JP2011137833A - 衛星位置決め基準システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】衛星位置決め基準システムおよび方法
【解決手段】特定のＳＰＳ基準受信機の視界内のＳＰＳ衛星から受信された天体暦データ。複数のディジタル処理システムは、通信ネットワークに結合され、該通信ネットワークを介して送信される天体暦データを受信する。ディジタル処理システムは、ＳＰＳ移動受信機から擬似距離データを受信し、ＳＰＳ移動受信機の位置情報を、擬似距離データの表現および通信ネットワークから受信された天体暦データから計算する。ディジタル処理システムは、通信ネットワークから複数の擬似距離訂正データも受信し、これらの訂正データを擬似距離データを訂正するために用いて、該擬似距離データの表現を提供する。本発明のこの例の一実施形態では、複数の移動ＳＰＳ受信機は通信するように結合される。
【選択図】図１

Description

関連技術

本出願は、Ｎｏｒｍａｎ Ｆ．Ｋｒａｓｎｅｒによって１９９７年４月１５日に出願された米国特許出願第０８／８４２，５５９号の一部継続出願である。

本発明は、基準受信機を使用する衛星位置システム、より詳細には衛星位置決めシステム用基準受信機のネットワークに関するものである。

米国グローバル位置決めシステム（ＧＰＳ）のような従来の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）は、その位置を決定するために複数の衛星からの信号を使用する。従来のＧＰＳ受信機は、地球を軌道飛行している複数のＧＰＳ衛星から同時に送信される信号の相対到達時間を計算することによってその位置を通常決定する。各衛星は、そのナビゲーションメッセージの一部として、衛星位置決めデータならびに所定の時間にその位置およびクロック状態を特定するクロックタイミングのデータの両方を送信する。すなわち、ＧＰＳナビゲーションメッセージのサブフレーム１〜３に検出されたこのデータはしばしば衛星クロックおよび天体暦データ(ephmeris data)と呼ばれ、衛星天体暦データと呼ばれるであろう。従来のＧＰＳ受信機は、一般的には、ＧＰＳ信号を探索し、取得し、そのそれぞれの衛星に対して衛星天体暦データ (satellite ephemeris data)を得るために各信号からナビゲーションメッセージを読み取り、これらの複数の衛星に対する複数の擬似距離(pseudorange)を決定し、ＧＰＳ受信機の位置を前記複数の擬似距離からおよび複数の衛星からの衛星天体暦データを計算する。

改良された位置精度は、差分(differential)ＧＰＳと呼ばれる周知および従来の技術を使用することによって得ることができる。従来の差分ＧＰＳの場合、単一差分基準局は複数の差分ＧＰＳ訂正データをローカル地域のユーザに同報通信する。したがって、一般的には従来の差分ＧＰＳシステムに関して３つの主要構成要素がある。第１の構成要素は、通常視界内の全衛星を観察できる既知の位置のＧＰＳ受信機および任意には複数の擬似距離訂正データを計算し、特定の同報通信フォーマットに対して複数の擬似距離訂正データを符号化するためにＧＰＳ受信機に埋め込み(imbedded)ができる基準局のソフトウェアを有する既知位置の基準局である。他の構成要素は、実時間の複数の差分訂正データを移動ＧＰＳ受信機に送信する無線リンクである。第３の構成要素は、基準局から同報通信される複数の差分訂正データを受信する受信機も含む。

複数の差分ＧＰＳ訂正データは、複数のＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号の中の信号の相対到達時間を計算することによって得られる擬似距離データを訂正するために従来のように移動ＧＰＳ受信機によって使用される。従来の差分ＧＰＳは、これはよくあることであるけれども、実時間で作動するかあるいは複数の訂正データを移動ＧＰＳ受信機に供給してはならない。特許および非特許文献の両方に記載されている差分ＧＰＳには多数の改良点がある。これらのいろいろの改良点は、差分訂正データ計算およびアプリケーションアルゴリズムならびに複数の差分訂正データを供給する方法に集中している。複数の差分訂正データは、大部分は測定領域（擬似距離、累算デルタ距離、および距離レート(range-rate)誤差概算値）にある。

基準受信機および関与移動ＧＰＳ受信機の両方が互いに非常に接近している場合、従来の差分ＧＰＳには著しい位置精度改良がある。しかしながら、差分ＧＰＳからの精度改良は、２つの受信機間の分離距離が増加するにつれて悪化する。この精度の悪化を取り除く１つの解決策は、移動ＧＰＳ受信機が、同じ衛星のセットを見る傾向があるように作動してもよいエリアと一致するエリアカバレージを与えるように地理的エリアにわたって分散されるＧＰＳ基準受信機のネットワークを備えることにある。この例では、移動ＧＰＳ受信機は、２つ以上の差分基準局から複数の差分訂正データを受信でき、移動ＧＰＳ受信機は、移動ＧＰＳ受信機と２つあるいはそれ以上の基準局との間での相対接近に基づいて視界内の複数の衛星に対するこれらの複数の差分訂正データを選択できる。差分ＧＰＳシステムの複数の基準局の使用は時には広域差分ＧＰＳ（ＷＡＤＧＰＳ）と呼ばれる。

他の形式のＷＡＤＧＰＳ基準システムは、ＧＰＳ基準受信機のネットワークおよびその測定値を受信し、基準局によって観察される複数の各ＧＰＳ衛星に対する合体される天体暦およびクロック訂正概算のセットを計算するために基準局と通信している主局とを含む。次に、この主局は、送信機によって延長された範囲にわたって適用可能である複数の訂正データを有する差分ＧＰＳメッセージを供給できる。このような広域差分ＧＰＳ基準システムの例は、米国特許第５，３２３，３２２号および米国特許第５，６２１，６４６号に記載されている広域差分ＧＰＳ基準システムを含んでいる。

特定の差分基準システムのカバレージとは無関係に、差分ＧＰＳシステムの主要目的は、エラーをＧＰＳ測定値あるいは測定値誘導解決策から除去するために移動ＧＰＳ受信機に役立つ差分サービスを提供することにある。ネットワークが除去しようと試みるＧＰＳシステムエラーは、基準局数、その空間配置および中央処理機構で実行されるアルゴリズムの複雑化の関数である。差分ネットワークの二次機能は、測定値領域および状態空間領域でいろいろのチェックを実行することによって差分サービスに対する統合性および信頼性を提供することにある。

前述のシステムは改良された精度を移動ＧＰＳ受信機に提供するが、これらのシステムは、移動ＧＰＳ受信機がクライアントシステムのような機能を果たし、移動ＧＰＳ受信機から得られた複数の擬似距離および天体暦データを使用することによって位置解決策のための計算を完了する離隔して設けられた位置決め用サーバに擬似距離測定値を提供する、クライアント／サーバＧＰＳアーキテクチャと両立しない。本発明は、位置決め用サーバの位置決めの柔軟性を可能にする改良された方法および装置を提供し、クライアント／サーバシステムにも改良された効率およびコストをもたらす。

本発明は、衛星位置決めシステム基準システムのための方法および装置を提供する。

本発明の一つの概要では、典型的な方法は、少なくとも２つのＳＰＳ基準受信機を使用することによって衛星位置情報を処理する。この方法によれば、第１のディジタル処理システムは、第１の既知位置を有する第１のＳＰＳ基準受信機から第１の衛星天体暦データを受信する。第１のディジタル処理システムは、第２の既知位置を有する第２のＳＰＳ基準受信機から第２の衛星天体暦データも受信する。第１のディジタル処理システムは、移動ＳＰＳ受信機から複数の擬似距離データをさらに受信する。次に、第１のディジタル処理システムは、一般的には、複数の擬似距離データと第１の衛星天体暦データおよび第２の衛星天体暦データの少なくとも１つを使用して移動ＳＰＳ受信機の位置情報（例えば、緯度および経度ならびに高度）を計算する。本発明の一つの特定の実施形態では、第１の衛星天体暦データおよび第２の衛星天体暦データは、２つの基準受信機の視界内の複数の衛星から、第１のＳＰＳ基準受信機および第２のＳＰＳ基準受信機からそれぞれ受信された「未使用」５０ｂｐｓ衛星ナビゲーションメッセージのサブセットである。１つの例では、この衛星ナビゲーションメッセージは、基準受信機によって受信され、復号化され、第１のディジタル処理システムに実時間あるいは近実時間に送信されたＧＰＳ信号に符号化された５０ビット／秒のデータメッセージであってもよい。

