JPH0530024A - 自動車位置決めシステム - Google Patents
自動車位置決めシステムInfo
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- JPH0530024A JPH0530024A JP3030468A JP3046891A JPH0530024A JP H0530024 A JPH0530024 A JP H0530024A JP 3030468 A JP3030468 A JP 3030468A JP 3046891 A JP3046891 A JP 3046891A JP H0530024 A JPH0530024 A JP H0530024A
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- JP
- Japan
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- signal
- vehicle
- gps
- base station
- mounted device
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations
- G01S5/0018—Transmission from mobile station to base station
- G01S5/0036—Transmission from mobile station to base station of measured values, i.e. measurement on mobile and position calculation on base station
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
- G01S19/09—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing processing capability normally carried out by the receiver
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude
- G01S19/41—Differential correction, e.g. DGPS [differential GPS]
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 多くのナブスター(NAVSTAR)広域位
置決めシステム(GPS)衛星(11,12,13,1
4)からの信号を、自動車(15)の受信器(16)が
受信する。信号の一部は、送信器(19)により再送信
される前にメモリー(18)に蓄積される。基地局(3
5)は信号を第2の受信器(38)を用いるナブスター
GPS衛星(11,12,13,14)から直接受信す
ると同様にこれらの送信を第1の受信器(36)を用い
る移動ユニットから受信する。基地局(35)内の、制
御及び計算手段(37)は衛星用暦(コース)情報を決
定し、衛星と自動車との間の信号の送信時間又は電波遅
延を測定し、その情報で制御及び計算手段(37)は自
動車ユニットの位置を計算しうる。 【効果】 非常に簡単なシステムを提供しうる。
置決めシステム(GPS)衛星(11,12,13,1
4)からの信号を、自動車(15)の受信器(16)が
受信する。信号の一部は、送信器(19)により再送信
される前にメモリー(18)に蓄積される。基地局(3
5)は信号を第2の受信器(38)を用いるナブスター
GPS衛星(11,12,13,14)から直接受信す
ると同様にこれらの送信を第1の受信器(36)を用い
る移動ユニットから受信する。基地局(35)内の、制
御及び計算手段(37)は衛星用暦(コース)情報を決
定し、衛星と自動車との間の信号の送信時間又は電波遅
延を測定し、その情報で制御及び計算手段(37)は自
動車ユニットの位置を計算しうる。 【効果】 非常に簡単なシステムを提供しうる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はナブスター(NAVST
AR)型の衛星基地広域位置決めサービス(GPS)を
使用し、それぞれが基地局と無線連絡する、自動車群で
使用する自動車位置決め(AVL)システムに専らでは
ないが特に適用される自動車位置決めシステムに係る。
AR)型の衛星基地広域位置決めサービス(GPS)を
使用し、それぞれが基地局と無線連絡する、自動車群で
使用する自動車位置決め(AVL)システムに専らでは
ないが特に適用される自動車位置決めシステムに係る。
【0002】
【従来の技術】メッセンジャー及びタクシーのような自
動車群は音声メッセージを用いて自動車から無線リンク
を介してそれらの位置が基地局の操作者又は制御者に従
来通りに伝えられていた。この技術は、誤って聞いたメ
ッセージ、自動車運転者の注意散漫、操作者がマップ又
はスケジュールを単に更新するのに費さなければならな
い多くの時間により誤差を含むという大きな欠点があ
る。この問題の一つ解決策はナブスター衛星基地広域位
置決めシステム(GPS)に基づいた位置決めシステム
を用いることを含む。
動車群は音声メッセージを用いて自動車から無線リンク
を介してそれらの位置が基地局の操作者又は制御者に従
来通りに伝えられていた。この技術は、誤って聞いたメ
ッセージ、自動車運転者の注意散漫、操作者がマップ又
