JP2019158881A

JP2019158881A - 磁気慣性グローバル測位システム

Info

Publication number: JP2019158881A
Application number: JP2019041333A
Authority: JP
Inventors: エス．ラーセンマイケル; Michael S Larsen
Original assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Current assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2039-03-07
Also published as: EP3537106A2; EP3537106A3; AU2019201349A1; JP6841857B2; AU2019201349B2; US20190277638A1; US11073397B2

Abstract

【課題】プラットフォーム上に搭載された磁気慣性グローバル測位システムを提供する。【解決手段】グローバル測位システム１０は、グローバル測位システムのおおよそのグローバル位置に関連するおおよその緯度を判定するように構成された慣性システム１２を含む。システムは、おおよそのグローバル位置における周囲磁場を判定するように構成された磁力計システム２２も含む。グローバル測位システムは、周囲磁場を所定の磁場プロファイルと比較して、判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定し、プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定するように構成された位置プロセッサ２６を更に含む。【選択図】図１

Description

本開示は、一般にセンサシステムに関し、特にグローバル測位システムに関する。

位置検出は、何世紀にもわたって航法（ナビゲーション）の重要な側面である。古代にさかのぼる航海の旅は、時間及び／又は天体の特徴を利用して、海及び大洋を横断して航行するためのおおよその位置をプロットし、相対的な確実性で意図した目的地に到達できるようにしていた。現代では、位置検出は様々な技術的手段を通じて実行される。一例として、グローバル測位衛星（ＧＰＳ：ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳａｔｅｌｌｉｔｅ）システムなどのグローバル航法衛星システム（ＧＮＳＳ：ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）は、互いに対する既知の軌道位置を有する衛星から送信された信号を受信することに基づいた位置情報を提供することができる。しかしながら、ＧＮＳＳシステムが、比較的低レベルの衛星送信に依存するので、ビークル又は介在する障害物の位置に基づいて信号を受信することは困難になり得る。ほとんどのビークルの初期位置が（典型的には運転者又はユーザによって）容易に識別され得るのに対して、自律ビークルなどの幾つかのビークルは未知の場所で作動される可能性があり、これは「誘拐ロボット問題（ｋｉｄｎａｐｐｅｄｒｏｂｏｔｐｒｏｂｌｅｍ）」として知られ、ビークルがその位置を判定することをより困難にする可能性がある。

一例は、プラットフォーム上に搭載された磁気慣性グローバル測位システム（ｍａｇｎｅｔｉｃ−ｉｎｅｒｔｉａｌｇｌｏｂａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）を含む。システムは、プラットフォームのおおよそのグローバル位置に関連するおおよその緯度を判定するように構成された慣性システムを含む。システムは、おおよそのグローバル位置における周囲磁場を判定するように構成された磁力計システムも含む。システムは、周囲磁場を所定の磁場プロファイルと比較し、判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定して、プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定するように構成された位置プロセッサを更に含む。

別の例は、プラットフォームのグローバル位置を判定するための方法を含む。方法は、プラットフォームに関連する慣性システムを介して、プラットフォームのおおよそのグローバル位置に関連するおおよその緯度を判定することを含む。方法は、プラットフォームに関連する磁力計システムを介して、おおよそのグローバル位置における周囲磁場を判定することも含む。方法は、プラットフォームに関連するメモリからの所定の磁場プロファイルにアクセスすることも含む。方法は、周囲磁場を所定の磁場プロファイルと比較し、判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定して、プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定することを更に含む。

別の例は、ビークルプラットフォーム上に搭載された磁気慣性グローバル測位システムを含む。磁気慣性グローバル測位システムは、慣性システムを含む。慣性システムは、天体の重心に関連するダウンベクトルを共同で判定し、且つビークルプラットフォームの移動の初期位置と第２の位置との間の移動軌道に沿ってダウンベクトル方向を追跡するように構成された、３つの直交する軸の各々に関連する複数の加速度計を含む。慣性システムは、天体のスピン軸を中心とするビークルプラットフォームの正味の回転を共同で判定し、且つビークルプラットフォームの移動の初期位置と第２の位置との間のスピン軸方向を追跡するように構成された、３つの直交する軸の各々に関連する複数のジャイロスコープも含む。慣性システムは、初期位置と第２の位置との間のダウンベクトル及びビークルプラットフォームの正味の回転に応じて、ビークルプラットフォームのおおよその緯度を判定するように構成されることができる。システムは、移動軌道に沿った移動中に、周囲磁場を追跡するように構成された磁力計システムも含む。システムは、周囲磁場を所定の磁場プロファイルと比較して、判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定し、初期位置におけるビークルプラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定し、且つ移動軌道に沿って周囲磁場を所定の磁場プロファイルと引き続き比較し、第２の位置におけるおおよそのグローバル位置の判定を絞り込む（ｒｅｆｉｎｅ）ように構成された位置プロセッサを更に含む。

磁気慣性グローバル測位システムの例を示す図である。地球の例示的なダイアグラムを示す図である。地球上の緯度の判定の例示的なダイアグラムを示す図である。地球の別の例示的なダイアグラムを示す図である。所定の緯度磁場プロファイルの例示的なダイアグラムを示す図である。おおよそのグローバル位置の絞り込みの例示的なダイアグラムを示す図である。プラットフォームのグローバル位置を判定するための方法の例を示す図である。

本開示は、一般にセンサシステムに関し、特に磁気慣性グローバル測位システムに関する。磁気慣性グローバル測位システムは、ビークルプラットフォームなどのプラットフォーム上に搭載することができる。一例として、ビークルプラットフォームは、航空機（例えば無人航空機（ＵＡＶ：ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅ））とすることができ、又は（可動若しくは不動の、有人若しくは無人の）様々な他のプラットフォームのうちの任意のものとすることができる。磁気慣性グローバル測位システムは、初期位置及び時刻に関して認識できていない状態で（ａｇｎｏｓｔｉｃａｌｌｙ）、（例えば関連するビークルの）プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定するように構成することができる。例えば、磁気慣性グローバル測位システムは、天体上の任意の位置における電源投入の状態に基づいて、おおよそのグローバル位置及びおおよその現在時刻を判定することができる。結果として、磁気慣性グローバル測位システムは「誘拐ロボット問題」に対処し、磁気慣性グローバル測位システムが、初期位置及び時刻に関して完全に認識できていない状態で、且つグローバル測位衛星（ＧＰＳ）システムなどのグローバル航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の支援なしに、おおよその位置及びおおよその現在時刻を判定するように構成されるようにする。天体は、以後は地球に対応するものとして説明される。しかしながら、磁気慣性グローバル測位システムの動作原理が、グローバルな位置を知ることが望ましい任意の固体の天体（例えば月、火星又は別の惑星）に等しく適用可能であることを理解されたい。

