JPH07506434A - 結合された信号追尾チャンネルを備えたナビゲーション受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 結合された信号追尾チャンネルを備えたナヒゲーション受信機 技術分野 この発明は一般に無線ナビゲーションシステムに関し、より特定的には複数個の 地上または空中を起点とした端末によって送信される無線信号がユーザ端末によ って受信され、ユーザ端末によってその位置および方位を計算するのに利用され る、三辺測量に基づくシステムに関する。

背景技術 三辺測量ナビゲーションシステムは、空間の１点の位置が、その空間における位 置が知られている他の３つの適切に位置付けられた基準点からその点までの距離 によって一意的に定められるという幾何学的原理に基づく。この原理に基づいた 無線ナビゲーションシステムは、共通の時間基準が埋込まれた信号を送信する、 基準点の送信端末を利用する。ユーザ端末は同じ共通の時間基準に対して基準端 末信号が到着する時間を測定することによって、基準送信端末の各々に対する自 らの範囲を判定し、したがって自らの位置を判定することかできる。ユーザ端末 が共通の時間基準を独立に追尾し続けるのに十分な精度のクロックを有していな ければ、ユーザ端末は４つの基準送信機からの信号の到達時間を測定することに よって、そのクロックを基準送信機の共通の時間基準と同期させておくこともで きる。

この原理は、プラットホーム上の複数個の点における受信ポー１−を利用し、基 準端末に関してのこれらの点の位置を測定することによって、プラットホームの 姿勢の測定に拡張することかできる。

一般に、所望されるナビゲーションデータは位置および姿勢たけてなく、これら のパラメータすなわち線速度および角速度の変化率をも含む。これらの目標を達 成するためには、キャリア変調か追尾されなければならないだけでなく、受信さ れた信号の各々についてキャリア位相および周波数も追尾されなければならない 。

三辺測量無線ナヒゲーションシステムのためのユーザ受信機システムは、アンテ ナと、対象となる周波数帯域を選択し増幅するための受信機「フロントエンド」 および対象となる無線周波数帯域を後続する信号処理により適した中間周波数帯 域に変換するための「ダウン」コンバータと、受信された信号から所望の情報を 抽出するためのシグナルプロセッサとからなる。今日では一般に、受信された信 号はベースバンドに変換され、そこにおいて同相（１）および直交（Ｑ）信号サ ンプラおよびデジタイザとそれに続くデジタルシグナルプロセッサとが、信号か らレンジおよびレンジレートデータを抽出するのに用いられる。

受信された各信号のＩおよびＱサンプルがらのレンジおよびレンジレートデータ の抽出は、相関プロセスで開始される。■およびＱサンプルは基準信号サンプル によって乗算されるが、この基準信号は送信された信号の論理的に生成された複 製であって、乗算の結果得られた積はその前の積とともに累積されて、ノイズお よび干渉が著しく減少した平滑化されたＩおよびＱ値が得られる。

平滑化されたＩおよびＱサンプルは、受信された信号のキャリア位相、キャリア 周波数、および変調位相と、対応する局所的に発生された基準信号の対応するパ ラメータとの間のオフセットすなわち不整合に関する情報を得るためにさらに処 理される。この段階で行なわれる２つの付加的な機能は、受（ｉされた信号の振 幅を予測することと、キャリアに与えられているかもしれないいかなる補助的な データ変調をも回復させることとである。従来の受信機では、これらの処理ステ ップはすへて受信された信号各々に対し個別に行なわれる。

キャリア位相、キャリア周波数、および変調位相の予測値を提供する追尾ループ か設けられる。平滑化されたＩおよびＱデータの現在のセットを処理した後、追 尾ループは更新され、その結果受信機内の局所的クロックに対するキャリア位相 および周波数ならびに変調位相の更新された予測値かもたらされる。同時に、信 号の振幅およびキャリアデータビットの補助的な量が更新される。次の相関間隔 の開始に先立ち、ギヤリア位相および周波数ならびに変調位相の更新された予測 値か用いられて、後続する相関間隔の間１１号の相関関係が適切であることを保 証する目的で相関プロセッサ内の基準信号発生器のキャリア位相および周波数な らびに変調位相を調節するのに用いられる訂正コマンド信号か導出される。

上述のタイプのナヒゲーションシステムの一例は、アメリカ合衆国の政府によっ て開発されたＮＡＶＳＴＡＲグローハルボジショニングシステム（ＧＰＳ）であ る。ＮΔ■５ＴＡＲシステムは１８個から２４個の軌道周回衛星の配列からなり 、これらは疑似ランダムレンジ信号を送信し、適切な装備を備えたユーザはこの 信号から地表またはその近くてあればどこでも３次元的な位置、速度およびタイ ミングの情報を得ることかてきる。ＮＡＶＳＴＡＲ／ＧＰＳに関する詳細は、ｒ ナヒゲーション：ナビゲーション学会ジャーナル（ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ：Ｊｏ ｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｉｏｎ　ｏｆＮａｖｉｇａｔｉｏ ｎ　）　Ｊ第２５さ第２号（その全体）、１９７８年１２月に提供されている。

従来のナビゲーション受信機は複数個の受信された信号を独立に処理する。した かって従来のナビゲーション受信機は、個々の信号の各々を処理するに当たって 、複数個の受信信号に含まれる集合的な情報を利用しないことにより、それら受 信機の持つ理論的な性能の可能性を実現できていない。

発明の開示 結合された信号追尾チャンネルを備えるナビゲーション受信機は、受信機に既知 の位置にある複数個の空間的に分散させられた送信機の見通し線のレンジ内のプ ラットホームｌｘで動作する。送信機は同期された送信機クロ・ツクによって維 持されるような時間の特定的の関数である変調された正弦キャリアを送信する。

ナビゲーション受信機は、信号の送信と関連の時間を知り、送信機のクロックに 同期しているそれ自体のクロックにより受信時間をｉｆ！１定して、各送信機へ の１／ンジを定めることかできる。キャリア周波数内のドツプラシフｌ−を測定 することにより、受信機は各送信機に対するレンジの変化率を判断することかで きる。このデータから、受信機およびそのプラットホームの位置および位置の変 化率か判定されｉ！する。プラットホームムに複数の受信ボートか装備されてい れは、受信機は測定プロセスに（ｊ加的に見通し線経路を含むことによりプラッ トホームの姿勢および姿勢の変化率をも判定することかてきる。

この発明は受信機内のシグナルプロセッサに関するものておって、これはブラッ トホー１、の受信ポートに到達する信号ずへてについてギヤリア位相、キャリア 周波数、変調位相、およびキャリア振幅を定期的に測定し、受信された（３号す べてについてキャリア位相、キャリア周波数、および変調位相の現在の値を定期 的に予測するものであって、予測のプロセスは各パラメータ予測について、見通 し線経路の相対的なジオ１１−リ、受信機のクロック時間の動力学、ならびに受 信機のプラットホームムの動力学および運動の制約を考膚して統計学的に適切な 態様で適正に結合された複数個の受信された信号に対するパラメータ測定を用い 、それにより受信された信号の各々について、独立的な測定のみでもたらされる であろうものよりも正確なキャリア位相、キャリア周波数、および変調位相の予 測値が得られるようにする。したがって、これらの基本的な信号パラメータのよ り正確な予測値は、プラットホームの位置および姿勢ならびにこれらの量の変化 率に対するより正確な予測値をもたらすということになる。

この発明の１つの目的は、キャリア位相、キャリア周波数、および変調位相か、 断続的な信号の減衰、ノイズ干渉、マルチパス干渉、ならびに信号の妨害および 断絶の期間中に、より信頼性高く追尾され得るような態様で、見通し線動力学の ための完全なモデルを用いることにより、リアルタイムの位置、速度、姿勢、お よび姿勢変化率のより正確で継続的な更新を得て、かつより低い信号しきい値ま で補助的データ変調の回復を行なうことである。

この発明の他の目的は、いくつかの位置からの広帯域信号データを結合するため の信号処理の上述の技術を用いることにより、地上、海上、または空中の測量な どの処理後の正確なキャリアのアプリケーションのための改良された性能を提供 することである。

図面の簡単な説明 図１は、従来のナビゲーション受信機のための信号処理装置の機能的ブロック図 であって、これらの受信機の分断された信号追尾構造の特性を示す。

図２は、この発明の好ましい実施例のための信号処理装置の機能的ブロック図で あって、結合された信号追尾構造を示す。

図３は、この発明の好ましい実施例における結合されたフィルタ処理装置の動作 を制御するソフトウェアルーチンの機能的な関係を示す図である。

図４は、この発明の好ましい実施例における信号処理装置で行なわれる信号処理 動作のタイミングを示す図である。

図５は、ナビゲーション状態ベクトルとＬＯ３状態ベクトルとの定義を提供する 図である。

図６は、ベースＬＯ３状態および増分したＬＯ３状悪がいかに離散的時間ととも に進行するかを説明し、ＬＯ３状り遷移マトリックスを規定するものである。

図７は、結合されたフィルタシグナルプロセッサへの入力データベクトルを規定 し、データベクトルがいかに増分ＬＯ８状態ベクトルの非線形関数としてモデリ ングされ得るかを示すものである。

図８は、図７で導入された非線形関数をさらに規定するものである。

図９は、図７で導入された非線形関数の定義の続きであって、外部速度センサに よって供給された速度補助項を、増分ＬＯ３状態ベクトルのある一定の成分に関 連付けるものである。

図１０は、信号振幅予測器ルーチンを行なうに当たって結合されたフィルタシグ ナルプロセッサによって実行される動作の詳細を示すものである。

図１１は、テレメ）・リデータ復調ルーチンを行なうにあたって結合されたフィ ルタシグナルプロセッサによって実行される動作を特定するものである。

図１２は、フィルタ利得調節ルーチンを行なうに当たって結合されたフィルタシ グナルプロセッサによって実行される初期動作の詳細を示すものである。

図１３は、フィルタ利得調節ルーチンを行なうに当たって結合されたフィルタシ グナルプロセッサによって実行される動作の詳細の続きである。

図１４は、フィルタ利得調節ルーチンを行なうに当たって結合されたフィルタシ グナルプロセッサによって実行される動作の詳細の続きである。

図１５は、フィルタ利得調節ルーチンを行なうに当たって結合されたフィルタシ グナルプロセッサによって実行される動作の詳細の続きである。

図１６は、フィルタ利得調節ルーチンを行なうに当たって結合されたフィルタソ ゲナルプロセッサによって実行される動作の詳細な説明の最終部分である。

図１７は、ＩＱ結合器ルーチンを行なうに当たって結合されたフィルタシグナル プロセッサによって実行される初期動作の詳細を示すものである。

図１８は、ＩＱ結合器ルーチンを行なうに当たって結合されたフィルタッグナル プロセッサによって実行される動作のＢＴ細な説明の最終部分である。

図１９は、移動体の位Ｗおよび姿勢評価器ルーチンを行なうに当たって結合され たフィルタソゲナルプロセッサによって実行される初期動作を詳細に示すもので ある。

図２０．２１．２２および２３は、移動体の位置および姿勢評価器ルーチンを行 なうに当たって結合されたフィルタシグナルプロセッサによって実行される動作 の訂細な説明の続きである。

図２４は、移動体の位置および姿勢評価器ルーチンを行なうに当たって結合され たフィルタシグナルプロセッサによって実行される動作の詳細な説明の最終部分 である。

図２５は、基準発生器コマンドセットアツプルーチンを行なうに当たって結合さ れたフィルタシグナルプロセッサによって実行される動作を詳細に示すものであ る。

結合された信号追尾チャンネルを備える無線ナビゲーノヨシ受信機の好ましい実 施例は、ＮＡＶＳＴＡＲ／ＧＰＳによって例示されるような衛星を基準とした無 線ナビゲーションシステムにおけるその応用との関連で説明される。

ＧＰＳおよび池の到着時間ナビゲーションシステムにおいてよく用いられる信号 追尾技術のいくつかの変形が、何年にもわたって特許および他のＴ’４１行物に おいて記載されてきた。そのような変形はすへてナビゲーションシステムの一般 的な周波数帯域を選択するためのアンテナおよび受信機のフロントエンド、なら びにダウンコンバータ段とそれに続くノイズおよび干渉をさらに低減するための 付加的な周波数を選択する要素を含む。複数の受信アンテナがある場合、これら の構成要素の並列のセットか使用される。今日の受信機の技術においては、ベー スバンドにおいて同相および直交のミックスダウン出力をサンプリングし、残っ た（ｉｌＴ　％処理動作をデジタルハードウェアおよびマイクロプロセッサで行 なうということが今や慣例である。解説の便宜を図るため、類似のデジタルの実 現例が本発明の好ましい実施例の説明のための基準となる。当業者は、発明の原 理かアナログ技術およびデジタル技術の組合せに基づく受信機の実現例にも等し い効果を伴って応用され得るということを理解するであろう。

単一アンテナのユーサ端末のための従来の受信機の復調器部分か図１に示される 。同相および直交信号サンプル１０６のデジタル表現は４つの基準送信機信号の 各々に付き１つである４つの相関器チャンネル１１０．１１２．１１４および１ １６に与えられる。各相関器チャンネルは、相関器１１８、基準発生器＋２０、 およびループフィルタ１２２からなる。複合受信信号のサンプルは基準発生器１ ２０によって供給された基準信号のサンプルによって相関器＋１８内で乗算され 、相関間隔にわたって合計されて、）イズおよび干渉か７５’　ｌｙ　＜減った 平滑化されたＩおよびＱ値か得られる。

基準信−Ｊは特定の相関器チャンネルと関連の特定の基準送信機によって放送さ れる信号の複製である。ＧＰＳの場合、基準発生器のサンプルは拡散スベク１ヘ ルコート発生器とキャリア位相発生器とからなるデジタル／Ｘ−１−ウェアによ って発生される。