はスケジュールを単に更新するのに費さなければならな
い多くの時間により誤差を含むという大きな欠点があ
る。この問題の一つ解決策はナブスター衛星基地広域位
置決めシステム(GPS)に基づいた位置決めシステム
を用いることを含む。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ナブスターGPSは、
フィリップジィーマトスによるエレクトロニクス アン
ド ワイヤレス ワールド、1989年2月の「衛星に
よる広域位置決め」に記載されているが、システムの目
立った点をここに述べる。ナブスターGPSは略12時
間で、地球の傾斜軌道を各衛星が連続的位置情報を送信
する多くの衛星からなる。軍事利用で用いられる精密位
置決めのサービス(PPS)と、一般使用で用いられる
標準位置決めのサービス(SPS)との2つの位置決め
サービスがナブスターにより提供される。いくつかの特
徴は両システムに共通であるが、以下の説明はSPSに
限られる。これらの送信の伝搬時間、従って3つの衛星
から利用者への距離を測定することにより、利用者は3
次元でその位置の正確な計算を行うことができる。有効
な位置決め決定を行うのに、利用者は、100nsより
良い正確度で伝搬時間を測定し、衛星信号の夫々が略1
μs間隔でタイミングマークを有することを容易にする
必要がある。しかし、各衛星信号は原子クロックに同期
され、システムの通常の利用者はそのような正確なクロ
クを維持しない。その結果、利用者のクロックは、クロ
ックバイアスCB による誤り(言い替えれば、衛星時間
からの差)があると言われる。3よりむしろ4つの衛星
からの明らかな衛星信号伝搬時間を測定することによ
り、冗長度はCB を解くのに用いられえ、必要な3つの
正確な伝搬時間が計算されうる。信号伝搬時間は、光C
の速度により関連した衛星から利用者の範囲に対応する
利用者のクロックバイアスC B の補正以前に、衛星の明
らかな範囲は一定量だけ全て誤りであり、擬似範囲と呼
ばれる。
フィリップジィーマトスによるエレクトロニクス アン
ド ワイヤレス ワールド、1989年2月の「衛星に
よる広域位置決め」に記載されているが、システムの目
立った点をここに述べる。ナブスターGPSは略12時
間で、地球の傾斜軌道を各衛星が連続的位置情報を送信
する多くの衛星からなる。軍事利用で用いられる精密位
置決めのサービス(PPS)と、一般使用で用いられる
標準位置決めのサービス(SPS)との2つの位置決め
サービスがナブスターにより提供される。いくつかの特
徴は両システムに共通であるが、以下の説明はSPSに
限られる。これらの送信の伝搬時間、従って3つの衛星
から利用者への距離を測定することにより、利用者は3
次元でその位置の正確な計算を行うことができる。有効
な位置決め決定を行うのに、利用者は、100nsより
良い正確度で伝搬時間を測定し、衛星信号の夫々が略1
μs間隔でタイミングマークを有することを容易にする
必要がある。しかし、各衛星信号は原子クロックに同期
され、システムの通常の利用者はそのような正確なクロ
クを維持しない。その結果、利用者のクロックは、クロ
ックバイアスCB による誤り(言い替えれば、衛星時間
からの差)があると言われる。3よりむしろ4つの衛星
からの明らかな衛星信号伝搬時間を測定することによ
り、冗長度はCB を解くのに用いられえ、必要な3つの
正確な伝搬時間が計算されうる。信号伝搬時間は、光C
の速度により関連した衛星から利用者の範囲に対応する
利用者のクロックバイアスC B の補正以前に、衛星の明
らかな範囲は一定量だけ全て誤りであり、擬似範囲と呼
ばれる。
【0004】
【課題を解決するための手段】添付図面の図1は4つの
GPS衛星11,12,13及び14からの信号を受信
する利用者の自動車15の無線受信器16を示す。衛星
信号の4つの擬似範囲はR1,R2,R3及びR4で示
される。衛星及び自動車の位置は原点が地球の中心であ
る3次元座標として示される。図2は4つの衛星位置及
びそれらの夫々の擬似範囲の知識から次元座標及びクロ
ックバイアスを計算するようGPS受信器により用いら
れる式を示す。本質的ではないが、これらの式は計算を
促進するのに数値技術を用いて通常解決される。クロッ
クバイアスCB は式の残りと一致するよう次元メートル
を有することに注目するのは重要である。CB は光Cの
速度による割算により時間に変換されうる。
GPS衛星11,12,13及び14からの信号を受信
する利用者の自動車15の無線受信器16を示す。衛星
信号の4つの擬似範囲はR1,R2,R3及びR4で示
される。衛星及び自動車の位置は原点が地球の中心であ
る3次元座標として示される。図2は4つの衛星位置及
びそれらの夫々の擬似範囲の知識から次元座標及びクロ
ックバイアスを計算するようGPS受信器により用いら
れる式を示す。本質的ではないが、これらの式は計算を
促進するのに数値技術を用いて通常解決される。クロッ
クバイアスCB は式の残りと一致するよう次元メートル
を有することに注目するのは重要である。CB は光Cの
速度による割算により時間に変換されうる。
【0005】各衛星により送信されたデータは大きく3
組の情報、暦、天体暦及びクロック補正パラメータとか
らなる。暦は次の2時間に亘った衛星自体のコースに関
する詳細情報からなり、天体暦はより長い期間の完全な
衛星星座に関するあまり詳細ではない情報からなり、ク
ロック補正パラメータは利用者がGPS衛星自体のクロ
ック誤りを補正するのを可能にする。衛星送信は、暦、
