JP2011521238A - 初期測位時間を短縮するために便宜通信信号および支援情報を使用するgnssレシーバ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、ジョナサン・ラッド(Jonathan Ladd)およびパトリック・フェントン(Patrick Fenton)により2008年5月22日に、「初期測位時間を短縮するための便宜通信信号(signals of opportunity)および支援情報を用いるGNSSレシーバ(GNSS RECEIVER USING SIGNALS OF OPPORTUNITY AND ASSISTANCE INFORMATION TO REDUCE THE TIME TO FIRST FIX)」について出願された米国仮特許出願番号61/055,189の優先権の利益を主張するものであり、当該仮出願は本明細書に参照により含まれる。
発明の属する分野
本発明は、一般に、初期測位時間を短縮し、またラジオ周波数(RF)の帯域を狭くするためのGNSSレシーバおよびGNSSレシーバの動作方法に関する。
GNSS衛星の信号を取得する際、レシーバは、衛星の選択、ドップラ周波数およびレシーバの発振周波数に関連する不確定性を含むサーチを行う。一般に、サーチでは考えられる全ての衛星の選択が繰り返され、また衛星信号に対する周波数ロックおよびコードロックを行うために各衛星に対して考えられる周波数および考えられるコード位相遅延が連続的に試みられる。周波数とコード位相遅延とのそれぞれの組み合わせにおいて、レシーバは衛星信号が取得されたか否かをチェックする相関電力を決定するが、このプロセスは各衛星についてのサーチにおいて行われなければならない。なぜならば、各衛星はユニークなコードを発信し、レシーバに関する異なった相対動作と関連づけられるからである。したがって、この網羅的なサーチは時間がかかる。
GNSSレシーバは、発振器の周波数に伴う不確定性、および、発振器が駆動するクロックの位相における不確定性を低減するために、既存の放射される便宜通信信号(signals of opportunity)、例えば、AMラジオ信号またはFMラジオ信号、テレビジョン信号の特性を利用する。さらに、GNSSレシーバはドップラ効果に伴う不確定性を低減するために、保存されたアルマナック(軌道衛星情報)およびバッテリバックアップされた日時情報の形の支援情報を利用する。
図1に示されているリモートGNSSレシーバ22は、インターネットまたは構内ネットワークなどの通信ネットワーク24に有線(破線にて示唆されている)または無線の接続部26を介して接続されている。リモートレシーバ22は、1つまたは複数のプロセッサ20と、発振器25と、発振器25により駆動される日時クロック21とを備えており、またGNSS信号の取得および追尾を行い、既知の方法で位置特定を行う。さらに、リモートレシーバ22は、電源オフサイクルの間に現在の日時を保持するバッテリバックアップ式リアルタイムクロック(RTC)27と、GNSS衛星情報のアルマナックを保存するメモリ23とを備えている。低電力発振器および低電力タイミング維持ロジックを利用して既知の方法で動作するリアルタイムクロック27は、比較的わずかなバッテリ電力を利用して電源オフサイクルの間に現在の日時を保持する。約1年間は更新無しで有効なアルマナックと現在の日時とが、以下に詳述されるように、初期測位時間の短縮に用いられる。
Claims (21)
- GNSSレシーバであって、
GNSS衛星信号および便宜通信信号を受信するためのラジオ周波数フロントエンドと、
前記GNSS衛星信号を取得および追尾するために用いられる発振器と、
1つまたは複数のプロセッサとを備えており、
前記プロセッサは、
前記便宜通信信号を処理し、前記フロントエンドにより求められた1つまたは複数の便宜通信信号の周波数と、1つまたは複数の便宜通信信号の基準放送周波数との差に基づいて前記発振器の周波数オフセットを推定し、
GNSS衛星信号を取得するためのサーチウインドウを狭めるために、前記推定された発振器の周波数オフセットを用いる、
ことを特徴とするGNSSレシーバ。 - さらに、前記1つまたは複数のプロセッサは複数の信号の放送周波数と、便宜通信信号のトランスミッタの位置情報とに基づいて、推定されるレシーバの位置を求める、請求項1記載のGNSSレシーバ。
- さらに、
現在の日時を保持する手段と、
アルマナックを保存するためのメモリとを備えており、
前記1つまたは複数のプロセッサは視野内の衛星を決定し、推定されるレシーバの位置と、保存されているアルマナックと、現在の日時とに基づいて前記視野内の衛星からの信号に関係するドップラオフセットを推定し、前記サーチウインドウをさらに狭めるために推定された該ドップラオフセットを用いる、
請求項1記載のGNSSレシーバ。 - 前記1つまたは複数のプロセッサは、複数の便宜通信信号の放送周波数と便宜通信信号のトランスミッタの位置情報とに基づいて、推定されるレシーバの位置を求める、請求項3記載のGNSSレシーバ。