信号の相互関係からもたらされるＩおよびＱ値はループフィルタｌ　２２内でさ らに処理されて、入来するキャリア位相および周波数ならびに変調コートと、対 応する基準信号の量との間のオフセラ１−すなわち不整合なとに関する情報をも たらす。ループフィルタ＋２２によって行なオ）れる２−）の付ＩＪＩＩ的な機 能は、受信された信号の振幅の予測と、キャリアに加えられているかもしれない いかなる補助的なデータ変調をも回復させることとである。従来の受信機におい ては、これらの処理ステップはすへて特定の基準送信機および特定のユーザアン テナによって規定される各経路について個別に行なわれている。

位相ソフトキーイングによってデータを加えられたキャリアについては、Ｉおよ びＱ相関器出力は典型的にはコスタスループを備えるループフィルタ＋２２によ って処理される。ギヤリアか拡散スベク１〜ル信号によって送信機においてさら に変調されるならば、■およびＱ相関器出力は典型的には遅延ロックループまた はタウ−ディサループても処理される。新しいＩおよびＱデータにより、ループ フィルタ１２２は受信機内の局所クロックに関してのキャリア位相および周波数 ならびに変調コードの予測値を更新させられ、これらの値をナヒゲーション予測 器１５０に送る。

同時に、信号振幅およびキャリアデータビットの補助的な量か更新される。次の 相関間隔の開始に先立ち、キャリア位相および周波数ならびに変調コードオフセ ットの更新された予測値は、次の相関間隔の間の適切な信号の相関を確実にする 目的で基準発生器１２０へ訂正コマンド信号を導出すへくループフィルタ１２２ によって用いられ、る。

上で論じられたタイプの従来のナビゲーション受信機およびその中で使用される 信号処理技術に関するさらなる詳細は、米国特許第４，４４５，１１８号、第４ ，４６８゜７９３号、第４，４８５．３９３号、第４，５７８，６７８号、第４ ，７５４，４６５号、第４，７８５，４６３号、第４，８２１．２９４号、およ び第４，９２８，１０６号に見ることができる。上記の特許はこの明細書に引用 により援用される。

図１に示した先行技術では、処理ステップはすへて分断された態様で行なわれる ということに注意されたい。異なった送信機に割当てられたチャンネル間には相 互作用はない。本質的に、このタイプの構造は経路力学における統計学的な相互 関係を無視しており、特に信号が減衰している間、または強い干渉の存在下で動 作しているときには信号追尾性能を損なうものである。図２に示すように信号追 尾チャンネルを一緒に結合することによって、不利な受信条件下であっても優れ た信号追尾性能を達成することか可能である。

結合された信号追尾チャンネルをイアするナビゲーション受信機の好ましい実施 例における復調器部分か図２に示される。受ｆＪ機のフロントエンドは従来のも のであり、引用により援用される特許で完全に説明されている。前述のように、 今日の受（ｉ機の技術ではベースバンドにおいて同相および直交ミックスダウン 出力をサンプリングし、残りの信号処理動作をデンタルハードウェアおよびマイ クロブロセソザで行なうことは慣例となっている。従来の受信機フロントエンド からのこれらのサンプリングされた同相および直交出力は、相関器システム２０ ８への入力２０６を形成する。

相関器システム２０８は４つの相関器チャンネル２１０゜２１２．２＋４および ２＋６を含み、相関器チャンネルの各々は相関器２１８と基準発生器２２０とか らなる。相関器２１８と基準発生器２２ｇとは本質的に図１に示された従来の分 断された受信機の復調器で用いられるものと同しである。これらの受信機要素の 設計に関する詳細は、前述の特許の引用例においても見られる。

発明の本質は結合されたフィルタ処理装置２３０内に含まれており、このフィル タ処理装置２３０は相関器システム２０８との組合せにおいて図１における従来 の分断された復調器構造と比へてより効果的にナビゲーションデータを生成する 。

相関器システム２０８からの１およびＱデータのセ・ノドは、結合されたフィル タ処理装置２３０によって行なわれる計算のための基準を提供する。ＧＰＳナビ ゲーションに関していえは、新しいデータセットは典型的にはデータ７＜ス２３ ２において２０ミリ秒の間隔て利用可能にされる。

結合されたフィルタ処理装置は、従来の位相口・ツクループ、コスタスループ、 または遅延ロックループと違って、制ｉ卸チャンネルからの入力バスデータのセ ットの結果であるような態様でデータセットを合わせる。

複数の受信アンテナか使用される場合、各アンテナはそれ自体の受信機フロンｌ −エンドおよびそれ自体の相関器システム２０８にフィートするであろうことに 注意するへきである。すへての相関器システム２０８はデータバス２３２および 制御ハス２３４によって、結合されたフィルタ処理装置２３０と通信する。

速度補助システム２３５は、極度の信号妨害かある場合には、結合されたフィル タシグナルプロセッサ２３０によって用いられるプラットボーム受信アンテナと 衛星との間の利用可能なＬＯ３経路の組に投影されるようなブラソトホーム速度 の測定を提供する。地上の移動体の場合、これらの速度成分は典型的にはフラッ クスゲートコンパスおよび速度計から導き出される。海上の移動体の場合、速度 補助情報（よ典型的にはフラックスゲートコンパスと対水速度インジケータとか ら導き出される。航空機の場合、これらの成分は慣性測定ユニット（ＴＭＵ）か ら導き出されるかもしれない。速度補助システムはデータバス２３２および制御 バス２３４によってシグナルプロセッサと通信する。

結合されたフィルタ処理装置２３０の好ましい実施例は、相関器システム２０８ にデータバス２３２および制御バス２３４によって接続され、図３で示されるソ フトウェアルーチンを行なう、インテル（Ｉｎｔｅｌ）８０４８６またはモトロ ーラ（八１ｏｔｏｒｏｌａ）　６８０４０なとの種類の１つ以上のマイクロプロ セッサである。

典型的には２０ミリ秒の間隔て、相関器システム２０８および速度補助システム ２３５からの生のデータベクトルＺ　ｄａｔａはデータバス２３２を介して送ら れて処理される。このデータのフォーマットは典型的にはデータベクトルの各成 分につき８ビットである。各相関器チャンネルにつき、測定された相関にかかわ る６個のデータ成分と、適切な見通し線経路へのプラットホーム速度の投影であ る７番目の成分とかある。相関成分は当該技術分野において（１）バンクチュア ルコードｌおよびＱ出力、（２）遅延ヨー１”　！およびＱ出力、ならびに（３ ）先行コードＩおよびＱ出力として知られており、これらは同相および直交の位 相基準ならびにパンクチュアルコード、先行コード、および遅延コード基準のた めの累積された相関値にそれぞれ対応する。

データベクトルＺ　ｄａｔａは図３で認識される６つのルーチンに従って結合さ れたフィルタシグナルプロセッサ２３０（図２）によって処理され、この処理の 結果１組のコマンドが制御バス２３４によって典型的には２０ミリ秒の間隔で基 準発生器２２０（図２）に送られる。各基準発生器のコマンドは典型的には３２ ビツトワードであって、次の相関間隔の始めにおける基準信号位相および周波数 ならびに変調位相のための値からなる。基準発生器コマンドの配列はｓｆ、ｘ　 ｃｏｎｔｒｏｌの記号で表記される。

結合されたフィルタシグナルプロセッサ２３０（図２）への他の入力は、差分訂 正ステーションからの遠隔発生訂正信号２３６とシステム初期設定データ２３８ とである。

遠隔発生訂正信号２３６は、受信された信号の位相における不確かさを補償する に当たり特に重要である。ＧＰＳでは、そのような不確かさは、衛星クロックに おけるドリフト、および未知の電離層および対流圏の遅延により実際の軌道モデ ルパラメータがそれらの公称の放送値からずれていることによって引起こされる 。受信された信号のキャリア位相および周波数ならびに変調位相のずれは、位置 の固定された較正ステーションおよびナビゲーションシステムを使用するプラッ トホームムにとってほとんど同一として見られので、ドリフトの予測値はプラッ トホームに放送されてもよく、そのプラットホームで結合されたフィルタシグナ ルプロセッサによって取除くことかてきる。ＧＰＳ技術分野ては差分ＧＰＳ動作 （ＤＧＰＳ）として知られており、工業基準フナ−マッ１−に基づく文献ＲＴＣ Ｍ−１０４、リリース２．０（海事サービス技術委員会、ビイ・オウ・ボックス ＋　９０８７、ワシントン・ディ・シイ、２００３６　（Ｒａｄｉｏ　Ｔｅｃｈ ｎｉｃａｌ　Ｃｏｍｍ１ｓｓｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　５ｅｒｖｉｃ ｅｓ。

Ｐ、Ｏ，ＢＯＸ　＋９０８７．　Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ、　Ｄ、Ｃ，２００３Ｇ 　）　）で完全に説明されている、このモードの動作は、本発明においては、訂 正を当該技術において慣例的であるようにナビゲーション計算の下流で与えるの ではなく、信号追尾プロセス内で直接に与えることによって実現される。

システム初期設定データ２３８は、時定数ａｌｐｈａ−ｆｉｓｔおよびプロセス ノイズ定数ｑ　ｆｉｌｔからなり、これらはプラットホームムの運動、相関器シ ステム２０８（図２）から予想されるｄ１１１定ノイズレベル５ｆ−ｒを特定す るパラメータ、およびブラッｌ−ホームナビゲーション状聾５ｆ−ｐａｒｔの初 期予測値を記述するものである。

結合されたフィルタシグナルプロセッサ２３０（図２）の出力は、ブラフ）−ホ ームナビゲーションデータ（または状態）２４２である。単一アンテナを存する プラットホームの場合については、これらの状態は典型的にはｘｌ！標の読み、 Ｘ座標の読み、および高度ならびにこれらの量の変化率である。加えて、シグナ ルプロセッサはナビゲーションシステムの内部のシステムクロックと時間基準と の間のオフセットを予測してもよい。これらの出力は従来のナビゲーションシス テムと同じタイプのものである。

複数のアンテナを有するプラットホームの場合には、プラットホームの方向およ び運動の状態が出力として提供されてもよい。典型的にはこれらは局所的なＸ座 標とＸ座標と高度とのデータに関してのプラットホームのロール、ピッチ、およ びヨーの角度、ならびにこれらの角度の変化率である。

相関器システム２０８（図２）と結合されたフィルタシグナルプロセッサ２３０ （図２）との間の相互作用のスケジュールは図４に示される。この図は相互作用 の３つのフレーム、すなわち（ｋ−１）番目のフレーム、ｋ番目のフレーム、お よび（ｋ＋１）番目のフレームを表すものである。各フレームは、ｔｌで表示さ れる時刻に、割込信号で開始するが、この信号は相関器チャンネル２１０．２１ ２．２１４、および２１６（図２）の１つからの、データバス２３２上のデータ が利用可能であることををシグナルプロセッサに伝える、相関システムによって 与えられるものである。シグナルプロセッサは期間ｔｌ−ｔ２の間にデータを読 出し、期間ｔ２〜ｔ３の間に図３で特定されるルーチンを行ない、間隔ｔ３〜ｔ ４の間に制御バス２３４（図２）を介して相関器システムに結果として得られた コマンドデータを転送する。

コマンドデータは、相関器システムにおける相関器チャンネルの基準発生器を調 節するのに用いられるキャリア位相、キャリア周波数オフセット、および変調コ ードオフセットの最も近い予測値からなる。これらの予測値は衛星の運動、ＤＧ ＰＳのバイアス、（利用可能であれば）速度補助、およびキャリア位相測定から 導きだされたＬＯ３距離と変調コードオフセット測定から導き出されたＬＯ３距 離との差によって明示される分散伝播効果を、考慮したものである。

次の相関間隔はｔ４で始まり、次の処理サイクルが始まる次のｔｌで終了する。

相関間隔は通常、テレメトリデータピット遷移にロックされ、その結果相関器チ ャンネル間に非同期の相関間隔がもたらされる。特定的には各システムサイクル の間、すなわちすべての相関器チャンネルを処理するのに必要とされる時間期間 の間に、シグナルプロセッサは「先着順」方式で相関器チャンネルを処理する。

相関器チャンネルの割込みを処理した後、シグナルプロセッサは次の相関器チャ ンネルを処理して割込みを発生する。行なわれる処理ステップは各相関器チャン ネルについて同しものである。ＧＰＳのためのシステムのサイクル時間はおよそ ２０ミリ秒である。

結合されたフィルタシグナルプロセッサ２３ｏ（図２）によって行なわれる動作 、およびそれらが現れるルーチンは次のとおりである。

匣　艶作　とシ ｌ、　相関器データを読出す　ｓｉｇ、ａｍｐ、ｅｓｔ。

２、　信号の振幅を予測する　ｓｉｇ、　ａｍｐ、　ｅｓｔ。

３、　テレメトリデータピッ１〜を回復す　ｔｅｌｅｍ、　ｄａｔａる　ｄｅｍ ｏｄ。

４、　最も最近に更新されたチャンネル　ｆｉｌｔｅｒ　ｇａｉｎからＬＯ３状 態を外挿する　ａｄｕｓｔ５、　残差を更新し、信号の質を評価す　ｆｉｌｔｅ ｒ　ｇａｉｎ６、　フィルタ利得および共分散を更新　ｆｉｌｔｅｒ　ｇａｉｎ する　ａｄｕｓｔ ７、　時間ｔ４に対するＬＯ３状聾を更　ＩＱ　ｃｏｍｂｉｎｅｒ新する ８、　時間ｔ４に対する現在のチャンネ　ＩＱ　ｃｏｍｂｉｎｅｒル基準ベクト ルを更新する ９、　次の時間ｔ４にＬＯ３状聾ヘクト　［Ｑ　ｃｏｍｂｉｎｅｒルを外挿する １０、次の時間ｔ４に基準および全体的　ＩＱ　ｃｏｍｂｉｎｅｒ状態を外挿す る 比　次の時間ｔ４に対するナビゲーシ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｐｏｓ、＆ヨン状態を 更新する　ａｔｔ。

１２、送信時における衛星の位置および　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｐｏｓ、＆速度を発 見する　ａｔｔ。

１３、次の相関間隔のためのＬＯ３位相　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｐｏｓ、＆および周 波数を予測する　ａｔｔ。