磁気慣性グローバル測位システムは、プラットフォームのおおよそのグローバル位置に関連するおおよその緯度を判定するように構成できる関連ビークルの慣性航法システム（ＩＮＳ（登録商標）：ｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ）などの慣性システムを含む。例えば、慣性システムは、地球の重心に関連するダウンベクトルを判定するように構成された加速度計を含むことができ、且つ地球のスピン軸を中心としたプラットフォームの正味の回転を判定するように構成されたジャイロスコープシステムも含むことができる。従って、プラットフォームは、最初に第１の位置で静止して配置されることができ、加速度及び回転データを含む慣性データを収集して、おおよその緯度を判定することができる。磁気慣性グローバル測位システムはまた、周囲磁場（例えば３つの直交する軸の各々での磁場を含む正味の磁場）を測定するように構成された磁力計システムを含む。

慣性データを収集しておおよその緯度を判定すると、位置プロセッサは、マッチングアルゴリズムを実行して、測定された周囲磁場を所定の磁場プロファイルと比較し、プラットフォームのおおよその経度を判定することができる。例えば、所定の磁場プロファイルは、グローバル磁場モデルの一部とすることができ、且つＩＮＳの所定の緯度において、経度の３６０°にわたる所定の磁場に関連する所定の緯度磁場プロファイルに対応することができ、その結果、位置プロセッサは、所定の緯度における経線に沿った正味の磁場のおおよその一致を判定することができる。例えば、磁場プロファイルは、プラットフォームの初期化において、及び測定された周囲磁場に応じてアクセスされることができるグローバル磁場異常マップと関連付けられることができる。従って、判定された正味の磁場とほぼ一致する所定の磁場プロファイルの緯度上の位置は、おおよその経度に、及び従ってプラットフォームのおおよそのグローバル位置に対応することができる。

一例として、緯度及び経度の判定は、絞り込むことができる不確実領域内の初期推定とすることができる。例えば、緯度及び経度の初期推定を判定することに応じて、磁気慣性グローバル測位システムは、追加の慣性及び磁場データを収集するために移動することができる。前述のように、磁気慣性グローバル測位システムは、ビークルに搭載することができ、その結果、ビークルは移動して、プラットフォームのグローバル位置を確認するために提供できる追加データを収集することができる。プラットフォームが移動している間に、グローバル測位システムは、慣性システムを介して（例えばＩＮＳを介して）プラットフォームの移動を追跡して、プラットフォームの移動の正確な方向データを判定することができる。加えて、磁気慣性グローバル測位システムは、プラットフォームの移動中に磁場データを連続的に収集することができる。結果として、位置プロセッサは、マッチングアルゴリズムの実行を継続し、移動中に収集された磁場データを所定の磁場プロファイルと連続的に比較することができる。結果として、磁気慣性グローバル測位システムは、おおよそのグローバル位置（例えば、おおよその緯度及びおおよその経度）を絞り込んで、より正確なグローバル位置を判定することができる。

更に、一例として、磁気慣性グローバル測位システムは、（例えば１つ又は複数の天体（例えば星）追跡装置を含む）天体追跡システムを更に含むことができる。天体追跡システムは、（例えばグローバル測位システムの初期静止位置の間に）初期天体観測を提供するように実装されて、おおよそのグローバル位置に基づいておおよその時刻を計算することができる。例えば、初期のおおよそのグローバル位置を判定することに応じて、磁気慣性グローバル測位システムは、天体追跡システムを実行して、初期のおおよその現在時刻を判定することができ、これは、初期クロックシステム（例えば自走クロック）に基づくことができる。従って、磁気慣性グローバル測位システムは、おおよその現在時刻を用いて、おおよそのグローバル位置を更に絞り込むことができ、（例えばプラットフォームの移動後の）絞り込まれたグローバル位置を判定することに基づいて、天体追跡システムは、初期の天体観測に基づいた時刻の判定を更に絞り込むことができる。別の例として、天体追跡システムは、絞り込まれたグローバル位置の判定に応じて、天体観測を再び提供でき、従ってこれは現在時刻を更に絞り込むことができる。この結果、磁気慣性グローバル測位システムは、天体追跡システムを実行して、磁気慣性グローバル測位システムのグローバル位置の判定を絞り込むこと、及び／又は磁気慣性グローバル測位システムの動作の正確な現在時刻を計算することができる。

図１は、磁気慣性グローバル測位システム１０の例を示す。磁気慣性グローバル測位システム１０は、様々なナビゲーション又は位置情報サービスアプリケーションのいずれかにおいて実行されて、磁気慣性グローバル測位システム１０が搭載されるか又は配置されるプラットフォーム（図示せず）のおおよそのグローバル位置を提供することができる。一例として、プラットフォームは、ビークルとすることができ、その結果、磁気慣性グローバル測位システム１０は、ビークルのおおよそのグローバル位置を提供することができる。本明細書で説明されるように、磁気慣性グローバル測位システム１０は、磁気慣性グローバル測位システム１０の電源投入時など、プラットフォームの初期位置に関して認識できていない状態（例えば「誘拐ロボット問題」）で、プラットフォームのおおよそのグローバル位置を提供することができる。加えて、磁気慣性グローバル測位システム１０は、グローバル測位衛星（ＧＰＳ）システムなどのグローバル航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の支援なしに、プラットフォームのおおよそのグローバル位置を提供することができる。

磁気慣性グローバル測位システム１０は、プラットフォームに関連する慣性データを収集するように構成された慣性システム１２を含む。一例として、慣性システム１２は、関連ビークル又はビークル搭載プラットフォームの慣性航法システム（ＩＮＳ）に対応することができる。図１の例において、慣性システム１２は、ジャイロスコープシステム１４及び加速度計システム１６を含む。ジャイロスコープシステム１４は、少なくとも１つのジャイロスコープ１８を含み、少なくとも１つのジャイロスコープ１８は、それぞれ少なくとも１つの受感軸を中心にしたプラットフォームの回転を監視するように構成されている。例えば、ジャイロスコープ１８は、３次元空間におけるＸ、Ｙ、及びＺ軸を中心としたプラットフォームの回転を判定できるように、それぞれ直交する受感軸を有する３つのジャイロスコープを含むことができる。同様に、加速度計システム１６は、少なくとも１つの入力軸に沿ってプラットフォームの加速度を監視するように構成された少なくとも１つの加速度計２０を含む。例えば、加速度計２０は、３次元空間におけるＸ、Ｙ、及びＺ軸に沿ったプラットフォームの加速度を判定できるように、それぞれ直交する入力軸を有する３つの加速度計を含むことができる。

磁気慣性グローバル測位システム１０は、プラットフォームの位置における周囲磁場に関連付けられる磁場データを生成するように構成された磁力計システム２２も含む。図１の例において、磁力計システム２２は、磁場測定値を収集するように構成された少なくとも１つの磁力計２４を含む。例えば、磁力計２４は、周囲磁場のスカラー測定値及び３つの直交する軸の各々におけるベクトル磁場測定値を収集することができる。本明細書で説明されるように、磁気慣性グローバル測位システム１０は、慣性システム１２によって提供されるような慣性測定値と、磁力計システム２２によって提供されるような磁場測定値との組み合わせに基づいて、おおよそのグローバル位置を判定するように構成されている。

