JP2011505558A - ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法 - Google Patents

Abstract

ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の方法およびシステムが記載される。一実施例において、全地球測位システム（ＧＰＳ）プラットフォームから送られるナビゲーション信号は、直接のナビゲーション信号および反射ナビゲーション信号としてＧＰＳが使用可能な受信器で受取られる。直接のナビゲーション信号は反射ナビゲーション信号から分離することができる。受信器測距測定値は、ＧＰＳプラットフォームの直接経路信号を介して受取られる直接のナビゲーション信号から定めることができ、ＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解法は受信器測距測定値から解くことができる。同様に、反射器測距測定値は、信号反射器から反射信号経路を介して受取られる反射ナビゲーション信号から定めることができ、信号反射器の位置はＧＰＳが使用可能な受信器の反射器測距測定値から解くことができる。

Description

本発明はグローバルナビゲーションサテライトシステム（ＧＮＳＳ）または全地球測位システム（ＧＰＳ）のナビゲーション信号に関し、より特定的には直接のナビゲーション信号および反射ナビゲーション信号を用いた、ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法に関する。

背景
全地球測位システム（ＧＰＳ）は、特に軍事航空機および兵器システム用途向けに、正確な位置、速度および時刻（ＰＶＴ）情報をＧＰＳが使用可能な受信器に提供するために依拠されるナビゲーションサテライトの衛星系システムである。民生のアプリケーションは航空機、自動、および海上ナビゲーションならびに測量のために、さらに他のＰＶＴ情報アプリケーション向けに、高い精度のＧＰＳ ＰＶＴ情報に依拠している。ＧＰＳが使用可能な受信器（一般に「ユーザ装置」ともいう）はＧＰＳ衛星から送られる同期化測距信号（ナビゲーション信号）ブロードキャストを取得してロックオンし、衛星への測距測定値を定め、位置、速度および時刻の値を求めるために三角測量で測量する。

ＧＰＳユーザ装置で共通する問題として、ＧＰＳ衛星から送られて、建物、大きい金属構造体、等方性反射器などのような他の物体に反射される、反射ナビゲーション信号が挙げられる。これらの反射ナビゲーション信号は一般に「マルチパス」信号と呼ばれる。なぜなら、これらの信号は衛星からＧＰＳユーザ装置への直接経路を介して直接のナビゲーションシステムとして受取られるのではなく、受信前に反射されるからである。ＧＰＳが使用可能な受信器が反射ナビゲーションシステムにロックオンして、測距測定値を定めるためにマルチパス信号を用いると、ＧＰＳユーザ装置ＰＶＴ解法にナビゲーション誤差が入り、これはナビゲーションの精度を著しく損なうことになる。

従来の形状の建物と異なり、等方性反射器は部分的にまたは完全な球体であって、ＧＰＳ衛星から送られるナビゲーション信号の一部またはすべてさえも反射し得る。等方性反射器からある距離を有するＧＰＳユーザ装置で受取られる、反射器からの反射ナビゲーション信号は、反射器に起こり得る対応する直接経路ナビゲーション信号フェーズに相対する等しい時間で遅延され、その時間遅延は反射器とユーザ装置との間の距離を光速度によって除算した値に等しい。

ＧＰＳマルチパス（反射ナビゲーション信号）の影響を緩和する技術、たとえば改良されたＧＰＳユーザ装置アンテナ設計および信号処理方法などの技術が現在ある。しかし、従来のＧＰＳマルチパス技術は単にマルチパスの反射をなくす、および／またはなくすべき間違ったナビゲーション信号であると考えられる反射ナビゲーション信号に伴うエラーを減らすようにしているだけである。

概要
ここでは以下の詳細な説明で詳しく説明される、ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の特徴および概念を簡単に紹介する。ここの概要はクレームに記載の主題の本質的特徴を特定するものではなく、また請求項に記載の主題
の範囲を定めるために用いられることを意図するものではない。

ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の一実施例において、全地球測位システム（ＧＰＳ）プラットフォームから送信されるナビゲーション信号は直接のナビゲーション信号および反射ナビゲーション信号として、ＧＰＳが使用可能な受信器で受信できる。直接のナビゲーション信号は反射ナビゲーション信号から分離することができる。受信器の測距測定値は、ＧＰＳプラットフォームから直接信号経路を介して受取られる、直接のナビゲーション信号から定めることができ、ＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解は受信器の測距測定値から解くことができる。同様に、反射器の測距測定値は、たとえば実質に等方性の反射器のような信号反射器から反射信号経路を介して受取られる反射ナビゲーション信号から定めることができる。信号反射器の位置は、ＧＰＳが使用可能な受信器において反射器測距測定値から求めることができる。

ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の他の実施例において、ＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解を解くために受信器測距測定値を定める場合に、反射ナビゲーション信号は反射ナビゲーション信号の負の影響をなくすために分離することができる。反射ナビゲーション信号は、その前に受取られる直接のナビゲーション信号から分離することができ、反射ナビゲーション信号および対応する直接のナビゲーション信号の両方は、ＧＰＳプラットフォームによって送られる識別可能なコード信号を含む。直接のナビゲーション信号は反射ナビゲーション信号から分離することができ、各反射ナビゲーション信号は実質的に等方性の反射器から反射される場合に、対応する直接のナビゲーション信号に相対する同じ時間だけ遅延される。さらに、各々が対応する直接のナビゲーション信号と比べて異なる信号強度を有する反射ナビゲーション信号を検出するために、適応型利得制御および獲得サーチアルゴリズムを用いて、直接のナビゲーション信号を反射ナビゲーション信号から分離することができる。

本開示はすべてのグローバルナビゲーションサテライトシステム（ＧＮＳＳ）もしくは全地球測位システム（ＧＰＳ）プラットフォーム、またはすべてのＧＮＳＳ／ＧＰＳペイロードプラットフォームに適用することができる。プラットフォームはＧＮＳＳ／ＧＰＳ位置付け信号を送信するためにＧＮＳＳ／ＧＰＳシステムを搭載したすべての種類の航空機、衛星、機上システム、擬似衛星システム、または機上の装置のいずれかを含むことができる。

実施例は図面を参照して説明される。図面において、同様の特徴およびコンポーネントを示すために、同じ番号が用いられる。

一実施例における単なる環境の一例を示す図である。 ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法のための、擬似ランダムノイズ（ＰＲＮ）コード信号用の自己相関関数の例を示す図である。 ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法のための方法の例を示す図である。 ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の実施例を実現できる単なるコンピュータの一例のさまざまなコンポーネントを示す図である。

詳細な説明
ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法について
以下で説明されるが、実施例ではＧＰＳが使用可能な受信器（「ユーザ装置」とも呼ぶ）のナビゲーション解およびＧＰＳナビゲーション信号を反射する実質的に等方性の反射器の位置の両方を定める。ある場所に位置するＧＰＳが使用可能な受信器は、異なる場所にあるナビゲーション信号反射器の位置を定めることができる。ＧＰＳが使用可能な受信器は、直接経路ナビゲーション信号および反射経路ナビゲーション信号のための別個の擬似測距測定値をサーチし、獲得し、決定して、その測定値を用いて２つの異なる位置解法を生成する。ナビゲーション解は、直接経路ナビゲーション信号から定められて、ＧＰＳが使用可能な受信器用に生成することができ、位置解は反射ナビゲーション信号から定められて、ナビゲーション信号反射器の位置用に生成することができる。

全地球測位システム（ＧＰＳ）プラットフォームから送信されるナビゲーション信号は、直接のナビゲーション信号として、およびナビゲーション信号反射器から反射される反射ナビゲーション信号として、ＧＰＳが使用可能な受信器で受取ることができる。受信器測距測定値は、ＧＰＳプラットフォームから直接信号経路を介して受取られる直接のナビゲーション信号から定めることができ、それによりＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解は受信器の測距測定値から解くことができる。同様に、反射器の測距測定値は反射ナビゲーション信号から定めることができ、これらの信号は実質的に等方性の反射器のようなナビゲーション信号反射器から反射信号経路を介して受取られる。ナビゲーション信号反射器の位置は、ＧＰＳが使用可能な受信器において、反射器測距測定値から求めることができる。

反射器の位置が従来のユーザ装置ＰＶＴナビゲーション解法決定の副産物として定めることができるよう、直接経路ナビゲーション信号は実質的に等方性の反射器からの反射経路ナビゲーション信号から分離することができる。さらに、反射経路ナビゲーション信号は直接経路ナビゲーション信号から分離されて消されるので、ユーザ装置ＰＶＴ解法はより高い信頼度で用いることができる。たとえば、一致が受信器自律性統合モニタリング（ＲＡＩＭ）アルゴリズムを用いて確認することができるような、受信器の位置および反射器の位置の両方に対する一致した解法により、直接経路信号および反射経路信号は正しく分離されたことを立証し、さらに等方性反射器があるという仮説を立証している。

記載されているナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法のシステムおよび方法の特徴ならびに概念は、いくつもの異なる環境、システム、および/または構成において実現することができるが、ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の実施例は、以下の環境およびシステムアーキテクチャの一例に照らして説明される。

図１は環境１００の一例を示し、ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の実施例を実現することができる。環境１００は何台もの全地球測位システム（ＧＰＳ）衛星プラットフォーム１０２（すなわち１０２−１／１０２−２）、またはナビゲーション信号を送る、機上のシステム、擬似衛星システム、もしくは機上の装置のような他のプラットフォームを含むことができる。さらに環境１００は送られたナビゲーション信号を受信する、衛星、航空機、および／または他の種類のＧＰＳが使用可能な装置またはシステムといったユーザプラットフォームを何台も含むことができる。本実施例では、２台のＧＰＳプラットフォーム１０２−１／１０２−２しか示されていないが、環境１００はＧＰＳナビゲーション信号を送信する任意の数のＧＰＳ−プラットフォームを含むことができる。

