JP2022504429A - 認証された補正情報を提供するための方法、複数の基準局および冗長な中央計算ユニット、ｇｎｓシステム、ならびにｇｎｓシステムもしくは他の手段で補正情報メッセージを提供するためのソフトウェア製品および／またはネットワーク - Google Patents

Abstract

ＧＮＳシステム内の移動受信機（５）に、認証された補正情報（２０）、詳細には軌道、クロック、およびバイアス／オフセットの補正情報を提供するための方法であって、－複数の基準局（１５）で衛星（２）から生データを受信するステップと、－データストリーム（１８）を、詳細には共通データストリームを使用して、中央計算ユニット（３０）、詳細には単一中央計算ユニットに基準局（１５）で受信した生データを転送するステップと、－異なる基準局（１５）から受信した生データに基づき、計算ユニット（３０）で補正情報（２０）を決定するステップと、－移動受信機（５）の位置を信頼できるように決定するために、少なくとも１つの衛星（２）を介して受信機（１５）に補正情報（２０）を伝送するステップと、を備える方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動受信機に１組の認証された補正情報を提供するための方法、ＧＮＳ（ｇｌｏｂａｌ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ、全地球航法衛星）システム、複数の基準局および冗長な中央計算ユニット、ならびにＧＮＳシステムもしくは他の手段で補正情報メッセージを提供するためのソフトウェア製品および／またはネットワークに関する。

ＧＮＳシステムは周知である。ＧＮＳシステムに関する例は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢｅｉＤｏｕ、およびＧａｌｉｌｅｏである。これらの例は、たとえば携帯電話または車両の中に一体化できる静的受信機または移動受信機の位置を決定する機能を提供する。
ＧＮＳシステムの不可欠の部分は、地球を周回してナビゲーション信号を放出する衛星である。ナビゲーション信号は、測距コードを伴う搬送波信号、および任意選択で、搬送波上に変調されたナビゲーションデータから構成される。ナビゲーションデータと組み合わせて測距信号を使用して、受信機の位置を決定する。

しかしながら、異なる衛星から受信機に至る、ナビゲーション信号の信号伝送経路は、異なる大気部分を伝播し、その結果、対流圏および電離圏が生じさせる異なる遅延を蓄積する。これに加えて、衛星の位置、クロックオフセット、および信号バイアスを包含する、衛星が伝送するナビゲーション情報は、誤差により影響を受ける。このため、受信機が受信するナビゲーション信号は、異なるバイアスまたはオフセットを有し、その結果、位置決定の精度を低下させる。

これらの誤差に対する補正を計算し、受信機でこれらの誤差を除去するために、ディファレンシャルＧＰＳ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＧＰＳ、ＤＧＰＳ）またはＧＮＳＳ補正を生成するために、全地球的または地域の基準局ネットワークからなるネットワークを使用できる。基準局ネットワークは、移動受信機の近傍にある固定受信機局から構成される。これらの局は、測定した衛星擬似距離と既知の局の位置に基づきモデル化した擬似距離の差をブロードキャストし、移動受信機は、自分が測定した擬似距離にこれらの補正を適用する。補正信号は、典型的にはより短い距離の地上無線送信機を介してローカルにブロードキャストされる。
擬似距離測定値の限られた精度を克服するためにさらにまた、より正確な搬送波位相観測値を使用して差分処理を行う。この技法は、リアル・タイム・キネマティック（ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｋｉｎｅｍａｔｉｃ、ＲＴＫ）測位として公知であり、移動受信機と実際の基準局または仮想基準局との間の差分搬送波位相測定値の不明確さ分解能に基づく。このシステムの欠点は、移動受信機に近い静止受信機局を有する必要があることにあり、その結果、このシステムは、密な基準局ネットワークをサポートするインフラストラクチャのない領域では役に立たない。

移動受信機の近傍で、密な基準局ネットワークに依存することなく測位精度を改善するために、ＰＰＰ（ｐｒｅｃｉｓｅ ｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）方式が開発された。ＰＰＰの取り組み方法は、ＤＧＰＳまたはＲＴＫとは対照的に、差分測定の空間誤差相関に依存するのではなく、むしろ移動受信機に関する位置を算出する際の正確なモデルを通して、たとえば衛星の軌道またはクロック、バイアス、および大気遅延が生じさせる個々の誤差成分を除去する。その結果、２周波測定を用いてデシメートルまたはさらにそれ以下まで正確な位置を算出することが可能である。そのような精度を実現するためには、正確な補正情報、詳細には正確な軌道およびクロックの補正情報を提供することが、不可欠である。さらに、ＰＰＰは、密な基準局ネットワークのない領域でさえ移動受信機の位置を正確に決定できるようにする。
ＰＰＰ方式に関する例は、欧州特許第２２８１２１０（Ｂ１）号明細書および欧州特許出願公開第１０１９４４２８（Ａ２）号明細書に見いだすことができる。

