JP2007508550A - 移動プラットフォームの衛星ベースの相対測位のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、衛星ベースのナビゲーション技法および移動するプラットフォームに設置された設備を用いた、移動するプラットフォーム間の相対的位置の決定を対象とする。本発明は、観測スペースおよびナビゲーションスペースのディファレンシャルシステムのコンセプトを組み合わせ、データリンクローディングおよび付加的プロセッサの計算負荷を最小化する際に特定のＧＮＳＳ受信機のビルトインディファレンシャル測位およびナビゲーション能力に依拠するために、ＤＧＮＳＳ基準局を時変モードで動作させる。本発明は、参照局モードで動作中にそれは静止していると仮定するＤＧＮＳＳ設備を用いて、移動している基準局に関して正確な相対測位およびナビゲーションを達成する。

Description

本出願は、「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ−ＢＡＳＥＤ ＲＥＬＡＴＩＶＥ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＯＦ ＭＯＶＩＮＧ ＰＬＡＴＦＯＲＭＳ」と題する２００３年１０月６日出願の米国仮出願第６０／５０８，９３７号の利益を主張し、参照により本明細書に組み込む。

説明される技術は、衛星ベースのナビゲーション技法およびプラットフォームに設置された設備を用いて、移動プラットフォーム間の相対的位置を決定することを対象とする。

Ｎａｖｓｔａｒ／全地球測位システム（「ＧＰＳ」）は、衛星群、制御局、およびユーザ局（受信機）を備え、ユーザナビゲーションおよび時刻配信を世界規模でサポートすることを目的とする。個別の衛星のそれぞれは、空間におけるそれ自身の軌道を時間の関数として記述するエフェメリス(ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ)データに加えて、精密に時刻合わせされた測距信号を送信する。ユーザ局は、複数の衛星からの信号を追跡すること、これらの衛星へのいわゆる「擬似距離」を決定すること、これらの衛星により送信されたデータを復調すること、および擬似距離および衛星エフェメリスデータを考慮に入れてそれ自身の場所およびクロックオフセットについて解くことによって、それ自身の場所およびＧＰＳシステム時刻についてのクロックオフセットを決定することができる。世界協定時（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄ Ｔｉｍｅ）についてのクロックオフセットは、衛星により送信される追加のオフセットパラメータを用いることにより決定することができる。ユーザ局の速度は、一定時間にわたる位置の見積もりを微分することによって、または衛星ダウンリンク信号のドップラー測定からの直接の計算によって決定することができる。ドップラー測定は、搬送波信号で送信される擬似ランダムシーケンスとして送信される測距コードに基づくことができる。ＧＰＳは、アメリカ合衆国により維持され、運用されている。ロシア連邦により維持され運用されているＧＬＯＮＡＳＳシステムは、多くの点でＧＰＳに類似している。

衛星航法（ＧＮＳＳ）は、ナビゲーションおよび時刻配信をサポートすることを目的としたシステムのゆるやかに定義された上位集合であり、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、および他の既存のおよび予定されているシステムを含む。

ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、およびＧＮＳＳシステムは、一般にユーザナビゲーションの精度を制限する障害の組み合わせを被りやすい。これらは、衛星エフェメリス、衛星クロックドリフト、および大気の伝搬要因の誤差を報告することなどのゆっくり変化する障害、および受信機測定ノイズなどのすみやかに変化する障害を含む。ゆっくり変化する障害は、ローカルエリア（数十または数百マイルの範囲）で動作する局のグループに一般的である傾向にある。これらのゆっくり変化する障害は、測量された場所（ｓｕｒｖｅｙｅｄ ｌｏｃａｔｉｏｎ）の「基準局」により見積もられ、測量されていない場所（ｎｏｎ−ｓｕｒｖｅｙｅｄ ｌｏｃａｔｉｏｎ）の（または移動中の）ユーザ局に送信されることができ、ユーザ局により経験される関連する誤差を減らすことを可能にする。そのような協調的システムは一般に「ディファレンシャルシステム」と呼ばれ、ＤＧＰＳやＤＧＮＳＳなどの様々な名前により言及することができる。様々な技法を組み入れる多様なディファレンシャルシステムが存在する。

ディファレンシャルシステムのあるタイプで、基準局が、それの測量された場所および各衛星についてのエフェメリスデータに基づいて各衛星までの（ある瞬間において）期待される距離を計算する。基準局は、同じ瞬間に、この期待される距離を（衛星により送られる測距コードに基づいて）測定された距離と比較する。その差は、すみやかに変化する障害に加えてゆっくり変化する障害を含む。その差は、（おそらくは他の情報を伴って）データリンクを通じてユーザ局に報告される。次に、その差は、位置およびクロックオフセットを計算する前にユーザ局で用いられ、ユーザ局自身による衛星の擬似距離の観測が補正される。このタイプのディファレンシャルシステムは、様々な局でなされた距離または擬似距離の観測と関連付けられた補正情報（ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を転送するため、時々と「補正されたディファレンシャル」、「距離領域（ｒａｎｇｅ−ｄｏｍａｉｎ）」、または「観測領域（ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ−ｄｏｍａｉｎ）」と呼ばれる。データリンクの求められるデータレートは、一般に、特定の１つのレートまたはレートのセットで、いくつかの衛星のそれぞれについての別個の観測結果（ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ）または観測結果のセットを転送することの必要により大部分が決められる。衛星の数は一般に、（将来において追加の衛星群が配備され、ＧＮＳＳに統合されるときにより多くの衛星が報告されうるが）４から１２の間で変わる。観測結果は一般に、例として、複数の衛星から基準局のために送信される複数の測距コードのそれぞれについての到着時刻の差（すなわち、期待される時刻を引いた観測された時刻）または距離オフセットにおける等価物を含む。加えて、観測結果は、測距コードが変調されている搬送波信号の統合された搬送波位相、または搬送波位相の測定および観測に関連する他の情報を含むことができる。ユーザ局の測位およびナビゲーション性能をリアルタイムで向上させるために搬送波位相の測定に基づく情報を送信し利用するＤＧＮＳＳシステムは、一般にリアルタイムキネマティック（ＲＴＫ）システムと言及される。ＲＴＫシステムは、高周波数のために、非ＲＴＫシステムよりも大いにより良いナビゲーション性能（少ないナビゲーションおよび測位誤差）を提供するが、高周波数のために、大いにより高いデータレート、より長い初期化時間、（ＧＮＳＳ受信機内または外部プロセッサ内のいずれかにおける）ユーザ局に対するより大きな計算負荷、および基準局とローバ（ｒｏｖｅｒ）との間のより小さな最大達成可能距離を伴う。

様々なタイプのディファレンシャルシステムについていくつかの国際的に認められた標準がある（例えば、ＲＴＣＭ ＳＣ−１０４、ＲＴＣＡ ＤＯ−２１７、ＲＴＣＡ ＤＯ−２２９など）。これらの標準では、他の事柄の中でも、情報を転送するのに用いられるデータリンクメッセージフォーマットが説明される。ＧＮＳＳ設備のいくつかの製造者は、ディファレンシャルＧＮＳＳシステムの実施についてのかれら独自の標準を開発してきた。これらの標準は一般に、観測領域技法を用いる。