環境１００は移動する地上のまたは機上の受信器のような、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４と、本実施例では実質的に等方性の反射器のようなＧＰＳナビゲーション信号反射器１０６を含む。実質的に等方性の反射器１０６は、ほぼ等しくすべての方向にすべての
ＧＰＳナビゲーション信号を反射する特徴を少なくとも有する。さらに、等方性反射器１０６は、組合せられると実質的に等方性の反射器を形成するよう位置付けられている任意の数のナビゲーション信号反射器であり得る。

本実施例において、ＧＰＳプラットフォーム１０２−１／１０２−２はＧＰＳ衛星として示され、各々はＧＰＳ位置情報およびナビゲーション信号をＧＰＳが使用可能な受信器１０４に送信する広角指向性アンテナ１０８（「地球受信可能アンテナ」とも呼ぶ）を含む。ＧＰＳプラットフォーム１０２およびＧＰＳが使用可能な受信器１０４の各々は、図４に示される演算ベースの装置の一例を参照して以下でより詳細に記載されるように、あらゆる数の異なるコンポーネントの組合せで実現できる。たとえば、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は、図４に示される演算ベースの装置の一例を参照して記載されるコンポーネントのいずれか１つまたは組合せを含む、コンピュータの一例として実現できる。

ＧＰＳが使用可能な受信器１０４はＧＰＳプラットフォーム１０２−１／１０２−２から送信または通信されるナビゲーション信号１１０を受取ることができる。ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は、ＧＰＳプラットフォーム１０２から直接信号経路を介して受取られる直接のナビゲーション信号１１２（すなわち１１２−１／１１２−２）としてナビゲーション信号１１０を受取ることができる。ＧＰＳが使用可能な受信器１０４はさらにナビゲーション信号反射器１０６から反射信号経路を介して受取られる反射ナビゲーション信号１１４（すなわち、１１４−１／１１４−２）をも受取ることができる。ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は直接のナビゲーション信号１１２からＧＰＳが使用可能な受信器１０４の位置を決定または値を求めることができ、反射ナビゲーション信号１１４からナビゲーション信号反射器１０６の位置を決定または値を求めることができる。

ＧＰＳが使用可能な受信器１０４はナビゲーション信号処理モジュール１１６を含むことができ、受取られたナビゲーション信号１１０を処理し、かつナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の実施例を実現することができる。ナビゲーション信号処理モジュール１１６はナビゲーション信号１１０を処理して、ＧＰＳが使用可能な受信器の位置を求めるときに、反射ナビゲーション信号１１４を分離して負の影響を打ち消すことができる。さらに、信号反射器１０６の位置は、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４で求めることができるので、信号反射器１０６を省略または取り除くことができる。

ナビゲーション信号処理モジュール１１６は反射ナビゲーション信号１１４を直接のナビゲーション信号１１２から分離することができる。たとえば、直接のナビゲーション信号１１２−１は対応する反射ナビゲーション信号１１４−１よりも先に、直接信号経路を通ってＧＰＳが使用可能な受信器１０４で受取られるが、相互に関連付けることができる。なぜなら、両方の信号はＧＰＳプラットフォーム１０２−１で生成されるときに、ＧＰＳ衛星時刻に同期化される識別可能なコード信号を含むからである。ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は早期から後期のサーチを行なって、反射ナビゲーション信号１１４−１／１１４−２の対応する擬似ランダムノイズコード信号を検出する前に、直接のナビゲーション信号１１２−１／１１２−２の擬似ランダムノイズコード信号を検出することができる。

この早期から後期のサーチ技術よりももっと一般的には、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は各ＧＰＳプラットフォーム１０２についての直接のナビゲーション信号１１２および反射ナビゲーション信号１１４の両方を検出するための十分な範囲の空間をカバーする取得サーチ技術を実現することができる。等方性反射器（たとえば信号反射器１０６）の場合、反射ナビゲーション信号１１４の各々は、等方性反射器１０６から反射される場合、対応する直接のナビゲーション信号１１２の相対する同じ時間の長さだけ遅延される。
ナビゲーション信号反射器１０６からの反射ナビゲーション信号１１４はすべて反射器で起こる信号フェーズに相対する同じ時間量で遅延される。ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は、信号反射器１０６に関連付けられるこの特徴に基づき、サーチを行なって直接のナビゲーション信号１１２を反射ナビゲーション信号１１４から分離することができる。

