JP2011232039A - Ｇｐｓ信号再生方法、ｇｐｓ信号再生システム、ｇｐｓ信号再生情報転送装置、およびｇｐｓ信号再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置情報に対応するＧＰＳ信号を屋内に配信し、屋内でのＧＰＳ位置情報利用を可能とする。
【解決手段】他装置との通信可能な情報処理部、ＧＰＳ信号の発振部、およびＧＰＳ信号の屋内送信アンテナとを少なくとも備えたＧＰＳ信号再生装置５が、ネットワーク３で結ばれた所定装置９より、当該所定装置９が屋外で受信したＧＰＳ信号の特徴量の情報を取得し、当該特徴量に応じて前記発振部を制御してＧＰＳ信号を再構成し、再構成したＧＰＳ信号を前記屋内送信アンテナにより屋内に送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＧＰＳ信号再生方法、ＧＰＳ信号再生システム、ＧＰＳ信号再生情報転送装置、およびＧＰＳ信号再生装置に関するものであり、具体的には、位置情報に対応するＧＰＳ信号を屋内に配信し、屋内でＧＰＳ位置情報を利用することが可能となる技術に関する。

位置情報の取得に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が利用されることが多い。ＧＰＳは、ＧＰＳ衛星を使った測位システムの一つであり、米国で開発されたシステムである。このＧＰＳにおいて、ＧＰＳ信号受信モジュールは、地上約２万キロメートルの軌道を周回するＧＰＳ衛星から、時刻情報が含まれる測位信号を受信する。そして前記ＧＰＳ信号受信モジュールは、ＧＰＳ衛星より受信した測位信号について所定のアルゴリズムで計算を行うことによって、地球上における自局の位置（緯度、経度、高さ）を知ることができる。

また、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムを、一般にＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ、「全地球測位システム」）という。ＧＮＳＳとしては、現在運用中であるＧＰＳ以外にも、ロシア連邦のグローナス（ＧＬＯＮＡＳＳ）、欧州連合のガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ）、日本の準天頂ＧＰＳ衛星システムといった測位システムの運用が予定されている。以下、こうしたＧＰＳ衛星測位システムを総称してひとまずＧＰＳと称する。

ＧＰＳによる測位に際しては、ＧＰＳ衛星から送信される時刻情報を受信することが必要である。したがって、ＧＰＳ信号受信モジュールが、時刻情報を含む信号を必要な強度で受信することができないトンネル、地下、屋内等の環境（以下、屋内とする）に位置する場合には、当該ＧＰＳ信号受信モジュールは、必要な精度の位置情報を取得することができない。

そこで、例えば、ＧＰＳ衛星の測位信号を受信することができない屋内において、位置情報を提供する方法（特許文献１参照）などが提案されている。この特許文献１の技術では、ＧＰＳの航法メッセージに準拠した信号を送信する屋内の装置（以下、ＧＰＳ信号再生装置とする）が、ＧＰＳ信号を受信できる装置（以下、ＧＰＳ信号受信モジュールとする）に位置情報を送信する。そして、前記ＧＰＳ信号受信モジュールは、前記ＧＰＳ信号再生装置の位置情報を取得することによって自局の位置を特定する。

また、ＧＰＳ衛星からの電波を受信する複数の固定受信局と、施設内を移動する移動受信局とを有する位置検出システム（特許文献２参照）なども提案されている。このシステムにおいて、前記固定受信局は、受信した衛星からのデータを施設内へ送信すると共に自局の位置情報を施設内へ送信するものである。また、前記移動受信局は、各固定受信局から送信された衛星のデータを受信して固定受信局を経た衛星との距離を算出すると共に、受信した前記位置情報及び衛星の位置に基づいて衛星と固定受信局との距離を算出し、これらの結果から各固定受信局との距離を算出して、各固定受信局との距離から自局の位置を求めるものとなる。

例えば、特許文献１が示す技術によれば、屋内において位置情報を提供することはできるが、そのＧＰＳ衛星を補足する時間が問題となる。一般的に、ＧＰＳ信号受信モジュールは、測位開始にあたって、その時点において受信装置に到達しているＧＰＳ衛星からの信号を補足することから処理を開始する。一般的なＧＰＳ信号受信モジュールは、ＧＰＳ信号の搬送波である１．５７５４２ＧＨｚの電波について、各ＧＰＳ衛星の識別番号として使用されているＰＲＮ番号に割りつけられた１０２４ビットからなる疑似乱数符号を用いて、周波数拡散を行う。また、ＧＰＳ信号受信モジュールは、同一の搬送波で送付されてくるＧＰＳ信号を、当該疑似乱数符号を用いて拡散信号の逆変換を行うことで、目的のＧＰＳのメッセージを受信する。

ＧＰＳ信号受信モジュールは、どのＰＲＮ番号に即した信号が送付されているかを調べる為に、全てのＰＲＮ番号に対応した疑似乱数符号を用いて、メッセージの復号を試みなければならない。このことがＧＰＳ測位において問題となる制御であり、これがためにＧＰＳ信号受信モジュールが最初のＧＰＳ衛星を補足する為に十数秒から数分の時間を要するということもある。

他方、こうした問題を解決する為、ＧＰＳ信号受信モジュールの存する時刻、位置において、補足できるＧＰＳ衛星に関する情報を、別の通信手段を用いてサーバ等からＧＰＳ信号受信モジュールに通知する技術（特許文献３参照）がある。この手法は「アシストＧＰＳ」という名称で知られている。当該アシストＧＰＳでは、ＧＰＳ信号受信モジュールが、全てのＰＲＮ番号に割りつけられた疑似乱数符号を用いて逆変換をする必要はなくなり、ＧＰＳ衛星の初期補足時間を短縮し、処理の高速化に貢献する技術と言える。

また、ＧＰＳリピータに関する技術（非特許文献１参照）も提案されている。この技術によれば、通常のＧＰＳ電波と同一の電波の再送信を行うので、屋外で利用可能な通常のＧＰＳ受信機に改修を施すことなく利用することができる。また、アンテナからケーブル引き回して屋内にＧＰＳ信号を転送するだけの単純な仕組みであり、再配信が可能となる。

特開２００７−２７８７５６号公報 特許平１０−４８３１７号公報 特開２００２−１９５８４６号公報 ＧＰＳリピータ（http://www.its21.co.jp/GPR_page_01.html）

特許文献１の技術を採用する場合、装置を構成する部品点数が多く、デジタル処理ブロックとアナログ処理ブロックとが分離しており、さらに複数のクロックが必要とされる等、構成が複雑となりがちで、装置サイズも大きくならざるを得ない。また、装置の実現に当たっては非常に精度の高い部品を使用しなければならず、実装に際して高価な部品を採用する必要が生じて全体として製造コストが高くなる。また、装置の消費電力量が大きくなるという問題もある。さらに、１の装置で１の送信装置しか実現しえず、設置やメンテナンスにかかるコストも高くなりがちである。これらの問題は、屋内における測位サービスの導入・発展を阻害する要因になり得る。

また、特許文献２の技術を採用する場合、複数の装置（固定受信局など）が必要となり、設置規模が大規模なものになる。また、屋外で観測されるＧＰＳ衛星の情報を屋内に引き込む必要が生じ、その設置コストは無視し得ないものである。また送信装置側においては高度な情報連携が必要となり、またＧＰＳ信号受信モジュール側においては送信装置の送信に対応した改造が必要になるなど等、その実現に際して多くの困難が想定される。また、当該方式においては、汎用のＧＰＳ信号受信モジュールで位置情報を取得することができないので、屋内専用のＧＰＳ信号受信モジュールを別途開発する必要がある。この屋内専用のＧＰＳ信号受信モジュールは屋内のみで使用でき、屋外と屋内の両方では使用できないという問題もある。