ディファレンシャルシステムの別のタイプで、基準局は、それがなすことのできる観測（およびエフェメリスデータ）に基づいてそれの位置を決定し、この位置をそれの測量された位置（ｓｕｒｖｅｙｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）と比較する。計算された位置と測量された位置との間の差は、データリンクを通じて（おそらくはディファレンシャルシステムに特徴を追加することを意図された他の情報を伴って）ユーザ局に報告される。ユーザ局は、それ自身の位置をそれがなすことのできる観測（およびエフェメリスデータ）に基づいて計算し、基準局により報告された差でこの位置を補正する。このタイプのディファレンシャルシステムは、一般的なＧＮＳＳ受信機により生成された３Ｄナビゲーションソリューションに関連付けられた補正情報を転送するため、「ディファレンスド−ディファレンシャル（ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｄ−ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）」、「位置領域」、「ナビゲーション領域」、または「ソリューション領域」システムと時々呼ばれる。データリンクの求められるデータレートは、特定のレートで基準局（参照局）の３Ｄ位置を転送することの必要により大部分が一般に決められる。高いレートで転送される値は３つしかないため（例えば、地球を中心とした、地球を固定した座標系における、測量された位置からの基準局の計算されたオフセットなど）、このタイプのディファレンシャルシステムが必要なデータレートは、一般に「観測領域」システムよりも低い。しかしながら、基準局およびユーザ局が同一のセットの衛星に依存してそれらそれぞれの位置を計算する場合にのみ、一般には良い性能が得られる。異なるセットの衛星に依存する場合、基準局により計算された差は、ユーザ局が依存しない衛星による重大な寄与を反映している可能性があり、またはユーザ局のみが依存する衛星による重大な寄与を反映することに失敗している可能性がある。したがって、基準局により計算された差がユーザ局の実際の差を正確に反映していない可能性がある。上手く設計されたナビゲーション領域ディファレンシャルシステムは、非ＲＴＫ観測領域システムとほぼ同一水準の性能を達成することができる。しかしながら、（個別の局が搬送波位相追跡技法を用いてそれらのナビゲーションソリューションを滑らかにすることはできるが）ナビゲーション領域ディファレンシャルシステムにはＲＴＫ性能の等価物が存在しない。ＲＴＫディファレンシャルシステムの２つのユーザ局の間の正確な相対的ベースラインを明らかにするために、それらは、それらのナビゲーション領域位置または軌道に関しての情報を交換することができる。しかしながら、これはナビゲーション領域ディファレンシャルシステムではなく、単なる位置データの交換である。

多くの市販のＧＮＳＳ受信機は、（一定の動作制限、および測量された位置などの所与の一定のデータのもとでの）ディファレンシャル補正データおよび観測結果の生成、または相対的位置もしくはディファレンシャル補正された絶対位置を決定するためのディファレンシャル補正データの利用のいずれか、または両方を行う能力を有する。しかしながら、ディファレンシャル補正データおよび観測結果を生成し用いることのできる多くの市販のＧＮＳＳ受信機は、異なる別個の動作モードを有する。特定の位置に固定されたまたは移動していない動力（ｄｙｎａｍｉｃ）を仮定する１つのモード（例えば、「参照局」モードなど）では、それらは、ディファレンシャル補正データおよび観測結果を生成することができる。（例えば、移動を許可する「ローバモード」などの）別のモードでは、それらは、ディファレンシャル補正情報および観測データを利用し、相対的ベースラインおよび／またはディファレンシャル補正された絶対位置を生成することができる。

大多数のＤＧＮＳＳシステムは、固定された基準局に依存する。市販のＧＮＳＳシステムの一部は、測量された位置を明らかにすることなく、移動中に、ディファレンシャル基準局の構成要素として動作することができる。しかしながら、多くの市販のＧＮＳＳ受信機は、ディファレンシャル基準局の構成要素として動作するように構成されるとき、受信機が地球に関して固定された位置にあると仮定する。そのような受信機は、それが基準局として振る舞う前に測量された位置が特定されることを要し、ついでたとえそれが移動中であっても（地球に関して）速度ゼロを報告することがある。またそのような受信機は、移動中であると正確に動作することに失敗し、測量された位置からの位置オフセットまたはそれの速度が一定の制限を超えた場合に、インテグリティアラームまたは（ユーザ局で誤差を導入する）不正確なデータを生成することがある。

いくつかのケースで、移動中の（または移動中でありうる）、またはいずれの局にも測量された位置が１つも利用可能でない、２つの局の相対的位置を決定することが必要である。２つの局の相対的位置は時々、それらの間の「ベースライン」と呼ばれる。そのようなケースで、２つの局でなされた観測（またはそのような観測から計算された位置）を比較し、相対的位置またはベースラインを決定することができる。このデータは、より大きなシステムにおける受信機の動作上の役割に関わらず、「ローバモード」で動作する一般的なＧＮＳＳ受信機から引き出すことができる。そのようなケースでは、動作上の理由に基づいて区別することは可能でありうるが、基準局とローバ局との間の差異は明確ではない。

いくつかのケースで、プラットフォームに取り付けられているＧＮＳＳ受信機を用いて、地球に対して移動している可能性のある２つのプラットフォームの間の相対的位置（ベースライン）を決定することが望ましく、用いられるＧＮＳＳ受信機は、移動中である場合に基準局モード（例えば、「参照局」として）で有効に動作することができない。これは、両方のＧＮＳＳ受信機をローバとして動作させ、２つの受信機から観測データおよび衛星軌道データなどの他のデータを収集し、観測データおよび他のデータを共通の場所（例えば、２つの受信機のうちの１つをサポートしているプラットフォームのうちの１つ）に持ってきて、独立したコンピュータで相対的位置またはベースラインを計算することにより達成できる。しかしながら、これは、適切なデータリンクプロトコルおよびアルゴリズムの開発、ならびに必要な計算を求められるタイムフレームで実行するのに十分な計算能力を有する独立したコンピュータの利用可能性を要求する。

参照局モードで動作しているときにはそれは静止していると仮定し、また関連するコンピュータリソースの計算負荷を最小化する、ＧＮＳＳ設備を用いて、地球に対して移動している２つのプラットフォームの間の相対的ベースラインを決定することが望ましい。

「観測領域」および「ナビゲーション領域」ディファレンシャルシステムのコンセプトを組み合わせることで、計算された相対的位置またはベースラインに関連する所与の性能水準（ナビゲーションまたは位置誤差）に対するデータリンクローディングを最小化することがさらに望ましい。

観測領域およびナビゲーション領域の両方に基づいた、移動している基準局とローバ局との間のベースラインを計算するための方法およびシステムが提供される。ある実施形態で、基準局は、位置および速度などのナビゲーション領域データを高レート（例えば、１０Hz）で生成し、各衛星についての擬似距離および搬送波の観測結果などの観測領域データを低レート（例えば、１Hz）で生成する。基準局は、ナビゲーション領域情報を高レートで、観測領域情報を低レートでローバ局に送信する。各ナビゲーション領域更新は、各観測領域更新よりも必要なデータ転送（データビット）が一般に少ない。ローバ局は、観測領域データを用いて高精度で（例えば、ＲＴＫ技法を用いて）基準局に対する相対的位置を計算する。ローバ局は、高レートで基準局により送られるナビゲーション領域情報（例えば、速度およびおそらくは位置のより高次の微分など）およびそれ自身で計算した位置の変化に基づいて、相対的ベースラインを更新することができる。更新は短期間の間は正確でありうるが、ナビゲーション領域データに基づく更新は時間とともに大きくなる積分誤差を伴う。この誤差は、観測領域データに基づいて相対的ベースラインが再計算される度にかなりの部分が除かれる。したがって、システムはベースラインを確立するために高精度の技法を低レートで用い、短期間に適した異なる技法を確立されたベースラインを更新するために高レートで用いる。このようにして、システムは比較的低帯域幅で、高精度のベースラインを提供する。

