JP2011504597A5

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Publication number: JP2011504597A5
Application number: JP2010534976A
Authority: JP
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2014-02-06

Description

【書類名】明細書
【発明の名称】航行データ収集および信号の後処理システム
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年１１月２５日に出願した、並列データ収集及び信号処理を有する地球航行衛星システム受信機、関連方法及びその装置を名称とする、米国仮出願第６０／９８９，９４５号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、衛星航法システムに関し、特にデータ収集と信号処理を時間的及び空間的に隔て、位置解答を実時間でする必要はなくバッチ処理が可能な場合の位置解答用装置に関する。
【０００３】
（先行技術）
基本的に、地球規模の衛星航法システム（GNSS）受信機には、緯度、経度並びに高度の記述又は地図上にアイコンの提示のいずれかによって決定位置を提供することが期待されている。そのオプションとして、GNSS受信機は速度、向首方向及び非常に正確な時間情報をも提供可能である。完全自律型GNNS受信機、即ち外部情報源から得られるいかなる種類の時間、位置、ドップラー又は暦支援情報の無いGNSS受信機は、軌道衛星からの迅速に変化する信号を捜索するに際してかなりの遅延後にのみ初期位置決定をすることができる。
【０００４】
完全自律型GNSS受信機で初期位置決定を得る為に長時間が必要な為、携帯型装置電源の消費電力はかなりの量になる可能性がある。多くの応用分野において、GNSS受信機は更新された決定位置が写真やその他の図形との提携を可能にするためにその場に残されねばならない。
【０００５】
無線受信機の感度は受信機が動作するのに必要な最小のラジオ波強度の判断基準である。自律型受信機においては、受信した信号強度は衛星による“航法メッセージ”データ送信（Navigation Message data broadcast）を復調するのに十分良好でなければならない。
【０００６】
補助装置付きGNSS受信機では、ドップラー、暦、時間及び衛星軌道の全てを支援データとして引渡しを受け、且つ衛星による信号一斉送信を得る必要が無いので、初期位置決定をするのにずっと短い時間で済む。累算器における相関処理利得はノイズに深く埋もれる程にかすかな信号を使って擬似領域（pseudorange）を得ることを可能にする。そこで、もしも“航法メッセージ”を復調しなくてもよいならば、その効力はずっと大きな感度を持つGNSS受信機にある。実際、補助装置付きGNSS受信機の中には屋内や船の甲板下での動作が可能なほどに高感度のものもある。
【０００７】
GNSS補助は位置決定を試みる前に必要であり、サーバーやビーコンへの生データ接続により又は合成補助を通して得ることができる。合成補助を生むために使われるいかなるデータもその最大期限切れ期間はほんの数日間のはずである。その後、新規情報を得るためにはサーバーへの別のデータ接続を再設定する必要がある。合成補助も又、支援情報が特に適切で有用に構築されるよう利用者の大まかな位置を得ることを必要とする。例えば、ドップラー情報は独特の小領域に特有なので、利用者がどちらの領域にいるかがどんな情報を送る必要かを知るうえで非常に重要となる。
【０００８】
一般に、補助装置無し受信機及び補助装置付き受信機の両者は、多くの場合、信号相関を行うために特殊なハードウエアを必要とするので高価である。GNSS受信機を他の装置と一体化する場合、その受信機はデータ収集装置内の既存メモリーを一般的に言って共有しない。諸位置は一秒間に一回計算されるのが典型的であり、しかも迅速に移動する装置や応用ソフトに対し十分な空間解像度を提供しないおそれがある。
【０００９】
（発明の概要）
本発明航法システムの実施態様は、簡潔に言うと、衛星航法信号のデータ収集用無線受信機、それら信号サンプルを保存する記憶装置、及び衛星航法原信号を収集した時無線受信機用に元となる位置決定を抜き出す為に記憶装置内のデータを再生および信号処理する後処理ユニットから成る。
【００１０】
本発明航法システム実施態様のひとつの利点は、支援情報が必要なのに何も現時点では入手出来ない時に、位置決定をなし得ることにある。
【００１１】
本発明航法システム実施態様のいまひとつの利点は、現時点で受信機が十分長く操作されていなかった時でさえも位置決定をなし得ることにある。
【００１２】
本発明航法システム実施態様の更なる利点は、受信機が一秒よりも長く操作されなかった時でさえも位置決定をなし得ることにある。
【００１３】
本発明航法システム実施態様の尚更なる利点は、携帯型ユニットの電池から非常に小さい電力コストで位置決定をなし得ることにある。
【００１４】
本発明航法システム実施態様のいまひとつの利点は、一連の位置決定が非常に短い時間間隔でなし得ることにあり、その時間間隔は、従来の装置で典型的な一秒に対し、ミリ秒の程度であることが可能である。
【００１５】
本発明のこれら及び他の目的ならびに利点は、以下で種々の図像に描かれている好ましい実施態様の詳細説明を読めば当業者にとって疑いなく明らかとなるであろう。
（実施形態の詳細な説明）
【００１６】
図１は本発明システムの実施態様を表す。ここにおいてこのシステムを100と表示する。システム100は、GNSS衛星伝送装置からサンプル抽出した未処理のデジタル化された無線周波数（RF）データ又は中間周波数（IF）データを収集する独立のGNSSデータ収集ユニット102を含む。数台のGNSSデータ収集ユニット102が、それらを稼動する場所や時間に対応するGNSS衛星伝送を別々に収集するために使われてもよく、そしてもしも計画を実践できるなら異なった時間と場所に単独のGNSSデータ収集ユニット102を配備してもよい。
【００１７】
それから、単独の後処理装置104又は多くの後処理装置を、未処理のデジタル化されたRFまたはIFデータサンプルをそれぞれにバッチ処理する為に使用できる。単独の後処理装置は、対応する未処理のデジタル化されたRFまたはIFデータサンプルを収集する時それぞれのGNSSデータ収集ユニット102の少なくとも位置を抽出するはずである。後処理装置104は、速度、時間、並びに移動と過去に訪れた場所についての他の航法データを、収集した未処理のデジタル化されたRFまたはIFデータサンプルに対応するGNSSデータ収集ユニット102によって抽出するためにも使用可能である。
【００１８】
