JP2015102546A - 複数の判断基準ベースの全地球的航法衛星部分集合回帰的選択 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｎ個の衛星の集合から衛星の部分集合を選択するための方法を提供すること。【解決手段】方法は、Ｎ個の衛星の集合のＮ−Ｐ個の衛星の各々の部分集合を回帰的に評価するステップを含む。ただ１つの部分集合が１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、１つまたは複数の第１の判断基準を満たす１つの部分集合が選択される。これに対して、２つ以上の部分集合が１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、１つまたは複数の第１の判断基準を満たす部分集合が、１つまたは複数の第２の判断基準に関して評価され、１つまたは複数の第２の判断基準を最適化する１つの部分集合が選択される。Ｎ個の衛星の選択された集合が、それを基にして受信機が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなると、Ｎ個の衛星のその選択された集合が、航法解を算出するために使用される。【選択図】図２

Description

本願発明の一実施例は、例えば、複数の判断基準ベースの全地球的航法衛星部分集合回帰的選択に関する。

[0001]衛星航法システムは、衛星ベースの無線航法システムであり、複数の衛星が、地球を周回し、衛星に対する位置を決定するために受信機により使用され得る情報をブロードキャストする。例示的な衛星航法システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ）、ＧＬＯＮＡＳＳシステム、ＣＯＭＰＡＳＳシステム、およびガリレオ測位システムを含む。

[0002]衛星航法システムの受信機（本明細書では単に「受信機」とも呼ばれる）は、複数の航法衛星に対する擬似距離に基づいて、航法解（例えば、位置および／または速度）を決定することが可能である。擬似距離は、信号が航法衛星から受信機まで伝搬するのにかかる時間、および、衛星が信号を送信したときの衛星の位置に基づいて決定され得る。受信機に可視である各々の衛星に対して、擬似距離が算出され得る。受信機が、それ自体と複数の衛星との間の距離（擬似距離）を決定した後、受信機は、複数の衛星の知られている場所を使用して三角法により位置を算出することが可能である。場所算出の精度は、それを基にして擬似距離が算出され得る衛星の数が増大するにつれて高まる。しかしながら制限された処理能力に起因して、多くの受信機は、最大数の衛星に基づいて場所を算出することに制限される。例えば受信機は、５つの衛星に基づいて場所を算出することに制限される場合がある。それでも、６つ以上の衛星が受信機に可視であることが多い。したがってそのような受信機は、場所を算出するときに使用するための可視の衛星の部分集合を選択するように構成される。

[0003]一部の例ではそのような受信機は、衛星のどの部分集合が使用するのに最良であるかを、受信機測定の各々の次元での幾何学的精度低下率（ＧＤＯＰ）に基づいて決定する。ＧＤＯＰは、衛星の相対的な位置に関係付けられる。衛星が相互に近いときは、幾何学性は弱いと言われており、幾何学的精度低下率（ＧＤＯＰ）は高いと言われており、衛星が遠く離れ、ある程度等距離で隔置されるときは、幾何学性は強いと言われており、ＧＤＯＰは低いと言われている。ＧＤＯＰが最も低い部分集合を選択するために、受信機は、可視の衛星の中で部分集合の各々の可能なグループ分けについてくまなく調べることになる。

本願発明の一実施例は、例えば、複数の判断基準ベースの全地球的航法衛星部分集合回帰的選択に関する。

[0004]１つの実施形態で、Ｎ個の衛星の集合から衛星の部分集合を選択するための方法が提供される。方法は、Ｎ個の衛星の初期集合またはＮ個の衛星の低減された集合のいずれかをＮ個の衛星の現在の集合として設定するステップ、および、Ｎ個の衛星の現在の集合のＮ−Ｐ個の衛星の各々の部分集合を１つまたは複数の判断基準に関して回帰的に評価するステップを含む。ただ１つの部分集合が１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、１つまたは複数の第１の判断基準を満たす１つの部分集合が、Ｎ個の衛星の低減された集合として選択される。これに対して、２つ以上の部分集合が１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、１つまたは複数の第１の判断基準を満たす部分集合が、１つまたは複数の第２の判断基準に関して評価され、１つまたは複数の第２の判断基準を最適化する１つの部分集合が、Ｎ個の衛星の低減された集合として選択される。Ｎ個の衛星の低減された集合が、それを基にして受信機が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなると、Ｎ個の衛星のその低減された集合が、航法解を算出するために使用される。

[0005]図面は、単に例示的な実施形態を図示するものであり、したがって、範囲に関して限定的であるとみなされるべきではない。例示的な実施形態は、付随する図面の使用によって、さらに具体的かつ詳細に説明される。

[0006]例示的な衛星航法システムの受信機のブロック図である。 [0007]航法システムの中の衛星の集合からの衛星選択のための方法の例のフロー図である。 [0008]航法システムの中の衛星の集合からの衛星選択のための方法の例のフロー図である。

[0009]慣行にしたがって、様々な説明される特徴部は、一定の縮尺では描画されず、例示的な実施形態に関連性のある特定の特徴部を強調するように描画される。
[0010]下記で説明される実施形態は、全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の受信機に可視である衛星の集合から衛星の部分集合を選択すること、および、衛星の選択された部分集合を使用して航法解を算出することに関係し得る。これらのシステムおよび方法は、追跡チャネルの数、および、全地球的航法衛星システムの受信機により必要とされる、求められる計算能力を低減するために使用され得る。