説明される技術は、観測スペースおよびナビゲーションスペースディファレンシャルシステムのコンセプトを組み合わせ、データリンクローディングおよび付加的プロセッサの計算負荷を最小化する際に特定のＧＮＳＳ受信機のビルトインディファレンシャル測位およびナビゲーション能力に依拠するために、ＤＧＮＳＳ基準局を時変（ｔｉｍｅ−ｖａｒｙｉｎｇ）モードで動作させる。

図１は、ディファレンシャルＧＮＳＳ（「ＤＧＮＳＳ」）システムにおいて参照局として動作する基準局１００、および同一のＤＧＮＳＳシステムにおいて動作するＧＮＳＳローバ局またはユーザ局１１０を示している。ＧＮＳＳ基準局１００は、ＧＮＳＳ信号を受信するように設計されたアンテナ１０１、ディファレンシャルＧＮＳＳシステムにおいて参照局として振る舞うように構成されたＧＮＳＳ受信機１０２、データインターフェイス１０３、データリンクトランスミッタ１０４、およびデータリンク信号の送信をサポートするように設計されたアンテナ１０５を備える。アンテナ１０１は、ＧＮＳＳ受信機１０２に接続され、ＧＮＳＳ受信機１０２は、受信したＧＮＳＳ信号を処理し、データインターフェイス１０３を通じてデータリンクトランスミッタ１０４に渡されるＤＧＮＳＳデータを生成する。基準局からローバ局に渡されたＤＧＮＳＳデータは、補正情報もしくは観測結果または両方を含むことができ、基準局（参照局）の位置および健康（ｈｅａｌｔｈ）などの他のデータを含むことができる。データリンクトランスミッタは、ディファレンシャル補正データおよび観測結果により変調されたＲＦ信号を生成し、ＲＦ信号はアンテナ１０５により放射される。ＲＦ信号は、空間を通じて伝搬し、データリンクアンテナ１０６、データリンク受信機１０７、データインターフェイス１０８、ＧＮＳＳ受信機１０９、および関連付けられたアンテナ１１１を備えるＧＮＳＳローバ局１１０により受信される。特に、ＲＦ信号は、データ受信機１０７に関連付けられたアンテナ１０６により受信される。ＲＦ信号は、データリンク受信機により復調され、ＤＧＮＳＳシステムにおいてローバとして振る舞うように構成されたＧＮＳＳ受信機１０９にデータインターフェイス１０８を通じて渡される。ＧＮＳＳ受信機１０９は、それの関連付けられたアンテナ１１１を介してＧＮＳＳ信号も受信し、データリンクから受信した情報を用いて入ってくるＧＮＳＳ信号についてそれのなす測定を補正する。補正された測定はついで、ＧＮＳＳ受信機により利用され、外部ユーザシステムまたはディスプレイ（図示せず）へ配信されることができる高精度のナビゲーションおよび位置予測が形成される。当業者は、この基本システムに対する多くの変形形態が可能であることを理解するだろう。

図２は、移動プラットフォーム２００上のＧＮＳＳ基準局１００、およびユーザプラットフォーム２１０に関連付けられたＧＮＳＳローバ局またはユーザ局１１０を示している。この図において、基準局は船の上にあり、ローバ局は航空機の上にある。説明される技術の可能な応用の１つは、船（実際には、船の上のＧＮＳＳ参照局に関連付けられたＧＮＳＳアンテナ）と航空機（実際には、航空機の上のＧＮＳＳローバ局に関連付けられたＧＮＳＳアンテナ）との間の正確な相対的ナビゲーションを可能にすることである。

図３は、一実施形態によるＧＮＳＳ基準局３００およびＧＮＳＳローバ局３２０を示している。ＧＮＳＳ基準局は、ＧＮＳＳ信号を受信するように設計されたアンテナ３０１、ディファレンシャルＧＮＳＳシステムにおいて参照局として振る舞うように構成されることができるＧＮＳＳ受信機３０２、一方向データインターフェイス３０４および双方向データインターフェイス３０５を介してＧＮＳＳ受信機３０２と通信するシステムコントロールユニット３０３、一方向インターフェイス３０６を介してシステムコントロールユニット３０３からデータを受信するデータリンクトランスミッタ３０７、およびデータリンクトランスミッタ３０７に接続されデータリンク信号の送信をサポートするように設計されたアンテナ３０８を備える。ＧＮＳＳローバ局３２０は、データリンク受信機３２２に接続されたデータリンク受信アンテナ３２１、データインターフェイス３２３を介してデータリンク受信機からデータを受信する付加的ナビゲーションユニット３２４、ＤＧＮＳＳシステムにおいてローバとして動作することができ、一方向インターフェイス３２７および双方向インターフェイス３２８を介して付加的ナビゲーションユニットと通信するＧＮＳＳ受信機３２５、およびＧＮＳＳ信号を提供する目的のためにＧＮＳＳ受信機に接続されたＧＮＳＳアンテナ３２６を備える。

一実施形態で、基準局ＧＮＳＳ受信機３０２は、観測領域ＤＧＮＳＳデータを比較的低レート（例えば、１Hzまたはより低い）で生成し、ナビゲーション領域データを比較的高レート（例えば、１０Hz）で生成する。好ましくは、ＧＮＳＳ受信機は、（ＧＮＳＳ技術における将来の起こりうる改善により搬送波位相測定を用いることなく十分な速度の精度が可能になりうるが）搬送波位相観測に基づく速度測定を含むこれらの観測タイプをサポートするように選択または設計されるべきである。

観測領域ＤＧＮＳＳデータは、データインターフェイス３０４を介してシステムコントロールユニット３０３に転送され、システムコントロールユニットは、データインターフェイス３０６を通じてデータリンクトランスミッタ３０７にデータを渡し、したがってデータは、ローバ局で計算される高精度の相対的ベースラインを伴うＲＴＫ動作をサポートするために、ローバによりアクセス可能なデータリンクで送信されることができる。システムコントロールユニットは、このデータをデータリンクトランスミッタに渡す前にリフォーマットするか、または単にＧＮＳＳ受信機によりフォーマットされた状態でデータを渡すことができる。データを転送するための多くの技法が当技術分野において既知であり、説明される技術とともに用いることができる。図３に示されたものとは異なるインターフェイスのセットが必要になるが、システムコントロールユニットをバイパスして、例えばバスを介してＧＮＳＳ受信機からデータリンクトランスミッタにデータを渡すことができる。

ナビゲーション領域データは、点位置（ｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）ソリューションおよび速度を備え、より高次の微分（加速度）を備えることができる。ナビゲーション領域データもデータリンクで送信され、少なくとも速度データは比較的高レートで送信される。

