JP5230888B2 - 衛星状態情報を衛星測位システムに使用するための方法および装置 - Google Patents

Description

関連出願

［０００１］この出願は同一発明者Leonid Sheynblatにより仮出願の出願日の利益に関連し、この結果仮出願の出願日の利益を請求する。仮出願は権利がある。２０００年８月２５日に出願されたシリアル番号６０／２２８，２５８、衛星状態情報を衛星測位システムに使用するための方法および装置

［０００２］この発明は、衛星航法システム（ＧＰＳ）受信器のような一般に衛星測位システム（ＳＰＳ）の分野に関し、特にＳＰＳ信号の処理に関する。

関連出願の記載

［０００３」衛星航法システム受信器は通常非常に多数のＧＰＳ（ＮＡＶＳＴＡＲ）衛星から同時に送信された信号の到着時刻を計算することによりそれらの位置を決定する。これらの衛星は、メッセージの一部として衛星測位データ並びにクロックタイミングに関するデータ、いわゆる「天文暦」データを送信する。ＧＰＳ信号を探索し、取得するプロセス、すなわち多数の衛星のための天文暦データを読み、このデータから受信器の位置を計算することは、時間がかかり、しばしば数分を必要とする。多くの場合、この非常に長い処理時間は受け入れることができず、小型携帯アプリケーションにおけるバッテリ寿命を大幅に制限する。

［０００４］ＧＰＳ受信システムは２つの主要な役割を有する。第１は、種々のＧＰＳ衛星に対する擬似距離の計算であり、第２はこれらの擬似距離と衛星タイミングと天文暦データとを用いて受信器の位置を計算することである。擬似距離は単にローカルクロックにより測定された衛星信号の到着時刻である。この擬似距離の定義は時々符号位相とも呼ばれる。衛星天文暦とタイミングデータが取得され、追跡されると、衛星天文暦とタイミングデータがＧＰＳ信号から抽出される。上述したように、この情報を収集することは通常相対的に長い時間がかかり（１８秒乃至数分）、低い誤差率を得るために良好に受信された信号レベルで成し遂げなければ成らない。

［０００５］殆どのＧＰＳ受信器は擬似距離を計算するために相関法を利用する。これらの相関法は、しばしばハードウエア相関器を用いてリアルタイムで実行される。ＧＰＳ信号は擬似乱数シーケンスと呼ばれる高い率の繰り返し信号を含む。民間のアプリケーションに利用可能なコードは、粗い／取得（Ｃ／Ａ）符号と呼ばれ、バイナリ位相反転レート、すなわち１．２０３ＭＨｚの「チッピング(chipping)」レートおよび１ミリ秒の符号期間のための１０２３チップの反復期間を有する。コードシーケンスは、ゴールド符号として知られるファミリーに属し、各ＧＰＳ衛星は固有のゴールド符号を有した信号を放送する。

［０００６］所定のＧＰＳ衛星から受信した信号の場合、ベースバンドへのダウンコンバージョンプロセスに続いて、相関受信器は受信した信号と、ローカルメモリ内に含まれる適当なゴールド符号の記憶された複製と乗算し、信号の存在の表示を得るために、その積を積分または低域濾波する。このプロセスは「相関」演算と称される。受信した信号に関連してこの記憶された複製の相対タイミングをシーケンシャルに調節し、相関出力を観察することにより、受信器は受信した信号とローカルクロックとの間の時間遅延を決定することができる。そのような出力の存在の初期決定は、「取得」と称される。取得が生じると、プロセスは「トラッキング」フェーズに入り、ローカルリファレンスのタイミングは高い相関出力を維持するために小出しに調節される。トラッキングフェーズ期間の相関出力は、擬似乱数符号が除去された、すなわち一般的な専門用語で「デスプレッド」されたＧＰＳ信号として見ることができる。この信号はＧＰＳ波形に重ねられた毎秒５０ビットのバイナリ位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）されたデータ信号に比例した帯域を有する狭帯域である。

［０００７］特に受信した信号が弱い場合、相関取得プロセスは非常に時間がかかる。取得時間を改良するために、殆どのＧＰＳ受信器は、相関ピークを並列に探索することのできる非常に多数の相関器を利用する。

［０００８］衛星信号は視野方向であり、金属または他の材料により阻止可能であるので、一般的なＧＰＳ受信機器は一般にオープンスペースでＧＰＳ信号を受信するように設計される。改良されたＧＰＳ受信器は屋内で、すなわち弱いマルチパス信号が存在する場合または純粋な反射である信号の場合にＧＰＳ衛星信号を追跡可能にする信号感度を供給する。しかしながら、そのような弱いＧＰＳ信号を取得する能力は一般的に他の問題を引き起こす。例えば、強い信号と弱い信号を同時に追跡することは受信器に、真の信号ではない相互相関された信号を連続追跡させる可能性がある。弱い真のピークを発見する代わりに、より強い相互相関されたピークを取得することがある。弱い衛星信号を追跡することは、それが直接信号であることを保証しない。この弱い信号は反射信号かもしれないし、直接信号と間接信号の組合せかもしれない。組み合わされた信号はマルチパス信号と呼ばれる。反射信号のパスは一般に直接信号のパスよりも長い。パス長の差によって、反射信号の到着時刻測定が一般に遅れまたは対応する符号位相測定が正のバイアスを含む。一般にバイアスの大きさは反射パスと直接パスとの間の相対遅延に比例する。直接信号成分の可能性のある欠落は（狭帯域相関器またはストローブ相関器のような）既存のマルチパス緩和技術を時代遅れにさせる。

［０００９］ＧＰＳ航法メッセージはＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信器に送信される情報である。それは、ＧＰＳ信号に変調される毎秒５０ビットのデータストリームの形態である。

