JP6165721B2 - 非gps補助pn&t信号を利用可能な標的受信機を活用してローカル誤差を特徴付けるディファレンシャル補正システム補強手段 - Google Patents

非gps補助pn&t信号を利用可能な標的受信機を活用してローカル誤差を特徴付けるディファレンシャル補正システム補強手段 Download PDF

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Description

本開示は、標的受信機(roving receivers)を活用するディファレンシャル補正システム補強手段に関するものである。詳細には、本開示は、ローカル誤差を特徴付け、かつ全地球測位システムを利用しない(非GPS)補助測位ナビゲーション及びタイミング(secondary navigation and timing:PN&T)信号を利用可能な標的受信機を活用するディファレンシャル補正システム補強手段に関するものである。
本開示は、非GPS補助PN&T信号を利用可能な標的受信機を活用してローカル誤差を特徴付けるディファレンシャル補正システム補強手段に関する方法、システム、及び装置に関するものである。詳細には、本開示は、標的基準装置(roving reference device:RRD)及び受信側装置(receiving device:RD)を含むシステムを教示する。この実施形態(群)の場合、前記RRDはディファレンシャル補正情報を生成する。前記RRDは、該RRDの地理的位置を認識する。更に、前記RRDは、信号を少なくとも1つの送信源から受信するRRD受信機を含む。また、前記RRDは、前記送信源(群)の位置を認識する。前記RRDは更に、前記信号の第1測定値を収集するRRDクロックを含む。更に、前記RRDは、前記第1測定値を保存するRRDメモリを含む。また、前記RRDは、前記第1測定値、前記RRDの位置、及び前記送信源(群)の位置を処理してディファレンシャル補正情報を生成するRRDプロセッサを含む。更に、前記RRDは、前記ディファレンシャル補正情報を含むディファレンシャル補正情報信号を送信するRRD送信機を含む。
前記RDは、前記信号を前記送信源(群)から受信する第1RD受信機を含む。前記RDは、前記送信源(群)の位置を認識する。前記RDは更に、前記信号の第2測定値を収集するRDクロックを含む。更に、前記RDは、前記第2測定値を保存するRDメモリを含む。更に、前記RDは、前記ディファレンシャル補正情報信号を前記RRDから受信する第2RD受信機を含む。また、前記RDは、前記ディファレンシャル補正情報、前記第2測定値、及び前記送信源(群)の位置を処理して前記RDに関する位置推定値を生成するRDプロセッサを含む。
1つ以上の実施形態では、前記RRDは該RRDの位置を、前記RRDが更に、GPS信号を受信する全地球測位システム(GPS)受信機と、そして前記GPS信号を処理して前記RRDの位置を把握するGPSプロセッサと、を含んでいるので認識するようになる。少なくとも1つの実施形態では、前記RRDは該RRDの位置を、前記RRDが更に、信号を携帯電話基地局から受信する携帯電話受信機と、そして前記信号を処理して前記RRDの位置を把握する携帯電話プロセッサと、を備えているので認識するようになる。幾つかの実施形態では、前記RRDは該RRDの位置を、慣性基準装置を用いることにより認識するようになる。1つ以上の実施形態では、前記RRDは該RRDの位置を、マッピングデータ及び/又は地形データを用いることにより認識するようになる。
少なくとも1つの実施形態では、少なくとも1つの送信源は、衛星、擬似衛星、地上波送信機、Wi−Fi送信機、及び/又は携帯電話基地局送信機である。1つ以上の実施形態では、少なくとも1つの衛星は、低高度周回(LEO)衛星、中高度周回(MEO)衛星、及び/又は地球同期軌道(GEO)衛星である。幾つかの実施形態では、少なくとも1つのLEO衛星はイリジウム衛星である。
1つ以上の実施形態では、前記RRDは、前記RRD受信機が前記送信源(群)から前記送信源(群)の位置を表わす位置信号を受信するので、前記送信源(群)の位置を認識するようになり、そして前記RRDプロセッサは、前記位置信号を処理して、前記送信源(群)の位置を把握する。少なくとも1つの実施形態では、前記RRDは、移動している状態、及び/又は静止している状態である。幾つかの実施形態では、前記RRD送信機は、前記ディファレンシャル補正情報信号を、無線接続手段及び/又は有線接続手段で送信する。
幾つかの実施形態では、前記RDは、前記第1RD受信機が前記送信源(群)から前記送信源(群)の位置を表わす位置信号を受信するので、前記送信源(群)の位置を認識するようになり、そして前記RDプロセッサは、前記位置信号を処理して、前記送信源(群)の位置を把握する。1つ以上の実施形態では、前記RRD送信機は、前記ディファレンシャル補正情報信号を、前記第2RD受信機に中間装置を介して送信する。
1つ以上の実施形態では、ディファレンシャル補正して測位演算を行なうシステムはRRD及びRDを含む。これらの実施形態の場合、前記RDはディファレンシャル補正情報を生成する。前記RRDは、該RRDの地理的位置を認識する。前記RRDは、信号を少なくとも1つの送信源から受信するRRD受信機を含む。更に、前記RRDは、前記信号の第1測定値を収集するRRDクロックを含む。また、前記RRDは、前記第1測定値、及び前記RRDの位置を含むRRD信号を送信するRRD送信機を含む。
前記RDは、前記信号を前記送信源(群)から受信する第1RD受信機を含む。前記RDは、前記送信源(群)の位置を認識する。前記RDは更に、前記信号の第2測定値を収集するRDクロックを含む。また、前記RDは、前記RRD信号を前記RRDから受信する第2RD受信機を含む。更に、前記RDは、前記第2測定値、前記第1測定値、及び前記RRDの位置を保存するRDメモリを含む。更に、前記RDは、前記第2測定値、及び前記送信源(群)の位置を処理して前記RDに関する位置推定値を生成するRDプロセッサを含む。また、前記RDプロセッサを使用して、前記第1測定値、前記RRDの位置、及び前記送信源(群)の位置を処理してディファレンシャル補正情報を生成する。更に、前記RDプロセッサを使用して、前記ディファレンシャル補正情報、及び前記RDに関する前記位置推定値を処理して、前記RDに関する補正後の位置推定値を生成する。
これらの実施形態の場合、前記RRDは該RRDの位置を、前記RRDが更に、GPS信号を受信するGPS受信機と、そして前記GPS信号を処理して前記RRDの位置を把握するGPSプロセッサと、を備えているので認識するようになる。少なくとも1つの実施形態では、前記RRDは該RRDの位置を、前記RRDが更に、信号を携帯電話基地局から受信する携帯電話受信機と、そして前記信号を処理して前記RRDの位置を把握する携帯電話プロセッサと、を備えているので認識するようになる。幾つかの実施形態では、前記RRDは該RRDの位置を、慣性基準装置を用いることにより認識するようになる。少なくとも1つの実施形態では、前記RRDは該RRDの位置を、マッピングデータ及び/又は地形データを用いることにより認識するようになる。
少なくとも1つの実施形態では、前記RRDは、移動している状態、及び/又は静止している状態である。1つ以上の実施形態では、前記RRD送信機は、前記RRD信号を、無線接続手段及び/又は有線接続手段で送信する。幾つかの実施形態では、少なくとも1つの送信源は、衛星、擬似衛星、地上波送信機、Wi−Fi送信機、及び/又は携帯電話基地局送信機である。1つ以上の実施形態では、少なくとも1つの衛星は、LEO衛星、MEO衛星、及び/又はGEO衛星である。1つ以上の実施形態では、少なくとも1つのLEO衛星はイリジウム衛星である。
幾つかの実施形態では、前記RDは、前記第1RD受信機が前記送信源(群)から前記送信源(群)の位置を表わす位置信号を受信するので、前記送信源(群)の位置を認識するようになり、そして前記RDプロセッサは、前記位置信号を処理して、前記送信源(群)の位置を把握する。幾つかの実施形態では、前記RRD送信機は、前記RRD信号を、前記第2RD受信機に中間装置を介して送信する。
1つ以上の実施形態では、ディファレンシャル補正して測位演算を行なうシステムは、RRD、RD、及び中間装置を含む。これらの実施形態の場合、前記中間装置はディファレンシャル補正情報を生成する。前記RRDは、該RRDの地理的位置を認識する。前記RRDは、信号を少なくとも1つの送信源から受信するRRD受信機を含む。更に、前記RRDは、前記信号の第1測定値を収集するRRDクロックを含む。更に、前記RRDは、前記第1測定値、及び前記RRDの位置を含むRRD信号を送信するRRD送信機を含む。
前記RDは、前記信号を前記送信源(群)から受信するRD受信機を含む。前記RDはまた、前記信号の第2測定値を収集するRDクロックを含む。また、前記RDは、前記第2測定値を含むRD信号を送信するRD送信機を含む。