一般的なＧＮＳＳ受信機は、観測領域ＤＧＮＳＳデータを生成するために特定の動作モード（例えば、「基準局」または「参照受信機」モード）に置かれる必要がある場合があり、それが移動中であるときは、前記特定の動作モードにある間に正確なナビゲーション領域データを生成することが不可能であることがある。さらに、大きな位置の変位は、ＧＮＳＳ受信機が誤った観測領域データを生成し、または他の方法で全体のシステムの性能を悪化させるということを引き起こす可能性がある。この場合、参照受信機モードおよびローバモードなどの２つの適した動作モードの間をサイクルするようにＧＮＳＳ受信機を指示することができ、この指示は、双方向インターフェイス３０５を介して伝えられる。例示的動作体制は、各整数ＧＰＳ（またはＵＴＣ）秒の最初のほぼ９００ミリ秒をローバ受信機として動作し、各秒の最後のほぼ１００ミリ秒を参照受信機として動作するようにＧＮＳＳ受信機に指示することであり、指示のタイミングは、受信機が各整数秒の最初に観測領域ＤＧＮＳＳデータを生成することができるように調整される。整数秒の最初に観測領域データを生成することは、多くの現在利用可能なＧＮＳＳ受信機の一般的動作挙動を考慮に入れると好都合である。この制限は、使用されている特定のＧＮＳＳ受信機の能力次第で緩和することができる。受信機がローバとして振る舞っている各秒のほぼ９００ミリ秒の間、受信機は、正確なナビゲーション領域位置および例えば速度データを生成することができる。そのような各時間間隔の最後で、システムコントロールユニット３０３により受信された最新のナビゲーション領域位置データは、ＧＮＳＳ受信機３０２を参照受信機モードに置く１つまたは複数の適切な指示を考案するために用いられ、ナビゲーション領域位置データと等しい測量された位置は、システムコントロールユニット３０３により受信される。図２による船で運ばれる基準局などの一般的な応用において、ＧＮＳＳ受信機が参照局として動作する個々の１００ミリ秒の間隔にわたる位置オフセットは、ＧＮＳＳ受信機の参照局としての有効な動作を可能にするために十分に小さい。一実施形態で、システムコントロールユニット３０３は、データインターフェイス３０６を介してデータリンクトランスミッタ３０７に複数のメッセージの融合されたストリームを提供し、メッセージの融合されたストリームは、最小限として観測領域ＤＧＮＳＳデータならびにナビゲーション領域位置および速度データを含む。ＧＮＳＳ受信機が参照局モードで動作しているときにＧＮＳＳ受信機により生成されたナビゲーション領域データが不正確な場合、システムコントロールユニットはアップリンクにこれらのデータを送信しないことを選択できる。しかしながら、たとえこのデータが送信されたとしても、アップリンクメッセージフォーマットでのデータの適切な注釈、およびローバ局の付加的ナビゲーションユニットのプログラミングを適用し、望まれないまたは不正確なデータを拒否することができる。

ＧＮＳＳ受信機３２５および適切なアンテナ３２６によっても観測を行っているローバ局３２０は、データリンクアンテナ３２１およびデータリンク受信機３２２により基準局により送信されたアップリンクデータを受信する。アップリンクデータを含むメッセージは、一方向データインターフェイス３２３を通じて付加的ナビゲーションユニット３２４に伝えられ、付加的ナビゲーションユニット３２４は、観測領域ＤＧＮＳＳデータをＧＮＳＳ受信機３２５に（おそらくはＧＮＳＳ受信機により期待される入力フォーマットに適合するために要求されるようにメッセージをリフォーマットして）一方向データ３２７を通じて渡す。付加的ナビゲーションユニットをバイパスして、バスなどを介してデータをデータリンク受信機からＧＮＳＳ受信機に渡すこともできるが、これは図３に示したのとは異なるセットのインターフェイスを要する可能性がある。一般的なシステムでは、これらのメッセージは（他のメッセージも送信されることができるが）搬送波位相観測結果および最も最近に特定された、参照局の測量された位置を含むことができる。このデータおよびそれ自身のＧＮＳＳ観測結果を考慮に入れて、ＧＮＳＳ受信機３２５は、参照局への相対的ベースラインに対するソリューションを形成し、双方向データインターフェイス３２８を通じて付加的ナビゲーションユニットにこの相対的ベースラインを報告する。付加的ナビゲーションユニットは、アップリンクメッセージまたはローカルＧＮＳＳ受信機それ自体のいずれかから参照局の測量された位置を学習することができ、報告された参照局の測量された位置をＧＮＳＳ受信機から受信した絶対的ポジションフィックス（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｉｘ）から差し引くことによって相対的ベースラインを導く。このソリューションは、低レート（例えば、新しいアップリンクＤＧＮＳＳデータがローバに提供されるレートと等しい１Hzなど）で更新されることができる。

一実施形態で、このソリューションはローバプラットフォーム上のＧＮＳＳ受信機で計算され、それによって付加的ナビゲーションユニットなどの付加的プロセッサでＲＴＫ処理を実行する必要が回避される。別の実施形態で、このソリューションは、アップリンクＤＧＮＳＳデータおよびＧＮＳＳ受信機３２５のローカル観測結果が与えられたときに付加的プロセッサで計算される。

ＧＮＳＳ受信機３２５は、双方向データインターフェイス３２８を介して付加的ナビゲーションユニット３２４に時間の経過とともに速度も報告する。付加的ナビゲーションユニット３２４は、このデータストリームを開始し維持するために、あるコマンドをＤＧＮＳＳ受信機３２５に発行する必要がある可能性がある。したがって、データインターフェイス３２８は一実施形態で双方向である。付加的ナビゲーションユニットは、データリンクアンテナ３２１、データリンク受信機３２２、および一方向インターフェイス３２３を介して時間の経過とともに基準局の速度に関するデータを受信する。付加的ナビゲーションユニットは、これらのナビゲーション領域データを用いて相対的ベースラインを順方向に伝播（ｆｏｒｗａｒｄ−ｐｒｏｐａｇａｔｅ）する。これは、基準局のダイナミクスについて仮定を置くことなく高レートで新しいＲＴＫソリューションを形成するのに求められるように、フルセットの搬送波位相観測結果を高レートでアップリンクする場合よりも、かなり小さいデータリンクローディングで達成することができる。位置誤差は積分された計測ノイズおよび他の要因に起因して時間の経過とともにゆっくり蓄積されるが、観測スペース搬送波位相測定から新しい相対的ベースラインが計算される毎に（例えば、上の説明を考慮に入れ、すべてのアップリンクメッセージは誤差なく配信されていると仮定した場合に１Hzで、など）かなりの部分が除かれる。

付加的ナビゲーションユニットは、基準局の現在の位置および速度（およびおそらくは過去のデータ）を含む、基準局の絶対位置の形跡（ｔｒａｃｋ）を維持することができる。例えば、アップリンクから受信した現在の速度データは、付加的ナビゲーションユニットが、短期間にわたる基準局の報告された点位置予測を順方向に伝播することを可能にする。付加的ナビゲーションユニットにより受信された各点位置予測は、前記付加的ナビゲーションユニットが基準局の絶対位置の予測を更新し、測定ノイズおよび他の要因の積分に関連した蓄積した位置誤差を除くことを可能にする。

ナビゲーション領域データを備えるアップリンクメッセージストリームは、（一様な間隔が望ましい動作条件と考えられるが）一様な時間間隔をあける必要がない。例えば、基準局のモード遷移および通信経路におけるメッセージロスに起因して、アップリンクメッセージストリームにギャップが生じる場合がある。

求められるなら、付加的ナビゲーションユニットは、受信した速度データ（最後に受信したデータまたは最後に受信したデータおよび以前のデータ）を考慮に入れて基準局の位置を順方向に伝播することができる。

基準局から新しいナビゲーション領域データを伴う新しいメッセージを受信した後、付加的ナビゲーションユニットは、当業者に良く知られた様々なアルゴリズムを用いて基準局の絶対位置の現在の予測を決定することができる。例えばアルゴリズムは、先のメッセージが受信されてからの時間間隔に適用される、報告された速度に基づく新しい位置オフセットの計算、またはより精巧な技法を含むことができる。