＋４．　差分訂正でＬＯＳ値を訂正する　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｐｏｓ、＆ａｔｔ。

１５、このチャンネルの位相および周波　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｐｏｓ、＆数　ため の新しいベース値を初期　ａｔｔ。

設定する １６、衛星のステータスおよび相関器チ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｐｏｓ、＆ンヤネル の割当てを更新する　ａｔ　ｔ。

１７、現在のチャンネルのためのコマン　ｒｅｆ、　５ｅｔｕｐドを計算する 列挙されたステップ各々を通して行なうことは、１つの相関器チャンネルからの 相関データの読出しとその相関器チャンネルへのコマンドの書込みに対応する。

結合されたフィルタシグナルプロセッサ２３０（図２）によって行なわれる最初 の３つのステップは、テレメトリデータ復調器ルーチン２４４（図３）および信 号振幅予測器ルーチン２４６によって包含されており、データバスからのデータ の読出し、信号振幅の予測、およびテレメトリデータビットの回復に関わるもの である。ステップ４から６はフィルタ利得調節ルーチン２４８において行なわれ る。

受信機が急速に変化する信号の状態に適合することがてきるように十分に素早く 行なわれなければならないこのルーチンでは、測定の残差のための統計的に最良 の重み付けが展開される。フィルタの残差か計算され、信号の質が評価され、新 しい利得か計算される。

ステップ７から１０はＩＱ結合器ルーチン２５０で行なわれる。受信機チャンネ ル測定出力（キャリア位相および周波数ならびに変調コート位相全体）か見通し 線のジオメトリを参照せずに各チャンネル内で独立に発生される従来のＧＰＳ受 信機と違い、本発明はすへてのチャンネルの生のＩＱ測定値を統計的に最適な態 様で見通し線のジオメトリおよび経路間の処理の相関を用いて処理する。さらに 、のための状部予測値か更新される。その結果得られた相関器状態の予測値はＬ Ｏ３量の予測値全体を更新するのに用いられ、これらは次の相関間隔のための開 始時間に外挿される。これらの全体的な値は移動体の位置および姿勢評価器ルー チン２５２にフィードされる。

移動体の位置および姿勢評価器ルーチン２５２てはステップ１１から１６か行な われる。外挿されたＬＯＳ値と線形化されたジオメトリとかナビゲーション状態 の最少自乗誤差の予測値を発生するのに用いられる。これらのデータはアプリケ ーションに応して外部ディスプレイまたは記憶れた信号のための予測衛星位置が 予測され、送信の遅延および送信遅延の変化率の「最も良い」予測値か計算され る。

これらの予測値はもしそのようなデータか利用可能てあれば差分訂正データを用 いて調節される。最後に、新しく視野に入った衛星からの信号受信のスケジュー ルおよび長期にわたって視界から隠れていた衛星のサーチに関わるハウスキーピ ング動作が行なわれる。

送信遅延および送信遅延の変化率は、基準発生器コマンドセットアツプルーチン ２５４（ステップ１７）で、処理中の相関チャンネルの基準発生器２２０（図２ ）のためのキャリア位相および周波数ならびに変調コード位相調節コマンドに変 形される。この変形のプロセスで、理想的なしＯ８送信遅延および遅延率は、キ ャリア位相と変調コート位相測定との間に存在するかもしれないゆっくりと変化 するバイアスを補償される。また、現在の相関器チャンネルに送られたコマンド は、特定のセットポイントにずらされてもよい。

結合されたフィルタシグナルプロセッサ２３０（図２）の設計の根底にあるのは 、ランダムな励起を伴なう動的システムを説明するための馴染み深い状態変数モ デリングアプローチである。このモデルの構造は図５から９で規定される。

ナビゲーションプラットホーム基準系では、関与する量は、ブラットホームの位 置、姿勢、および運動を、地上に固定された座標系で記述するナヒゲーション状 態ベクトルｓｆ、ｐａｒｔを含むもの、ならびに同し量を個々のプラットホーム 受信アンテナから衛星の各々への距離および距離の変化率とて記述するＬＯ３状 態ベクトルｓｆ、ｌｏｓを含むものである。「状態」は状態変数のための特定の 値の集合に対応する。

ナヒゲーション状態ベクトルおよびＬＯ３状態ベクトルは図５て規定される。ブ ラットホームに装着された複数の受信アンテナを備える完全な構成のシステムに おけるナビゲーション状態ベクトル２５６は、６自由度モデルをブラットホーム クロックオフセットおよびオフセラＩ・レートととちに表わし、１４の状態変数 をもたらす。平行移動および回転は地上に固定された基準系を基準とした本体に 固定された座標システムに対して規定され、地上に固定された基準系は典型的に はＸ座標とＸ座標と高度とのシステムである。ナビゲーション状態はＬＯ３状態 を駆動し、局所的な線形変換が、ナビゲーション状態において見受けられる小さ い変化をＬＯ３状態に伝えたり、その反対を行なったりするのに用いられる。

４つの衛星（または基準送信機）と単一の受信アンテナを存するプラットホーム との場合、ＬＯ３状態ベク）−ル２５８は４つのベクトル成分２６０からなり、 ここで指標ｉは衛星からブラットホームへの経路を特定するものであり、ｄ＋　 （ｔ）は時間ｔにおけるｉ番目の衛星への見通し線の距離であり、Ｏ８は公称の キャリア送信周波数であり、Ｃは光の速度であり、’ａ、（ｔ）はａ、（ｔ）の 変化率であり、キャリアバイアスは観測された変調コードとキャリア位相との間 のオフセットであり、キャリアバイアス率はキャリアバイアスの変化率である。

量ｉｑ、ｐｈａｓｅ　ｏｆｆ　［ｉコはキャリアの位相で表わされた、時間ｔに おけるｉ番目の経路の総経路長を表わす。量ｉｑ、ｏｍｅｇａ　ｏｆｆ　［ｉ］ は、ｉ番目の経路の経路長の変化率を表わす。各ベクトル成分２６０の最後の２ 項は、自由空間の見通し線径路長と累積されたキャリア位相によって測定された 経路長との間のノくイアスをモデリングするために含まれる。一般に、キャリア 位相の観測はキャリアサイクルの曖昧さおよび電離層によって引起こされた分散 伝播現象のために真の経路長からずれてしまう。これらのゆっくりと変動する状 態は自由空間量と同時に予測される。

Ｌ　ＯＳ状態ベクトルＸ（ｋ）２６２は２つの部分、すなわちベース値Ｘｂ、、 、（ｋ）および増分部分Ｘ　（ｋ）の和として表わされる。ベース値は、その新 しい相関間隔の開始て相関器チャンネルへ送られる値である。増分値は、ＬＯ３ Ｏ３状体全体定的なベース値との差である。衛星が４って受信アンテナが１つの 場合のＬＯ３状態ベクトル２６４は、４つのベクトル成分２６６からなり、ここ て指標ｉは衛星−プラットホーム経路を特定するものである。ベクトル成分２６ ６の各々は自由空間量２６０およびそれに伴なう速度補助バイアス項ｉｑ、ａｉ ｄ　ｂｉａｓ　［ｉコからなる。前に論したように、シグナルブロセ・ソサは速 度補助システム２３５（図２）からの速度補助入力を受ける。補助装置は、補償 されなければシステムの動作に有害である大きいバイアスを有していることがあ り得る。速度補助入力バイアスはＩＱ結合器ルーチン２５０（図３）において予 測かつ補償される。

ベースＬＯ３状態は方程式２６８に従い離散的時間とともに進展する。衛星が４ つて受信アンテナ力月つの場合、ベースＬＯ３状懸ベクトル２７０は４つのベク トル成分２７２からなる。ベクトル成分２６６の各々は、自由空間量２６０と、 それに伴なうゼロ速度補助バイアス項ｉｑ、ａｉｃｌ　ｂｉａｓ　［ｉ］　とか らなる。状態遷移マトリ・ノクスφｌａ＋は、図６との関連で以下に説明される 。

見通し線経路がｎ本の場合について示される増分ＬＯ３状憇ベクトル２７６は、 ５つのベクトル成分からなる。方程式２７８は方程式２６２．２６４．２６６． ２６８．２７０、および２７２から導き出される。量Ｗ（ｋ）は１つの相関間隔 の間に起こる各ＬＯ３経路に対する変化をモデルする。キャリア位相、キャリア 周波数、キャリアノくイアス、キャリアバイアスレート、および補助バイアスに おける変化として観測されるこれらの変化は、共分散マトリックスｓｅ、ｑｅ２ ８１によって記述される。ｓｅ、ｑｅの構造は追尾チャンネルの結合において中 心的な役割を果たしており、図２０．２１、および２２で詳細に規定されて以下 で論じられる。

方程式２６８および２７４にみられる状態遷移マトリックスは、式２８２および ２８４で規定される。遷移マトリックスの各区画内には３つの定数がある。これ らのうち第１のものであるＴｅは、単に相関間隔の持続期間である。

キャリアバイアス時定数α。ａｔ　ｂｉａｓは、推定されるキャリアバイアスレ ート現象のプロセス相関時間から導き出され、補助バイアス時定数αａｉｄ　’ 　ｂｌｍｌは速度補助システム２３５（図２）の一部である外部速度センサのド リフトレートのための特定のモデルから確立される。

観測モデルの構造は図７から９で提示される。次にくる資料では、４つの相関器 チャンネルは４つのＬＯ３経路を介して伝播された４つの信号を追尾すると仮定 される。

結合されフィルタシグナルプロセッサ２３０（図２）への入力データベクトルは 図７の式２８６によって規定される。４つのベクトル成分２８８の各々は７つの 成分からなる。始めの６つは関連の相関器２１８（図２）からの出力てあり、７ 番目の成分は速度補助システムからの出力である。７つの成分はシグナルプロセ ッサ２３０によってデータバス２３２（図２および３）から読出される。

データベクトルは増分ＬＯ３状態ベクトルＸの非線形関数２９０としてモデルす ることができる。この、増分ＬＯ８状態のみに対する依存は、相関間隔の開始に おいてシグナルプロセッサコマンドを各チャンネルに送り戻したことの結果であ って、これはＬＯ３状態のベース値を訂正するものである。

量ｈｋ２９２は４つのベクトル成分２９４からなる。ベクトル成分２９４の各々 の７つの成分は図８および９で規定される。量ｖｋは相関測定に悪影響を及ぼす ノイズ電圧である。

相関測定ノイズ共分散マトリックス２９６は、相関器システム２０８（図２）の ハードウェア仕様から得られた値で初期設定される。

図８および９に示された方程式に見られるｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｐｈａｓｅ 、ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｆｒｅｑ、およびｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｃｏｄ ｅは、基準信号の位相、周波数、およびコード値と相関間隔に＋１の始めで実際 に受取られた値との間の所望されるオフセットである。ＲＯは、変調コードの自 己相関関数であり、−はＧＰＳ相関器のオンタイムの基準コードとその進められ たコード複製および遅延されたコード複製との間でのオフセット遅延を表わす。

量ｉｑ、ａｍはピーク受信信号振幅である。時間タグ値ｔ４［ｋ−１，ｉ］はチ ャンネルｉのに番目の相関間隔の開始を示す。時間タグ値ｔｌ［ｋ。

ｉ］はチャンネルｉＯｋ番目の相関間隔の終了時間を示すＬＯＳレートのベース 値ｉｑ、ｏｍｅｇａ　ｂａｓｅに関して測定される速度補助入力２９８（図９） は、４つのベクトル成分３００からなる。量ａｉｄ　ｂｉａｓ　［ｉ］は、速度 補助システム２３５（図２）によって供給される速度値におけるバイアスである 。

図３で示される信号処理ルーチンをここで実行かなされる時間的順番に説明する 。

信号振幅予測装置ルーチン２４６（図３）は結合されたフィルタシグナルプロセ ッサ２３０（図２）に生の相関器データベクトルＺ　ｄａｔａを読出させ、信号 振幅の予測値ｉｑ、ａｍ　ｈａｔを生成させる。シグナルプロセッサか、ブラフ １−ホームの受信アンテナで観測された、信号の質の状態変化に適正に適合する ためには、信号振幅の予測値か高速に、典型的には＋０ミリ秒ごとに更新される ことか必要である。２つの処理ステップか図１Ｏで詳細に示されている。

第１のステップ３０２は、データバス２３２（図２および３）から、相関器シス テム２０８（図２）と速度補助システム２３５（図２）とからの最も最近のデー タ値を読出すことからなる。

第２のステップ３０４は、各衛星の見通し線経路のための更１１された振幅予測 値を計算することからなる。この目的のため、オンタイムのコード基準１１関器 のためのＩおよびＱ値かスケーリングされ、自乗され、かつａ計されて、その結 果の平方根か方程式３０６で示されるように抽出される。処理されるデータ要素 は、式３０８によって示される。ｉ番目の相関器チャンネルｉｑ、ｏｍｅａｅ　 ｈ　［１］のための周波数状態の現在のソゲナルプロセッサ予測値は、現在処理 されているチャンネルのための増分ＬＯ３状憇ベクトル２７８（図６）の予測値 ｓｆ、ｘ　ｃｕ、ｒ−ｒｅｎｔ　１ａｓｔから得られ、そのチャンネルの時間ｔ ４に参照される。予測値ｓｆ、ｘ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ＩａｓｔはＩＱ結合器ルー チン２５０（図３）でもたらされる。

振幅予測値はデジタル［無限インパルス応答Ｊ平滑フィルタにラムダ値を通過さ せることによって更新される。サイクルｎにおけるｉ番目のチャンネルのための 更新された振幅予測値は、方程式３１０によって与えられる。

ステップ３ては、シグナルプロセッサはテレメトリデータ復調ルーチン２４４（ 図３）を行ない、１以上のテレメトリデータビットを生成する。行なわれる動作 は図１１に示される。位相ソフトキーイングされた（　Ｐ　Ｓ　Ｋ　）テレメ） ヘリデータ変調の場合、Ｚ　ｄａｔａベクトル２８６（図７）のパンクチュアル Ｉデータ成分の符号か検査される。