[0011]図１は、衛星航法システム１００の例のブロック図である。衛星航法システム１００は、複数の衛星１０２〜１１０、および、１つまたは複数の受信機１２０を含む。衛星１０２〜１１０は、受信機１２０による受信のための信号を送信することが可能である。受信機１２０は、衛星１０２〜１１０の１つまたは複数からの信号を受信し、信号に基づいて航法解（例えば、位置および／または速度）を算出することが可能である。例示的な衛星航法システム１００は、全地球測位システム（ＧＰＳ）、ＧＬＯＮＡＳＳシステム、ＣＯＭＰＡＳＳ、およびガリレオ測位システムを含む。

[0012]受信機１２０は、１つまたは複数のメモリデバイス１２４に結合される、１つまたは複数の処理デバイス１２２を含み得る。１つまたは複数のメモリデバイス１２４は命令１２６を含み得るものであり、命令１２６は、１つまたは複数の処理デバイス１２２により実行されるときに、１つまたは複数の処理デバイス１２２に、下記で図２および図３に関して説明される作用などの、１つまたは複数の作用を遂行させることが可能である。本明細書で使用される場合、受信機１２０は、機能を遂行することを、処理デバイス１２２により実行されるときに処理デバイス１２２にその機能を遂行させる命令１２６をメモリ１２４が含むときに行うように構成される。

[0013]一例では１つまたは複数の処理デバイス１２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ））、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または他の処理デバイスを含み得る。１つまたは複数のメモリデバイス１２４は、プロセッサ可読命令またはデータ構造の記憶のために使用される、任意の適切なプロセッサ可読媒体を含み得る。適したプロセッサ可読媒体は、磁気または光学の媒体などの有形媒体を含み得る。例えば有形媒体は、従来のハードディスク、コンパクトディスク（例えば、読み出し専用、または、書き換え可能）、シンクロナス・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＤＲＡＭ）、ダブル・データ・レート（ＤＤＲ）ＲＡＭ、ＲＡＭＢＵＳダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）等を含む、ただしそれらに限定されないランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、およびフラッシュメモリ等のような、揮発性または不揮発性の媒体を含み得る。適したプロセッサ可読媒体は、ネットワークおよび／またはワイヤレスリンクなどの通信媒体を介して伝達される、電気の、電磁気の、およびデジタルの信号などの伝送媒体もまた含み得る。さらに、プロセッサ可読媒体は、例えばＲＡＭの形でのように、受信機１２０内に統合され得るものであり、または、例えばコンパクトディスクもしくはフラッシュドライブなどの可搬媒体の形でのように、受信機１２０に提供され得るアクセスの対象である別個の物品であり得るということが理解されるべきである。

[0014]受信機１２０は、処理デバイス１２２に結合され、衛星１０２〜１１０からの信号を感知するように構成されるアンテナ１２８もまた含み得る。一例では受信機１２０は、ユーザに情報を提供するための１つまたは複数の出力デバイス１３０を含み得る。出力デバイス１３０は、ディスプレイ、スピーカ、触覚フィードバック発生器、光、および他の出力機構を含み得る。一例では受信機１２０は、１つまたは複数の入力デバイス１３２を含み得る。入力デバイス１３２は、キーボード、マウス、タッチセンサ、音声センサ、および他の入力機構を含み得る。一例では受信機１２０は、例えば航空機などの、より大きなデバイス内に統合され得る。

[0015]図２は、１つまたは複数の判断基準に基づいて受信機１２０に可視である衛星の集合から衛星の部分集合を選択すること、および、衛星の選択された部分集合を使用して航法解を算出することを行うための方法２００のフロー図である。方法２００は、受信機１２０に可視であるＮ個の衛星１０２〜１１０の集合からの複数の信号を受信するステップ（ブロック２０２）と、次いで、集合内の衛星の数（Ｎ）を回帰的に低減するステップ（ブロック２０４〜２１０）とを含む。すなわち、Ｎ個の衛星の集合内の衛星の数が、Ｎ個の衛星の集合から１つまたは複数の衛星を除くことにより低減される。ブロック２１０が達せられるとき、方法は、ブロック２０４に戻るように進んで、ブロック２０６〜２１０を再度遂行することを、今度の回はＮ個の衛星の低減された集合（すなわち、前回のループで除かれた１つまたは複数の衛星だけ低減された、前回のループからのＮ個の衛星の集合）によって行う。したがって、ブロック２０６〜２１０の各々の連続するループは、ブロック２０６〜２１０の以前のループより小さな数（Ｎ）の衛星に関して動作する。このようにして集合内の衛星の数（Ｎ）が、ブロック２０６〜２１０の連続する呼び出しによって漸次低減される。Ｎが、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数に低減されると、航法解が、Ｎ個の衛星の残存する部分集合を使用して決定される。一例では方法２００は、設定頻度を有し得る。頻度は、既定の頻度（等距離の時間の瞬間）であり、そうでなければ、１つまたは複数の条件により決定される、不均等に分散した時間の瞬間の形のものであり得る。一例では条件は、下記でブロック２０８の中で論考されるしきい値の１つをもう少しで超えるときであり得る。別の例では条件は、下記でブロック２０８の中で論考されるしきい値の１つが急速に近づいているときであり得る。別の例では方法２００は、受信機１２０が初期化された後に遂行され得る。別の例では方法２００は、受信機１２０に対するすべての可視の衛星の集合が変化したために、受信機１２０により利用されていた衛星がもはや受信機１２０に可視でないときに遂行され得る。同様に別の例では方法２００は、以前は受信機１２０に可視でなかった衛星が受信機１２０に可視になるときに遂行され得る。別の例では方法２００は、航空機上の受信機１２０により、航空機が出発または着陸しているときなど、航空機の飛行の異なる段階の間に遂行され得る。