［００１０］データメッセージは１５００ビット長であるデータフレームに含まれる。データフレームは５つのサブフレームを有し、各サブフレームはＧＰＳシステム時間を含む。各サブフレームは１０ワードから構成され、各ワードは３０ビットから構成される。サブフレーム１乃至３は３０秒毎に反復される。４番目と５番目のサブフレームに順に２５頁のデータが現われる。３０秒毎に１頁の割合である。従って２５頁の各頁は７５０秒毎に反復する。

［００１１］サブフレーム４および５はＧＰＳ衛星の２種類の健全に関するデータまたは状態データを含む。（ａ）クロック／天文暦に関連した暦データを含む３２頁の各々は、それぞれの頁が暦データを有するが、衛星に関する８ビットの衛星健全状態ワードを供給する、および（ｂ）サブフレーム４と５の２５番目の頁は合同して最大３２の衛星のための６ビット健全状態データを含む。さらなる衛星健全データはサブフレーム１に与えられる。サブフレーム１は天文暦データセットの一部である。

［００１２］一般に、ＧＰＳ受信器は衛星のステータス（例えば「健全」）に関する情報を受信し、不健全な衛星を取得せず、追跡せず、一方健全な衛星からＧＰＳ信号を取得し追跡することによりＧＰＳ信号を処理するであろう。あるいはスタンドアロンＧＰＳ受信器は、健全衛星および不健全衛星を取得して追跡するが、不健全衛星の信号からの天文暦メッセージからの健全ステータスデータを読んだ後で位置計算において不健全な信号を使用することを避けるように設計することができる。相互相関結果を用いることを回避するまたはそのような結果を検出する試みにおいて衛星の健全に関する情報を使用することは従来技術において試みられたことはなかった。さらに、衛星健全ステータスに直接アクセスしないＧＰＳ受信器に衛星健全ステータスが利用可能になることを保証する試みはいままでなかった。（直接アクセスはＳＰＳ衛星からまたはＳＰＳ衛星から以前にダウンロードされたデータからである）。

課題を解決するための手段

［００１３］衛星位置システム（ＳＰＳ）信号を処理するための方法が現在提供される。この方法は、視野内のＳＰＳ衛星からのＳＰＳ衛星を受信し、健全な衛星であると表示された第１ＳＰＳ衛星に対応する、第１測定値が、ＳＰＳ受信器の位置について解くために使用される測定値セットから除去されるかどうかを決定することを含む。この決定は、第１ＳＰＳ衛星からの信号および第２ＳＰＳ衛星からの信号から生じる相互相関のための第１測定値を試験することを含む。一実施形態において、第１ＳＰＳ衛星からの信号は不健全な第２ＳＰＳ衛星からの信号よりも弱いかもしれない。

［００１４］ここに使用される「視野内」は、ＳＰＳ基準受信器、ＳＰＳ基準受信器のネットワーク、移動ＳＰＳ受信器、セルラー方式無線システムのセルまたはセルのグループを考慮したＳＰＳ衛星を意味するように広く定義される。しかしながら、これらは単に例として提供される。それゆえ、ＳＰＳ衛星は、信号が事実上何らかのＳＰＳ受信器により受信可能であるならば、「視野内」にあると考えられることに注意する必要がある。

実行可能なコンピュータプログラム命令を含むコンピュータ読み出し可能媒体も開示される。プログラム命令がデータ処理システムにより実行されると、コンピュータ媒体はデータ処理システムに衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を処理するための方法を実行させる。視野内の衛星が不健全であるかどうかに関係なく、すべての視野内のＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を取得しようと試みること、および視野内のＳＰＳ衛星のどれが不健全であるかを示す健全さに関するデータを受信することを含む。この方法は、視野内のＳＰＳ衛星が不健全であるかどうかに関係なく試験が行われるすべての視野内のＳＰＳ衛星に対して、２つの異なるＳＰＳ衛星間の相互相関に対してＳＰＳ信号を取得することから得られた測定値を試験することを含む。

［００１６］結合したＳＰＳ受信器と通信システムも開示される。一実施形態において、衛星位置システム（ＳＰＳ）基準受信器は複数の視野内ＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を受信するように構成される。サーバーはＳＰＳ基準受信器と通信するように構成される。ＳＰＳ基準受信器に接続された送信器はＳＰＳ信号を送信する。一実施形態において、サーバーは視野内のＳＰＳ衛星の信号を分析し、相互相関条件を調べる。すなわち健全なＳＰＳ衛星の信号が不健全なＳＰＳ衛星信号により影響され、次に不健全なＳＰＳ衛星の信号（信号群）と、相互相関された衛星のＳＰＳ信号（信号群）が試験され、位置が視野内のＳＰＳ衛星から計算される前に、除去すべきか、修正すべきか、あるいは使用すべきかが決定される。次に送信器は随意的にその位置を送信する。

［００１７］開示された装置の他の実施形態は第２の受信器に接続された移動ＳＰＳ受信器を含む。移動ＳＰＳ受信器は第２受信器上の送信器からＳＰＳ信号を受信し、視野内のＳＰＳ衛星を分析して相互相関条件を調べる。すなわち、健全なＳＰＳ衛星の信号が不健全なＳＰＳ衛星の信号により影響され、移動ＳＰＳ受信器により視野内のＳＰＳ衛星から位置が計算される前に不健全なＳＰＳ衛星の信号と、相互相関されたＳＰＳ衛星の信号が除去されるかまたは修正される。一実施形態において、送信器と第２受信器はセルラ方式無線システムと互換性がある。