さらに、反射ナビゲーション信号１１４−１は、対応する直接のナビゲーション信号１１２−１と異なる信号強度を有するものとして特定される。ＧＰＳが使用可能な受信器１０４において適応型利得制御および取得サーチアルゴリズムを実行して、異なる出力レベルを有する信号の検出および分離を容易にする。受取られた直接経路ナビゲーション信号１１２−１／１１２−２はトランスミッタ出力、衛星までの範囲、受信器アンテナ利得パターンなどの違いを調整する場合に、公称上同じ出力レベルにある。他方で、反射ナビゲーション信号１２４（１−２）の受信パワーレベルは、対応する直接経路ナビゲーション信号のものと著しく異なり得るので、この情報は、ナビゲーション信号（すなわち、反射ナビゲーション信号１１４または直接のナビゲーション信号１１２）の一方のまたは他方の組に属するとして検出される信号をさらに分離するために用いられ得る。

ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は２つのナビゲーション位置解を生成（さらに演算または決定）するために実現することができ、ナビゲーション解は直接経路ナビゲーション信号１１２から定められるように、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４用に生成され、位置解は反射ナビゲーション信号１１４から定められるように、信号反射器１０６の位置用に生成される。ナビゲーション信号処理モジュール１１６は直接のナビゲーション信号１１２から受信器測距測定値を定めて、この受信器測距測定値を用いてＧＰＳが使用可能な受信器１０４の位置の値を求めるために実施することができる。ナビゲーション信号処理モジュール１１６は反射ナビゲーション信号１１４から反射器測距測定値を定めて、この反射測距測定値を用いて信号反射器１０６の位置の値を求めるために実施することができる。

信号反射器１０６はＧＰＳが使用可能な受信器１０４のアンテナ１２０からある距離１１８（ここでは距離ｄとして特定）にあるので、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４で受取られた反射ナビゲーション信号１１４の擬似ランダムノイズコードフェーズエポックはすべて信号反射器で起こるコードベースエポックに相関して、τ＝ｄ／ｃで遅延され、ここでｃは光速である。ＧＰＳが使用可能な受信器１０４に相関して、反射ナビゲーション信号１１４は、直接のナビゲーション信号１１２に関連付けられる経路長さに相関して、反射ナビゲーション信号１１４の差異経路長に等しい量で遅延される。

たとえば、ＧＰＳプラットフォーム１０２−１からの反射ナビゲーション信号１１４−１の擬似ランダムノイズの反射コードフェーズは、直接のナビゲーション信号１１２−１に対して、
｛（Ｐａｔｈ_reflector＋ｄ）−Ｐａｔｈ_direct｝／ｃ
に等しい量で遅延される。反射ナビゲーション信号１１４−１が直接のナビゲーション信号１１４−１とほぼ同じ見通し線角度で入来すると、遅延は擬似ランダムノイズコードチップに対して小さく、また１つの擬似ランダムノイズコードチップよりも小さいこともあり得る。Ｌ１ Ｃ／Ａコードでは、擬似ランダムノイズコードチップは三百（３００）メートルであり、Ｐ（Ｙ）コードでは、擬似ランダムノイズコードチップは三十（３０）メートルである。

ＧＰＳが使用可能な受信器１０４への直接経路ナビゲーション信号１１２の各々の擬似測距（ＰＲ）式は以下のとおりであり：
ＰＲ_Rcvr＝Ｒ_Rcvr＋ｃ・ｂ
ここでＰＲ_RcvrはＧＰＳが使用可能な受信器１０４の擬似測距であり、Ｒ_RcvrはＧＰＳ
プラットフォーム１０２とＧＰＳが使用可能な受信器１０４との間の真の範囲であり、ｃは光速であり、ｂは受信器クロックバイアスである。上記の式は他のより小さい範囲の遅延の影響を無視しているが、これらは別の実施例では直接経路ナビゲーション信号１１２の各々の擬似測距式を定める場合に考慮することができる。

反射経路ナビゲーション信号１１４の各々に対して、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４で測定された擬似測距（ＰＲ）式は以下のとおりであり：
ＰＲ_SR＝Ｒ_SR＋ｃ・（ｂ＋τ）
ここでＰＲ_SRは信号反射器１０６の擬似測距であり、Ｒ_SRはＧＰＳプラットフォーム１０２と信号反射器１０６との間の真の測距であり、ｃは光速であり、ｂは受信器クロックバイアスであり、τは信号反射器１０６とＧＰＳが使用可能な受信器１０４との間の距離１１８に関連する遅延である。

この測距は以下の式によってモデル化することができ：
Ｒ²＝（ｘ_S−ｘ）²＋（ｙ_S−ｙ）²＋（ｚ_S−ｚ）²
ここで（ｘ_S、ｙ_S、ｚ_S）は衛星（たとえば、ＧＰＳプラットフォーム１０２）の位置である。ＧＰＳが使用可能な受信器１０４の範囲を定めるために、測距式の（ｘ，ｙ，ｚ）はＧＰＳが使用可能な受信器１０４の位置に対応する。信号反射器１０６の範囲を定めるために、測距式の（ｘ，ｙ，ｚ）は信号反射器１０６の位置に対応する。数台のＧＰＳプラットフォーム１０２（たとえば、一実施例において４台以上）から直接のナビゲーション信号１１２の擬似測距測定値が与えられると、ナビゲーションアルゴリズムを実行して、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４の位置を解いて、ＧＰＳが使用可能な受信器クロックバイアスｂの値を求めることができる。同様に、数台のＧＰＳプラットフォーム１０２から反射ナビゲーション信号１１４の擬似測距測定値が与えられると、ナビゲーションアルゴリズムを実行して、信号反射器１０６の位置を解いて、信号反射器１０６の擬似測距式ＰＲ_SRにおけるＧＰＳが使用可能な受信器クロックバイアスｂプラス遅延τ（すなわち、（ｂ＋τ））の値を求めることができる。