前記中間装置は、前記送信源(群)の位置を認識する。前記中間装置は、前記RRD信号を前記RRDから受信する第1中間受信機と、そして前記RD信号を前記RDから受信する第2中間受信機と、を含む。前記中間装置はまた、 前記RRD信号のデータ、及び前記RD信号のデータ、及び前記送信源(群)の位置を処理して前記RDに関する位置推定値を生成し、そしてディファレンシャル補正情報を生成する中間プロセッサを含む。また、前記中間プロセッサを使用して、前記ディファレンシャル補正情報、及び前記RDに関する前記位置推定値を処理することにより、前記RDに関する補正後の位置推定値を生成する。
少なくとも1つの実施形態では、前記送信源(群)は、衛星、擬似衛星、地上波送信機、Wi−Fi送信機、及び/又は携帯電話基地局送信機である。幾つかの実施形態では、少なくとも1つの衛星は、LEO衛星、MEO衛星、及びGEO衛星である。1つ以上の実施形態では、少なくとも1つのLEO衛星はイリジウム衛星である。幾つかの実施形態では、前記RD送信機は、前記RD信号を、無線接続手段及び/又は有線接続手段で送信する。
特徴、機能、及び利点は、本発明の種々の実施形態において個別に実現することができる、または更に他の実施形態において組み合わせることができる。
本開示のこれらの特徴、態様、及び利点、及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の請求項、及び添付の図面を参照することにより一層深く理解される。
図1は、標的受信装置(RRD)及び受信側装置(RD)をスマートフォンに用いる場合に標的受信機を活用し、そしてLEO衛星を送信源として用いる本開示のディファレンシャル補正システム補強手段の1つの実施形態を示している。 図2は、RRDがディファレンシャル補正情報を処理する場合に標的受信機を活用し、そしてLEO衛星を送信源として用いる本開示のディファレンシャル補正システム補強手段の1つの実施形態を示している。 図3は、受信側装置(RD)がディファレンシャル補正情報を処理する場合に標的受信機を活用し、そしてLEO衛星を送信源として用いる本開示のディファレンシャル補正システム補強手段の1つの実施形態を示している。 図4は、中間装置がディファレンシャル補正情報を処理する場合に標的受信機を活用し、そしてLEO衛星を送信源として用いる本開示のディファレンシャル補正システム補強手段の1つの実施形態を示している。 図5は、RRDがディファレンシャル補正情報を処理する場合に標的受信機を活用し、そしてWi−Fiノードを送信源として用いる本開示のディファレンシャル補正システム補強手段の1つの実施形態を示している。
本明細書において開示される方法及び装置は、標的受信機群(roving receivers)を活用するディファレンシャル補正システム補強手段の動作システムを提供する。詳細には、本システムは、全地球測位システムを利用しない(非GPS)補助測位ナビゲーション及びタイミング(PN&T)信号を利用可能な標的受信機群を活用してローカル誤差を特徴付けるディファレンシャル補正システム補強手段に関するものである。具体的には、本開示は、自律的ディファレンシャル補正ネットワークを利用可能にする種々の実施形態によるシステム、方法、及び装置を教示し、この自律的ディファレンシャル補正ネットワークは、標的トランシーバ及び/又は静止トランシーバを基準局(例えば、標的基準装置(roving reference devices:RRDs))として利用することにより、他の利用可能な標的受信機(例えば、受信側装置(receiving devices:RDs))に関する測位、ナビゲーション、及びタイミングソリューションの精度を向上させることができる。本開示によるディファレンシャル補正システム補強手段は、非GPS補助PN&T信号を利用可能な標的受信機群(すなわち、RRDs)を活用してローカル誤差を特徴付ける。次に、これらのローカル誤差をローカル受信側装置(すなわち、RDs)が信号と組み合わせて使用することにより、精度向上したPN&T推定値を計算する。
種々の既存の衛星ナビゲーションシステムから供給される既存のナビゲーション及びタイミング(PN&T)信号は多くの場合、満足の行くシステム性能を提供することができない。詳細には、このようなナビゲーション及びタイミング信号の信号電力、帯域幅、及び幾何学的な有効性は普通、多くの厳しい利用シナリオにおける必要性を満たすためには不十分である。
例えば、全地球測位システム(GPS)信号を利用する既存のナビゲーション及びタイミング手法は通常、ナビゲーションユーザが多くの場合に利用することができない。通常、GPS受信機は、少なくとも4つの測距源から距離を同時に受信して、3次元測位及び正確な時刻変換を可能にする必要がある。しかしながら、GPS信号は多くの場合、不十分な低信号電力または地理位置情報しか供給しないことにより、都市の谷間、または建物の壁を容易に通り抜けることができない。例えば、携帯電話信号またはテレビ信号を利用する他のナビゲーション手法には通常、垂直方向のナビゲーション情報が無い。
既存のシステムは、屋内ナビゲーション機能が欠如しているという問題を、種々の手法、例えば屋内ナビゲーションシステム、特殊ビーコン、及び高感度GPSシステムを利用することにより解決しようとしてきた。しかしながら、慣性ナビゲーションシステムは時間とともに横滑りし、かつ高価である。ビーコンは、特殊な固定資産を必要とし、これらの固定資産は、高価であり、かつ標準化されていないので特殊な利用形態しか持たない。高感度GPSシステムは多くの場合、GPS信号が屋内環境において弱くなるので、ユーザが期待する通りに機能することができない。
ディファレンシャルGPS(DGPS)補正技術によって、GPS受信機を用いて収集される測位データの精度及び完全性を高めることができる。GPS受信機は、タイミング衛星信号を利用して、衛星からユーザまでの距離を測定する。しかしながら、大気中では、信号速度が遅くなることにより、衛星の位置の認識に影響を与えて、衛星が遠くに在るように見えてしまう。受信機距離測定値の誤差プロファイルは、同じ地理的エリアで動作している受信機群の全てに関連する要素(例えば、軌道エフェメリス、クロック誤差、及び大気遅延)を含む。DGPSは、互いに対して非常に近接して位置している2つのGPS受信機を利用して、これらのGPS受信機が同様の大気遅延誤差を持つようにする。
基本的なDGPSアーキテクチャでは、既知の位置のGPS受信機は多くの場合、基地局または基準局と表記される。この基準局は、静止した状態を保持し、そして当該基準局自体の位置、または衛星距離を、ローカルナビゲーション衛星送信情報に基づいて計算する。当該基準局は、この計算位置または衛星距離を、当該基準局の既知の真の位置と比較する。この差を、他のローカル標的GPS受信機に、誤差補正値としてリアルタイムに適用することができるので、多くの場合、性能を大幅に向上させることができる。一般的に、標的GPS受信機はそれでも、ディファレンシャル誤差を適用するためにGPS衛星を追跡することができる必要があるので、DGPSは、GPS受信機が位置決定を屋内で行なう、または都市の谷間で行なう際の問題を解決することができない。
イリジウム衛星または他の低高度周回(LEO)衛星を利用して測位を行なうシステムは、これらの衛星から受信する信号の強度が非常に大きいので、屋内で良好に動作する。これらのシステムの精度は、正確なディファレンシャル補正により向上させることができる。
多様な国防及び商用サービス及び製品は、屋内PN&T支援信号を利用し易くすることにより向上させることができるので、システムアーキテクチャが(1)航法信号を屋内で追尾し、そして都市の谷間で追尾する能力を提供し、そして(2)幾つかのアプローチまたはアプリケーションに参入する際の障壁となることが判明している専用基準局インフラストラクチャの必要性を最小限に抑える、または無くすことができるという利点が生じる。
本開示は概して、減衰環境における支援(すなわち、ディファレンシャル補正)情報から恩恵を享受する測位(positioning)、ナビゲーション(navigation)、及びタイミング(timing)システムに関するものである。更に詳細には、本開示は、既存の標的トランシーバを活用して、ハードウェアを利用可能な状態の他のローカルユーザの基準局として機能させる。少なくとも1つの実施形態では、大都市圏の多くのスマートフォンユーザは、GPS信号、及び更に別の非GPS地表近傍支援信号の両方を同時に受信することができる可能性がある。非減衰環境に居るユーザ、例えば空をはっきりと望める屋外に居るユーザは、信号劣化/ジャミングを屋内で受ける可能性のある屋内ユーザの基準局として機能することができる。これにより、これらの屋内ユーザは、ローカル基準局群から成るこれらのユーザ自体の支援インフラストラクチャを持つことができ、システムのこれらのアーキテクチャ要素を開発し、構築し、展開し、そして維持する必要が無い。少なくとも1つの実施形態では、ナビゲーションを利用可能な装置は、このアーキテクチャの一部となるように、またはこのアーキテクチャから除外されるように選択を行なうことができる。例えば、ナビゲーションを利用可能な新規の電話機の設定を行なうと、ユーザは、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)を介して、ユーザがこの支援方式に参加したいかどうかについて促される。一般的に、ディファレンシャルシステムの精度は、基準局までの距離により変化するので、これらの標的基準局を利用するユーザは、これらの基準局が極めて近接している(すなわち、1キロメートル(km)以内に位置している基準局と50km離れている基準局の関係)ことにより、補正を向上させることができる。