ローバの絶対位置は、現在の基準局の絶対位置の予測に現在の相対的ベースラインの予測を加えることにより（付加的ナビゲーションユニットによって）予測することができる。

基準局の絶対位置は、好ましい実施形態を用いていくつかの方法でローバ内の付加的ナビゲーションユニットに伝えることができる。第一に、（例えば、基準局ＧＮＳＳ受信機がローバモードで動作しているときに９００ミリ秒間隔の最後で決定された）基準局の絶対位置は、双方向インターフェイス３０５を通じてＧＮＳＳ受信機３０２によりシステムコントロールユニット３０３に報告され、適切なメッセージにフォーマットされ、そしてデータインターフェイス３０６を通じてデータリンクトランスミッタ３０７に伝えられることができ、データリンクトランスミッタ３０７は、情報をアンテナ３０８により放射されるＲＦ信号の上に変調する。次に、ローバはアンテナ３２１およびデータリンク受信機３２２によりＲＦ信号を受信し、情報を付加的ナビゲーションユニット３２４に伝える。あるいは、参照局モードで動作しているＧＮＳＳ受信機３０２に知られている基準局の絶対位置は、アップリンクＤＧＮＳＳデータの一部としてＧＮＳＳ受信機によりフォーマットされ、それによって一方向インターフェイス３０４を介してシステムコントロールユニットに伝えられ、データインターフェイス３０６を通じてデータリンクトランスミッタ３０７に伝えられることができ、データリンクトランスミッタ３０７は、アンテナ３０８により放射されるＲＦ信号の上に情報を変調する。次に、ローバ局はアンテナ３２１およびデータリンク受信機３２２によりＲＦ信号を受信し、情報を付加的ナビゲーションユニット３２４に伝え、付加的ナビゲーションユニット３２４は情報をＧＮＳＳ受信機３２５に渡す。付加的ナビゲーションユニットは、ＧＮＳＳ受信機に配信することに加えてメッセージを直接読むか、またはこの情報を引き出すようにＧＮＳＳ受信機をポーリングする（ｐｏｌｌ）かのいずれかをすることができる（この選択は、ＧＮＳＳ受信機の能力およびシステムインプリメンタまたはシステムオペレータの望み次第である）。

システムオペレータは、アップリンクメッセージの送信レートを合わせて、様々な位置予測において誤差の増大が受け入れられる程度に低いこと、絶対位置の更新において長い隔たりが受け入れられる程度に低確率であること、および任意のローバがロックを失い、それのＲＴＫソリューションの再開始を強制される確率が受け入れられる程度に低いことを保証することができる。メッセージ生成体制の一候補を、下の表１に示す。特定のシステムのレートは、データリンクメッセージ伝達確率、プラットフォームダイナミクス、ソリューション利用可能性および信頼性（継続性）に関するユーザ要件、およびＧＮＳＳ受信機の詳細に依存する。メッセージを結合させることができるが、別々のメッセージを維持することはデータリンク動作の点においてより大きな柔軟性をもたらす場合があり、より小さい総データリンクローディングにつながる可能性がある。

当業者は、図３に示した装置の多くの適した変形が存在することを理解するだろう。例えば、図示された一方向インターフェイスの代わりに双方向インターフェイスを用いることができ、または図示された双方向データインターフェイスの代わりにデュアル一方向インターフェイスを用いることができる。例えばＧＮＳＳ受信機３０２とシステムコントロールユニット３０３との間、またはＧＮＳＳ受信機３２５と付加的ナビゲーションユニット３２４との間のすべてのデータ交換は、双方向および一方向インターフェイスの混合ではなくて、単一の双方向インターフェイス、またはイーサネット（登録商標）などのデータバスを介してサポートされることができる。人間のオペレータによるモニタリングおよびナビゲーションデータの表示を可能にするためにシステムモニタまたはディスプレイを加えることができる。システムオペレーティングパラメータの改変および測量されたデータの入力を許可するために追加の入力デバイスを加えることができる。図示された単一のデータリンクの代わりに複数のデータリンクを用いることができる。データリンクは、ローバから基準局へのデータフローを許可するように（例えば、ローバで生成されたナビゲーションデータなど）双方向であることができ、ＲＦデータリンクおよび他のインターフェイス接続（ｉｎｔｅｒｆａｃｉｎｇ）がローバから基準局へのデータフローを許可する場合、好ましい実施形態において付加的ナビゲーションユニットによりサポートされているナビゲーション処理は、代わりに基準局でサポートされることができる。

図４は、説明される技術の実施形態であって、基準局の絶対位置、速度データ、または両方が、双方向インターフェイス４０１を介してシステムコントロールユニット３０３と通信する付加的ナビゲーションセンサ４０２により生成されるものを示している。付加的ナビゲーションセンサは、第２のＧＮＳＳ受信機、慣性ナビゲーションシステム、慣性測定ユニット、などとすることができる。付加的ナビゲーションセンサが位置データを提供する場合、システムコントロールユニットは、これらのデータを用いてＧＮＳＳ受信機３０２の測量された位置データをリセットすることができる。付加的ナビゲーションセンサが速度データを提供する場合、システムコントロールユニットはこれらのデータについてＧＮＳＳ受信機３０２の代わりに付加的ナビゲーションセンサに依拠することができる（データリンクトランスミッタを通じて、ＧＮＳＳ受信機３０２からの速度情報の代わりに付加的ナビゲーションセンサ４０２からの速度情報をアップリンクする）。付加的ナビゲーションセンサが位置および速度データの両方を提供する場合、参照局モードである間は正確な速度データを提供することができないＧＮＳＳ受信機３０２を、（ＧＮＳＳ受信機の特定の特徴によっては、測量された位置を定期的に位置データでリセットされるようにする必要があるが）参照局モードのままにすることができる。

例えば慣性ナビゲーションシステムまたは慣性測定ユニットをトレーニングする（ｔｒａｉｎ）のに用いた情報をＧＮＳＳ受信機３０２が提供する場合、ＧＮＳＳ受信機３０２と付加的ナビゲーションセンサ４０２とが協調して動作することが可能である。この場合、トレーニングデータは、システムコントロールユニットを通じて、またはＧＮＳＳ受信機から付加的ナビゲーションセンサへ直接流れることができる（このインターフェイスの可能性は図４に示されていない）。

基準局それ自身が、ディファレンシャルＧＮＳＳシステムを用いてその位置および／または速度予測を改良することができる。例えば、ＧＮＳＳ受信機３０２はＷＡＡＳ対応であり、航空機品質のＤＧＮＳＳシステムにより生成されＧＰＳのナビゲーション信号と同一の帯域で受信された衛星ダウンリンク信号に依拠していることができる。あるいは、図５ａおよび５ｂに示すように、異なるＤＧＮＳＳシステムが本発明のデータリンクシステムを共有することができる。図５ａの実施形態で、適したアンテナ３０８を通じて動作しているデータリンクトランシーバ５０７は、所望の機能を満たすために必要なときに、ＤＧＮＳＳデータ（図示していないＲＦ信号）の受信および基準局のアップリンクデータの送信の両方を行う。入ってくるＤＧＮＳＳデータは双方向インターフェイス５０６を通じてシステムコントロールユニット３０３に転送され、それは、
ａ）双方向インターフェイス３０５または専用インターフェイス（図示せず）（多くの現在利用可能なＧＮＳＳ受信機は、参照局としても振る舞いながら、そのようなＤＧＮＳＳ入力データを処理し正確な位置および速度のソリューションを形成することができない。しかしながら、原理的には同時にＤＧＮＳＳデータの受信と生成の両方を行うことのできるＧＮＳＳ受信機を作ることは実現可能である）を通じてＧＮＳＳ受信機３０２に転送される、または
ｂ）システムコントロールユニット３０３で用いられ、双方向インターフェイス３０５を介してＧＮＳＳ受信機３０２によりシステムコントロールユニットに報告されたＧＮＳＳ観測結果を用いてディファレンシャル補正された位置および速度予測を形成する
ことのいずれかがなされるができる。