［００１８］他の実施形態において、実行可能なコンピュータプログラム命令を含むコンピュータ読み出し可能媒体は受信器に接続される移動衛星位置システム（ＳＰＳ）受信器に支援データを供給するための方法を実行する。この方法は、受信器と通信するセルサイトまたはセルサイトのグループを決定することを含む。健全データは、複数の視野内のＳＰＳ衛星の各々に対して決定され、健全データは受信器に送信される。

［００１９］この発明は例により説明されるが、同一部に同符号を付した添付図面の図に制限されない。

［００２６］この発明の実施形態の以下の詳細な説明において、同一部に同符号を付した図面が参照され、この発明を実施可能な特定の実施形態を実例として示す。これらの実施形態は当業者がこの発明を実施可能なように十分に詳細に記載される。それゆえ、以下の詳細な説明は限定的意味に取られず、この発明の範囲は添付されたクレームによってのみ定義される。

［００２７］衛星ステータス情報をＳＰＳシステムに使用するための方法および装置が開示される。一例示実施形態において、移動ＳＰＳ受信器は視野内のＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を受信し、（ほとんどの場合）すべての視野内の衛星に対して擬似距離を決定する（または決定しようと試みる）。衛星のステータス（例えば衛星の健全さ）に関する情報も集められ、この情報は移動ＳＰＳ受信器により受信されるＳＰＳ信号を処理するのに使用される。殆どの場合、移動ＳＰＳ受信器はすべての衛星に対して（不健全な衛星に対しても）符号位相／擬似距離を決定するので、健全な衛星の弱いＧＰＳ信号と不健全な衛星の強いＧＰＳ信号との間の相互相関を決定することが可能である。そのような相互相関結果が確認されると、相互相関測定値を除去することまたはそれを修正しようと試みることは可能かもしれない。従って、一実施形態によれば、移動ＳＰＳは、不健全であると知られている符号位相／擬似距離測定値を決定する。

［００２８］衛星の健全さに関する情報は、この情報をサーバー（サーバー群）に送信するＧＰＳ基準受信器（受信器群）により監視可能である。（１９９７年４月１５日に出願された同時係属米国特許出願シリアル番号第０８／８４２，５５９、現在米国特許第６，２０８，２９０を参照せよ。これは、参照することによりここに組み込まれる）。そして、これらのサーバーはこの情報をすべての視野内の衛星に対して（ａ）（移動ＧＰＳ受信器がモバイルの位置を計算するのではなく、ロケーションサーバーまたはネットワーク内の他のシステムがその位置を計算する場合）移動ＧＰＳ受信器から受信した擬似距離測定値を処理するために局所的に使用させるか、または（ｂ）移動ＧＰＳ受信器により使用するために（例えば、移動ＧＰＳ受信器に接続され、移動ＧＰＳ受信器を収納する携帯電話を介して）移動ＧＰＳ受信器に送信させることが可能である。この実施形態によれば、ＧＰＳ基準受信器は一般に健全または不健全にかかわらず、視野にあるすべてのＧＰＳ衛星を獲得し、追跡する。これは、健全な衛星信号と不健全な衛星信号との間の（ロケーションサーバーによるまたは移動ＧＰＳ受信器自身による）検出を可能にするであろう。

［００２９］この詳細な説明において使用される「視野内」は柔軟であるように意図される。従って、「視野内の衛星」または「視野内のＳＰＳ衛星」はワイドエリアリファレンスネットワーク（ＷＡＲＮ）全体またはＷＡＲＮのいずれか一部の視野内にあることを表示するために使用することができる。例えば、包括的なリストは、単一ＳＰＳリファレンス受信器の視野内にあること、複数のＳＰＳリファレンス受信器群の視野内にあること、移動ＳＰＳ受信器の視野内にあること、セルラ（ワイヤレス）無線ネットワークのセルまたはセルのいずれかのグループの視野内にあることを含む。種々の「視野内のＳＰＳ衛星」は図２に示される。図２を参照すると、ワイドエリアリファレンスネットワーク視野領域２００が示され、衛星（ＳＶ）２０２、ＳＶ ２０４、ＳＶ ２０６、ＳＶ ２０８、ＳＶ ２１０、ＳＶ２１２、ＳＶ ２１４、ＳＶ ２１６、ＳＶ ２１８、ＳＶ ２４２、ＳＶ２４４、ＳＶ ２４６、ＳＶ ２４８、ＳＶ ２５２、ＳＶ ２５４、およびＳＶ ２５６がＷＡＲＮの視野内にある。これらの衛星の一部がリファレンス受信器視野領域２４０の視野内にあり、たとえばＳＶ ２４２、ＳＶ ２４４、ＳＶ ２４６、およびＳＶ ２４８である。これらの衛星の別の一部は第２リファレンス受信器視野領域２６０の視野内にあり、例えばＳＶ ２１０、ＳＶ ２１２、ＳＶ ２１４、ＳＶ ２１６およびＳＶ２１８である。これらの衛星の別の一部は第３リファレンス受信器視野領域２７０の視野内にあり、たとえばＳＶ ２０８、ＳＶ ２１０、ＳＶ ２５２、ＳＶ ２５４、およびＳＶ ２５６である。衛星の別の一部は移動ＳＰＳ受信器視野領域２５０の視野内にあり、たとえばＳＶ ２５２、ＳＶ ２５４、およびＳＶ ２５６である。視野領域２４０、２５０、２６０または視野領域２７０に含まれる衛星の選択または視野領域のサイズによって制限されることを意味しない。視野領域は図示するためにのみ選択された。

