準残差を生成するための手段であって、前記第1組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所と少なくとも関連している手段を更に備え;
    前記移動局の場所の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に前記第1組の搬送波位相基準残差から、前記推定値を生成する;
    請求項46の装置。
  52. 前記第1および第2基準局間の前記基線と関係付けられる第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得するための手段と;
    前記移動局と前記第2基準局との間の前記第2基線(R−B2)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第2組の搬送波位相基準残差を生成するための手段であって、前記第2組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する前記衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所に少なくとも関連する手段とを更に備え;
    前記移動局の場所の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に、前記第2組の搬送波位相基準残差および前記第1組の衛星位相サイクルアンビギティから前記推定値を生成する;
    請求項51の装置。
  53. 前記第1および第3基準局間の前記基線と関係付けられる第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得するための手段と;
    前記移動局と前記第3基準局との間の前記第3基線(R−B3)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第3組の搬送波位相基準残差を生成するための手段であって、前記第3組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する前記衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第3基準局の場所に少なくとも関連する手段とを更に備え;
    前記移動局の場所の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に、前記第3組の搬送波位相基準残差および前記第2組の衛星位相サイクルアンビギティから、前記推定値を生成する;
    請求項52の装置。
  54. 前記第1組の搬送波位相基準残差、および疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するための手段を更に備え;
    前記移動局の場所の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に前記第1組の浮動小数点アンビギティから前記推定値を生成する;
    請求項51の装置。
  55. 前記第1組の搬送波位相基準残差、および疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するための手段と;
    前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の固定小数点整数浮動アンビギティを生成するための手段とを更に備え;
    前記移動局の場所の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に前記第1組の固定小数点整数アンビギティから、前記推定値を生成する;
    請求項51の装置。
  56. 前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するための手段とを更に備え;
    前記移動局の場所の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記推定値を生成する;
    請求項52の装置。
  57. 前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するための手段と;
    前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の固定小数点整数浮動アンビギティを生成するための手段とを更に備え;
    前記移動局の場所の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に前記第1組の固定小数点整数アンビギティから、前記推定値を生成する;
    請求項52の装置。
  58. 前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、前記第3組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するための手段を更に備え;
    前記移動局の場所の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記推定値を生成する;
    請求項53の装置。
  59. 前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、前記第3組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するための手段と;
    前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の固定小数点整数浮動アンビギティを生成するための手段とを更に備え;
    前記移動局の場所の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に前記第1組の固定小数点整数アンビギティから、前記推定値を生成する;
    請求項53の装置。
  60. 前記第1および第2基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第1組の第1電離層遅延差を取得するための手段と、
    前記残差の内の1つ以上に補正値を生成するための手段であって、前記補正値は、前記第1組の第1電離層遅延差、前記第1および第2基準局の場所、ならびに前記移動局の推定場所と関連している手段と;
    前記補正値により前記残差の内の前記1つ以上を修正するための手段とを更に備える;
    上記請求項46〜59のいずれかによる装置。
  61. 前記第1および第2基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第1組の第1電離層遅延差を取得するための手段と、
    前記第1および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第2組の第2電離層遅延差を取得するための手段と、