本開示は、幾つかの新規性を有する。1つの新規性は詳細には、極めて自律的であるディファレンシャル補正ネットワークアーキテクチャに関するものである。通常、これらのアーキテクチャは、永久アーキテクチャまたは半永久アーキテクチャの一部として維持される必要がある基準局に大きく依存する。これらの基準局は通常、調査されて、これらの基準局の位置が、高い精度で判明することによって当該基準局が、測距信号に悪影響を与えるローカル誤差を最良に推定することができるので、これらの誤差を補正することができる。本開示のシステムは、半永久的な、または永久的な基準局または基地局に代わる手段として自律的である。当該システムは、ローカルエリア内の他のユーザを利用して、ディファレンシャル補正を行ない、これらのディファレンシャル補正を用いて、PN&Tソリューションの精度を向上させる、そして/またはPN&Tソリューションの精度向上を可能にする。ディファレンシャル補正システムの基準局は、先行投資の埋没コストを生じ、この埋没コストが、幾つかのシステムまたはアプリケーションに参入する際の障壁となってしまう。本開示のシステムは、これらのシステムまたはアプリケーションを必要としないので、これらのシステムまたはアプリケーションに関連するコストであって、これらの受信機に関連する長期メンテナンス及び調査コストを含むコストもゼロとなる。
本開示の別の新規性は、ディファレンシャル補正される例示的な信号が、十分な送信電力を有する地球近傍信号(LEO衛星信号、Wi−Fi信号、携帯電話信号、及び擬似衛星信号のような)であることにより、当該信号が、適切な信号構造を用いる場合に屋内環境を通り抜けることができることである。これにより、ディファレンシャル補正を行なって、屋内を通り抜けることができる信号を有する非GPS信号利用PN&Tシステムを支援することができる。地理位置情報を利用する方法を用いて、位置推定を、位置を調査する代わりに向上させて、ディファレンシャル補正の計算を容易にすることができる。
本開示の少なくとも1つの実施形態によれば、正確な測位及び計時(例えば、GPSを用いて)を行なっているモバイル装置が、少なくとも1つの無線周波数(RF)測距源からのディファレンシャル補正値を、測位を行なうことができない第2装置(例えば、第2装置が減衰環境内に位置しているので)に供給することができることにより、第2装置が測位を完了する能力を高めることができる(例えば、ディファレンシャル補正値が自律的に収集されるので)構成のシステムである。
重要処理をシステム内で(例えば、RD,RRD,中間エンティティまたは装置、或いはこれらの要素を組み合わせた任意の要素内で)完了させる構成に関連する多数の実施形態が存在する。例えば、本開示の少なくとも1つの実施形態によれば、データを送信することができる標的基準装置(roving reference device:RRD)はデータを中間エンティティに送信して、データ処理を行なう。この中間エンティティまたは装置は、これらには限定されないが、有線または無線ネットワークのサーバ、別の受信側装置を含む種々の実現形態を通して、そしてウェブ利用サービスを通して参加する。本開示のシステム及び方法によって、最小限の処理能力しか持たない“データ処理能力のない”受信機または未熟なユーザは当該システムを、ユーザの受信機の性能を落とすことなく、または当該装置が受信する補正データが劣化することなく利用することができる。
1つ以上の実施形態では、RD及びRRDは、能力の点で同一であることに留意されたい。例えば、RD及びRRDは、“データ処理能力のない受信機”であると考えることができるか、またはディファレンシャル補正値を処理することができるかのいずれかである。他の実施形態では、RD及びRRDは、RD及びRRDの能力の点で同一ではない。幾つかの実施形態では、RRDは、ディファレンシャル補正値を処理し、そしてこれらのディファレンシャル補正値をRDに直接送信する能力を有する。少なくとも1つの実施形態では、RDが更に別の機能も有することにより、RDがディファレンシャル補正値を処理し、かつディファレンシャル補正値の誤差を補正することができることを除き、RDはRRDの能力と同じ能力を有する。更に、RD及びRRDは、互いにディファレンシャル補正値を異なる時点で利用して支援するナビゲーション利用可能な携帯電話機とすることができるので、両方の装置が、更に別のディファレンシャル補正機能及び誤差補正機能を有することになる。
本開示の少なくとも1つの実施形態によれば、RRDは、測位を実行することができ、かつ代替信号または支援信号(LEO信号または地上波信号のような)を地球近傍の発信源から受信することができる受信機と;受信したデータを記録するメモリと;データを前処理する、そして/または処理する任意のプロセッサと;そして信号(例えば、RF信号)を有線または無線ネットワーク内で送信する送信機と、を備える。1つ以上の実施形態では、RDは、代替信号または支援信号を地球近傍の発信源から受信することができる第1受信機と;受信したデータを記録するメモリと;データを前処理する、そして/または処理する任意のプロセッサと;そして信号(例えば、RF信号)を有線または無線ネットワーク内で受信する第2受信機と、を備える。幾つかの実施形態では、中間エンティティは、信号(例えば、RF信号)をRRDから受信することができ、かつ更に、信号(例えば、RF信号)をRDからも受信することができる受信機と;受信したデータを記録するメモリと;ディファレンシャル補正値を前処理する、そして/または処理する任意のプロセッサと;そして信号(例えば、RF信号)を有線または無線ネットワーク内で送信して処理済みデータをRDに供給する送信機と、を備える。
本開示の方法及び装置は、自律的ディファレンシャル補正ネットワークに関する動作システムを提供する。詳細には、このシステムは、少なくとも1つの標的トランシーバを活用して、受信側装置を利用可能な状態の他のローカル標的ユーザの基準局として機能させることに関するものである。一般的なディファレンシャル補正システムの場合と同じように、補正は、凡その位置が既知である基準局を用いて行なわれる。永久に静止している通常の基準局、または半永久的に静止している通常の基準局に代わりに、このシステムは、少なくとも1つの標的基準トランシーバを利用して当該標的基準トランシーバの位置を、受信GPS測距信号を用いて計算する。更に、当該トランシーバは、代替非GPS地球近傍信号を測定することができる。この非GPS地球近傍信号は、GPS位置推定値に一致しない誤差源を含み、これらの推定値の差は、代替信号に関連するローカル誤差を特徴付ける。
少なくとも1つのローカル標的受信機は、信号を減衰環境またはジャミング環境では利用することができないので、当該受信機の信号(GPS)をナビゲートのために使用することができない。更に、この受信機は、当該受信機の補助非GPS地球近傍信号を受信することができるので、当該受信機はローカル誤差を含む位置推定値を獲得することができる。この受信機は、データを標的基準受信機から受信することにより、当該受信機はこれらのローカル位置誤差を補正し、そして当該受信機固有のローカルGPS停止時の当該受信機の補助信号に基づいてナビゲートを行なうことができる。これらの補正は、リアルタイム誤差補正または後処理誤差補正に適用することができる。実際には、このプロセスは繰り返し/継続的に行なわれている可能性があるが、このコンセプトが、時間スナップショットとして説明されて、当該コンセプトを一層容易に明示することができることに注目することが重要である。
1つの実施形態では、少なくとも1つの標的トランシーバRは、少なくとも1つの位置測定値を、少なくとも1つのRF信号源Sから取り出し、そして少なくとも1つの位置測定値を、少なくとも1つのRF信号源Sから取り出す。少なくとも1つの実施形態では、これらの信号のうちの少なくとも1つの信号は、少なくとも1つのイリジウム衛星から送信することができる。1つ以上の実施形態では、主PN&T信号はGPS信号であり、そして第2信号は支援信号である。
1つ以上の実施形態では、標的トランシーバRは、Sからの距離測定値を利用して、位置推定値を計算する。本開示の一部として、Sに関連する誤差は、適度に補正されている(例えば、DGPSにより、または衛星利用補強システム(SBAS)により)と仮定する。更に、標的トランシーバは、距離測定値をSから収集し、そしてこれらの測定値を位置推定値と比較して、Sに関連するローカル誤差を特徴付ける。