慣性システム１２は、ジャイロスコープシステム１４によって収集された回転データＲＯＴ、及び加速度計システム１６によって収集された加速度データＡＣＬを位置プロセッサ２６に提供する。加えて、磁力計システム２２は、磁力計２４によって収集された磁場データＭＦを位置プロセッサ２６に提供する。位置プロセッサ２６は、本明細書でより詳細に説明されるように、回転データＲＯＴ、加速度データＡＣＬ、及び磁場データＭＦの組み合わせに基づいて、プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定するように構成されている。

電源投入時など、磁気慣性グローバル測位システム１０の初期動作中に、磁気慣性グローバル測位システム１０は、現在位置の知識を有していない可能性があり、従って初期のグローバル位置及び時刻に関して認識できていない（ａｇｎｏｓｔｉｃ）（例えば「誘拐ロボット問題」）。一例として、磁気慣性グローバル測位システム１０が搭載されるプラットフォームは、ＧＮＳＳシステムを有しない可能性があり、又は関連するＧＮＳＳ衛星によって提供される信号の遮蔽（オクルージョン）に基づくなどの、ディスエーブルされているか又は動作不可能なＧＮＳＳシステムを有する可能性がある。従って、磁気慣性グローバル測位システム１０は、回転データＲＯＴ、加速度データＡＣＬ、及び磁場データＭＦだけに基づいて、プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定することができる。従って、磁気慣性グローバル測位システム１０の初期動作中に、磁気慣性グローバル測位システム１０は、第１の固定位置において静止したままで、プラットフォームのおおよそのグローバル位置に関連したおおよその緯度を判定することができる。

一例として、第１の固定位置において、慣性システム１２は、地球に関連する慣性データを収集することができる。例えば、加速度計システム１６の加速度計２０は、重力など、プラットフォームに作用する加速度を判定して、地球の重心の方を向いているダウンベクトルを判定することができる。加えて、ジャイロスコープシステム１４のジャイロスコープ１８は、地球のスピン軸を中心とした地球の回転に基づく、３つの直交する軸を中心とするようなプラットフォームの回転を判定することができる。従って、地球の重心の方を向いているダウンベクトルの組み合わせに基づいて、且つ地球のスピン軸に対するプラットフォームの既知の向きに基づいて、位置プロセッサ２６は、ダウンベクトルと、地球のスピン軸に直交するベクトルとの間の角度を計算することができる。結果として、位置プロセッサ２６は、プラットフォームのおおよそのグローバル位置が存在する地球のおおよその緯度を判定することができる。

図２は、地球の例示的なダイアグラム５０を示す。ダイアグラム５０は、磁気慣性グローバル測位システム１０が、初期位置に関して認識できていない状態で電源投入され得る場所のおおよその位置５２を示す。図２の例において、おおよその位置５２は、ほぼ北西半球の北米大陸における米国バージニア州のアーリントンとして示されている。電源投入時に、グローバル測位システム１０は、プラットフォームがどこに位置するかを全く認識していない可能性がある。加えて、本明細書でより詳細に説明されるように、グローバル測位システム１０は、グローバル測位システム１０がアクティブ化された（電源投入された）現在時刻を全く認識していない可能性もある。

図３は、地球上の緯度の判定の例示的なダイアグラム１００を示す。ダイアグラム１００は、アクティブ化されたプラットフォームのおおよその位置５２も含む地球のアウトラインとして例示されている。前述のように、電源投入時における磁気慣性グローバル測位システム１０の初期動作中に、磁気慣性グローバル測位システム１０は、現在位置の知識を有しておらず、従って初期のグローバル位置及び時刻に関しては認識できていない。従って、第１の固定位置において、慣性システム１２は、地球に関連する慣性データを収集する。図３の例において、加速度計システム１６の加速度計２０は、プラットフォームに作用する重力加速度に基づいて、地球の重心の方を向いているダウンベクトル１０２を判定する。例えば、ダウンベクトル１０２は、ほぼ地球の重心の方へ、局所的な正味の重力場に沿って方向付けられることができる。加えて、ジャイロスコープシステム１４のジャイロスコープ１８は、地球のスピン軸１０４を中心とする地球の回転に基づく、３つの直交する軸を中心とするなどのプラットフォームの回転を判定する。従って、地球のスピン軸１０４に関連するプラットフォームの回転に基づいた、３つの軸を中心とするプラットフォームの回転は、地球のスピン軸１０４に直交するベクトル１０６を決定することができる。従って、角度θは、ベクトル１０６とダウンベクトル１０２との間で測定することができ、これは、地球の赤道面とダウンベクトル１０２との間の等しい角度θに対応する。従って、位置プロセッサ２６は、おおよその位置５２が存在するおおよその緯度１０８を計算することができる。一例として、おおよその緯度１０８は、（例えば、数メートル〜数百キロメートルの）不確実領域を含むように位置プロセッサ２６によって判定されるような、おおよその緯度に対応し得る。

おおよその緯度１０８を判定することに応じて、磁気慣性グローバル測位システム１０は、おおよその位置５２が存在するおおよその経度１１０を判定するように構成されることができる。一例として、グローバル測位システム１０は、プラットフォームのおおよその位置５２にいる間に（例えば第１の固定位置で静止している間に）、磁力計システム２２の磁力計２４を介して、周囲磁場測定値を収集することができる。周囲磁場測定値は、地球のスピン軸１０４から軸外である地球の極の磁場１１２に関連する磁場を含むことができる。地球の極の磁場１１２が、地球のスピン軸１０４から軸外であるので、周囲磁場は、おおよその緯度１０８を含む地球の所与の緯度のまわりの３６０°全体にわたり大幅に変化する可能性がある。従って、周囲磁場は、所与の緯度と交差する所与の経度に関連する情報を提供することができる。加えて、周囲磁場は、地殻の金属成分に関連するなどの、一定の地球ベースの磁場異常の測定値を含むことができる。このような地球ベースの磁場異常は、（例えば地質測定を通して）予め決定され得るので、その結果、周囲磁場は、地球の極の磁場１１２及び地球ベースの磁場異常の両方の成分を含むことができる。