天体暦及び50ビット/秒(bps)の速度でのクロッ
ク補正情報を含む直接シーケンス拡散スペクトル(DS
SS)からなる。SPSの場合では、1.023MHz
のチップ速度を有し、各衛星に独自である擬似ランダム
雑音(PRN)信号は、情報のスペクトルを拡散するの
に用いられ、次に1575.42MHzの中心周波数で
送信される。PRN信号は、GPS信号の早い取得及び
粗航法用に必要とされるタイミングマークを提供するの
で、粗/取得(C/A)コードとしてと知られている。
利用者受信器で受信された信号は、略2MHzの帯域幅
及び略−20dBの信号対雑音比(S/N)を有する。
加えて、衛星は夫々が3km/S以上の速度で可動する
ので、GPS信号は、、GPS中心周波数からのドップ
ラー周波数オフセットで受信される。その結果、固定G
PS受信器はGPS中心周波数から±4KHzまでの周
波数を有する信号を受信できなければならず、(通常の
場合のように)移動受信器は更に大きい周波数範囲に亘
って信号を受信できなけれはならない。データを回復
し、衛星信号の伝搬時間を測定するのに、GPS受信器
は、ドップラー周波数オフセットを取消すか許容し、各
衛星に関連するC/コードを生成しなければならない。
初めに、少なくともこれは、DSSS信号を比拡散する
ので非常に時間がかかり、入来及び局部的に生成された
PRNコードは正確に同期していなければならない。P
RNコード遅延を見つけるのに、受信器は、同期又は相
関の点が見つかるまで局部的に生成されたコードと多く
の異なる位置での入来コードとを比較しなければならな
い。1023チップのコード長で、この比較は長い手続
になりうる。しかし、一度各衛星に対する周波数オフセ
ット及びPRNコード遅延が分かれば、それらをトラッ
キングすることは比較的容易である。いくつかのかなり
の努力はGPSを用いることにより、正確な位置決めシ
ステムを作ることに向けられてきた。改善された正確性
を得る為の一つの技術は、移動受信器及び既知の位置で
の固定受信器用伝搬時間測定を行う異なるシステムを用
いることである。特許明細書WO第87/06713号
は、改善された正確性を得るよう多くの測定により伝搬
時間の値を付加的に平滑化する異なるシステムを示す。
しかし、ピンポイント的正確性を必要としないGPSの
多数の適用が存在し;例えば自動車群の操作者は数百メ
ートルだけの正確性を有する位置で恐らく満足する。
組の情報、暦、天体暦及びクロック補正パラメータとか
らなる。暦は次の2時間に亘った衛星自体のコースに関
する詳細情報からなり、天体暦はより長い期間の完全な
衛星星座に関するあまり詳細ではない情報からなり、ク
ロック補正パラメータは利用者がGPS衛星自体のクロ
ック誤りを補正するのを可能にする。衛星送信は、暦、
天体暦及び50ビット/秒(bps)の速度でのクロッ
ク補正情報を含む直接シーケンス拡散スペクトル(DS
SS)からなる。SPSの場合では、1.023MHz
のチップ速度を有し、各衛星に独自である擬似ランダム
雑音(PRN)信号は、情報のスペクトルを拡散するの
に用いられ、次に1575.42MHzの中心周波数で
送信される。PRN信号は、GPS信号の早い取得及び
粗航法用に必要とされるタイミングマークを提供するの
で、粗/取得(C/A)コードとしてと知られている。
利用者受信器で受信された信号は、略2MHzの帯域幅
及び略−20dBの信号対雑音比(S/N)を有する。
加えて、衛星は夫々が3km/S以上の速度で可動する
ので、GPS信号は、、GPS中心周波数からのドップ
ラー周波数オフセットで受信される。その結果、固定G
PS受信器はGPS中心周波数から±4KHzまでの周
波数を有する信号を受信できなければならず、(通常の
場合のように)移動受信器は更に大きい周波数範囲に亘
って信号を受信できなけれはならない。データを回復
し、衛星信号の伝搬時間を測定するのに、GPS受信器
は、ドップラー周波数オフセットを取消すか許容し、各
衛星に関連するC/コードを生成しなければならない。
初めに、少なくともこれは、DSSS信号を比拡散する
ので非常に時間がかかり、入来及び局部的に生成された
PRNコードは正確に同期していなければならない。P
RNコード遅延を見つけるのに、受信器は、同期又は相
関の点が見つかるまで局部的に生成されたコードと多く
の異なる位置での入来コードとを比較しなければならな
い。1023チップのコード長で、この比較は長い手続
になりうる。しかし、一度各衛星に対する周波数オフセ
ット及びPRNコード遅延が分かれば、それらをトラッ
キングすることは比較的容易である。いくつかのかなり
の努力はGPSを用いることにより、正確な位置決めシ
ステムを作ることに向けられてきた。改善された正確性
を得る為の一つの技術は、移動受信器及び既知の位置で
の固定受信器用伝搬時間測定を行う異なるシステムを用
いることである。特許明細書WO第87/06713号
は、改善された正確性を得るよう多くの測定により伝搬
時間の値を付加的に平滑化する異なるシステムを示す。
しかし、ピンポイント的正確性を必要としないGPSの
多数の適用が存在し;例えば自動車群の操作者は数百メ
ートルだけの正確性を有する位置で恐らく満足する。
【0006】理解される如く、GPSを用いる受信器は
かなり複雑で、高価である。本発明の目的は、固定点か
ら離れた一台又は複数台の自動車を位置決めするようG
PSに基いた非常に簡単なシステムを提供することであ
る。
かなり複雑で、高価である。本発明の目的は、固定点か