また、非特許文献１の技術を採用する場合、屋内へのケーブル引き込みが容易でないという問題がある。例えば、ケーブルの引き込み先が地下街であれば地盤等を掘り抜き、ビルであれば屋上から各階へケーブルの引き回し処理を行う必要がある。また、屋内に提供される位置情報が、屋外のアンテナ設置位置と同じとなるので、高度を含めた正確な位置情報の把握が屋内ではできないという問題がある。また複数の屋内エリアに位置情報を提供するのに、同数のアンテナとケーブルを敷設する必要も生じる。

そこで、本発明の目的は、位置情報に対応するＧＰＳ信号を屋内に配信し、屋内でＧＰＳ位置情報を利用することが可能となる技術を提供することにある。

上記課題を解決する本発明のＧＰＳ信号再生方法は、他装置と通信可能な情報処理部、ＧＰＳ信号の発振部、およびＧＰＳ信号の屋内送信アンテナとを少なくとも備えたＧＰＳ信号再生装置が、ネットワークで結ばれた所定装置より、当該所定装置が屋外で受信したＧＰＳ信号の特徴量の情報を取得し、当該特徴量に応じて前記発振部を制御してＧＰＳ信号を再構成し、再構成したＧＰＳ信号を前記屋内送信アンテナにより屋内に送信する、ものとなる。

また、本発明のＧＰＳ信号再生システムは、ＧＰＳ信号再生情報転送装置とＧＰＳ信号再生装置とで構成されるものである。すなわち、前記ＧＰＳ信号再生情報転送装置は、他装置と通信可能な情報処理部、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する受信モジュール、およびＧＰＳ信号の屋外受信アンテナを少なくとも備え、前記情報処理部が、前記屋外受信アンテナを介して前記受信モジュールが受信した屋外ＧＰＳ信号に基づいて、屋外ＧＰＳ信号の転送遅延時間、または屋外ＧＰＳ信号のメッセージに含まれるパラメータを特徴量として抽出し、ネットワークを介して通信可能に結ばれ屋内に設置されたＧＰＳ信号再生装置に転送するものである。

また、前記ＧＰＳ信号再生装置は、他装置との通信可能な情報処理部、ＧＰＳ信号の発振部、およびＧＰＳ信号の屋内送信アンテナとを少なくとも備え、前記情報処理部が、ネットワークで結ばれたＧＰＳ信号再生情報転送装置より、当該ＧＰＳ信号再生情報転送装置が屋外で受信したＧＰＳ信号の特徴量の情報を取得し、当該特徴量に応じて前記発振部を制御してＧＰＳ信号を再構成し、再構成したＧＰＳ信号を前記屋内送信アンテナにより屋内に送信するものとなる。

また、本発明のＧＰＳ信号再生情報転送装置は、他装置との通信を行う通信部と、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する受信モジュールと、ＧＰＳ信号の屋外受信アンテナと、前記屋外受信アンテナを介して前記受信モジュールが受信した屋外ＧＰＳ信号に基づいて、屋外ＧＰＳ信号の転送遅延時間、または屋外ＧＰＳ信号のメッセージに含まれるパラメータを特徴量として抽出し、ネットワークを介して通信可能に結ばれ屋内に設置されたＧＰＳ信号再生装置に転送する情報処理部と、を備える。

また、本発明のＧＰＳ信号再生装置は、他装置との通信を行う通信部と、ＧＰＳ信号の発振部と、ＧＰＳ信号の屋内送信アンテナと、ネットワークで結ばれたＧＰＳ信号再生情報転送装置より、当該ＧＰＳ信号再生情報転送装置が屋外で受信したＧＰＳ信号の特徴量の情報を取得し、当該特徴量に応じて前記発振部を制御してＧＰＳ信号を再構成し、再構成したＧＰＳ信号を前記屋内送信アンテナにより屋内に送信する情報処理部と、を備える。

本発明によれば、高精度の位置情報に対応するＧＰＳ信号を、簡便かつ低コストで屋内に配信し、屋内でＧＰＳ位置情報を利用することが可能となる。

本実施形態における、ＧＰＳ信号再生情報転送装置とＧＰＳ信号再生装置とを含む位置情報システムの構成例を示す図である。 本実施形態におけるＧＰＳ信号再生情報転送装置のハードウェア構成を示す図である。 本実施形態におけるＧＰＳ信号再生装置管理テーブルの内容を示す図である。 本実施形態におけるＧＰＳ信号再生情報転送装置のメモリに含まれるソフトウェア構成を示す図である。 ＧＰＳ衛星とＧＰＳ信号再生情報転送装置、ＧＰＳ信号再生装置の各間の距離を示す概念図である。 ＧＰＳ衛星が送出するＧＰＳ信号のメッセージ（航法メッセージ）を示す図である。 ＧＰＳ信号再生情報転送装置のメッセージ送受信部が作成するメッセージの例を示すものである。 本実施形態におけるＧＰＳ信号再生装置のハードウェア構成を示す図である。 ＢＰＳＫ変調とＧＰＳ信号転送遅延時間生成の概念図である。 ＧＰＳ信号を生成する情報を記録したメモリの概念図である。 ＧＰＳ信号読込アドレスポインタの補正のイメージを示す図である ＧＰＳ信号再生装置におけるマイコンのメモリに格納されるソフトウェア構成図である。 本実施形態のＧＰＳ信号再生方法の処理手順を、ＧＰＳ信号再生情報転送装置およびＧＰＳ信号再生装置の各動作に沿って示したフローチャート図である。 他の実施形態におけるＧＰＳ信号再生装置のハードウェア構成を示す図である。 他の実施形態における、ＧＰＳ信号の合成波の生成概念を示す図である。 他の実施形態における、（１）ＧＰＳ信号の加算結果、（２）ＧＰＳ信号の加算結果から再生されるＧＰＳ信号の合成波の概念を示す図である。

以下、本発明を実施する形態について説明する。

−−−（１）第一の実施例−−−
図１は、本実施形態における、ＧＰＳ信号再生情報転送装置とＧＰＳ信号再生装置とを含む位置情報システムの構成例を示す図である。図に示すように、上空の軌道を周回するＧＰＳ衛星７からＧＰＳ信号が送信されてきており、これをＧＰＳ信号再生情報転送装置９がそのＧＰＳ受信アンテナ９−９（屋外受信アンテナ）で受信している状況を想定する。当然ながら前記ＧＰＳ受信アンテナ９−９は屋外に設置されている。

また、このＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、ネットワーク３を介してＧＰＳ信号再生装置５と通信可能に接続されている。一方、ＧＰＳ信号再生装置５は、前記ＧＰＳ信号再生情報転送装置９からネットワーク３を介してＧＰＳ信号の特徴量のデータを得てＧＰＳ信号を再構築し、送信アンテナ５−７（屋内送信アンテナ）で屋内環境に送信する。 屋内環境のユーザが所持する一般的なＧＰＳ受信機１（屋外でＧＰＳ信号を受信して位置特定をするもの）は、前記ＧＰＳ信号再生装置５から送信されてくるＧＰＳ信号を受信し、通常通りに自機位置を特定することになる。

これらＧＰＳ信号再生情報転送装置９とＧＰＳ信号再生装置５とを含めてＧＰＳ信号再生システム１００となる。また、このＧＰＳ信号再生システム１００にＧＰＳ衛星７およびＧＰＳ信号受信機１を含めて、位置情報システムとなる。なお、前記ネットワーク３としては、広域ネットワーク、ローカルネットワーク、有線、無線等、その態様は問わない。また、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９が、各ＧＰＳ信号再生装置５に対して 個別に通信ができることが可能であれば、例えば、ＵＤＰプロトコルなど各種の通信プロトコロルを採用してよく、制約もない。