欧州特許第２２８１２１０（Ｂ１）号明細書 欧州特許出願公開第１０１９４４２８（Ａ２）号明細書

上記に鑑み、本発明の目的は、補正情報、詳細には軌道誤差、クロックオフセット、信号バイアス、および大気遅延の補正情報の組合せを単一のメッセージストリームの中で移動受信機に提供することであり、その結果、補正情報は効果的に分配され、認証され、動作に信頼性がある。

この目的は、請求項１に記載の方法、請求項１３に記載の複数の基準局および中央計算ユニット、請求項１４に記載のＧＮＳシステム、ならびに請求項１５に記載のソフトウェア製品および／またはネットワークにより達成される。好ましい実施形態は、従属請求項、明細書、および図面に組み込まれる。

第１の様態によれば、補正情報を、詳細には軌道、クロック、および／またはバイアス／オフセットの補正情報をＧＮＳシステム内の受信機に提供するための方法であって、－複数の基準局で衛星から生データを受信するステップと、－基準局で受信した生データをリアル・タイム・データ・ストリームで中央計算ユニットに、詳細には中央計算ユニットに転送するステップと、－異なる基準局から受信した生データに基づき、単一計算ユニットで補正情報を決定するステップと、－受信機の位置を決定するために、少なくとも１つの衛星を介して受信機に補正情報を転送するステップと、を備える方法を提供する。

最新技術とは対照的に、中央計算ユニットは、すべての生データを収集し、補正情報、詳細には組み合わせた軌道誤差、クロックオフセット、信号バイアス、および大気遅延の補正情報を決定し、その後、認証された補正情報メッセージは、少なくとも１つのＧＮＳ（全地球航法衛星）を介して、好ましくはある種の移動受信機に生データを提供する各ＧＮＳを介して、移動受信機に伝送される。
その結果、１つの中央計算ユニットで所望の精度を確立するため、補正情報を決定するために多数の基準局の生データを考慮することが可能である。さらに、本発明は、補正情報の集中配布を可能にする。その結果、異なる分配センタ間の通信はまったく必要ない。補正情報をブロードキャストするためにＧＮＳを使用する別の利点は、既存の衛星からすでに利用可能なインフラストラクチャを使用する可能性であり、追加の地上送信機または衛星搭載送信機はまったく必要ない。

好ましくは、多数の静止基準局が世界中に均一に分布し、かつ基準局の位置が正確に既知であることを提供する。高密度の基準局を有する領域が存在し、かつ低密度の基準局を有する領域が存在することが考えられる。詳細には、少なくとも５つの基準局、好ましくは１０を超える基準局、最も好ましくは１５を超える基準局が、１つの衛星のナビゲーション信号を同時に受信することを提供する。
基準局に由来する、生成された生データストリームは、中央計算ユニットに伝送すべき少なくとも２つの周波数および少なくとも１Ｈｚのデータ転送速度での観測値を備える。測定した擬似距離とモデル化した擬似距離の差、および中央処理ユニットでの搬送波位相観測値に基づき補正データを計算する。生入力データは、カルマンフィルタ（Ｋａｌｍａｎ－ｆｉｌｔｅｒ）がアクセスするための内部バッファとして記憶され、追加で観測値ファイルに記録される。最後に、計算された補正情報メッセージは、１つまたは多数の宇宙船から伝送される搬送波信号のデータチャネルに含まれる。

さらに、好ましくは、地上システムを介して移動受信機に補正情報を、少なくとも補正情報の一部を提供することを考慮できる。

ＰＰＰの取り組み方法を実現するための例は、ＰＰＰに関する内容が本明細書に明示的に援用される欧州特許出願公開第１０９４４２８（Ａ２）号明細書および欧州特許第２２８１２１０（Ｂ１）号明細書で見いだすことが可能である。

補正情報の一部は、衛星に搭載されたクロックオフセットに関する補正である。クロック補正は、予測できないクロックオフセットまたはクロックドリフト変動に起因して必要である。好ましくは、全地球的ネットワークを形成するいくつかの異なる基準局の生データに基づき、クロック補正情報を提供することを提供する。
基準局の場所は異なり、かつＧＮＳシステムのために使用する静止受信局を補完していることを言及すべきである。好ましくは、最も正確な方法で現在位置を決定するために、たとえば１０秒よりも短い、比較的短い待ち時間を実現するために、リアルタイムでクロック補正を提供する。好ましくは、クロック補正を決定するために、カルマンフィルタなどの逐次フィルタ（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｆｉｌｔｅｒ）を使用する。カルマンフィルタは、好ましくは全地球的基準局ネットワークから得られる生データを処理する。これらの基準局は、自身の生データをデータストリームとしてリアルタイムに転送する。