本発明の他の態様によれば、衛星位置情報を処理するシステムは、各々が既知位置を有する複数の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）基準受信機を含んでいる。このシステムは複数のディジタル処理システムも含んでいる。複数のＳＰＳ基準受信機は、地理的な地域にわたって分散され、各々がそれぞれのＳＰＳ基準受信機の視界内の複数の衛星からの衛星天体暦データを受信する。複数のＳＰＳ受信機の各々は、受信する衛星天体暦データを通信ネットワークに送信する。このシステムは、その各々が通信ネットワークによって送信された衛星天体暦データの少なくともいくつかを受信するように通信ネットワークに結合される複数のディジタル処理システムも含んでいる。一つの実施形態では、少なくとも２つのこのようなディジタル処理システムがある。第１のディジタル処理システムは、第１の複数の擬似距離を第１の移動ＳＰＳ受信機から受信し、第１の移動ＳＰＳ受信機の第１の位置情報（例えば、緯度および経度）を第１の複数の擬似距離データおよび通信ネットワークから受信された衛星天体暦データから計算する。一般的には、第１のディジタル処理システムは、第１の移動ＳＰＳ受信機が見える所にある少なくともこれらの複数の衛星のための適切な衛星天体暦データをネットワークから選択的に受信する。第２のディジタル処理システムは、第２の複数の擬似距離データを第２の移動ＳＰＳ受信機から受信し、第２の移動ＳＰＳ受信機の第２の位置情報を第２の複数の擬似距離データおよび通信ネットワークから受信された衛星天体暦データから計算する。本発明の１つの例では、第２のディジタル処理システムは、第２の移動ＳＰＳ受信機が見える所のこれらの複数の衛星のための適切な衛星天体暦データをネットワークから選択的に受信する。本発明の他の例では、第１および第２のディジタル処理システム各々は、ネットワークを考慮している最も最新の衛星天体暦データをネットワークから受信する。

本発明の一つの他の実施形態では、他のディジタル処理システムは、基準受信機から測定値（例えば複数の差分訂正データ）を受信し、複数のネットワーク差分訂正データのセットを生成するために通信ネットワークに結合されてもよい。本発明のいろいろの他の態様および実施形態は下記にさらに後述される。

その各々がセルサイトによってサービスされ、その各々が時には移動交換センタと呼ばれるセルベース交換センタに結合される、複数のセルを有する第一のセルベース通信システムを示す概略図。 本発明の一実施形態による位置決定用サーバシステムの実行を示す概略図。 本発明の一実施形態による結合されたＳＰＳ受信機および通信システムの例を示す概略図、および本発明の一実施形態によるＧＰＳ基準局の例を示す概略図。 本発明の一実施形態によるＳＰＳ基準受信機ネットワークを示す概略図。 本発明の一実施形態による方法を示すフローチャート。 本発明による基準受信機ネットワークの一実施形態に使用されてもよいネットワーク訂正プロセッサのためのデータフローを示す概略図。 本発明の一実施形態による位置決定用サーバに関連したデータフローの例を示す概略図。

本発明は、同じ参照番号は同じ要素を示す添付図面の図において限定ではなく例示により示されている。
本発明は、後述される方法でディジタル処理システムによる使用のための衛星天体暦データのような衛星ナビゲーションメッセージの少なくとも一部を供給するＳＰＳ基準受信機のネットワークを提供する。この基準システムに関するいろいろの詳細を説明する前に、この基準受信機が一般的に使用される状況を説明することは有用である。したがって、図１、図２および図３のＡを参照する予備論議は、本発明のシステムのＳＰＳ基準受信機のネットワークを論議する前に行われる。

図１は、複数のセルサイトを含み、その各々が特定の地理的な地域あるいは位置にサービスするように設計されたセルベース通信システム１０の例を示している。セルベース電話システムのようなこのようなセルラベースあるいはセルベース通信システムの例は当該技術分野で周知である。第一のセルベース通信システム１０は、その両方がセルラサービスエリア１１内にあるように規定される２つのセル１２および１４を含んでいる。さらに、システム１０はセル１８および２０を含んでいる。対応するセルサイトおよび／またはセルラサービスエリアを有する複数の他のセルは、セルラ交換センタ２４およびセルラ交換センタ２４ｂのような１つあるいはそれ以上のセルラ交換センタに結合されシステム１０にも含めてもよいことが分かる。

セル１２のような各セル内で、図１に示される受信機１６のような移動ＧＰＳ受信機と結合されてもよい通信受信機と無線通信媒体によって通信するように設計されるアンテナ１３ａを含むセルサイト１３のような無線セルあるいはセルラサイトがある。ＧＰＳ受信機および通信システムを有するこのような結合システムの例は、図３のＡに示され、ＧＰＳアンテナ７７および通信システムアンテナ７９の両方を含んでもよい。

各セルサイトはセルラ交換センタに結合されている。図１では、セルサイト１３、１５、および１９は、結線１３ｂ、１５ｂおよび１９ｂそれぞれによって交換センタ２４に結合され、セルサイト２１は結線２１ｂによって異なる交換センタ２４ｂに結合される。これらの結線は、一般的には、それぞれのセルサイトとセルラ交換センタ２４および２４ｂとの間のワイヤ線結線である。各セルサイトは、セルサイトによってサービスされる通信システムと通信するアンテナを含む。１つの例では、セルサイトは、セルサイトによってサービスされるエリアの移動セルラ電話と通信するセルラ電話セルサイトであってもよい。セル４に示された受信機２２のような１つのセル内の通信システムは、実際のところ、妨害（あるいはセルサイト２１が受信機２２と通信できない他の理由）のためにセル１８のセルサイト１９と通信してもよいことが分かる。

本発明の典型的な実施形態では、移動ＧＰＳ受信機１６は、ＧＰＳ受信機および通信システムの両方が同じハウジングの中に閉囲されるようにＧＰＳ受信機と統合されるセルベース通信システムを含む。これの１つの例は、セルラ電話トランシーバと共通回路を共有する統合ＧＰＳ受信機を有するセルラ電話である。この結合システムがセルラ電話通信のために使用される場合、送信が受信機１６とセルサイト１３との間に生じる。次に、受信機１６からセルサイト１３への送信は、結線１３ｂを介してセルラ交換センタ２４に、次にセルラ交換センタ２４によってサービスされるセルの他のセルラ電話あるいは結線３０（一般的には配線）による地上電話システム／ネットワーク２８を介する他の電話のいずれかに伝搬される。配線という用語は、光ファイバおよび銅ケーブル布線等のような他の非無線結線を含んでいることが分かる。受信機１６と通信する他の電話からの送信は、セルラ交換センタ２４から結線１３ｂおよびセルサイト１３によって従来のように伝達され、受信機１６に戻される。

遠隔データ処理システム２６（いくつかの実施形態では、ＧＰＳサーバあるいは位置決定用サーバと呼ばれてもよい）は、システム１０に含められ、ＧＰＳ受信機によって受信されたＧＰＳ信号を使用して移動ＧＰＳ受信機（例えば受信機１６）の状態（例えば、位置および／または速度および／または時間）を決定するために使用される。ＧＰＳサーバ２６は、結線２７によって地上電話システム／ネットワーク２８に結合されてもよく、任意には結線２５によってセルラ交換センタ２４にも結線されてもよく、任意には結線２５ｂによってセンタ２４ｂにも結線されてもよい。結線２５および２７が無線であってもよいけれども、結線２５および２７は一般的には配線接続であることが分かる。ネットワーク２８によってＧＰＳサーバ２６に結合される他のコンピュータシステムからなってもよい照会端末２９は、システム１０の任意の構成要素として示される。この照会端末２９は、セルの中の１つの特定のＧＰＳ受信機の位置および／または速度に対するリクエストをＧＰＳサーバ２６に送信してもよい。次に、ＧＰＳサーバ２６は、ＧＰＳ受信機の位置および／または速度を決定し、要求された情報を報告し、照会端末２９に戻すためにセルラ交換センタを介して特定のＧＰＳ受信機との会話を始める。他の実施形態では、ＧＰＳ受信機のための位置決定は、移動ＧＰＳ受信機の使用によって開始されてもよい。例えば、移動ＧＰＳ受信機の使用は、移動ＧＰＳ受信機の位置の緊急状況を示すためにセル電話の９１１を押してもよい。これはここに示されているように位置処理を開始してもよい。

セルラベースあるいは第一のセルベース通信システムが、その各々が任意の瞬時に予め規定される異なる地理的エリアに役立つ２つ以上の送信機を有する通信システムであることに注目されるべきである。一般的には、カバーされるエリアは特定のセルラシステムによって決まるけれども、各送信機は、２０マイル未満の地理的半径を有するセルに役立つ無線送信機である。セルラ電話、ＰＣＳ（パーソナル通信システム）、ＳＭＲ（専用移動無線）、片方向および両方向ページャシステム、ＲＡＭ、ＡＲＤＩＳ、および無線パケットデータシステムのような多数の種類の通信システムがある。一般的には、予め規定された地理的エリアはセルと呼ばれ、複数のセルは、図１に示されるセルラサービスエリア１１のようなセルラサービスエリアに一つにまとめられ、これらの複数のセルラは、地上電話システムおよび／またはネットワークへの接続を行う１つあるいはそれ以上のセルラ交換センタに結合される。サービスエリアはしばしば課金目的のために使用される。したがって、それは２つ以上のサービスエリアのセルが１つの交換センタに接続される場合であってもよい。例えば、図１では、セル１および２はサービスエリア１１にあり、セル３はサービスエリア１３にあるが、全て３つは交換センタ２４に接続される。一方、時には１つのサービスエリア内のセルは特に人口が密集した地域では異なる交換センタに接続される。一般に、サービスエリアは、その中で互いに非常に地理的に接近しているセルの集合体と定義される。上記の説明に一致する他の種類のセルラシステムのクラスは、セルラ基地局あるいはセルサイトが一般的には地球を軌道飛行している複数の衛星である場合、衛星ベースである。これらのシステムでは、セルセクタおよびサービスエリアが時間の関数として移動する。このようなシステムの例は、イリジウム（Ｉｒｉｄｉｕｍ）、グローバルスター（Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ）、オルブコム（Ｏｒｂｃｏｍｍ）およびオデッセイ（Ｏｄｙｓｓｅｙ）を含んでいる。