［００３０］一実施形態において、ＷＡＲＮ視野領域２００の視野内にある「すべての」ＳＰＳ衛星の健全ステータスが獲得される。衛星の健全情報の一部は、移動ＳＰＳ受信器のロケーションの「視野内」にある衛星に基づいて移動ＳＰＳ受信器に送信可能である。ここで使用される「すべての」ＳＰＳ衛星は取得の特定の実現に依存する。例えばエレベーションマスク(elevation mask)を考慮したり、信号のインタフェースマスクに対する信号対雑音比を考慮したり、等々。従って、すべてが柔軟に構築される。ＧＰＳ基準受信器（受信器群）は天文暦（または暦）情報における対応する情報より最新である衛星ステータス情報を集めることができ、そしてこの更新されたステータス情報は、この発明の種々の実施形態に従って使用するために、ロケーションサーバーおよび／または移動ＧＰＳ受信器に送信可能である。一実施形態において、健全ステータス情報は衛星から直接受信することができる。他の実施形態において、ロケーションサーバー（サーバー群）はその情報および／またはＧＰＳ基準受信器（受信器群）から受信した測定値に基づいて更新されたステータス情報を導き出すことができる。更新されたステータス情報は、ロケーションリクエストに相関するステータスの質（ＱｏＳ）の関数であり得る。所定レベルの質の場合、天文暦データおよび／または暦データで健全であるとマークされた衛星が所望レベルの精度を供給しないかもしれないことをロケーションサーバーは決定することができる。そのような場合、ロケーションサーバーはその健全ステータス情報を更新することができ、それをリモートＳＰＳ受信器（受信器群）に送信することができ、随意的にさらなる処理のためにそれを記憶することができる。この処理の一例は、ロケーションサーバーにおいて行なわれる位置計算において衛星が使用されるべきかどうかを決定するためにこの更新された健全ステータスの使用かもしれない。あるいは、健全ステータス情報の決定と更新は、移動ＳＰＳ受信器により実行されるかもしれない。この更新されたステータス情報を供給するために使用されるかもしれないＧＰＳ基準受信器群のネットワークの一例は、参照することによりここに組み込まれる１９９８年４月２８日出願の同時係属米国特許出願シリアル番号第０９／０６７，４０７、現在米国特許第６，２１５，４４１に記載されている。

［００３１］米国特許６，２０８，２９０からの図１、５、６、および７Ａは明瞭さのためにここに含まれており、それぞれ図３、４、５、および６に対応する。ここに示す図面を参照すると、図３は、移動ＳＰＳ受信器が通信ネットワークから支援データを受信するかもしれないセルラサービスエリア内のいくつかのセルを示す。一実施形態において、通信ネットワークはロケーションサーバーを含む。このロケーションサーバーは図３の２６により表すことが出来る。図４は通信ネットワークによって移動ＳＰＳ受信器に送信される衛星健全ステータス情報（図示せず）も含むことができる。例えば、一方の視野領域において、ＳＰＳ受信器は通信システムから一方の健全ステータス情報セットを受信することができ、他方の視野領域において、ＳＰＳ受信器は通信システムから他方の衛星健全ステータス情報セットを受信することができる。図５に示す基地局は図２に示す基準受信器視野領域に相関することができ、セルラサービスエリア内のセルを含む通信システムをサポートすることができる。

［００３２］一実施形態において、図６は通信システムからの衛星健全ステータスを含む支援情報を受信するために、移動ＳＰＳ受信器３７６を通信システムトランシーバ３７８と接続する携帯電話３７５を示す。一実施形態において、ロケーションサーバーはセルサイトまたはセルサイトのグループに基づいて、移動ＳＰＳ受信器と通信中のセルサイトまたはセルサイトのグループを決定する。次に、視野内の衛星のグループがロケーションサーバーによって決定することができ、次に、そのような視野内のすべての衛星のための健全情報が携帯電話３７５に送信され、通信トランシーバー３７８により受信可能である。移動ＳＰＳ受信器３７６は受信した支援データに基づいてそのロケーションを計算することができ、またはロケーションサーバーは移動ＳＰＳ受信器のロケーションを決定することができる。

［００３３］いくつかの衛星のサブフレーム１、４および５に与えられた健全データは他のグループの衛星のサブフレーム４および／または５に示される健全データと異なることがある。なぜなら、後者は異なる時間に更新されるかもしれないからである。

［００３４］サブフレーム５の健全要約は暦アップロードの時間に更新されるだけである。さらに操作を続けると、健全要約は最後にアップロードされたときからの時間の長さによって古くなってしまう。

［００３５］この状況はＧＰＳ受信器が室内にあるとき、または他の信号が制限された環境にあるときより悪化する。衛星から直接衛星健全ステータスビットを受信できるようにするためには、さらに１７ｄＢの信号感度が必要になることがある。ＧＰＳ受信器は、衛星健全ステータスビット（毎秒５０ビット）を含む信号よりも１７ｄＢ弱い信号に基づいて衛星までの擬似距離を測定することがある。衛星健全ステータスビットの受信も、一般に信号が制限された環境では不可能な１８秒乃至数分の連続した衛星信号追跡を必要とすることがある。ＧＰＳ電波探知に関連したいくつかの重要な性能上の点は古くなったまたは利用できない衛星健全情報に影響されることがある。１つの点はロケーションの決定に際して不健全な衛星信号（信号群）の使用に関連している。不健全な衛星信号（信号群）の使用は重大な位置エラーになることがあることは一般に知られている。

［００３６］健全要約が古くなってＧＰＳ方位のステータスを正確に反映できないなら、ＧＰＳ受信器に対して最初に位置決定する時間（ＴＴＦＦ）が遅れることがある。これは、記憶された健全要約により「健全」であるとマークされた不健全な衛星の可能な取得に浪費された時間による。また、不健全とマークされる健全な衛星を取得する試みが成されないこともある。タイムリーかつ正しい衛星健全情報更新なしに延長された動作は効率的なＴＴＦＦを必要とするユーザの使命を危うくすることがある。高速ＴＴＦＦは緊急サービスに重要であり、またバッテリスタンバイおよび通話時間に影響を与える。無線支援されたＧＰＳモードにおいて、無線ネットワーク、そのような無線ネットワークと通信しているすべての移動ＧＰＳ受信器のためにタイムリーで正しい衛星健全情報を供給することがある。