次に、特徴付けられたこれらの誤差は、R位置推定値と一緒に、ローカル受信機Rに(例えば、放送することにより)送信することができ、このローカル受信機Rは、幾つかの理由により、当該受信機の主PN&T信号を高信頼度で利用することができない。ローカル受信機Rは、送信された誤差情報を利用して、当該受信機の位置推定値を、当該受信機の補助PN&T信号に基づいて補正する。
別の実施形態では、S及びSからの未処理測定値のような生データは、Rから中間エンティティに送信することにより、幾つかの処理を完了させることができ、処理された当該データを次に、Rが、データ放送または他の更に直接的な送信のような幾つかの手段を介して入手することができる。
本開示の更に別の実施形態では、S及びSからの未処理測定値のような生データは、R及びR(これらは共に、送信能力を有する)の両方から中間エンティティ(例えば、サーバ)に送信することができ、この中間エンティティにおいて、Rの測位値を計算することができ、そして次に、Rが入手して利用することができる。別の実施形態では、当該システムは、他の信号または測距法を用いることによりソリューションを構築することができ、これらのソリューションは:GPS;GLONASS;グ標的ルナビゲーション衛星システム(GNSS)のうちの少なくとも1つからの測定値及び/又はデータ;慣性測定値、気圧測定値、Wi−Fi信号、超広帯域(UWB)、Zigbee、RFタグのような、または利用可能なジオキャッシュなどの他の測位ビーコンのような、LEO、MEOまたは代替衛星、及び/又は衛星コンステレーション、及び地上波測位システムから送信される地球近傍信号または他の非GP信号を含むことができる。
ローカル受信機Rは、R1と同じRF信号を受信することができるか、または受信できなくてもよく、かつこれらの信号に関連する生データ形式または別のデータ形式を受け入れることができる。受信機Rは、減衰環境(すなわち、屋内)に置くことができ、減衰環境では、当該受信機がPN&T(測位ナビゲーション及びタイミング)に利用する当該受信機の主RF信号がジャミングを引き起こすことにより、当該RF信号を受信機自体で利用することができないか、またはその他として、当該RF信号が受信機自体にとって信頼できなくなる。ローカル受信機Rは、少なくとも1つの標的受信機からのPN&T情報を活用して、当該受信機のPN&T(測位ナビゲーション及びタイミング)ソリューションの精度を向上させることができる。
本開示の好適な実施形態は、この実施形態によって受信機の処理要求量が少なくなるので、他の同様のアーキテクチャにとって有利であり;特定の実施形態によって異なるが、一方または両方の受信機は、送信能力を有することもできる。このような装置での処理が追加されると、多くの不具合を伴なうので、この要求量を最小限に抑えることが、関連用途において重要となる。処理要求量の増大は、装置コスト及び装置の電力要求量に直接結び付き、コスト及び電力要求量は共に、このシステムのユーザにとって必須の要素である。例えば、携帯電話機の通常の消費者は、電話機を適度に持ち運べることを期待し、そして電話機を持ち運べる能力は、電話機の電源(すなわち、携帯電話機のバッテリ)によって実現される。明らかなことであるが、理想的なシナリオは、バッテリが、次の充電時までずっと作動し続けることであるが、もっと現実的なシナリオは、次の充電時までの電話機のバッテリ動作時間が、ユーザ及びユーザの所定の状況によって異なる許容“放電停止(inconvenience)”判断閾値に収まるように保持されることである。このシナリオでは、装置の初期コスト、及び携帯性/電力の維持は、ワイヤレスプ標的イダ及び消費者によるアーキテキチャの採用を促すために必須であり、このアーキテキチャでは、装置レベルの処理が最小限に抑えられる。
好適な形態のアーキテキチャでは、少なくとも1つの標的基準装置(RRD)Rは、少なくとも1つの第2受信側装置Rを支援し、この第2受信側装置Rは、当該受信側装置の主GPS PN&T信号を幾つかの理由により確実に受信するということができない。この実施形態では、両方の装置が、データを受信するとともに送信することができる必要がある。Rは、Rに代わって標的基準装置(RRD)として動作することができるRまたは他の装置から同様の支援を将来時点で受けるやりとりをする可能性があることを除いて、このプロセスから直接的な恩恵を受けることはない。ユーザ及びユーザの装置に与える悪影響を最小限に抑えるために、中間エンティティは、支援側トランシーバ及び“支援受け入れ側” トランシーバの両方から引き出される電力を最小限に抑えるこの例示的な実施形態の一部であると考えられる。しかしながら、実際には、中間エンティティによってシステムの複雑さが、中間装置を利用しないことが望まれる度合いだけ増大する。
主として大気に起因する誤差を適切に特徴付けるために、R及びRは、互いに対して許容範囲内に位置する必要があることにより、互いに“自律的であると”見なされる。補正が極めて遠く離れて行なわれる場合、信号が大気の異なる部分を通過することにより、結果的に得られる補正値にズレが生じる(すなわち、測距誤差が空間的に相関しない)ので補正がずっと不正確になる。Rは、空をはっきりと望める屋外のような非減衰環境に置かれる必要があり、空をはっきりと望める屋外では、Rは、屋内を確実に通り抜けることはできない当該標的基準装置(RRD)Rの主PN&T信号を受信することができる。1つの実施形態では、PN&T信号はGPS信号であり、そしてRは、十分な強度のGPS信号を追尾することにより、GPS位置測定値を取得することができる。この位置推定値は誤差を依然として含んでいるが、当該位置推定値は、許容精度を有する通常の“調査”位置に取って代わって用いられることになる。GPSを追跡している受信機は普通、当該受信機の位置を、当該受信機が例えば、広域補強システム(WAAS)、衛星利用補強システム(SBAS)、または他のディファレンシャル補正(この補正は、幾つかの携帯電話機で利用することができ、そしてサーバが計算の全てを実行している場合に確実に利用可能である)を利用することができる場合に、約3メートル(約10フィート)の精度で計算することができる。更に、Rは、屋内を通り抜けることができる第2測距信号、例えば非GPS地球近傍測距信号を受信することができる。Rは、これらの信号の各信号に含まれる放送データを受信することができ、そして次に、当該データを中間エンティティに送信することができる。これらの測定値は、生の測定値、及び/又は宇宙空間の発信源、または地上の発信源の信号に含まれる測距測定値、慣性測定値、気圧測定値、及び推定PN&Tソリューションのような計算値を含むことができる。
は、当該受信側装置Rの主PN&T信号を常に受信することはできない。当該受信側装置Rは、屋内減衰環境または都市の谷間に置かれる可能性があり、そして当該受信側装置Rの主PN&T信号は、屋内環境を確実に通り抜けるということができない。しかしながら、Rはそれでも、第2測距信号を屋内で確実に受信している。Rは、この信号に含まれる放送データを受信し、そしてデータを、Rがデータを供給した同じ中間エンティティに送信する。これらの測定値は、生の測定値、及び/又は宇宙空間の発信源、または地上の発信源の信号に含まれる測距測定値、慣性測定値、気圧測定値、及び推定PN&Tソリューションのような計算値を含むことができる。
中間エンティティは、R及びRからのデータを受け入れ、そして前処理を行なうことができ、この前処理では、生データをフォーマット化して、ディファレンシャル補正を処理する、または適用する。中間エンティティは処理を行ない、この処理では、変換生データを用いて、例えばRのディファレンシャル補正値、Rの位置、及び/又はRの位置を計算する。1つの場合では、Rは、当該Rのソリューションを、中間エンティティからの受信補正値に基づいて更新し、そして次に、当該Rがこれまで機能することができなかった領域において機能することができる。別の例では、Rは、当該Rの事前計算位置を中間エンティティから受信する。
以下の説明では、多くの詳細を開示してシステムに関する更に完全な記載を提供する。しかしながら、この技術分野の当業者であれば、本開示のシステムは、これらの特定の詳細を用いることなく実施することができることを理解できるであろう。他の例では、公知の特徴は、システムが不必要に不明瞭になってしまうことがないように詳細には説明されていない。
図1は、本開示のディファレンシャル補正システム補強手段105の1つの実施形態を示しており、このディファレンシャル補正システム補強手段105は、標的受信機群を活用し、そしてLEO衛星を送信源として用い、この場合、標的基準装置(RRD)及び受信側装置(RD)がスマートフォンに用いられる。この図は、LEO衛星110が信号120,130,140,150を標的基準装置(RRD)160に、そして受信側装置(RD)170に、位置Aから位置Bに徐々に移動しながら送信している様子を示している。