続いて、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９について説明する。図２は、本実施形態におけるＧＰＳ信号再生情報転送装置９のハードウェア構成を示す図である。このＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、ＧＰＳ衛星７から送信されているＧＰＳ信号を受信し、その到着時刻や、ＧＰＳ信号に含まれるメッセージの内容を解読し、それら情報を適宜加工した後、ＧＰＳ信号再生装置５に転送する装置となる。

こうしたＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、ＧＰＳ受信アンテナ９−９、相関部９−１０、ＧＰＳ信号特徴抽出部９−１１、ＧＰＳ信号選択部９−１２、およびマイコン９−５を備えている。ＧＰＳ受信アンテナ９−９は、ＧＰＳ衛星７からのＧＰＳ信号を受信するアンテナであり、屋外に設置されている。ＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、このＧＰＳ受信アンテナ９−９でＧＰＳ衛星７のＧＰＳ信号を受けとると、各ＧＰＳ信号をダウンコンバーティングした後、相関部９−１０の各相関器９−１０ａに並列に入力する。相関器９−１０ａは、各ＧＰＳ衛星７の番号（便宜的にＰＲＮ番号と言うこともある）に対応して相関部９−１０に備わるものである。図２に例示した相関部９−１０には、一例として、"＃１"から"＃３２"まで、つまり３２個の相関器９−１０ａが備わっている。

ここで一般的なＧＰＳ信号の受信処理について概略説明しておく。前記ＧＰＳ受信アンテナ９−９にて最初にＧＰＳ衛星７からのＧＰＳ信号を受信した段階＝例えば装置起動時においては、前記相関部９−１０の各相関器９−１０ａにおいて受信信号との相関は取れていない為、各ＰＲＮ番号＝各ＧＰＳ衛星に対応した相関器９−１０ａが相関値を最大にするタイミングを探し出す。

各相関器９−１０ａが探し出した相関値の最大値は、ＧＰＳ信号特徴抽出部９−１１のデータセレクタ９−１１ａに送られる。データセレクタ９−１１ａは、ＧＰＳ衛星７がＧＰＳ信号を送出した時刻とＧＰＳ受信アンテナ９−９でＧＰＳ信号を受信した時刻との差分時間（以下、ＧＰＳ信号転送遅延時間という）を算出する。

また、データセレクタ９−１１ａは、航行メッセージのサブフレームの内容をメモリ等に記録すると同時に各種の係数を取り出し、これら各種データをＧＰＳ信号選択部９−１２に渡す。前記係数とは、各ＧＰＳ衛星７の状態、クロック補正係数、ＧＰＳ衛星７の座標を算出する軌道６要素（昇交点赤経Ω、軌道傾斜角ｉ、近地点ω、軌道半径ａ、離心率ｅ、真近点角θ）、電離層遅延補正係数、ＵＴＣ、全衛星の全体的な情報であるアルマナック情報である（以後、ＧＰＳ信号再生情報という）。これらの情報については非特許文献「ＧＰＳのための実用プログラミング」（坂井杖泰著、東京電気大学出版局、ＩＳＢＮ９７８−４−５０１−３３２５０−３）に詳しい。

さらに、ＧＰＳ信号選択部９−１２は、ＧＰＳ受信アンテナ９−９にてＧＰＳ信号が受信されたＧＰＳ衛星７のうち、例えば４機分のＧＰＳ信号再生情報を選択する。ここで４機としたのは、ＧＰＳ信号受信機１が位置情報を得る為には、最低４機のＧＰＳ衛星７からのＧＰＳ信号を必要とすることに起因する。これに応じて本実施形態のＧＰＳ信号再生装置５には、ＧＰＳ衛星４機分のＧＰＳ信号再生機能を有している。なお、選択するＧＰＳ信号再生情報は４機分以上であれば幾つであっても問題はなく、ＧＰＳ信号受信機１で得られる位置精度を上げる為には多い程良い。

このＧＰＳ衛星４機分のＧＰＳ信号再生情報の選択方法としては、ＧＰＳ信号を受信できたＧＰＳ衛星７のうち仰角の高い方から４衛星を選択、または、ＧＰＳ信号を受信できたＧＰＳ衛星７のうちからＤＯＰの良い４衛星の組み合わせを選択、などの手法が考えられるが、これらに限定されるものではない。なお「ＤＯＰ」とは、ＧＰＳ測位精度を表現する単位であり，上空に満遍なくＧＰＳ衛星７が分布するときはその値が小さくなるものである。なお、前記相関部９−１０、ＧＰＳ信号特徴抽出部９−１１、およびＧＰＳ信号選択部９−１２は、本実施例の受信モジュールに該当する。

一方、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９におけるマイコン９−５は、バスなどの内部通信線９−２１を介して、ネットワークインターフェイスカード９−２２、メモリ９−２４、ＣＰＵ９−２５、ハードディスクコントローラ９−２７、ハードディスクドライブ９−２８、外部インターフェース群９−２９から構成される情報処理部である。ＣＰＵ９−２５がメモリ９−２４に保持しているプログラムを読み出して実行することで、前記ＧＰＳ信号選択部９−１２から得た４機分のＧＰＳ信号再生情報を適宜加工し、ネットワークインターフェイスカード９−２２でＧＰＳ信号再生装置５に送信することになる。

前記ネットワークインターフェイスカード９−２２は、ＧＰＳ信号再生装置５と通信する為のインターフェースであり、例えば、イーサネットのＮＩＣ等が該当する。メモリ９−２４は、ＣＰＵ９−２５によって演算に用いられる、各種プログラムまたはデータ（これらは後述）を格納している。外部インターフェース群９−２９は、いわゆるディスプレイ、キーボード、マウス等を接続するインターフェースであるが、図２においては、これらのデバイスの記載は省略している。また、ハードディスクドライブ９−２８は、ＧＰＳ信号再生装置５の位置情報、ネットワークアドレス等を格納しており、ハードディスクコントローラ９−２７で制御されている。

続いて、前記ハードディスクドライブ９−２８で格納している情報について説明しておく。図３は、本実施形態におけるＧＰＳ信号再生装置管理テーブル９−２８０の内容を示す図である。このＧＰＳ信号再生装置管理テーブル９−２８０に格納されている情報は、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９の管理下にあるＧＰＳ信号再生装置５のものとなる。

このＧＰＳ信号再生装置管理テーブル９−２８０は、ＧＰＳ信号再生装置５の名称を示す名称９−２８１をキーとして、ＧＰＳ信号再生装置５のＩＰアドレスなどネットワークアドレス９−２８２、および位置情報９−２８３が対応付けされたレコードの集合体となっている。前記位置情報９−２８３としては、ＧＰＳ信号再生装置５が提供する位置情報（例えば、緯度、経度、高度）が設定されている。

次に、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９の前記メモリ９−２４に備わるプログラムについて説明する。図４は、本実施形態におけるＧＰＳ信号再生情報転送装置９のメモリ９−２４が保持するソフトウェア構成を示す図である。ＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、このメモリ９−２４が保持するプログラムを実行することで必要な機能を実装する。メモリ９−２４が保持するプログラムとしては、ＧＰＳ信号受信部９−２４１、ＧＰＳ信号再生装置情報管理部９−２４３、ＧＰＳ信号加工部９−２４４、メッセージ送受信部９−２４５があげられる。

前記ＧＰＳ信号受信部９−２４１は、アンテナ９−９を介してＧＰＳ衛星７からのＧＰＳ信号を受信する動作全般を管理するプログラムであり、また、前記ＧＰＳ信号再生装置情報管理部９−２４３は、前記ＧＰＳ信号再生装置管理テーブル９−２８０の管理を行うプログラムである。