ら離れた一台又は複数台の自動車を位置決めするようG
PSに基いた非常に簡単なシステムを提供することであ
る。
【0007】本発明の第1の面によると、信号をGPS
から直接受信する手段を含む少なくとも一つの車載装置
と、信号をGPSから直接受信する第1の手段を含む固
定基地局とからなり、車載装置は、受信したGPS信号
を記録する手段と、記録されたGPS信号を基地局に再
送信する手段とを含み、固定基地局は車載装置により再
送信された記録GPS信号を受信する第2の手段と、第
1及び第2の手段に接続され車載装置がGPS信号を受
信した時に各自動車の位置を決定する位置決定手段とを
含むことを特徴とする広域位置決めシステム(GPS)
に使用される自動車位置決めシステムを提供することで
ある。
から直接受信する手段を含む少なくとも一つの車載装置
と、信号をGPSから直接受信する第1の手段を含む固
定基地局とからなり、車載装置は、受信したGPS信号
を記録する手段と、記録されたGPS信号を基地局に再
送信する手段とを含み、固定基地局は車載装置により再
送信された記録GPS信号を受信する第2の手段と、第
1及び第2の手段に接続され車載装置がGPS信号を受
信した時に各自動車の位置を決定する位置決定手段とを
含むことを特徴とする広域位置決めシステム(GPS)
に使用される自動車位置決めシステムを提供することで
ある。
【0008】GPS信号の再送信が行われる最大速度は
移動ユニット及び基地局の無線チャンネルの容量により
決定される。この再送信速度は、一般的にGPS信号の
元の速度により多少低く、異なる搬送周波数になる。
移動ユニット及び基地局の無線チャンネルの容量により
決定される。この再送信速度は、一般的にGPS信号の
元の速度により多少低く、異なる搬送周波数になる。
【0009】本発明による自動車位置決めシステムは、
既に自動車装置の一部である車載通信送信器を使用し、
これらは本質的ではないか、又はそれ以上の他の目的に
役立つと考えられる。
既に自動車装置の一部である車載通信送信器を使用し、
これらは本質的ではないか、又はそれ以上の他の目的に
役立つと考えられる。
【0010】車載装置は、予め決められた間隔で要求信
号を基地局から受信した際GPSデータの必要な記録を
行い、又は連続的に蓄積手段の先入り、先出し(FIF
O)を用いることができる。データは要求信号を基地局
から受信した際、データの記録の初めから所定の時間が
経過した時、又は所定時間間隔で再送信されうる。位置
決定を行うのに、衛星信号の送信時間は正確に知られな
ければならず、4つの衛星信号の受信により役立つ冗長
度は数ミリ秒までの誤りを解決するだけである。従っ
て、数ミリ秒内でなお正確である信号到着時間の粗測定
は基地局により必要とされる。この問題の一つの解決策
は、衛星データの記録で到着時間(TOA)信号を送信
する車載装置に対するものである。別な解決策は、衛星
データを確かな既知の間隔で記録し、次の間隔の始まる
前にデータを再送信する車載装置に対するものである。
ほとんどの場合において、車載装置は基地局がある特定
の信号の元の知識を有するように記録された衛星信号と
共に識別信号を送信する。特定の移動ユニットがその記
録されたデータを再送信するのが必要とされる場合、こ
の識別信号は余分になるが、基地局から不正な要求信号
を受信した場合に余分な保護度を提供する。
号を基地局から受信した際GPSデータの必要な記録を
行い、又は連続的に蓄積手段の先入り、先出し(FIF
O)を用いることができる。データは要求信号を基地局
から受信した際、データの記録の初めから所定の時間が
経過した時、又は所定時間間隔で再送信されうる。位置
決定を行うのに、衛星信号の送信時間は正確に知られな
ければならず、4つの衛星信号の受信により役立つ冗長
度は数ミリ秒までの誤りを解決するだけである。従っ
て、数ミリ秒内でなお正確である信号到着時間の粗測定
は基地局により必要とされる。この問題の一つの解決策
は、衛星データの記録で到着時間(TOA)信号を送信
する車載装置に対するものである。別な解決策は、衛星
データを確かな既知の間隔で記録し、次の間隔の始まる
前にデータを再送信する車載装置に対するものである。
ほとんどの場合において、車載装置は基地局がある特定
の信号の元の知識を有するように記録された衛星信号と
共に識別信号を送信する。特定の移動ユニットがその記
録されたデータを再送信するのが必要とされる場合、こ
の識別信号は余分になるが、基地局から不正な要求信号
を受信した場合に余分な保護度を提供する。
【0011】本発明の第2の面によれば、GPS信号を
受信する手段を含む本発明の第1の面による自動車位置
決めシステムで使用する受信されたGPS信号を記録す
る手段と、記録されたGPS信号を再送信する手段とも
含むことを特徴とする車載装置が提供される。
受信する手段を含む本発明の第1の面による自動車位置
決めシステムで使用する受信されたGPS信号を記録す
る手段と、記録されたGPS信号を再送信する手段とも
含むことを特徴とする車載装置が提供される。
【0012】本発明の第3の面によると、GPS信号の
再送信を車載装置から受信する第2の手段と、GPS信
号が受信された時点で車載装置の位置決定をする該第1
及び第2と手段に接続された手段とも含むことを特徴と
し、GPS信号をGPSから直接受信する第1の手段を
含み、本発明の第1の面によるシステムで使用する固定
位置基地局が提供される。
再送信を車載装置から受信する第2の手段と、GPS信
号が受信された時点で車載装置の位置決定をする該第1