あるいは、入ってくるＤＧＮＳＳデータは、図５ｂに示すように一方向インターフェイス５０８を介してＧＮＳＳ受信機３０２に直接に転送されることができる。

ＤＧＮＳＳデータを受信しＧＮＳＳ受信機に直接に伝えるために、専用のデータリンク受信機が用いられることもできる。

システムコントロールユニット３０３は、単一ボードコンピュータ、ラップトップ、または他のデータ処理およびルーティングデバイスとすることができる。先に図３に示した全体的システム設計に合うように適合させた実施形態を示す図６ａに、主な特徴を示す（他の実施形態では、当業者はおそらく理解するように重要でない変更を伴うだろう）。図６ａを参照すると、システムコントロールユニット３０３は、ＣＰＵ６０４に接続された３つのＣＯＭポート６０１、６０２、および６０３を備え、ＣＰＵ６０４は読み取り専用メモリ６０５およびランダムアクセスメモリ６０６とともに動作する。他の補助的回路は当業者に既知であり、図６ａに示していない。ＣＯＭ１ポート６０１は、データインターフェイス３０４を通じてＧＮＳＳ受信機３０２から受信され、本発明による基準局とともに動作するローバ局へのアップリンク送信を意図されたＤＧＮＳＳデータに対する入力インターフェイスを提供する。ＣＯＭ２ポート６０２は、一般にはＧＮＳＳ受信機制御、ＧＮＳＳ受信機ステータスモニタリング、およびＧＮＳＳ受信機からの位置および速度予測の受信のための、データインターフェイス３０５を通じたシステムコントロールユニットとＧＮＳＳ受信機３０２との間の双方向通信を提供する。ＧＮＳＳ受信機の一部について、ＣＯＭ１およびＣＯＭ２の機能を単一の双方向インターフェイスに融合させることができる。ＣＯＭ３ポート６０３は、データインターフェイス３０６を通じてデータトランスミッタ３０７へのデータ転送をサポートする。ＲＯＭ６０５は、ストアドプログラム制御を提供し、ＲＡＭ６０６はリアルタイムデータストレージを提供する。

ＣＰＵ６０４は、図７に示した処理フローに従ったＧＮＳＳ受信機のサイクリック制御を可能にする。基準局について３つの主な動作状態があり（モード制御はＣＰＵにより遂行される）、それらは初期化状態、ローバ動作状態、および参照局動作状態である。（図示していないフォールト（ｆａｕｌｔ）状態もありうる。）パワーアップ（ｐｏｗｅｒ ｕｐ）すると、ＣＰＵは初期化状態７０１に入り、その状態で初期ポジションフィックスを示すＧＮＳＳ受信機からの有効なメッセージを待つ。これは、ＧＮＳＳ受信機が自らの意志によって有効なポジションフィックスを生成することを仮定している。ＧＮＳＳ受信機が第１のポジションフィックスを生成するのにＣＰＵにより構成／指示される必要がある場合、図７の処理フローを当業者はおそらく理解するように必要に応じて改変することができる。このメッセージ７１０を受信した後、ＣＰＵはＧＮＳＳ受信機に必要なコマンド７１１を発行し、（ローバモードで動作しているときは）所望のレートで位置、速度、および時間出力を生成するために、参照局モードで動作しているときはＤＧＮＳＳデータメッセージを生成するためにＧＮＳＳ受信機を構成する。次に、基準局（ＣＰＵ）はローバ動作状態７０２に遷移する（基準局（ＣＰＵ）が初期化状態からローバ動作状態７０２ではなく参照局動作状態７０３に遷移することは可能である）。例えば、ＮｏｖＡｔｅｌ ＯＥＭ４−Ｇ２Ｌ受信機の場合において、ＮｏｖＡｔｅｌ受信機のＣＯＭ１ポートがデータインターフェイス３０５に接続されＣＯＭ２ポートが一方向データインターフェイス３０４に接続されている状態で、ＣＰＵは、データインターフェイス３０５を通じて
INTERFACEMODE COM2 NONE RTCA
LOG COM2 RTCAOBS ONTIME 1
LOG COM2 RTCAREF ONTIME 1
LOG BESTXYZ ONTIME 0.1
などのコマンドを発行するだろう。

これらのコマンドは、各秒の最初にＲＴＣＡプロトコルを用い、またＧＮＳＳ受信機のＣＯＭ１ポートで比較的高レートでＸＹＺ位置および速度のロギングをコマンドして、リモートローバへの伝達のためにＧＮＳＳ受信機のＣＯＭ２ポートで発行されるＤＧＮＳＳデータのためのインターフェイスモードをセットアップする。東向き、北向きおよび上向き速度に加えて、緯度、経度、高度を、ＢＥＳＴＸＹＺログに報告された、またはＢＥＳＴＰＯＳおよびＢＥＳＴＶＥＬログをコマンドすることで別々にログされたＸＹＺ位置および速度から計算することができる。これらのコマンドにより生成されたＤＧＮＳＳデータとのディファレンシャルプロセッシングを可能にするために、互換性のあるセットのコマンドがローバのＧＮＳＳ受信機に発行される必要がある。

ローバ動作状態７０２で、ＣＰＵはＧＮＳＳ受信機からの位置／速度／時間（「ＰＶＴ」）レポート７２０を待つ。ＰＶＴレポートを受信すると、必要な情報を格納し、基準局プラットフォーム位置および速度の形跡を更新する（７２１）。また、ＣＰＵはアップリンク送信のためのＰＶＴレポート７２２を生成する（これは、ＧＮＳＳ受信機から受信したＰＶＴレポートと同一のフォーマットまたは異なるフォーマットであることができる）。位置および／または速度メッセージのアップリンク送信について望まれるのと同一のレートでＰＶＴレポートを生成するようにＧＮＳＳ受信機を構成することが好都合である。この場合、システムコントロールユニットにより受信されたＰＶＴレポートのそれぞれはアップリンクメッセージを考案するのに用いられ、処理フローは図７に示すように本質的にイベントにより動かされる（ｅｖｅｎｔ−ｄｒｉｖｅｎ）。しかしながら、当業者に既知である変更により、レートは異なることができ、システムコントロールユニットは、必要に応じて大幅に減少させ、または推定する。ＣＰＵは、受信したＰＶＴレポート内の時間タグに基づいて参照局モードにシフトする時刻かどうかを判定する（７２３）。切り換える時刻である場合、ＣＰＵはＣＯＭ２に必要なコマンド７２４を発行し、参照局モード７０３に切り換える。ＮｏｖＡｔｅｌ ＯＥＭ４−Ｇ２Ｌ受信機では、ＣＰＵはコマンド ＦＩＸ ＰＯＳＩＴＩＯＮ ＬＡＴ ＬＯＮ ＨＥＩＧＨＴ を発行するだろう。ここでＬＡＴ、ＬＯＮ、ＨＥＩＧＨＴは、ちょうど受信したＰＶＴメッセージに含まれている緯度、経度、高度である。そうでなければ、それはローバ動作モード７０２のままで、次のＰＶＴメッセージを待つ。

参照局動作モード７０３で、ＣＰＵはまず、ローバ局のディファレンシャル動作のために必要なＤＧＮＳＳアップリンクデータが送信されたことを判定する。これは様々な方法で判定することができ、例えば、ＣＯＭ１でＧＮＳＳ受信機により生成されているメッセージの直接的な観測、またはメッセージは直接的には観測されていないがメッセージが生成され送信されたことについて高い信頼のあるようなタイマである。ＤＧＮＳＳアップリンクデータが送信されると、ＣＰＵはＧＮＳＳ受信機をローバモードに戻し、ついでそれ自身がローバ動作状態７０２に復帰する。ＮｏｖＡｔｅｌ ＯＥＭ４−Ｇ２Ｌ受信機では、ＣＰＵはコマンド ＦＩＸ ＮＯＮＥ を発行し、ＧＮＳＳ受信機がローバモードに入ることを強制するだろう。

