JP7377866B2 - 利用不可能なgnss測定値を再作成するための方法およびシステム - Google Patents
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Description
本発明は、全地球航法衛星システム(Global Navigation Satellite Systems:GNS
S)に関し、特に、衛星信号と基地局信号との組合わせに基づいて位置パラメータを判定するシステムおよび方法に関する。
全地球航法衛星システム(GNSS)は、地球の表面上またはその付近の任意のユーザに位置、速度および時間を提供するために広く用いられている。GNSSは、特に、「測位信号」とも称される専用のナビゲーション信号を送信する複数のナビゲーション衛星(GNSS衛星)の配列を備える。米国によって開発された全地球測位システム(Global Positioning System:GPS)が最もよく知られている。他のシステムには、欧州のガリ
レオシステム、ロシアのGLONASS、および中国のBeiDouシステムがある。
および偏りがGNSS受信機のネットワークによって計算されて、補正値がローバに送信される。ローバは、これらを用いてそれ自体の測定値を補正する。
本発明の一局面に従うと、目標搬送波周波数(fk)で少なくとも1つのGNSSパラメータ推定値
本発明は、特に、衛星での信号生成に関していくつかの条件が満たされた場合、1つ以上の他の周波数帯域上で得られた測定値から所与の周波数帯域に関する擬似距離および搬送波位相を導出することができるという発明者らの見識に基づいている。当該1つ以上の「他の周波数帯域」は、所与の目標周波数帯域とは異なる。本発明の方法では、目標周波数帯域内の以前の測定値にアクセスする必要はない。
特定の実施形態では、第1の補正項は、対応する電離層遅延(Ii)に比例するとともに、比の二乗から1を差引いたものとして規定される係数である。
本発明に従った方法の一実施形態では、導出するステップは、いずれの先験的な衛星依存項にも依拠しない。
次に、本発明の実施形態についてのこれらおよび他の技術的特徴および利点を、添付の図面を参照してより詳細に説明する。
上述したように、大多数のGNSS衛星は、さまざまな周波数帯域で複数の測位信号を送信する。たとえば、最新世代のGPS衛星は、L1搬送波、L2搬送波およびL5搬送波について、それぞれ1575.42MHz、1227.6MHzおよび1176.45MHzで送信する。ガリレオ衛星は、E1搬送波、E5a搬送波、E5b搬送波、およびE6搬送波について、それぞれ1575.42MHz、1176.45MHz、1207.14MHz、および1278.75MHzで送信する。この場合、E5aおよびE5bは単一の広帯域AltBOC変調として送信される。
当該方法は、特に、目標周波数(fk)に対する対応する他の搬送波周波数(fi)の比の関数である第1の補正項を1つ以上の擬似距離測定値(Pi)のうちの1つに加えることによって、目標搬送波周波数(fk)での擬似距離推定値
当該方法は、特に、目標搬送波周波数(fk)と対応する他の搬送波周波数(fi)との差の関数である第2の補正項を、1つ以上の搬送波位相測定値(φi)のうちの1つに加えることによって、目標搬送波周波数(fk)での搬送波位相推定値
上述の少なくとも1つのGNSSパラメータ推定値を導出するステップは、GNSSを用いて位置を判定するための方法において用いることができる。
真の搬送波位相測定値と導出された搬送波位相測定値との差は、整数不定性項Nkiとバイアス項Bk,iとの和である。搬送波位相測定値が常に未知の整数不定性で定義され
るので、不定性項は無関係であるが、バイアス項Bk,iはそのとおりではない。Bk,iは、任意の整数部分が整数不定性Nkiに吸収されるので、0から1までの値である。Bk,iは、多くの場合、衛星に依存するかまたは時間に応じて変動可能である。図6は、
一例として、(4)を用いてGPS L5測定値がGPS L2測定値(BL5,L2)
から導出される場合に対応するBk,i項を示す。
に見える。これは、たとえば、周波数fiの信号および周波数fkの信号が衛星によって広帯域変調として送信される場合に該当する。その場合、導出された搬送波位相は、整数サイクル分および衛星非依存バイアス分だけ真の搬送波位相から異なっているに過ぎない。衛星非依存バイアスは、受信器バイアスとは区別できないので、測位アルゴリズムにおいては不適切である。
電離層遅延Iiは、いくつかの方法で推定することができる。これは、たとえば、以下の周知の式を用いて、2つの周波数fiおよびfj(fjは、典型的にはfkとは異なる)での2つの擬似距離の差から得ることができる。
電離層に対する感度が低いので、(4)において完全にIi項を無視することさえも可能である。たとえば、図8は、E5b搬送波位相からE5a搬送波位相を導出する場合の、中緯度局に関する丸一日にわたる導出済み搬送波位相に対するIi項の寄与を示す。当該寄与は、電離層作用の増大に応じて午後に1ビット増加させるが、常に数百サイクルのレベルのままで保たれているので、差し支えなく無視することができる。
していないことに留意されたい。位相ワインドアップがすべての衛星に同じように影響を及ぼす共通のバイアスであるので、測位アルゴリズムには不適切である。
依存成分だけが関連している。これは、衛星が送信するグループ遅延情報を用いて正確に補償することができる。代替的には、ガリレオE5a、ガリレオE5bおよびガリレオE5-AltBOCなどの広帯域変調として送信される信号の場合、δPk,iについては
衛星からの非依存性が大きいので、このδPk,iは無視しても差し支えない。δPk,iが衛星に依存していないという事実を図9に示す。グレーの色調ごとに異なる衛星に対応している。顕著な衛星依存オフセットは見られない。