また、前記ＧＰＳ信号加工部９−２４４は、前述したＧＰＳ信号特徴抽出部９−１１やＧＰＳ信号選択部９−１２が提供する情報と、ＧＰＳ信号再生装置管理テーブル９−２８０の内容から、（Ａ）ＧＰＳ衛星時間（ＧＰＳ衛星自身で計時している時刻情報）から所定時間を経過した時間（例えば１０秒後）におけるＧＰＳ衛星７の位置を推測し、（Ｂ）その推測位置とＧＰＳ信号再生装置５との距離を算出し、ＧＰＳ衛星時間から所定時間を経過した時間（例えば１０秒後）におけるＧＰＳ信号転送遅延時間を算出するプログラムである。

なお、本実施例では、理解のしやすさを助ける為に便宜上「１０秒」という時間を例に挙げて用いることがあるが、この「１０秒」はあくまで例であり特別な意味はない。従って、上述したＧＰＳ衛星時間から経過する所定時間として、１０秒ではなく「１秒」でも「１時間」でもよい。この時間が本発明の目的、効果、作用に影響を与えない。

上記（Ａ）の処理に際して前記ＧＰＳ信号加工部９−２４４は、ＧＰＳ衛星７の座標を算出する軌道６要素（昇交点赤経Ω、軌道傾斜角ｉ、近地点ω、軌道半径ａ、離心率ｅ、真近点角θ）から構成される所定の方程式（既存）に、時刻（例えば１０秒後の時刻）を入力し、ＧＰＳ衛星７の位置を算出する。

また（Ｂ）の処理に関して前記ＧＰＳ信号加工部９−２４４は、上記（Ａ）で得たＧＰＳ衛星７の推測位置を用いて、いわゆるハミング距離によってＧＰＳ信号転送遅延時間を算出可能である。図５は、ＧＰＳ衛星７とＧＰＳ信号再生情報転送装置９、ＧＰＳ信号再生装置５の各間の距離を示す概念図である。各ＧＰＳ衛星７とＧＰＳ受信アンテナ９−９との各間の距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と、各ＧＰＳ衛星７と屋内のＧＰＳ信号受信モジュール５−９との各間の距離ｌ１，ｌ２，ｌ３，ｌ４の差分から、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９が受信予定のＧＰＳ信号の遅延時間に対する補正量が算出できる。

前記ＧＰＳ信号加工部９−２４４は、上記の（Ａ）、（Ｂ）の計算を、管理対象の全ＧＰＳ信号再生装置５について行う。また、メッセージ送受信部９−２４５は、上記（Ａ）、（Ｂ）によって計算したＧＰＳ信号転送遅延時間と航行データを含むメッセージを作成し、管理対象のＧＰＳ信号再生装置５に送信する。

次に、前記メッセージとＧＰＳ信号について説明する。図６は、ＧＰＳ衛星７が送出するＧＰＳ信号のメッセージ（航法メッセージ）を示す図である。航法メッセージのデータ速度は５０ｂｐｓで、航法メッセージの１サイクルはフレームという単位で呼ばれている。１フレームは５つのサブフレームからなり、１５００ビットとなる。１サブフレーム長は３００ビットであるので、転送時間は０．６秒である。また図７は、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９のメッセージ送受信部９−２４５が作成するメッセージの例を示す図である。このメッセージは、サブフレームに、ＰＲＮ番号と、例えば１０秒後における、前記ＰＲＮ番号に対応するＧＰＳ衛星７がＧＰＳ信号を送出する予定時刻と、当該ＧＰＳ信号をＧＰＳ信号再生装置５が受信する予定時刻、サブフレームの内容を付与したものとなる。

この理解を助ける為に、以下に簡易な事例を用いて説明する。現在の時刻が、「０９：５９：５０」であり、ＧＰＳ衛星７のＰＲＮ番号が「＃１」であり、未来のＧＰＳ信号送出予定時刻の一つがが、「１０：００：００．０００００００００」であり、ＧＰＳ信号再生装置５が受信する予定時刻が、「１０：００：００．０６８１２３５４１」の場合を想定する。すなわち、１０秒後における、ＧＰＳ衛星７からＧＰＳ信号再生装置５までの転送時間が７０ミリ秒となる場合、メッセージ内容９−２４５０の ＰＲＮ番号９−２４５２、ＧＰＳ信号送出予定時刻９−２４５４、ＧＰＳ信号到着予定時刻９−２４５６に、上記のそれぞれの値が入力される。なお、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９とＧＰＳ信号再生装置５で整合が取れていれば、このメッセージへのデータ入力の形式については問わない。

なお、１０秒後のサブフレームの内容については、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９が所持する最新のものを使っても特に問題はない。エフェリメス、アルマナック、その他の値の更新時間は１０秒より十分に長く、その更新前後で計算結果に大きな変動を与えるものではないからである。但し１０秒以上の十分に長い時間を使う場合、例えば１時間程度の未来を想定する場合は、サブフレームの内容変更にも考慮する必要が生じる。

なお、航法メッセージの転送速度は、前述した通り５０ｂｐｓ程度であり、ローカルエリアネットワークは勿論、広域ネットワーク（例えばインターネット等）と比較して、十分に低速である。スケーラビリティの観点からも、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９からＧＰＳ信号再生装置５への平均転送レートを１００ｋｂｐｓの低速と見積っても、一台のＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、同時に２０００台程度のＧＰＳ信号再生装置５に航法メッセージの提供が可能である。

続いて、ＧＰＳ信号再生装置５について説明する。図８は、本実施形態におけるＧＰＳ信号再生装置５のハードウェア構成を示す図である。ＧＰＳ信号再生装置５は、水晶発振器５−１と、水晶発振器５−１が出力するクロックを用いて、第１の搬送波と第１の搬送波とは逆相の第２の搬送波を出力する搬送波生成器たるＰＬＬ周波数シンセサイザ５−３と、水晶発振器５−１が出力するクロックで駆動され、擬似乱数符号であるＣ／Ａコードに基づいて制御信号を出力するマイコン５−２と、マイコン５−２からの制御信号に基づいて第１の搬送波と第２の搬送波とを切り換えて変調波を生成するスイッチ５−４と、信号を合成させる合成器５−１１とを少なくとも備えている。また、ＧＰＳ信号再生装置５は、相互に時刻を同期させる複数の通信モジュール５−１５や、スイッチ５−４で生成した変調波を無線送信するアンテナ５−７、およびネットワークインターフェイスカード５−２２も有する。

こうしたＧＰＳ信号再生装置５は、例えば、ＧＰＳ衛星４機分のＧＰＳ信号を再構成することを目的とするが、４機分以上のＧＰＳ信号を再構成するものであっても勿論構わない。なお、前記水晶発振器５−１、ＰＬＬ周波数シンセサイザ５−１２、ＰＬＬ周波数シンセサイザ５−３、および送信モジュール５−８は本実施例の発振部に該当する（或いは送信モジュール５−８のみで発振部と考えても良い）。水晶発振器５−１は、１６．３６８ＭＨｚの水晶発振器であり、マイコン５−２は水晶発振器の同期信号を使用して動作するが、この周波数に限定するものではない。

ＰＬＬ周波数シンセサイザ５−３は、ＧＰＳ信号の搬送波である１．５７５４２ＧＨｚの正弦波とその逆相の正弦波を生成する。また、このＰＬＬ周波数シンセサイザ５−３は、１６．３６８ＭＨｚの水晶発振器５−１から得た信号を、１／３２で分周化して先ず５１１．５ｋＨｚの信号を生成した後、ＰＬＬのフィードバックの分周値を１／３０８０とすることで、３０８０倍にして目的の搬送波とその逆相の搬送波を同時に生成する。

また送信モジュール５−８は、マイコン５−２から送信されるビット信号をシリアルインターフェースを介して受けて、スイッチ５−４の切り替えを行うことで、ＢＰＳＫ変調とＧＰＳ信号転送遅延時間の両方を実現する。これを実施するシリアルインターフェースとしては、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いる方法があるが、これに限定するものではない。