図２は、図１のＧＰＳサーバ２６として使用されてもよいＧＰＳサーバ５０の例を示している。図２のＧＰＳサーバ５０は、フォールトトレラントディジタルコンピュータであってもよいデータ処理装置５１を含んでいる。ＳＰＳサーバ５０は、モデムあるいは他の通信インタフェース５２およびモデムあるいは他の通信システム５３ならびにモデムあるいは他の通信インタフェース５４も含んでいる。これらの通信インタフェースは、ネットワーク６０、６２および６４として示される３つの異なるネットワーク間で図２に示された位置決定用サーバへおよびこの位置決定用サーバからの情報の交換のための結合性を与える。このネットワーク６０は、セルラ交換センタおよび／または地上電話システムスイッチあるいはセルサイトを含んでいる。ネットワークの例は、図１に示され、そこにＧＰＳサーバ２６が図６のサーバ５０を示している。したがって、ネットワーク６０は、セルラ交換センタ２４および２４ｂおよび地上電話システム／ネットワーク２８およびセルラサービスエリア１１ならびにセル１８および２０を含むとみなされてもよい。ネットワーク６４は、図１の照会端末２９あるいは一般的には９１１緊急電話呼び出しに応答する制御センタである公衆安全応答ポイントである「ＰＳＡＰ」を含むとみなされてもよい。照会端末２９の場合、この端末は、セルベース通信システムのいろいろのセルにある指定移動ＳＰＳ受信機からの情報の状態（例えば、位置）を得るためにサーバ２６に照会するために使用されてもよい。この例では、位置決め動作は移動ＧＰＳ受信機のユーザ以外の誰かによって開始される。セルラ電話を含む移動ＧＰＳ受信機からの９１１電話呼び出しの場合、位置決め処理はセルラ電話のユーザによって開始される。図１のＧＰＳ基準ネットワーク３２を示すネットワーク６２は、差分ＧＰＳ訂正情報を供給し、衛星天体暦データのような衛星ナビゲーションメッセージの少なくとも一部を含むＧＰＳ信号データをデータ処理装置にも供給するように設計されるＧＰＳ基準受信機であるＧＰＳ受信機のネットワークである。サーバ５０が非常に大きな地理的地域にサービスする場合、任意のＧＰＳ受信機５６のようなローカルの任意のＧＰＳ受信機は、この地域中の移動ＳＰＳ受信機の視界内の全ＧＰＳ衛星を観察できなくてもよい。したがって、ネットワーク６２は、本発明の一実施形態による広い地域にわたる衛星天体暦データおよび差分ＧＰＳ訂正データのような衛星ナビゲーションメッセージの少なくとも一部を収集し、供給する。

図６に示されるように、大容量(mass)記憶装置５５はデータ処理装置５１に結合される。一般的には、大容量記憶部５５は、図１の受信機１６のような移動ＧＰＳ受信機から複数の擬似距離を受信後のＧＰＳ位置計算を実行するソフトウェアおよびデータのための記憶部を含んでいる。これらの複数の擬似距離は、通常セルサイトおよびセルラ交換センタならびにモデムあるいは他のインタフェース５３を介して受信される。大容量記憶装置５５は、少なくとも一実施形態では、モデムあるいは他のインタフェース５４によってＧＰＳ基準ネットワーク３２を介して供給される衛星天体暦データを受信し、使用するために使用されるソフトウェアも含む。

本発明の典型的な実施形態では、図１のＧＰＳ基準ネットワーク３２（図２のネットワーク６２として示される）がＧＰＳ基準ネットワークのいろいろの基準受信機が見える所の複数の衛星から未使用衛星ナビゲーションメッセージを供給すると同様に差分ＧＰＳ情報を供給するので、任意のＧＰＳ受信機５６は、必要ない。モデムあるいは他のインタフェース５４を介してネットワークから得られた衛星天体暦データは移動ＧＰＳ受信機のための位置情報を計算するために移動ＧＰＳ受信機から得られた複数の擬似距離で従来のように使用されてもよいことが分かる。インタフェース５２、５３、および５４は各々、データ処理装置をネットワーク６４の場合のように他のコンピュータシステムに、ネットワーク６０の場合のようにセルラベース通信システムに、ネットワーク６２のコンピュータシステムのように送信装置に結合するモデムあるいは他の適当な通信インタフェースであってもよい。１つの実施形態では、ネットワーク６２は地理的地域にわたって分散されるＧＰＳ基準受信機の分散集合体を含むことが分かる。

図３のＡは、ＧＰＳ受信機および通信システムトランシーバを含む一般化結合システムを示している。１つの例において、この通信システムトランシーバはセルラ電話である。このシステム７５は、ＧＰＳアンテナを有するＧＰＳ受信機７６および通信アンテナ７９を有する通信トランシーバ７８を含む。ＧＰＳ受信機７６は、図３のＡに示された結線８０によって通信トランシーバ７８に結合される。１つの動作モードでは、通信システムトランシーバ７８は、アンテナ７９によって近似(approximate)ドップラー情報を受信し、この近似ドップラー情報をリンク８０を介してＧＰＳアンテナ７７によって複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信することによって擬似距離決定を実行するＧＰＳ受信機７６に供給する。次に、この擬似距離は、通信システム受信機７８によって図１に示されたＧＰＳサーバのような位置決定用サーバに送信される。一般的には、通信システムトランシーバ７８は、アンテナ７９を介して信号をセルサイトへ送信し、セルサイトはその後、図１のＧＰＳサーバ２６のようなＧＰＳサーバへこの情報を転送し戻す。システム７５のためのいろいろの実施形態の例は当該技術で公知である。例えば、米国特許第５，６６３，７３４号は、改良されたＧＰＳ受信機システムを使用する結合されたＧＰＳ受信機および通信システムの例を記載している。結合されたＧＰＳおよび通信システムの他の例は、１９９６年５月２３日に出願された同時係属の出願第０８／６５２，８３３号に記載されている。図３のＡのシステム７５ならびにＳＰＳ受信機を有する多数の他の通信システムは、本発明のＧＰＳ基準ネットワークで作動させるために本発明の方法とともに使用されてもよい。

図３のＢはＧＰＳ基準局のための１つの実施形態を示している。各基準局がこのように構成され、通信ネットワークあるいは媒体に結合されてもよいことが分かる。一般的には、図３のＢのＧＰＳ基準局９０のような各ＧＰＳ基準局は、ＧＰＳアンテナ９１に結合され、アンテナ９１が見える所の複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する単一あるいは双対周波数ＧＰＳ基準受信機９２を含む。ＧＰＳ基準受信機は当該技術で周知である。本発明の一実施形態によるＧＰＳ基準受信機９２は、受信機９２からの出力として少なくとも２つの種類の情報を供給する。擬似距離出力９３は、プロセッサおよびネットワークインタフェース９５に供給され、これらの擬似距離出力は、ＧＰＳアンテナ９１が見える所のこれらの複数の衛星のための複数の擬似距離訂正データを従来のように計算するために使用される。プロセッサおよびネットワークインタフェース９５は、当該技術で周知であるようなＧＰＳ基準受信機からデータを受信するインタフェースを有する従来のディジタルコンピュータシステムであってもよい。プロセッサ９５は、一般的には、ＧＰＳアンテナ９１が見える所の各衛星に対する適切な擬似距離訂正データを決定するために擬似距離データを処理するように設計されたソフトウェアを含む。次に、これらの複数の擬似距離訂正データ（および／または擬似距離データ出力）は、ネットワークインタフェースを介して他のＧＰＳ基準局にも結合される通信ネットワークあるいは媒体９６に送信される。ＧＰＳ基準受信機９２は、一実施形態では、衛星天体暦データ出力９４のような衛星ナビゲーションメッセージの少なくとも一部の表示も行う。このデータは、次にこのデータを通信ネットワーク９６上に送信するプロセッサ・ネットワークインタフェース９５に供給される。