- 便宜通信信号に同調するよう放送信号をスキャンする1つまたは複数の構成可能なフロントエンドフィルタをさらに備えている、請求項1記載のGNSSレシーバ。
- 通信ネットワークへの接続部をさらに備えており、便宜通信信号の前記トランスミッタの位置情報を前記接続部を介して前記レシーバに送信する、請求項4記載のGNSSレシーバ。
- 前記レシーバは、使用可能な便宜通信信号のリストから便宜通信信号を選択する、請求項6記載のGNSSレシーバ。
- 前記通信ネットワークへの接続部はインターネットへのアクセスを提供する、請求項6記載のGNSSレシーバ。
- GNSS信号の追尾が狭帯域で行えるよう、前記1つまたは複数のプロセッサは、信号の取得および追尾に用いられる発振器を複数の便宜通信信号のうちの1つに位相をロックする、請求項1記載のGNSSレシーバ。
- 現在の日時を保持する手段をさらに備えており、
前記1つまたは複数のプロセッサは、保持されている時間と便宜通信信号のタイミング特性とに基づいて、GNSS時間の数ミリ秒内に時間を求め、GNSS衛星からの既知のコードチップ伝送の時間に基づいてコードサーチを前置する、
請求項1記載のGNSSレシーバ。 - GNSSレシーバであって、
GNSS衛星信号および便宜通信信号を受信するためのラジオ周波数フロントエンドと、
前記GNSS衛星信号を取得および追尾するために用いられる発振器と、
1つまたは複数のプロセッサとを備えており、
前記プロセッサは、
複数の便宜通信信号を処理し、前記発振器を当該複数の便宜通信信号のうちの1つに位相をロックし、
前記GNSS衛星信号を追尾するために狭い帯域を用いる、
ことを特徴とするGNSSレシーバ。 - 初期測位時間を短縮するためのシステムであって、
該システムは、
GNSS衛星信号を取得および追尾し、支援情報を提供するためのベースGNSSレシーバと、
リモートGNSSレシーバとを備えており、
前記リモートGNSSレシーバは、
GNSS衛星信号および便宜通信信号を受信するためのラジオ周波数フロントエンドと、
前記ベースGNSSレシーバから支援情報を受信するための手段と、
前記GNSS衛星信号を取得および追尾するために用いられる発振器と、
1つまたは複数のプロセッサとを備えており、
前記プロセッサは、
前記便宜通信信号を処理し、前記フロントエンドにより求められる1つまたは複数の便宜通信信号の周波数と、1つまたは複数の便宜通信信号の放送周波数との差に基づいて発振器の周波数オフセットを推定し、
GNSS衛星信号を取得するためのサーチウインドウを狭めるために、前記推定された前記発振器の周波数オフセットを用いる、
ことを特徴とするシステム。 - 前記支援情報は、前記便宜通信信号の放送周波数である、請求項12記載のシステム。
- 前記放送周波数は、前記ベースGNSSレシーバがGNSS周波数に位相をロックするときに、前記GNSSレシーバにより求められる、請求項13記載のシステム。
- 前記放送周波数は、前記便宜通信信号の基準放送周波数である、請求項13記載のシステム。
- 前記支援情報は、前記便宜通信信号のトランスミッタの位置であり、
前記1つまたは複数のプロセッサは、複数の便宜通信信号の放送周波数と、便宜通信信号のトランスミッタの位置情報とに基づいて、前記レシーバの推定される位置を求める、請求項12記載のシステム。 - 前記支援情報は、航法メッセージおよびメッセージビットタイミングであり、
前記1つまたは複数のプロセッサは、受信したGNSS衛星信号から前記航法メッセージをワイプし、GNSS衛星信号を取得するために、複数のメッセージビットにわたる相関インターバルを用いる、
請求項12記載のシステム。 - 前記支援情報は、視野内の衛星の1つまたは複数のリストと、付随するドップラオフセットと、エフェメリス情報とを含み、
前記リモートGNSSレシーバは、視野内の衛星のサーチを低減し、さらに、前記ドップラオフセットに基づいてサーチウインドウを狭めるよう、前記支援情報を用いる、
請求項12記載のシステム。 - 前記リモートGNSSレシーバレシーバは現在の日時を保持する手段をさらに備えており、
前記1つまたは複数のプロセッサは、保持されている時間と便宜通信信号のタイミング特性とに基づいて、GNSS時間の数ミリ秒内に時間を求め、GNSS衛星からの既知のコードチップ伝送の時間に基づいてコードサーチを前置する、請求項12記載のシステム。 - 前記支援情報は、現在の日時と、推定される都市情報または地域情報と、アルマナックとを含み、
前記1つまたは複数のプロセッサは、支援情報を用いて、視野内の衛星と、付随する推定されるドップラオフセットとを求め、サーチウインドウをさらに狭めるために推定されたオフセットを用いる、
請求項12記載のシステム。 - 前記1つまたは複数のプロセッサは、
GNSS信号の取得および追尾に用いられる発振器を、複数の便宜通信信号のうちの1つに位相をロックし、
GNSS衛星信号を追尾するために帯域を狭める、請求項17記載のシステム。
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