[0016]方法２００を実施するために、Ｎ個の衛星の初期集合が、受信機１２０に可視である衛星１０２〜１１０の集合から選択される。衛星は、現在の時間に、および受信機１２０の現在の場所で、受信機１２０がその衛星からの信号を受信することが可能であるならば、受信機１２０に可視である。したがって、受信機１２０に可視である衛星の集合は、時間および受信機１２０の場所に基づいて変化することになる。一例として、Ｎ個の衛星の初期集合は、受信機１２０に可視であるすべての衛星１０２〜１１０を含み得る。別の例では、Ｎ個の衛星の初期集合は、受信機１２０に可視であるすべての衛星１０２〜１１０の部分集合であり得るものであり、この事例では、受信機１２０に可視である他の衛星からの信号は除去されることになる。そのような部分集合は、任意の適した様式で選定され得る。

[0017]一例では受信機１２０は、異なる全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の中の衛星からの信号を同時的に受信するように構成される。すなわち受信機１２０は、第１のＧＮＳＳ（例えば、ＧＰＳ）の部分である衛星からの信号、および、第２のＧＮＳＳ（例えば、ガリレオ）の部分である第２の衛星からの信号を同時的に受信し、それらの信号に基づいて航法解を算出することが可能である。特別な例では受信機１２０は、ＧＰＳ、ガリレオ、ＧＬＯＮＡＳＳ、およびＣＯＭＰＡＳＳのＧＮＳＳの各々の中の衛星からの信号を同時的に受信するように構成される。他の例では受信機１２０は、ＧＮＳＳの異なる集合からの信号を同時的に受信するように構成され得る。受信機１２０が、ＧＰＳ、ガリレオ、ＧＬＯＮＡＳＳ、およびＣＯＭＰＡＳＳのＧＮＳＳの各々の中の衛星からの信号を同時的に受信するように構成される場合の例では、受信機１２０は約４０個の可視の衛星を有し得る。あるいは一例では受信機１２０は、排他的に１つのＧＮＳＳ（例えば、排他的にＧＰＳ）の中の衛星からの信号を受信するように構成される。

[0018]上述のように、Ｎ個の衛星の初期集合は、衛星の数（Ｎ）が、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなるまで、数が回帰的に減少させられる（ブロック２０４）。集合内の衛星の数を減少させるために、受信機１２０は、１つまたは複数の衛星からの信号を選択的に除去する。特に受信機１２０は、それを基にして受信機１２０が信号を処理している衛星の集合が、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなるように、いくつかの衛星からの信号を除去する。選択の後に残存する衛星の間で良好な幾何学性を有することが望ましいので、方法２００は、どの衛星が集合内に残存することになるか、および、どの衛星が排除されることになるかを、判断基準に基づいて選択するものであり、判断基準は、以下でブロック２０８の論考において解説されるように、所望の成果を実現することに応じて変わる。

[0019]回帰を始めるために、受信機１２０は、Ｎ個の衛星の初期集合をＮ個の衛星の現在の集合として設定する（ブロック２０６）。これに対して、各々の連続するループの後では、受信機１２０は、Ｎ個の衛星の低減された集合をＮ個の衛星の現在の集合として設定する。

[0020]Ｎ個の衛星の現在の集合が、Ｎ個の衛星の初期集合、または、Ｎ個の衛星の低減された集合のいずれかとして設定されると、Ｎ個の衛星の集合からのＮ−Ｐ個の衛星のすべての可能な部分集合が生成される（ブロック２０８）。受信機１２０は、Ｎ個の衛星の集合からＰ個の衛星を選択的に落とすことにより部分集合を生成し、Ｐ個の落とされる衛星のグループは、各々の部分集合に対して異なる。一例では、Ｎは図１からの衛星１０２〜１１０であり、Ｐ＝１であると仮定する。この例では部分集合は、以下の衛星からなることになり、すなわち、第１の部分集合は［１０２、１０４、１０６、１０８］となり、第２の部分集合は［１０２、１０４、１０６、１１０］となり、第３の部分集合は［１０２、１０４、１０８、１１０］となり、第４の部分集合は［１０２、１０６、１０８、１１０］となり、第５の部分集合は［１０４、１０６、１０８、１１０］となる。別の例では、Ｐは１より大きくなり得る。