図２は、ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法向けの実施例において、擬似ランダムノイズ（ＰＲＮ）コード信号の自己相関関数の例２００を示す。例２００は直接経路ナビゲーション信号１１２および反射経路ナビゲーション信号１１４についての擬似ランダムノイズコード信号に関連付けられる相関関数を示す。この例では、反射経路ナビゲーション信号１１４に関連付けられる自己相関関数は、直接経路ナビゲーション信号１１２の自己相関関数よりも小さいピーク振幅または出力を有すると示される。遅延２０２が２つの擬似ランダムノイズコードチップ以上である場合、反射信号自己相関関数２０４は直接信号自己相関関数２０６から分離される。しかし、遅延が２つのチップよりも小さい（すなわち、重複相関を有する遅延２０８）なら、自己相関関数は直接経路信号２１２および反射経路信号２１４の合成物２１０からなり、それによりＧＰＳが使用可能な受信器１０４での反射経路信号２１４の特定および分離は難しくなる。

ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は１チップ以下の早期から後期相関器スペーシングに対してトラッキングループを実現することができ、遅延が１．５チップより大きい場合、反射経路信号のＧＰＳが使用可能な受信器の擬似ランダムノイズコードトラッキングループへの影響はごくわずかである。しかし、衛星ナビゲーション信号取得フェーズでは、図２の上側で示されるように、２個のチップよりも大きい遅延を有する反射ナビゲーション信号は、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４を直接経路信号ではなく反射経路信号にロックオンさせ、反射経路信号のトラッキングから得られる測距測定値を用いてナビゲーション解を演算することになる。さらに、遅延が２チップよりも小さい場合、反射経路信号は直接経路信号から完全には分離されず、合成自己相関関数２１０は図２の下側で示されるよ
うに、直接経路信号２１２プラス反射経路信号２１４の両方を表わす。もたらされる自己相関関数の歪みは、擬似測距測定値に誤差を組み込み得る。

反射経路信号遅延２０２が２つのチップよりも大きい場合、２つの擬似ランダムノイズコード信号２０４および２０６の自己相関関数は、十分な範囲の空間不確定をサーチする取得アルゴリズムを用いて２つの別個の信号として分離および特定することができ、検出パラメータを制御して直接経路および反射経路信号の両方を検出する。反射経路信号の遅延が２チップより小さい場合、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４でアルゴリズムを実行して、相関器オフセット、検出、およびサーチパラメータ（たとえば積分時間）を制御してより小さいチップのオフセットをサーチする。

より小さいチップのオフセットを用いて、反射経路信号が２チップより小さいことをチェックし、合成自己相関関数２１０の形を特徴付け、最も早いピーク２１２に関連する直接信号時刻エポック、および後期ピーク２１４に関連する反射経路信号遅延の予測値を与える。代替的に、２つの時刻エポックは合成自己相関関数２１０が傾斜を変える測定値に基づいて、または直接および反射経路自己相関関数の両方をモデリングする最尤推定（ＭＬＥ）技術を用いて定めることができる。相関関数のピークと関連する時刻エポックを用いて、直接経路信号および反射経路信号の両方に対する擬似ランダムノイズコード信号の各々に対する擬似測距測定値を生成する。

たとえば直接経路信号の見通し線が完全にブロックされてＧＰＳが使用可能な受信器１０４で受取られない場合のように、検出された直接経路擬似ランダムノイズコード信号の数が、検出された反射経路擬似ノイズコード信号の数と異なる場合、受信器自律保全モニタリング（ＲＡＩＭ）アルゴリズムのようなアルゴリズムを実行して、直接経路および反射経路の信号について擬似測距測定値の組が正しく選択されたことをチェックする、または間違った直接経路および／または反射経路の信号の組に属するとして、間違って選択された１つ以上の擬似測距測定値を分離または除外する。図２はＰＲＮコード信号の自己相関関数の具体例を示すが、ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の実施例をさらに一般化して、非等方性反射器からの従来のマルチパス反射を含む環境、または複数の等方性反射器からのマルチパス反射を含む環境にも対応することができる。