支援情報メッセージ106は、未処理のデジタル化されたRFまたはIFデータサンプルが収集され報告された場所と時間に関連した支援情報を含む外部GNSS補助サーバーによって提供されて良い。そのような支援情報は差異補正に必要な情報と同じくらいに簡潔であり得るか、又は迅速、高感度、室内でのGNSS位置決定を成すのに必要とされる完全暦、衛星軌道、ドップラー及び時間情報ほどにおおがかりであり得る。その支援情報はまた、データ消去技術に使用する衛星による未処理データビット一斉送信を含むこともあり得る。そのような支援情報メッセージ106は予約申し込みに基づきインターネットサーバーによって提供されるということもあり得る。
【００１９】
その支援情報メッセージ106は、未処理のデジタル化されたRFまたはIFデータサンプルが収集された後や、位置解答の為にサンプル処理の必要がある以前であれば何時でも良好に受信できる。
【００２０】
各々の独立GNSSデータ収集ユニット102からの未処理デジタル化RF又はIFデータサンプルは、任意の適切な記憶媒体又は通信装置上の後処理装置104へ配信できる。例えばUSB駆動装置、SDカード、インターネット、電話、無線等。その様な配信は一方向的であり、配信を即時に実行する必要はない。関連する配信遅延に対しては実質的な制限は無い。未処理のデジタル化されたRF又はIFデータサンプルは、互いを区別する為に、なんらかの識別装置に応じて標識付けをされる。
【００２１】
それら未処理のデジタル化されたRF又はIFデータサンプルは、第三者にとってなんらかの意味を持つ時間と場所で収集される。例えば、写真またはビデオ画面が撮られた地点で。識別装置は、上記未処理のデジタル化されたRF又はIFデータサンプルと写真又はビデオ画面作成に対するそれらの最終的な位置解答を関連づける為に使われる。将に何時何処でその写真又はビデオ画面が撮られたかを知ることは、例えば、受像対象の識別又は目録作りの為、あるいはビデオ画面の時間同期化を可能にする為に重要であり得る。
【００２２】
GNSSデータ収集ユニット102は、マイクロ波アンテナ108並びに軌道衛星からのGNSS信号受信しそれらを中間周波数（IF）へと逓減するためのラジオ波（RF）フロントエンド110 を組み込んでいる。デジタイザー112は、RF, IF又は基底帯域をサンプル抽出するために使われ、非揮発性書庫ファイル記憶装置114内に記憶用の未処理データを集める。それは、USBドライブ類やSDカード類に汎用されているもののようなフラッシュメモリー型となることがある。
【００２３】
タイマー116は、書庫ファイル記憶装置114内への記憶用に未処理データを収集する為にRF110とデジタイザー112長くそして駆動され使われるタイミングを制限する。駆動期間は極めて短く、即ち１秒以下にすることができる。収集データは１ミリ秒記録ほどに短くさえ出来る。何故なら、そのGNSSデータ収集ユニット102は、収集と追跡用に必要な搬送波とコード検索の全てをするためにサンプルを何度も何度も繰り返し再生できる筈だからである。そのGNSSデータ収集ユニット102は又、数百あるいは数千にも及ぶソフトウエア相関器を利用できる筈である。かく言うのは、再実行と相関が同時進行する必要はないからである。支援情報メッセージ106は更に、１ミリ秒ほどに短いサンプル記録からさえも有用な航法解決策を抽出できるのを助ける筈である。
【００２４】
例えば一実施態様において、全GNSSデータ収集ユニット102が一枚のメモリカードまたはUSBドライブに組み込むことが出来る場合があり、その場合カメラに差し込んで使うことができるであろう。そのときには、カメラがGNSSデータ収集ユニット102を起動させ、それが撮った未処理デジタルデータサンプルがID標識によって作成された写真類と関連付けられる筈である。それから、メモリカードまたはUSB
ドライブは取り外され、撮影された写真類の位置解答を得る為にしばし後で後処理装置104へ引き渡されることになる。
【００２５】
後処理装置104は、収集されたGNSSデータサンプルを受け取る入力120及び逓減GNSS伝送装置のデジタル化されたサンプルからの航法位置解答を抽出用基底帯域デジタル信号処理装置（DSP）122を組み込こんでいる。DSP122向け種々の商品化されて発売されている単一チップ解決策は、STマイクロエレクトロニクスによるVespucci STA2051 GPS制御器を組み込んでいるが、複数の相関器124をソフトウエア実装を利用することが有利かもしれない。ソフトウエアGPS受信機（SGR）のようにパソコン上で動作するものであるソフトウエア定義ラジオ（SDR）アプリケーションプログラムは市販されており、RFセンサーから得られるデータを扱う。例えば、NAVSYS社（Colorado Springs, CO）のSGR及びPC/104 Standard製品が挙げられる。
【００２６】
再実行記憶装置126は、記録された衛星飛行体を検索および追跡するために種々の波長とコード相仮説を使って収集したGNSSデータサンプルを繰り返し再生することを可能にする。再実行により集められ蓄積された抽出情報128は、より多くの情報を収集されたGNSSデータサンプルの各再実行において抽出しながら検索と追跡を改良するに際して使われる。最終結末は、外部アプリケーションプログラム132に於いてその後位置解答用出力端子130である。
【００２７】
他の情報134は、例えばデジタル写真又はビデオファイルのような外部アプリケーションに供給できる。この外部アプリケーションは位置解答とこれら他の情報とを関連づけても良い。
【００２８】
図２は本発明の一実施態様におけるGNSSデータ収集ユニット200を表している。そのGNSSデータ収集ユニット200は、アンテナ202、RFクロック204、RFフロントエンド206、サンプルをデジタル化してIFデータストリームに変換するアナログ‐デジタル変換器（ADC）208、メモリーインターフェース210、大容量記憶ユニット212、実時間クロック（RTC）214、マイクロコントローラー216、コンピュウターインターフェース218、携帯型機操作用の蓄電池220、及び電源マネジャー222から成る。このGNSSデータ収集ユニットは、操作中に得られる情報に加えるために、加速度計や羅針盤の様な内部誘導部品を更に含んでも良い。
【００２９】
RFフロントエンド206は、アンテナ202で受信するGNSS衛星からのRF信号を同調させるために使われる。これらは、例えば数MHｚ、基底帯域DC (ゼローIF受信機)、あるいはゼロに非常に近い（ゼロ近似IF受信機）中間周波数（IF）に迄逓減される。第一の場合では、出力は単一信号である筈で、ゼロIFあるいはゼロ近似IFの場合では、位相内（I）信号や直角位相（Q）信号がサンプル抽出の為に生成される。将来において技術が進歩するに連れて、サンプルはなんら逓減を受けることなく、例えば元のRF周波数で、採取されることもあり得る。
【００３０】
アナログ信号データがサンプル抽出され、単式または複式ADC208によってデジタル化される。各サンプルにおけるサンプル抽出周波数及びADCビット数は予め設定する。 1-ビット型ADCが典型的である。 ADC208の出力は１秒間につき数メガビット（MBPS）速度のデータストリームである。