    前記残差の内の1つ以上に補正値を生成するための手段であって、前記補正値は、前記第1組の第1電離層遅延差、前記第2組の第2電離層遅延差、前記基準局の場所、および前記移動局の推定場所と関連している手段と;
    前記補正値により前記残差の内の1つ以上を修正するための手段とを更に備える;
    上記請求項45〜60のいずれかによる装置。
  62. 前記第2組の残差および前記第2組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    動局と前記第1基準局との間の前記基線に沿って衛星「s」と関係付けられる電離層遅延推定差である;
    請求項61の装置。
  63. 前記第3組の残差および前記第3組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    動局と前記第1基準局との間の前記基線に沿って衛星「s」と関係付けられる電離層遅延推定差である;
    請求項61の装置。
  64. Figure 2006500567
    記第1、第2および第3基準局の場所をベクトルX、X、およびXにより表し、前
    Figure 2006500567
    αおよびβは、次の関係式を満たす定数であり:
    Figure 2006500567
    ここで、表記{は、括弧で囲まれた量の北方向に沿う成分を表し、表記{は、括孤で囲まれた量の東方向に沿う成分を表す;
    請求項61の装置。
  65. 前記第2組の残差および前記第2組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    請求項64の装置。
  66. 前記第3組の残差および前記第3組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    請求項64の装置。
  67. 上記残差の内の1つ以上を、前記移動局と関係付けられる前記基線に適用される前記電離層遅延補正の2次影響に依存するよう修正するための手段と、
    前記2次影響の推定値を生成するための手段とを更に備え、
    前記移動局の推定値を生成するための前記手段(f)が、更に前記推定した2次影響から前記推定値を生成する;
    請求項61による装置。
  68. 前記装置が、少なくとも前記基準局から受信する前記航法データから、前記第1組の第1電離層遅延差および第2組の第2電離層遅延差を生成する;
    請求項61による装置。
  69. 前記第1および第2基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる前記第1組の第1電離層遅延差の初期推定値を生成するための手段と;
    前記第1および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第2組の第2電離層遅延差の初期推定値を生成するための手段と;
    前記第2および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第3組の第3電離層遅延差の初期推定値を生成するための手段と;
    少なくとも1つの衛星「s」に対する前記基準局のループ廻りの前記第1、第2および第3電離層遅延差の最終推定値の合計が実質的にゼロになるように、前記電離層遅延差の最終推定値を生成するための手段とを更に備える;
    請求項61による装置。
  70. 前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得するための前記手段が、少なくとも、前記基準局の場所、および前記基準局が受信する衛星航法計測データから、前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成するための手段を備える;
    請求項52の装置。
  71. 前記第1組および前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得するための前記手段が、少なくとも、前記第1および第2基準局の場所ならびに前記第1および第2基準局が受信する衛星航法計測データから、前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成するための手段と、
    少なくとも、前記第1および第3基準局の場所ならびに前記第1および第3基準局が受信する衛星航法計測データから、前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成するための手段とを備える;
    請求項53の装置。
  72. コンピュータを制御して、第1基準局(B1)および第2基準局(B2)を用いて、移動局(R)の場所を推定するためのプロセスを実行するためのコンピュータに実装するコンピュータープログラムであって、前記プロセスは:
    (a)前記第1基準局、および前記第2基準局の既知の場所を受信するステップと;
    (b)前記第1および第2基準局の時計間の時間差を表す第1時間オフセットを取得するステップと;
    (c)前記移動局、前記第1基準局、および前記第2基準局が受信する衛星航法計測データを受信するステップと;
    (d)前記移動局と前記第1基準局との間の第1基線(R−B1)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第1組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する前記衛星航法計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所と関連しているステップと;
    (e)前記移動局と前記第2基準局との間の第2基線(R−B2)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第2組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する前記衛星航法計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所と関連しているステップと;
    (f)前記第1組の残差、前記第2組の残差、ならびに前記第1および第2基準局の時計間の前記時間オフセットから、前記移動局の場所の推定値を生成するステップとを備える;
    コンピュータプログラム。
  73. 前記プロセスが:
    (g)第3基準局の場所を受信するステップと;
    (h)前記第1および第3基準局の時計間の時間差を表す第2時間オフセットを取得するステップと;
    (i)前記第3基準局が受信する衛星航法計測データを受信するステップと;