RRD160及びRD170はそれぞれ、スマートフォンに用いられる。これらのスマートフォンのユーザは、関連する測位アプリケーションまたは地理位置情報アプリケーションを、これらのユーザのスマートフォンにダウンロードしている。更に、これらのスマートフォンのユーザは、他の参加スマートフォンからの測位情報(及び/又はディファレンシャル補正情報)の受信に参加し、そして利用する測位アプリケーションまたは地理位置情報アプリケーションに関するこれらのユーザ自身の特定の測位情報の共有に参加するように選択し、そして合意している。これらのスマートフォンのプロセッサは、地理位置情報アプリケーションを実行してディファレンシャル補正情報を生成する。この図では、RRD160は、屋外に位置している様子が図示され、この屋外において、当該RRD160は、GPS信号を容易に受信することができるので、当該RRD160自体の非常に正確な位置を把握することができる。当該RRD160に関する正確な位置情報を利用してディファレンシャル補正情報を生成することができ、このディファレンシャル補正情報をRD170が利用するだけでなく、他の近傍の参加スマートフォンが利用することができる。また、この図では、RD170が、建物115の内部に位置している様子が図示されている。RD170は屋内環境に位置しているので、当該RD170は、GPS信号を受信することができない。RD170は、RRD160の正確な位置情報(及び/又はディファレンシャル補正情報)を利用することにより、当該RD170自体の正確な位置を把握することができる。1つ以上の実施形態では、RRD160及びRD170は、これらには限定されないが、携帯電話機、携帯情報端末(PDA)、及びラップトップコンピュータを含む種々の異なる種類のパーソナル機器に用いることができることに留意されたい。
このシステムの場合、RRD160及びRD170は、互いに対して極めて近接して位置することにより、これらの装置は、同様の大気状態180を有する。RRD160は、LEO衛星110の位置、及びRRD160自体のRRD160位置を、GPS信号を利用して正確に認識する。RRD160は、GPSが正確であることにより、RD170位置を補正し易いので、RRD160自体の位置をGPS信号に基づいて取得することができる。
幾つかの実施形態では、RRD160自体は、当該RRD160が受信するGPS信号を処理して、当該RRD160自体の正確な位置を求めるということはしない。これらの実施形態では、RRD160は、当該RRD160が受信するGPS信号を中間ノード(例えば、処理装置)に送信して、当該中間ノードがGPS信号を処理し、そしてRRD160の正確な位置を計算する。当該中間ノードがGPS信号を処理し、そしてRRD160の正確な位置を求めた後、当該中間ノードは、RRD160の正確な位置情報をRRD160に送信する。
RRD160は、LEO衛星110信号130,150を受信する受信機と;受信信号130,150に含まれるデータに、受信時刻の刻印を施す高精度クロックと;そして時刻付きデータを保存するメモリと、を含む。RRD160は更に、時刻付きデータ、RRD160位置、及びLEO衛星110位置を処理して、ディファレンシャル補正情報を生成するプロセッサと;そしてディファレンシャル補正情報を送信する(190)送信機と、を含む。
RD170は、LEO衛星110位置を認識する。RD170は、LEO衛星110信号120,140を受信する第1受信機と;受信信号120,140に含まれるデータに、受信時刻の刻印を施す高精度クロックと;そして時刻付きデータを保存するメモリと、を含む。更に、RD170は、ディファレンシャル補正情報をRRD160から受信する第2受信機を含む。また、RD170は、当該RD170のメモリ内の時刻付きデータ、及びLEO衛星110の位置を処理して、当該RD170自体の位置推定値を生成するプロセッサを有する。当該プロセッサを更に使用して、ディファレンシャル補正情報を、RD170の位置推定値を用いて処理することにより、RD170に関する補正後の位置推定値を生成する。
一例として、時刻t1における初期衛星位置Aでは、LEO衛星110は、RRD160が時刻t2aに、そしてRD170が時刻t3aに受信する主信号120,130を送信する。RRD160のプロセッサは、ディファレンシャル補正信号t2−t2aを計算し、この場合、t2は、仮に、大気180の状態及び/又は他の状態に起因する遅延が無かったとした場合に時刻t1に送信される主信号をRRD160が受信したであろう時刻を表わす。この時刻t2は、LEO衛星110とRRD160の既知の位置との間の既知の距離から計算される。RRD160は次に、ディファレンシャル補正情報をRD170に送信する(190)。RD170は、当該RD170が受信した信号を、ディファレンシャル補正情報を利用して補正する。RD170は、当該RD170の位置を、補正後のタイミングt3=t3a+t2a−t2の関係を利用して更新することにより、RD170からLEO衛星110までの補正後の距離を取得する。当該プロセスを、複数の衛星位置(位置Bを含む)について繰り返して、RD170に関する正確な位置を把握する。
幾つかの実施形態では、RRD160及びRD170は、無線周波数(RF)信号を、振幅変調(AM)または周波数変調(FM)無線送信機、テレビ放送機、または他のローカル送信機のような1つ以上の地区の地上波送信局から受信する。これらの実施形態の場合、RRD160及びRD170は、キャリア信号の位相、及び/又はRRD160及びRD170のそれぞれのローカルクロックを基準とする、キャリアで変調された信号の到着時刻を測定する。別の構成として、RRD160及び/又はRD170は、これらのRF信号に関するサンプルまたは前処理サンプル(例えば、フィルタ処理済みサンプル、及び下方周波数変換されているサンプル)を外部プロセッサに供給して、処理を更に行なう。幾つかの実施形態では、RRD160の既知の位置、及びクロックオフセットを、RRD160におけるRF信号の測定値と組み合わせて、ローカル送信機のクロックオフセット、またはローカル送信機からの信号の送信時刻を求める。少なくとも1つの実施形態では、送信源のキャリア位相に関連する位相アンビギュィティは、LEO衛星ドップラー、及び/又はレンジベース方式による測位(range−based positioning)から得られる近似位置を利用して解決される。1つ以上の実施形態では、複数の送信源は、サイクルアンビギュィティを、GPSサイクルアンビギュィティをディファレンシャルキャリア位相全地球航法衛星システム(GNSS)において解決するのと同様にして解決するプロセスに利用される。
図2は、本開示のディファレンシャル補正システム補強手段100の1つの実施形態を示しており、このディファレンシャル補正システム補強手段100は、標的受信機群を活用し、そしてLEO衛星を送信源として用い、この場合、標的基準装置(RRD)がディファレンシャル補正情報を処理する。この図では、LEO衛星110は、信号120,130,140,150を標的基準装置(RRD)160に、そして受信側装置(RD)170に位置Aから位置Bに徐々に移動しながら送信している様子が図示されている。RRD160及びRD170は、互いに対して極めて近接して位置することにより、これらの装置は、同様の大気状態180を有する。RRD160は、LEO衛星110位置、及び当該RRD160位置を、GPS信号を利用して正確に認識する。しかしながら、RRD160は、LEO衛星110位置データを、これに限定されないが、エフェメリステーブル、LEO衛星110から直接ダウンリンクされるデータ、携帯電話機から受信するデータ、及びインターネットからのデータを含む多数の異なるソースから取得することができることに留意されたい。RRD160は、LEO衛星110信号130,150を受信する受信機と;受信信号130,150に含まれるデータに、受信時刻の刻印を施す高精度クロックと;そして時刻付きデータを保存するメモリと、を含む。RRD160は更に、時刻付きデータ、RRD160位置、及びLEO衛星110位置を処理して、ディファレンシャル補正情報を生成するプロセッサ165と;そしてディファレンシャル補正情報を送信する(190)送信機と、を含む。
RD170は、LEO衛星110位置を認識する。RD170は、LEO衛星110位置データを、これに限定されないが、エフェメリステーブル、LEO衛星110から直接ダウンリンクされるデータ、携帯電話機から受信するデータ、及びインターネットからのデータを含む多数の異なるソースから取得することができる。RD170は、LEO衛星110信号120,140を受信する第1受信機と;受信信号120,140に含まれるデータに、受信時刻の刻印を施す高精度クロックと;そして時刻付きデータを保存するメモリと、を含む。更に、RD170は、ディファレンシャル補正情報をRRD160から受信する第2受信機を含む。また、RD170は、当該RD170のメモリ内の時刻付きデータ、及びLEO衛星110の位置を処理して、当該RD170自体の位置推定値を生成するプロセッサを有する。当該プロセッサを更に使用して、ディファレンシャル補正情報を、RD170の位置推定値を用いて処理することにより、RD170に関する補正後の位置推定値を生成する。