プラスの符号は２進の１にマツプされ、マイナスの符号は２進のＯにマツプされ 、その後、生のＺ　ｄａｔａベクトル２８６は、ｚ　ｄａｔａにさらなる処理を 行なう前に、それに対して２進の０か宣言された所与の相関器チャンネルのすへ ての成分の符号を反転させることによって、データテレメトリピットを取去られ る。ＧＰＳについては５゜ポーで受取られる回復されたデータテレメトリピット は、バッファに集められ、パリティかチェックされる。データビットは、インタ フェース・コントロール・ドキュメント（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ 　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ）　Ｉ　ＣＤ　−２００（米国空車システムズコマンドのＮ ＡＶＳＴＡＲＧＰＳジヨイント・プログラム・オフィス（ＮＡＶＳＴＡＲＧＰＳ 　Ｊｏｉｎｔ　Ｐｒｏｇｒｍ　０ｆｒｉｃｅ、　Ｌｌｎｉｔｅｄ　５ｔａｔｅｓ 　Ａｉｒ　Ｆｏｒｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｃｏｍｍａｎｄ）がら入手可能）にお いてＧＰＳについて説明されているような従来の態様てワードおよびフレーム同 期が検査される。また、この同じ文書中で説明されるように、テレメトリデータ はその後衛星の位置および衛星のクロックドリフトと関連のＩ・リフト訂正パラ メータを計算するのに用いられる。

周期的に、各相関器チャンネルの開始および終了間隔ｔ４および２はＰ　Ｓ　Ｋ テレメトリデータの端縁と適切な整合を保つべく調節されることか必要である。

広域感知周期的定常処理のコンセブＩ・に基づく標準的なビット同期装置か、こ の目的のために組入れられる。（ＩＥＥＥＩ−ランザクションズオンコミュニケ ーションシステムズ（ＩＥＥＥ　Ｔｒａ口５ａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕ ｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）　Ｖ　ｏ　］　、　Ｃｏ　ｍ　−２８，１ ９８０年８月、ｐｒｌ、１１９７−１２００ｆ７）、モガジ　（Ｍｏｇｈａｚｙ 　）　、７ラール（Ｍａｒａｌ　）　、およびブランチヤード（Ｂｌａｎｃｈａ ｒｄ　）による「デジタルＰＣＭビット同期装置および検出？、’ｔｒ　（Ｄｉ ｇｉｔａｌ　ＰＣ＋１１８ｉｔ　５ｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｒ　ａｎｄｅｔｅｃｔ ｏｒ　）　Ｊを参照のこと。）この実施例では、この同期調節機能は２８８にス トアされている「オンタイム」　Ｉデータの値を自乗し、これらの自乗された値 を典型的には１００の相関間隔にわたって平均して、受信機におけるデータビッ トの到達の時間に対する相関間隔の開始のタイミング誤差に応答する制御信号を 得ることによって実現される。

この制御信号はその後相関間隔の開始を周期的に調節するのに用いられる。

相関器システム２０８（図２）によって生成される２−ｄａｔａベクトルはＩＱ 結合器ルーチン２５ｏ（図３）で用いられて真の増分ＬＯ３状態ベクトル−Ｘ２ ７８（図６）の予測値ｓｆ、ｘを更新する。この、鍵となるステップはいくつか の標準的な技術のうちどの１つを用いても行なうことができ、それらの技術の中 には拡張されたカルマンフィルタもある。そのような方法のいずれにおいても中 心的な部分はフィルタ利得マトリックスの計算であって、これは更新された状態 予測値に測定残差を送る。

シグナルプロセッサはこの機能をフィルタ利得調節ルーチン２４８（図３）によ ってなしとげる。これは、入力とじて信号振幅予測値ｉｑ、ａｍ　ｈａｔ３１０ 　（図１０）と、ユーザが供給する２３８（図３）である公称の相関測定ノイズ 共分散マトリックスｓｆ、ｒ２９６　（図７）と、経路状態ノイズ共分散マトリ ックスｓｅ、ｑｅ２８０　（図６）とを取り、フィルタ利得マトリックスｓｆ、 ｋを生成する。その詳細なステップは、図１２から図１６に示されている。

前に諭したように、シグナルプロセッサは「先着順」方式て相関器チャンネルを 処理する。現在処理されているチャンネルのためのＬＯ３状態予測値における残 差のエラーを計算する前に、その１４時間において前に処理されたチャンネルに 基づ＜　ＬＯ３状聾の「最もよい」予測値か、現在のチャンネルの１４時間に外 挿されなければならない。

本発明は、従来のナビゲーション受信機とは違って、新しＯ８状態の更新を行な うということに注目することが重要である。

最も最近に更新された相関器チャンネル（図４）からのＬＯ３状態の外挿（ステ ップ４）は図１２で方程式３１２によって説明される。ベクトルｓｆ、ｘ　ｐｒ ｅｖｉｏｕｓ　１ａｓｔは、そのチャンネルについて時間ｔ４を基準とした最も 最近に処理されたチャンネルに従うＬＯ３状態の子？ｐｑ値である。ベクトルｓ ｆ、ｘ　ｃｕｒｒｅｎｔ　］ａｓｔは、そのチャンネルのための時間ｔ４を基準 とした現在処理されているチャンネルのためのＬＯ３状態の予測値である。状態 遷移７１ヘリックスφ１゜８は、図６との関連で前に諭しである。

フィルタ状態誤差共分散マトリックスｓｆ、ｐは標準的なカルマンフィルタの方 法論のもたらしたものである。１４時間で以前に処理されたチャンネルに基づく 誤差共分散マトリックスも、ステップ４て現在のチャンネルの１４時間に外挿さ れる。外挿のプロセスは図１２で方程式３１４によって特定される。量ｓｆ、ｐ 　ｐｒｅｖｉｏｕｓは以前のチャンネルのための最後の１４時間におけるＬＯ３ 状態の更新に続く、時間ｔ４　［ｋ−１，ｉ−１］における誤差共分散マトリッ クスである。量ｓｆ、ｐ　ｃｕｒｒｅｎｔは、時間ｔ４［ｋ−１，ｉ］における 誤差共分散マトリックスである。誤差共分散マトリックスはＬＯ３状態３１２を 外挿するのに用いられたものと同じような時間的ステップで外挿される。量ｓｅ 、ｑｅ２８０　（図６）は前の部分て規定しである。

ステップ５は図１３、Ｉ４、および１５て詳細、に示される。相関器システム２ ０８（図２）と速度補助システム２３５（図２）とからの予想されたデータｓｆ 、ｚｈａｔ３１６は、現在の生のデータＺ　ｄａｔａから減算されて図１３に示 されるような測定残差ベクトルｓｆ、ｒｅｓ３１８を形成する。このとき、現在 のチャンネルと関連の７つの残差成分か合理的かとぅが検査される。阻止しきい 値を上回る残差を備えたチャンネルは注目され、その「悲い残差のカウント」か 増分される。

恕い残差のカウントか限界を超えたがどうかに対応して、しきい値を上回る残差 には２つの応答が存在する。

（ａ）　悪い残差のカウントか限界を超えていれば、現在の測定は捨てられる。

これはｓｆ、ｒをｓｆ、ｒｈｉｇｈ、すなわちたとえば１００．０００などの大 きい値に設定された量まで増大させることによって最も容易になし遂げられる。

その後、このチャンネルは活性なチャンネルのリストから除かれ、このチャンネ ルの残差が改善されるまでは分断されたモードで別個に処理される。

（ｂ）　悪い残差のカウントか限界を超えていなければ、現在の測定は上記の場 合のように捨てられるかチャンネルは結合されたモードに保たれる。

現在のＬＯ３経路のための７つの予想されたデータ値３１６は、図１３の方程式 ３２０および図１４のすべての方程式によって規定される。これらの方程式に現 れる量は、図１５に示されるように現在のチャンネルのためのＬＯＳ状態の予測 値ｓｆ、ｘ　ｃｕｒｒｅｎｔ　１ａｓｔから得られる。図１５に示したＬＯＳ状 聾ｓｆ、ｘの定義は真のＬＯ３状聾２７６．２７８（図６）のために以前に与え られたものに従って得られる。

相関器システム２０８（図２）は関与の動作領域において高度に非線形であり、 ステップ６においてＬＯ３状態ベクトルの現在の予測値付近で線形化される。線 形化は、Ｌ○Ｓ状態変数の完全なセットに関してＩおよびＱ相関器出力のための 分析的表現の勾配を取ることによってなし遂げられる。各見通し線経路につき、 ５っまてのＬＯ３状態変数か規定されている。すなわち、位相および周波数誤差 、変調コードオフセットおよびオフセットレート、ならびにＬＯ３速度補助入力 バイアスである。ｉ番目のチャンネルについては、勾配における微分係数の配列 はｓｆ、ｘｃｕｒｒｅｎｔ　１ａｓｔて評価され配列ｓｆ、ｈｉにストアされる 。４チヤンネル相関器システム２０８（図２）のための勾配項は、図１６の式３ ２４．３２６、および３２８によって規定される。配列３２４は次元７×５の３ つのヌル区画を備えた次元７×２０を有する。

ｉ番目のチャンネルのためのカルマンフィルタ利得ｓｆ。

ｋ　［ｉ］に対する式３３０は、相関器測定ノイズ共分散マトリックスのための 現在の値を用いるものであって、これは残差が正常な場合のｓｆ、ｒ　［ｉ］か 、残差が合理性のしきい値を上回る場合のｓｆ、ｒ　ｈｉｇｈ　［ｉ］かのいず れかである。ｓｆ、ｒ　［ｉ］およびｓｆ、ｒ−ｈｉｇｈ　［ｉ］における値は 初期設定データ２３８（図３）の一部分として供給される。総合的なＬＯ３状悪 共分散マトリックスは、標準的なカルマンフィルタの設計法に従って時間ｔ４［ ｋ−１，ｉ］外挿され、ｓｆ、ｐｃｕｒｒｅｎｔとなる。

量ｓｆ、ｐ　ｃｕｒｒｅｎｔは前に更新された相関器チャンネルの１４時間から 外挿されたフィルタ状態誤差共分散マトリックスである。量ｓｆ、ｒ　［ｉ］は 現在のチャンネルのための７つの測定成分のバッチに対する相関測定ノイズ共分 散でトリックスである。

配列の次元はｓｆ、ｋ　［ｉ］については２０×７、Ｓｆ、ｐ　ｃｕｒｒｅｎｔ については２０Ｘ２０、ｓｆ、ｈ−［ｌ］については３つのゼロ区画を備えた７ ×２０、およびｓｆ、ｒ　［ｉ］については７×７である。

フィルタ利得計算に従い、フィルタ状態誤差共分散マトリックスｓｆ、ｐは標準 的なカルマンフィルタ方法論を用いて更新される（３３２）。更新は、相関器Ｉ およびＱデータおよびそれに伴なう速度補助データの現在のバッチの処理に従う すへての相関器状態についての改善された予測値誤差を反映する。方程式３３２ の量Ｉは寸法２０Ｘ２０を有する恒等マトリックスである。ｓｆ、ｐ　ｐｒｅｖ ｉＯＵＳの以前に計算された値は、新しく計算された値によって上書きされると いうことに注意されたい。新しいフィルタ状聾誤差共分散マトリックスは、現在 の相関器チャンネルのためのＬＯ３状態に対する予測値だけてなく、すべてのチ ャンネルのＬＯ３状態についての予測値における改善を反映しているということ に注意することも重要である。

この結果は、伝統的な先行技術の分断された信号処理方式とは著しく対照的なも のである。

図１７および１８に示されるＩＱ結合器ルーチン２５０（図３）は入力として現 在のチャンネルのための残差ｓｆ。

ｒｅｓ　［ｉ］および現在のチャンネルのためのフィルタ利得マトリックスｓｆ 、ｋ　［ｉ］を用いる。このルーチンを行なった結果得られる出力はすべてのＬ ＯＳ経路のためのＬＯ３状態の予測値ｓｆ、ｘである。

ステップ７では、現在のチャンネルの１４時間を基準とするＬＯ３状態ベクトル 予測値ｓｆ、ｘ（図１５）は、図１７に示した方程式３３４に従って測定残差ベ クトルｓｆ。

ｒｅｓにフィルタ利得マトリックスｓｆ、ｋを乗算することにより更新される。

ステップ７でのＬＯ３状態ベクトル予測値の更新に続き、現在のチャンネルと関 連のＬＯＳ状態ベースベクトルｓｆ。

ｂａｓｅ　１ａｓｔの成分がステップ８において方程式３３６に従い現在のチャ ンネルのためのＬＯ３状懸ベース値に現在のチャンネルのための更新されたＬＯ ３状態値を加算することによって更新される。項ｓｆ、ｘ　ｂａｓｅ−１ａｓｔ は、ｋ−１システムサイクル、すなわち終了したばかりのサイクルのための各相 関器チャンネルで用いられるベース値を表わす。

現在のチャンネルのためのＬＯ３状態値は、速度補助バイアス状態以外は、その 後方程式３３８に従い０にリセットされる。

ステップ９で、ＬＯ３状態ベクトルは次に現在のチャンネルのだめの次の相関間 隔の開始時間ｔ４　［ｋ、ｉ］に外挿され、現在のチャンネルはその後回１８に 示した方程式３４０に従い前のチャンネルとなるように規定される。ベクトルｓ ｆ、ｘ　ｐｒｅｖｉｏｕｓ　ｎｅｘｔは、そのチヤンネルのための次のｔ４時間 を基準とする最も最近に完了されたチャンネルに従うＬＯ３状態予測値である。

ベクトルｓｆ、ｘ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｎｅｘｔは、現在のチャンネルのための次 のｔ４時間を基準としたＬＯ３状態予測値である。