及び第2と手段に接続された手段とも含むことを特徴と
し、GPS信号をGPSから直接受信する第1の手段を
含み、本発明の第1の面によるシステムで使用する固定
位置基地局が提供される。
【0013】
【実施例】本発明を添付の図3,図4及び図5を参照し
て説明する。
て説明する。
【0014】図3は一つの自動車15と一つの基地局3
5で動作する自動車位置決めシステムを示す。ナブスタ
ーGPS衛星11,12,13及び14からの送信車載
受信器16及び基地局受信器38の両方により受信され
る。移動受信器16により受信されたGPS信号は衛星
信号の短い部分を記録する蓄積及び制御手段18に供給
される。制御手段18は、基地局から要求信号(図示せ
ず)を受けた時、又はある時点で蓄積された信号を新し
く受信されたものである場合に連続的に、所定間隔でG
PS信号を記録する。次に記録信号は、低データ速度で
衛星により用いられる異なる搬送周波数で送信器19に
より基地局の受信器36に再送信される。信号は、記録
の開始後又は基地局からの要求信号の受信時所定間隔で
再送信される。前者の場合に、再送信された信号が、基
地局がどの自動車から信号が生じたかを知るようある種
の識別子を有することが必要である。信号が再送信され
る速度は、移動ユニットと基地局との間の無線チャンネ
ルの容量に依存するが、音声チャンネルが用いられる場
合、それらが受信され、サンプルされる速度より略10
00倍少ない。受信され、記録された衛星信号は略−2
0dBのS/N比を有し、再送信は恐らくS/Nの更に
大きな劣化を生じない。その結果、再送信データにかか
る誤り検出又は補正コードを含むことは通常必要ではな
い。基地局は又、受信器38を用いる衛星から直接GP
S信号を受信する手段を含む。受信器38からの信号
は、GPS天体暦のコピー及びシステムにより最近使用
のそれらの衛星用クロック補正データを維持する処理手
段37に送られる。処理手段37は、受信器36及び3
8により受信されたデータで、各記録された衛星信号か
ら順次ドップラーオフセット周波数を除去し、関連した
C/Aコードを各信号と相関させ、衛星擬似範囲を計算
することにより自動車15の位置を計算する。処理手段
37は又、自動車位置決めシステムが、最も望ましい衛
星からの信号を用い、より速く新しい視覚可能衛星を見
つけるよう、GPS天体暦のコピーを維持する。
5で動作する自動車位置決めシステムを示す。ナブスタ
ーGPS衛星11,12,13及び14からの送信車載
受信器16及び基地局受信器38の両方により受信され
る。移動受信器16により受信されたGPS信号は衛星
信号の短い部分を記録する蓄積及び制御手段18に供給
される。制御手段18は、基地局から要求信号(図示せ
ず)を受けた時、又はある時点で蓄積された信号を新し
く受信されたものである場合に連続的に、所定間隔でG
PS信号を記録する。次に記録信号は、低データ速度で
衛星により用いられる異なる搬送周波数で送信器19に
より基地局の受信器36に再送信される。信号は、記録
の開始後又は基地局からの要求信号の受信時所定間隔で
再送信される。前者の場合に、再送信された信号が、基
地局がどの自動車から信号が生じたかを知るようある種
の識別子を有することが必要である。信号が再送信され
る速度は、移動ユニットと基地局との間の無線チャンネ
ルの容量に依存するが、音声チャンネルが用いられる場
合、それらが受信され、サンプルされる速度より略10
00倍少ない。受信され、記録された衛星信号は略−2
0dBのS/N比を有し、再送信は恐らくS/Nの更に
大きな劣化を生じない。その結果、再送信データにかか
る誤り検出又は補正コードを含むことは通常必要ではな
い。基地局は又、受信器38を用いる衛星から直接GP
S信号を受信する手段を含む。受信器38からの信号
は、GPS天体暦のコピー及びシステムにより最近使用
のそれらの衛星用クロック補正データを維持する処理手
段37に送られる。処理手段37は、受信器36及び3
8により受信されたデータで、各記録された衛星信号か
ら順次ドップラーオフセット周波数を除去し、関連した
C/Aコードを各信号と相関させ、衛星擬似範囲を計算
することにより自動車15の位置を計算する。処理手段
37は又、自動車位置決めシステムが、最も望ましい衛
星からの信号を用い、より速く新しい視覚可能衛星を見
つけるよう、GPS天体暦のコピーを維持する。
【0015】2つの主な問題は、衛星信号のこのオフラ
イン、遠隔処理から生じうる。第1に、移動ユニットが
基地局から遠い距離にある場合、基地局は自動車が視覚
でき、位置決定に欠くことのできない衛星からの信号を
受信することができないことがありうる。従って、基地
局はその衛星用の最新の暦情報が奪われる。この問題の
可能性を減少する為、基地局GPS受信器用アンテナ
は、全方向性で、障害のない領域に取付けられるべきで
ある。非常に大きな領域をカバーすべき場合、相互通信
用手段を有する多数の物理的に分離した基地局の使用は
最も良い解決策である。基地局にとって、移動ユニット
により再送信から暦データを得ることは、完全な衛星暦
を提供するに充分な拡散スペクトルデータの記録及び再
送信が数時間かかるので、現実的なことではない。第2
の、従来の車載GPS受信システムにはあるが、この場
合に解決するのがより困難な距離の不確実性問題があ
る。衛星により用いられるPRNコードはミリ秒ごとに
繰り返し、その結果、受信され、局部的に生成されたP
RNコードの円形相関だけがGPS受信器が衛星信号送
信時間のサブミリ秒部分を計算するのを可能とする。信