本実施形態では、搬送波の位相を反転するタイミングである１．０２３ＭＨｚの速度でスイッチ５−４を切り替えることでＢＰＳＫ変調を実現し、加えてその１００倍の速度である１０２．３ＭＨｚで航法メッセージの送出タイミングを制御する。ここに１．０２３ＭＨｚとは、水晶発振器５−１の１６．３６８ＭＨｚの１／１６倍の速度であり、ＳＰＩが水晶発振器５−１と同期して動くことを利用しているものである。１．０２３ＭＨｚの１００倍の発信は、同じく水晶発振器５−１のＰＬＬ周波数シンセサイザ５−１２によって逓倍してマイコン５−２に入力するが、当該周波数の生成は本方式に限定する必要はなく、１００ＭＨｚ程度の水晶発振器を用いても良い。

図９に、ＢＰＳＫ変調とＧＰＳ信号転送遅延時間生成の概念図を示す。ＢＰＳＫ変調は、約１μ秒のスイッチングで実現可能であるが、ＧＰＳ信号転送遅延時間は、さらにこの１００倍程度のスイッチングで実現する。例えば、１０２．３ＭＨｚの速度でスイッチ５−４をコントロールすることで、１チップを１００分割して、必要な時間の遅延を発生させ得る。なお、１チップの１００分の１の時間は、約１０ナノ秒であり、光が３メートル程度進む時間である。

ある条件下におけるシミュレーションにおいて、ＧＰＳ衛星７からの遅延誤差が、１／１００チップ分の場合、測位のずれは、南北２．４９９メートル、東西１．１７４メートル、高度１．３６９メートルとなった。一方、１／１０チップ分の場合は、１４．９９メートル、７．０４３メートル、８．２１５メートル、１チップ分では、１４９．９４３メートル、７０．４３８メートル、８２．１４４メートルとなった。

これらのシミュレーションの結果より、概ねＧＰＳ衛星７からの距離に対応した誤差が発生し、また、屋内に位置情報を提供するレベルに至る為には、１チップの１００分の１の遅延精度が必要であることが分かる。

なお、本実施例においては遅延誤差を１／１００チップとしているが、これは汎用的な水晶発振器とマイコンを前提としている為であり、もっと発信周波数が高い水晶発振器や、高性能の計算機、高速のスイッチを用いれば、精度を向上させ得る。

ここにＧＰＳ信号再生情報転送装置９からＧＰＳ信号再生装置５に送付されてきたメッセージ内容９−２４５０の値に、該当ＧＰＳ衛星７のＰＲＮ番号「＃１」、ＧＰＳ信号の送出予定時刻「１０：００：００．０００００００００」、ある一つのＧＰＳ信号再生装置５の受信予定時刻「１０：００：００．０６８１２３５４１」が記載されていたとする。

この場合、ＧＰＳ信号再生装置５の送信モジュール５−８の一つは、自己の有する時計が「１０：００：００．００００」になった時から、「１０：００：００．０６８１２００００」なる時まで１０ナノ秒でカウントを開始し始め、「６８．１２ミリ秒」待機する。すなわち前記送信モジュール５−８は、１０ナノ秒のカウンターにおいて、「６８１２」カウント待機した後、航法メッセージの送出を開始する。他の３つの送信モジュールも同様の処理を行うことで、ＧＰＳ信号再生装置５に、４つのＧＰＳ衛星７からＧＰＳ信号が直接届いているのと実質的同一のＧＰＳ信号を再生成することとなる。

図１０は、ＧＰＳ信号を生成する情報を記録したメモリの概念図である。ここで、前記送信モジュール５−８が所定カウントだけ待機して航法メッセージの送出を開始するために用いる、カウント用のメモリについて述べる。このメモリは送信モジュール５−８がアクセス可能であれば、ＧＰＳ信号再生装置５のいずれの箇所に備わっていてもよい。

図１０に示すシリンダ型のメモリは、情報書き込み、または読み出しのポインタがメモリの最後に到達した時、メモリの先頭から連続して書き込み、または読み出すメモリを示すものである。例えば、メモリの最後のアドレスにポインタが到達した時、メモリの先頭のアドレスにポインタを移動させる構成とすれば、こうしたシリンダ型のメモリは実現できるが、この方法に限定されるものではない。

このメモリにおける４列のバイナリ列には、例えば、ＢＰＳＫの変調タイミングと、ＧＰＳ信号の送出タイミングの両方をスイッチの制御タイミングとして記載しておく。このことで、４機のＧＰＳ衛星７のＧＰＳ信号を同期させつつ４つの送信モジュール５−８からの送出時刻を制御する。

このシリンダ型メモリのサイズは、１０秒後のＧＰＳ信号を生成する場合であれば、最低１０秒分のスイッチ制御を行えるメモリ容量があれば足り、これらのバイナリ列は、航法メッセージ再生プログラム５−２１２（後述）で読み出されながら、バイナリ列生成プログラム５−２０８（後述）で書き込まれていく。上記のバイバリ列によって、４機のＧＰＳ衛星７の信号が同時に再生されることになる。

これらの信号は、抵抗５を用いて出力を減衰させ、さらにフィルタ５−６でノイズ成分を除去した後に、合成器５−１１に入力され、ＧＰＳ電波としてアンテナ５−７から送出されることになる。

ＧＰＳ信号受信モジュール５−９は、ＧＰＳ信号再生装置５が生成し屋内環境に送り出したＧＰＳ信号を受信するモジュールであり、複数の相関器を備えてＧＰＳ信号の到着時間と航行データの内容を取り出す処理を行う。こうした機能は、図２にて説明したＧＰＳ信号再生情報転送装置９の相関部９−１０、ＧＰＳ信号特徴抽出部９−１１、ＧＰＳ信号選択部９−１２の機能と基本的には同じであるが、これに限定されるものではない。

なお、このＧＰＳ信号受信モジュール５−９の目的は、アンテナ５−７から送信されたＧＰＳ信号を受信し、このＧＰＳ信号から位置情報を算出することにある。ここで算出した位置情報は、マイコン５−２のメモリ領域にある、ＧＰＳ信号再生装置構成管理プログラム５−２１１に記載されている、アンテナ５−７の絶対位置情報（経度、緯度、高度）と比較される。比較の結果、前記絶対位置からの誤差が所定の値を越える場合、後述する時刻補正制御プログラム５−２１０の補正機能によって、前記シリンダ型メモリにおけるＧＰＳ信号の読込アドレスポインタの位置が補正される。位置情報に誤差が発生する理由は、ＧＰＳ衛星７のＧＰＳ信号と一致する正確な時刻に、再生成された航法メッセージが再生されていないからである。

図１１はこのＧＰＳ信号読込アドレスポインタの補正のイメージを示す図である。ＧＰＳ信号再生予定時刻を１０ナノ秒単位で補正（１０ナノ秒は、光が３メートル程度進む時間であるから、シリンダ型メモリにおけるアドレスポインタを１マス前後させると３メートル程度位置が前後する）することで、ＧＰＳ信号再生のタイミング制御を行う。補正方法としては、すでに送出し終えた航法メッセージで再検証する手段もありえるが、０．６秒後に使う次の航法メッセージで検証しても良い。この補正方法には各種の手段が取りえるが、修正するパラメータはアドレスポインタの位置だけであり前記誤差を最小にするアドレスポインタ位置を求めるのであるから、最急降下法（＝ある適当な初期値(初期パラメータ)からはじめて、その値を繰り返し更新する(修正する)ことにより、最適なパラメータの値を求める方法）などの簡易な方法でも良い。

図１２はＧＰＳ信号再生装置５におけるマイコン５−２のメモリに格納されるソフトウェアの構成を示す図である。前記マイコン５−２のメモリに格納されるソフトウェアとしては、メッセージ送受信部５−２０２、Ｃ／Ａコード格納プログラム５−２０６、バイナリ列生成プログラム５−２０８、時刻補正制御プログラム５−２１０、ＧＰＳ信号再生装置構成管理プログラム５−２１１、および航法メッセージ再生プログラム５−２１２があげられる。