一実施形態で、ＧＮＳＳ受信機を動作させ、必要なＤＧＮＳＳデータおよびナビゲーション領域データを外部のインターフェイスを通じてデータリンクトランスミッタに伝えるための組み込みファームウェアとともに、システムコントロールユニット３０３の機能がＧＮＳＳ受信機３０２に融合される。別の実施形態で、システムコントロールユニット３０３の機能がＧＮＳＳ受信機３０２に融合され、適切なデータ転送、動作モード、および動作サイクルをセットアップするために外部コマンドが要求される。

付加的ナビゲーションユニット３２４は、単一ボードコンピュータ、ラップトップ、または他のデータ処理およびルーティングデバイスとすることができる。先に図３に示した全体的システム設計に合うように適合させた実施形態を示す図６Ｂに特徴を示す。図６Ｂを参照すると、付加的ナビゲーションユニット３２４はＣＰＵ６５４に接続された３つのＣＯＭポート６５１、６５２、および６５３を備え、ＣＰＵ６５４は読み取り専用メモリ６５５およびランダムアクセスメモリ６５６とともに動作する。他の補助的回路は当業者に既知であり、図６Ｂに示していない。ＣＯＭ１ポート６５１は、データインターフェイス３２３を通じてデータリンク受信機３２２から受信したデータに対する入力インターフェイスを提供する。ＣＯＭ２ポート６５２は、一般にはＤＧＮＳＳデータのための、付加的ナビゲーションユニットとＧＮＳＳ受信機３２５との間の一方向通信をデータインターフェイス３２７を通じて提供する。ＣＯＭ３ポート６５３は、一般にＧＮＳＳ受信機制御、ＧＮＳＳ受信機ステータスモニタリング、ＧＮＳＳ観測結果の報告、およびＧＮＳＳ受信機からの位置および速度予測の受け取り（ディファレンシャル補正されたものおよびディファレンシャル補正されていないものの両方）のための、ＧＮＳＳ受信機３２５との双方向データ転送をデータインターフェイス３２８を通じてサポートする。ＧＮＳＳ受信機の一部について、ＣＯＭ２およびＣＯＭ３の機能を単一の双方向インターフェイスに融合させることができる。ＲＯＭ６５５は、ストアドプログラム制御を提供し、ＲＡＭ６５６はリアルタイムデータストレージを提供する。

ＣＰＵ６５４は、ＤＧＮＳＳ動作、ＧＮＳＳ受信機の制御、外部システムへのインターフェイス（例えば、他のコンピュータまたはディスプレイ）、および観測領域ＤＧＮＳＳプロセスのナビゲーション領域ＤＧＮＳＳプロセスとの融合をサポートするデータのルーティングを可能にする。図８に示すようにローバ局について２つの主な動作状態があり（モード制御はＣＰＵにより遂行される）、それらは初期化状態およびローバ動作状態である。（図示していないフォールト（ｆａｕｌｔ）状態もありうる。）パワーアップ（ｐｏｗｅｒ ｕｐ）すると、ＣＰＵは初期化状態８０１に入り、その状態で初期ポジションフィックスを示すＧＮＳＳ受信機からの有効なメッセージを待つ。これは、ＧＮＳＳ受信機が自らの意志で有効なポジションフィックスを生成することを仮定している。第１のポジションフィックスを生成するのにＧＮＳＳ受信機がＣＰＵにより構成／指示されなければならない場合、図８の処理フローを当業者はおそらく理解するように必要に応じて改変することができる。このメッセージ８１０を受信した後、ＣＰＵはＧＮＳＳ受信機に必要なコマンド８１１を発行し、所望のレートで位置、速度、および時間出力を生成するためにＧＮＳＳ受信機を構成する。次に、ローバ局（ＣＰＵ）はローバ動作状態８０２に遷移する。例えばＮｏｖＡｔｅｌ ＯＥＭ４−Ｇ２Ｌ受信機の場合、ＣＰＵは
INTERFACEMODE COM2 RTCA NONE
LOG PSRXYZ ONTIME 0.1
LOG MATCHEDXYZ ONCHANGED
LOG REFSTATION ONCHANGED
などのコマンドを発行することができる。

上に説明したようにコマンドされ、ＤＧＮＳＳデータを配信する基準局とともに、これらのコマンドは、受信機をセットアップし、高レートで位置および速度、ならびに、適切なアップリンクＤＧＮＳＳデータを受信するときはいつでも、マッチした絶対位置および参照局位置データ（ＭＡＴＣＨＥＤＸＹＺは報告された参照局位置を参照して計算された絶対位置を含み、ＭＡＴＣＨＥＤＸＹＺ−ＲＥＦＳＴＡＴＩＯＮは相対的ベースラインをもたらす）を出力させる。他の代替策もある。例えば、ＬＯＧ ＲＴＫＤＡＴＡ ＯＮＣＨＡＮＧＥＤは相対的ベースラインを直接的にもたらす。

ローバ動作状態８０２で、ＣＰＵ６５４は入力ＣＯＭポートへの様々なメッセージを待ち、これらのメッセージに応答して処理を実行する。ＣＯＭ１ポート６５１で、もとは基準局により生成されたアップリンクＤＧＮＳＳ補正データを受信すると、必要に応じてメッセージをリフォーマットし（リフォーマットは必要でないことがある）、データインターフェイス３２７に接続されているＣＯＭ２ ６５２を介してデータをＧＮＳＳ受信機に転送する。これらのデータは一般に、（ＧＮＳＳ受信機は、基準局のＧＮＳＳ受信機が参照局として振る舞っている状態で、ディファレンシャルモードで動作していることを仮定すると）その後にＧＮＳＳ受信機に正確な相対的ベースラインレポートまたはディファレンシャル位置／速度／時間（ＰＶＴ）レポートを生成させる。

ＣＯＭ３ ６５３でＧＮＳＳ受信機からディファレンシャルＰＶＴレポートを受信すると、ＣＰＵは、基準局とローバとの間の相対的ベースラインを格納、または適切な場合は生成および格納のいずれかを行う。ＧＮＳＳ受信機の設計および生成されたメッセージにより、それは相対的ベースラインを直接的に報告することができ、または基準局の知る限り最新の絶対位置を考慮して相対的ベースラインを決定するために用いることのできる絶対位置を報告することができる。ＣＰＵは、位置および速度レポートも生成し、付加的処理（図示せず）のためにメモリにこれらのデータをロードするか、外部ユニット（通信インターフェイスは図示せず）への配信のためのメッセージを形成するかのいずれかを行う。位置および速度レポートは、１つもしくは複数のデータ構造またはメッセージを備えることができ、多くの代替的フォーマットを有するが、説明の簡略さのために、表２に示すデータタイプを有する、外部処理に配信される単一のメッセージと考えることができる。

付加的ナビゲーションユニットにより生成される位置／速度メッセージの一般的なデータ内容
・ 基準局により報告された絶対位置、決定の基礎（ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）、およびタイムスタンプ
・ 基準局により報告された絶対位置、決定の基礎、およびタイムスタンプ
・ 最後の高精度ポジションフィックスで報告された相対的ベースライン（ローバ引くベース）（例えば、ＮｏｖＡｔｅｌ ＯＥＭ４について、これは同時点にとられた測定から決定されたＭＡＴＣＨＥＤＰＯＳ引くＲＥＦＳＴＡＴＩＯＮ位置だろう）
・ ローバの速度、決定の基礎、およびタイムスタンプ
・ ローバの相対的位置、決定の基礎
・ ローバの絶対位置、決定の基礎