【００３１】
データストリームはメモリーインターフェース210、多くの場合、何らかの追加制御ロジックを備えた先入れ先出し（FIFO）バッファー、を通過し、そして大容量記憶装置212に格納される状態に達する。これは典型的にはNAND フラッシュメモリーチップ又はハードデスクドライブである。コンピュータインターフェース218は、多くの場合USBインターフェースであるが、格納データをパソコンあるいは他の装置へ転送することを可能にする。
【００３２】
RTC214は各データ収集ブロックとの提携用タイムスタンプを供給する。 RTC214は、多くの場合、非常に少ない電力しか消費しない故に連続して作動し続けることが出来る32.768ｋHｚの水晶主体発振器を使っている。一方、 RTCタイマーは、データ収集装置の作動温度範囲に渡ってクロック許容周波数を改善するためなんらかの形式の温度補償（TCXO）を組み込むことができる。収集タイムスタンプの精度が良くなればなるほど、おおがかりな位置決定を得るための信号処理タスクが容易になる筈である。
【００３３】
RTC214の組込みは、助けになるけれど、厳密には必要ではない。 RTCが使われなくても、時間情報は、タイムスタンプがデータを取り込むのを助ける何らか他の方法で得ることができる。または、タイムスタンプが使われなくても、その場合、時間は後ほど取り込まれたデータから抽出できる。
【００３４】
もしもデータ取り込みの時点で収集ユニット200がコンピュータまたはネットワークに接続されているなら、タイムスタンプ情報は外部から得ることができる。標準規格並びに工業技術国立研究所（National Institute of Standards and Technology (NIST)）によるWWV時間一斉送信のような他の無線信号が、正確な時間情報を得るために利用可能な場合もある。他には、より直接的でない方法によって通常の一斉送信信号から時間情報を抽出する。
【００３５】
もしもタイムスタンプが全く供給されないなら、システムはGNSSデータ取り込みから時間情報を抽出するという手段を用いる。もしも取り込み時間窓が十分に長い、例えば長さが少なくとも６秒、ならば、GNSSサブフレームの冒頭を取り込める筈である。そしてもしもRF信号が“航法メッセージ”の復調を見込むのに十分な強さであるなら、GNSSシステムからの週間時間（TOW）を極めて正確なタイムスタンプを供給するために復調できる。
【００３６】
もしも取り込んだGNSS信号が微弱すぎるなら、TOWは直接には復調できず、他のデータ調整技術が信号処理中に採用されなければならない。もしもそれが曖昧な結果を生み出すとしても、いくつかの時間可能性が後ほど従来方法を使ってふるい落とせる場合がある。
【００３７】
操作及び蓄電池充電電力をACアダプター乃至USBまたは他のコンピュータインターフェースによって外部から供給しうる。蓄電池220は再充電可能である。
【００３８】
データ収集ユニット200は、独立型単一目的の装置であることが可能、又は他の装置、例えば写真機、カメラ一体型ビデオ、音声レコーダー、データレコーダー及び再生装置、メモリカード、WLAN付属品、ラップトップ型コンピュータ、携帯型計算器、PDA等、に組み込むことができる。
【００３９】
電源を入れそしてデジタル化したサンプルのデータストリーム収集しメモリーに記録するというデータ収集工程を、利用者がボタンを押すときのように手動で、または或る予めプログラムした時間にRTC214によってのごとく自動的に起動できる。単独起動事象、一連の起動事象又は周期的起動の全てはセンサーからの信号に応答するよう予約設定できる場合がある。例えば、加速が予め設定の或る閾値を越える時に加速度計から。或いは、周囲温度がなんらかの設定値を超える時に自動温度調節器によって。その様なきっかけは又、他の独立した装置によって計算または転送できる場合がある。
【００４０】
外部からの起動事象の更なる例は以下のものを含む：他の装置からデータ取り込みが行われる時、写真がカメラで撮られる時、映画録画の冒頭に、音声記録事象が起こる時、或るデータがメモリーに書き込まれる時、特殊な型のデータが書き込まれる時、書き込まれたデータが或る一定の量を超えた時などである。
【００４１】
きっかけは有線で、無線的に、光学的に、音声によって等で、伝達できる。撮っている写真が後でそれ用に計算した位置解答を持つ必要がある時、例えばカメラストロボの閃光がデータ収集を引き起こす有用な一つの方法ということになる。
【００４２】
幾つかの応用例に於いて、収集ユニットはGNSS未処理IFデータを絶え間なく格納している構成となっている。循環バッファー構成が使用でき、そこでは古いデータに新しく入ってくるデータを上書きし、利用可能なメモリー量によって制限された或る一定の大きさになるまでユニットが常により新しいデータを保持することを可能にしている。この場合、起動事象は、先の例に於けるように収集工程を開始することとは反対に、その工程を停止するために使われることもある。取得収集の実終了は、起動と近接して或いは起動後に予め決めた時間間隔を開けた後の場合があり得る。更にもっと巧緻な起動機構が特定応用例に於いて必要とされる場合があり得る。例えば、二重信号手法を利用できる場合があり、そこでは一番目の信号は起動に備えるのに使われ、二番目の信号は実際の起動に相当する。
【００４３】
図３A-３Cは、図２のユニットの様なGNSSデータ収集ユニットのパッケージ実装と稼動の為の三種類の有用な構成を表している。図３Aに於いては、組み合わせ装置300は大容量記憶装置304を備えたマイクロコントローラー302を搭載する。引き金306は、大容量記憶装置304、その主なる機能は例えばデジタル写真、映画または音声ファイルのような別種のデータを格納することであり得るが、内に預託されることになる未処理サンプル310をGNSSデータ収集ユニット308に収集しデジタル化させるように始動可能である。
【００４４】
図３Bに於いては、GNSSデータ収集ユニット324によって受信される筈の無線引き金322を始動するようにメモリカード320が装備されている。その引き金は内部大容量記憶装置326中への預託用に未処理サンプルが収集とデジタル化をされるようにする。図３Cに於いては、メモリカード330がそれ独自の大容量記憶装置332を保有している。メモリカード330の無線引き金334は、暫定メモリーバッファー338への預託用に未処理サンプルが収集とデジタル化をされるように、GNSSデータ収集ユニット336によって受信される。収集されデジタル化された未処理サンプルはその後無線接続340によってメモリカード330と大容量記憶装置332へ転送される。
【００４５】