再び図１の例を参照すると、磁気慣性グローバル測位システム１０は、地球の所定の磁場モデルを格納するように構成された磁気モデルデータベース２８を更に含む。一例として、地球の所定の磁場モデルは、地球の表面全体からの磁場測定値に関連する地質データに基づいて生成されることができ、その結果、地球の所定の磁場モデルは、地球のほぼ全表面にわたる所定の磁場プロファイルを含むことができる。従って、プラットフォームのおおよその位置５２における周囲磁場測定値を収集することに応じて、磁力計システム２２は、磁場測定値ＭＦを位置プロセッサ２６に提供することができる。一例として、磁場測定値ＭＦは、周囲磁場のスカラー振幅及び／又は周囲磁場の３つの直交するベクトルの測定値の各々を含むことができる。それに応じて、位置プロセッサ２６は、磁場測定値ＭＦ、及び前述のように慣性システム１２を介して確認されるようなおおよその緯度１０８を提供して、おおよその経度１１０を判定することができる。例えば、位置プロセッサ２６は、磁気モデルデータベース２８にアクセスして、判定されたおおよその緯度１０８に関連付けられた所定の緯度磁場プロファイルを取得することができ、且つ所定の緯度磁場プロファイルに対してマッチングアルゴリズムを実行して、判定された緯度におけるエラーを軽減し、おおよその経度１１０を判定するだけでなく、おおよその緯度を更に絞り込むことができる。

図４は、地球の別の例示的なダイアグラム１５０を示す。地球のダイアグラム１５０は、地球全体の地図の歪曲した図、従って地球の緯度の約３６０°表現を示す。ダイアグラム１５０はまた、図３の例に示されたおおよその緯度１０８に対応し得るおおよその緯度１５２を示す。ダイアグラム１５０はまた、おおよその緯度１５２（例えば、バージニア州アーリントンにおけるおおよその位置５２の緯度３８．８７８°Ｎ）の３６０°全体に対応し得る所定の緯度磁場プロファイル１５４を示す。従って、所定の緯度磁場プロファイル１５４は、地球の所定の磁場モデルの一部として、磁気モデルデータベース２８に格納することができる。従って、位置プロセッサ２６は、所定の緯度磁場プロファイル１５４に対して磁場測定値ＭＦのマッチングアルゴリズムを実行することができる。従って、マッチングアルゴリズムは、所定の緯度磁場プロファイル１５４に沿った所与の磁場と、磁場測定値ＭＦによって提供されるような周囲磁場とのおおよその一致を判定することに応じて、おおよその経度１１０を判定することができる。その結果、所定の緯度磁場プロファイルに沿った周囲磁場の一致は、おおよその緯度１５２と交差するおおよその経度１５６、従ってプラットフォームのおおよそのグローバル位置１５８を示すことができる。

図５は、所定の緯度磁場プロファイル２００の例を示す。所定の緯度磁場プロファイル２００は、図４の例における所定の緯度磁場プロファイル１５４に対応することができる。所定の緯度磁場プロファイル２００は、地球のスピン軸１０４を中心とした緯度（例えばバージニア州アーリントンにおけるおおよその位置５２の緯度３８．８７８°Ｎ）の所定の３６０°にわたる経度の度数の関数としてプロットされるように示されている。磁場振幅は、テスラ（例えばナノテスラ）における相対振幅として表現することができる。

図５の例において、所定の緯度磁場プロファイル２００は、地球のスピン軸１０４を中心とした緯度の３６０°にわたるように示され、且つ４つの別個の磁場プロファイルを示す。特に、所定の緯度磁場プロファイル２００は、合計スカラー磁場振幅２０２、Ｘ軸磁場２０４、Ｙ軸磁場２０６、及びＺ軸磁場２０８を含む。従って、合計スカラー磁場振幅２０２は、Ｘ軸磁場２０４、Ｙ軸磁場２０６、及びＺ軸磁場２０８のベクトル和（例えば二乗和平方根）に対応することができる。従って、磁場振幅２０２、２０４、２０６及び２０８は、それぞれ、所定の緯度磁場プロファイル２００によって表された特定の緯度上の所与の経度における、スカラー振幅及び３軸直交振幅の各々での所与の所定の磁場を表すことができる。一例として、磁場振幅２０２、２０４、２０６及び２０８は、地理的な測定値を介してなどで予め決定することができ、且つ地球の表面をほぼカバーする磁場モデルの複数の緯度のうちの１つの緯度を表すことができる。

前述のように、プラットフォームのおおよその位置５２における周囲磁場測定値を収集することに応じて、磁力計システム２２は、磁場測定値ＭＦを位置プロセッサ２６に提供することができる。一例として、磁場測定値ＭＦは、周囲磁場のスカラー振幅、及び周囲磁場の３つの直交するベクトル測定値の各々を含むことができる。それに応じて、位置プロセッサ２６は、所定の緯度磁場プロファイル２００に対してマッチングアルゴリズムを実行して、おおよその経度１１０を判定することができる。一例として、マッチングアルゴリズムは、磁場振幅２０２、２０４、２０６及び２０８に対して、スカラー測定値及び３つの直交測定値に関するような周囲磁場の相対的測定値を評価することができる。従って、マッチングアルゴリズムは、磁場振幅２０２、２０４、２０６及び２０８に対する、測定された周囲磁場の最も近い一致を提供する所与の経度を判定することができる。図５の例において、最も近い一致は、およそ７７°Ｗで示され、それは、磁場振幅２０２、２０４、２０６及び２０８に対する、測定された周囲磁場の最も近い一致を提供した可能性があり、従ってバージニア州アーリントンにおけるおおよそのグローバル位置に対応している。

前述のように、おおよその緯度１５２は、不確実領域内にある緯度であり得る。同様に、おおよその経度１５６は、不確実領域内にある経度であり得る。従って、おおよその緯度１５２及びおおよその経度１５６は、不確実なグローバル位置領域内にある（例えば数メートル〜数百キロメートル内まで正確な）おおよそのグローバル位置１５８に関連付けられることができる。例えば、グローバル測位システム１０は、局所的な磁気異常が地球の極の磁場１１２より強いか、又は所定の緯度磁場プロファイルに沿った複数の同様の磁場のうちの１つに位置する、おおよそのグローバル位置に位置することができる。前述のように、おおよそのグローバル位置１５８は、グローバル測位システム１０が搭載された、固定の第１の位置で静止しているプラットフォームによって確認されることができる。本明細書でより詳細に説明されるように、プラットフォームは、固定の第１の位置から第２の位置へ移動を開始して、おおよそのグローバル位置をはるかに正確な判定へと（例えば数メートルの不確実性内へと）絞り込むことができる。

図６は、おおよそのグローバル位置の絞り込みの例示的なダイアグラム２５０を示す。ダイアグラム２５０は、グローバル測位システム１０を搭載できるプラットフォームに対応する航空機２５２を示す。ダイアグラム２５０は航空機を示すが、ビークルが、航空機２５２に制限されず、その代わりに様々なビークルのうちの任意のものであり得ることが理解されるべきである。図６の例において、航空機２５２は、第１の固定位置２５４から第２の固定位置２５６へ移動しているように示されている。航空機２５２が移動している間に、グローバル測位システム１０の慣性システム１２は、慣性データを実質的に連続して収集するように、従って、それぞれ加速度計システム１６及びジャイロスコープシステム１４を介して、加速度データＡＣＬ及び回転データＲＯＴを実質的に連続して収集するように構成され得る。結果として、慣性システム１２、及び従って位置プロセッサ２６は、第１の固定位置２５４から第２の固定位置２５６への航空機２５２の位置の連続的かつ正確な変化を監視することができる。結果として、位置プロセッサ２６は、第１の固定位置２５４に対する第２の固定位置２５６の距離及び位置の差を非常に正確に識別することができる。