[0021]Ｎ−Ｐ個の衛星の部分集合が生成された後、次いで受信機１２０は、Ｎ−Ｐ個の衛星の部分集合を１つまたは複数の判断基準に関して評価することが可能である（ブロック２０８）。１つまたは複数の判断基準は、１つまたは複数の第１の判断基準、および、１つまたは複数の第２の判断基準にさらに分割され得る。一例では１つまたは複数の判断基準は、２値的、すなわち、Ｎ−Ｐ個の衛星の部分集合が、要件または要件の集合を満たすか、それとも満たさないかのいずれであるかであり得る。２値的である判断基準の例では、判断基準は、しきい値または複数のしきい値、すなわち、Ｎ−Ｐ個の衛星の部分集合が、結果としての値または複数の値で、しきい値または複数のしきい値より上であるか、それとも下であるかであり得る。例えば１つまたは複数の判断基準は、以下のしきい値、すなわち、水平位置誤差限界（ＨＰＥ_Ｌｉｍ）、垂直位置誤差限界（ＶＰＥ_Ｌｉｍ）、垂直保護レベル限界（ＶＰＬ_Ｌｉｍ、あるいは垂直警報限界）、水平保護レベル限界（ＨＰＬ_Ｌｉｍ、あるいは水平警報限界）、または有効モニタしきい値限界（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｏｎｉｔｏｒ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｌｉｍｉｔ）（ＥＭＴ_Ｌｉｍ）の、１つまたは組み合わせであり得る。一例では、判断基準はしきい値ＶＰＬ_Ｌｉｍであり、ＶＰＬ_Ｌｉｍは３５メートルに設定されると仮定する（しかしながら、限界は任意の適した数または限界に設定され得るということに留意されたい）。したがってこの例では受信機１２０は、生成されたＮ−Ｐ個の衛星のすべての部分集合を評価して、垂直保護レベル（ＶＰＬ）の絶対値が、３５メートルのＶＰＬ_Ｌｉｍより下であるかどうかを決定する。別の例では、上記で述べられたように、１つまたは複数の判断基準は複数のしきい値の組み合わせであり得る。例えば、１つまたは複数の判断基準は、以下のしきい値、すなわち、ＨＰＥ_Ｌｉｍ、ＶＰＥ_Ｌｉｍ、ＶＰＬ_Ｌｉｍ、ＨＰＬ_Ｌｉｍ、およびＥＭＴ_Ｌｉｍのすべての組み合わせであると仮定する。さらにはこの例では、ＨＰＥ_Ｌｉｍが１６メートルであり、ＶＰＥ_Ｌｉｍが４メートルであり、ＶＰＬ_Ｌｉｍが３５メートルであり、ＨＰＬ_Ｌｉｍが４０メートルであり、ＥＭＴ_Ｌｉｍが１５メートルであると仮定する（しかしながら、上記で論考されたように、これらの限界は任意の適した数または限界に設定され得る）。この例では受信機１２０は、Ｎ−Ｐ個の衛星のすべての部分集合を評価して、ＶＰＬの絶対値が、３５メートルのＶＰＬ_Ｌｉｍより下であるかどうか、水平保護レベル（ＨＰＬ）の絶対値が、４０メートルのＨＰＬ_Ｌｉｍより下であるかどうか、水平位置誤差（ＨＰＥ）が、１６メートルのＨＰＥ_Ｌｉｍより下であるかどうか、垂直位置誤差（ＶＰＥ）が、４メートルのＶＰＥ_Ｌｉｍより下であるかどうか、および、有効モニタしきい値（ＥＭＴ）が、１５メートルのＥＭＴ_Ｌｉｍより下であるかどうかを決定する。

[0022]別の例では、１つまたは複数の判断基準は、量または量の集合であって、それらに関して量の関数の最小化または最大化のいずれかが行われる、量または量の集合など、連続的なものであり得る。例えば、量はＧＤＯＰである場合があり、次いで、ＧＤＯＰを最小化するＮ−Ｐ個の衛星の部分集合が、継続のためにＮ個の衛星の集合として選択される（ブロック２１０）。しかしながらＧＤＯＰは、航法情報要件の求められる正確性およびインテグリティに対する要件において規定される量に単に代理的に関係付けられるものである。そのため別の例では、特別のデバイスおよび動作モードに対する要件から生じる量の集合が、ＧＤＯＰを算出することと同等ではない継続のためにＮ個の衛星を選択するために使用される場合がある。さらに上記で与えられる例では、量の集合は、１つまたは複数の重み付けパラメータが付け足される場合がある。例えば、１つの判断基準は、すべての以下の量、すなわち、ＨＰＥ、ＶＰＥ、ＶＰＬ、ＨＰＬ、およびＥＭＴの組み合わせであると仮定する。この例での１つまたは複数の重み付けパラメータは、次式のように判断基準の内部で使用され得る：ａ_１＊（ＨＰＥ）＋ａ_２＊（ＶＰＥ）＋ａ_３＊（ＨＰＬ）＋ａ_４＊（ＶＰＬ）＋ａ_５＊（ＥＭＴ）。ただしａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、ａ_５は重み付けパラメータであり、次いで、この判断基準を最小化するＮ−Ｐ個の衛星の部分集合が、継続のためにＮ個の衛星の集合として選択される（ブロック２１０）。重み付けパラメータは、最も制限的な要件が最も重み付けされるような形で、例えばモンテカルロ・シミュレーションに基づいて事前に決定され得る。例えば、ＶＰＬは通常は航空機に関する進入動作での最も厳格な要件と考えられるので、ＶＰＬはそれらの時間の間に最も重み付けされ得る。