ステップｌＯで、相関器システムのためのベースＬＯＳ値は方程式３４２に従い 各相関器チャンネルのための適切な時間的ステップを用いて現在のチャンネルの 次の相関開始ｔ４　［ｋ、ｉｌに外挿される。項ｓｆ、ｘ　ｂａｓｅ−ｔ　ｅｍ ｐはに番目のサイクルにおける任意の時間タグへのｓｆ、ｘ　ｂａｓｅの外挿を 表わすものである。

時間ｔ４　［ｉ、ｋ］を基準とするＬＯ３状態予測値のためのｓｆ、ｘ　ｗｈｏ ｌｅ　ｃｕｒｒｅｎｔの値全体は、方程式３４４に示されるように各チャンネル のための−ｂａｓｅ　ｔｅｍｐ値に、更新され外挿されたＬＯ３状態ベクトルを 加算することによって形成される。

移動体の位置および姿勢評価ルーチン２５２（図３）は初期設定入力として次の ものを取る。すなわち（１）ユーザが供給する、プラットホームの位置、速度、 姿勢、および姿勢変化率のための初期値ｓｆ、ｐａｒｔ、（２）ユーザが供給す る、相関測定ノイズ共分散マトリックスのための初期値ｓｆ、ｒ、（３）ユーザ が供給する、プラットホーム速度とプラットホーム回転速度とのランダム処理相 関時間ａｌｐｈａ　ｆｉｌｔ、および（４）ユーザが供給する、プラットホーム 速度とプラットホーム回転速度とのランダム処理状態ノイズ妨害パワーｑ　ｆｉ ｌｔである。

プラットホーム位置および姿勢評価装置ルーチン２５２（図３）によって発生さ れ、他のルーチンによって利用される量は次のとおりである。（１）現在規定さ れている衛星からプラットホームムへのアンテナ経路のための計算された経路決 悪ノイズ共分散７１−リックスｓｅ、ｑｅ、ならびに（２）ＬＯ３の全体的な位 相および周波数の値の予測値ｓｆ、ｘ　ｂａｓｅ。

ルーチンの詳細は図１９から２４で示される。

ステップ１１て、ＬＯ３経路のジオメトリの線形化かなし遂げられる。線形化に より、プラットホームのナビゲーション状態における小さい変化（すなわち本体 に固定された座標システムの変換および回転）が、各衛星とプラットホームのア ンテナとの間で測定されたユークリッド距離における変化および距離の変化率に 関連付けられる。線形化は、ナビゲーション状態ベクトルに関して距離ベクトル の七ソトの勾配を取り、ブラットホーム状想ベクトルの最も最近の予測値’ｓｅ 、５ｔａｔｅのための結果として得られる勾配マｉ・リックス関数を予測するこ とによって発見される。

見通し線線形化マトリックス３４Ｇおよび予測されるへき微分係数は図９に示さ れる。

プラットホームナビゲーションベクトルの最も最近の予測値の計算に先行するも のとして、オフセｙ　ｌ−ベクトルｉＱ、ｄｅｌｔ　ｘ　Ｉｏｓか方程式３５０ および３５２て示されるようにすへてのチャンネルのための現在の値からキャリ ア位相および周波数全体の以前の値を減算することによって得られる。

次に、見通し線量の変化をナビゲーション量の変化と関連付ける疑似逆行列ｓｅ 、ｔｅｍｐ３か、方程式３５４（＝従って計算される。文献においてよく知られ ているよう（こ（ゲルブ（Ｇｅｌｂ）　ｒアプライド・オブテイマル・エステイ メーンヨン（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｍａｌ　Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）　Ｊ　 、−［−ム・アイ・ティ・プレス（ＭＩＴ　Ｐｒｅｓｓ　）、１９７４年を参照 のこと）、疑似逆行列は方程式における過度に定められた線形システムのための 最小自乗誤差感知において最適な予測値を提供する。この原理により、プラ・ノ ドホームナビゲーション状態の現在値ｓｆ、ｐａｒｔ　ｃｕｒｒｅｎｔを以前の 値ｓｆ、ｐａｒｔ　ｐｒｅｖｉｏｕｓに関連付ける方程式３５６のための基準か もたらされる。方程式３５８に従い、ｓｆ、ｐａｒｔ　ｃｕｒｒｅｎｔは、ｓｆ 、ｐａｒｔの次の更新の予想で、ｓｆ、ｐａｒｔ　ｐｒｅｖｉｏｕｓになる。

前述のように、この発明の中心的な主題は、受信されるすべての衛星間でｆＪ号 追尾機能を適正に結合することである。この統計的に最適なアプローチを可能に する量は、経路状聾ノイズ共分散マトリックスｓｅ、ｑｅである。５ｅｑｅの計 算は、見通し線線形化マトリックス３４６およびプラットホーム運動状態モデル ノイズ共分散マトリックスｓｅ、ｑｓを含むマトリックス演算によってなし遂げ られる。示されるであろうように、量ｓｅ、ｑｓはユーザが供給するシステム初 期設定データ２３８（図３）の一部である量ａｌｐｈ　ｆｉｌｔおよびＱ　ｆｉ ｌｔから計算される。

ｎ本のＬＯ３経路のためのｓｅ、ｑｅ３６０の全体的な構造か図２０に示される 。ｓｅ、ｑｅ３６０に含まれるＱＬ項は、ユーザの並進運動、回転、および受信 機のクロックバイアスによるＬＯＳ経路中の相関を記述し、かつｓｅ。

ｑｅ　１ｏｓ３６２から導出され、ｓｅ、ｑｅ　Ｉ。

５３６２は先に議論したＬＯ３線形化マトリックスを用いて式３６４で計算され る。プラットホーム運動状態モデルノイズ共分散マトリックスｓｅ、ｑｓ３６６ は、図２１に示されるような入力パラメータから生成される。［図示されるよう に、プラットホーム運動状態ノイズ共分散マトリックス３６６は、プラットホー ムの並進運動、クロックドリフト、および回転運動に対応するより小さい配列に 区分される。−例として、Ｘ軸並進運動に対応する区分３６８を示す。この２ｘ ２区分の要素は式３７０から計算されたものであり、式３７０の様々な定数は、 図２２に関して以下に議論するベクトルａｌｐｈａ　ｆｉｌｔ３７８およびｑ　 ｆｉｌｔ３８０の成分として外部から得られるものである。この計算は、連続時 間ナビゲーションモデルと離散時間ナビゲーションモデルとの間の変換を表わす 。

ｓｅ、ｑｅ３６０の同様の区分ＱＢ（図２０）か次に計算される。ＱＢ区分は、 一度しか計算する必要はない。受信機の初期化時である。２ｘ２のＱＢアレイ３ ７２を図２２により詳細に示す。キャリアーコードバイアス処理を記述する連続 時間状態ノイズモデルは、ベクトルａｌｐｈｆｉｌｔ３７８およびＱ　ｆｉｌｔ ３８０（７）要素として読込まれる。その後、連続時間モデルから離散時間モデ ルへの変換か必要な演算３７４が行なわれ、ＱＢの要素を生成する。

ｉｌ後に、ｓｅ、ｑｅ３６０の同様の区分ＱＲ（図２０）が計算される。ＱＲ区 分もまた一度のみ計算する必要がある。受信機の初期化時である。ＩｘｌのＱＲ 区分３７６は図２２に規定される。

現在のチャンネルについてのＬＯ３の全位相および周波数値ｓｆ、ｘ　ｂａｓｅ の新しい予測値を計算するには、衛星の位置および速度を更新しなければならな い。衛星の位置および速度の更新は、インタフェースコンドロールドキュメンｌ □　（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ）　Ｉ　ＣＤ　 −２００（米国空車総司令部、ＮＡＶＳＴＡＲＧＰＳジヨイントプログラムオフ ィスより入手可能）中のＧＰＳの説明にあるように、従来はステップ１２て行な われる。

まず最初に、現在のチャンネルの次の相関の開始時間ｔ４　［ｋ、ｉ］に対応す る、送信時の衛星の位置か確立される。ｔ４　［ｋ、ｉ］でプラットホームにお いて観察される信号は、もっと早い時間に衛星から発信されているであろう。衛 星からプラットホームまての見通し線の距離の現在の予測値ｉｑ、ｐｈａｓｅ　 ｈａｔ　［ｉ］　ｆ；！、ラジアン単位から時間単位へ変換されており、適切な 時間進んでいる。

送信予測時間は図２３に示される式３８２を用いて計算される。量ｉｑ、ｐｈａ ｓｅ　ｈａｔは、ｓｆ、ｘｗｈ。

ｌｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ３４４　（図１８）から得られる。

次に、送信予測時間における衛星の位置を計算しなくてはならない。ＧＰＳのた めには、位置ｅｈｅｍ　ｐｏｓｉｔ　ｉｏｎ　［ｉコ３８４および速度ｅｐｈｅ ｍ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　［ｉ］　３８６に対応する（ｘ、ｙ、ｚ）地球中心地球 固定（ＥＣＥＦ）デカルト座標を見つけるために、標準ｌＣＤ−２００計算か用 いられ、ｉの値は現在のチャンネルに関連した衛星に対応する。

上記のように得られたＥＣＥＦ値は、現在のチャンネルについての「最良のＪ　 ＬＯＳ位相予測値ｅｐｈｅｍ　ＬＯ３［ｉ］　３８８、および周波数予測値ｅｐ ｈｅｍ　ＬＯ３−ｄｏｔ　［ｉ］　３９０の計算のためにステップ１３で用いら れる。これらの値は次の相関期間のために用いる。

外部のＤＧＰＳ基準ステーソヨンがら与えられた差分補正か利用できるならば、 それら補正はステップ１４で上記のＬＯ３値に与えられる。ＬＯ３およびＬＯ３ 速度値はまた、以前に予測され、現在のナビゲーション状態ベクトルｓｆ、ｐａ ｒｔ　ｃｕｒｒｅｎｔの要素ＴおよびＴｄＯｔにストアされた、ユーザクロック オフセットおよびオフセット速度を補償される。

プラソトホームナヒゲーションの問題を解決するうえで、外部で発生された差分 補正を用いるための、可能なシステム構成か２つ存在する。一方の構成では、擬 似レンジおよび擬似レンジ変化率の差分補正は、地理的にプラットホームから離 れた基準ステーションで従来と同様にＤＧＰＳＲＴＣＭ文献に記載された技術お よび規格を用いて発生され、無線リンクまたは他の実時間通信媒体によってプラ ットホームに送られ、プラットホームではこれらの差分補正は結合したフィルタ 信号プロセッサ２３０（図２）に伝えられ、移動体位置および姿勢評価装置ルー チン２５２（図３）で用いられる。

０本のＬＯ３経路については、擬似レンジおよび擬似レンジ変化率は図２４の式 ３９２および３９４のそれぞれによって定義される。これらの差分補正は周知の 技術によって生成されるか、これらを信号追尾用の式に直接当てはめることは本 発明の独特な点である。このように補正を行なうことにより、衛星の偏りおよび 伝搬近点角の効果か信号追尾用の式の積である位相および周波数の予測値から取 除かれる。もしこの補正プロセスかこの段階では行なわれなかったとすれは、経 路間見通し線相関か減少し、これにより結合したフィルタ信号プロセッサの有効 性か少なくなるであろう。

基準ステーションとプラットホームとの間の実時間の無線リンクが維持てきない ようなある種の状況、たとえば地上観測なと、か存在する。

非実時間動作のために用いられる技術は、従来のＤＧＰＳに用いられるものとは 全（異なる。従来の方式では、基準ステーションおよびプラットホームからの擬 似レンジおよびキャリア位相出力は記録され、後の信号処理スキーム中でマージ されるか、本発明では従来の受信機のフロントエンドからのサンプリングされた 同相および直交出力（相関システム２０８（図２）への入力２０６（図２）を形 成する）を、高速デジタルレコーダて記録しなくてはならない。その後、これら の記録されたデジタルデータストリームは、基準ステーションから得られた記録 された擬似レンジおよびキャリア位相出力とともに、その後の都合のよい時間に 相関器システム２０８（図２）および結合したフィルタ信号プロセッサ２３０（ 図２）の中へと再生される。

結合したフィルタ信号プロセッサか実行する計算プロセスは、実時間の場合に行 なわれたものと同しである。このようにして、プラットホームのナビゲーション に関する履歴を実時間プロセスと全く同等な悪様で決定することができる。

実時間動作または非実時間動作のいずれについても、図２４の式３９６で特定さ れるように補正か行なわれる。ｅｐｈｅｍ　ＬＯ３ｈａｔはラジアン単位で表わ されることに留意されたい。

最後に、ステップ１５て、上記のように補正されかつ補償された予測値かｓｆ、 ｂａｓｅの最初の２つの成分へと３９８で複製される。これらのベース値はキャ リアバイアス値とともにｓｆ、ｘ　ｂａｓｅ　ｎｅｘｔ中の対応の現存する成分 と置き換わる。項ｓｆ、ｘ　ｂａｓｅ　ｎｅｘｔは、（ｋ−１）番目のサイクル は終了したばかりであるため、ｋ番目のシステムサイクルで用いられるへきベー ス値を示す。