未処理GNSSのIF信号がGNSSデータ収集ユニットによって一旦格納され後処理ユニットへ送られてからは、データは位置決定が抽出できるように処理される必要がある。第一段階は衛星飛行体探査である。各衛星飛行体からの非常に微弱な信号を成功裏に検出するために、信号補正が受信信号と信号の局部複製との間でなされる。各衛星飛行体用に記録された信号は、衛星飛行体の異なる位置と異なる相対的な接近速度のせいで異なるコード相と異なるドップラー周波数ずれを付随する筈である。それ故に、可能なコード相とドップラー周波数変位の各組み合わせが仮説収納箱を設定するために使われ得る。各衛星飛行体のコード及び周波数を探索中に、相関器出力の最高点が検出される迄、相関工程が各仮説収納箱に対して繰り返されることになる。これらの最高点は、コード相とドップラー周波数の正しい収納箱が見つかったことを示すものである。
【００４６】
従来のGNSS受信機に於いては、即時のデータ処理要求に追随して行くことは非常に難しい。そこで、多くの場合相関工程はGNSS受信機と一体化した特殊な専用のハードウエアを使って遂行されている。
【００４７】
本発明の殆どの実施態様に於いて、相関工程に対し即時データ処理要求への強制が全く無く、且ずっと安価な相関器類を使うことが出来る。例えば、ソフトウエア相関器を入手可能な外部パソコンによって動作させることができる。
【００４８】
一般の航法受信機信号処理は、主力ホスト処理装置、Intel MMX共同処理装置のような特化した共同処理装置又はグラフィックス処理ユニット（GPU）のような周辺制御装置によって遂行され得る。この型の演算ためにGPU類を使用することは、単純で反復型の並行操作を非常に効率的に処理するためにそれらの能力を提供するので、非常に魅力的である。 ATIやNVidiaのようなパソコンGPU製造業者の大部分は、汎用装置として彼らの処理装置を使用するために、アプリケーションプログラムインターフェイス（API’s）を供給している。いまひとつ選択肢は、信号処理自体の為、又は構文解析と幾つかの特化したサーバーへあるいは分散演算構成のインターネットに接続の汎用演算機への再配分の為に、未処理のGNSS IFデータをインターネット上のサーバーに送ることである。このことは、種々の専門知識や技術と私的蔵書を活用できるので、各位置決定を計算するのに要する時間を劇的に改良できる場合がある。
【００４９】
ひとたび後処理が全ての衛星飛行体を探索してしまうと、コード相とドップラー周波数ずれのより精密な測定が行われる。コード相測定の精度は、良好な擬似領域とそれによる正確な位置決定を得るのに肝要である。
【００５０】
コード相を正確に測定する特別な方法の一つは、先ず信号を擬似雑音（PN）列の加工複製と互いに関連づけることにあり、そしてこれは各衛星飛行体に対して特異的である。入力PN列のコード相とPN複製のコード相の間の時間揃えが正確である時、結果として得た信号の周波数スペクトルを調べるならば、ドップラー周波数変位に対応する線が見られる筈である。コード相整列が完全でないならば、PN列のチップレートだけ間隔をあけた他のスペクトル線 (1.023MHz、GPS C/Aコードに対して) が観測される筈です。なんらかの整列不良が増すにつれて、他の周波数部品の振幅も増大する。それ故に、より高い周波数スペクトル線成分の振幅を最小化するコード整列を選択することによって、正しいコード相を決定できる。
【００５１】
後処理に於ける次の段階は、航法方程式（Eq. 1）を解くことである。その航法方程式は、三つの利用者位置量と一つの受信機クロックオフセットの絶対量が未知数である一組の方程式である。従来の取り組み法では、衛星飛行体の位置は既知と仮定されている。何故なら、ひとたび各衛星の正確な伝送時間が分かるなら、“航法通報”の暦や衛星軌道がそれらが何処にあるかを説明するからである。
【００５２】
四個の未知数があるので、少なくとも４台の衛星飛行体からの測定が位置決定の為に図られる必要がある。各衛星飛行体量が4方向連立方程式にひとつの難問をもたらす。擬似領域は、測定可能なので、既知と仮定される。擬似領域は利用者と各衛星飛行体の間の距離に全衛星飛行体に共通の補償値を加味したものを表す。擬似領域は、コード相測定と各衛星飛行体への送信時間から求められる。
【００５３】
各関連のある衛星＃ｊについて

【数１】
ここで、
上記等式に於いて、
は衛星飛行体 #jの擬似領域であり、高精度のコード相と送信時間抽出に基づいて測定される；
は光の速度であり、既知である；
は利用者位置であり、決定すべき未知数である；
は衛星飛行体#jの位置であり、衛生軌道と時間情報から得られる；
は受信機共通のクロック時間補償であり、決定すべき未知数である；そして
は衛星飛行体#jに対するクロック補償補正であり、衛星軌道情報に基づいている。
【００５４】。
各衛星飛行体についてどの瞬間でものそれらの位置を決定するには、情報２点が必要とされる。情報２点とは、衛星軌道、それは衛星飛行体の軌道モデルを規定する一組のパラメータであるが、及び測定に使われた信号の送信に対応する時間である。
【００５５】
各衛星飛行体に対する送信時間の決定は航法方程式系を解くのに肝要である。送信時間は、入力信号のデータ列を解析し、そしてその特定部分が、衛星によってミリ秒毎に放たれる全擬似ランダムコード列の何処に当てはまるかを突き止めることによって割り出すことができる。あるいは、送信時間は航法方程式系の解の中に追加の未知数として入れることができる。
【００５６】
第一の場合において、基本的には問題は受信した信号のコード列を予想信号のコード列の部分に合わせることにある。もしも、例えばデータ収集ユニット102（図１）が比較的長い時間窓に渡ってデータを取り込むなら、そのユニットは送信時間の謎を解くことを可能にするのに十分な程そのサンプル内情報を収集していることがあり得る。例えば、もしも信号レベルが確実なデータ復号を可能にする程に強いなら、そしてもしもデータ取り込みが少なくとも６秒長さであるなら、例えば後処理ユニット104で復調されたデータは、週間時間（TOW）タイムスタンプを持つ筈である。これは明らかに送信時間決定を可能にするということになる。
【００５７】
もしもデータ取り込み窓がより小さいけれど、それでも尚幾つかのデータビット(各20ms、GPS C/A コードに対して) を含む程に長いなら、そしてもしもデータ取り込みが起こる時にデータビット転移が時間窓で起こるならば、従来のデータ位置合わせ技術を異なった位置合わせ仮説に使用出来るということもあり得る。どんな補助サーバーも、図１の106のように、GNSS一斉送信データビット列情報を供給できる筈である。
【００５８】
その様なデータビット列は、データ消去技術用探索工程に於いても使用でき、更に相関工程の処理利得を増すことができる。計算集中的ではあるけれど、場合によってはこの技法は受信機の感度を従来の補助装置付きGNSS受信機のレベルを超えて高めることが出来る。
【００５９】
データ時間窓に取り込まれたデータビットが無い場合がある。これは、データ収集がGNSS信号構造のサブフレーム４又は５中に起こる時、GPS C/A コードにとって特に重要である。幾つかの事例において、ビット転移の無いこれらの時間窓は１秒より長い可能性がある。これらの場合においては、データ位置合わせ技術は送信時間抽出目的には使用できない。