[0023]一例では、１つまたは複数の判断基準は動的であり得る。すなわち、１つまたは複数の判断基準は静的ではなく、必要に応じて変化し得る（例えば受信機１２０が航空機であるならば、例での１つまたは複数の判断基準は、航空機が飛行のどの段階にあるか（すなわち、着陸、出発、下降等）に応じて変化し得る）。例えば判断基準が２値的および動的であるならば、判断基準は、時間の１つの期間でのしきい値またはしきい値の組み合わせであり得るものであり、次いで時間の別の期間では、判断基準は異なるしきい値またはしきい値の組み合わせである。一例では、時間ｔ_０では判断基準は、ＶＰＬがＶＰＬ_Ｌｉｍより小さいかどうかに対応し、次いで時間ｔ_１では判断基準は、ＨＰＬがＨＰＬ_Ｌｉｍより小さいかどうかに対応すると仮定する。別の例では、重み付け定数に基づき動的である、連続的な判断基準を仮定する。すなわち、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、およびａ_５が重み付け定数であり、ｔ_０およびｔ_１が２つの異なる時間であり、次いで、次式の１つまたはすべてが真であり得ると仮定する：ａ_１（ｔ_０）≠ａ_１（ｔ_１）、ａ_２（ｔ_０）≠ａ_２（ｔ_１）、ａ_３（ｔ_０）≠ａ_３（ｔ_１）、ａ_４（ｔ_０）≠ａ_４（ｔ_１）。別の例では１つまたは複数の判断基準は、動的である他に、しきい値および／またはパラメータの組み合わせに対応し得る。

[0024]衛星のただ１つの部分集合が１つまたは複数の（２値的な）判断基準を満たすならば、その部分集合が、継続のためにＮ個の衛星の集合として選択され得る（ブロック２１０）。次いでＮ個の衛星の選択された集合は、必要であるならば、集合内の衛星の数Ｎをさらに低減するためにループ内に入力される（ブロック２０４）。これに対して、２つ以上の部分集合が１つまたは複数の２値的な判断基準を満たすならば、１つまたは複数の判断基準を満たす２つ以上の部分集合から単一の部分集合を選択するために、２つ以上の部分集合が別の連続的な判断基準に関して評価され得る（ブロック２０８）。次いで、１つまたは複数の追加的な判断基準を満たす１つの部分集合（例えば、１つまたは複数の追加的な判断基準を、最小化または最大化する部分集合）が、継続のためにＮ個の衛星の集合として選択される（ブロック２１０）。次いでＮ個の衛星の選択された集合は、必要であるならば、集合内の衛星の数Ｎをさらに低減するためにループ内に入力される（ブロック２０４）。１つまたは複数の追加的な判断基準は、上記で論考された１つまたは複数の判断基準の、任意の１つまたは組み合わせであり得る。上記で論考された任意の判断基準は動的である場合もあり、すなわち、判断基準構造、量、および重み付けパラメータはすべて、例えば、飛行の異なる局面、航法システムまたは航法情報に課せられる異なる性能要件等に応じて、時間的に変動し得る。

[0025]上述のように、ブロック２１０の結果は、ループ（ブロック２０６〜２１０）内に入力されるＮ個の衛星の集合からのＮ−Ｐ個の衛星の部分集合の選択物である。ループを通る初回に関しては、入力されるＮ個の衛星の集合はＮ個の衛星の初期集合である。したがってループの結果は、ループ内に入力されるＮ個の衛星の集合から、ブロック２１０で選択されるＮ−Ｐ個の衛星の集合への低減である。ブロック２１０からのＮ−Ｐ個の衛星の部分集合の選択物が、次いで、Ｎ個の衛星の新しい集合としてループ（ブロック２０４〜２１０）内に戻すように入力される。上記で説明されたように、ループは、集合内の衛星の数Ｎを、衛星の数が、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなるまで、さらに低減することになる。したがって集合内の衛星の数Ｎは、ループを通る各々の後続の回に対して、より小さくなる。ブロック２０４でループ内に入力されるＮ個の衛星の所与の集合に対して、Ｎが依然として、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数より大きいならば、ループは上記のブロック２０６で再び始まるように遂行される。これに対して、ブロック２０４でループ内に入力されるＮ個の衛星の所与の集合に対して、Ｎが、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しい（または、その数よりさらに小さい）ならば、回帰的なループ（ブロック２０４〜２１０）は終了させられ、航法解が算出される（ブロック２１２）。このようにして、Ｎ個の衛星の初期集合が、航法解を算出するために、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数に到達するように漸次低減され得る。一例では、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数は、１４個の衛星である。したがってループは、Ｎ個の衛星の集合が１４個の衛星に低減されてしまうまで継続する。

[0026]集合内の衛星の数Ｎが、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなると、解が、ループ（ブロック２０４〜２１０）の直前の動作により選択された、Ｎ個の衛星の集合からの信号を使用して算出される（ブロック２１２）。一例では航法解は、位置または速度を含み得る。さらには、航法解は、北−東−下（ＮＥＤ）座標系、または、別の地球相対座標（例えば、緯度、経度、および高度）でのものであり得る。

[0027]図３は、ブロック２０８を第１および第２の判断基準に分離すること、ならびに、部分集合の１つをＮ個の衛星の低減された集合として選択すること（ブロック２１０）を行うための方法３００のフロー図である。すなわち、Ｎ個の衛星の現在の集合が、Ｎ個の衛星の初期集合またはＮ個の衛星の低減された集合として設定された後（ブロック２０６）、次いでブロック２０８は、Ｎ個の衛星の現在の集合内のＮ−Ｐ個の衛星の各々の部分集合を第１の判断基準に関して評価することを含む（ブロック３０８ａ）。ただ１つの部分集合が第１の判断基準を満たすならば、上記のブロック２１０での部分集合の１つを選択することは、第１の判断基準を満たす１つの部分集合を、Ｎ個の衛星の低減された集合として選択することを含む（３１０ａ）。これに対して、２つ以上の部分集合が第１の判断基準を満たすならば、ブロック２０８での各々の部分集合を評価することは、第１の判断基準を満たした２つ以上の部分集合を、第２の判断基準に関して評価することを含む（ブロック３０８ｂ）。そしてブロック２１０での部分集合の１つを選択することは、第２の判断基準を最小化する（または、判断基準関数に応じて、最大化する）１つの部分集合を選択することを含む（ブロック３１０ｂ）。衛星の１つの部分集合が、Ｎ個の衛星の低減された集合として選択された後（ブロック３１０ａまたは３１０ｂのいずれか）、次いで、Ｎ個の衛星の低減されたものが、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくない限り、方法は、図２でのブロック２０４に戻るように進んで、ブロック２０６〜２１０を再度遂行することを、今度の回はＮ個の衛星の低減された集合によって行う。これに対して、Ｎ個の衛星の低減されたものが、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しいならば、方法はブロック２１２に進む。