［００３７］衛星健全支援のための他の理由は、欠陥のある衛星測定に対する保護である。激しく妨害される信号環境において、ＧＰＳ衛星信号が非常に高いダイナミックレンジで受信されることはかなり煩雑にある。およそ１７ｄＢ以上だけ異なる信号強度を有するＧＰＳ信号を受信すると、ＧＰＳ受信器は相対的に弱い真の信号の代わりに相互相関された信号を取得することがある。相互相関された測定値を検出したり、恐らく訂正または除去するために使用することがある１つの手続きは、参照することによりここに組み込まれる、１９９９年２月１日に出願された同時係属米国特許出願シリアル番号第０９／２４１，３３４に記載されている。しかしながら、ＧＰＳ受信器が相互相関された信号の存在を検出するためには、健全な衛星と不健全な衛星両方からのすべての信号を取得しなければならない。強い「不健全な」衛星信号が弱い「健全な」衛星信号と相互相関するなら問題が生じるであろう。「不健全な」信号の存在に気が付かないと、ＧＰＳ受信器は相互相関条件を検出することができないことがある。すべての目に見える衛星の一部のみが健全ステータスに関係なく取得されるなら、別の問題が起こることがある。この一部の取得された衛星のいずれかが、弱い信号の性質を提示するなら、相互相関条件が察知されずにいることがあるということもあり得る。

［００３８］この発明の一実施形態において、ロケーションサーバー（ＣＤＭＡ携帯電話システムにおいて位置決定エンティティ（ＰＤＥ）とも呼ばれおよびＧＳＭ携帯電話システムにおいてサービングモバイルロケーションセンタ（ＳＭＬＣ）とも呼ばれる）のための基準データを供給するＧＰＳ基準受信器は視野内にあるすべての衛星、健全な衛星および不健全な衛星を取得し追跡する。無線装置（例えば携帯電話または双方向ポケットベル）に一体形成または接続されるＧＰＳ技術（例えばＧＰＳ受信器）も視野内にあるすべての衛星、健全な衛星および不健全な衛星を取得し追跡する。無線支援ＧＰＳ（ＷＡＧ）モード（例えば、１９９７年４月１５日に出願された同時係属米国特許出願番号第０８／８４２，５５９に記載された例を参照せよ）において、ロケーションサーバー（サーバー群）はロケーションサーバー（サーバー群）によりサービスされる無線ネットワークと通信している携帯電話に「健全」ステータス情報を供給することがある。この健全ステータス情報は、ロケーションサーバーにより供給されるその他の支援情報を伴うことがある。一般に支援情報は、高度に制限された信号環境でＧＰＳ信号の高速な取得を可能にする。そのような性能の改良を達成するために、支援情報は、探索されるべき衛星、これらの信号の推定される到着時刻、および信号の期待周波数（ドップラー）を指定することがある。この支援情報は衛星信号の３次元探索を改良するために供給されることがある。位置計算および／または衛星信号の高速取得を援助するために、天文暦および／または暦のような他の種類の支援、おおよその位置および時間情報を供給することがある。衛星の信号が取得されると、擬似距離、ドップラーおよび他の衛星信号測定値が相互相関条件のために解析される。この解析を行なうために、視野内にあるすべての衛星、すなわち、健全な衛星と不健全な衛星に対して支援が供給され、測定がなされなければならない。この実施形態において、衛星健全条件を用いて相互相関条件の検出を支援し、相互相関されたおよび／または「不健全な」衛星が解析されて、位置計算に含めるべきかまたは訂正すべきかが決定される。他の実施形態において、支援情報が健全な衛星だけ（衛星健全は衛星リスト内の特定の衛星を含むことを意味する）に供給され、現在のかつ正当な衛星健全ステータス情報が移動ＧＰＳ受信器に利用されない場合、携帯電話は健全な衛星（例えばリストに含まれる衛星）だけを取得しようと試みることがある。この場合、相対的に弱い健全な衛星と相互相関する潜在的に「強い」不健全な衛星の可能性のある存在は携帯電話に知られていないことがあり、それゆえ、試験されていないことがある。ＧＰＳ受信器が最新かつ利用可能な（例えばメモリに記憶された）必要な情報を持つであろうことは保証できないため、（目に見える衛星および健全ステータスを含む）衛星星座に関連する情報は知られないことがある。検出されない相互相関された信号の使用は大きな位置エラーに通じることがあり、従ってロケーションサービスの品質に影響を与えることがある。

［００３９］以下の説明はこの発明の実例を提供する。このデータはビルの谷間で収集され、６１．４メートルの水平位置エラーを生じた。衛星ＳＶ ＰＲＮ＃１０（表１のライン２）は衛星ＳＶ ＰＲＮ＃１７（表１のライン３）と相互相関として識別されたので、解決策から除去された。衛星ＳＶ ＰＲＮ＃１０が解決策に使用されたなら、−３７，９０３メートルの擬似距離測定値のエラーは５０キロメートルを越える水平エラーを生じたであろう。

［００４０］この例はまた視野内にあるすべての衛星に対して支援情報を供給する必要があることを明らかにする。衛星ＳＶ ＰＲＮ＃１７が不健全であると宣言され、無線ネットワークが４つのすべての衛星に対して支援を供給しなかったならば、ＧＰＳ受信器は相互相関を検出することはできなかったであろう、そして衛星ＳＶ ＰＲＮ＃１０を使用したであろう、それにより上述した５０キロメートルを超える水平エラーを移動ＧＰＳ受信器の位置推定に導入し、受け入れられない結果となる。