生データ、詳細にはリアル・タイム・データ・ストリームを除き、カルマンフィルタは、予測された軌道およびクロック、差分コードバイアス、地球姿勢パラメータ（Ｅａｒｔｈ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ、ＥＯＰ）、アンテナ位相パターン情報、および各ＧＮＳの動作状態に関する情報を使用する。
データ処理する間の先験的な情報として、超速報暦（ｕｌｔｒａ－ｒａｐｉｄ ｏｒｂｉｔ ｐｒｏｄｕｃｔ）の予報部分を使用する。軌道は、最終観測値に対して毎日少なくとも４回、３時間未満の待ち時間で更新される。新しい軌道予報は、利用可能であるとき、最も正確な軌道情報が利用可能であることを保証するためにフィルタ内で更新される。

すべての局および受信機が同じ追跡モードで同じ信号を追跡するわけではないので、異なるコードバイアス補正を使用しなければならない。さらに、最新予報地球姿勢パラメータ（ＥＯＰ）をＥＯＰサービスプロバイダから取り出す。クロック補正を計算するために、標準化された協定による最新のアンテナ位相中心オフセット（ｐｈａｓｅ ｃｅｎｔｒｅ ｏｆｆｓｅｔ、ＰＣＯ）およびアンテナ位相中心変動（ｐｈａｓｅ ｃｅｎｔｒｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ、ＰＣＶ）を使用する。
正確な測位のために、アンテナの位相中心は、高度および方位に依存する位相受信パターンを考慮しなければならないので、固定点として規定できない。したがって、各ＧＮＳＳアンテナは、定位相中心オフセットベクトル、および位相受信パターンに関する情報を保持するテーブルを使用するように特徴づけられる。

最後に、ＧＮＳ配置の現在の状態に関する最新の情報もまた、クロック補正を決定するために存在しなければならない。衛星は、軌道操作または保守のために頻繁に不安定になり、これらの期間の間に推定から除外されなければならない。ナビゲーションデータでの衛星の健全性状態に基づき、すべてのＧＮＳに関して推定から衛星を自動的に除外する。

本発明の好ましい実施形態によれば、中央計算ユニットで生データの妥当さ（ｐｌａｕｓｉｂｉｌｉｔｙ）検査を遂行することを提供する。
詳細には、受信した観測値および基準局位置の整合性を確信させるために妥当さ検査を行う。好ましくは、生データの妥当さ検査、詳細には異なる妥当さ検査をいくつか遂行する。そうしないと、正しくない基準局を推定で使用することにより、導出した補正の品質に悪影響を及ぼし、よって、移動受信機の現在位置決定の精度が低下する。したがって、妥当さ検査は、移動受信機の位置を決定するために補正を推定する際、高精度を保証するのに不可欠である。

好ましくは、補正情報に加えて、少なくとも１つの衛星を介してナビゲーション情報を伝送することを提供し、すなわち、ナビゲーション情報を含む信号および補正情報を含む信号を同じ衛星を介して伝送した、少なくとも１つの衛星は補正情報を伝送する。したがって、有利には、ナビゲーション情報および補正情報を含む信号は、同じ少なくとも１つの衛星を介して伝送されたので、受信機の同じアンテナが受信可能である。その結果、受信機は、典型的には他の方法で静止衛星を介して伝送された補正情報を受信するための追加のアンテナおよび復調ユニットをまったく必要としない。
前もって受信機側で１つのアンテナだけを使用すると、受信機の全体的な複雑さはさらに低減される。詳細には、同じ少なくとも１つの衛星を介してナビゲーション情報および補正情報を伝送することは、公知の従来技術と異なる。従来技術によれば、ナビゲーション信号はＧＮＳＳ衛星を介して伝送され、補正情報は静止衛星を介して転送される。したがって、同じ少なくとも１つの衛星を介して情報信号および補正情報を伝送することは、ＰＰＰにより正確に測位するために４つの衛星しか必要としないという利益をさらに受ける。反対に、静止衛星を介して補正情報を伝送するシステムは、少なくとも５つの衛星（位置を決定するための４つの衛星、および補正情報を伝送する１つの衛星）を必要とする。さらに、同じ少なくとも１つの衛星を介してナビゲーション情報および補正情報を伝送することは、同じ少なくとも１つの衛星が少なくとも１つの衛星から信号を受信するとすぐに、受信機が補正情報とナビゲーション情報の両方を得ることを保証し、すなわち、ナビゲーション情報および補正情報は、同時に同じ領域に及ぶ。
その上、好ましくは、ナビゲーション情報は、詳細には第１の周波数帯の一部である第１の搬送周波数を有する第１の信号に含まれ、補正情報は、詳細には第２の周波数帯の一部である第２の搬送周波数に含まれることを提供する。第１の周波数帯および第２の周波数帯の例は、Ｅ１、Ｅ５ａ、Ｅ５ｂ、およびＥ６である。換言すれば、ナビゲーション情報および補正情報は、同じ少なくとも１つの衛星を介して伝送されるが、異なる搬送周波数を有する異なる信号に組み込まれてよい。詳細には、衛星は、ナビゲーション情報と補正情報の両方を転送するように構成される。