【００６０】
もしもタイムスタンプ情報が、起動事象がビット転移を起こさない可能性が高い状態で時間間隔内で起こるかどうか決めることが出来るほどに十分正確ならば、例えばマイクロコントローラー216はデータ収集工程をビット転移が高い確率で起こる時間窓まで延期するということもあり得る。一方、二重データ取り込みが実行できるかもしれない。そこでは、第一の取り込みは駆動の瞬間に、第二のものは後ほどより好ましい時間窓中に遅れずに実行することが可能。第二のデータ取り込みは正確な時間情報を抽出する為に解析できるであろう。この高精度の時間をその後で、第一と第二のデータ取り込みの間に経過した時間量を求めることによって、PNコードの継続時間である１マイクロ秒以内に、第一のデータ取り込みをGNSS信号に合わせるために使うことが出来る。かくて、駆動の瞬間での第一のデータ取り込みの地理的位置は、精密な時間測定情報を抽出するために第二のデータ取り込みを解析することによって正確に決定できる。
【００６１】
もしもタイムスタンプが不適切な時間窓中に起動が起こるかどうか決めるのに足る正確さで無いならば、又はもしもタイムスタンプが全く無いならば、その時にはデータ取り込み時間長さはデータ取り込み内でビット転移が起こる確率を増すために延長することもあり得る。これはメモリスペースの点で高くつく、というのは数秒分のデータ取り込みを必要とするかもしれないので。収集は多重の比較的短い時間窓中に起こる場合もある。少なくとも一つの時間窓内でビット転移が起こる確率を最大化するために窓と窓の間にそのうち適切な間隔を開けることになる。もしも前のデータ収集が送信時間抽出を考慮したなら、そしてタイムスタンプ情報が先行と現行のデータ取り込み間の時間間隔を決めるに十分なほど正確であるならば、先行のデータ取り込みから得られる送信時間にタイムスタンプ差を加えることによって現行のデータ取り込みの送信時間を求めることが可能となる。二つのデータ取り込みの間の時間間隔は、タイムスタンプの予測できない最大の時間ずれと関連づけられるが、この技法が伝播時間を時間抽出目的に必要に適う正確さでもって提供できるか否かを決めることになる。
【００６２】
いまひとつの非常に異なる問題解決法は、航法方程式系を解くに際して送信時間を未知数として含むことである。この事例において、使われている衛星飛行体間伝播遅れのマイクロ秒整数値の概略差を知ることが重要となろう。この方法ならば、送信時間は、各衛星飛行体にとって独立の未知数なのに対して、全衛星飛行体のものの中で単一の未知数によって表すことができる。結果として、航法方程式系の未知数の数は４から５に増した。その結果、今や少なくとも５台の衛星飛行体が方程式系を解くのに必要となる。
【００６３】
衛星飛行体各々からの伝播時間のおおよその差を求める一つの方法は、仲間のおおよその位置情報持つことにある。その様なことは多くの場合、明確な伝播時間差情報を提供するために、実位置から150キロメートル以下である必要がある。衛星飛行体によって送信されたPRNコード列はミリ秒毎に繰り返し、信号はその時間内に300キロメートル伝播することになる。もしも位置不確実性がその半分150キロメートルより大きいと、おおよその伝播時間差の点で違った仮説を試すことが必要となる。従来の補助装置付きGNSSシステムにおいては、このおおよその位置情報はｚ-数又は整数ミリ秒と呼ばれ、所謂整数不確実性問題を解く必要がないことによって多量の時間と労力を節約している。
【００６４】
従来の問題解決法において、もし利用者位置が擬似領域方程式系を解くことによって既に決まっているなら、ドップラー周波数方程式系は利用者の速度と受信機クロックの周波数補償を決めるために使われる。
【００６５】
本発明の実施態様は、ドップラー周波数方程式系を使う時には利用者速度は無視しても構わないと仮定する。おおよそのタイムスタンピングは衛星飛行体位置と速度決定に使われる。ドップラー変位測定は代わりに大まかな利用者位置について解くために過去にさかのぼって使われる。それから、擬似領域方程式においてこの先行の強みをもってして位置の解を計算することが出来き、かくして最終的で正確な位置が非常に迅速に得られる。
【００６６】
しかし、ドップラー変位測定はコード相測定程には正確でないため、又おおまかな時間情報が使われているために、結果として得た計算位置は擬似領域方程式から得たもの程には正確ではない。しかしながら、多くの場合、ドップラー変位測定による利用者位置決定は、衛星飛行体間のおおまかな伝播時間差をその後で決定する為のおおまかな位置として使うのには十分な正確さである筈である。最低でも、それはおおまかな伝播時間差仮説をすっと少数の可能性に限るに十分なほどに正確なはずである。
【００６７】
ひとたび大まかな位置が得られると、擬似領域方程式が精密な位置決定と絶対送信時間を決定するために使うことが出来る。コード相と衛星飛行体クロック補償のためのあらゆる補正後、もしビット転移時点が既知であるなら、伝播時間は最も近い整数倍数のミリ秒に、または二十ミリ秒に最も近い倍数に切り上げることができる。データ位置合わせ技法もまた二十ミリ秒の追加の倍数によって送信クロックを補償する為に使うことができる。ひとたび調整した送信時間が得られるなら、決定した送信時間を使って航法方程式系を解くことによって、位置決定は更に改良できる。
【００６８】
各関連の衛星飛行体 #j に対しての“ドップラー周波数変位方程式系” は、等式(2)であらわされる。
【数２】
ここで、
は光の速度であり；
は、ドップラーシフトを含む衛星＃ｊ周波数シフトキャリアで、正しい周波数情報に基づいて測定される。
は衛星飛行体 #j の送信された搬送波（1.57542 GHz 引くL1帯に対する衛星飛行体クロック周波数エラー）であり、既知数；
は衛星軌道と時間情報から得られる衛星飛行体 #jのベクトル速度であり；
は利用者速度であり、ゼロと仮定される；
は利用者位置であり、決定すべき最も重要な未知数；
は衛星飛行体 #jの位置であり、それは衛星軌道と時間情報から得ることができる；そして
はRFクロック周波数補償であり、決定すべき未知数である。
【００６９】
その様な技法は、従来の補助装置付き受信機、そこでは位置支援が与えられるが、それらと同レベルへの位置支援の恩恵を受けずに受信機の感度を拡張するために使うことができる。その技法は、他の従来型補助装置付き搬送波非依存支援用受信機にも使用できる。その様な従来型受信機では多くの場合位置支援が与えられていないが、それらは例えば携帯電話用途のものであり、そこでは補佐プロバイダーはサービングセル情報へのアクセス権をもっていないか又はサービング携帯電話基地局の座標を知らないものである。
【００７０】