前記メッセージ送受信部５−２０２は、メッセージ受信バッファと、メッセージ送信バッファを有し、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９から転送されてきたメッセージから、ＰＲＮ番号、ＧＰＳ信号送出予定時刻、ＧＰＳ信号到着予定時刻と、サブフレームを取り出す。また、前記Ｃ／Ａコード格納プログラム５−２０６は、ＰＲＮ番号に割りつけられた１０２４ビットからなる固有の疑似乱数符号をマイコン５−２のＲＡＭに格納する。

また、前記バイナリ列生成プログラム５−２０８は、ＰＲＮ番号から疑似乱数符号を取り出し、ＧＰＳ信号送出予定時刻、ＧＰＳ信号到着予定時刻、サブフレームの内容から、図１０に例示したバイナリ列を作成し、前記シリンダ型メモリの所定の場所に書き込む。また、前記航法メッセージ再生プログラム５−２１２は、図１０に例示したバイナリ列の０（ゼロ）、１をリアルタイムでスイッチ５−４に転送する。

また、前記時刻補正制御プログラム５−２１０は、ＧＰＳ信号受信モジュール５−９から得られた位置情報を用いて、その位置情報の誤差に応じて時刻補正を行い、図１１で例示したように、図１０に示したバイナリ列における送出タイミングの補正を行う。

マイコン５−２が使用している水晶発振器の精度は、前記ＧＰＳ信号再生装置５などＧＰＳシステムに用いられる発振器の精度である１０のマイナス１２乗と比較すると、非常に悪いので、上記時刻補正は頻繁に発生する場合がありえるが、１サブフレームの送出単位である０．６秒毎に行う限りにおいては、１チップ内での時刻補正で収まる場合が多く、この程度の補正はＧＰＳ信号受信モジュール５−９の性能で担保され得る。また、ＧＰＳ信号再生装置構成管理プログラム５−２１１は、アンテナ５−７の絶対位置情報（経度、緯度、高度）を保持・管理する。

続いて、本実施形態におけるＧＰＳ信号再生方法の処理手順について説明する。図１３は、本実施形態のＧＰＳ信号再生方法の処理手順を、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９およびＧＰＳ信号再生装置５の各動作に沿って示したフローチャート図である。ここでは、上記で既に述べた事項も含めて説明することとする。

まず、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、ＧＰＳ衛星７からＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ信号再生装置５に提供するのに適したＧＰＳ衛星７の選択と、当該ＧＰＳ衛星７のＧＰＳ信号の遅延時間の取得と、当該ＧＰＳ信号に含まれるサブフレーム情報の取得を行う（Ｓｔｅｐ．９−１）。

次に、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、前記Ｓｔｅｐ．９−１での取得情報から、所定時間後（例えば１０秒後）のＧＰＳ衛星７の位置算出と、ＧＰＳ信号遅延時間の算出を行い、使用するサブフレームを選択する（Ｓｔｅｐ．９−２）。また、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、前記Ｓｔｅｐ．９−２で得た情報を格納したメッセージを作成し、ネットワーク３を介してＧＰＳ信号再生装置５に送信する（Ｓｔｅｐ．９−３）。

一方、ＧＰＳ信号再生装置５は、前述のメッセージをＧＰＳ信号再生情報転送装置９から受信し（Ｓｔｅｐ．９−１−１）、所定時間後（例えば１０秒後）のＧＰＳ衛星７のＧＰ信号到着遅延時間を考慮して、前記シリンダ型メモリに航法メッセージ再生用のバイナリ列を書き込む（Ｓｔｅｐ．９−１−２）。

また、ＧＰＳ信号再生装置５は、上記Ｓｔｅｐ．９−１−２の処理と独立した処理として、図１０に示すシリンダ型メモリのＧＰＳ信号読込アドレスポインタから、バイナリ情報を読み出す（Ｓｔｅｐ．９−２−１）。ＧＰＳ信号再生装置５は、当該バイナリ情報から、スイッチ５−４をＯＮ／ＯＦＦして、ＧＰＳ衛星４機分の航法メッセージを作成する（Ｓｔｅｐ．９−２−２）。

またＧＰＳ信号再生装置５は、ＧＰＳ信号受信モジュール５−９で、当該ＧＰＳ信号再生装置５が屋内環境に送信したＧＰＳ信号を受信し（Ｓｔｅｐ．９−２−４）、航法メッセージが算出した位置情報と、実際の位置情報との誤差を抽出し、補正時間を推定する（Ｓｔｅｐ．９−２−５）。ＧＰＳ信号再生装置５は、ここで推定した補正時間から、前記シリンダ型メモリの読み出し位置を変更する（Ｓｔｅｐ．９−２−６）。ＧＰＳ信号再生装置５の送信モジュール５−８の一つは、所定時刻より前記読み出し位置までカウントを行って待機した後、航法メッセージの送出を開始するのである。

−−−（２）第二の実施例−−−
本実施例においては、いわゆる現状のリピータ方式が同軸ケーブルを用いて実施している手段を、ネットワーク３を介して実施する方法について説明する。上記第一の実施例においては、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、各ＧＰＳ信号再生装置５ごとに未来（のＧＰＳ衛星７の位置に応じた遅延時間）を推定したＧＰＳ信号の情報の生成と送付を行い、ＧＰＳ信号再生装置５は、前記情報を用いてＧＰＳ信号を再生成し、更に位置精度をＧＰＳ信号受信モジュール５−９で得られた位置情報と絶対位置との差分から検証し、時刻補正を行うことで、精密な屋内位置情報をユーザに提供している。

一方、この第二の実施例において、前記ＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、各ＧＰＳ信号再生装置５ごとにＧＰＳ信号の情報の生成と送付のみ行い、ＧＰＳ信号再生装置５は、当該情報を用いてＧＰＳ信号を再生成する。この場合、リピータ方式が１のアンテナに１の同軸ケーブルを用いて、１箇所にしか位置情報を提供できなかったことに対して、１のＧＰＳ信号再生情報転送装置９に対して、複数の各ＧＰＳ信号再生装置５によって位置情報を提供できることになる。また、上記第一の実施例と比較して、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９や各ＧＰＳ信号再生装置５の構成態様は簡易なものとなる。

以下、上記第一の実施例との差分のみを記載する。図３に例示したＧＰＳ信号再生装置管理テーブル９−２８０の位置情報９−２８３のフィールドは不要である。ＧＰＳ信号再生情報転送装置９は、ＧＰＳ衛星７とＧＰＳ信号再生装置５との間の距離計算を行わないからからである。また同様に、図８に例示したＧＰＳ信号受信モジュール５−９は不要となる。ＧＰＳ信号再生装置５の時刻補正に該当する、シリンダメモリ位置の読取位置の変更は行わないからである。

また、図７（１）のＧＰＳ信号送出予定時刻９−２４５４とＧＰＳ信号到着予定時刻９−２４５６のフィールドは、図７（２）の、ＧＰＳ信号送出時刻９−２４５７とＧＰＳ信号到着時刻９−２４５８に変更する。未来のＧＰＳ信号の態様を予測せずに、受信したＧＰＳ信号の特徴量だけを送信するだけであるからである。

また、図１０のＧＰＳ信号送出予定時刻は考慮せず、図７のメッセージの到着順にバイナリ列への書き込みを行うものとする。図１０の「送出予定時刻」は、「送出時刻」と読み替える。過去のＧＰＳ信号の受信態様を記録しておき、ＧＰＳ信号再生装置５はその通りのＧＰＳ信号を再生する為である。