さらに、好ましくは、少なくとも１つの衛星は、２００ｋｍ～３０，０００ｋｍの間、好ましくは９００ｋｍ～２８，０００ｋｍの間、最も好ましくは１８，０００ｋｍ～２６，０００ｋｍの間の高さで地球を周回することを提供する。
換言すれば、本方法は、約３６，０００ｋｍの高さで地球を周回する静止衛星を使用することを除外する。詳細には、距離は赤道上空にある衛星の軌道の平均高さを指す。好ましくは、本方法は、中軌道（Ｍｅｄｉｕｍ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ、ＭＥＯ）および／または低軌道（Ｌｏｗ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ、ＬＥＯ）で移動する衛星を使用する。換言すれば、少なくとも１つの衛星は、非静止衛星であるか、または準天頂衛星ではなく、すなわち、少なくとも１つの衛星は、静止軌道でも準天頂傾斜離心軌道でもない。むしろ本方法は、０．２未満、より好ましくは０．０２、最も好ましくは０．００２未満の離心率を有する１つまたは複数の傾斜軌道面を使用する衛星を使用する。好ましくは、衛星は、４５°～８０°の間、より好ましくは５０°～７０°の間、最も好ましくは５２°～６３°の間の最大傾斜を有して地球を周回する。
「傾斜」または「傾斜軌道」という用語は、軌道が地球の赤道面に対して傾いていることを意味する。用語「軌道面」は、多数の衛星が間隔を置いて配置され、同じ軌道経路に従っていることを意味するのに対して、１つまたは複数の異なる軌道面は、同じ傾斜を有することにより同じ交点で互いに交差している。その結果、傾斜なし、すなわち値０°を有する傾斜は、衛星が赤道の進路に主に従うことを意味するのに対して、９０°の傾斜は、地球を周回している間に両極を通過する衛星を指す。

好ましくは、少なくとも１つの衛星は、０．２未満、より好ましくは０．０５未満、最も好ましくは０．０２未満、もしくはさらにまた０．００２未満の離心率、および／または１つまたは複数の傾斜軌道面で、地球を周回する。詳細には、少なくとも３つの衛星は、詳細には本方法のために使用する衛星システム全体のうち少なくとも３つの衛星は、０．０５未満の、好ましくは０．００２の離心率で地球を周回する。

詳細には、補正情報および／またはナビゲーション情報を提供するために、５つ以上の衛星、好ましくは１８以上の衛星、最も好ましくは２５以上の衛星を使用したことを提供する。
１８の衛星を使用することにより、補正情報を全地球的に提供できるようになり、その結果、本システムおよび方法は、正確には補正情報を使用することにより、受信機の位置を決定するための全地球で動作可能な方法のために使用できる。さらにまた１８よりも多くの衛星を使用することにより、補正情報および／またはナビゲーション情報を伝送することに関して冗長性が与えられる。

別の実施形態では、地上チャネルを介して補正情報を追加で伝送することを提供する。たとえば、ローカルの地上チャネルを介して補正情報を転送する。したがって、有利には、少なくとも１つの衛星および地上チャネルを介して伝送された補正情報を比較することにより、妥当さ検査を遂行可能である。さらに、地上信号は、補正情報を入手できないようなシナリオに対するバックアップとして使用できる。

好ましくは、補正情報を決定する前に妥当さ検査を遂行して、整合しないデータをカルマンフィルタ推定から安全に除外することを提供する。好ましくは、各ストリーム内により伝送される観測値の各時刻で妥当さ検査を遂行する。