図４は、位置支援情報が無くても、時間を改善し且つ最初の位置決定を作成する労力を減ずる為の方法400を示す。方法400は二つの部分から成り、第一の部分において大まかな位置を上記したドップラー変位測定を使って見出し、第二の部分において見出した大まかな位置が擬似領域方程式の解を求めるのを手助けする為に使われる。具体的に言えば、段階402が方程式―2 へ入れる必要があるドップラー変位測定値を得る。段階404が方程式―２を解き、おおまかな位置解を与える。
【００７１】
そしてそこでは、利用者位置は如何なる可観測衛星に対しても擬似領域整数多義性を持っていないか、あるいは可能な利用者位置の数は擬似領域整数多義性のために小さな一組の解に減らされる。段階406は可観測衛星に対する擬似領域を測定する。段階408は、先に得た大まかな位置を利用して、方程式−１
を解く。段階410は見事に詳細で正確な利用者位置の解決を出力する。
【００７１】
得られた位置は特定の瞬間に遅れることなく利用者位置を与える。これらの瞬間は任意に選択され、データ収集期間中の如何なる時点でも起こりうる。任意に選択された如何なる測定時点も、利用者−衛星飛行体間距離の変化故の積分期間に渡る相関ピークの変位を適切に補正するように規定されなければならない。比較的長い期間に渡って入力信号を関連付ける時でさえも。
【００７２】
従来のGNSS受信機において、未処理GNSS IF データは同時進行で処理されなければならず、多くの場合、新測定は毎秒行われる。二つの測定時点間の位置を決めることは不可能である。というのは、補間に必要なデータは多分既に廃棄されているからである。
【００７３】
本発明の実施態様はそれほど制限されない。元のデータは、収集時間窓の中で如何なる瞬間でも位置を再計算するために再処理できる。これら新利用者位置は、非常に精密な測定瞬間間隔を使って確かめることができる。その様なことは、利用者の通った詳細な道筋を決める必要がある場合、事故再現解析のような場合に特に有用である。
【００７４】
GNSSデータ収集ユニット200内の二つの基板搭載クロックは、較正、RTC214、及びRFフロントエンド206とADC208によって使われるRFクロック204を必要とする。 RTCに対しては、正常な位置決定中に得られるGNSSタイムデータに基づいて存在するどんな絶対時間補正をも較正することが通常は可能である。測定された補正はRTCタイムを再調整するために使うことができるか、又は、信号処理ユニット中で将に補償のために使われる。
【００７５】
時をたがえず、好ましくは数日に渡って、間隔をおいた位置決定のための異なった時間補正に基づいて、タイムスタンプ情報を更に改良するために使うことのできるRTC周波数補正情報を見積もることも可能である。また、タイムスタンプが最も近いクロック較正時点（後退も前進も可能）からどれだけかけ離れているか、並びに見積もった最悪ケースのクロック変位に基づいてRTCタイムスタンプ不確実性を評価することも可能である。この許容範囲は、タイムスタンプが較正時点に近い時は窮屈であり、最後の較正時点を脱するにつれて徐々に増大するはずである。データ位置あわせ技法が使われる時に時間探索窓を制限する為に、いかなるRTCタイムスタンプ不確実性も重要である。各正常な新位置決定用に精密な時間情報がえられ、そしてそれは新タイムスタンプ較正時点を表している。このようにして、この新較正時点周りのタイムスタンプ許容範囲が改良できる。
【００７６】
RFクロック周波数補正情報は、ドップラー周波数方程式系を解くことによって計算することができ、そしてそれはGNSSデータ収集ユニットへ返書かまたは信号処理ユニットに格納かのいずれかを受ける。補正のトラックを保持することは、衛星飛行体探索中ドップラー周波数変位寸法で探索窓を狭めるために、重要である。このことは、位置決定を計算するのに要する処理時間を節約し、長い積分時間中如何なるコード相ゆがみをも適切に補償する。
【００７７】
支援情報メッセージ106を提供するどんなGNSS補助サーバーも、例えば、あらゆる衛星飛行体に有効な衛星軌道情報を提供できるべきであり、そして過去のどんな特定時間においても。こうする為に、衛星軌道がいかに早く古くなるか、そして電離層補正をどんな頻度で更新する必要があるかによって決まる粒度でもって世界中に存在する条件の全てを長期保存資料としてファイルするためにデータベースが維持される。電離層補正は改良精度に備え、そして暦情報は衛星飛行体視認度表計算を手助けする。
【００７８】
もしもデータ位置合わせ技法に基づくデータ消去及び/又は時間抽出が使われるならば、GNSS補助サーバーはまた関心事の時間窓中に未処理データビット列を特定の衛星飛行体に提供するはずである。
【００７９】
その様なデータは、ジェット推進研究所 (Jet Propulsion Labs (JPL)) 及び他の第三者供給源によってもたらされ得る。一方、独自開発のデータ収集ネットワークが作成され組み込まれる場合もあり得る。その様な場合、もし地球的な受信可能範囲を望むならば、各衛星飛行体がいかなる所定時間にも少なくとも一箇所の地上局で視認されることを保証するために、世界中の色々な場所で地上局が必要になるであろう。中央サーバーは異なった地上局からの情報を集め、それらを組み合わせ、そして世界中の利用者すべてにその組み合わせ情報を入手可能にする。万一の個別部品故障の場合でさえシステムの信頼性を高める為に、冗長技法を採用することがあり得る。
【００８０】
本発明GNSS信号処理機構ユニットの実施態様は、他の装置の応用ソフトレベル層に直接インターフェイスで接続するように構成することができる。信号処理機構ユニットは、位置、速度及び時間情報を応用ソフトレベル層へ簡単に供給できる。あるいは、信号処理機構ユニットへの入力が組み込まれる場合もある。例えば、地図上をクッリクするかまたは状態を指定する利用者によって、または特定のGNSS未処理データが取り込まれた都市によって、概略位置支援情報が提供される場合がある。例えば、信号処理機構ユニットにとってそうでなくともいろいろある曖昧な解答候補の中から利用者が選ばなければならない時、駄目な位置解答を篩い除くのを利用者が助けることができる場合もある。
【００８１】
応用ソフトレベルで、位置情報は他の取り込みデータ、例えばデジタル画像、音声記録など、と合併することが出来る。関連付けはタイムスタンプ照合または何らかの他の機構に基づかせて可能である。ひとたび地理的標識付けが終われば、場所、地図作成、地図照合、速度又は加速度情報に基づく篩い分け及び他の仕上げ作業に基づく分類及び/又は組分けを完了することが出来る。例えば、もし利用者の関連している見積もり速度又は加速（後処理装置によって提供された）が速すぎるならば、ひとつの応用ソフトが画像ファイルをカットする場合もあり得る。この技法は潜在するかすんだ画像を自動的に検出できる。
【００８２】
独立型蓄電池で動作する携帯型GNSSデータ収集ユニットは、フラッシュドライブ又はキーチェインと同じくらいに小さくでき、利用者がボタンを押してGNSSデータを収集できる場合があり得る。そのユニットは利用者が地理標識を望む時は何時でも使うことができ得る。一方、そのユニットはなんらかの他の事象によって外部から起動できることもありうる。