本実施例によれば、屋内の厳密な位置情報を提供することはできず、また、時刻情報もネットワーク遅延時間に依存して遅延するが、簡単な手段で、現存のリピータ方式によって提供する位置情報提供のスケーラビリティを上げることが可能となる。

−−−（３）第三の実施例−−−
本実施例は上記第二の実施例に若干の改良を加えることで実現するもので、ネットワーク遅延の考慮はしないものとなる。この場合、ＧＰＳ信号再生情報転送装置９において得られたＧＰＳ信号転送遅延時間の情報に、ＧＰＳ信号再生装置管理テーブル９−２８０の位置情報９−２８３から得られたハミング距離分だけ、ＧＰＳ信号転送遅延時間を補正する。また、図７（２）のＧＰＳ信号到着時刻を前記補正後の情報に変更する。

本実施例によれば、時刻情報もネットワーク遅延時間に依存して遅延して誤差が生じる点は第二の実施例と同じであるが、第二の実施例より精度の良い位置情報を屋内環境に提供できる。また、第一の実施例よりは簡単な構成・手段で、現存のリピータ方式によって提供する位置情報提供のスケーラビリティを上げることが可能となる。

−−−（４）第四の実施例−−−
上記第一の実施例において示したＧＰＳ信号再生システムでは、ＧＰＳ衛星４機分ＧＰＳ信号を再生する機能を有することとしていたが、この実施例では図１４に示すように、１つのＧＰＳ信号再生機能＝送信モジュール５−８が１つのみにて実現する。この方式について、まずは図１０のシリンダ型メモリの概念図を援用して説明する。図１０の例では、ＰＲＮ＃１，ＰＲＮ＃５，ＰＲＮ＃７，ＰＲＮ＃１１に対応した各スイッチ５−４の制御信号を、シリンダ型メモリの所定の場所に書き込むとしている。

一方、図１４に示す第四の実施例におけるＧＰＳ信号再生装置５によれば、ＰＲＮ＃１，ＰＲＮ＃５，ＰＲＮ＃７，ＰＲＮ＃１１の前記制御信号（マイコン５−２が出力）の全てが「１」の場合、ＰＬＬ周波数シンセサイザ５−３は「１／２π」の位相の信号を生成し、一方、全ての前記制御信号が「−１」の場合、ＰＬＬ周波数シンセサイザ５−３は「―１／２π」の位相の制御信号を生成し、それ以外の場合は、スイッチ５−４をグランドに落した制御信号とする。前記スイッチ５−４では、前記マイコン５−２からの制御信号に基づいて「１／２π」、「−１／２π」らの搬送波を切り換えて擬似的なＧＰＳ信号の合成波を再生する。

または、ＰＲＮ＃１，ＰＲＮ＃５，ＰＲＮ＃７，ＰＲＮ＃１１の前記制御信号の１／２πの位相の信号の制御命令を「＋１」とし、―１／２πの位相の信号の制御命令を「−１」として、これらの信号を加算し、０より大きければ１／２πの位相の信号、０より小さければ−１／２πの位相の信号、０であればグランド信号としても良い。

または、ＰＲＮ＃１，ＰＲＮ＃５，ＰＲＮ＃７，ＰＲＮ＃１１の前記制御信号を巡回して順番に採用するという方法もありえる。この方法では、統計的には、あるＰＲＮコードとの相関率は１／４に留まるが、残り３／４は１／２の確率で一致することになるので、統計的には相関率は５／８になる。 ＰＲＮによる拡散率は１０２３であるので、感度の低下を甘受すれば、ＧＰＳ受信機による測位は可能である。

図１５にＧＰＳ信号の合成波の生成概念を示す。この場合、増幅器５−１４が、前記ＰＬＬ周波数シンセサイザ５−３から得た、ＰＲＮ＃１，ＰＲＮ＃５，ＰＲＮ＃７，ＰＲＮ＃１１の前記制御信号の１／２πの位相の信号の制御命令を＋１とし、−１／２π逆相の信号の制御命令を−１としてこれらの信号を加算する。そして前記信号の加算結果に応じて、前記マイコン５−２に制御されたスイッチ５−４が―４倍から４倍までの振幅の生じるＧＰＳ信号の合成波を生成する（この合成波の生成に関しては、上述してきた通り、スイッチ５−４がＢＰＳＫ変調により変調波を生成するのと同様である）。図１６（１）に、この信号の加算結果を、同図（２）にその加算結果から再生されるＧＰＳ信号の合成波の概念図を示している。

以上、本発明を実施するための最良の形態などについて具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本実施形態によれば、屋外でＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号を、イーサネットによるＬＡＮ、あるいはインターネットなどのＷＡＮといった既存回線を介して、屋内環境に転送する＝リピータを行なうことが可能である。つまり、一般的なネットワーク回線を活用してＧＰＳ信号のリピータを行うことが可能となり、従来技術よりも配線のコストや手間を大幅に低減可能である。しかも、こうした構成で屋内に送信されるＧＰＳ信号は、現存のＧＰＳリピータ技術では不可能であった屋内における絶対位置情報を得られるものであり、既存のＧＰＳ受信機で受信して精度良く自機位置を特定できるものとなっている。従って、屋内環境でＧＰＳ信号を受信する場合であっても特別のＧＰＳ受信機を用意する必要もなく、ユーザに負担を強いることも無い。

したがって、高精度の位置情報に対応するＧＰＳ信号を簡便かつ低コストで屋内に配信し、屋内でのＧＰＳ位置情報利用を可能とする。

本明細書の記載により、少なくとも次のことが明らかにされる。すなわち、ＧＰＳ信号再生方法において、前記ＧＰＳ信号再生装置が、所定装置より取得したか或いは所定の記憶装置にて予め保持している前記所定装置でのＧＰＳ信号受信位置の情報と、当該ＧＰＳ信号再生装置の位置情報と、前記特徴量より得られる前記ＧＰＳ信号の発信源であるＧＰＳ衛星の位置情報とに基づいて、前記ＧＰＳ衛星と当該ＧＰＳ信号再生装置との間の距離を算定し、この距離により前記特徴量を補正し、補正した特徴量に応じて前記発振部を制御してＧＰＳ信号を再構成し、再構成したＧＰＳ信号を前記屋内送信アンテナにより屋内に送信する、としてもよい。

また、前記ＧＰＳ信号再生方法において、前記ＧＰＳ信号再生装置が、所定装置より取得したか或いは所定の記憶装置にて予め保持している前記所定装置でのＧＰＳ信号受信位置の情報と、当該ＧＰＳ信号再生装置の位置情報と、前記所定装置より取得した所定時間後の特徴量より得られる前記ＧＰＳ衛星の位置情報とに基づいて、所定時間後の前記ＧＰＳ衛星と当該ＧＰＳ信号再生装置との間の距離を算定し、この距離により前記特徴量を補正し、補正した特徴量に応じて 前記再構成したＧＰＳ信号の前記屋内送信アンテナからの送信時刻を制御する、としてもよい。

また、前記ＧＰＳ信号再生方法において、他装置と通信可能な情報処理部、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する受信モジュール、およびＧＰＳ信号の屋外受信アンテナを少なくとも備えたＧＰＳ信号再生情報転送装置が、前記屋外受信アンテナを介して前記受信モジュールが受信した屋外ＧＰＳ信号に基づいて、屋外ＧＰＳ信号の転送遅延時間、または屋外ＧＰＳ信号のメッセージに含まれるパラメータを特徴量として抽出し、ネットワークを介して通信可能に結ばれ屋内に設置されたＧＰＳ信号再生装置に転送する、としてもよい。