好ましくは、妥当さ検査のために、本方法は、－ある種の基準局に割り当てられた生データに基づき、ある種の基準局の位置を決定するステップと、－決定された位置を基準値と比較するステップとをさらに備える。換言すれば、基準局の位置を決定するために、ある種の基準局に割り当てられた生データを中央計算ユニットで使用する。決定された基準局の位置が所定のしきい値の範囲内で基準値と一致しない場合、妥当さ検査は失敗する。代わりにまたは追加で、残差を算出し、一定のしきい値を超える残差を有するこれらの測定値または観測値を取り除くこともまた考えられ、その手法で測定値または観測値を除去することは、好ましくは統計的検定により行われる。

本発明の別の実施形態では、中央計算ユニットの記憶装置に基準値を保存することを提供する。その結果、基準値が中央計算ユニットに恒久的に利用可能であることを当てにできる。たとえば、基準値は、１組の座標などの地理的位置に対応する。

詳細には、決定された位置と基準値の差がしきい値を超えたとき、生データの少なくとも一部を除外するか、および／または警告信号を発生させることを提供する。その結果、補正情報を決定するステップを無効な生データが不正に操らないことを保証できる。警報メッセージおよび／または警告メッセージによりＧＮＳシステムの操作者に通知することにより、中央計算ユニットの所にいる操作者に、データストリームの問題について気づかせることが可能である。たとえば、テキストメッセージ、音響信号、および／または光信号により操作者に通知する。

さらに、好ましくは、しきい値は、クロック補正情報を使用することにより確立できる空間分解能よりも大きいことを提供する。その結果、妥当さ検査を遂行するために、補正なしに純粋な生データを当てにできる。これは、計算作業負荷を低減し、妥当さ検査を加速する。その結果、補正情報を提供するための時間を著しく延ばすことなく、妥当さ検査をリアルタイムで遂行できる。

本発明の別の実施形態によれば、少なくとも１つのＧＮＳ衛星により配布するために、少なくとも１つのアップリンク局を通して補正情報アップロードすることを提供する。好ましくは、いくつかのアップリンク局は、同時にいくつかのＧＮＳ衛星に補正の連続ストリームを提供する。詳細には、ＰＰＰ（ｐｒｅｃｉｓｅ ｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）方式を遂行して受信機の位置を決定するために補正情報を提供することを提供する。

別の好ましい実施形態では、少なくとも１つの衛星により配布するために、少なくとも１つのアップリンク局を通して補正情報およびナビゲーション情報をアップロードすることを提供し、そこでは、アップリンク局は、自身のアンテナに、アンテナが少なくとも１つの衛星の動きを追従するように指示する。アンテナが衛星の現在の場所を追従することにより、衛星がアップリンク局の見える所にある限り、衛星にナビゲーション情報および補正情報を伝送できる。さらに、これは、補正情報および／またはナビゲーション情報を全地球的に提供するために、地球を周回する衛星に補正情報を提供できることを保証する。詳細には、アップリンク局は、単一衛星がアンテナの見える所にある、および／または規定されたスケジュールに従ってアップリンク局が一方の衛星から別の衛星に通信を切り替える限り、この衛星と通信することを提供する。詳細には、補正情報および／またはナビゲーション情報を全地球的に提供するために、全地球／地球にわたり分布している複数のアップリンク局を使用することを提供する。

別の好ましい実施形態によれば、ナビゲーション情報および／または補正情報を暗号化することを提供する。暗号化を使用することにより、有利には、提供された補正情報は、信頼できる情報源に由来することを保証できるようになる。好ましくは、暗号化を制御でき、その結果、ナビゲーション情報および／または補正情報の提供は、アクセスレベルに応じてユーザに別個に提供できる。

さらに、好ましくは、５０を超え、好ましくは７５を超え、最も好ましくは１００を超える基準局が存在することを提供する。その結果、１つの衛星のナビゲーション信号を受信する少なくとも５つの基準局、好ましくは１０を超える基準局、最も好ましくは１５を超える基準局を提供できる。これは、補正情報の精度にプラスの効果を及ぼし、補正情報は、基準局の数が増大すると共に改善できる。