［００４１］あるいは、健全情報は衛星から直接受信できる（できた）かも知れない。そしてこの健全情報はセルサイトの送信器から受信される健全情報としてここに記載した同じ態様で使用することがある。

［００４２］携帯電話基地局（「セルサイト」）の視野内のすべての衛星に対してこの情報をブロードキャストすることにより健全さに関する情報をセルサイトから送信可能である。あるいは、要求に応じて（オンデマンド）携帯電話に供給することもある。健全さに関する情報は携帯電話基地局から携帯電話に送信され、携帯電話は、携帯電話に接続されるＧＰＳ受信器に健全さに関する情報を供給する。その情報が必要に応じて送信される場合、ロケーションサーバーは携帯電話とセルラー方式の無線通信をしているセルサイトに基づいて適当な（例えば更新された健全）情報を決定することがあり、このセルサイト情報を用いておおよその位置を決定することがあり、このおおよその位置は、その位置の視野内にある衛星を決定するために使用され、次に、これらの衛星に対する更新された健全さに関する情報が（一例として）携帯電話に送信され、携帯電話は、次にＧＰＳ受信器においてＳＰＳ信号を処理するのに使用するためにこの情報を移動ＧＰＳ受信器に供給する。ＳＰＳ信号を処理することは携帯電話の位置決定を含む場合がある。他の場合に、ロケーションサーバーは更新された健全さに関する情報、または更新された健全さに関する情報を決定するために使用される情報を維持することがあり、それを用いて、移動ＧＰＳ受信器の位置を決定するために移動ＧＰＳ受信器から受信した擬似距離（例えば、符号位相を指定する相互相関測定値）を処理する。いずれの場合にも、ここに記載するように相互相関が検出できるように、既知の不健全なＧＰＳ衛星に対しても擬似距離、推定されるドップラーおよび他の測定値が決定される。例えばＧＰＳ受信器はセルサイトから更新された健全さに関する情報を受信することがあるが、依然として、送信された更新された健全さに関する情報において不健全であると示されたＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を取得する場合がある。その例において、ＧＰＳ受信器がロケーション情報も計算することができる場合、ＧＰＳ受信器は更新された健全さに関する情報を用いてどの衛星をその解決策に使用することができるかを決定することができる。１９９７年４月１５日に出願した同時係属米国出願シリアル番号第０８／８４２，５５９は携帯電話と無線通信していて、このセルサイトを識別することから派生するおおよそのロケーションに基づいて視野内にある衛星に対して衛星支援データを決定する方法を記載する。この方法はこの場合における衛星支援データが衛星健全（例えば衛星暦に基づいて）または（衛星健全に関する既存の衛星暦メッセージの情報よりも最新の）更新された衛星健全である場合にはこの発明に使用することができる。

［００４３］図１はこの発明の一実施形態に従う例を示す。この例において、ロケーションサーバーは支援データを移動ＧＰＳ受信器に供給し、移動ＳＰＳ受信器から測定値を受信し、これらの測定値は、移動ＧＰＳ受信器の位置を解くために使用される。図１に示す方法は、ロケーションサーバーがセルサイトを介して移動装置に支援データを供給し、視野内のすべての健全および不健全な衛星を含む視野内のすべての衛星を取得しようと移動装置が試み、次に、移動装置が、衛星信号を取得したことにより得た相関測定値のすべてのについて試験するあるシーケンスを仮定する。異なるシーケンスの動作もこの発明に従って採用できることは理解されるであろう。例えば、ＧＰＳ受信器は支援データを受信する前に視野内にあるすべての衛星を取得するように試みることができる。ＧＰＳ受信器が擬似距離データを決定し、このデータおよび相互相関をテストするのに必要な他のデータを相互相関を行なうことができるロケーションサーバーに送信した後で、相互相関のための試験をロケーションで行なうことができる。他の実施形態において、移動装置はそれぞれの位置計算を行うことができ、従って、図１の動作６、７、および８は結合された携帯電話／ＧＰＳ受信器装置内の処理装置によって実行される。この場合、データがロケーションサーバーに送信される動作５は必要ない。さらに他の実施形態において、ロケーションサーバーは健全支援データをリクエストに応じて移動装置に供給するのではなく、ブロードキャストすることができる。この場合、ブロードキャストは選択されたセルサイトから実行することができ、そのセルサイトの視野内の衛星に基づいて必要な健全支援データを決定するセルサイト（セルサイト群）に位置するプロセッサ（プロセッサ群）を除いてロケーションサーバーは必要無い場合がある。このやり方はここに記載した必要に応じた供給にも適用可能である。

［００４４］衛星健全情報は、ＳＰＳ衛星のＳＰＳ信号内の健全さに関するデータを受信し、復調し、復号することにより得ることができ、この発明の種々の実施形態に従って使用することができるけれども、ＧＰＳ受信器とＳＰＳ信号を監視（例えばＳＰＳ信号の受信特性および測定特性）する処理システムを用いてＳＰＳ信号の測定した特性からＳＰＳ衛星が不健全である（この衛星または他の衛星からのＳＰＳ信号の復調され復号された健全さに関するデータがこの衛星が健全であることを示しているとしても）と決定する。逆もまた同様である。

［００４５］この議論において、この発明の実施形態は、ＳＰＳシステムの一例である、米国衛星航法システム（ＧＰＳ）におけるアプリケーションを参照して記載した。しかしながら、これらの方法はRussian Glonass Systemのような他の衛星位置決めシステムにも等しく適用可能である。従ってここで使用される用語「ＧＰＳ」はRussian Glonass Systemを含むそのような他の衛星位置決めシステムを含む。同様に、用語「ＧＰＳ信号」は他の衛星位置決めシステムからの信号を含む。