一実施形態では、全衛星ナビゲーションメッセージは、通常の速度よりも高速度で各基準受信機からネットワークに送信される。ある従来のＧＰＳ受信機は、６秒毎に１度未使用（ディジタル）ナビゲーションメッセージデータを出力できる（これは通常の速度であると見なされうる）。例えば、あるＮｏｖＡｔｅｌＧＰＳ受信機がこの機能を有する。これらの受信機は、ナビゲーションメッセージの１サブフレームのディジタルデータ（標準ＧＰＳ信号の場合３００ビット）をバッファに集め、次に、バッファのデータを（３００ビットの全サブフレームのバッファリング後）６秒毎に１度シフトアウトすることによって受信機の出力にこのデータを供給する。しかしながら、本発明の一実施形態では、ディジタルナビゲーションメッセージの表示の少なくとも一部は、６００ミリ秒毎に１度の割合でネットワークに送信される。この高いデータ速度は、１９９７年２月３日に出願された同時係属米国特許出願第０８／７９４，６４９号に記載されているような時間を測定する方法を実行できる。本発明のこの実施形態では、ナビゲーションメッセージの一部は、サブフレームの一部（例えば、３０ビット）だけをバッファに集め、一旦この一部が集められると、この部分をシフトアウトすることによって６００ミリ秒毎に１度ネットワークに送信される。したがって、プロセッサ９５からネットワークに送信されるデータのパケットは、（３００ビットの）１全サブフレームのバッファから作成されるパケットに供給できるものよりもより小さいナビゲーションメッセージの一部を有する。一旦バッファがサブフレームの一部（例えば、３０ビット）を集めると、このデータは本発明のネットワークを介して非常に高いデータ速度（例えば５１２Ｋｂｐｓ）で送信されるパケットにシフトアウトされてもよい。次に、これらのパケット（全サブフレームよりも少なく含む）は、データをいくつかのパケットから抽出し、連結し、全サブフレームを再作成することによって受信ディジタル処理システムで再組み立てされる。

本発明の一実施形態では、各ＧＰＳ基準局は、（擬似距離訂正データよりもむしろ）衛星ナビゲーションメッセージおよび擬似距離データの少なくとも一部の表示を送信する。擬似距離訂正データは、特定の衛星のための擬似距離および天体暦情報から得ることができる。したがって、ＧＰＳ基準局は、擬似距離訂正データあるいは天体暦のいずれか（あるいは両方）をネットワークに送信してもよい。しかしながら、好ましい実施形態では、異なる受信機からの複数の訂正データが異なる天体暦データセットから得ることができ、異なる受信機からの複数の訂正データの不一致を生じるために（擬似距離訂正データの代わりに）擬似距離データは、各ＧＰＳ基準局からネットワークに送信される。この好ましい実施形態に関して、中央訂正プロセッサ（例えば、図４に示されたネットワーク訂正プロセッサ１１０）は、ＧＰＳ基準受信機のいずれから受信された最も最新の一貫した天体暦データセットを使用するので、これらの不一致を避ける。このセットは、天体暦、距離測定値（例えば複数の擬似距離）および／または１つの特定の瞬時に利用可能である複数の衛星からの複数の訂正データからなるために一貫している。各セットの利用可能性の時間が重なる限り、セットはデータの他のセットと合体されてもよい。

図３のＢに戻って参照すると、衛星天体暦データ出力９４は、一般的には各ＧＰＳ衛星から受信される実際のＧＰＳ信号に符号化された全未使用５０ボーナビゲーション２進データの少なくとも一部を供給する。衛星天体暦データは、複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号の５０ビット／秒データストリームとして同報通信され、ＧＰＳＩＣＤ−２００文献に非常に詳細に述べられている。プロセッサ・ネットワークインタフェース９５は、この衛星天体暦データ出力９４を受信し、実時間あるいは近実時間で通信ネットワーク９６に送信する。後述されるように、通信ネットワークに送信されるこの衛星天体暦データは、本発明の態様によるいろいろの位置決定用サーバでネットワークを介して後で受信される。

本発明のある実施形態では、衛星ナビゲーションメッセージのあるセグメントだけは、ネットワークインタフェースおよび通信ネットワークに対するバンド幅要求を低くするために位置決定用サーバに送信されてもよい。さらに、このデータは、連続して供給される必要がないかもしれない。例えば、全て５つのサブフレームよりもむしろ天体暦情報を含む第１の３つのサブフレームだけが一緒に、更新情報を含む場合、通信ネットワーク９６に送信されてもよい。本発明の一実施形態では、位置決定用サーバは、Ｎｏｒｍａｎ Ｆ．Ｋｒａｓｎｅｒによって１９９７年２月３日に出願された同時係属の米国特許第０８／７９４，６４９号に記載された方法のような衛星データメッセージに関連した時間を測定する方法を実行するために１つあるいはそれ以上のＧＰＳ基準受信機から送信されたナビゲーションメッセージデータを使用してもよいことが分かる。ＧＰＳ基準受信機９２は、衛星天体暦データを含む２進データ出力９４を供給するために基準受信機９２が視界内の所の異なる複数のＧＰＳ衛星からの異なるＧＰＳ信号を復号化したことも分かる。

一般的には、データのパケットは、特定の位置決定用サーバにアドレス指定されなくて、ナビゲーションメッセージの一部を含み、データがどの衛星から受信されたかの識別子を含む。いくつかの実施形態では、パケットは送信基準局の識別子(identifier)も指定してもよい。いくつかの実施形態では、任意のＧＰＳ受信機５６は、ローカル位置決定用サーバによって使用されるナビゲーションメッセージデータの主要源であってもよく、本発明のネットワークは要求に応じて情報を供給してもよい。

図４は、ＧＰＳ基準受信機ネットワークの例を示している。図４の例では、全システム１０１は、図３のＢの通信ネットワーク９６に対応する通信ネットワークあるいは媒体１０３に結合される２つの位置決定用サーバ１１５および１１７を含んでいる。ネットワーク訂正プロセッサ１１０および１１２は通信ネットワーク１０３にも結合される。５つのＧＰＳ基準局１０４、１０５、１０６、１０７、および１０８は図４に示されている。これらの基準局の各々は通信ネットワーク１０３に結合される。ＧＰＳ基準局１０４のような各ＧＰＳ基準局は、図３のＢに示された典型的なＧＰＳ基準局９０に対応し、通信ネットワーク１０３は、図３のＢに示された通信ネットワーク９６に対応する。基準局１０４〜１０８のようなＧＰＳ基準局は移動ＧＰＳ受信機によっても受信されてもよいＧＰＳ信号のための受信機カバレージを与えるために地理的な地域にわたって分散されることが分かる。一般的には、隣接基準局間のこのカバレージは、全地理的な地域が完全にカバーされるように重なる。基準局の全ネットワークに対する地理的な地域は、全世界あるいは都市、州、国家、あるいは大陸のようなその任意のサブセットに及んでもよい。ＧＰＳ基準局１０４のような各ＧＰＳ基準局は、擬似距離訂正データを通信ネットワーク１０３に供給し、位置決定用サーバ１１５のようなここに示されているような位置決定用サーバによって使用される未使用ナビゲーションデータメッセージも供給する。後述されるように、位置決定用サーバは、基準局よりも数が少なくてもよいので、広範囲にわたって分離された移動ＧＰＳ受信機からの擬似距離データを処理する。例えば、１つの位置決定用サーバは、カリフォルニアの移動ＧＰＳ受信機およびカリフォルニアの基準局からの擬似距離データを処理してもよく、同じ位置決定用サーバは、ニューヨークの移動ＧＰＳ受信機およびニューヨークの基準局に対する擬似距離データを処理してもよい。したがって、単一位置決定用サーバは、広範囲にわたって分散されてもよい２つあるいはそれ以上の基準局からナビゲーションメッセージを受信してもよい。図４に示されるように、通信ネットワークは、フレームリレーあるいはＡＴＭネットワークのようなデータネットワークあるいは他の高速ディジタル通信ネットワークであってもよい。

図４は、２つのネットワーク訂正プロセッサ１１０および１１２も示している。これらのプロセッサは、１つの実施形態の複数の基準局のための複数の合体ネットワーク訂正データを供給し、電離層データも位置決定用サーバに供給してもよい。ネットワーク訂正プロセッサの１つの実施形態の動作はさらに後述される。一般的には、これらのプロセッサは、複数の擬似距離および同じ利用可能時間を有する天体暦から複数の適切な擬似距離訂正データを決定し、適切な複数の訂正データのセットおよび天体暦データを合体し、同じかあるいは重なる利用可能時間を有する１つのセットにする。次に、合体セットは、ネットワークに結合された位置決定用サーバによって受信するためのネットワークに再送信される。