一例として、時刻t1における初期衛星位置Aでは、LEO衛星110は、RRD160が時刻t2aに、そしてRD170が時刻t3aに受信する主信号120,130を送信する。RRD160のプロセッサは、ディファレンシャル補正信号t2−t2aを計算し、この場合、t2は、仮に、大気180の状態及び/又は他の状態に起因する遅延が無かったとした場合に時刻t1に送信される主信号をRRD160が受信したであろう時刻を表わす。この時刻t2は、LEO衛星110とRRD160の既知の位置との間の既知の距離から計算される。RRD160は次に、ディファレンシャル補正情報をRD170に送信する(190)。RD170は、当該RD170が受信した信号を、当該ディファレンシャル補正情報を利用して補正する。RD170は、当該RD170の位置を、補正後のタイミングt3=t3a+t2a−t2の関係を利用して更新することにより、RD170からLEO衛星110までの補正後の距離を取得する。当該プロセスを、複数の衛星位置(位置Bを含む)について繰り返して、RD170に関する正確な位置を把握する。
図3は、本開示のディファレンシャル補正システム補強手段200の1つの実施形態を示しており、このディファレンシャル補正システム補強手段200は、標的受信機群を活用し、そしてLEO衛星を送信源として用い、この場合、受信側装置(RD)がディファレンシャル補正情報を処理する。LEO衛星110は、この図では、信号120,130,140,150を標的基準装置(RRD)160に、そして受信側装置(RD)170に位置Aから位置Bに徐々に移動しながら送信している様子が図示されている。RRD160及びRD170は、互いに対して極めて近接して位置することにより、これらの装置は、同様の大気状態180を有する。更に、RRD160は、当該RRD160の位置を、GPS信号を利用して正確に認識する。RRD160は、LEO衛星110信号130,150を受信する受信機と;受信信号130,150に含まれるデータに、受信時刻の刻印を施す高精度クロックと;そして時刻付きデータ及びRRDの位置を含むRRD信号を送信する(190)送信機と、を含む。
RD170は、LEO衛星110位置を認識する。RD170は、LEO衛星110信号120,140を受信する第1受信機と;そして受信信号120,140に含まれるデータに、受信時刻の刻印を施す高精度クロックと、を含む。更に、RD170は、RRD信号をRRDから受信する第2受信機を含む。また、RD170は、当該RD170の時刻付きデータ、RRD信号に含まれるデータ、及びLEO衛星110の位置を保存するメモリを有する。また、RD170は、当該RDの時刻付きデータ、及びLEO衛星110の位置を処理して、当該RD170自体の位置推定値を生成するプロセッサ175を有する。更に、当該プロセッサ175を使用して、当該RD170の時刻付きデータ、及びRD170の位置を処理して、ディファレンシャル補正情報を生成する。更に、当該プロセッサ175を使用して、ディファレンシャル補正情報及びRD160の位置推定値を処理して、RD160に関する補正後の位置推定値を生成する。
時刻t1における初期衛星位置Aでは、LEO衛星は、RRD160が時刻t2aに、そしてRD170が時刻t3aに受信する主信号120,130を送信する。RRD160は、当該RRD160の位置、及び時刻t2aをRD170に送信して処理する。RRD160位置情報及び時刻t2aに基づいて、RD170は、ディファレンシャル補正信号t2−t2aを計算し、この場合、t2は、仮に、大気180の状態及び/又は他の状態に起因する遅延が無かったとした場合に時刻t1に送信される主信号をRRD160が受信したであろう時刻を表わす。この時刻t2は、LEO衛星110と既知のRRD160位置との間の既知の距離から計算される。RD170は、当該RD170の信号t3aを、ディファレンシャル補正を利用して補正する。補正後のタイミングt3=t3a+t2a−t2の関係を利用してRD170からLEO衛星110までの補正後の距離を取得すると、RD170は、当該RD170の位置を更新する。このプロセスを、複数の衛星位置(位置Bを含む)について繰り返して、RD170に関する正確な位置を把握する。
図4は、本開示のディファレンシャル補正システム補強手段300の1つの実施形態を示しており、このディファレンシャル補正システム補強手段300は、標的受信機群を活用し、そしてLEO衛星を送信源として用い、この場合、中間装置がディファレンシャル補正情報を処理する。この図では、LEO衛星110は、信号120,130,140,150を標的基準装置(RRD)160に、そして受信側装置(RD)170に位置Aから位置Bに徐々に移動しながら送信している様子が図示されている。RRD160及びRD170は、互いに対して極めて近接して位置することにより、これらの装置が、同様の大気状態180を有する。更に、RRD160は、当該RRD160の位置を、GPS信号を利用して正確に認識する。RRD160は、LEO衛星110信号130,150を受信する受信機と;受信信号130,150に含まれるデータに、受信時刻の刻印を施す高精度クロックと;そして時刻付きデータ及びRRDの位置を含むRRD信号を送信する(190)送信機と、を含む。
RD170は、LEO衛星110信号120,140を受信する受信機と;受信信号120,140に含まれるデータに、受信時刻の刻印を施す高精度クロックと;そしてRDの時刻付きデータを含むRD信号を送信する(192)送信機と、を含む。
中間装置195は、RRD信号をRRD160から受信する第1受信機と、そしてRD信号をRD170から受信する第2受信機と、を含む。更に、中間装置195は、RRD信号のデータ、RD信号のデータ、及びLEO衛星110の位置を処理してRD170に関する位置推定値を生成し、そしてディファレンシャル補正情報を生成するプロセッサ197を含む。更に、プロセッサ197を使用して、ディファレンシャル補正情報及びRD170に関する位置推定値を処理して、RD170に関する補正後の位置推定値を生成する。
この例では、時刻t1における初期衛星位置Aにおいて、LEO衛星110は、RRD160が時刻t2aに、そしてRD170が時刻t3aに受信する主信号120,130を送信する。RRD160は、当該RRD160の位置、及び時刻t2aを中間装置195に送信する。RD170は、時刻t3aを中間装置195に送信する。RRD160位置情報、及び時刻t2aに基づいて、中間装置195は、ディファレンシャル補正信号t2−t2aを計算し、この場合、t2は、仮に、大気180の状態及び/又は他の状態に起因する遅延が無かったとした場合に時刻t1に送信される主信号をRRD160が受信したであろう時刻を表わす。この時刻t2は、LEO衛星110と既知のRD170位置との間の既知の距離から計算される。中間装置195は、RD信号t3aを、ディファレンシャル補正を利用して補正する。補正後のタイミングt3=t3a+t2a−t2の関係を利用してRD170からLEO衛星110までの補正後の距離を取得すると、中間装置195は、当該RD170位置を更新する。少なくとも1つの実施形態では、このRD170位置情報はRD170に送信される。このプロセスを、複数の衛星位置(位置Bを含む)について繰り返して、RD170に関する正確な位置を把握する。
図5は、本開示のディファレンシャル補正システム補強手段400の1つの実施形態を示しており、このディファレンシャル補正システム補強手段400は、標的受信機群を活用し、そしてWi−Fiノードを送信源として用い、この場合、RRDがディファレンシャル補正情報を処理する。この図では、Wi−Fiノード410は、信号120,130を標的基準装置(RRD)160に、そして受信側装置(RD)170にそれぞれ送信している様子が図示されている。RRD160及びRD170は、互いに対して極めて近接して位置することにより、これらの装置が、同様の大気状態を有する。しかしながら、大気圏誤差よりもWi−Fiノード410のクロック誤差が大きくなる可能性があることに留意されたい。
RRD160は、Wi−Fiノード410位置及び当該RRD160の位置を、GPS信号を利用して正確に認識する。RRD160及びRD170は、Wi−Fiノード410位置情報を、これに限定されないが、データベース、携帯電話接続からのデータ、インターネットからのデータを含む種々のソースから取得し、そしてWi−Fiノード410自体は、当該ノード固有の位置情報をRRD160及び/又はRD170に送信する。RRD160は、Wi−Fiノード410信号130を受信する受信機と;受信信号130に含まれるデータに、受信時刻の刻印を施す高精度クロックと;そして時刻付きデータを保存するメモリと、を含む。RRD160は更に、時刻付きデータ、RRD160位置、及びWi−Fiノード410位置を処理して、ディファレンシャル補正情報を生成するプロセッサ165と;そしてディファレンシャル補正情報を送信する(190)送信機と、を含む。