号受信時間のミリ秒の整数は通常自動車の概略位置から
計算される。送信時間の1ミリ秒差が300kmの衛星
擬似範囲での差に相当するので、略100km内の自動
車位置の知識は信号送信時間でのミリ秒の整数の計算を
可能にする。自動車位置の正確性の度合は、セルラ無線
システムのどのセルが信号を基地局に再送信するのに用
いられるかの知識が得られうる。自動車位置が正確性
(100kmは1時間の走行より少ない)のこの度合ま
では分からない場合、衛星信号のデータビットエッジは
20msの間隔のタイミングマークとして作用しうる。
衛星信号のデータによる変調が原子クロックに同期され
るので、受信され、非拡散された信号のデータビットエ
ッジの位置は一ミリ秒以内でもやはり正確である送信時
間の粗測定を与える。この測定技術を用いるのに、衛星
信号の少なくとも20msは、記録が各衛星からデータ
ビットエッジを含むのを確実にするよう記録される必要
がある。第3の代替は概略の利用者位置を計算するのに
受信されたGPS信号のドップラーシフトを用いること
である。しかし、この方法は、更に少なくとも20ms
の衛星データが必要であり、特に利用者の自動車が移動
中の場合は数学的により複雑である。
イン、遠隔処理から生じうる。第1に、移動ユニットが
基地局から遠い距離にある場合、基地局は自動車が視覚
でき、位置決定に欠くことのできない衛星からの信号を
受信することができないことがありうる。従って、基地
局はその衛星用の最新の暦情報が奪われる。この問題の
可能性を減少する為、基地局GPS受信器用アンテナ
は、全方向性で、障害のない領域に取付けられるべきで
ある。非常に大きな領域をカバーすべき場合、相互通信
用手段を有する多数の物理的に分離した基地局の使用は
最も良い解決策である。基地局にとって、移動ユニット
により再送信から暦データを得ることは、完全な衛星暦
を提供するに充分な拡散スペクトルデータの記録及び再
送信が数時間かかるので、現実的なことではない。第2
の、従来の車載GPS受信システムにはあるが、この場
合に解決するのがより困難な距離の不確実性問題があ
る。衛星により用いられるPRNコードはミリ秒ごとに
繰り返し、その結果、受信され、局部的に生成されたP
RNコードの円形相関だけがGPS受信器が衛星信号送
信時間のサブミリ秒部分を計算するのを可能とする。信
号受信時間のミリ秒の整数は通常自動車の概略位置から
計算される。送信時間の1ミリ秒差が300kmの衛星
擬似範囲での差に相当するので、略100km内の自動
車位置の知識は信号送信時間でのミリ秒の整数の計算を
可能にする。自動車位置の正確性の度合は、セルラ無線
システムのどのセルが信号を基地局に再送信するのに用
いられるかの知識が得られうる。自動車位置が正確性
(100kmは1時間の走行より少ない)のこの度合ま
では分からない場合、衛星信号のデータビットエッジは
20msの間隔のタイミングマークとして作用しうる。
衛星信号のデータによる変調が原子クロックに同期され
るので、受信され、非拡散された信号のデータビットエ
ッジの位置は一ミリ秒以内でもやはり正確である送信時
間の粗測定を与える。この測定技術を用いるのに、衛星
信号の少なくとも20msは、記録が各衛星からデータ
ビットエッジを含むのを確実にするよう記録される必要
がある。第3の代替は概略の利用者位置を計算するのに
受信されたGPS信号のドップラーシフトを用いること
である。しかし、この方法は、更に少なくとも20ms
の衛星データが必要であり、特に利用者の自動車が移動
中の場合は数学的により複雑である。
【0016】図4は本発明による自動車位置決めシステ
ムの使用に適している移動受信器及び送信器のブロック
系統図である。衛星信号はrf増幅器22に供給するア
ンテナ20で受信される。rf増幅器の入力段は帯域フ
ィルタを通常含む。増幅器22の出力は混合器23で局
部発振器24の出力と混合され、混合器の出力は帯域フ
ィルタ26で濾波される。逓降交換段を一つだけ示す
が、、受信器のフロントエンドは2つ又はそれ以上のか
かる段を含む。衛星信号が混合逓降される公称中間周波
数は0から数MHzである。ゼロIF受信器の場合に
は、フィルタ26は低域通過型である。フィルタ26の
出力は、サンプリング速度がナイキストサンプリング基
準で決定されるアナログ/ディジタル変換器27でディ
ジタル化される。
ムの使用に適している移動受信器及び送信器のブロック
系統図である。衛星信号はrf増幅器22に供給するア
ンテナ20で受信される。rf増幅器の入力段は帯域フ
ィルタを通常含む。増幅器22の出力は混合器23で局
部発振器24の出力と混合され、混合器の出力は帯域フ
ィルタ26で濾波される。逓降交換段を一つだけ示す
が、、受信器のフロントエンドは2つ又はそれ以上のか
かる段を含む。衛星信号が混合逓降される公称中間周波
数は0から数MHzである。ゼロIF受信器の場合に
は、フィルタ26は低域通過型である。フィルタ26の
出力は、サンプリング速度がナイキストサンプリング基
準で決定されるアナログ/ディジタル変換器27でディ
ジタル化される。
【0017】アナログ/ディジタル変換器27の出力
は、カウンタ31によりアドレスされるランダムアクセ
スメモリー(RAM)28に蓄積され、カウンタ自体は
受信器制御装置30で制御される。このRAMの大きさ
は入来衛星信号か記録されサンプリング速度及び時間の
長さにより決定される。例えば、8ms用(ナイキスト
基準を満たすよう)2.046MHzでのサンプリング