位置は、特定のデータにおいて緯度／経度／高度（ＬＬＡ）とすることができ、またはＥＣＥＦ座標系において（ｘ，ｙ，ｚ）とすることができる。速度は、東向き／北向き／上向き速度成分、または（ｘ，ｙ，ｚ）速度成分とすることができる。タイムスタンプは、適用性の時間とすることができる。決定の基礎のための有効なエントリは記述されるデータに依存するが、ＳＩＮＧＬＥ＿ＰＯＳＩＴＩＯＮ、ＷＡＡＳ＿ＣＯＲＲＥＣＴＥＤ、ＣＯＤＥ、ＤＯＰＰＬＥＲ、ＣＯＤＥ＿ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ、Ｌ１＿ＣＡＲＲＩＥＲ、Ｌ１＿Ｌ２、ＭＡＴＣＨＥＤ、ＥＸＴＲＡＰＯＬＡＴＥＤなどのオプションを含むことができる。一般的な位置／速度メッセージフォーマットは８３２、８４３、８５２によるレポーティングをサポートする。

基準局の絶対位置および速度データは、データ８４０がアップリンクメッセージで受信されるか、またはローカルＧＮＳＳ受信機により報告されるか（すなわち、ディファレンシャルモードで動作している場合にローカルＧＮＳＳ受信機は基準局の位置を報告することができる）のいずれかがなされたときはいつでも更新される８４１。このデータは、いくつかのメッセージのうちの任意の１つにおいて受信されることができる。ローバの絶対位置は、基準局の絶対位置が受信されたときはいつでも更新されることができる８４２。

ローバ局の絶対位置および速度データは、速度レポート８５０がローカルＧＮＳＳ受信機から受信されたときはいつでも更新される８５１。

一実施形態において、本発明によりＧＮＳＳ受信機を動作させ、相対的ベースラインおよび望まれれば他のデータを基準局から受信したＧＮＳＳ観測およびデータに基づいて計算するための組み込みファームウェアとともに、付加的ナビゲーションユニット３２４の機能はＧＮＳＳ受信機３２５に融合される。別の実施形態で、付加的ナビゲーションユニット３２４の機能がＧＮＳＳ受信機３２５に融合され、適切なデータ転送、動作モード、および動作サイクルをセットアップするために外部コマンドが要求される。

ＮｏｖＡｔｅｌ受信機または等価物を用いる一実施形態で、相対的ベースライン高精度ポジションフィックスは、搬送波位相測定を用いて、マッチした出力ログを表すことを意図されている。

一実施形態で、ローバの速度は、ローカルに観測されたＧＮＳＳドップラーまたは搬送波位相測定に基づき、基準局に関連するデータのいずれも含まない。しかしながら、速度は、コード位相測定または付加的センサ（ＩＭＵ）を介して決定されることもできる。速度測定は、高精度を達成するために、例えば地上車またはゆっくり加速している航空機について１０ Hzまたはそれ以上などの比較的高レートでなされるべきである。

基準局に関するローバの相対的位置は、マッチした位置のレポートを受信したときおよび基準局またはローカルＧＮＳＳ受信機のいずれかから速度レポートを受信したときはいつでも更新される。マッチした位置のレポートは、オーバーライトを生じさせ、速度レポートは、先の速度レポートからの時間間隔の間の速度レポートを積分することにより位置オフセットの蓄積を生じさせる（それぞれについて、基準局またはローバから）。

ローバの絶対位置は、付加的ナビゲーションユニットが、ＳＩＮＧＬＥ＿ＰＯＳＩＴＩＯＮレポート（または非ディファレンシャル動作を示す等価物）、またはＭＡＴＣＨＥＤＰＯＳレポート、またはローカル速度レポートを受信したときはいつでも更新することができる（相対的位置レポートに関しては位置オフセットの蓄積により更新される）。

位置および速度レポートの形成に加えて、過去のデータを格納するデータ構造を維持することができる。

前述の内容から、本発明の特定の実施形態が例解を目的として本明細書に説明されてきたが、様々な変更を本発明の精神および範囲から逸脱することなく加えることができることが理解されるだろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲による制限を除いて制限されない。

ＤＧＮＳＳ基準局およびＤＧＮＳＳローバ局を示す図である。 移動しているＤＧＮＳＳ基準局および移動しているＤＧＮＳＳローバ局を示す図である。 ＤＧＮＳＳ基準局およびＤＧＮＳＳローバ局を示す図である。 別のタイプのＤＧＮＳＳ基準局およびＤＧＮＳＳローバ局を示す図である。 ２つの他のタイプのＤＧＮＳＳ基準局を示す図である。 ＤＧＮＳＳ基準局に関連するシステムコントロールユニットの簡略化された図式を示す図である。 ＤＧＮＳＳ基準局に関連する動作モードおよび動作のシーケンスを示す図である。 ＤＧＮＳＳローバ局に関連する動作モードおよび動作のシーケンスを示す図である。

Claims (18)

1. 移動している基準局と移動しているローバ局との間のベースラインを計算するための情報を提供する方法であって、
   ナビゲーション領域時に前記基準局の現在の位置を示すナビゲーション領域情報を収集することと、
   観測領域時に前記基準局の現在の位置を示す観測領域情報を収集することと
   を含み、前記観測領域時は、前記ナビゲーション領域時よりも回数が少ないことを特徴とする方法。
2. 情報を収集した後に、前記収集した情報から導いた情報を前記ローバ局に送信することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記時は、固定間隔であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記ナビゲーション領域情報を収集することは、測位受信機をローバモードで動作するようにセッティングすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記ナビゲーション領域情報を収集することは、測位受信機がナビゲーション領域情報を提供するようにセッティングすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記観測領域情報を収集することは、測位受信機を参照局モードで動作するようにセッティングすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記観測領域情報を収集することは、測位受信機が観測領域情報を提供するようにセッティングすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記ナビゲーション領域情報を収集することは、測位受信機がナビゲーション領域情報を提供するようにセッティングすることを含み、前記観測領域情報を収集することは、測位受信機を参照局モードで動作するようにセッティングすることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記測位受信機は、ＧＰＳベースの受信機であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 移動している基準局と移動しているローバ局との間の相対的ベースラインを計算するための情報を提供する方法であって、
    ナビゲーション領域時に前記基準局の現在の位置を示すナビゲーション領域情報を受信することと、
    観測領域時に前記基準局の現在の位置を示す観測領域情報を受信することと、
    観測領域情報を受信したときに、前記受信した観測領域情報に基づいて相対的位置を計算することと、
    ナビゲーション領域情報を受信したときに、先に計算した相対的位置および前記受信したナビゲーション領域情報に基づいて相対的位置を計算することと
    を含み、前記観測領域時は、前記ナビゲーション領域時よりも回数が少ないことを特徴とする方法。
11. 前記ナビゲーション領域情報および観測領域情報は、前記基準局から前記ローバ局で受信されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記時は、固定間隔であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 前記ナビゲーション領域情報は、測位受信機をローバ局で動作するようにセッティングすることにより収集されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
14. 前記ナビゲーション領域情報は、測位受信機がナビゲーション領域情報を提供するようにセッティングすることにより収集されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
15. 前記観測領域情報は、測位受信機を参照局モードで動作するようにセッティングすることにより収集されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
16. 前記観測領域情報は、測位受信機が観測領域情報を提供するようにセッティングすることにより収集されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
17. 前記ナビゲーション領域情報は、測位受信機がナビゲーション領域情報を提供するようにセッティングすることにより収集され、前記観測領域情報は、測位受信機を参照局モードで動作するようにセッティングすることにより収集されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
18. 前記測位受信機は、ＧＰＳベースであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
    

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