本発明の別の様態は、－複数の基準局で衛星から生データを受信し、－リアル・タイム・データ・ストリームを、詳細には共通データストリームを使用して、中央計算ユニットに、詳細には単一中央計算ユニットに基準局で受信した生データを転送し、－異なる基準局から提供された、または受信した生データに基づき、計算ユニットで補正情報を決定し、－移動受信機の場所を決定するために、少なくとも１つの衛星および／または地上通信手段を介して受信機に補正情報を転送するために構成された複数の基準局および中央計算ユニット、詳細にはホット冗長性（ｈｏｔ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）の単一中央計算ユニットである。
補正情報を提供するための方法に関連して記述する特徴および利益は、複数の基準局および中央計算ユニットに同じように適用され、逆もまた同様である。詳細には、用語「ホット冗長性」は、好ましくは当業者にとって、システムの故障またはエラーの場合にバック・アップ・システムを直ちに使用することを意味する。たとえば、バック・アップ・システムは、最新の有効な補正情報を備える。詳細には、衛星と通信するための通信チャネルの帯域幅がすべての補正情報を移送するには制限されすぎているとき、地上通信手段を使用する。その後、衛星を介して移動受信機に補正情報を移送することもまた考えられる。

本発明の別の様態は、世界中の移動ユーザの受信機に補正情報メッセージを分配するために、いくつかの宇宙船からなる全地球的ナビゲーション衛星システムを使用することである。

補正情報を提供するための方法に関連して記述する特徴および利益は、複数の基準局、中央計算ユニット、および／または移動ユーザの受信機に同じように適用され、逆もまた同様である。

本発明の別の様態は、ソフトウェア製品および／またはネットワークであり、ソフトウェア製品は、本発明による方法を実装するためのプログラムコードを備える。補正情報を提供するための方法に関連して記述する特徴および利益は、ソフトウェアおよび／またはネットワークに同じように適用され、逆もまた同様である。

本発明の他の様態は、安全性およびセキュリティに関する要件が高いアプリケーションで補正情報を使用することであり、高い要件については、信頼できる情報源が補正情報を伝送した受信機で検証できるようにするために、補正情報を認証する必要がある。

認証アーキテクチャおよび認証処理は、補正情報が、信用できる情報源に由来すること、および補正メッセージの内容、タイミング、またはシーケンスが修正されなかったことを、資格のあるユーザが検証可能にする。増大した情報の完全性は保証される。認証データを最適化するために、選ばれたアーキテクチャおよび処理は、計算費用およびエンド・ツー・エンド待ち時間を軽減する。認証データまた、補正機構を組み込んで、伝送エラーおよびメッセージ損失を相殺しなければならない。

これまで明示的に記述していない場合は、個々の実施形態、または個々の実施形態の個々の様態および特徴は、組合せまたは交換が本発明の観点から意味があるときはいつでも、記述する本発明の範囲を限定または拡張することなく、互いにそのように組み合わせ、または交換することが可能である。本発明の一実施形態に関して記述する利点はまた、適用可能な場合はいつでも、本発明の他の実施形態の利点でもある。

本発明の第１の好ましい実施形態による、クロック補正を提供するための方法の第１の部分を概略的に例示する。 本発明の第１の好ましい実施形態による、クロック補正を提供するための方法の第２の部分を概略的に例示する。 図１および図２による方法を例示する流れ図を概略的に示す。 本発明の第２の好ましい実施形態による、生データの妥当さ検査を例示する流れ図を概略的に示す。

図１には、全地球航法衛星システム（ＧＮＳシステム）を使用することにより移動受信機５の位置を決定するための方法を例示する。
全地球航法衛星システムは、地球１４の周りを周回する、いくつかの搬送波周波数で変調されたナビゲーション信号４を放出する衛星２を備える。移動ユニットおよび／または車両に組み込まれてよい移動ナビゲーションシステムなどの移動受信機５は、アンテナ６を介してナビゲーション信号４を受信する。受信したナビゲーション信号４は、移動受信機５の位置、詳細には実際の位置を決定するための生データを備える。受信したナビゲーション信号４を増幅する帯域フィルタおよび低雑音増幅器７にアンテナ６を接続する。帯域フィルタおよび低雑音増幅器７に、ならびに基準発振器９に接続された後続のダウンコンバータ８では、基準発振器９から得られる発振信号を使用して、受信したナビゲーション信号４をより低い周波数に変換する。
ダウンコンバートされたナビゲーション信号は、帯域通過およびサンプリングニット１０を通過し、このユニットでは、アナログナビゲーション信号４をサンプリングする。次いで、サンプリングされたナビゲーション信号４を追跡ユニット１１に渡し、追跡ユニット１１では、ナビゲーション信号４、詳細には搬送波信号の位相、および／またはナビゲーション信号４に含まれるコード信号の遅延を追跡する。追跡ユニット１１の次にバイアス減算ユニット１２が続き、バイアス減算ユニット１２では、搬送波信号の位相、およびコード信号から、位相および／またはコードバイアスを減算する。後続の位置推定ユニット１３は、搬送波信号を処理することにより得た位相信号に基づき、かつコード信号に基づき、ナビゲーション機器５の実際の位置を決定する。最後に、位置推定結果をモニタ機器１４に表示できる。