【００８３】
他の装置、例えばデジタルカメラ、カメラ一体型ビデオ、音声記録器、メディアプレーヤー等のような装置、に内蔵されたGNSSデータ収集ユニットは、公益事業設備管理要員、実況代理人、警官等の場所と特定の写真及び/又は音声解説を関連づけることを望む利用者にとって特に有用であり得る。
メモリカードに内蔵されたGNSSデータ収集ユニット。もしもそのメモリカードが従来のメモリカードと機械的且つ電気的に互換にとどまっているなら、この組み合わせ装置は、他の既存の装置、例えばデジタルカメラ、カメラ一体型ビデオ、記録計など、の内部でしっくりと使用できる。もし利用者が地理的標識づけに興味があるなら、その彼/彼女は、地理標識づけ機能をもつ新品の装置を買うのとは反対に、メモリカードを置き換えることによってそうできる。
【００８４】
GNSSデータ収集ユニットは、例えば車両衝突、飛行機のフライトレコーダー、或いはビル取り壊しに於ける様に、迅速事象再構築の為のデータ記録計としての役割を果たすことができる。これらの場合、そのユニットは、数秒程度又は数分程度である場合もあるが、最終的に決定した時間量のGNSSデータを絶え間なく記録し続けるであろう。加速度計の様な衝突検出器は収集工程の終了の引き金を引くことが出来る場合があり、そしてその終了は引き金を引いた瞬間に又はその後の或る時間量の時点で起こり得る。そのユニットは、少なくとも大容量記憶装置が起こりうる墜落・衝突に生き残るように、十分に強靭でなければならないであろう。
【００８５】
シナリオ類またはテスト場所信号の長時間記録用大容量記憶装置を備えたGNSSデータ収集ユニット。集められたデータは、テスト目的の従来型１Hz受信機との比較のため、1,000Hz更新速度で位置を計算するために使用可能、又はそのデータのRFステージを回避するテストプラットホームに送り込み、テスト場所条件の再生と再構築を計算にいれることによって検出及び/又は航法アルゴリズムを最適化する為に使用することができる。
【００８６】
本発明実施態様の一ビジネスモデルにおいて、各利用者は、データ収集装置、例えば102、200、300、324または336、を使って得た位置決定の数に基づいて代金請求されるであろう。これはGNSS補助サーバーによって管理され得る場合もあり、そしてこれは課金機能をも内蔵できる場合がある。
【００８７】
標識された位置に近い地方企業から宣伝するのに際し、標識した位置に近い企業又は標識されている場所にいくらか関連する企業の宣伝或いはクリック毎支払い連動を支援サーバーが提示できる場合がある。
【００８８】
人々が逃亡することによって異議申し立てを行う意思を表すのを見分けるマーケティング情報は売ることができる。特定のクラスの利用者に関連した場所標識についての情報、或いは限定した地理的領域以内で標識に関連づけられるタイプの利用者に関わる情報は、マーケティング調査目的で売ることが出来る場合がある。このタイプの情報は、特定の個人またはクラス構成員のライフスタイルまたは消費性向を特徴づける為に使うことができる場合がある。
【００８９】
サーバー側信号処理の販売と課金。利用者は未処理IFや他の収集データ、例えばタイムスタンプ、加速度、コンパスなど、を座標に変換されるべき遠隔サーバーへアップデートするであろう。割増金が高度な処理、例えばデータ消去や他の技法、に対して課される場合がある。
【００９０】
本発明を現在のところ好まれる実施態様の観点から記述してきたけれども、この開示によって制限を受けると解釈されるべきでないことは理解されるべきである。上記開示を読んだ後当業者に色々な改変や改修が疑いなく明らかになるであろう。従ってそのことは、付記の請求項は本発明の“真”の精神と範囲内に入るかぎり全ての改変および改修を有効範囲に含むと解釈されるべきであるということを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】
図１は、地球航行衛星システムデータ収集ユニットおよび１つ後処理プロセッサーを少なくとも含む本発明のいつシステム形態の機能ブロック図である。
図１は、本発明システム実施態様の機能重視構成図であり、そこには少なくとも1台のGNSSデータ収集ユニットと１台の後処理装置が含まれている。
【図２】
図２は、本発明のＧＮＳＳデータ収集ユニットの実施形態の機能ブロック図である。
図２は、本発明GNSSデータ収集ユニット実施態様の機能重視構成図である。
【図３】
図３Ａ−３Ｃは、本発明のメモリに内内蔵したＧＮＳＳデータ収集ユニット３つ異なる構造の実施形態の機能ブロック図である。
図３Aから３Cは、本発明GNSSデータ収集ユニットの３種の異なる基本構成と組み合わせ態様における記憶装置の機能重視構成図である。
【図４】
図４は、整数値バイアス（integer ambiguity）を解消するためにドップラーシフト測定が用いられ、最初の位置特定をより短い時間で提供する本発明の方法の実施形態のフローチャートである。
図４は、ドップラー変位測定を整数多義性を解消するために使い、初期位置決定をより迅速にする本発明方法実施態様の流れ図である。

Claims

航行データ収集および信号の後処理システムであって、
航行衛星信号の受信、低周波数への変換、デジタル的サンプリング、訪問する時間および場所の航行衛星信号の収集のための電波受信器と、
前記航行衛星信号が受信され、低周波数へ変換され、デジタル的サンプリングされ、収集された時間、およびその期間を制御するタイマーと、
前記タイマーによって、受信、低周波数への変換、デジタル的サンプリングおよび収集が行われた全ての衛星信号のサンプルレコードを記録する不揮発性アーカイブメモリと、
前記電波受信器による受信、低周波数への変換、デジタル的サンプリング、および、前記衛星信号の収集を前記タイマーが許可した場合、訪問した時間および場所と実質的に異なる時間および場所の前記サンプルレコードへの通信手段と、
前記通信手段とともに提供され、アーカイブメモリにある前記サンプルレコードをリプレイおよび信号処理し、および、現在電波受信器の所在地ではなく、以前に訪問した前記時間および場所の電波受信器の時間および定位置（position fix）を計算することができる後処理ユニットと
を含む航行データ収集および信号の後処理システム。
もし前記訪問した時間および場所における速度もしくは加速度がいくつかの閾値を超えると決められる場合、前記後処理ユニットが当該ファイルを取り除き、もしくはフラグを立てることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
以前訪問した時間および場所における画面および／または音声のデジタルメディアレコーディングであって、電波受信機が前記航行衛星信号を取得し、前記サンプルレコードをアーカイブメモリに記録したデジタルメディアレコーディングをさらに含む請求項１に記載のシステム。