加えて、磁力計システム２２は、第１の固定位置２５４と第２の固定位置２５６との間の経路に沿って、周囲磁場データＭＦを連続的に収集することができる。従って、周囲磁場データＭＦは、航空機２５２のおおよその位置を絞り込むために提供されることができる。例えば、位置プロセッサ２６が、第１の固定位置２５４から第２の固定位置２５６への航空機２５２の位置の変化を正確に識別できるので、位置プロセッサ２６は、磁気モデルデータベース２８にアクセスして、磁気モデルデータベース２８に格納された磁場モデルにおける関連する変化に対応し得る収集された周囲磁場の変化を判定することができる。例えば、位置プロセッサ２６は、マッチングアルゴリズムを実行して、第１の固定位置２５４から第２の固定位置２５６への経路に沿った周囲磁場の変化の、磁気モデルデータベース２８に格納された磁場モデルにおけるほぼ同一の経路（例えば角度及び距離）に沿った所定の磁場データにおける対応する変化に対する一致を判定することができる。従って、位置プロセッサ２６は、磁気モデルデータベース２８における磁場モデルに対する、第１の固定位置２５４から第２の固定位置２５６への経路に沿った磁場測定値ＭＦの変化に基づいて、第２の固定位置２５６（例えば飛行中の瞬間的な位置とすることが可能である）における航空機２５２のより著しく正確なおおよそのグローバル位置を判定することができる。

プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定することに加えて、磁気慣性グローバル測位システム１０は、電源投入時、従って電源投入の初期時刻に関して認識できていない状態で、おおよその現在時刻（例えば実時間）を判定するように構成され得る。再び図１の例を参照すると、磁気慣性グローバル測位システム１０は、１つ又は複数の天体追跡装置（例えば星追跡装置）３２を含む天体追跡システム３０を更に含む。一例として、天体追跡システム３０は、１つ又は複数の天体観測を実行することに基づいて、プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定することに応じて、磁気慣性グローバル測位システム１０の動作のおおよその現在時刻を提供することができる。例えば、典型的な天体追跡装置は、天体観測を実行してプラットフォームの位置情報を判定し、所与の既知の時刻における所定の天体位置情報に基づいて、ナビゲーションを支援するように構成され得る。天体追跡システム３０は、その代わりに、磁気慣性グローバル測位システム１０によって実行されて、プラットフォームの既知のおおよその位置に基づいて、現在時刻を判定するように逆に動作することができる。

例えば、天体追跡システム３０は、（例えば図６の例における第１の固定位置２５４において）プラットフォームが最初に静止している間に、天体追跡装置３２を介して天体観測を行い、且つ天体観測データＣＯをプロセッサ２６に提供するように構成され得る。（例えば初期のおおよその緯度１０８及び初期のおおよその経度１１０を判定することに基づいて）初期の静止位置におけるプラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定すると、位置プロセッサ２６は、天体観測データＣＯに基づいて、且つおおよそのグローバル位置に基づいて、初期のおおよその現在時刻を判定することができる。太陽系の惑星が、およそ５１２６年ごとに一度、互いに対する相対配置を繰り返すとすると、位置プロセッサ２６は、磁気慣性グローバル測位システム１０の電源が切られて以来、惑星の整列サイクル時間の半分未満が過ぎた（例えば２５６３年未満）という仮定に基づいて、おおよその現在時刻を判定することができる。

別の例として、初期の静止位置におけるプラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定すると、プラットフォームが第１の固定位置にある間の単一の天体観測は、不確実領域内（例えば数秒〜数分内）にある現在時刻を提供することができる。このような不確実領域は、判定されたおおよそのグローバル位置の不確実性に基づく可能性があり、且つ天体観測が一回だけであることに基づく可能性がある。従って、グローバル測位システム１０は、様々な時刻に天体追跡システム３０を介して複数の天体観測を実行することに基づいて、現在時刻を絞り込むように構成することができる。例えば、前述のように、航空機２５２として構成されたプラットフォームは、第１の固定位置２５４から第２の固定位置２５６へ移動することができる。従って、天体追跡システム３０は、第１の固定位置２５４における第１の天体観測及び第２の固定位置２５６における第２の天体観測（例えば、並びに／又はそれらの間の複数の追加の天体観測を含む）などの複数の天体観測を実行することができる。従って、第１の固定位置２５４と第２の固定位置２５６との間の天体観測間の差に基づいて、且つおおよそのグローバル位置の絞り込まれた判定に基づいて、磁気慣性グローバル測位システム１０は、はるかにより正確な方法で（例えばミリ秒の精度内で）現在時刻を判定することができる。

別の例として、グローバル測位システム１０は、水晶発振器ベースのクロックなどのローカル時間基準（例えば内部クロック）を含むことができる。一例として、典型的な水晶クロックは、非常に小さなバッテリで何年も動作することができ、且つ小さな温度範囲にわたり適度に安定であり得る。しかしながら、温度範囲の端の極限における１年以上の動作の後で、ローカル時間基準は、それでもなお約１２時間未満の不確実性の範囲内で時刻を提供することができる。しかしながら、電源投入後のこのようなベースラインの現在時刻は、天体追跡システム３０によって提供される天体観測に基づいて絞り込まれ得る時間基準を提供することができる。従って、ベースライン時間基準は、位置不確実性の限界まで現在時刻の判定を絞り込むことができる。従って、現在時刻のこのような判定は、はるかに迅速に実行され得る。例えば、時間の判定が、十分に絞り込まれるようになる場合に、既知の周波数及びタイミングを備えたパルサー／マグネターからの信号の観測を実行して、サブミリ秒レベルまでなど、時間の判定を更に絞り込むことが可能であり得る。

従って、本明細書で説明されるように、おおよそのグローバル位置の判定が、磁気慣性グローバル測位システム１０によって実行されて、おおよその現在時刻の判定を絞り込むことができる。加えて、おおよその現在時刻の判定が、磁気慣性グローバル測位システム１０によって実行されて、おおよそのグローバル位置の判定を絞り込むことができる。従って、グローバル測位システム１０は、おおよその現在時刻及びおおよそのグローバル位置の両方を互いに対しフィードバックする方法で提供して、おおよその現在時刻及びおおよそのグローバル位置を絞り込むことができる。

上記で説明した前述の構造及び機能的特徴を考慮すると、本開示の様々な態様による方法は、図７を参照して一層よく認識されよう。説明の簡略化のために、図７の方法は、順次実行されるように図示され説明されるが、幾つかの態様が、本明細書の例に従って、相異なる順序で、且つ／又は本明細書で図示され説明された態様以外の態様と同時に行われ得るので、本開示が、図示の順序によって制限されないことを理解し認識されたい。更に、全ての示された特徴が、本開示の態様による方法を実行するために必要とされるわけではない可能性がある。