一般に、ここに記載される機能、方法およびモジュールのいずれもハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア（たとえば、固定論理回路）、手作業による処理、またはこれらの組合せを用いて実現することができる。機能、方法、またはモジュールのソフトウェアによる実現は、演算ベースのプロセッサによって実行されることにより特定のタスクを行なうプログラムコードを表わす。図３を参照して記載される例示的方法３００は、コンピュータが実行可能な命令の一般的な内容で記述できる。一般に、コンピュータが実行可能な命令は、特定の機能を行なう、または特定のアブストラクトデータタイプを実現する、アプリケーション、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、手続き、モジュール、機能などを含むことができる。本方法は通信ネットワークによってリンクされる遠隔処理装置によって機能が実行される、分散コンピューティング環境で実現することもできる。分散コンピューティング環境において、コンピュータ実行可能命令はメモリ記憶装置を含む、局所のおよび遠隔のコンピュータ記憶媒体に配置されてもよい。さらに、ここに記載される特徴は、その技術が多様なプロセッサを有する多様なコンピューティングプログラムで実現できるよう、プラットフォームと独立している。

図３はナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法のための方法３００の一例を示し、図１に示される例示的環境を参照して記載される。本方法が説明される順序は限定として捉えられるべきではなく、本方法を実現するために、ま
たは別の方法を実現するために、記載されている方法ブロックのうちの任意ものを組合せることができる。さらに、本方法はいずれかの適切なハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはその組合せで実現できる。

ブロック３０２において、全地球測位システム（ＧＰＳ）から送られるナビゲーション信号は、直接のナビゲーション信号および反射ナビゲーション信号として受取られる。たとえば、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は直接信号経路を介して、任意の数のＧＰＳプラットフォーム１０２から送信される直接のナビゲーション信号１１２を受取る。ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は、一実施例では実質的に等方性反射器である信号反射器１０６から反射信号経路を介して、ＧＰＳプラットフォーム１０２から送信される反射ナビゲーション信号１１４を受取る。

ブロック３０４において、反射ナビゲーション信号は直接のナビゲーション信号から分離されて、反射ナビゲーション信号の負の影響を打ち消す。直接のナビゲーション信号１１２は反射ナビゲーション信号１１４が受信される前に分離することができ、反射ナビゲーション信号１１４−１および対応する直接ナビゲーション信号１１２−１の両方は、ＧＰＳプラットフォーム１０２−１によって送信される識別可能コード信号を含む。反射ナビゲーション信号１１４は、信号反射器１０６（たとえば、等方性反射器、または実質的に等方性反射器を形成する反射器のグループ）から反射された場合に、対応する直接のナビゲーション信号１１２に相対する同じ時間長さで各反射ナビゲーション信号１１４が遅延されることがわかった場合にも、分離することができる。直接のナビゲーション信号１１２は、各々が対応する直接のナビゲーション信号１１２と異なる信号強度を有する反射ナビゲーション信号１１４を検出する適応型利得制御および取得サーチアルゴリズムを用いて分離することもできる。上記の時間遅延および信号強度差情報を用いて信号検出が、直接経路ナビゲーション信号の組もしくは反射経路ナビゲーション信号の組に属する、またはどちらにも属しないとして、信号をグループ化することができる。

ブロック３０６において、受信器の測距測定値は、ＧＰＳプラットフォームから直接信号経路を介して受取られる直接のナビゲーション信号から定められる。たとえば、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４にあるナビゲーション信号処理モジュール１１６は、直接のナビゲーション信号１１２から受信器の測距測定値を定めるために実現される。反射ナビゲーション信号１１４からの負の影響は、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４でナビゲーション解を解くために受信器測距測定値を定める場合に（ブロック３０４の分離によって）打ち消される。

ブロック３０８において、ＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解は受信器測距測定値をもとに解かれる。たとえば、ナビゲーション信号処理モジュール１１６は直接経路ナビゲーション信号に対応する受信器測距測定値から、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４の位置または場所を定める。

ブロック３１０において、反射器測距測定値は信号反射器からの反射信号経路を介して受取られる反射ナビゲーション信号から定められる。たとえば、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４でのナビゲーション信号処理モジュール１１６は反射ナビゲーション信号１１４からの反射器測距測定値を定めるために実行される。ブロック３１２において、信号反射器の位置は反射器測距測定値から求められる。たとえば、ナビゲーション信号処理モジュール１１６は反射経路ナビゲーション信号に対応する反射器測距測定値から実質的に等方性の信号反射器１０６の位置または場所を定める。実質的に等方性の反射器１０６の位置は、等方性反射器の影響をなくすまたは排除することができるよう、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４で解かれる。

図４は演算ベースの装置４００のさまざまなコンポーネントを示し、これはナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の実施例が実現できる、任意の形の演算装置または電子装置として実現できる。たとえば、演算ベースの装置４００はたとえばＧＰＳが使用可能な受信器１０４のように、図１に示される環境例を参照して記載されるコンポーネントのいずれか１つまたはその組合せを含むよう実現できる。