    (j)前記移動局と前記第3基準局との間の第3基線(R−B3)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第3組の残差を生成するステップであって、前記残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する前記衛星航法計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第3基準局の場所と関連しているステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に、前記第3組の残差、および前記第1および第3基準局の時計間の前記時間オフセットから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項72のコンピュータープログラム。
  74. ステップ(b)が、前記第1時間オフセットを生成するステップを備え;
    請求項72のコンピュータープログラム。
  75. ステップ(b)が前記第1時間オフセットを生成するステップを備え、
    ステップ(h)が前記第2時間オフセットを生成するステップを備える;
    請求項73のコンピュータープログラム。
  76. 前記プロセスが、前記第2および第3基準局の時計間の時間差を表す第3時間オフセットを生成するステップと、前記基準局のループ廻りの前記3つの時間オフセットの合計をゼロ値と比較するステップとを更に備える;
    請求項75のコンピュータープログラム。
  77. 前記プロセスが:
    前記第1組および第2組の残差が疑似距離データに基づいており、かつ前記プロセスが、前記移動局と前記第1基準局との間の前記第1基線(R−B1)に対するデファレンシャル航法方程式の第1組の搬送波位相基準残差を生成するステップであって、前記第1組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第1基準局が受信する前記衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第1基準局の場所に少なくとも関連するステップを更に含むとともに;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の搬送波位相基準残差から、前記移動局の場所の推定値を生成する請求項72のコンピュータープログラム。
  78. 前記プロセスが:
    前記第1および第2基準局間の前記基線と関係付けられる第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得するステップと;
    前記移動局と前記第2基準局との間の前記第2基線(R−B2)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第2組の搬送波位相基準残差を生成するステップであって、前記第2組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第2基準局が受信する前記衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第2基準局の場所に少なくとも関連するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に、前記第2組の搬送波位相基準残差、および前記第1組の衛星位相サイクルアンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する請求項77のコンピュータープログラム。
  79. 前記プロセスが:
    前記第1および第3基準局間の前記基線と関係付けられる第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得するステップと;
    前記移動局と前記第3基準局との間の前記第3基線(R−B3)と関係付けられるデファレンシャル航法方程式の第3組の搬送波位相基準残差を生成するステンプであって、前記第3組の搬送波位相基準残差は、前記移動局および前記第3基準局が受信する前記衛星搬送波位相計測データ、前記衛星の場所、ならびに前記移動局および前記第3基準局の場所に少なくとも関連するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に、前記第3組の搬送波位相基準残差、および前記第2組の衛星位相サイクルアンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する請求項78のコンピュータープログラム。
  80. 前記プロセスが、前記第1組の搬送波位相基準残差、および疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップを更に備え;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項77のコンピュータープログラム。
  81. 前記プロセスが:
    前記第1組の搬送波位相基準残差、および疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップと;
    前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の固定小数点整数浮動アンビギティを生成するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に記第1組の固定小数点整数アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項77のコンピュータープログラム。
  82. 前記プロセスが:
    前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップを更に備え;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項78のコンピュータープログラム。
  83. 前記プロセスは:
    前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップと;
    前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の固定小数点整数浮動アンビギティを生成するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の固定小数点整数アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項78のコンピュータープログラム。
  84. 前記プロセスが:
    前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、前記第3組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する請求項79のコンピュータープログラム。
  85. 前記プロセスが:
    前記第1組の搬送波位相基準残差、前記第2組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、前記第3組の搬送波位相基準残差、前記第1および第2基準局間の前記基線と関連する前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティ、ならびに疑似距離データに基づく前記残差の組の内の少なくとも1つから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の浮動小数点アンビギティを生成するステップと;
    前記第1組の浮動小数点アンビギティから、前記移動局と前記第1基準局との間の前記基線に対する第1組の固定小数点整数浮動アンビギティを生成するステップとを更に備え;
    ステップ(f)が、更に前記第1組の固定小数点整数アンビギティから、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項79のコンピュータープログラム。
  86. 前記プロセスが:
    前記第1および第2基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第1組の第1電離層遅延差を取得するステップと、
    前記残差の内の1つ以上に補正値を生成するステップであって、前記補正値は、前記第1組の第1電離層遅延差、前記第1および第2基準局の場所、ならびに前記移動局の推定場所と関連しているステップと、
    前記補正値により前記残差の内の前記1つ以上を修正するステップとを更に備える;
    請求項72〜85のいずれかによるコンピュータープログラム。
  87. 前記プロセスが:
    前記第1および第2基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第1組の第1電離層遅延差を取得するステップと、
    前記第1および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第2組の第2電離層遅延差を取得するステップと、
    前記残差の内の1つ以上に補正値を生成するステップであって、前記補正値は、前記第1組の第1電離層遅延差、前記第2組の第2電離層遅延差、前記基準局の場所、および前記移動局の推定場所と関連しているステップと;
    前記補正値により前記残差の内の前記1つ以上を修正するステップとを更に備える;
    請求項72〜86のいずれかによるコンピュータープログラム。
  88. 前記第2組の残差および前記第2組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    Figure 2006500567
    動局と前記第1基準局との間の前記基線に沿って衛星「s」と関係付けられる電離層遅延推定差である;
    請求項87のコンピュータープログラム。
  89. 前記第3組の残差および前記第3組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    動局と前記第1基準局との間の前記基線に沿って衛星「s」と関係付けられる電離層遅延推定差である;
    請求項87のコンピュータープログラム。
  90. Figure 2006500567
    前記第1、第2および第3基準局の場所をベクトルX、X、およびXにより表し、
    Figure 2006500567
    αおよびβは、次の関係式を満たす定数であり:
    Figure 2006500567
    ここで、表記{は、括弧で囲まれた量の北方向に沿う成分を表し、表記{は、括弧で囲まれた量の東方向に沿う成分を表す;
    請求項87のコンピュータープログラム。
  91. 前記第2組の残差および前記第2組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    請求項90のコンピュータープログラム。
  92. 前記第3組の残差および前記第3組の搬送波位相基準残差のいずれかまたは両方の、衛
    Figure 2006500567
    請求項90のコンピュータープログラム。
  93. 前記プロセスは:
    上記残差の内の1つ以上を、前記移動局と関係付けられる前記基線に適用される前記電離層遅延補正の2次影響に依存するよう修正するステップと、
    前記2次影響の推定値を生成するステップとを更に備え、
    ステップ(f)が、更に前記推定した2次影響から、前記移動局の場所の推定値を生成する;
    請求項87によるコンピュータープログラム。
  94. 前記プロセスが、
    少なくとも前記基準局から受信する前記航法データから、前記第1組の第1電離層遅延差、および前記第2組の第2電離層遅延差を生成する;
    請求項87によるコンピュータープログラム。
  95. 前記プロセスが:
    前記第1および第2基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる前記第1組の第1電離層遅延差の初期推定値を生成するステップと;
    前記第1および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第2組の第2電離層遅延差の初期推定値を生成するステップと;
    前記第2および第3基準局が形成する前記基線に沿って受信する前記衛星信号と関係付けられる第3組の第3電離層遅延差の初期推定値を生成するステップと;
    少なくとも1つの衛星「s」に対する前記基準局のループ廻りの前記第1、第2および第3電離層遅延差の最終推定値の合計が実質的にゼロになるように、前記電離層遅延差の最終推定値を生成するステップとを更に備える;
    請求項87によるコンピュータープログラム。
  96. 前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得する前記ステップが、少なくとも前記基準局の場所および前記基準局が受信する衛星航法計測データから、前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成するステップを備える;
    請求項78のコンピュータープログラム。
  97. 前記第1組および前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを取得する前記ステップが、少なくとも、前記第1および第2基準局の場所ならびに前記第1および第2基準局が受信する衛星航法計測データから、前記第1組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成するステップと、
    少なくとも、前記第1および第3基準局の場所ならびに前記第1および第3基準局が受信する衛星航法計測データから、前記第2組の衛星搬送波位相サイクルアンビギティを生成するステップとを備える;
    請求項79のコンピュータープログラム。
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