RD170は、Wi−Fiノード410位置を認識する。RD170は、Wi−Fiノード410信号120を受信する第1受信機と;受信信号120に含まれるデータに、受信時刻の刻印を施す高精度クロックと;そして時刻付きデータを保存するメモリと、を含む。更に、RD170は、ディファレンシャル補正情報をRRD160から受信する第2受信機を含む。また、RD170は、当該RDのメモリ内の時刻付きデータ、及びWi−Fiノード410の位置を処理して、当該RD170自体に関する位置推定値を生成するプロセッサを有する。当該プロセッサを更に使用して、ディファレンシャル補正情報を、RD170の位置推定値を用いて処理することにより、RD170に関する補正後の位置推定値を生成する。
ディファレンシャル補正情報を受信する第2受信機はこの場合、必要ではないことに留意されたい。記載した例に代わる構成として、Wi−Fi通信チャネル自体を利用して、ディファレンシャル補正情報をRRD160からRD170に転送することができる。
この例では、時刻t1における静止Wi−Fiノード410位置において、Wi−Fiノード410は、RRD160が時刻t2aに、そしてRDが時刻t3aに受信する主信号120,130を送信する。RRD160は、ディファレンシャル補正信号t2−t2aを計算し、この場合、t2は、仮に、大気180の状態及び/又は他の状態に起因する遅延が無かったとした場合に時刻t1に送信される主信号をRRD160が受信したであろう時刻を表わす。この時刻t2は、Wi−Fiノード410位置と既知のRRD160位置との間の既知の距離から計算される。RRD160、RD170、及びWi−Fiノード410は全て、正確なクロックを有する。Wi−Fiノード410は、タイミング(すなわち、測距)に利用することができる信号を送信する。広帯域信号は測距に必要ではなく、そして精度は、信号の継続時間と帯域幅の積に応じて変化することに注目されたい。ディファレンシャル補正信号は、RRD160からRD170に送信される(190)。RD170は、当該RD170の信号t3aを、このディファレンシャル補正を利用して補正する。RD170は、当該RD170の信号t3aを、このディファレンシャル補正を利用して補正する。RD170は、当該RD170の位置を、補正後のタイミングt3=t3a+t2a−t2の関係を利用して更新することにより、RD170からWi−Fiノード410までの補正後の距離を取得する。
特定の例示的な実施形態及び方法を本明細書において開示してきたが、これまでの開示内容から、この技術分野の当業者には、このような実施形態及び方法の変更及び変形を、開示される技術の真の思想及び範囲から逸脱しない範囲で加えることができることが明らかである。各例が他の例とは軽微な点でしか異ならないような、開示される技術の多くの他の例が存在する。従って、開示される技術は、添付の請求項、及び準拠法の規則及び原則が要求する範囲にのみ限定されるものとする。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
(態様1)
ディファレンシャル補正して測位演算を行なうシステムであって、該システムは:
自らの地理的位置を認識する標的基準装置(roving reference device:RRD)であって、該RRDが:
信号を少なくとも1つの送信源から受信するRRD受信機であって、前記RRDが前記少なくとも1つの送信源の位置を認識する、前記RRD受信機と、
前記信号の第1測定値を収集するRRDクロックと、
前記第1測定値を保存するRRDメモリと、
前記第1測定値、前記RRDの位置、及び前記少なくとも1つの送信源の位置を処理してディファレンシャル補正情報を生成するRRDプロセッサと、
前記ディファレンシャル補正情報を含むディファレンシャル補正情報信号を送信するRRD送信機と、を含む、前記RRDと、
受信側装置(receiving device:RD)と、を備え、該RDは:
前記信号を前記少なくとも1つの送信源から受信する第1RD受信機であって、前記RDが前記少なくとも1つの送信源の位置を認識する、前記第1RD受信機と、
前記信号の第2測定値を収集するRDクロックと、
前記第2測定値を保存するRDメモリと、
前記ディファレンシャル補正情報信号を前記RRDから受信する第2RD受信機と、
前記ディファレンシャル補正情報、前記第2測定値、及び前記少なくとも1つの送信源の位置を処理して前記RDに関する位置推定値を生成するRDプロセッサと、を含む、
システム。
(態様2)
前記RRDは該RRDの位置を、前記RRDが更に、GPS信号を受信する全地球測位システム(GPS)受信機と、そして
前記GPS信号を処理して前記RRDの位置を把握するGPSプロセッサと、を備えているので認識するようになる、態様1に記載のシステム。
(態様3)
前記RRDは該RRDの位置を、前記RRDが更に、信号を携帯電話基地局から受信する携帯電話受信機と、そして
前記信号を処理して前記RRDの位置を把握する携帯電話プロセッサと、を備えているので認識するようになる、態様1に記載のシステム。
(態様4)
前記RRDは該RRDの位置を、慣性座標系を用いることにより認識するようになる、態様1に記載のシステム。
(態様5)
前記RRDは該RRDの位置を、マッピングデータ及び地形データのうちの少なくとも一方のデータを用いることにより認識するようになる、態様1に記載のシステム。
(態様6)
前記少なくとも1つの送信源は、衛星、擬似衛星、地上波送信機、Wi−Fi送信機、及び携帯電話基地局送信機のうちの少なくとも1つである、態様1に記載のシステム。
(態様7)
前記RRDは、前記RRD受信機が前記少なくとも1つの送信源から前記少なくとも1つの送信源の位置を表わす位置信号を受信するので、前記少なくとも1つの送信源の位置を認識するようになり、そして
前記RRDプロセッサは、前記位置信号を処理して、前記少なくとも1つの送信源の位置を把握する、
態様1に記載のシステム。
(態様8)
前記RRDは、移動している状態、及び静止している状態のうちの少なくとも一方の状態である、態様1に記載のシステム。
(態様9)
前記RRD送信機は、前記ディファレンシャル補正情報信号を、無線接続手段または有線接続手段のうちの少なくとも一方の接続手段で送信する、態様1に記載のシステム。
(態様10)
前記RDは、前記第1RD受信機が前記少なくとも1つの送信源から前記少なくとも1つの送信源の位置を表わす位置信号を受信するので、前記少なくとも1つの送信源の位置を認識するようになり、そして
前記RDプロセッサは、前記位置信号を処理して、前記少なくとも1つの送信源の位置を把握する、
態様1に記載のシステム。
(態様11)
前記RRD送信機は、前記ディファレンシャル補正情報信号を、前記第2RD受信機に中間装置を介して送信する、態様1に記載のシステム。
(態様12)
ディファレンシャル補正して測位演算を行なうシステムであって、該システムは:
自らの地理的位置を認識する標的基準装置(roving reference device:RRD)であって、該RRDが:
信号を少なくとも1つの送信源から受信するRRD受信機と、
前記信号の第1測定値を収集するRRDクロックと、
前記第1測定値、及び前記RRDの位置を含むRRD信号を送信するRRD送信機と、を含む、前記RRDと、
受信側装置(receiving device:RD)と、を備え、該RDは:
前記信号を前記少なくとも1つの送信源から受信する第1RD受信機であって、前記RDが前記少なくとも1つの送信源の位置を認識する、前記第1RD受信機と、
前記信号の第2測定値を収集するRDクロックと、
前記RRD信号を前記RRDから受信する第2RD受信機と、
前記第1測定値、前記第2測定値、及び前記RRDの位置を保存するRDメモリと、
前記第2測定値、及び前記少なくとも1つの送信源の位置を処理して前記RDに関する位置推定値を生成するRDプロセッサであって、
前記第1測定値、前記RRDの位置、及び前記少なくとも1つの送信源の位置を処理してディファレンシャル補正情報を生成し、
そして前記ディファレンシャル補正情報、及び前記RDに関する前記位置推定値を処理して、前記RDに関する補正後の位置推定値を生成するRDプロセッサと、を含む、
システム。
(態様13)
前記RRDは該RRDの位置を、前記RRDが更に、GPS信号を受信する全地球測位システム(GPS)受信機と、そして
前記GPS信号を処理して前記RRDの位置を把握するGPSプロセッサと、を備えているので認識するようになる、態様12に記載のシステム。
(態様14)
前記RRDは該RRDの位置を、前記RRDが更に、信号を携帯電話基地局から受信する携帯電話受信機と、そして