特定の実施形態を参照して本発明を上述してきたが、これは、本発明を限定するためではなく明確にするためになされたものであり、その範囲は添付の特許請求の範囲によって特定される。
Claims (14)
- 目標搬送波周波数(fk)で少なくとも1つのGNSSパラメータ推定値
を生成することによって、GNSSシステムにおいて利用不可能な測定値を再作成するための方法であって、
1つ以上の利用可能な擬似距離測定値(Pi)から、前記目標搬送波周波数(fk)での擬似距離推定値
を導出するステップ(1030)と、
前記1つ以上の利用可能な擬似距離測定値(Pi)および1つ以上の利用可能な搬送波位相測定値(φi)から、前記目標搬送波周波数(fk)での搬送波位相推定値
を導出するステップ(1040)とを含み、
前記擬似距離推定値
および前記搬送波位相推定値
は前記1つ以上の利用可能な擬似距離測定値(Pi)および前記1つ以上の利用可能な搬送波位相測定値(φi)から導出されるものであり、前記1つ以上の利用可能な擬似距離測定値(Pi)および前記1つ以上の利用可能な搬送波位相測定値(φi)は、前記目標搬送波周波数(fk)とは異なるそれぞれの周波数(fi)での測定値である、方法。 - 前記第1の補正項は、対応する電離層遅延(Ii)に比例するとともに、前記比の二乗から1を差引いたものとして規定される係数である、請求項2に記載の方法。
- 前記第2の補正項は、
対応する擬似距離測定値(Pi)と、
前記目標搬送波周波数(fk)と前記対応する他の搬送波周波数(fi)との差と、
光の速度(c)の逆数と、
の積である項を含む、請求項4に記載の方法。 - 前記第2の補正項は、
対応する電離層遅延(Ii)と、
前記目標搬送波周波数(fk)と前記対応する他の搬送波周波数(fi)との差の二乗と、
目標搬送波周波数(fk)と光の速度(c)との積の逆数と、
の積である項を含む、請求項4または5に記載の方法。 - 前記導出するステップ(1030;1040)は、いずれの先験的な衛星依存項にも依拠しない、請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記目標搬送波周波数(fk)は、他の搬送波周波数(fi)から100MHz以内にある、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記目標搬送波周波数(fk)での信号とそれぞれの他の搬送波周波数(fi)での信号との間の周波数間バイアスが衛星に依存しない、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の方法。
- GNSSを用いて位置を判定するための方法であって、
第1のセットの周波数帯域でGNSS衛星からそれぞれの追跡信号を受信するステップ(1010)と、
第2のセットの周波数帯域で基地局からそれぞれの補正信号を受信するステップ(1020)と、
前記第1のセットに存在するが前記第2のセットには存在しない少なくとも1つの目標周波数帯域について、請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の導出するステップ(1030;1040)を適用することによって、異なる周波数帯域で受信された少なくとも1つの補正信号からシミュレート済み補正信号を計算するステップと、
前記目標周波数帯域で受信された前記追跡信号および対応する前記シミュレート済み補正信号に基づいて、位置パラメータを計算するステップ(1050)とを含む、方法。 - GNSSを用いて位置を判定するための方法であって、
第1のセットの周波数帯域でGNSS衛星からそれぞれの追跡信号を受信するステップ(1010)と、
第2のセットの周波数帯域で基地局からそれぞれの補正信号を受信するステップ(1020)と、
前記第2のセットに存在するが前記第1のセットには存在しない少なくとも1つの目標周波数帯域について、請求項1~請求項10のいずれか1項に記載の導出するステップ(1030;1040)を適用することによって、異なる周波数帯域で受信された少なくとも1つの追跡信号からシミュレート済み追跡測定値を計算するステップと、
前記シミュレート済み追跡測定値および前記目標周波数帯域で受信された対応する前記補正信号に基づいて、位置パラメータを計算するステップ(1050)とを含む、方法。 - GNSSシステムのジャミングに対抗するための方法であって、
第1のセットのジャミングされていない周波数帯域でGNSS衛星からそれぞれの追跡信号を受信するステップと、
少なくとも1つのジャミングされている周波数帯域について、請求項1から9のいずれか1項に記載の導出するステップ(1030;1040)を適用することによって、前記セットのジャミングされていない周波数帯域における1つ以上の受信済み追跡信号からシミュレート済み追跡測定値を計算するステップとを含む、方法。 - コード手段を備えるコンピュータプログラムプロダクトであって、前記コード手段は、実行されると、請求項1~請求項12のいずれか1項に記載の方法のステップをプロセッサに実行させるように構成されている、コンピュータプログラムプロダクト。
- GNSSを用いて位置を判定するためのシステムであって、
第1のセットの周波数帯域でGNSS衛星から追跡信号を受信するように構成された第1の受信手段(110)と、
第2のセットの周波数帯域で基地局からそれぞれの補正信号を受信するように構成された第2の受信手段(120)と、
前記追跡信号および前記補正信号に対して請求項10に記載の方法を実行するように構成された処理手段(130)とを備える、システム。
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