[0028]一例では第１の判断基準は、上記でブロック２０８に関して説明されたように、２値的であり得る。一例では第１の判断基準は、上記でブロック２０８に関して説明されたように、しきい値またはしきい値の組み合わせであり得る。一例では第１の判断基準は、上記でブロック２０８に関して説明されたように、動的および／または２値的であり得る。

[0029]一例では第２の判断基準は、上記でブロック２０８に関して説明されたように、量、および、重み付けのパラメータまたはパラメータの集合の関数であり得る。一例では第２の判断基準は、上記でブロック２０８に関して説明されたように、動的（すなわち、時変）、および／または、パラメータもしくはパラメータの集合に応じて変わるものであり得る。量は、所与の航法システム、プラットフォーム（例えば、航空機）、および動作モード（例えば、飛行の局面）に対する要件の関数であるように選択され得る。

[0030]有利には、衛星の部分集合を選択するための最適な方法と比較されると、方法２００は、衛星の部分集合を選択するときの受信機１２０上の計算的な需要を低減することが可能である。このことは特に、初期集合内の衛星の数が増大する際には真である。例えば、初期集合がＮ＝２０個の衛星を含み、１５（＝Ｒ）個の衛星が、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数であると仮定する。以前の方法のもとでは、このことは１５５０４回の評価を必然的に伴い得るものであり、その理由は、衛星のあらゆる可能な部分集合が評価されることになり、ここではＮ＝２０およびＲ＝１５である、_ＮＣ_Ｒ＝（Ｎ！）／（Ｒ！＊（Ｎ−Ｒ）！）回の部分集合評価が結果として生じるからというものである。方法２００の１つの可能な適用のもとでは、Ｎ＝２０、Ｐ＝１、および、それを基にして受信機１２０が航法解を算出するように構成される衛星の数が１５である場合、９０回の部分集合評価が存在するだけとなる。このように、受信機１２０に対して求められる計算の数が劇的に低減される。

[0031]加えて、ＧＤＯＰを最小化することに基づく従来のジオメトリ・スクリーニング技法を使用することは、飛行の特別な局面に対する根幹の要件である、正確性およびインテグリティに関係付けられる尺度の最小値を必ずしも保証しない。これに対して、上記の技法を代わりに使用することが、より良好な結果をもたらすことが可能である。具体的には、正確性およびインテグリティに関係付けられるしきい値、ＨＰＥ_Ｌｉｍ、ＶＰＥ_Ｌｉｍ、ＶＰＬ_Ｌｉｍ、ＨＰＬ_Ｌｉｍ、およびＥＭＴ_Ｌｉｍと、正確性およびインテグリティに関係付けられる量、ＨＰＥ、ＶＰＥ、ＶＰＬ、ＨＰＬ、およびＥＭＴとを第１の２値的判断基準で、ならびに、重み付けパラメータａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、ａ_５を第２の判断基準で使用することが、より正確な結果をもたらすことが可能である。
例示的な実施形態
[0032]例１は、全地球的航法衛星システムの中の衛星の集合からの衛星選択のための方法であって、全地球的航法衛星システムの受信機に可視であるＮ個の衛星の初期集合を用意するステップと、Ｎが、それを基にして受信機が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなるまで、以下のステップを回帰的に遂行するステップであって、その以下のステップが、Ｎ個の衛星の初期集合またはＮ個の衛星の低減された集合のいずれかをＮ個の衛星の現在の集合として設定するステップ、Ｎ個の衛星の現在の集合内のＮ−Ｐ個の衛星の各々の部分集合を１つまたは複数の第１の判断基準に関して評価するステップであって、Ｎ＞Ｐである、評価するステップ、ただ１つの部分集合が１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、１つまたは複数の第１の判断基準を満たす１つの部分集合を、Ｎ個の衛星の低減された集合として選択するステップ、２つ以上の部分集合が１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、１つまたは複数の第１の判断基準を満たす各々の部分集合を、１つまたは複数の第２の判断基準に関して評価するステップ、および、１つまたは複数の第２の判断基準を最適化する１つの部分集合を、Ｎ個の衛星の低減された集合として選択するステップである、遂行するステップと、Ｎが、それを基にして受信機が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなると、Ｎ個の衛星の低減された集合からの信号を使用して航法解を算出するステップとを含む、方法を含む。

[0033]例２は、１つまたは複数の第１の判断基準が、２値的である、例１の方法を含む。
[0034]例３は、１つまたは複数の第１の判断基準が、しきい値またはしきい値の組み合わせの関数である、例２の方法を含む。

[0035]例４は、１つまたは複数の第２の判断基準が、航法システムの性能を特徴付ける量、および、パラメータまたはパラメータの集合の関数である、例１〜３のいずれかの方法を含む。