は16Kビットのメモリーを必要とする。RAM28の
内容は送信器32によりアンテナ33を介して連続的に
送信される。実際のシステムでは、送信器32は移動ユ
ニット内に存在する送受信器の一部である。
は、カウンタ31によりアドレスされるランダムアクセ
スメモリー(RAM)28に蓄積され、カウンタ自体は
受信器制御装置30で制御される。このRAMの大きさ
は入来衛星信号か記録されサンプリング速度及び時間の
長さにより決定される。例えば、8ms用(ナイキスト
基準を満たすよう)2.046MHzでのサンプリング
は16Kビットのメモリーを必要とする。RAM28の
内容は送信器32によりアンテナ33を介して連続的に
送信される。実際のシステムでは、送信器32は移動ユ
ニット内に存在する送受信器の一部である。
【0018】これらの信号は基地局により受信され、処
理され、その実施例は図5のブロック系統図で示され
る。移動ユニットからの再送信された信号はアンテナ4
3で受信され、送受信器44に供給される。送受信器4
4は存在する通信リンクの一部である。基地局制御装置
44は送受信器に接続され、移動体からの信号を受信す
るのに加えて、それらの位置を計算し、現在の視界の全
ての衛星に対し、暦データの無数データコピーを維持す
る。GPS信号はGPS受信器38によりアンテナ40
を介して受信される。この受信器の目的は衛星暦及びク
ロック補正データを復号化することで、衛星信号取得を
容易にするよう恐らく暦データも復号化する。位置情報
は基地局には必要ないので、GPS信号の伝搬遅延を決
める必要はない、従って、局部的に生成したC/Aコー
ドを用いない非干渉復調に基づく信号非拡散技術を用い
ることは可能である。その他の点では、衛星データは、
従来ののシステムに対して前述した如く受信され、各自
動車に関する衛星擬似範囲を計算する基地局制御装置4
2により使用されるRAM41に蓄積される。非干渉復
調技術を用いるものよりむしろ基地局で完全なGPS受
信器を用いる一つの利点は、位置決定が異なる技術によ
りなされることを可能にすることである。基地局は、G
PSをそれ自体の位置を決めるのに用い、これが既に正
確に知られているので、GPS用の日付誤り期間までを
計算する。
理され、その実施例は図5のブロック系統図で示され
る。移動ユニットからの再送信された信号はアンテナ4
3で受信され、送受信器44に供給される。送受信器4
4は存在する通信リンクの一部である。基地局制御装置
44は送受信器に接続され、移動体からの信号を受信す
るのに加えて、それらの位置を計算し、現在の視界の全
ての衛星に対し、暦データの無数データコピーを維持す
る。GPS信号はGPS受信器38によりアンテナ40
を介して受信される。この受信器の目的は衛星暦及びク
ロック補正データを復号化することで、衛星信号取得を
容易にするよう恐らく暦データも復号化する。位置情報
は基地局には必要ないので、GPS信号の伝搬遅延を決
める必要はない、従って、局部的に生成したC/Aコー
ドを用いない非干渉復調に基づく信号非拡散技術を用い
ることは可能である。その他の点では、衛星データは、
従来ののシステムに対して前述した如く受信され、各自
動車に関する衛星擬似範囲を計算する基地局制御装置4
2により使用されるRAM41に蓄積される。非干渉復
調技術を用いるものよりむしろ基地局で完全なGPS受
信器を用いる一つの利点は、位置決定が異なる技術によ
りなされることを可能にすることである。基地局は、G
PSをそれ自体の位置を決めるのに用い、これが既に正
確に知られているので、GPS用の日付誤り期間までを
計算する。
【0019】移動ユニット位置が計算される場合、この
誤りは位置決定の正確性に改善を与える移動ユニット擬
似範囲から除去されうる。送受信器44はデータロギン
グ及び又はデータ送信を始める為、要求信号が基地局か
ら移動ユニットへ送られるのを可能にする。もし必要な
らば、自動車位置又は自動車の運転者への戻り方向を中
継もしうる。
誤りは位置決定の正確性に改善を与える移動ユニット擬
似範囲から除去されうる。送受信器44はデータロギン
グ及び又はデータ送信を始める為、要求信号が基地局か
ら移動ユニットへ送られるのを可能にする。もし必要な
らば、自動車位置又は自動車の運転者への戻り方向を中
継もしうる。
【0020】本明細書を読むと、他の変更は当業者には
明らかである。かかる変更は、GPSシステムやその部
品の設計、製造で既に知られている他の特徴を含み、既
にここで記載されている特徴の代り又は付加して用いら
れうる。請求範囲はこの出願で特定の組合せの特徴を形
成するが、本願の開示の範囲は請求範囲で現在請求され
ているのは同じ発明にかかわるか否か、又それが本発明
のような同じ技術問題のいくらか又は全て軽減するか否
かに拘らず、明示的に、暗示的に又はそのある一般的に
のいずれかでここに開示されたある新規な特徴又はその
組み合わせを含むことが理解されなければならない。
明らかである。かかる変更は、GPSシステムやその部
品の設計、製造で既に知られている他の特徴を含み、既
にここで記載されている特徴の代り又は付加して用いら
れうる。請求範囲はこの出願で特定の組合せの特徴を形
成するが、本願の開示の範囲は請求範囲で現在請求され
ているのは同じ発明にかかわるか否か、又それが本発明
のような同じ技術問題のいくらか又は全て軽減するか否
かに拘らず、明示的に、暗示的に又はそのある一般的に
のいずれかでここに開示されたある新規な特徴又はその
組み合わせを含むことが理解されなければならない。