前記信号を処理して前記RRDの位置を把握する携帯電話プロセッサと、を備えているので認識するようになる、態様12に記載のシステム。
(態様15)
前記RRDは該RRDの位置を、慣性座標系を用いることにより認識するようになる、態様12に記載のシステム。
(態様16)
前記RRDは該RRDの位置を、マッピングデータ及び地形データのうちの少なくとも一方のデータを用いることにより認識するようになる、態様12に記載のシステム。
(態様17)
前記RRDは、移動している状態、及び静止している状態のうちの少なくとも一方の状態である、態様12に記載のシステム。
(態様18)
前記RRD送信機は、前記RRD信号を、無線接続手段または有線接続手段のうちの少なくとも一方の接続手段で送信する、態様12に記載のシステム。
(態様19)
前記少なくとも1つの送信源は、衛星、擬似衛星、地上波送信機、Wi−Fi送信機、及び携帯電話基地局送信機のうちの少なくとも1つである、態様12に記載のシステム。
(態様20)
前記RDは、前記第1RD受信機が前記少なくとも1つの送信源から前記少なくとも1つの送信源の位置を表わす位置信号を受信するので、前記少なくとも1つの送信源の位置を認識するようになり、そして
前記RDプロセッサは、前記位置信号を処理して、前記少なくとも1つの送信源の位置を把握する、
態様12に記載のシステム。
(態様21)
前記RRD送信機は、前記RRD信号を前記第2RD受信機に中間装置を介して送信する、態様14に記載のシステム。
(態様22)
ディファレンシャル補正して測位演算を行なうシステムであって、該システムは:
自らの地理的位置を認識する標的基準装置(roving reference device:RRD)であって、該RRDが:
信号を少なくとも1つの送信源から受信するRRD受信機と、
前記信号の第1測定値を収集するRRDクロックと、
前記第1測定値、及び前記RRDの位置を含むRRD信号を送信するRRD送信機と、を含む、前記RRDと、
受信側装置(receiving device:RD)であって、該RDが:
前記信号を前記少なくとも1つの送信源から受信するRD受信機と、
前記信号の第2測定値を収集するRDクロックと、
前記第2測定値を含むRD信号を送信するRD送信機と、を含む、前記受信側装置と、
前記少なくとも1つの送信源の位置を認識する中間装置と、を備え、該中間装置は:
前記RRD信号を前記RRDから受信する第1中間受信機と、
前記RD信号を前記RDから受信する第2中間受信機と、
前記RRD信号のデータ、及び前記RD信号のデータ、及び前記少なくとも1つの送信源の位置を処理して前記RDに関する位置推定値を生成し、そしてディファレンシャル補正情報を生成する中間プロセッサであって、
そして前記ディファレンシャル補正情報、及び前記RDに関する前記位置推定値を処理して、前記RDに関する補正後の位置推定値を生成する中間プロセッサと、を含む、
システム。
(態様23)
前記RRDは該RRDの位置を、前記RRDが更に、GPS信号を受信する全地球測位システム(GPS)受信機と、そして
前記GPS信号を処理して前記RRDの位置を把握するGPSプロセッサと、を備えているので認識するようになる、態様22に記載のシステム。
(態様24)
前記RRDは該RRDの位置を、前記RRDが更に、信号を携帯電話基地局から受信する携帯電話受信機と、そして
前記信号を処理して前記RRDの位置を把握する携帯電話プロセッサと、を備えているので認識するようになる、態様22に記載のシステム。
(態様25)
前記RRDは該RRDの位置を、慣性座標系を用いることにより認識するようになる、態様22に記載のシステム。
(態様26)
前記RRDは該RRDの位置を、マッピングデータ及び地形データのうちの少なくとも一方のデータを用いることにより認識するようになる、態様22に記載のシステム。
(態様27)
前記RRDは、移動している状態、及び静止している状態のうちの少なくとも一方の状態である、態様22に記載のシステム。
(態様28)
前記RRD送信機は、前記RRD信号を、無線接続手段または有線接続手段のうちの少なくとも一方の接続手段で送信する、態様22に記載のシステム。
(態様29)
前記少なくとも1つの送信源は、衛星、擬似衛星、地上波送信機、Wi−Fi送信機、及び携帯電話基地局送信機のうちの少なくとも1つである、態様22に記載のシステム。
(態様30)
前記少なくとも1つの送信源は、低高度周回(LEO)衛星、中高度周回(MEO)衛星、及び地球同期軌道(GEO)衛星のうちの少なくとも1つである、態様29に記載のシステム。
(態様31)
前記少なくとも1つのLEO衛星はイリジウム衛星である、態様30に記載のシステム。
(態様32)
前記RD送信機は、前記RD信号を、無線接続手段または有線接続手段のうちの少なくとも一方の接続手段で送信する、態様22に記載のシステム。

Claims (10)

  1. 測位のためにディファレンシャル補正を提供するシステムであって、該システムは:
    モバイル装置であって、第1位置発見システムにおける第1送信源より送信される信号を処理して自らの地理的位置を認識する標的基準装置(roving reference device:RRD)であって、該RRDが:
    前記第1位置発見システムとは異なる第2位置発見システムにおける、衛星である少なくとも1つの第2送信源より送信される信号であって、前記第1送信源と前記第2送信源とは異なり、前記少なくとも1つの第2送信源の位置を表すデータを含む信号を前記少なくとも1つの第2送信源から受信するRRD受信機と、
    受信した信号に含まれるデータに受信時刻の刻印を施して前記信号の第1測定値とするRRDクロックと、
    前記第1測定値を保存するRRDメモリと、
    前記第1測定値、前記RRDの位置、及び前記RRD受信機で受信した前記少なくとも1つの第2送信源の位置を表すデータを処理して、仮に遅延が無かったとした場合に前記少なくとも1つの第2送信源の位置を表すデータを含む信号を前記RRDが受信したであろう時刻と前記第1測定値において刻印された受信時刻との差を含むディファレンシャル補正情報を生成するRRDプロセッサと、
    前記ディファレンシャル補正情報を含むディファレンシャル補正情報信号を送信するRRD送信機と、を含む、前記RRDと、
    受信側装置(receiving device:RD)と、を備え、該RDは:
    前記第2位置発見システムにおける信号であって、前記少なくとも1つの第2送信源の位置を表すデータを含む信号を前記少なくとも1つの第2送信源から受信する第1RD受信機と、
    前記受信した信号に含まれるデータに受信時刻の刻印を施して前記信号の第2測定値とするRDクロックと、
    前記第2測定値を保存するRDメモリと、
    前記ディファレンシャル補正情報信号を前記RRDから受信する第2RD受信機と、
    前記ディファレンシャル補正情報、前記第2測定値、及び前記第1RD受信機で受信した前記少なくとも1つの第2送信源の位置を表すデータを処理して前記RDに関する位置推定値を生成するRDプロセッサと、を含む、
    システム。
  2. 前記第1位置発見システムが携帯電話基地局から受信した信号に基づいて測位するシステムであり、前記第1送信源が携帯電話基地局である、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記第1位置発見システムが全地球測位システム(GPS)であり、前記第1送信源がGPS衛星である、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記第2位置発見システムが低高度周回(LEO)衛星から受信した信号に基づいて測位するシステムであり、前記第2送信源がLEO衛星である、請求項1に記載のシステム。
  5. 前記RRDが更に、信号を携帯電話基地局から受信する携帯電話受信機と、
    前記信号を処理して前記RRDの位置を把握する携帯電話プロセッサと、を備えている請求項に記載のシステム。
  6. 前記RRDは該RRDの位置を、慣性基準装置を用いることにより認識する、請求項1記載のシステム。
  7. 前記RRDは該RRDの位置を、マッピングデータ及び地形データのうちの少なくとも一方のデータを用いることにより認識する請求項に記載のシステム。
  8. 前記RRD送信機は、前記RRD信号を、無線または有線接続の少なくとも一方で送信する、請求項に記載のシステム。
  9. 前記少なくとも1つの第2送信源は、低高度周回(LEO)衛星、中高度周回(MEO)衛星、地球同期軌道(GEO)衛星、及びイリジウム衛星のうちの少なくとも1つである、請求項に記載のシステム。
  10. 前記RRD及び前記RDは、互いにディファレンシャル補正値を異なる時点で利用して支援するナビゲーション利用可能な携帯電話機である、請求項に記載のシステム。
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