図５のＡおよびＢは、本発明の１つの実施形態の一つの方法をフローチャート形式で示している。この方法２００では、各ＧＰＳ基準受信機は、特定の基準受信機の視界内の複数のＧＰＳ衛星から衛星天体暦データを受信し、衛星天体暦データ（ナビゲーションメッセージ）を図４に示されたパケット化データネットワーク１０３のような通信ネットワークに送信する。このステップ２０１の典型的な実施形態では、特定の基準受信機の視界内のＧＰＳ衛星からの各ＧＰＳ信号は、ＧＰＳ信号にある２進５０ビット／秒データストリームを供給するように復号化され、この５０ビット／秒データストリームは、実時間あるいは近実時間に通信ネットワークに送信される。他の実施形態では、このデータストリームの一部だけが前述のようなネットワークに送信されてもよい。ステップ２０３では、各ＧＰＳ基準受信機は、基準受信機が視界内の所の複数のＧＰＳ衛星の複数の擬似距離に対する複数の擬似距離訂正データを決定し、この動作は、図３のＢに示されたプロセッサおよびネットワークインタフェース９５のようなコントローラコンピュータを使用して従来の方法で実行されてもよい。次に、各ＧＰＳ基準受信機からのこれらの複数の擬似距離訂正データは、図４の通信ネットワーク９６あるいはネットワーク１０３のような通信ネットワークに送信される。ステップ２０５では、通信ネットワーク１０３のような通信ネットワークに結合されるネットワーク訂正プロセッサ１１０のようなプロセッサは、衛星天体暦データおよび複数の擬似距離訂正データを受信する。ネットワーク訂正プロセッサは、合体(merged)擬似距離訂正データのセットを生成し、後述される他の動作を実行してもよい。次に、これらの合体擬似距離訂正データは、この情報が通信ネットワークにも結合されるいろいろな位置決定用サーバによって受信できるように通信ネットワーク１０３のような通信ネットワークに送信される。

この方法は、第１の位置決定用サーバが衛星天体暦データのようなナビゲーションメッセージの少なくても一部および合体擬似距離訂正データをネットワークから受信するステップ２０７で続く。したがって、例えば、位置決定用サーバ１１５は、いろいろのＧＰＳ基準局によってネットワークに送信されたナビゲーションメッセージデータを受信できる。このデータは、一般的には、近実時間方法で供給され、一般的には各位置決定用サーバは、２つの基準局およびしばしばより多数の基準局から少なくとも衛星天体暦データを受信する。一般的には、受信衛星ナビゲーションメッセージデータは、衛星クロックおよび天体暦データを供給するように位置決定用サーバによって復号化され、サーバに記憶され、位置決定用サーバは衛星位置およびクロック状態を要求に応じて計算できる。この天体暦データは、この受信機が移動ＧＰＳ受信機が視界内の所の複数の衛星に複数の擬似距離を与えた後、移動ＧＰＳ受信機の位置を計算するために使用される。したがって、ステップ２０９では、第１の位置決定用サーバは、第１の移動ＧＰＳ受信機から複数の擬似距離を受信し、第１の移動ＧＰＳ受信機の位置をネットワークから受信された衛星天体暦データおよび第１の移動ＧＰＳ受信機から発生する複数の擬似距離から決定する。基準局のネットワークの使用によって、位置決定用サーバは、ＧＰＳ基準受信機ネットワークのカバレージの地域に対応する分散地域にわたる移動ＧＰＳ受信機の位置を計算できる。したがって、位置決定用サーバにある単一ＧＰＳ受信機を有し、天体暦データを位置決定用サーバに供給するよりもむしろ、図４に示されるようなＧＰＳ基準局の分散ネットワークによって、位置決定用サーバは、広範囲にわたって分散された移動ＧＰＳ受信機のための位置計算を行うことができる。図４に示されるように、第２の位置決定用サーバは、移動ＧＰＳ受信機のための位置解法計算を行うために通信ネットワーク１０３にも結合されてもよい。一つの実施形態では、位置決定用サーバ１１７は、位置決定用サーバ１１５が故障した場合、位置決定用サーバ１１５のための冗長／バックアップサーバであってもよいことが分かる。一般的には、各位置決定用サーバは故障許容性(fault-tolerant)コンピュータシステムである。高データ処理要求が位置決定用サーバによってカバーされる人口が密集した地域のために特定の位置決定用サーバに対して行われうる場合では、いくつかの位置決定用サーバは冗長位置決定用サーバに加えてこの地域に配置されてもよい。ステップ２１１および２１３は、本発明の方法での第２の位置決定用サーバの使用を示している。ステップ２１１では、第２の位置決定用サーバは、衛星天体暦データおよび複数の訂正済擬似距離訂正データを通信ネットワークから受信する。ネットワークから受信された衛星天体暦データは位置決定用サーバ１１７によってサービスされる対応するエリアの基準局の視界内にあるこれら複数の衛星に対して衛星専有であってもよいことが分かる。これは、特定の位置決定用サーバに対するデータをアドレス指定するためにヘッダパケットあるいは他のアドレス指定データを、基準局から送信された衛星天体暦データおよび複数の訂正済擬似距離訂正データに与えることによって実行されてもよい。ステップ２１３では、第２の位置決定用サーバは、第２の移動ＧＰＳ受信機から複数の擬似距離を受信し、第２の移動ＧＰＳ受信機の状態（例えば、位置）をネットワークから受信された衛星ナビゲーションメッセージデータおよび第２の移動ＧＰＳ受信機から発生する複数の擬似距離から決定する。

図６は、図４のプロセッサ１１０のようなネットワーク訂正プロセッサに関してデータフローの例を示している。各ネットワーク訂正プロセッサは、複数の基準局からの複数の訂正データを合体し、位置決定用サーバによって使用するためのほぼ同じ利用可能時間を有する単一の訂正データ（および調整値）のセットにする。一つの実施形態では、１つの特定の位置決定用サーバが特定のネットワーク訂正プロセッサからの訂正データを受信することに失敗した場合、１つの特定の位置決定用サーバは、地理的な種々異なった位置のバックアップネットワーク訂正プロセッサから同じ情報を要求できる。ネットワーク訂正プロセッサに到達した際に、各訂正データセットはルックアップのためのメモリにバッファリングされ、必要に応じて使用する。大気エラーが取り除かれ、複数の訂正データは、衛星クロックエラーおよび位置エラー（ＳＡディザを含む）による変動するエラーの最適の推定値を形成するように合体される。次に、これらの合体された複数のネットワーク訂正データは、主要電離層データおよび視界内の適切な複数の衛星に対する最も最新のナビゲーションメッセージとともに送信される。１つの特定の実施形態では、この情報は、（ネットワーク訂正プロセッサからの複数の訂正データのアドレスとして指定された）全指定位置決定用サーバに送信される。各衛星手段は１つの実施形態の２個以上の基準受信機によって追跡されるために、各複数のネットワーク訂正データのセットは内部整合性を確実にするためにチェックできる。したがって、第１の基準局からの擬似距離訂正データは、内部整合性を確実にするために隣接基準局からの同じ衛星に対する擬似距離訂正データと比較されてもよい。図６に示されるように、基準局３０１は、図４に示された局１０４〜１０８のような地理的に分散された基準局を示す。１つの実施形態では、擬似距離訂正データ３０３およびＧＰＳ信号内に含まれた５０ビットデータストリームの少なくとも一部を含むナビゲーションメッセージデータはネットワーク訂正プロセッサに送信される。ネットワーク訂正プロセッサは、電離層パラメータ３１０を抽出し、単一元期のための訂正データセット３０９を作成する。大気遅延は取り除かれ、合体された複数の訂正データは作成される３１６。ここに記載されているいろいろな動作のデータフローは図６にさらに示される。

図７は、位置決定用サーバに関するデータのフローの例を示している。図７は、一般的には位置決定用サーバに対して離れて置かれているシステムの少なくとも３つの異なる構成要素を示している。基準受信機ネットワーク４０１は、図４の基準局１０４〜１０８に対応している。これらの基準局は、図４のネットワーク１０３のような通信ネットワークによって位置決定用サーバに結合される。基準受信機ネットワーク４０１は、データネットワーク４０３を介して複数の訂正データおよび／または擬似距離データを供給し、ナビゲーションメッセージ４０５の少なくとも一部をデータネットワークを介しても供給する。このナビゲーションメッセージは、一般的には、１つの実施形態では各ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号において５０ボーデータストリームであるいわゆる衛星天体暦データを含んでいる。複数の訂正データ４０６は、合体され、訂正プロセッサの内部整合性をチェックされ、複数の訂正データ４０８および任意には複数の地理的な訂正データとして通信ネットワークを介して位置決定用サーバに送られる。ナビゲーションメッセージデータ４０７は、移動ＧＰＳ受信機のための状態（例えば、位置）計算に対する天体暦データを抽出するために使用される。状態（例えば位置）計算４１０は、地勢高度データベース４１１からの高度推定値４１２によって支援できる。位置決定用サーバは、一般的には、訂正データおよびナビゲーションメッセージデータの両方を連続してネットワーク１０３のような通信ネットワークを介して受信する。したがって、衛星天体暦データ源は位置決定用サーバとともにあるローカルＧＰＳ受信機からではなく、むしろ図４の基準局１０４〜１０８のようなＧＰＳ基準受信機のネットワークからであることが分かる。この方法では、位置決定用サーバは、位置決定用サーバとともにある基準ＧＰＳ受信機に対して可能でない。