図７は、プラットフォーム（例えばビークルプラットフォーム２５２）のおおよそのグローバル位置を判定するための方法の例を示す。３０２において、プラットフォームのおおよそのグローバル位置に関連するおおよその緯度が、プラットフォームに関連する慣性システム（例えば慣性システム１２）を介して判定される。３０４において、周囲磁場が、プラットフォームに関連する磁力計システム（例えば磁力計システム２２）を介して、おおよそのグローバル位置で判定される。３０６において、所定の磁場プロファイル（例えば磁場プロファイル２００）が、プラットフォームに関連するメモリ（例えば磁場モデルデータベース２８）からアクセスされる。３０８において、周囲磁場は、所定の磁場プロファイルと比較され、判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定し、プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定する。

上記で説明したものは、本開示の例である。もちろん、本開示を説明するための構成要素又は方法のあらゆる考えられる組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、本開示の多くの更なる組み合わせ及び置き換えが可能であることを理解されよう。従って、本開示は、添付の特許請求の範囲を含む本出願の範囲内に入る全てのこのような変更、修正及び変形を包含するように意図されている。

１０磁気慣性グローバル測位システム
１２慣性システム
１４ジャイロスコープシステム
１６加速度計システム
１８ジャイロスコープ
２０加速度計
２２磁力計システム
２４磁力計
２６位置プロセッサ
２８磁気モデルデータベース
３０天体追跡システム
３２天体追跡装置

上記で説明したものは、本開示の例である。もちろん、本開示を説明するための構成要素又は方法のあらゆる考えられる組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、本開示の多くの更なる組み合わせ及び置き換えが可能であることを理解されよう。従って、本開示は、添付の特許請求の範囲を含む本出願の範囲内に入る全てのこのような変更、修正及び変形を包含するように意図されている。本願発明の技術思想を以下に付記する。
［付記１］
プラットフォーム上に搭載された磁気慣性グローバル測位システムであって、
前記プラットフォームのおおよそのグローバル位置に関連するおおよその緯度を判定するように構成された慣性システムと、
前記おおよそのグローバル位置における周囲磁場を判定するように構成された磁力計システムと、
前記周囲磁場を所定の磁場プロファイルと比較し、前記判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定して、前記プラットフォームの前記おおよそのグローバル位置を判定するように構成された位置プロセッサと
を備える磁気慣性グローバル測位システム。
［付記２］
前記慣性システムは、
前記おおよそのグローバル位置に関連する天体の重心に関連するダウンベクトルを判定するように構成された加速度計と、
前記天体のスピン軸を中心とする前記プラットフォームの正味の回転を判定するように構成されたジャイロスコープシステムと
を含み、前記位置プロセッサは、前記ダウンベクトル及び前記プラットフォームの正味の回転に基づいて、前記おおよその緯度を判定するように構成されている、付記１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記３］
加速度計システムは、前記ダウンベクトルを共同で判定するように構成された３つの直交する軸の各々に関連する複数の加速度計を含み、前記ジャイロスコープシステムは、前記プラットフォームの正味の回転を共同で判定するように構成された３つの直交する軸の各々に関連する複数のジャイロスコープを含む、付記２に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記４］
前記位置プロセッサは、不確実領域でおおよその緯度を初期に判定するように構成され、更に、前記おおよその緯度の前記不確実領域における前記所定の磁場プロファイルと共に前記周囲磁場を評価して、前記おおよその経度を判定するように構成されている、付記１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記５］
前記所定の磁場プロファイルは、前記おおよその緯度の３６０°プロファイルに沿った３つの直交する軸の各々における磁場成分値を含む所定の緯度磁場プロファイルであり、前記位置プロセッサは、前記所定の緯度磁場プロファイルに沿って前記周囲磁場を比較して、前記おおよそのグローバル位置に関連する前記おおよその経度を判定するように構成されている、付記１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記６］
前記おおよそのグローバル位置に対して少なくとも１つの星観測を実行するように構成された天体追跡システムを更に備え、前記位置プロセッサは、前記少なくとも１つの星観測に基づいて、おおよその現在時刻を判定するように更に構成されている、付記１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記７］
初期時刻推定を提供するように構成された内部クロックを更に備え、前記位置プロセッサは、前記少なくとも１つの星観測に応じて前記初期時刻推定を絞り込むように更に構成されている、付記６に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記８］
前記プラットフォームは、ビークルを含み、前記慣性システムは、前記ビークルが初期位置で静止したままである間に、前記おおよその緯度を判定するように構成され、前記慣性システムは、前記初期位置からの前記ビークルの移動中に、慣性データを収集して、ナビゲーションデータを生成するように更に構成され、前記磁力計システムは、前記ナビゲーションデータに基づいて判定された移動軌道に沿った移動中に、前記周囲磁場を判定するように更に構成され、前記位置プロセッサは、前記移動軌道に沿った前記判定された周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと比較することに基づいて、前記おおよそのグローバル位置を絞り込むように構成されている、付記１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記９］
前記移動に先立って第１の位置で第１の星観測を実行し、前記移動の後の第２の位置で第２の星観測を実行して、前記第１の星観測及び前記第２の星観測に基づいて、おおよその現在時刻を判定するように構成された天体追跡システムを更に含む、付記８に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記１０］