［００４６］さらに、この発明の実施形態は、ＧＰＳ衛星を参照して記載したが、この開示はpseudoliteを利用する位置決めシステムあるいは衛星とpseudoliteの組合せを利用する位置決めシステムにも等しく適用可能であることは理解されるであろう。Pseudolite
は一般にＧＰＳ時間に同期した、Ｌバンド（または他の周波数）キャリア信号で変調された（ＧＰＳ信号に類似した）ＰＮ符号をブロードキャストするグラウンドベース送信器である。各送信器は遠隔受信器により識別可能なように固有のＰＮ符号を割当てることができる。Pseudoliteは、トンネル、鉱山、ビルディング、ビルの谷間、あるいは他の閉鎖された領域のように、周回軌道衛星からのＧＰＳ信号が得られないかもしれない状況において有効である。ここで使用される用語「衛星」はpseudoliteまたはpseudoliteの均等物を含むように意図され、ここで使用される用語ＧＰＳ信号はpseudoliteまたはpseudoliteの均等物からのＧＰＳのような信号を含むように意図される。

［００４７］図面に関連して記載した方法は、機械実行可能な命令、例えばソフトウエアで具現化可能である。命令群は命令群でプログラムされた汎用プロセッサまたは特殊用途のプロセッサに記載した動作を実行させるために使用することができる。あるいはこの動作は、この動作を実行するための配線ロジックを含む特定のハードウエアコンポーネントまたはプログラムされたコンピュータコンポーネントおよびカスタムハードウエアコンポーネントの組合せにより実行可能かもしれない。この方法は、この方法を実行するようにコンピュータ（または他の電子装置）をプログラムするために使用可能な命令を記憶した機械読み出し可能な媒体を含むことがあるコンピュータプログラムプロダクトとして提供することができる。明細書の目的で、用語「機械読み出し可能媒体」は機械により実行するための一連の命令を記憶または符号化可能であり、機械にこの発明の方法論のいずれか１つを実行させる何らかの媒体を含むように解釈されなければならない。従って、用語「機械読み出し可能媒体」はこれに限定されるわけではないが、ソリッドステートメモリ、磁気および光学ディスク、および搬送波信号を含むように解釈されなければならない。行動を起こしたり、結果を生じさせたりするものとしてどのような形にせよ（例えばプログラム、手続き、プロセス、アプリケーション、モジュール、ロジック．．．）ソフトウエアとして話すことはこの技術では一般的である。そのような表現は単にコンピュータによるソフトウエアの実行が、コンピュータのプロセッサに行動を実行させまたは結果を生じせしめる手短な言い方である。

［００４８］従って、衛星ステータスデータを用いるための新規な方法および装置が記載される。この発明はここでは特定の実施形態を参照して記載したが、当業者は多くの変形例を容易に生じることができるであろう。従ってそのような変形例は以下のクレームにより定義されるこの発明の意図された範囲に含まれる。

［００２０］図１Ａは位置計算を改良するために衛星位置システム（ＳＰＳ）ステータスデータを使用するための方法を示す。 ［００２０］図１Ｂは位置計算を改良するために衛星位置システム（ＳＰＳ）ステータスデータを使用するための方法を示す。 ［００２１］図２は種々の「視野内」衛星位置システム（ＳＰＳ）衛星を示す。 ［００２２］図３は各セルがセルサイトによりサービスされ、各セルがセルラ交換局に接続された複数のセルを有するセルラ通信システムを示す。 ［００２３］図４はセルラサービスエリアおよび／またはセルラサイトに対して所定時間におけるドップラー情報のセット間に相関を提供するセルラベース情報源の表示を示す。 ［００２４］図５はこの発明の一実施形態に従う基地局システムの実現を示す。 ［００２５］図６はこの発明の一実施形態に従う結合されたＳＰＳ受信器と通信システムの一例を示す。

Claims (16)

1. 衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を処理するための方法において、前記方法は、
   視野内のＳＰＳ衛星が不健全であるか否かに関係なく前記視野内のＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を獲得しようと試みることと、
   前記視野内のどのＳＰＳ衛星が不健全であるかを示す健全さに関するデータを受信することと、
   少なくとも２つの異なるＳＰＳ衛星間の相互相関に関して、すべての前記視野内のＳＰＳ衛星に関して前記ＳＰＳ衛星を獲得することから得られる測定値を試験することと、ここにおいて、前記試験は視野内のＳＰＳ衛星が不健全であるか否かに関係なく行われる、とを具備する方法。
   
2. 測定値のセットから、第１ＳＰＳ衛星に対応する第１測定値を除去する工程をさらに具備し、前記除去の後、前記測定値のセットは、移動ＳＰＳ受信器の位置を求めるために使用され、前記第１測定値は前記試験により除去されるように決定される、請求項１の方法。
   
3. 前記第１ＳＰＳ衛星は健全な衛星であると示された、請求項２の方法。
   
4. 健全な衛星であると示された第１ＳＰＳ衛星に対応する第１測定値を解析して測定値のセットから前記第１測定値を除去するかまたは前記測定値のセットに使用するために前記第１測定値を訂正するかを決定する工程をさらに具備し、前記測定値のセットは移動ＳＰＳ受信器の位置を求めるために使用され、前記第１測定値は前記試験の結果として前記解析のために選択される、請求項１の方法。
   
5. 前記視野内のＳＰＳ衛星はＳＰＳ基準受信器、ＳＰＳ基準受信器のネットワーク、移動ＳＰＳ受信器、セルラー無線システムのセル、セルラー無線システムのセルのグループの少なくとも１つの視野内にある、請求項１の方法。
   