ステップ１６では、衛星のテレメ１〜リーリンクを介して受信した衛星のアルマ ナックデータか、従来のＧＰＳ受信機と同じく、現在処理されている衛星の仰角 を規則的に評価するために用いられる。衛星の一団の中の追尾されていない池の 衛星の潜在的な可視性もまた、同じ衛星の一団のアルマナックデータを用いて規 則的に照会される。現在追尾されている衛星は、あるマスキング仰角、典型的に は５０より下になると、追尾モートから外される。予測される仰角かそのマスキ ング仰角を上回ると、新しい衛星か信号捕捉プロセスに入れられる。新しい衛星 を捕捉し追尾することが決定されると、未使用の相関器チャンネルかその衛星に 割当てられ、信号捕捉プロセスか開始される。信号の捕捉は従来の信号プロセッ サのものと本質的に同してあり、これはたとえば、１９８５年メリーランド州ロ ツクヴイル（Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ、　ＭＤ）のコンピュータ・サイエンス・プレ ス（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　５ｃｉｅｎｃｅ　Ｐｒｅｓｓ）発行のエム・ケイ・サイ モン他Ｑ１．　Ｋ、　Ｓｉｍｏｎ　ｅｔ　ａｌ、）著の「スペクトル拡散通信（ Ｓｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）　Ｊ第３巻 、および１９７７年１１月フランス、パリ（Ｐａｒｉｓ、　Ｆｒａｎｃｅ　）に おける［電子システムおよびナビゲーションエイド国際会議（［ｎｔｅｒｎａｔ ｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｙｓｔｅ ｍｓ　ａｎｄ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ａｉｄｓ）　Ｊの１稿集中のシー・アー ル・カーノおよびイー・エイチー７−ティン（Ｃ，Ｒ，Ｃａｈｎ　ａｎｄ　Ｅ、 　Ｈ，Ｍａｒｔｉｎ　）による［スペクトル拡散ナビゲーションレシーバの設計 上の考察（Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｎ５ｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ａ　５ｐｒ ｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｆ？ｅｃｅｉｖｅｒ）　Ｊ に説明されている。最初の捕捉プロセスの間、結合したフィルタ信号プロセッサ ２３０（図２）と割当てられた相関器チャンネルとは分離モードで動作すること に注目されたい。コードおよび周波数の捕捉か達成されると、捕捉器チャンネル は結合モートて制御される。

基準ジェネレータコマンドセットアツプルーチン２５４（図３）中のステップＩ ７を実行する際に、信号プロセッサ２３０（図２）は、現在のチャンネルについ てはｓｆ。

ｘ　ｂａｓｅ　ｃｕｒｒｅｎｔに含まれるデータを使用し、コマンドを発生して 現在のチャンネルに関連した基準ジェネレータ２２０（図２）に送り、コマンド は基準ジェネレータに基牟信号を発生させ、この基準信号は次の相関期間の間キ ャリア位相および周波数ならびに変調コード位相についての特定の値を有する。

基準ソエネレータコマントセットアップルーチンは図２５に詳細に示す。

相関器システム２０８（図２）の設計に固有のセットアツプの分解能の限界のた めに、信号プロセッサ２３０（図２）はぜ口てはない誤差設定点を考慮しなけれ ばならない。

たとえは、ＧＰＳの場合は、基準ジェネレータ２２０（図２）中のコードジェネ レータは、断片的なコード部分のステップでのみプログラム可能である。同様に 、典型的なＧＰＳ基準ジェネレータ中の数値制御発振器（ＮＣＯ）によって生成 された信号の位相および周波数は、信号プロセッサによる値の維持の正確さより はずっと粗い増分てのみ調整可能である。この状況を認識し、かつセロＬＯ３状 態値に課されるあらゆる動作上の限定を回避するために、信号プロセッサ中では 七〇ではない設定点が基準ジェネレータに送られるようになっている。

括卓ジェネレータへのコマンｌ”ｓｆ、ｘ　ｃｏｎｔｒ。

１は、式４００に従って計算される。ベース値はｓｆ、ｘｂａｓｅ　ｎｅｘｔ配 列から得られる（式３９４（図２４）およびそれに関連する記述を参照されたい ）。

制御ヘタトル中の要素は１つの相関器チャンネルのためのＮＧＯ位相および周波 数セラ１−アップならびにコートソエネレータセソトアソプに対応する。第１の 成分はＮＧＯ位相セットアツプを制御するか、ＬＯ３予測値ｉｑ、ｐｈａｓｅ　 ｂａｓｅ、ブラスキャ１ノアノくイアス、マイナス所望のＮＧＯ位相すなわち設 定点である。第２の成分（よＮＣ０周波数セットアツプを制御するが、ＬＯＳレ ートの１演１値、プラスキャリアノくイアスレートの予測（直、マイナス所望の ＮＧＯ周波数オフセ・ノドすなわち設定、へである。第３の成分はコードジェネ レータを制御する力く、ＬＯ３予承１値ｉｑ、ｐｈａｓｅ　ｂａｓｅ、マイナス 所望のコードジェネレータオフセットすなわち設定点である。

特定された設定点４０２はシグナルプロセ・フサ中の続出専用メモリにストアさ れる。

Ｆｉｇ、３ Ｆｉｇ、　４ １１（ｋ）＝ｔｑ、ａｍ　［ｉｌ”Ｒ（ｐｈｉｅ−［ｉ］＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉ ｎｔ　ｃｏｄｅ［ｉ］＋Δ）９（ｃｏｓ（（ｏｍｅｇａｅ−［ｉｌ＋ｂｉａｓ　 ｒａｔｅｅ−［ｉｌ＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｆｒｅｑ［ｉｌ）”ｔｌ［ｋ、 ｉｌ＋ｐｈｉｅ　［ｉ］＋ｂｉａｓｅＪｉ］＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｐｈａ ｓｅ［ｉｌ）　−ｃｏｓ（（ｏｍｅｇａｅＪｉ］＋ｂｉａｓ−ｒｉｔｅｅ　［ｉ ］＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｆｒｅｑ［ｉｌ）”ｔ４［ｋ　−１，ｉ］＋ｐｈ ｉｅ　［ｉ］＋ｂｉａｓｅ　［ｉｌ＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｐｈａｓｅ［１ ｌ））／（２”　ｏｍｅｇａｅ−［ｉ］＋　ｂｉａｓ−ｒａｔｅｅ−［ｉ］＋　 ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｆｒｅｑ［ｉｌ）Ｑｉ（ｋ）＝ｔｑ、ａｍ−［ｉｌ” Ｒ（ｐｈｉｅ−［ｉ］＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｃｏｄｅ［ｉ］＋Δ）＊（ｓ ｉｎ（（ｏｍｅｇａｅ−［ｉｌ　＋　ｂｉａｓ−ｒａｔｅｅ−［ｉｌ　＋　ｓｆ 、ｓｅψｏｉｎｔ−ｆｒｅｑ［ｉｌ）”　ｔｌ［ｋ、ｉ戟{ ｐｈｉｅＪｉｌ＋　ｂｉａｓｅ−［ｉ］＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｐｈａｓｅ ［ｉｌ）　−ｓｉｎ（（ｏｍｅｇａｅ　−［ｉｌ　＋　ｂｉａｓ−ｒａｔｅｅ− ［ｉｌ　＋　ｓｆ　、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｆｒｅｑ［ｉ　］）　”　ｔ４mｋ　 −１，ｉｌ　＋ ｐｈｉｅＪｉ　］＋　ｂｉａｓｅ−［ｉｌ　＋　ｓｆ、５ｅｔｐａｉｎｔ−ｐｈ ａｓｅ国））ｌ（２”ｏｍｅｇａｅ　［ｉ］＋ｂｉａｓ−ｒａｔｅｅ−国＋ｓｆ 、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｆｒｅｑ［ｉｌ）■Ｐ（ｋ）＝ｉｑ、ａｍ　［ｉｌ”Ｒ（ ｐｈｉｅ−［ｉ］＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｃｏｄｅ［ｉｌ）申（ｃｏｓ（（ ｏｍｅｇａｅＪｉ］＋ｂｉａｓ　ｒａｔｅｅ　［ｊｌ＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ 　ｆｒｅｑ［ｉｌ）傘ｔｌ［ｋ、ｉ］＋ｐｈｉｅ　［ｉｌ＋　ｂｉａｓｅ　［ｉ ｌ＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｐｈａｓｅ［ｉｌ）　−ｃｏｓ（（ｏｍｅｇａｅ Ｊｉｌ＋ｂｉａｓ−ｒａｔｅｅ−［ｉｌ＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｆｒｅｑ［ ｉｌ）”ｔ４［ｋ　−１，ｉｌ十ｐｈｉｅＪｉ］＋ｂｉａｓｅ−国＋ｓｆ、５ｅ ｔｐｏｉｎｔ−ｐｈａｓｅ［１ｌ））　／（２”　ｏｍｅｇａｅ−国＋ｂｉａｓ 　ｒａｔｅｅ−［ｉｌ＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｆｒｅｑ［ｉｌ）Ｑ８）（ｋ ）　＝　ｉｑ、ａｍ−国”Ｒ（ｐｈｉｅ　［ｉ］＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｃ ｏｄｅ［ｉｌ）”（ｓｉｎ（（ｏｍｅｇａｅ　［ｉ］＋ｂｉａｓ　ｒａｔｅｅ− ［ｉ］＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｆｒｅｑ国）”ｔｌ［ｋ、ｉ］＋ｐｈｉｅ− 国＋ｂｉａｓｅ−［ｉ］＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｐｈａｓｅ［ｉｌ）　−ｓ ｉｎ（（ｏｍｅｇａｅ　［ｉ］＋ｂｉａｓ−ｒａｔｅｅ−［ｉ］＋ｓｆ、５ｅｔ ｐｏｉｎｔ−ｆｒｅｑ国）”ｔ４［ｋ　−１，ｉｌ＋ｐｈｉｅ　［ｉ］＋　ｂｉ ａｓｅ−国＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｐｈａｓｅ［１ｌ））　／（２”ｏｍｅ ｇａｅ　［ｉ］＋ｂｉａｓ−ｒａｔｅｅ−国＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｆｒｅ ｑ［ｉｌ）１ｉ（ｋ）　＝　ｉｑ、ａｍ−［ｉドＲ（ｐｈｉｅ−［ｉｌ＋ｓｆ、 ５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｃｏｄｅ［ｉｌ−Δ）８（ｃｏｓ（（ｏｍｅｇａｅ−［ｉｌ ＋　ｂｉａｓ−ｒａｔｅｅ−国＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｆｒｅｑ［ｉｌ）傘 を耳に、ｉ］＋ｐｈｉｅ　［ｉｌ＋ｂｉａｓｅ−国＋ｓｆ、５ｅｔｐａｉｎｔ− ｐｈａｓｅ［ｉｌ）　−ｃｏｓ（（ｏｍｅｇａｅ　［ｉ］＋ｂｉａｓ　ｒａｔｅ ｅ−国＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｆｒｅｑ［ｉｌ）”ｔ４［ｋ　−１，ｉ］＋ ｐｈｉｅＪｉ　］＋　ｂｉａｓｅ−［ｉ　］＋　ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｐｈ ａｓｅ国））ｌ（２”ｏｍｅｇａｅ−［ｉｌ＋ｂｉａｓ　ｒａｔｅｅ−国＋ｓｆ 、５ｅｔｐｏｉｎｔ　ｆｒｅｑ［１ｌ）Ｑｉ　（ｋ　）＝　ｉｑ、ａｍ−［ｉｌ 　”　Ｒ（ｐｈｉｅ　−［ｉ　］　＋　ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｃｏｄｅ［ｉ ｌ−Δ）９（ｓｉｎ（（ｏｍｅｇａｅ−［ｉｌ＋ｂｉａｓ　ｒａｔｅｅ−［ｉｌ ＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｆｒｅｑ国）Ｉ【耳に、ｉｌ＋ｐｈｉｅＪｉｌ＋　 ｂｉａｓｅ−国＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｐｈａｓｅ［ｉｌ）　−ｓｉｎ（（ ｏｍｅｇａｅ−［ｉ］＋ｂｉａｓ　ｒａｔｅｅ　［ｉｌ＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎ ｔ　ｆｒｅｑ［ｉｌ）傘ｔ４［ｋ　−１，ｉ］＋ｐｈｉｅＪｉ］＋　ｂｉａｓｅ −［ｉｌ＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｐｈａｓｅ［ｉｌ））／（２”ｏｍｅｇａ ｅＪｉ］＋ｂｉａｓ−ｒａｔｅｅ　［ｉｌ＋ｓｆ、５ｅｔｐｏｉｎｔ−ｆｒｅｑ ［ｉｌ）ピ ａｉｄ１＝ｉｑ、ｏｍｅｇａ　ｏｆｆ［ｉ］＋ａｉｄ　ｂｉａｓ［ｉｌ−ｉｑ、 ｏｍｅｇａ　ｂａｓｅ国＝ｉｑ、ｏｍｅｇａｅ　［ｉｌ＋ａｉｄ　ｂｉａｓ［ｉ １Ｆｉｇ、　１３ 特表千７−５０６４３４　（２５） Ｆｉｇ、　１４ Ｆｉｇ、　１５ Ｆｉｇ、　１６ Ｆｉｇ、　１９ Ｆｉｇ、　２０ Ｆｉｇ、　２３ Ｆｉｇ、　２４ Ｆｉｇ、　２５ フロントページの続き （７２）発明者　センフナ−、ディピッドアメリカ合衆国、６１６０６　イリノ イ州、ビオリア、エヌ・オレンジ・ストリート、