前記おおよそのグローバル位置に関連する天体のグローバル磁場マップを格納するように構成された磁気モデルデータベースを更に備え、前記グローバル磁場マップは、前記所定の磁場プロファイルを含み、前記位置プロセッサは、マッチングアルゴリズムを実行して前記判定された周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと比較し、前記おおよそのグローバル位置を判定するように構成されている、付記１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記１１］
プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定するための方法であって、
前記プラットフォームに関連する慣性システムを介して、前記プラットフォームのおおよそのグローバル位置に関連するおおよその緯度を判定すること、
前記プラットフォームに関連する磁力計システムを介して、前記おおよそのグローバル位置における周囲磁場を判定すること、
前記プラットフォームに関連するメモリからの所定の磁場プロファイルにアクセスすること、
前記周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと比較し、前記判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定して、前記プラットフォームの前記おおよそのグローバル位置を判定すること
を含む方法。
［付記１２］
前記おおよその緯度を判定することは、
３つの直交する軸の各々に関連する複数の加速度計を介して、前記おおよそのグローバル位置に関連する天体の重心に関連するダウンベクトルを判定すること、
前記３つの直交する軸の各々に関連する複数のジャイロスコープを介して、前記天体のスピン軸を中心とする前記プラットフォームの正味の回転を判定すること
を含む、付記１１に記載の方法。
［付記１３］
前記おおよその緯度を判定することは、不確実領域における前記おおよその緯度を初期に判定することを含み、前記周囲磁場を比較することは、前記おおよその緯度の前記不確実領域における前記所定の磁場プロファイルと共に前記周囲磁場を評価して、前記おおよその経度を判定することを含む、付記１１に記載の方法。
［付記１４］
前記所定の磁場プロファイルにアクセスすることは、前記所定の緯度の３６０°プロファイルに沿った３つの直交する軸の各々における磁場成分値を含む所定の緯度磁場プロファイルにアクセスすることを含み、前記周囲磁場を比較することは、前記所定の緯度磁場プロファイルに沿って前記周囲磁場を比較して、前記おおよそのグローバル位置に関連する前記おおよその経度を判定することを含む、付記１１に記載の方法。
［付記１５］
前記プラットフォームに関連する内部クロックを介して、初期時刻推定を判定すること、
前記プラットフォームに関連する天体追跡システムを介して、前記おおよそのグローバル位置に対して少なくとも１つの星観測を実行すること
を更に含み、位置プロセッサは、前記少なくとも１つの星観測に応じて、前記初期時刻推定を絞り込むように更に構成されている、付記１１に記載の方法。
［付記１６］
前記プラットフォームは、ビークルを含み、前記おおよその緯度を判定することは、前記ビークルが初期位置に静止したままである間に、前記おおよその緯度を判定することを含み、前記方法は、前記初期位置から第２の位置への前記ビークルの移動中に慣性データを収集して、ナビゲーションデータを生成することを更に含み、
前記周囲磁場を判定することは、前記ナビゲーションデータに基づいて判定される、前記初期位置から第２の位置への移動軌道に沿った移動中に、前記周囲磁場を判定することを含み、前記方法は、前記移動軌道に沿った前記判定された周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと比較することに基づいて、前記おおよそのグローバル位置を絞り込むことを更に含む、付記１１に記載の方法。
［付記１７］
ビークルプラットフォーム上に搭載された磁気慣性グローバル測位システムであって、
慣性システムであって、
天体の重心に関連するダウンベクトルを共同で判定し、且つ前記ビークルプラットフォームの移動の初期位置と第２の位置との間の移動軌道に沿ってダウンベクトル方向を追跡するように構成された、３つの直交する軸の各々に関連する複数の加速度計と、
前記天体のスピン軸を中心とする前記ビークルプラットフォームの正味の回転を共同で判定し、且つ前記ビークルプラットフォームの移動の前記初期位置と前記第２の位置との間のスピン軸方向を追跡するように構成された、３つの直交する軸の各々に関連する複数のジャイロスコープと
を含み、前記慣性システムは、前記初期位置と前記第２の位置との間の前記ダウンベクトル及び前記ビークルプラットフォームの前記正味の回転に応じて、前記ビークルプラットフォームのおおよその緯度を判定するように構成されている、前記慣性システムと、
移動軌道に沿った前記移動中に、周囲磁場を追跡するように構成された磁力計システムと、
前記周囲磁場を所定の磁場プロファイルと比較して、前記判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定し、前記初期位置における前記ビークルプラットフォームの前記おおよそのグローバル位置を判定し、且つ前記移動軌道に沿って前記周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと引き続き比較し、前記第２の位置における前記おおよそのグローバル位置の前記判定を絞り込むように構成された位置プロセッサと
を備える磁気慣性グローバル測位システム。
［付記１８］
前記所定の磁場プロファイルは、前記おおよその緯度の３６０°プロファイルに沿った３つの直交する軸の各々における磁場成分値を含む所定の緯度磁場プロファイルであり、前記位置プロセッサは、前記所定の緯度磁場プロファイルに沿って前記周囲磁場を比較して、前記おおよそのグローバル位置に関連する前記おおよその経度を判定するように構成されている、付記１７に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記１９］
初期時刻推定を提供するように構成された内部クロックと、
前記おおよそのグローバル位置に対して少なくとも１つの星観測を実行するように構成された天体追跡システムと
を更に備え、前記位置プロセッサは、前記初期時刻推定及び前記少なくとも１つの星観測に基づいて、おおよその現在時刻を判定するように更に構成されている、付記１７に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
［付記２０］
前記天体のグローバル磁場マップを格納するように構成された磁気モデルデータベースを更に備え、前記グローバル磁場マップは、前記所定の磁場プロファイルを含み、前記位置プロセッサは、マッチングアルゴリズムを実行して、前記判定された周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと比較し、前記おおよそのグローバル位置を判定するように構成されている、付記１７に記載の磁気慣性グローバル測位システム。