6. データ処理システムにより実行されると、前記データ処理システムに、衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）信号を処理するための方法を実行させる、実行可能なコンピュータプログラム命令を含むコンピュータ読み取り可能媒体において、前記方法は、
   視野内ＳＰＳ衛星が不健全であるかどうかに関係なく前記視野内ＳＰＳ衛星からのＳＰＳ信号を獲得することを試みることと、
   視野内のどのＳＰＳ衛星が不健全であるかを示す健全さに関するデータを受信することと、
   ２つの異なるＳＰＳ衛星間の相互相関に関し、すべての前記視野内のＳＰＳ衛星に関して前記ＳＰＳ信号を獲得することから得る測定値を試験することと、ここにおいて、前記試験は視野内のＳＰＳ衛星が不健全であるか否かに関係なく実行される、
   とを具備するコンピュータ読取可能媒体。
   
7. 前記方法は、測定値のセットから、健全であると示された第１ＳＰＳ衛星に対応する第１測定値を除去する工程をさらに具備し、前記除去の後、前記測定値のセットは移動ＳＰＳ受信器の位置を求めるために使用され、前記第１の測定値は前記試験により除去されるように決定される、請求項６のコンピュータ読み取り可能媒体。
   
8. 健全な衛星であると示された第１ＳＰＳ衛星に対応する第１測定値を解析し、測定値のセットから前記第１測定値を除去するかまたは前記測定値のセットに使用するために前記第１測定値を訂正するかを決定する工程をさら具備し、前記測定値のセットは移動ＳＰＳ受信器の位置を求めるために使用され、前記第１の測定値は前記試験の結果として前記解析のために選択される、請求項６のコンピュータ読み取り可能媒体。
   
9. 前記視野内ＳＰＳ衛星はＳＰＳ基準受信器、ＳＰＳ基準受信器のネットワーク、移動ＳＰＳ受信器、セルラー無線システムのセル、およびセルラー無線システムのセルのグループの少なくとも１つの視野内ある、請求項６のコンピュータ読み取り可能媒体。
   
10. ＳＰＳ信号を受信するための移動衛星位置システム（ＳＰＳ）受信器と、
    前記移動ＳＰＳ受信器と接続される受信器と、
    を具備し、
    前記移動ＳＰＳ受信器は送信器からの前記ＳＰＳ信号を受信し、健全なＳＰＳ衛星の信号が、不健全なＳＰＳ衛星の信号により影響される相互相関条件に関して視野内のＳＰＳ衛星を解析し、前記不健全なＳＰＳ衛星の信号および前記相互相関されたＳＰＳ衛星の信号は、前記移動ＳＰＳ受信器により前記視野内のＳＰＳ衛星からロケーションが計算される前に除去または訂正される、装置。
    
11. サーバーから衛星位置システム（ＳＰＳ）信号を受信するための装置において、
    前記ＳＰＳ信号を受信するための移動ＳＰＳ受信器と、
    前記移動ＳＰＳ受信器と接続された受信器と、
    を具備し、
    前記サーバーは、健全なＳＰＳ衛星の信号が、不健全なＳＰＳ衛星の信号により影響される相互相関条件に関して視野内の衛星を解析し、前記不健全なＳＰＳ衛星の信号および前記相互相関されたＳＰＳ衛星の信号は、前記サーバーにより前記視野内のＳＰＳ衛星からロケーションが計算される前に除去または訂正される、装置。
    
12. 前記受信器はセルラー無線システムと互換性がある、請求項１０の装置。
    
13. 衛星位置システム（ＳＰＳ）信号を処理するための方法において、
    ＳＰＳ衛星が不健全であるか否かに関係なく、移動ＳＰＳ受信器の視野内にあるすべてのＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を獲得するように試みることと、
    前記移動ＳＰＳ受信器の視野内にあるどのＳＰＳ衛星が不健全であるかを示す健全さに関するデータを受信することと、
    すべてのＳＰＳ衛星に対して、２つの異なるＳＰＳ衛星間の相互相関に関してＳＰＳ信号を獲得することから得られる測定値を試験することと、ここにおいて、前記試験は視野内にあるＳＰＳ衛星が不健全であるかどうかに関係なく実行される、
    とを具備する方法。
    
14. 測定値のセットから、健全な衛星であると示された第１ＳＰＳ衛星に対応する第１測定値を除去する工程をさらに具備し、前記除去の後、前記測定値のセットは、前記移動ＳＰＳ受信器の位置を解くために使用され、前記第１測定値は前記試験により除去されるように決定される、請求項１３の方法。
    
15. 健全な衛星であると示された第１ＳＰＳ衛星に対応して、第１測定値を解析し、前記第１測定値を測定値のセットから除去するかまたは前記測定値のセットに使用するために前記第１測定値を訂正するかを決定する工程をさらに具備し、前記測定値のセットは、前記移動ＳＰＳ受信器の位置を解くために使用され、前記第１測定値は前記試験の結果として前記解析のために選択される、請求項１３の方法。
    
16. 視野内のＳＰＳ衛星が不健全であるか否かに関係なく前記視野内のＳＰＳ衛星からＳＰＳ信号を獲得するように試みる手段と、
    前記視野内のどのＳＰＳ衛星が不健全であるかを示す健全さに関するデータを受信する手段と、
    少なくとも２つの異なるＳＰＳ衛星間の相互相関に関して、すべての前記視野内のＳＰＳ衛星に関して前記ＳＰＳ衛星を獲得することから得られる測定値を試験する手段と、ここにおいて、前記試験は視野内のＳＰＳ衛星が不健全であるか否かに関係なく行われる、とを具備する装置。
    

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