位置決定用サーバは、衛星ナビゲーションメッセージデータおよび訂正データの少なくとも一部をＧＰＳ基準受信機ネットワークから受信し続けるが、位置決定用サーバは、クライアント４２４として示される移動ＧＰＳ受信機の位置に対する要求を受信してもよい。移動ＧＰＳ受信機による典型的な処理はデータの交換で開始する。一般的には、ドップラーデータ４２３は、（移動受信機あるいはセルラネットワーク要素からの近似位置データに基づいて）移動ＧＰＳ受信機４２４に供給され、次に、擬似距離データ４２５は、移動ＧＰＳ受信機を介して位置決定用サーバのクライアントインタフェース４２０に供給される。この位置決め処理は、上記に指摘されるように、セルラ電話の場合に９１１を押すことによって移動ＧＰＳ受信機によって開始されてもよいし、あるいは図１の照会端末２９に対応するとみなされてもよい遠隔オペレータ４２２によって開始されてもよい。図７に示されるように、ドップラー予測４１４は、クライアントインタフェース４２０を介して位置決定用サーバから移動ＧＰＳ受信機４２４に供給され、移動ＧＰＳ受信機は、一般的には、移動ＧＰＳ受信機の位置を決定するために天体暦データ４０９とともに使用される擬似距離データ４２５に応答する。位置計算は、典型的なＧＰＳ受信機にあるいろいろの従来の位置計算アルゴリズムのいずれかで実行されてもよい。次に、ナビゲーション解法４１４のように示されるこの位置は、一般的にはソフトウェアモジュールである実行モジュール４２１によってこの情報をそのとき遠隔オペレータ４２２に転送してもよいクライアントインタフェース４２０に供給されてもよい。１つの実施形態では、遠隔オペレータ４２２は、９１１電話呼び出しに応答する制御センタであるＰＳＡＰ（公衆安全応答ポイント）である。

クライアントインタフェース４２０は、位置決定用サーバと移動ＧＰＳ受信機のようなクライアントとの間の通信リンクを管理する。１つの実施形態では、１つのクライアントインタフェースオブジェクトは、実行インタフェースによって各移動ＧＰＳ受信機に割り当てられる。１つのクライアントインタフェースは、一般的には、位置決定用サーバで作動するソフトウェアによって実行されてもよい。一般的には位置決定用サーバで作動するソフトウェアでもある実行モジュール４２１は、遠隔動作要求をアドレス指定するためにインタフェースを割り当てる。実行モジュール４２１は、外部データベースへのインタフェースも制御し、ネットワーク管理および他の外部対話を必要に応じて実行する。一般的には、特定の位置決定用サーバは複数の遠隔オペレータインタフェースを提供する。例えば、標準フレームリレー、Ｘ．２５およびＴＣＰ／ＩＰネットワーク結合性は遠隔オペレータ要求を満たすように提供されてもよい。

前述の説明は、所定の構成をとっている（それにおいて、移動ＳＰＳ受信機は複数のＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を受信し、これらの衛星に対する複数の擬似距離を決定し、次に複数の擬似距離を時刻記録とともに移動受信機の位置を決定する位置決定用サーバに送信する）が、他の構成は本発明とともに使用されてよいことが分かる。例えば、移動ＳＰＳ受信機は、複数のＳＰＳ信号を受信し、複数の擬似距離を検知することによって、および（例えば、該移動ＳＰＳ受信機と通信しているセルサイトから決定された該移動ＳＰＳ受信機の近似位置に基づいて適切な天体暦データを送信する位置決定用サーバからの）衛星天体暦データを受信し、使用することによってそれ自体の位置を決定できる。この例では、位置決定用サーバは、基準ネットワークの複数の受信機から衛星天体暦データを受信し、移動受信機の位置決めに対する要求があると、セルベース通信システム（例えば、セルラ電話システム）を介して適切な衛星天体暦データを該移動受信機に送信する。適切である衛星天体暦データは、一般的には移動受信機の近似位置から決定される。すなわち、この近似位置は、該移動受信機とのセルベース無線通信リンクを設定したセルサイトの位置から決定されてもよい。位置決定用サーバは、該セルサイトによって供給された識別子からこの近似位置を決定してもよい。近似位置を決定し、利用するいろいろの技術は、出願が参照してここにこれによって組み込まれるＮｏｒｍａｎ Ｆ．Ｋｒａｓｎｅｒにより１９９７年４月１５日に出願された同時係属の米国特許出願第０８／８４２，５５９号に記載されている。近似位置は、視界内の複数の衛星を決定し、次に位置決定用サーバは、これら複数の衛星についての衛星天体暦データを移動交換センタおよびセルサイトを介して移動受信機に送信してもよい。位置決定用サーバも、ドップラー予測データおよび／または衛星暦および／または擬似距離の複数の訂正データをこの例では移動ＳＰＳ受信機に送信してもよい。

本発明の方法および装置は複数のＧＰＳ衛星に関して記載されているけれども、教示は、同様にシュウドォウリティ（ｐｓｅｕｄｏｌｉｔｅｓ）あるいは衛星およびシュウドォウリティの組み合わせを利用する位置決めシステムに適用可能であることが分かる。シュウドォウリティは、通常ＧＰＳ時間と同期化されるＬバンドキャリア信号で変調されるＰＮコード（ＧＰＳ信号と同様である）を同報通信する地上ベース送信機である。各送信機は、遠隔受信機による識別を可能なように固有ＰＮコードを割り当てられてもよい。シュウドォウリティは、軌道飛行している衛星からのＧＰＳ信号が使用可能でないことがあるトンネル、鉱山、ビルディングあるいは他の閉囲エリアのような場合に役立つ。ここで使用されるような用語「衛星」は、シュウドォウリティあるいはシュウドォウリティの均等物を含むことを意図され、ここで使用されるような用語ＧＰＳ信号は、シュウドォウリティあるいはシュウドォウリティの均等物からのＧＰＳ類似信号を含むように意図されている。

前述において、本発明は、米国グローバル位置決め衛星（ＧＰＳ）システムの応用に関して記載されている。しかしながら、これらの方法は、同様に同じ衛星位置決めシステム、特に、ロシアグロナス(Russian Glonass)システムに適用可能であることは明らかであるべきである。グロナスシステムは、主に、異なる衛星からの送波は異なる擬似ランダムコードを使用するよりもむしろわずかに異なるキャリア周波数を使用することによって互いが区別される点で、ＧＰＳシステムと異なる。この場合では、前述されたほぼ全ての回路およびアルゴリズムは、新しい衛星の送波を処理する場合、異なるキャリア周波数に対応する異なる指数関数乗算器はこのデータを前処理するために使用されることを除いて応用可能である。ここに使用される用語「ＧＰＳ」はロシアグロナスシステムを含むこのような他の衛星位置決めシステムを含む。

前述の明細書では、本発明は、その特定の典型的な実施形態に関して説明されている。しかしながら、いろいろの修正および変更は、添付された特許請求の範囲に詳述される本発明のより広い精神および範囲を逸脱しないでこれに対して行われてもよいことが明らかである。したがって、明細書および図面は限定的な意味よりもむしろ例示的であるとみなされるべきである。

Claims (52)