演算ベースの装置４００は入力インターフェイス４０２を含み、任意の機上システムコンポーネント、センサ、システム、および／またはサブシステムから受取られる任意の種類のデータ入力を受取ることができる。装置４００は通信インターフェイス４０４も含み、これは直列および／または並列インターフェイスのいずれかとして、無線インターフェイス、いずれかの種類のネットワークインターフェイス、および外部通信のための他の種類の通信インターフェイスとして実施できる。

演算ベースの装置４００はさらに１つ以上のプロセッサ４０６（たとえば、マイクロプロセッサ、コントローラなど）をも含み、演算ベースの装置４００の動作を制御するために、他の電子および演算装置と通信するために、ならびにナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の実施例を実現するために、多様なコンピュータ実行可能命令を処理する。演算ベースの装置４００は１つ以上のメモリコンポーネントとしてコンピュータ読取可能媒体４０８で実現することができ、たとえばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性メモリ（たとえば、１つ以上のリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなど）ならびにディスク記憶装置を含む。ディスク記憶装置はハードディスクドライブ、記録可能および／または書換え可能コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ、ＤＶＤ＋ＲＷなどのようないずれかの種類の磁気記憶装置または光記憶装置を含むことができる。

コンピュータ読取可能媒体４０８は、ソフトウェアアプリケーションのようなさまざまな情報および／またはデータや演算ベースの装置４００の動作的局面に関連する他の種類の情報およびデータを記憶するためのデータ記憶機構を提供する。たとえば、オペレーティングシステム４１０および／または他のアプリケーションプログラム４１２は、コンピュータ読取可能媒体４０８を有するソフトウェアアプリケーションとして保持することができ、プロセッサ４０６で実行されてナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の実施例を実現する。アプリケーションプログラムとして、ナビゲーション信号処理モジュール４１４および／またはさまざまなアルゴリズム４１６はソフトウェアアプリケーションとして実行されて、ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の実施例を実現する。ナビゲーション信号処理モジュール４１４は１つのアプリケーションとして記載されるが、ナビゲーション信号処理モジュール４１４は各々がナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の１つ以上の機能を行なうよう分散される複数のコンポーネントモジュールまたはアプリケーションとして実現することができる。さらに、ナビゲーション信号処理モジュール４１４はさまざまなアルゴリズム４１６を含むことができる。

ナビゲーション信号処理モジュール４１４はＧＰＳが使用可能な受信器１０４で実現されるナビゲーション信号処理モジュール１１６の一例であり、２つの解法を用いて等方性反射器からのマルチパスを軽減する。ナビゲーション信号処理モジュール４１４は、直接のナビゲーション信号１１２および反射ナビゲーション信号１１４をサーチ、検出、分離、および処理することを可能にする。ナビゲーション信号処理モジュール４１４はＧＰＳが使用可能な受信器１０４のナビゲーション解の値を求めてチェックし、さらに信号反射器１０６の定められた位置の値を求めかつチェックする。

ナビゲーション信号処理モジュール４１４および／またはアルゴリズム４１６は処理ロ
ジックおよび関連するパラメータを制御して、直接のナビゲーション信号１１２および反射ナビゲーション信号１１４のサーチおよび検出を取得する。これはたとえば取得範囲空間制御を用いて、弱い信号および強い信号、積分時間および検出パラメータの検出を促進する適応型利得制御、ならびにチップ内対チップ外自己相関関数特性のどちらかを引起す反射信号の状態を扱うための制御による。検出される各予測擬似ランダムノイズ（ＰＲＮ）コード信号について、ＧＰＳが使用可能な受信器１０４は取得サーチアルゴリズムを用いてＧＰＳプラットフォーム１０２からの直接のナビゲーション信号をサーチし、このアルゴリズムは十分な範囲の空間をサーチして各擬似ランダムノイズコード信号についての直接経路ナビゲーション信号および反射経路ナビゲーション信号の両方を検出する（たとえば、時間−位置および周波数領域不確定領域に対する早期から後期の取得サーチアプローチ）。

ナビゲーション信号処理モジュール４１４は（時間に対して）最も早い検出に関連する直接経路ナビゲーション信号を、後期の検出による遅延された反射経路ナビゲーション信号から分離する。ナビゲーション信号処理モジュール４１４は、別個の自己相関関数ピークが反射経路ナビゲーション信号擬似ランダムノイズコード信号について定められない場合に、チップ内反射をもサーチする。ナビゲーション信号処理モジュール４１４は各擬似ランダムノイズコード信号に対する直接経路ナビゲーション信号および反射経路ナビゲーション信号の各々についての擬似測距測定値を生成することができる。ナビゲーション信号処理モジュール４１４はさらに付加的な識別子として、測定された信号出力および予測された信号出力を処理および比較するよう実現するすることができ、それにより信号検出または対応する擬似測距測定値の設定される割当を分離および／またはチェックする。ナビゲーション信号処理モジュール４１４はＧＰＳが使用可能な受信器１０４の位置に対するナビゲーション解を演算することができ、さらに信号検出器１０６の位置の位置解を演算することができる。