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. １．様々なタイプのプラットホーム（または移動体）上で使用するためのナビゲ ーション受信機であって、前記プラットホームの幾つかのタイプのものには速度 入力を前記受信機に与えるプラットホーム速度センサが載置されており、前記速 度センサは速度バイアスパラメータを特徴とし、前記プラットホームの幾つかの タイプのものには姿勢基準系が載置されており、この姿勢基準系は、ある場合は 進行方向の入力を、他の場合は進行方向および高さの入力を、かつさらに他の場 合は進行方向、高さおよびヨーの入力を前記受信機に与え、前記姿勢データのす べては地球固定座標系に対して参照され、前記プラットホームは、プラットホー ム速度ランダムプロセス相関時間と、プラットホーム回転速度ランダムプロセス 相関時間と、プラットホーム速度ランダムプロセス状態ノイズ撹乱パワーと、プ ラットホーム回転速度ランダムプロセス状態ノイズ撹乱パワーとを含むプラット ホーム動力学特徴付けデータを特徴とし、前記受信機は複数個の信号の受信が可 能であり、前記信号は空間に分布された公知の位置および速度の複数個の送信機 によって送信され、かつ複数個の見通し線経路を介して前記受信機に伝搬され、 前記送信された信号は変調された正弦キャリアであり、前記送信された信号は時 間の特定の関数であり、前記時間は同期した送信機クロックに維持され、前記送 信された信号は空間に分布された複数個の受信機中の受信機ポートの少なくとも １つを介して受信され、前記受信された信号は、キャリア位相と、キャリア周波 数と、変調位相と、変調位相変化レートと、キャリア振幅とを含む信号パラメー タを特徴とし、前記受信機はクロックを有し、前記受信機のクロックは前記送信 機のクロックと同期して維持され、前記ナビゲーション受信機は、前記複数個の 受信された信号の各々と複数個の基準信号との相関を周期的に測定するための手 段を含み、前記測定された相関は相関測定ノイズ共分散マトリックスによって特 徴づけられるノイズ成分を有し、さらに前記複数個の受信した信号の各々につい ての複数個の前記信号パラメータの値を周期的に予測するための手段を含み、前 記予測手段は前記受信した信号の各々についての前記予測した信号パラメータ値 を得る際に複数個の前記受信した信号の前記相関測定値を用い、これにより前記 受信した信号の各々についての前記信号パラメータを直接測定するかまたは前記 各パラメータが関係する受信した信号から得られた情報のみに基づいて前記信号 パラメータを予測することによって得られるよりも信頼度の高い、前記受信した 信号の各々についての前記信号パラメータ値の予測値が得られる、受信機。
2. ２．前記測定手段は、 前記基準信号を発生するための手段を含み、前記基準信号は前記送信された信号 の複製であり、前記基準信号は、キャリア位相とキャリア周波数と変調位相とに よって特徴づけられ、前記受信された信号および前記基準信号は前記信号が関係 する送信機に従ってグループ分けされ、さらに前記基準信号の各々をそのグルー プ内の受信された信号と相関させるための手段を含む、請求項１に記載のナビゲ ーション受信機。
3. ３．前記基準信号キャリア位相と、前記基準信号キャリア周波数と、前記基準信 号変調位相とを、入力ポートに与えられるコマンドに従って調整するための手段 と、前記信号パラメータ予測値から前記調整コマンドを発生し、かつ前記調整コ マンドを前記調整手段に与えるための手段とをさらに含み、前記調整コマンドは 、前記予測値の予め定められた増分内のキャリア位相とキャリア周波数と変調位 相とを有する前記基準信号の各々を生じる、請求項２に記載のナビゲーション受 信機。
4. ４．前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受信した信号と前記基準信 号との相関の現在値を周期的に予測するための手段と、 前記受信した信号の各々について前記信号パラメータの各々に対して１組の重み 付け係数を周期的に発止するための手段と、 前記受信した信号の各々について前記信号パラメータの各々の予測される現在値 を周期的に計算するための手段とを含み、前記計算は、複数個の受信した信号に ついての相関の前記現在値の予測値と相関の現在測定された値との間の差をとり 、前記差の各々を特定の受信信号および計算されている特定の信号パラメータに 関連した組からの適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対する重み付け された差を合計し、かつ重み付けされた合計を現在時点に外挿されている信号パ ラメータの値の以前の予測値に加算することからなる、請求項１に記載のナビゲ ーション受信機。
5. ５．前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受信信号と前記基準信号と の相関の現在値を周期的に予測するための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々に対して１組の重 み付け係数を周期的に発生するための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々の予測される現在 値を周期的に計算するための手段とを含み、前記計算は、複数個の受信信号につ いての相関の前記現在予測値と相関の現在の測定値との間の差をとり、前記差の 各々を特定の受信信号および計算されている特定の信号パラメータに関連した組 からの適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対する重み付けされた差を 合計し、かつ重み付けされた合計を現在時点に外挿されている信号パラメータの 値の以前の予測値に加算することからなり、さらに、 前記基準信号キャリア位相と、前記基準信号キャリア周波数と、前記基準信号変 調位相とを入力ポートに与えられるコマンドに従って調整するための手段と、前 記信号パラメータ予測値から前記調整コマンドを発生し、かつ前記調整コマンド を前記調整手段に与えるための手段とを含み、前記調整コマンドは、前記予測値 の予め定められた増分内のキャリア位相とキャリア周波数と調整位相とを有する 前記基準信号の各々を生じる、請求項２に記載のナビゲーション受信機。
6. ６．前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受信信号と前記基準信号と の相関の現在値を周期的に予測するための手段と、 前記測定された相関を用いて前記受信された信号の各々についてのキャリア振幅 を周期的に予測するための手段と、前記相関測定ノイズ共分散マトリックスを前 記ナビゲーション受信機の中へ入力し、これにより前記共分散マトリックスを前 記ナビゲーション受信機内で行なわれる計算に利用できるようにするための手段 と、 前記プラットホーム動力学特徴付けデータを前記ナビゲーション受信機の中へ入 力し、これにより前記特徴付けデータを前記ナビゲーション受信機内で行なわれ る計算に使用できるようにするための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々に対して１組の重 み付け係数を周期的に発生するための手段とを含み、前記重み付け係数の組は、 １行のフィルタ利得マトリックスから構成され、前記重み付け係数の組は関連し た信号パラメータの現在値の予測に用いられ、前記フィルタ利得マトリックスの 発生には、前記キャリア振幅予測値と、前記相関測定ノイズ共分散マトリックス と、前記プラットホーム動力学特徴付けデータとを含む、ユーザによって与えら れる、測定される、および計算されるデータが用いられ、さらに 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々の予測される現在 値を周期的に計算するための手段を含み、前記計算は、複数個の受信信号につい ての相関の前記現在値の予測値と相関の現在の測定値との間の差をとり、前記差 の各々を特定の受信された信号および計算されている特定の信号パラメータに関 連した組からの適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対する重み付けさ れた差を合計し、かつこの重み付けされた合計を現在時点に外挿されている信号 パラメータの値の以前の予測値に加算することからなる、請求項１に記載のナビ ゲーション受信機。
7. ７．前記プラットホーム速度センサからの速度データと前記姿勢基準系からのプ ラットホーム姿勢データとを前記ナビゲーション受信機の中へ入力し、これによ り前記プラットホーム速度データおよびプラットホーム姿勢データを前記ナビゲ ーション受信機内で行なわれる計算に使用できるようにするための手段をさらに 含み、前記信号パラメータ予測手段はまた、前記受信された信号の前記見通し線 経路上への前記プラットホーム速度バイアスの射影の予測値を与え、前記信号パ ラメータ予測手段はまた、前記受信された信号の各々についての前記信号パラメ ータの予測値を得るために前記プラットホーム速度の前記見通し線経路上への射 影を用いる、請求項１に記載のナビゲーション受信機。
8. ８．差分補正データを前記ナビゲーション受信機の中に入力し、これにより前記 データを前記ナビゲーション受信機内で行なわれる計算に使用することができる ようにするための手段をさらに含み、前記差分補正データは、前記基準送信機の 予測される位置および速度と、伝搬近点角と、クロックドリフトとにおける誤差 を補償し、前記差分補正データは前記複数個の受信信号についてのキャリア位相 とキャリア周波数との前記予測値に対する補正を含み、前記差分補正は外部ソー スから与えられ、前記予測手段は、前記差分補正を前記未補正の予測値に加える ことによってキャリア位相およびキャリア周波数の補正された予測値を得る、請 求項１に記載のナビゲーション受信機。
9. ９．前記基準送信機の位置および速度データを得るための手段をさらに含み、前 記予測手段はまた、複数個の前記受信信号についてのキャリア位相とキャリア周 波数と変調位相との前記現在の予測値と、前記基準送信機の前記位置および速度 データとを用いて、前記プラットホームの位置および前記位置の変化率の現在の 予測値を得る、請求項１に記載のナビゲーション受信機。
10. １０．前記予測手段はまた、複数個の前記受信信号についてのキャリア位相とキ ャリア周波数と変調位相との前記現在の予測値を用いて、前記受信機プラットホ ームの姿勢および前記姿勢の変化率の現在の予測値を入手する、請求項９に記載 のナビゲーション受信機。
11. １１．他のプラットホームを協同で追尾する際に固定プラットホームまたは移動 プラットホーム上で使用するための追尾受信機であって、前記他のプラットホー ムは追尾されるプラットホームとして既知であり、前記移動追尾プラットホーム には独立したナビゲーション手段が載置され、前記追尾されるプラットホームは 多様なタイプがあり、前記追尾されるプラットホームの幾つかのタイプのものに は、通信リンクによって前記追尾受信機に速度入力を与えるプラットホーム速度 センサが設けられ、前記速度センサは速度バイアスパラメータによって特徴づけ られ、前記追尾されるプラットホームの幾つかのタイプのものには、ある場合は 進行方向の、他の場合は進行方向および高さの、さらに他の場合には進行方向、 高さおよびヨーの入力を前記通信リンクによって前記追尾受信機に与える、姿勢 基準系が設けられ、前記姿勢データのすべては地球固定座標系に対して参照され 、前記プラットホームは、プラットホーム速度ランダムプロセス相関時間と、プ ラットホーム回転速度ランダムプロセス相関時間と、プラットホーム速度ランダ ムプロセス状態ノイズ撹乱パワーと、プラットホーム回転速度ランダムプロセス 状態ノイズ撹乱パワーとを含むプラットホーム動力学特徴付けデータを特徴とし 、前記追尾受信機は空間に分布された複数個の受信機ポートを介して信号を受信 することが可能であり、前記信号は複数個の見通し線経路を介して前記追尾され るプラットホームから前記追尾プラットホームへ送信され、前記送信された信号 は、少なくとも１つの送信ポートを介して送信される変調された正弦キャリアで あり、前記受信された信号は、キャリア位相と、キャリア周波数と、変調位相と 、変調位相変化レートと、キャリア振幅とを含む信号パラメータを特徴とし、前 記ナビゲーション受信機は、 前記複数個の受信信号の各々と複数個の基準信号との間の相関を周期的に測定す るための手段を含み、前記測定された相関は相関測定ノイズ共分散マトリックス によって特徴づけられるノイズ成分を有し、さらに前記複数個の受信信号の各々 についての複数個の前記信号パラメータの値を周期的に予測するための手段を含 み、前記予測手段は、前記受信信号の各々についての前記信号パラメータの予測 値を得る際に、複数個の前記受信信号についての前記相関測定値を用い、これに より前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの直接測定、または 前記信号パラメータの各々が関係する受信された信号から導出された情報のみに 基づく前記信号パラメータの予測よりも信頼度の高い、前記受信された信号の各 々についての前記信号パラメータ値の予測値が得られる、ナビゲーション受信機 。
12. １２．前記測定手段は、 前記基準信号を発生するための手段を含み、前記基準信号は前記送信された信号 の複製てあり、前記基準信号はキャリア位相と、キャリア周波数と、変調位相と によって特徴づけられ、前記受信された信号と前記基準信号とは前記信号が関連 する送信機に従ってグループ分けされ、さらに前記基準信号の各々をそのグルー プ内の受信された信号と相関させるための手段を含む、請求項１１に記載の追尾 受信機。
13. １３．入力ポートに与えられるコマンドに従って、前記基準信号キャリア位相と 、前記基準信号キャリア周波数と、前記基準信号変調位相とを調整するための手 段と、前記信号パラメータ予測値から前記調整コマンドを発生し、かつ前記調整 コマンドを前記調整手段に与えるための手段をさらに含み、前記調整コマンドは 、前記予測値の予め定められた増分内のキャリア位相とキャリア周波数と変調位 相とを有する前記基準信号の各々を生じる、請求項１２に記載の追尾受信機。
14. １４．前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて前記受信信号と前記基準信号との 相関の現在値を周期的に予測するための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々に対する１組の重 み付け係数を周期的に発生するための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々の予測される現在 値を周期的に計算するための手段とを含み、前記計算は、複数個の受信信号につ いての相関の前記現在値の予測値と相関の現在の測定値との間の差をとり、前記 差の各々を特定の受信された信号と現在計算されている特定の信号パラメータと に関連した組からの適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対して重み付 けされた差を合計し、かつこの重み付けされた合計を現在時点に外挿されている 信号パラメータの値の以前の予測値に加算することからなる、請求項１１に記載 の追尾受信機。
15. １５．前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受信信号と前記基準信号と の相関の現在値を周期的に予測するための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々に対する１組の重 み付け係数を周期的に発化するための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々の予測される現在 値を周期的に計算するための手段とを含み、前記計算は、複数個の受信信号につ いての相関の前記現在値の予測値と相関の現在の測定値との間の差をとり、前記 差の各々を特定の受信信号および計算されている特定の信号パラメータに関連し た組からの適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対して重み付けされた 差を合計し、かつこの重み付けされた合計を現在時点に外挿されている信号パラ メータの値の以前の予測値に加算することからなり、さらに、 入力ポートに与えられるコマンドに従って、前記基準信号キャリア位相と、前記 基準信号キャリア周波数と、前記基準信号変調位相とを調整するための手段と、 前記信号パラメータの予測値から前記調整コマンドを発生し、かつ前記調整コマ ンドを前記調整手段に与えるための手段とを含み、前記調整コマンドは、前記予 測値の予め定められた増分内のキャリア位相とキャリア周波数と変調位相とを有 する前記基準信号の各々を生じる、請求項１２に記載の追尾受信機。