1. 下記を具備する、衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）における衛星位置情報を処理する方法、
   最初に、第一の既知位置を有する第一のＳＰＳ受信機から第一の衛星天体暦データを第一のディジタル処理システムで受信する、
   第二の既知位置を有する第二のＳＰＳ受信機から第二の衛星天体暦データを前記第一のディジタル処理システムで受信する、
   移動ＳＰＳ受信機から複数の擬似距離データを前記第一のディジタル処理システムで受信する、
   前記複数の擬似距離データ及び、前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データの少なくとも一つを使用して前記移動ＳＰＳ受信機の位置情報を計算する。
2. 前記第一のディジタル処理システムは前記位置情報を計算する、請求項１の方法。
3. 前記第一のディジタル処理システムは、前記既知位置に比して遠方に位置し、前記第一のＳＰＳ受信機は第一の基準受信機である、請求項１の方法。
4. 前記第一のディジタル処理システムは、前記第二の既知位置に比して遠方に位置し、前記第二のSPS受信機は第二の基準受信機である、請求項３の方法。
5. 前記第一の衛星天体暦データは前記第一のＳＰＳ受信機の視野内の第一群の複数のＳＰＳ衛星から受信され、前記第二の衛星位置推算用データは前記第二のＳＰＳ受信機の視野内の第二群の複数のＳＰＳ衛星から受信される、請求項１の方法。
6. 前記方法はさらに、下記を具備する請求項１の方法、
   前記第一のＳＰＳ受信機から第一の擬似距離訂正データを前記第一のディジタル処理システムで受信する、
   前記第二のＳＰＳ受信機から第二の擬似距離訂正データを前記第一のディジタル処理システムで受信する。
7. 前記第一の擬似距離訂正データと前記第二の擬似距離訂正データの少なくとも一つが、訂正された複数の擬似距離データを供するために、前記移動ＳＰＳ受信機から前記複数の擬似距離データを訂正するために使用される、請求項６の方法。
8. 前記位置情報は、前記訂正された複数の擬似距離データから、及び前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データの少なくとも一つから、計算される、請求項７の方法。
9. 前記第一の衛星天体暦データは前記第一群の複数のＳＰＳ衛星からのナビゲーションメッセージを具備し、前記第二の衛星天体暦データは前記第二群の複数のSPS衛星からのナビゲーションメッセージを具備する、請求項５の方法。
10. さらに、下記を具備する請求項１の方法、
    前記第一のSPS受信機から第一の擬似距離データを第二のディジタル処理システムで受信する、
    前記第二のＳＰＳ受信機から第二の擬似距離データを前記第二のディジタル処理システムで受信する、
    合体された第一の擬似距離訂正データを供するために前記第一の擬似距離データを使用して訂正を実行し、及び合体された第二の擬似距離訂正データを供するために前記第二の擬似距離データを使用して訂正を実行する、
    前記合体された第一の擬似距離訂正データと前記合体された第二の擬似距離訂正データの少なくとも一つを、前記第一のディジタル処理システムに送信する。
11. 前記合体された第一の擬似距離訂正データと前記合体された第二の擬似距離訂正データの少なくとも一つが、訂正された複数の擬似距離データを供するために前記移動ＳＰＳ受信機からの前記複数の擬似距離データを訂正するために使用される、請求項１０の方法。
12. 前記位置情報は、前記訂正された複数の擬似距離データから、及び前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データから、計算される、請求項１１の方法。
13. 前記第一の衛星天体暦データは、前記第一のＳＰＳ受信機の視野内にある第一群の複数のＳＰＳ衛星からのナビゲーションメッセージから得られ、及び前記第二の衛星天体暦データは、前記第二のＳＰＳ受信機の視野内にある第二群の複数のＳＰＳ衛星からのナビゲーションメッセージから得られる、請求項１２の方法。
14. 前記第一の衛星天体暦データは、前記第二のディジタル処理システムを介して前記第一のＳＰＳ受信機から受信され、及び前記第二の衛星天体暦データは前記第二のディジタル処理システムを介して前記第二のＳＰＳ受信機から受信される、請求項１３の方法。
15. 前記第一のディジタル処理システムは、第一の故障許容性コンピュータシステムを具備し、前記第二のディジタル処理システムは第二の故障許容性コンピュータシステムを具備し、前記第一の擬似距離データは、前記第一のＳＰＳ受信機の視界内の複数の衛星への第一の複数の擬似距離と前記第一のＳＰＳ受信機の視界内の複数の衛星への複数の擬似距離のための第一の訂正の少なくとも一つを具備する、請求項１２の方法。
16. 前記第一のディジタル処理システムは、無線セルベースの通信システムを介して前記移動ＳＰＳ受信機に連結される、請求項１２の方法。
17. 前記無線セルベースの通信システムは移動交換センターを具備する、請求項１６の方法。
18. 前記第一のＳＰＳ受信機、前記第二のＳＰＳ受信機、前記第一のディジタル処理システム及び前記第二のディジタル処理システムはパケットデータネットワークを介して一緒に連結される、請求項１７の方法。
19. さらに下記を具備する、請求項１０の方法、
    前記第一のＳＰＳ受信機から前記第一の擬似距離データを第三のディジタル処理システムで受信する、
    前記第二のＳＰＳ受信機から前記第二の擬似距離データを前記第三のディジタル処理システムで受信する、
    前記合体された第一の擬似訂正データを供するために前記第一の擬似距離データを使用して訂正を前記第三のディジタル処理システムで実行し、及び前記合体された第二の擬似距離訂正データを供するために前記第二の擬似距離訂正データを使用して訂正を実行する、
    ここで、前記第一のディジタル処理システムは、前記第三のディジタル処理システムから前記合体された第一の擬似距離訂正データと前記合体された第二の擬似距離訂正データを受信することができる。
20. 下記を具備する衛星位置情報処理システム、
    複数の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）基準受信機、各々は既知位置を有し、前記複数のSPS基準受信機は地理的領域上に散在し、前記複数のＳＰＳ 基準受信機の各々は通信ネットワーク中に前記複数のＳＰＳ基準受信機の各々の視界内にある複数の衛星から受信した衛星天体暦データを送信する、
    複数のディジタル処理システム、各々は前記通信ネットワークに結合されて通信ネットワークを介して送信された衛星天体暦データを受信し、前記複数のディジタル処理システムは第一のディジタル処理システムと第二のディジタル処理システムを具備し、前記第一のディジタル処理システムは第一の移動ＳＰＳ受信機から第一の複数の擬似距離データを受信し、及び前記第一の複数の擬似距離データから及び前記通信ネットワークから受信した衛星天体暦データから前記第一の移動ＳＰＳ受信機の第一の位置情報を計算し、及び前記第二のディジタル処理システムは第二の移動ＳＰＳ受信機から第二の複数の擬似距離データを受信し及び前記第二の複数の擬似距離データから及び前記通信ネットワークから受信した衛星天体暦データから前記第二の移動ＳＰＳ受信機の第二の位置情報を計算する。
21. 前記第一のディジタル処理システムは、無線セルベースの通信システムを介して前記第一の移動ＳＰＳ受信機に通信可能に結合され、及び前記第二のディジタル処理システムは前記無線セルベースの通信システムを介して前記第二の移動ＳＰＳ受信機に通信可能に結合される、請求項２０のシステム。
22. 前記通信ネットワークはパケットデータネットワークである、請求項２１のシステム。
23. 前記第一のディジタル処理システムは前記複数のＳＰＳ基準受信機の少なくとも幾つかに比して遠方に位置している、請求項２１のシステム。
24. 前記複数のＳＰＳ基準受信機は、第一のＳＰＳ基準受信機と第二のＳＰＳ基準受信機とを具備し、及び前記第一のＳＰＳ基準受信機は、前記第一のＳＰＳ基準受信機の視界内にある第一群の複数のＳＰＳ衛星から受信したナビゲーションメッセージから得られた第一の衛星天体暦データを前記通信ネットワーク中に送信し、及び前記第二のＳＰＳ基準受信機は、前記第二のＳＰＳ基準受信機の視界内にある第二群の複数のＳＰＳ衛星からのナビゲーションメッセージから得られた第二の衛星天体暦データを前記通信ネットワーク中に送信する、請求項２１のシステム。
25. 前記第一のディジタル処理システムは、前記第一の移動ＳＰＳ受信機の前記第一の位置情報の計算において前記第一の衛星天体暦データ及び前記第二の衛星天体暦データを使用することができ、及び前記第二のディジタル処理システムは、前記第二の移動ＳＰＳ受信機の前記第二の位置情報の計算において前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データを使用することができる、請求項２４のシステム。
26. 前記第一と第二のディジタル処理システムは、前記第一のＳＰＳ基準受信機からのデータから得た第一の擬似距離訂正データ及び前記第二の基準受信機からのデータから得た第二の擬似距離訂正データを受信する、請求項２４のシステム。
27. 前記第一のＳＰＳ基準受信機は、前記通信ネットワーク中に前記第一の擬似距離訂正データを送信し、及び前記第二のＳＰＳ基準受信機は前記第二の擬似距離訂正データを前記通信ネットワーク中に送信する、請求項２６のシステム。
28. 前記第一の擬似距離訂正データと前記第二の擬似距離訂正データの内の少なくとも一つは、第一の合体された複数の擬似距離データを供するために前記第一の複数の擬似距離データの訂正に使用され、及び前記第一の位置情報は、前記第一の合体された複数の擬似距離データ及び前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データの内の少なくとも一つから決定される、請求項２７のシステム。
29. さらに、下記を具備する請求項２４のシステム、 前記通信ネットワークに結合されたさらなるディジタル処理システム、
    前記さらなるディジタル処理システムは、前記第一のＳＰＳ基準受信機から第一の擬似距離データを受信し及び前記第二のＳＰＳ基準受信機から第二の擬似距離データを受信し、前記さらなるディジタル処理システムは、前記第一の擬似距離データ上で訂正を実行して合体された第一の擬似距離訂正データを供し及び前記第二の擬似距離データ上で訂正を実行して合体された第二の擬似距離訂正データを供し、及び前記さらなるディジタル処理システムは前記合体された第一の擬似距離訂正データと前記合体された第二の擬似距離訂正データの内の少なくとも一つを前記第一のディジタル処理システムに送信する。