前記後処理ユニットに提供され、電波受信機がタイマーによって前記航行衛星信号からの受信を許可され、そしてアーカイブメモリにある前記サンプルレコードとして記憶される前記時間と場所に関連する、非リアルタイムの従来の補助情報をさらに含む請求項１に記載のシステム。
以前訪問した時間および場所に記憶された任意の衛星信号を検索および追跡するため、弱い信号周波数および符号位相仮定を採用してアーカイブメモリから転送された前記サンプルレコードの繰り返す再生のための前記後処理ユニットに結合し、および、周波数および符号位相検索を追跡および改良することに用いられる増える再生の数から集められ、積み重ねられた情報から抽出した有用な情報を増やす再生メモリをさらに含む請求項１に記載のシステム。
前記後処理ユニットが作られた疑似ノイズ（ＰＮ）の配列の複製を有する前記サンプルレコードに表される最初の関連受信信号によって、以前訪問した前記時間および場所で生じる符号位相を測定し、前記サンプルレコードに表され入ってくるＰＮ配列符号位相とＰＮ複製の符号位相との間の時間的整合が正確で、結果信号の周波数スペクトルを観察すると、ドップラー周波数シフトと一致するラインが見られ、もし、符号位相整合が正しくなければ、ＰＮ順序のチップ速度によって間隔をあけられた別のスペクトルラインが観察される。任意のすれが増えれば、ほかの周波数成分の値も大きくなるため、正しい符号位相は、高い周波数スペクトルラ線形成分の値を最小化する符号整合の選択で決めることができることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
前記後処理ユニットが、アーカイブメモリに含まれているサンプルレコードからのタイマーによって定義される収集時間ウィンドウにあるインスタントで訪問した場所の収集を提供し、そして以前訪問した時間および場所が正確なインスタントメジャメント距離によって突き止められることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
時間に感覚があけられた定置のための多様な時間オフセットが、訪問情報の時間の改良のために後処理ユニットにあるリアルタイクロック（ＲＴＣ）周波数オフセット情報を見積もることと、最も近いクロックキャリブレーションインスタントおよび見積もられた最悪の場合のクロックずれからタイムスタンプがどれほど遠いかによって、タイムスタンプ任意のＲＴＣタイムスタンプ不確実性を見積もることに用いられることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
後処理ユニットに対して初期位置補助情報を提供てき、また、ユーザに複数の候補位置から１つ初期ユーザ位置を選択させることを許可するためのユーザデバイスをさらに含む請求項１に記載のシステム。
航行衛星信号の受信と、以前訪問した時間および場所における衛星信号の低い周波数への変換のための電波周波数（ＲＦ）フロントエンドと、
低い周波数への変換後の前記衛星信号のデジタルサンプルを得るためのデジタル・サンプラーと、
前記航行衛星信号が受信され、低周波数へ変換され、デジタル的サンプリングされ、収集された時間、およびその期間を制御するタイマーと、

前記衛星信号が受信され、低い周波数に変換され、サンプルをデジタル化、および、ＲＦフロントエンドおよびデジタル・サンプラーに収集されるのがいつそしてどれぐらい長いかを制御するタイマーと、
前記訪問した時間および場所と一致するサンプルレコードに前記デジタルサンプルをパッケージ化および記憶するためのアーカイブメモリと
を含み、
時間もしくは場所の回答は計算またはアウトプットされず、唯一実質的なアウトプットは外部デバイスに前記サンプルレコードへのアクセスであることを特徴とする、以前訪問した時間および場所を記録するための地球航行衛星システム（ＧＮＳＳ）データ収集ユニット。
以前訪問した時間および場所で撮った写真からの前記サンプルレコードを結合させるタグをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の地球航行衛星システムデータ収集ユニット。
古いデータは新しく入ってくるデータによって書き換えられ、前記ユニットが常に直近のデータを保持できるようにアーカイブメモリに配置される循環バッファをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の地球航行衛星システムデータ収集ユニット。
前記デジタルサンプルの収集の開始もしくは終了を引き起こす外部ソースからのトリガーをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の地球航行衛星システムデータ収集ユニット。
もし、タイムスタンプ情報は、ビット送信が行われない確率が高いタイムインタバル内にトリガーイベントが生じるか否かを決めるのに十分正確であれば、データ収集プロセスをビット送信の可能性が高くなる時間に延期させるためにデバイスが用いられることを特徴とする請求項１３に記載の地球航行衛星システムデータ収集ユニット。
トリガーの瞬間における第一キャプチャー、および、より好ましい時間帯の後に正確なタイム情報の抽出のための解析を行う第二キャプチャーを含むデュルアルデータキャプチャーであって、このような正確なタイムは、第一および第二のデータキャプチャーの間で経過した時間の合計を決めることによって得られるＰＮ符号の継続、つまり１ミリ秒以内のＧＮＳＳ信号を有する最初のデータキャプチャーをラインアップするのに有用で、トリガーの瞬間における最初データキャプチャーの地理ロケーション（geo-location）は、正確な時間情報を抽出することで第二データキャプチャーを解析することによって正確に決定されることを特徴とする請求項１３に記載の地球航行衛星システムデータ収集ユニット。
もし、タイムスタンプは好ましくない時間帯においてトリガーが生じるか否かを決定するのに十分な正確さを有しない場合、もしくはそこにタイムスタンプが存在していない場合、データキャプチャーの時間分は、データキャプチャーと伴うビット送信の発生の可能性が増えるまで延長され、データの収集は複数回の比較的に短時間内に行うことができ、ウィンドウが少なくとも１つの時間帯においてビット送信の可能性を最大化する時間帯に適切に配置されうることを特徴とする請求項１３に記載の地球航行衛星システムデータ収集ユニット。
もし以前のデータ収集が送信時間抽出およびタイムスタンプ情報を許可したことは、初期および現在のデータキャプチャーの間のタイムインタバルを決定するのに十分正確であれば、初期データキャプチャーから得られた転送時間と異なるタイムスタンプを追加することによって、現在のデータキャプチャーの時間転送を決定することが可能で、タイムスタンプの予測できない時間のずれの最大化に関連した、２つのデータキャプチャーの間タイムインタバルは、この技術が時間抽出のために必要な正確さが十分な伝播時間を提供することができるか否かを決定することを特徴とする請求項１３に記載の地球航行衛星システムデータ収集ユニット。