【図1】信号を4つのGPS衛星から信号を受信する自
動車の無線受信器を示す図である。
動車の無線受信器を示す図である。
【図2】次元座標及びクロックバイアスを4つの衛星位
置及びその夫々の擬似範囲の知識から計算するべくGP
S受信器により用いられる式を示す図
置及びその夫々の擬似範囲の知識から計算するべくGP
S受信器により用いられる式を示す図
【図3】移動ユニットで受信され、基地局に再送信され
る4つのナブスター衛星からの信号を示す図である。
る4つのナブスター衛星からの信号を示す図である。
【図4】移動ユニット用の送信器、データ蓄積及び送信
器のブロック系統図である。
器のブロック系統図である。
【図5】基地局でのGPS受信器、送信器及びデータ蓄
積器のブロック系統図である
積器のブロック系統図である
11,12,13,14 GPS衛星
15 利用者自動車
16,36,38 無線受信器
18 蓄積制御手段
19,32 送信器
20,33,40,43 アンテナ
22 rf増幅器
23 混合器
24 発振器
26 帯域フィルタ
27 ディジタル変換器
28,41 ランダムアクセスメモリー
30 制御装置
31 カウンタ
35 基地局
37 処理手段
42 基地局制御装置
44 送受信器
Claims (10)
- 【請求項1】 信号をGPSから直接受信する手段を含
む少なくとも一つの車載装置と、信号をGPSから直接
受信する第1の手段を含む固定基地局とからなり、車載
装置は、受信したCPS信号を記録する手段と、記録さ
れたGPS信号を基地局に再送信する手段とを含み、固
定基地局は車載装置により再送信された記録GPS信号
を受信する第2の手段と、第1及び第2の手段に接続さ
れ車載装置がGPS信号を受信した時に各自動車の位置
を決定する位置決定手段とを含むことを特徴とする広域
位置決めシステム(GPS)に使用される自動車位置決
めシステム。 - 【請求項2】 車載装置は記録されたGPS信号を再送
信するのに加えて到着時間(TOA)信号を送信するこ
とを特徴とする請求項1の自動車位置決めシステム。 - 【請求項3】 車載装置がGPS信号を再送信する速度
は信号が記録される速度より遅いことを特徴とする請求
項1又は2の自動車位置決めシステム。 - 【請求項4】 車載装置は更に記録手段に接続された制
御手段を有し、制御手段からの信号は、記録手段に予め
決められた間隔で信号を記録させることを特徴とする請
求項1,2又は3の自動車位置決めシステム。 - 【請求項5】 GPSは衛星基地ナブスター(NAVS
TAR)GPSであり、該又は各基地局は衛星で使用の
GPS天体暦を得るための手段を有することを特徴とす
る請求項1乃至4のうちいずれか一項記載の自動車位置
決めシステム。 - 【請求項6】 基地局において、GPS天体暦を得る手
段はある局部的に生成された擬似乱数雑音コードを用い
ずにナブスターGPS信号を非拡散する手段を有するこ
とを特徴とする請求項5の自動車位置決めシステム。 - 【請求項7】 装置は、受信したGPS信号を記録する
手段と、記録されたGPS信号を再送信する手段とも含
むことを特徴とする、請求項1乃至6のうちいずれか一
項記載のシステムで使用する車載装置。 - 【請求項8】 装置は、受信されたGPS信号を記録す
る手段と、記録されたGPS信号及び到着時間(TO
A)信号を再送信する手段とを含むことを特徴とする、
GPS信号を受信する手段を含み、請求項2乃至7項の
うちいずれか一項のシステムで使用する車載装置。 - 【請求項9】 基地局は、車載装置からの信号の再送信
を受信する第2の手段と、GPS信号が受信された時に
車載装置の位置を決定する該第1及び第2の手段に接続
された手段とを含むことを特徴とし、GPS信号をGP
Sから直接受信する第1の手段を含み請求項1乃至6の
うちいずれか一項記載のシステムで使用する固定基地
局。 - 【請求項10】 車載装置の位置を決定する手段は、G
PSを用いて基地局の位置を計算し、次に異なる技術を
用いて車載装置の位置を計算することを特徴とする請求
項9の固定基地局。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB90044330 | 1990-02-28 | ||
GB9004433A GB2241623A (en) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Vehicle location system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0530024A true JPH0530024A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=10671717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3030468A Pending JPH0530024A (ja) | 1990-02-28 | 1991-02-25 | 自動車位置決めシステム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5119102A (ja) |
EP (1) | EP0444738A3 (ja) |
JP (1) | JPH0530024A (ja) |
GB (1) | GB2241623A (ja) |
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