移動受信機５は、受信したＧＮＳ信号４を使用して、擬似距離および搬送波位相測定値を生成し、粗い衛星位置、クロックオフセット、および信号バイアスを包含するナビゲーションデータを復号する。追加で、移動受信機５は、ＧＮＳ信号４のサブセットについて、追跡された衛星２のサブセットから配布された補正データ情報２０を復号する。次いで、粗いナビゲーションデータと組み合わせて正確な補正データを使用して、擬似距離および搬送波位相測定値を正確にモデル化して、大気遅延に関して補正する。正確にモデル化された観測値により、移動受信機は、ＰＰＰを使用して位置の、詳細には実際の位置の正確な推定値を計算可能になる。

図２には基準局１５を例示する。これらの基準局１５は、全地球１４に分布し、自身のアンテナ６によりナビゲーション信号４を受信する。基準局１５は、基準局１５の位置が既知であるということだけではなく、多数の基準局がＧＮＳ衛星からナビゲーション信号を受信しているという事実を使用することにより、補正情報２０を決定するために使用する、観測可能な生データを生成する。

ローカル基地局と、補正データを分配するために数ｋｍ近傍にある移動受信機へのリンクとを必要とするリアル・タイム・キネマティック（ＲＴＫ）解決手段とは対照的に、ＰＰＰ（Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｐｏｉｎｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）技法は、全地球的に、したがって、ローカル基地局、および移動受信機との直接無線リンクなしに作動する。この場合、衛星軌道およびクロック、オフセット誤差、イオン圏の遅延、対流圏の遅延、コードバイアス、ならびに／または位相バイアスに関する補正を考慮する補正情報２０を、衛星に基づくリンクまたは地上リンクを介して移動受信機５に伝送する。

補正情報２０を決定するために、少なくとも１つの基準局１５により１組のいくつかの衛星２の生データを受信することを提供する。さらに、別の１組の衛星２または同じ１組の衛星２から生データを受信する基準局１５が追加で存在する。さらに、受信した生データを、好ましくはデータストリーム１８の形で中央計算ユニット３０に転送することを提供する。詳細には、データストリーム１８に含まれる生データを、ある種の基準局１５にそれぞれ割り当てる。

好ましくは、対応する基準局１５に割り当てられた生データを、データストリーム１８で、詳細には共通データストリームで、異なる基準局１５から得られた他の生データと一緒に中央計算ユニット３０に転送する。中央計算ユニット３０は、詳細には衛星２ごとに個々に補正情報２０を決定するように構成されたプロセッサを備える。

図３に例示するように、決定され、詳細には算出され、認証された補正情報２０を少なくとも１つの衛星２を介して中央計算ユニット３０から移動受信機５に伝送する。たとえば、補正情報２０を含む補正信号２２を少なくとも１つの衛星２を介して移動受信機５に伝送するように、アップリンク局２１で補正情報をアップリンクで送信する。好ましくは、いくつかの衛星２は、詳細には移動受信機５に利用できるすべての衛星は、対応する補正情報２０を移動受信機５に提供する。

図４には、本発明の第２の好ましい実施形態による、生データの妥当さ検査を例示する流れ図を示す。中央計算ユニット３０で受信したデータストリーム１８に含まれる生データが間違って参照または割り当てられる一定の確率が存在する。これは、補正情報２０を決定する際に誤差を生じさせ、その後、移動受信機５の位置を決定する精度に影響を及ぼす。補正情報を決定するため、不正な生データを考慮することを回避するために、詳細にはデータストリーム１８の１組の生データごとに、中央計算局３０で妥当さ検査を遂行する。
妥当さ検査を遂行するために、好ましくは、ある種の基準局１５に割り当てられた生データを使用して、生データに基づき前記ある種の基準局１５の位置を決定すること（３８）を提供する。さらに、好ましくは、決定された基準局１５の位置を、保存された前記基準局１５の地理的情報などの、詳細には前記基準局１５の地理的位置などの基準値３５と比較する（３９）。生データに基づき決定された基準局１５の位置と地理的位置の差がしきい値よりも大きい場合、補正情報２０の決定からこの基準局１５の生データを除外する（４０）。好ましくは、データストリーム１８からこの生データを抽出し／取り除き、警告を生成する。