Claims

プラットフォーム上に搭載された磁気慣性グローバル測位システムであって、
前記プラットフォームのおおよそのグローバル位置に関連するおおよその緯度を判定するように構成された慣性システムと、
前記おおよそのグローバル位置における周囲磁場を判定するように構成された磁力計システムと、
前記周囲磁場を所定の磁場プロファイルと比較し、前記判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定して、前記プラットフォームの前記おおよそのグローバル位置を判定するように構成された位置プロセッサと
を備える磁気慣性グローバル測位システム。
前記慣性システムは、
前記おおよそのグローバル位置に関連する天体の重心に関連するダウンベクトルを判定するように構成された加速度計と、
前記天体のスピン軸を中心とする前記プラットフォームの正味の回転を判定するように構成されたジャイロスコープシステムと
を含み、前記位置プロセッサは、前記ダウンベクトル及び前記プラットフォームの正味の回転に基づいて、前記おおよその緯度を判定するように構成されている、請求項１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
加速度計システムは、前記ダウンベクトルを共同で判定するように構成された３つの直交する軸の各々に関連する複数の加速度計を含み、前記ジャイロスコープシステムは、前記プラットフォームの正味の回転を共同で判定するように構成された３つの直交する軸の各々に関連する複数のジャイロスコープを含む、請求項２に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
前記位置プロセッサは、不確実領域でおおよその緯度を初期に判定するように構成され、更に、前記おおよその緯度の前記不確実領域における前記所定の磁場プロファイルと共に前記周囲磁場を評価して、前記おおよその経度を判定するように構成されている、請求項１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
前記所定の磁場プロファイルは、前記おおよその緯度の３６０°プロファイルに沿った３つの直交する軸の各々における磁場成分値を含む所定の緯度磁場プロファイルであり、前記位置プロセッサは、前記所定の緯度磁場プロファイルに沿って前記周囲磁場を比較して、前記おおよそのグローバル位置に関連する前記おおよその経度を判定するように構成されている、請求項１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
前記おおよそのグローバル位置に対して少なくとも１つの星観測を実行するように構成された天体追跡システムを更に備え、前記位置プロセッサは、前記少なくとも１つの星観測に基づいて、おおよその現在時刻を判定するように更に構成されている、請求項１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
初期時刻推定を提供するように構成された内部クロックを更に備え、前記位置プロセッサは、前記少なくとも１つの星観測に応じて前記初期時刻推定を絞り込むように更に構成されている、請求項６に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
前記プラットフォームは、ビークルを含み、前記慣性システムは、前記ビークルが初期位置で静止したままである間に、前記おおよその緯度を判定するように構成され、前記慣性システムは、前記初期位置からの前記ビークルの移動中に、慣性データを収集して、ナビゲーションデータを生成するように更に構成され、前記磁力計システムは、前記ナビゲーションデータに基づいて判定された移動軌道に沿った移動中に、前記周囲磁場を判定するように更に構成され、前記位置プロセッサは、前記移動軌道に沿った前記判定された周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと比較することに基づいて、前記おおよそのグローバル位置を絞り込むように構成されている、請求項１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
前記移動に先立って第１の位置で第１の星観測を実行し、前記移動の後の第２の位置で第２の星観測を実行して、前記第１の星観測及び前記第２の星観測に基づいて、おおよその現在時刻を判定するように構成された天体追跡システムを更に含む、請求項８に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
前記おおよそのグローバル位置に関連する天体のグローバル磁場マップを格納するように構成された磁気モデルデータベースを更に備え、前記グローバル磁場マップは、前記所定の磁場プロファイルを含み、前記位置プロセッサは、マッチングアルゴリズムを実行して前記判定された周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと比較し、前記おおよそのグローバル位置を判定するように構成されている、請求項１に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
プラットフォームのおおよそのグローバル位置を判定するための方法であって、
前記プラットフォームに関連する慣性システムを介して、前記プラットフォームのおおよそのグローバル位置に関連するおおよその緯度を判定すること、
前記プラットフォームに関連する磁力計システムを介して、前記おおよそのグローバル位置における周囲磁場を判定すること、
前記プラットフォームに関連するメモリからの所定の磁場プロファイルにアクセスすること、
前記周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと比較し、前記判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定して、前記プラットフォームの前記おおよそのグローバル位置を判定すること
を含む方法。
前記おおよその緯度を判定することは、
３つの直交する軸の各々に関連する複数の加速度計を介して、前記おおよそのグローバル位置に関連する天体の重心に関連するダウンベクトルを判定すること、
前記３つの直交する軸の各々に関連する複数のジャイロスコープを介して、前記天体のスピン軸を中心とする前記プラットフォームの正味の回転を判定すること
を含む、請求項１１に記載の方法。
前記おおよその緯度を判定することは、不確実領域における前記おおよその緯度を初期に判定することを含み、前記周囲磁場を比較することは、前記おおよその緯度の前記不確実領域における前記所定の磁場プロファイルと共に前記周囲磁場を評価して、前記おおよその経度を判定することを含む、請求項１１に記載の方法。
前記所定の磁場プロファイルにアクセスすることは、前記所定の緯度の３６０°プロファイルに沿った３つの直交する軸の各々における磁場成分値を含む所定の緯度磁場プロファイルにアクセスすることを含み、前記周囲磁場を比較することは、前記所定の緯度磁場プロファイルに沿って前記周囲磁場を比較して、前記おおよそのグローバル位置に関連する前記おおよその経度を判定することを含む、請求項１１に記載の方法。
前記プラットフォームに関連する内部クロックを介して、初期時刻推定を判定すること、
前記プラットフォームに関連する天体追跡システムを介して、前記おおよそのグローバル位置に対して少なくとも１つの星観測を実行すること
を更に含み、位置プロセッサは、前記少なくとも１つの星観測に応じて、前記初期時刻推定を絞り込むように更に構成されている、請求項１１に記載の方法。
前記プラットフォームは、ビークルを含み、前記おおよその緯度を判定することは、前記ビークルが初期位置に静止したままである間に、前記おおよその緯度を判定することを含み、前記方法は、前記初期位置から第２の位置への前記ビークルの移動中に慣性データを収集して、ナビゲーションデータを生成することを更に含み、
前記周囲磁場を判定することは、前記ナビゲーションデータに基づいて判定される、前記初期位置から第２の位置への移動軌道に沿った移動中に、前記周囲磁場を判定することを含み、前記方法は、前記移動軌道に沿った前記判定された周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと比較することに基づいて、前記おおよそのグローバル位置を絞り込むことを更に含む、請求項１１に記載の方法。
ビークルプラットフォーム上に搭載された磁気慣性グローバル測位システムであって、
慣性システムであって、
天体の重心に関連するダウンベクトルを共同で判定し、且つ前記ビークルプラットフォームの移動の初期位置と第２の位置との間の移動軌道に沿ってダウンベクトル方向を追跡するように構成された、３つの直交する軸の各々に関連する複数の加速度計と、
前記天体のスピン軸を中心とする前記ビークルプラットフォームの正味の回転を共同で判定し、且つ前記ビークルプラットフォームの移動の前記初期位置と前記第２の位置との間のスピン軸方向を追跡するように構成された、３つの直交する軸の各々に関連する複数のジャイロスコープと
を含み、前記慣性システムは、前記初期位置と前記第２の位置との間の前記ダウンベクトル及び前記ビークルプラットフォームの前記正味の回転に応じて、前記ビークルプラットフォームのおおよその緯度を判定するように構成されている、前記慣性システムと、
移動軌道に沿った前記移動中に、周囲磁場を追跡するように構成された磁力計システムと、
前記周囲磁場を所定の磁場プロファイルと比較して、前記判定されたおおよその緯度に沿っておおよその経度を判定し、前記初期位置における前記ビークルプラットフォームの前記おおよそのグローバル位置を判定し、且つ前記移動軌道に沿って前記周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと引き続き比較し、前記第２の位置における前記おおよそのグローバル位置の前記判定を絞り込むように構成された位置プロセッサと
を備える磁気慣性グローバル測位システム。
前記所定の磁場プロファイルは、前記おおよその緯度の３６０°プロファイルに沿った３つの直交する軸の各々における磁場成分値を含む所定の緯度磁場プロファイルであり、前記位置プロセッサは、前記所定の緯度磁場プロファイルに沿って前記周囲磁場を比較して、前記おおよそのグローバル位置に関連する前記おおよその経度を判定するように構成されている、請求項１７に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
初期時刻推定を提供するように構成された内部クロックと、
前記おおよそのグローバル位置に対して少なくとも１つの星観測を実行するように構成された天体追跡システムと
を更に備え、前記位置プロセッサは、前記初期時刻推定及び前記少なくとも１つの星観測に基づいて、おおよその現在時刻を判定するように更に構成されている、請求項１７に記載の磁気慣性グローバル測位システム。
前記天体のグローバル磁場マップを格納するように構成された磁気モデルデータベースを更に備え、前記グローバル磁場マップは、前記所定の磁場プロファイルを含み、前記位置プロセッサは、マッチングアルゴリズムを実行して、前記判定された周囲磁場を前記所定の磁場プロファイルと比較し、前記おおよそのグローバル位置を判定するように構成されている、請求項１７に記載の磁気慣性グローバル測位システム。