30. 実施時に、下記を具備する方法を第一のディジタル処理システムに実行させる実行可能なコンピュータプログラム命令を有するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、
    第一の既知位置を有する第一の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信機から第一の衛星天体暦データを前記第一のディジタル処理システムで受信する、
    第二の既知位置を有する第二のＳＰＳ受信機から第二の衛星天体暦データを前記第一のディジタル処理システムで受信する、
    移動ＳＰＳ受信機から複数の擬似距離データを前記第一のディジタル処理システムで受信する、
    前記複数の擬似距離データ及び前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データの内の少なくとも一つを使用して前記移動ＳＰＳ受信機の位置情報を計算する。
31. 前記第一のディジタル処理システムは、前記第一の既知位置に比して遠方に位置し、及び前記第一のＳＰＳ受信機は基準受信機である、請求項３０のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
32. 前記第一の衛星天体暦データは前記第一のＳＰＳ受信機の視界内の第一群の複数のＳＰＳ衛星から受信され、及び前記第二の衛星天体暦データは前記第二のＳＰＳ受信機の視界内の第二群の複数のＳＰＳ衛星から受信される、請求項３０のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
33. 前記方法はさらに下記を具備する請求項３０のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、
    前記第一のＳＰＳ受信機から得た第一の擬似距離訂正データを前記第一のディジタル処理システムで受信する、
    前記第二のＳＰＳ受信機から得た第二の擬似距離訂正データを前記第一のディジタル処理システムで受信する。
34. 前記第一の擬似距離訂正データと前記第二の擬似距離訂正データの内の少なくとも一つが、前記移動ＳＰＳ受信機からの前記複数の擬似距離データを訂正するために使用され、訂正された複数の擬似距離データを供する、請求項３３のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
35. 前記位置情報が、前記訂正された複数の擬似距離データから及び前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データの内の一つから、計算される、請求項３４のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
36. 下記を具備する、衛星位置情報を処理するためのシステム、
    通信媒体、
    第一の既知位置を有し及び前記通信媒体に連結される第一の通信インターフェイスを有する第一の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）基準受信機、前記第一のＳＰＳ基準受信機は第一の衛星天体暦データを前記通信媒体に送信する、
    第二の既知位置を有し及び前記通信媒体に連結される第二の通信インターフェイスを有する第二のＳＰＳ基準受信機、前記第二のＳＰＳ基準受信機は第二の衛星天体暦データを前記通信媒体に送信する、 及び
    前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データの少なくとも一つを受信するために及び前記移動ＳＰＳ受信機のための位置情報のナビゲーション解を決定するために移動ＳＰＳ受信機に衛星情報を供するための、前記通信媒体に連結された第一のディジタル処理システム。
37. 前記第一の衛星天体暦データは前記第一のＳＰＳ基準受信機の視界内の第一群の複数のＳＰＳ衛星から受信され、及び前記第二衛星天体暦データは前記第二のＳＰＳ基準受信機の視界内の第二群の複数のＳＰＳ衛星から受信される、請求項３６のシステム。
38. 前記通信媒体はパケットデータネットワークを具備し、及び前記第一の通信インターフェイスと前記第二の通信インターフェイスは、パケットデータ形式の前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データをそれぞれ供する、請求項３７のシステム。
39. 前記第一のＳＰＳ受信機は第一の擬似距離データを前記通信媒体に送信し、前記第二のＳＰＳ受信機は第二の擬似距離データを前記通信媒体に送信し、及び前記第一の擬似距離データは、前記第一のＳＰＳ基準受信機の視界内の複数の衛星への第一の擬似距離と前記第一のＳＰＳ基準受信機の視界内の複数の衛星への擬似距離に関する第一の訂正の内の少なくとも一つを具備する、請求項３７のシステム。
40. さらに下記を具備する請求項３９のシステム、
    前記通信媒体に連結された第二のディジタル処理システム、前記第一のディジタル処理システムは前記第一の擬似距離データを受信し及び前記第二の擬似距離データを受信し、及び前記第一のディジタル処理システムは前記第一の擬似距離データを訂正して前記通信媒体に送信される第一の訂正擬似距離訂正データを供し及び前記第二の擬似距離データを訂正して前記通信媒体に送信される第二の訂正擬似距離訂正データを供する。
41. 下記を具備する衛星位置情報を処理するためのシステム、
    通信媒体、
    第一の既知位置を有し及び前記通信媒体に連結された第一の通信インターフェイスを有する第一の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）基準受信機、前記第一のＳＰＳ基準受信機は、前記通信媒体に第一の衛星天体暦データの第一のパケットを送信する、前記第一のパケットの各々は衛星天体暦データのサブフレームより少ないサブフレームを有する、
    第二の既知位置を有し及び前記通信媒体に連結された第二の通信インターフェイスを有する第二のＳＰＳ基準受信機、前記第二のＳＰＳ基準受信機は、前記通信媒体に第二の衛星天体暦データの第二のパケットを送信する、前記第二のパケットの各々は衛星天体暦データのサブフレームより少ないサブフレームを有する。
42. 前記第一の衛星天体暦データは、前記第一のＳＰＳ基準受信機の視界内の第一群の複数のＳＰＳ衛星から受信され、及び前記第二の衛星天体暦データは前記第二のＳＰＳ基準受信機の視界内の第二群の複数のＳＰＳ衛星から受信される、請求項４１のシステム。
43. 前記通信媒体はパケットデータネットワークを具備し、及び前記第一の通信インターフェイスと前記第二の通信インターフェイスはパケットデータ形式の前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データをそれぞれ供する、請求項４２のシステム。
44. 前記第一のＳＰＳ受信機は前記通信媒体に第一の擬似距離データを送信し、及び前記第二のＳＰＳ受信機は前記通信媒体に第二の擬似距離データを送信し、及び前記第一の擬似距離データは前記第一のＳＰＳ基準受信機の視界内の複数の衛星への第一の擬似距離及び前記第一のＳＰＳ基準受信機の視界内の複数の衛星への擬似距離に関する第一の訂正の内の少なくとも一つを具備する、請求項４２のシステム。
45. さらに下記を具備する請求項４４のシステム、
    前記通信媒体に連結された第一のディジタル処理システム、前記第一のディジタル処理システムは前記第一の擬似距離データを受信し及び前記第二の擬似距離データを受信し、及び前記第一のディジタル処理システムは、前記第一の擬似距離データを訂正して前記通信媒体に送信される第一の訂正された擬似距離訂正データを供し及び前記第二の擬似距離データを訂正して前記通信媒体に送信される第二の訂正された擬似距離訂正データを供する。
46. 下記を具備する衛星位置情報を処理するシステム、
    通信媒体、
    第一の既知位置を有し及び前記通信媒体に連結される第一の通信インターフェイスを有する第一の衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）基準受信機、前記第一のＳＰＳ基準受信機は第一の衛星天体暦データの第一のパケットを前記通信媒体に送信し、前記第一のパケットの各々は、前記第一のパケットが高パケット毎秒速度で前記通信媒体に送信されるように、衛星天体暦データのサブフレームより少ないサブフレームを有する。
47. 前記第一の衛星天体暦データは前記第一のＳＰＳ基準受信機の視界内の第一群の複数のＳＰＳ衛星から受信される、請求項４１のシステム。
48. 前記通信媒体は、パケットデータネットワークを具備し、及び前記第一の通信インターフェイスはパケットデータ形式で前記第一の衛星天体暦データを供する、請求項４２のシステム。
49. 前記第一のＳＰＳ受信機は第一の擬似距離データを前記通信媒体に送信し、及び前記第一の擬似距離データは前記第一のＳＰＳ基準受信機の視界内の複数の衛星への第一の擬似距離と前記第一のＳＰＳ基準受信機の視界内の複数の衛星への擬似距離に関する第一の訂正との内の少なくとも一つを具備する、請求項４２のシステム。
50. さらに下記を具備する請求項４４のシステム、
    前記通信媒体に連結される第一のディジタル処理システム、前記第一のディジタル処理システムは前記第一の擬似距離データを受信し、及び前記第一のディジタル処理システムは前記第一の擬似距離データを訂正して前記通信媒体に送信される第一の訂正された擬似距離訂正データを供する。
51. 前記衛星情報は、前記移動ＳＰＳ受信機の視界内の複数の衛星に関する衛星天体暦データまたは視界内の前記複数の衛星に関するドップラー予測データまたは衛星暦データの内の少なくとも一つを具備し、及び前記衛星情報は前記第一のディジタル処理システムから前記移動ＳＰＳ受信機に送信され、及び前記移動ＳＰＳ受信機の視界内の複数の衛星に関する前記衛星天体暦データは前記第一の衛星天体暦データと前記第二の衛星天体暦データのうちの少なくとも一つから得られる、請求項３６のシステム。
52. 前記移動ＳＰＳ受信機は、前記ナビゲーション解を決定する、請求項５１のシステム。

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