２ 衛星
４ ナビゲーション信号
５ 移動受信機
６ アンテナ
７ 帯域フィルタおよび低雑音増幅器
８ ダウンコンバータ
９ 基準発振器
１０ 帯域通過およびサンプリングユニット
１１ 追跡ユニット
１２ 減算ユニット
１３ 推定ユニット
１４ 全地球
１５ 基準局
１８ データストリーム
２０ 補正情報
２１ アップリンク局
２２ 補正信号
３０ 中央計算ユニット
３５ 基準値
３８ ある種の基準局の位置の決定
３９ 比較する／比較した
４０ 除外する／除外された

Claims (15)

1. ＧＮＳシステム内の移動受信機（５）に補正情報（２０）、詳細には軌道、クロック、および／またはバイアス／オフセットの補正情報を提供するための方法であって、
   －複数の基準局（１５）で衛星（２）から生データを受信するステップと、
   －中央計算ユニット（３０）、詳細には単一中央計算ユニットに前記基準局（１５）で受信した前記生データをリアル・タイム・データ・ストリームで転送するステップと、
   －異なる前記基準局（１５）から受信した前記生データに基づき、前記計算ユニット（３０）で前記補正情報（２０）を決定するステップと、
   －前記移動受信機（５）の位置を決定するために、少なくとも１つの前記衛星（２）を介して前記受信機（１５）に前記補正情報（２０）を伝送するステップと、を備える、
   方法。
2. 前記補正情報（２０）に加えて、前記少なくとも１つの衛星（２）を介してナビゲーション情報を伝送することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つの衛星（２）は、２００ｋｍ～３０，０００ｋｍの間、好ましくは９００ｋｍ～２８，０００ｋｍの間、最も好ましくは１８，０００ｋｍ～２６，０００ｋｍの間の距離で地球を周回することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つの衛星（２）は、０．２未満、より好ましくは０．０５未満、最も好ましくは０．００２未満の離心率、および／または傾斜軌道で地球を周回し、詳細には、少なくとも３つの前記衛星は、好ましくは前記方法のために使用する前記衛星のシステム全体のうち少なくとも３つの前記衛星は、０．０５未満、または好ましくは０．００２の前記離心率で前記地球を周回することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記補正情報および／または前記ナビゲーション情報を提供するために５つ以上の前記衛星（２）、好ましくは１８以上の前記衛星（２）、最も好ましくは２５以上の前記衛星（２）を使用したことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 更に、地上チャネルを介して前記補正情報を伝送することを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記生データの妥当さ検査を前記中央計算ユニット（３０）で遂行することを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記妥当さ検査のために、－ある種の前記基準局（１５）に割り当てられた前記生データに基づき、前記ある種の基準局（１５）の位置を決定するステップ（３８）と、－決定された前記位置を基準値（３５）と比較するステップ（３９）と、をさらに備える、請求項６に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの衛星により配布するために、少なくとも１つのアップリンク局（２１）を通して前記補正情報（２０）をアップロードすることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記別少なくとも１つの衛星（２）により配布するために、前記少なくとも１つのアップリンク局（２１）を通して前記補正情報（２０）および前記ナビゲーション情報をアップロードし、前記アップリンク局は、自身のアンテナに、前記アンテナが前記少なくとも１つの衛星（２）の動きを追従するように指示することを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記ナビゲーション情報および／または前記補正情報（２０）を暗号化することを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. ＰＰＰ（ｐｒｅｃｉｓｅ ｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）方式を遂行して、前記移動受信機（５）の前記位置、詳細には前記移動受信機（５）の実際の位置を決定するために、前記補正情報（２０）を提供することを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. ２５を超え、好ましくは７０を超え、最も好ましくは１３０を超える基準局（１５）が存在することを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 複数の基準局（１５）および中央計算ユニット（３０）、詳細には単一中央計算ユニットであって、
    －前記複数の基準局（１５）で衛星（２）から生データを受信し、
    －データストリーム（１８）、詳細には共通データストリームを使用して、前記中央計算ユニット（３０）に、詳細には前記単一中央計算ユニットに前記基準局（１５）で受信した前記生データを転送し、
    －異なる前記基準局（１５）から提供された前記生データに基づき、前記計算ユニット（３０）で前記補正情報（２０）を決定し、
    －前記移動受信機（５）の前記位置を決定するために、前記少なくとも１つの衛星（２）および／または地上通信手段を介して前記受信機（１５）に前記補正情報（２０）を伝送するために構成された、
    複数の基準局（１５）および中央計算ユニット（３０）。
15. ソフトウェア製品および／またはネットワークであって、
    請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法の１つを実装するためのプログラムコードを備えることを特徴とする、
    ソフトウェア製品および／またはネットワーク。

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