ナビゲーション信号反射器の位置決定を有するユーザ装置ナビゲーション解法の実施例は構造的特徴および／または方法に特定の言語で記載されているが、添付の請求項の主題は必ずしも記載される特定の特徴または方法に限定されるものではない。むしろ、特定の特徴および方法はユーザ装置ナビゲーション解法の実施例の一例として開示されている。

Claims (12)

1. １つ以上の全地球測位システム（ＧＰＳ）プラットフォーム（１０２−１，１０２−２）から送られるナビゲーション信号（１１２−１，１１２−２，１１４−１，１１４−２）を受取ること（３０２）を備え、前記ナビゲーション信号は直接のナビゲーション信号（１１２−１，１１２−２）および反射ナビゲーション信号（１１４−１，１１４−２）として、ＧＰＳが使用可能な受信器（１０４）で受取られ、
   前記１つ以上のＧＰＳプラットフォームから直接信号経路を介して受取られる直接のナビゲーション信号から受信器測距測定値を定めること（３０６）と、
   前記受信器測距測定値からＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解を解くこと（３０８）と、
   信号反射器（１０６）からの反射信号経路を介して受取られた反射ナビゲーション信号から反射器測距測定値を定めること（３１０）と、
   前記反射器測距測定値から反射器の位置を解くこと（３１２）とを備える、方法。
2. 前記ＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解を解くために受信器測距測定値を定める場合に、反射ナビゲーション信号の負の影響を打ち消すために反射ナビゲーション信号を分離することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
3. 反射ナビゲーション信号を受取る前に受取られる直接のナビゲーション信号から反射ナビゲーション信号を分離することをさらに備え、反射ナビゲーション信号および対応する直接のナビゲーション信号の両方は、ＧＰＳプラットフォームによって送られる識別可能コード信号を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記信号反射器は実質的に等方性の反射器であり、前記反射ナビゲーション信号は実質的に等方性の反射器から反射信号経路を介して１つ以上のＧＰＳプラットフォームから受取られる、請求項１に記載の方法。
5. 前記実質的に等方性の反射器の位置は、ＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解法への等方性反射器の影響をなくすよう、ＧＰＳが使用可能な受信器で値が求められる、請求項４に記載の方法。
6. 実質的に等方性の反射器から反射されるときに、対応する直接のナビゲーション信号に相関する同じ時間長で各々が遅延される反射ナビゲーション信号から直接のナビゲーション信号を分離することをさらに備える、請求項４に記載の方法。
7. 各々が対応する直接のナビゲーション信号と異なる信号強度を有する反射ナビゲーション信号を検出するために、適応型利得制御および取得サーチアルゴリズムを用いて、反射ナビゲーション信号から直接のナビゲーション信号を分離することをさらに備える、請求項４に記載の方法。
8. 全地球測位システム（ＧＰＳ）であって、
   １つ以上のＧＰＳプラットフォーム（１０２−１，１０２−２）から送られるナビゲーション信号（１１２−１，１１２−２，１１４−１，１１４−２）を受取るよう構成されたＧＰＳが使用可能な受信器（１０４）を備え、前記ナビゲーション信号は直接のナビゲーション信号（１１２−１，１１２−２）および反射ナビゲーション信号（１１４−１，１１４−２）を含み、さらに
   ナビゲーション信号処理モジュール（４１４）を備え、前記ナビゲーション信号処理モジュールは、
   １つ以上のＧＰＳプラットフォームから直接信号経路を介して受取られる直接のナビゲ
   ーション信号からＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解を解く（３０８）ように、かつ
   信号反射器の反射信号経路を介して受取られる反射ナビゲーション信号から信号反射器（１０６）の位置を解く（３１２）ように構成されている、全地球測位システム。
9. 前記ナビゲーション信号処理モジュールはさらに、直接のナビゲーション信号から受信器測距測定値を定めるために、および受信器測距測定値を用いてＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解を解くように構成されている、請求項８に記載の全地球測位システム。
10. 前記ナビゲーション信号処理モジュールはさらに、前記反射ナビゲーション信号から反射器測距測定値を定めるために、および前記反射器測距測定値を用いて信号反射器の位置を解くよう構成されている、請求項８に記載の全地球測位システム。
11. 前記ナビゲーション信号処理モジュールはさらに、ＧＰＳが使用可能な受信器のナビゲーション解を解くときに、反射ナビゲーション信号の負の影響を打ち消すように、反射ナビゲーション信号を分離するよう構成されている、請求項８に記載の全地球測位システム。
12. 前記ナビゲーション信号処理モジュールはさらに、反射ナビゲーション信号より前に受信される直接のナビゲーション信号から反射ナビゲーション信号を分離するよう構成されており、反射ナビゲーション信号および対応する直接のナビゲーション信号の両方はＧＰＳプラットフォームによって送られる識別可能なコード信号を含む、請求項８に記載の全地球測位システム。

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