また、前記ＧＰＳ信号再生方法において、前記ＧＰＳ信号再生情報転送装置が、前記パラメータからＧＰＳ衛星の位置情報を算定し、このＧＰＳ衛星の位置情報と、ＧＰＳ信号再生装置より取得したか或いは所定の記憶装置にて予め保持しているＧＰＳ信号再生装置の位置情報とに基づいて、ＧＰＳ信号再生装置の位置における屋外ＧＰＳ信号の転送遅延時間を算定して前記特徴量を補正し、ここで補正した特徴量をＧＰＳ信号再生装置に転送する、としてもよい。

１ ＧＰＳ信号受信機
７ ＧＰＳ衛星
５ ＧＰＳ信号再生装置
５−１ 水晶発振器
５−２ マイコン（情報処理部）
５−３ ＰＬＬ周波数シンセサイザ
５−４ スイッチ
５−５ 抵抗
５−６ フィルタ
５−７ 送信アンテナ（屋内送信アンテナ）
５−９ ＧＰＳ信号受信モジュール（受信アンテナ含む）
５−１０ 相関部
５−１１ 合成器
５−１２ ＰＬＬ周波数シンセサイザ
５−１４ 増幅器
５−２２ ネットワークインターフェイスカード（通信部）
５−２０２ メッセージ送受信部
５−２０８ バイナリ列生成プログラム
５−２０６ Ｃ／Ａコード格納プログラム
５−２１０ 時刻補正制御プログラム
５−２１１ ＧＰＳ信号再生装置構成管理プログラム
５−２１２ 航法メッセージ再生プログラム
９ ＧＰＳ信号再生情報転送装置
９−５ マイコン（情報処理部）
９―９ ＧＰＳ受信アンテナ（屋外受信アンテナ）
９―１１ ＧＰＳ信号特徴抽出部
９−１２ ＧＰＳ信号選択部
９−２２ ネットワークインターフェイスカード（通信部）
９−２４ メモリ（記憶装置）
９−２４５ メッセージ送受信部
９−２４４ ＧＰＳ信号加工部
９−２４３ ＧＰＳ信号再生装置情報管理部
９−２４１ ＧＰＳ信号受信部
９−２５ ＣＰＵ
９−２７ ハードディスクコントローラ
９−２８ ハードディスク（記憶装置）
９−２９ 外部インターフェース群
９−２８０管理テーブル
１００ ＧＰＳ信号再生システム

Claims (8)

1. 他装置と通信可能な情報処理部、ＧＰＳ信号の発振部、およびＧＰＳ信号の屋内送信アンテナとを少なくとも備えたＧＰＳ信号再生装置が、ネットワークで結ばれた所定装置より、当該所定装置が屋外で受信したＧＰＳ信号の特徴量の情報を取得し、当該特徴量に応じて前記発振部を制御してＧＰＳ信号を再構成し、再構成したＧＰＳ信号を前記屋内送信アンテナにより屋内に送信する、ＧＰＳ信号再生方法。
2. 前記ＧＰＳ信号再生装置が、
   所定装置より取得したか或いは所定の記憶装置にて予め保持している前記所定装置でのＧＰＳ信号受信位置の情報と、当該ＧＰＳ信号再生装置の位置情報と、前記特徴量より得られる前記ＧＰＳ信号の発信源であるＧＰＳ衛星の位置情報とに基づいて、前記ＧＰＳ衛星と当該ＧＰＳ信号再生装置との間の距離を算定し、この距離により前記特徴量を補正し、補正した特徴量に応じて前記発振部を制御してＧＰＳ信号を再構成し、再構成したＧＰＳ信号を前記屋内送信アンテナにより屋内に送信する、請求項１に記載のＧＰＳ信号再生方法。
3. 前記ＧＰＳ信号再生装置が、
   所定装置より取得したか或いは所定の記憶装置にて予め保持している前記所定装置でのＧＰＳ信号受信位置の情報と、当該ＧＰＳ信号再生装置の位置情報と、前記所定装置より取得した所定時間後の特徴量より得られる前記ＧＰＳ衛星の位置情報とに基づいて、所定時間後の前記ＧＰＳ衛星と当該ＧＰＳ信号再生装置との間の距離を算定し、この距離により前記特徴量を補正し、補正した特徴量に応じて 前記再構成したＧＰＳ信号の前記屋内送信アンテナからの送信時刻を制御する、請求項１または２に記載のＧＰＳ信号再生方法。
4. 他装置と通信可能な情報処理部、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する受信モジュール、およびＧＰＳ信号の屋外受信アンテナを少なくとも備えたＧＰＳ信号再生情報転送装置が、
   前記屋外受信アンテナを介して前記受信モジュールが受信した屋外ＧＰＳ信号に基づいて、屋外ＧＰＳ信号の転送遅延時間、または屋外ＧＰＳ信号のメッセージに含まれるパラメータを特徴量として抽出し、ネットワークを介して通信可能に結ばれ屋内に設置されたＧＰＳ信号再生装置に転送する、請求項１から３のいずれか１つに記載のＧＰＳ信号再生方法。
5. 前記ＧＰＳ信号再生情報転送装置が、
   前記パラメータからＧＰＳ衛星の位置情報を算定し、このＧＰＳ衛星の位置情報と、ＧＰＳ信号再生装置より取得したか或いは所定の記憶装置にて予め保持しているＧＰＳ信号再生装置の位置情報とに基づいて、ＧＰＳ信号再生装置の位置における屋外ＧＰＳ信号の転送遅延時間を算定して前記特徴量を補正し、ここで補正した特徴量をＧＰＳ信号再生装置に転送する、請求項１から４のいずれか１つに記載のＧＰＳ信号再生方法。
6. 他装置と通信可能な情報処理部、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する受信モジュール、およびＧＰＳ信号の屋外受信アンテナを少なくとも備え、前記情報処理部が、前記屋外受信アンテナを介して前記受信モジュールが受信した屋外ＧＰＳ信号に基づいて、屋外ＧＰＳ信号の転送遅延時間、または屋外ＧＰＳ信号のメッセージに含まれるパラメータを特徴量として抽出し、ネットワークを介して通信可能に結ばれ屋内に設置されたＧＰＳ信号再生装置に転送する、ＧＰＳ信号再生情報転送装置と、
   他装置との通信可能な情報処理部、ＧＰＳ信号の発振部、およびＧＰＳ信号の屋内送信アンテナとを少なくとも備え、前記情報処理部が、ネットワークで結ばれたＧＰＳ信号再生情報転送装置より、当該ＧＰＳ信号再生情報転送装置が屋外で受信したＧＰＳ信号の特徴量の情報を取得し、当該特徴量に応じて前記発振部を制御してＧＰＳ信号を再構成し、再構成したＧＰＳ信号を前記屋内送信アンテナにより屋内に送信する、ＧＰＳ信号再生装置と、
   を含むＧＰＳ信号再生システム。
7. 他装置との通信を行う通信部と、
   ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する受信モジュールと、
   ＧＰＳ信号の屋外受信アンテナと、
   前記屋外受信アンテナを介して前記受信モジュールが受信した屋外ＧＰＳ信号に基づいて、屋外ＧＰＳ信号の転送遅延時間、または屋外ＧＰＳ信号のメッセージに含まれるパラメータを特徴量として抽出し、ネットワークを介して通信可能に結ばれ屋内に設置されたＧＰＳ信号再生装置に転送する情報処理部と、
   を備えるＧＰＳ信号再生情報転送装置。
8. 他装置との通信を行う通信部と、
   ＧＰＳ信号の発振部と、
   ＧＰＳ信号の屋内送信アンテナと、
   ネットワークで結ばれたＧＰＳ信号再生情報転送装置より、当該ＧＰＳ信号再生情報転送装置が屋外で受信したＧＰＳ信号の特徴量の情報を取得し、当該特徴量に応じて前記発振部を制御してＧＰＳ信号を再構成し、再構成したＧＰＳ信号を前記屋内送信アンテナにより屋内に送信する情報処理部と、
   を備えるＧＰＳ信号再生装置。