[0036]例５は、パラメータまたはパラメータの集合が重み付けパラメータである、例４の方法を含む。
[0037]例６は、１つまたは複数の第１の判断基準が、動的である（すなわち、時間的に変化する）、例１〜５のいずれかの方法を含む。

[0038]例７は、１つまたは複数の第２の判断基準が、動的である（すなわち、時間的に変化する）、例１〜６のいずれかの方法を含む。
[0039]例８は、Ｎ個の衛星の初期集合が、全地球的航法衛星システムの受信機に可視であるすべての衛星を含む、例１〜７のいずれかの方法を含む。

[0040]例９は、Ｐ＝１である、例１〜８のいずれかの方法を含む。
[0041]例１０は、衛星航法システムの受信機であって、１つまたは複数の処理デバイスと、１つまたは複数の処理デバイスに結合され、命令を含む、１つまたは複数のメモリデバイスとを備え、その命令が、１つまたは複数の処理デバイスにより実行されるときに、１つまたは複数の処理デバイスに、Ｎ個の衛星の初期集合からの信号を受信させることと、Ｎが、それを基にして受信機が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなるまで、以下のことを回帰的に遂行することであって、その以下のことが、Ｎ個の衛星の初期集合またはＮ個の衛星の低減された集合のいずれかをＮ個の衛星の現在の集合として設定すること、Ｎ個の衛星の現在の集合内のＮ−Ｐ個の衛星の各々の部分集合を１つまたは複数の第１の判断基準に関して評価することであって、Ｎ＞Ｐである、評価すること、ただ１つの部分集合が１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、１つまたは複数の第１の判断基準を満たす１つの部分集合を、Ｎ個の衛星の低減された集合として選択すること、２つ以上の部分集合が１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、１つまたは複数の第１の判断基準を満たした各々の部分集合を、１つまたは複数の第２の判断基準に関して評価すること、および、１つまたは複数の第２の判断基準を最適化する１つの部分集合を、Ｎ個の衛星の低減された集合として選択することである、遂行することと、Ｎが、それを基にして受信機が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなると、Ｎ個の衛星の低減された集合からの信号を使用して航法解を算出することとを行わせる、衛星航法システムの受信機を含む。

[0042]例１１は、１つまたは複数の第１の判断基準が、２値的である、例１０の衛星航法システムの受信機を含む。
[0043]例１２は、１つまたは複数の第１の判断基準が、しきい値またはしきい値の組み合わせの関数である、例１１の衛星航法システムの受信機を含む。

[0044]例１３は、１つまたは複数の第２の判断基準が、航法システムの性能を特徴付ける量、および、パラメータまたはパラメータの集合の関数である、例１０〜１２のいずれかの衛星航法システムの受信機を含む。

[0045]例１４は、パラメータまたはパラメータの集合が重み付けパラメータである、例１３の衛星航法システムの受信機を含む。
[0046]例１５は、１つまたは複数の第１の判断基準が、動的である（すなわち、時間的に変化する）、例１０〜１４のいずれかの衛星航法システムの受信機を含む。

[0047]例１６は、１つまたは複数の第２の判断基準が、動的である（すなわち、時間的に変化する）、例１０〜１５のいずれかの衛星航法システムの受信機を含む。
[0048]例１７は、Ｎ個の衛星の初期集合が、衛星航法システムの受信機に可視であるすべての衛星を含む、例１０〜１６のいずれかの衛星航法システムの受信機を含む。

[0049]例１８は、Ｐ＝１である、例１０〜１６のいずれかの衛星航法システムの受信機を含む。
[0050]例１９は、全地球的航法衛星システムの中の衛星の集合からの衛星選択のための方法であって、全地球的航法衛星システムの受信機に可視であるＮ個の衛星の初期集合を用意するステップと、Ｎが、それを基にして受信機が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなるまで、以下のステップを回帰的に遂行するステップであって、その以下のステップが、Ｎ個の衛星の初期集合またはＮ個の衛星の低減された集合のいずれかをＮ個の衛星の現在の集合として設定するステップ、Ｎ個の衛星の現在の集合内のＮ−１個の衛星の各々の部分集合を第１の判断基準に関して評価するステップであって、第１の判断基準が、以下のことのすべてが真であるならば満たされるものであり、その以下のことが、水平位置誤差（ＨＰＥ）の絶対値が水平位置誤差限界（ＨＰＥ_Ｌｉｍ）より小さいということ、垂直位置誤差（ＶＰＥ）の絶対値が垂直位置誤差限界（ＶＰＥ_Ｌｉｍ）より小さいということ、水平保護レベル（ＨＰＬ）の絶対値が水平保護レベル限界（ＨＰＬ_Ｌｉｍ）より小さいということ、垂直保護レベル（ＶＰＬ）の絶対値が垂直保護レベル限界（ＶＰＬ_Ｌｉｍ）より小さいということ、および、有効モニタしきい値（ＥＭＴ）の絶対値が有効モニタリングしきい値限界（ＥＭＴ_Ｌｉｍ）より小さいということである、評価するステップ、ただ１つの部分集合が第１の判断基準を満たすならば、第１の判断基準を満たす１つの部分集合を、Ｎ個の衛星の低減された集合として選択するステップ、２つ以上の部分集合が第１の判断基準を満たすならば、第１の判断基準を満たした２つ以上の部分集合を、第２の判断基準＝ａ_１＊（ＨＰＥ）＋ａ_２＊（ＶＰＥ）＋ａ_３＊（ＨＰＬ）＋ａ_４＊（ＶＰＬ）＋ａ_５＊（ＥＭＴ）に関して評価するステップであって、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４、ａ_５が重み付けパラメータである、評価するステップ、ならびに、Ｎ個の衛星の低減された集合として、第２の判断基準を最小化する、２つ以上の部分集合からの部分集合を選択するステップである、遂行するステップとを含む、方法を含む。

[0051]例２０は、ａ_１（ｔ_０）≠ａ_１（ｔ_１）、ａ_２（ｔ_０）≠ａ_２（ｔ_１）、ａ_３（ｔ_０）≠ａ_３（ｔ_１）、ａ_４（ｔ_０）≠ａ_４（ｔ_１）、およびａ_５（ｔ_０）≠ａ_５（ｔ_１）であり、ｔ_０、ｔ_１が飛行の２つの異なる段階である、例１９の方法を含む。

１００ 衛星航法システム
１０２〜１１０ 衛星
１２０ 受信機
１２２ 処理デバイス
１２４ メモリデバイス
１２６ 命令
１２８ アンテナ
１３０ 出力デバイス
１３２ 入力デバイス
２００ 方法
２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２ ブロック
３００ 方法
３０８ａ、３０８ｂ、３１０ａ、３１０ｂ ブロック

Claims (3)

1. 全地球的航法衛星(global navigation satellite)システムの中の衛星の集合(set)からの衛星選択のための方法であって、
   全地球的航法衛星システムの受信機に可視である(visible)Ｎ個の衛星の初期集合を用意する(providing)ステップ（２０２）と、
   Ｎが、所定の衛星の数に等しくなるまで、以下のステップを回帰的に(recursively)遂行する(performing)ステップ（２０４）であって、当該所定の衛星の数の衛星を基にして受信機が航法解(navigation solution)を算出するように構成されるものであり、以下のステップを回帰的に(recursively)遂行する(performing)ステップ（２０４）であって、前記以下のステップが、
   Ｎ個の衛星の前記初期集合またはＮ個の衛星の低減された集合のいずれかをＮ個の衛星の現在の集合として設定するステップ（２０６）、
   Ｎ個の衛星の前記現在の集合内のＮ−Ｐ個の衛星の各々の部分集合を１つまたは複数の第１の判断基準(criterion)に関して(with respect to)評価するステップであって、Ｎ＞Ｐである、評価するステップ（２０８）、
   ただ１つの部分集合が前記１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、前記１つまたは複数の第１の判断基準を満たす前記１つの部分集合を、Ｎ個の衛星の前記低減(reduced)された集合として選択するステップ（２１０）、
   ２つ以上の部分集合が前記１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、
   前記１つまたは複数の第１の判断基準を満たす各々の部分集合を、１つまたは複数の第２の判断基準に関して評価するステップ（２０８）、および、
   前記１つまたは複数の第２の判断基準を最適化する前記１つの部分集合(subset)を、Ｎ個の衛星の前記低減された集合として選択するステップ（２１０）
   である、遂行するステップ（２０４）と、
   Ｎが、当該Ｎの個数の衛星を基にして前記受信機が航法解を算出するように構成される衛星の前記数に等しくなると、Ｎ個の衛星の前記低減された集合からの信号を使用して航法解を算出するステップ（２１２）と
   を含む、方法。
2. 前記１つまたは複数の第１の判断基準が、動的である（すなわち、時間的に変化する）、請求項１に記載の方法。
3. １つまたは複数の処理デバイス（１２２）と、
   前記１つまたは複数の処理デバイス（１２２）に結合されており、命令（１２６）を含む、１つまたは複数のメモリデバイス（１２４）とを備え、前記命令（１２６）が、前記１つまたは複数の処理デバイス（１２２）により実行されるときに、前記１つまたは複数の処理デバイス（１２２）に、
   Ｎ個の衛星（１０２〜１１０）の初期集合からの信号を受信することと、
   Ｎが、当該Ｎ個の個数の衛星を基にして受信機（１２０）が航法解を算出するように構成される衛星の数に等しくなるまで、以下のことを回帰的に遂行することであって、前記以下のことが、
   Ｎ個の衛星の前記初期集合またはＮ個の衛星の低減された集合のいずれかをＮ個の衛星の現在の集合として設定すること、
   Ｎ個の衛星の前記現在の集合内のＮ−Ｐ個の衛星の各々の部分集合を１つまたは複数の第１の判断基準に関して評価することであって、Ｎ＞Ｐである、評価すること、
   ただ１つの部分集合が前記１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、前記１つまたは複数の第１の判断基準を満たす前記１つの部分集合を、Ｎ個の衛星の前記低減された集合として選択すること、
   ２つ以上の部分集合が前記１つまたは複数の第１の判断基準を満たすならば、
   前記１つまたは複数の第１の判断基準を満たした各々の部分集合を、１つまたは複数の第２の判断基準に関して評価すること、および、
   各々の部分集合の前記評価に基づいて、前記部分集合の１つをＮ個の衛星の前記低減された集合として選択すること
   である、遂行することと、
   Ｎが、当該Ｎ個の個数の衛星を基にして前記受信機が航法解を算出するように構成される衛星の前記数に等しくなると、Ｎ個の衛星の前記集合からの信号を使用して航法解を算出することと
   を行わせる、衛星航法システムの受信機（１２０）。

Images