16. １６．前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて前記受信信号と前記基準信号との 相関の現在値を周期的に予測するための手段と、 前記測定された相関を用いて前記受信された信号の各々についてのキャリア振幅 を周期的に予測するための手段と、前記相関測定ノイズ共分散マトリックスを前 記ナビゲーション受信機の中へ入力し、これにより前記共分散マトリックスを前 記ナビゲーション受信機内で行なわれる計算に使用することができるようにする ための手段と、前記プラットホーム動力学特徴付けデータを前記ナビゲーション 受信機の中へ入力し、これにより前記特徴付けデータを前記ナビゲーション受信 機内で行なわれる計算に使用できるようにするための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々に対して１組の重 み付け係数を周期的に発生するための手段とを含み、前記重み付け係数の組は１ 行のフィルタ利得マトリックスから構成され、前記重み付け係数の組は関連した 信号パラメータの現在値の予測に用いられ、前記フィルタ利得マトリックスの発 生には、前記キャリア振幅予測値と、前記相関測定ノイズ共分散マトリックスと 、前記プラットホーム動力学特徴付けデータとを含む、ユーザによって与えられ る、測定される、および計算されるデータが用いられ、さらに 前記受信信号の各々について前記信号パラメータの各々の予測される現在値を周 期的に計算するための手段を含み、前記計算は、複数個の受信信号についての相 関の前記現在値の予測値と相関の現在の測定値との間の差をとり、前記差の各々 を特定の受信信号および計算されている特定の信号パラメータとに関連した組か らの適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対して重み付けされた差を合 計し、かつこの重み付けされた合計を現在時点に外挿されている信号パラメータ の値の以前の予測値に加算することからなる、請求項１１に記載の追尾受信機。
17. １７．前記追尾されるプラットホームの速度センサからの速度データと前記追尾 されるプラットホームの姿勢基準系からの姿勢データとを前記追尾受信機の中へ 入力し、これにより前記追尾されるプラットホームの速度データおよび前記追尾 されるプラットホームの姿勢データを前記追尾受信機内で行なわれる計算に使用 することができるようにするための手段をさらに含み、前記信号パラメータ予測 手段はまた、前記受信される信号の前記見通し線経路上への前記プラットホーム 速度バイアスの射影の予測値を与え、前記信号パラメータ予測手段はまた、前記 受信される信号の各々についての前記信号パラメータの予測値を得るために、前 記見通し線経路上への前記プラットホーム速度の射影を用いる、請求項１１に記 載の追尾受信機。
18. １８．差分補正データを前記追尾受信機の中へ人力し、これにより前記データが 前記追尾受信機内で行なわれる計算で使用できるようにするための手段をさらに 含み、前記差分補正データは、前記追尾プラットホームの予測される位置および 速度と、伝搬近点角と、クロックドリフトとにおける誤差を補償し、前記差分補 正データは前記複数個の受信信号についてのキャリア位相およびキャリア周波数 の前記予測値に対する補正を含み、前記差分補正は外部ソースによって与えられ 、前記予測手段は、前記差分補正を前記未補正の予測値に加えることによってキ ャリア位相およびキャリア周波数の補正された予測値を得る、請求項１１に記載 の追尾受信機。
19. １９．前記追尾プラットホームの位置データおよび速度データを得るための手段 をさらに含み、前記予測手段はまた、複数個の前記受信される信号についてのキ ャリア位相とキャリア周波数と変調位相との前記現在の予測値と、前記追尾プラ ットホームの前記位置データおよび速度データとを用いて、前記追尾されるプラ ットホームの位置と前記位置の変化率との現在の予測値を得る、請求項１１に記 載の追尾受信機。
20. ２０．前記予測手段はまた、複数個の前記受信される信号についてのキャリア位 相とキャリア周波数と変調位相との前記現在の予測値を用いて、前記追尾される プラットホームの姿勢と前記姿勢の変化率との現在の予測値を得る、請求項１９ に記載の追尾受信機。
21. ２１．前記受信された信号を前記相関を測定する前に記録するステップと、 前記実時間の受信信号の代わりに前記記録された信号を前記相関測定手段の中へ 再生するステップとを含み、前記相関測定手段はこれにより、前記複数個の記録 された受信信号の各々と複数個の基準信号の各々との相関を周期的に測定する、 請求項８に記載のナビゲーション受信機を用いる方法。
22. ２２．前記差分補正データを記録し、 前記記録された受信信号の再生と同期して、前記記録された差分補正データを前 記実時間差分補正データの代わりに前記受信機の中へ再生し、これにより前記差 分補正を前記受信機中の前記未補正の予測値に加算することによってキャリア位 相およびキャリア周波数の補正された予測値を得るステップとをさらに含む、請 求項２１に記載の方法。
23. ２３．前記受信された信号を前記補正を測定する前に記録するステップと、 前記記録された信号を前記実時間受信信号の代わりに前記相関測定手段の中へ再 止するステップとを含み、前記相関測定手段はこれにより、前記複数個の記録さ れた受信信号の各々と複数個の基準信号の各々との相関を周期的に測定する、請 求項１８に記載のナビゲーション受信機を円いるための方法。
24. ２４．前記差分補正データを記録するステップと、前記記録された差分補正デー タを前記記録された受信信号の再生と同期して前記実時間差分補正データの代わ りに前記受信機の中へ再生し、これにより前記差分補正を前記受信機中の前記未 補正の予測値に加算することによってキャリア位相およびキャリア周波数の補正 された予測値を得るステップとをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
25. ２５．様々なタイプのプラットホーム（または移動体）上でナビゲーション受信 機を用いる方法であって、前記プラットホームの幾つかのタイプのものには速度 入力を前記受信機に与えるプラットホーム速度センサが載置され、前記速度セン サは速度バイアスパラメータによって特徴づけられ、前記プラットホームの幾つ かのタイプのものには、ある場合は進行方向の、他の場合は進行方向および高さ の、さらに他の場合は進行方向、高さおよびヨーの入力を前記受信機に与える姿 勢基準系が載置され、前記姿勢データのすべては地球固定座標系に対して参照さ れ、前記プラットホームは、プラットホーム速度ランダムプロセス相関時間と、 プラットホーム回転速度ランダムプロセス相関時間と、プラットホーム速度ラン ダムプロセス状態ノイズ撹乱パワーと、プラットホーム回転速度ランダムプロセ ス状態ノイズ撹乱パワーとを含むプラットホーム動力学特徴付けデータを特徴と し、前記受信機は複数個の信号の受信が可能であり、前記信号は空間に分布され た公知の位置および速度の複数個の送信機によって送信され、かつ複数個の見通 し線経路を介して前記受信機に伝搬され、前記送信された信号は変調された正弦 キャリアであり、前記送信された信号は時間の特定の関数であり、前記時間は同 期した送信機のクロックに維持され、前記送信された信号は空間に分布された複 数個の受信機ポートの少なくとも１つを介して受信され、前記受信された信号は 、キャリア位相と、キャリア周波数と、変調位相と、変調位相変化率と、キャリ ア振幅とを含む信号パラメータを特徴とし、前記受信機はクロックを有し、前記 受信機のクロックは前記送信機のクロックと同期して維持され、前記ナビゲーシ ョン受信機は、前記複数個の受信された信号と複数個の基準信号の各々との相関 を周期的に測定するための手段を含み、前記測定された相関は相関測定ノイズ共 分散マトリックスによって特徴づけられるノイズ成分を有し、さらに前記複数個 の受信された信号の各々についての複数個の前記信号パラメータの値を周期的に 予測するための手段を含み、前記予測手段は、、前記受信された信号の各々につ いての前記信号パラメータ値の予測値を得るために複数個の前記受信された信号 についての前記相関測定値を用い、これにより前記受信された信号の各々につい ての前記信号パラメータの直接測定、または前記信号パラメータの各々が関係す る受信された信号から導出される情報のみに基づく前記信号パラメータの予測よ りも信頼度の高い、前記信号パラメータ値の予測値が得られ、 前記使用方法は、 前記受信された信号を前記相関を測定する前に記録するステップと、 前記記録された信号を前記実時間受信信号の代わりに前記相関測定手段の中に再 生するステップとを含み、これにより前記相関測定手段は前記複数個の記録され た受信信号の各々と複数個の基準信号の各々との相関を周期的に測定する、方法 。
26. ２６．前記ナビゲーション受信機は、差分補正データを前記ナビゲーション受信 機の中へ入力し、これにより前記データを前記ナビゲーション受信機内で行なわ れる計算に使用可能にするための手段をさらに含み、前記差分補正データは、前 記基準送信機の予測された位置および速度と、伝搬近点角と、クロックドリフト とにおける誤差を補償し、前記差分補正データは前記複数個の受信された信号に ついてのキャリア位相およびキャリア周波数の前記予測値に対する補正を含み、 前記差分補正は外部ソースによって与えられ、前記予測手段は、前記差分補正を 前記未補正の予測値に加算することによってキャリア位相およびキャリア周波数 の補正された予測値を入手し、前記方法は、前記差分補正データを記録するステ ップと、前記記録された差分補正データを前記記録された受信信号の再生と同期 して前記実時間差分補正データの代わりに前記受信機の中へ再生し、これにより 差分補正を前記受信機中の前記未補正の予測値に加算することによってキャリア 位相およびキャリア周波数の補正された予測値を得るステップとをさらに含む、 請求項２５に記載の方法。
27. ２７．他のプラットホームを協同して追尾する際に固定プラットホームまたは移 動プラットホーム上で追尾受信機を用いるための方法であって、前記他のプラッ トホームは追尾されるプラットホームとして既知であり、前記移動追尾プラット ホームには独立したナビゲーション手段が載置され、前記追尾されるプラットホ ームのタイプは多様であり、前記追尾されるプラットホームの幾つかのタイプの ものには、通信リンクによって速度入力を前記追尾受信機に与えるプラットホー ム速度センサが載置され、前記速度センサは速度バイアスパラメータによって特 徴づけられ、前記追尾されるプラットホームの幾つかのタイプのものには、ある 場合は進行方向の、他の場合は進行方向および高さの、さらに他の場合には進行 方向、高さおよびヨーの入力を前記通信リンクによって前記受信機に与える姿勢 基準系が載置され、前記姿勢データのすべては地球固定座標系に対して参照され 、前記追尾されるプラットホームは、プラットホーム速度ランダムプロセス相関 時間と、プラットホーム回転速度ランダムプロセス相関時間と、プラットホーム 速度ランダムプロセス状態ノイズ撹乱パワーと、プラットホーム回転速度ランダ ムプロセス状態ノイズ撹乱パワーとを含むプラットホーム動力学特徴付けデータ を特徴とし、前記受信機は空間に分布された複数個の受信機ポートを介して信号 受信が可能であり、前記信号は複数個の見通し線経路を介して前記追尾されるプ ラットホームから前記追尾プラットホームへ送信され、前記送信された信号は、 少なくとも１つの送信ポートを介して送信される変調された正弦キャリアであり 、前記受信された信号は、キャリア位相と、キャリア周波数と、変調位相と、変 調位相変化率と、キャリア振幅とを含む信号パラメータを特徴とし、前記追尾受 信機は、 前記複数個の受信された信号の各々と複数個の基準信号の各々との相関を周期的 に測定するための手段を含み、前記測定された相関は相関測定ノイズ共分散マト リックスによって特徴づけられ、さらに 前記複数個の受信された信号の各々について複数個の前記信号パラメータの値を 周期的に予測する手段を含み、前記予測手段は、前記受信された信号の各々につ いての前記信号パラメータ値の予測値を得る際に、複数個の前記受信された信号 についての前記相関測定値を用い、これにより前記受信された信号の各々につい ての前記信号パラメータの直接測定、または前記信号パラメータの各々が関係す る受信された信号から導出される情報のみに基づく前記信号パラメータの予測よ りも信頼度の高い、前記受信された信号の各々についての前記信号パラメータ値 の予測値を入手し、 前記使用方法は、 前記受信された信号を前記相関を測定する前に記録するステップと、 前記記録された信号を前記実時間受信信号の代わりに前記相関測定手段の中へ再 生し、これにより前記相関測定手段は前記複数個の記録された受信信号の各々と 複数個の基準信号の各々との相関を周期的に測定するステップとを含む、方法。
28. ２８．前記追尾受信機は、差分補正データを前記追尾受信機の中へ入力し、これ により前記データが前記追尾受信機内で行なわれる計算に使用できるようにする ための手段をさらに含み、前記差分補正データは、前記追尾プラットホームの予 測された位置および速度と、伝搬近点角と、クロックドリフトとにおける誤差を 補償し、前記差分補正データは前記複数個の受信信号についてのキャリア位相お よびキャリア周波数の前記予測値に対する補正を含み、前記差分補正は外部ソー スによって与えられ、前記予測手段は、前記差分補正を前記未補正の予測値に加 算することによってキャリア位相およびキャリア周波数の補正された予測値を得 、前記方法は、 前記差分補正データを記録するステップと、前記記録された差分補正データを前 記記録された受信信号の再生に同期して前記実時間差分補正データの代わりに前 記受信機の中へ再生し、これにより前記差分補正を前記受信機中の前記未補正の 予測値に加算することによってキャリア位相およびキャリア周波数の補正された 予測値を得るステップとをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
29. ２９．請求項１０に記載のナビゲーション受信機によって実行される方法。
30. ３０．請求項２０に記載の追尾受信機によって実行される方法。
31. ３１．空間に分布された公知の位置および速度の複数個の基準送信機から受信し た信号からナビゲーションデータを得るための方法であって、前記方法は多様な タイプのプラットホーム（または移動体）上で使用され、前記プラットホームの 幾つかのタイプのものにはプラットホーム速度センサが載置され、前記速度セン サは速度バイアスパラメータによって特徴づけられ、前記速度および速度バイア スパラメータは前記方法を実行する際に使用され、前記プラットホームの幾つか のタイプのものには、ある場合は進行方向を、他の場合は進行方向および高さを 、さらに他の場合は進行方向、高さ、およびヨーを与える姿勢基準系が載置され 、前記姿勢データは前記方法の実行の際に使用され、前記姿勢データのすべては 地球固定座標系に対して参照され、前記プラットホームは、プラットホーム速度 ランダムプロセス相関時間と、プラットホーム回転速度ランダムプロセス相関時 間と、プラットホーム速度ランダムプロセス状態ノイズ撹乱パワーと、プラット ホーム回転速度ランダムプロセス状態ノイズ撹乱パワーとを含むプラットホーム 動力学特徴付けデータを特徴とし、前記プラットホーム動力学データは前記方法 を実行する際に使用され、前記送信された信号は変調された正弦キャリアであり 、前記送信された信号は時間の特定の関数であり、前記時間は同期した送信機の クロックに維持され、前記送信された信号は複数個の見通し線経路を介して前記 プラットホームに伝搬され、かつ空間に分布された複数個の受信ポートの少なく とも１つを介して受信され、前記受信された信号は、キャリア位相と、キャリア 周波数と、変調位相と、変調位相変化率と、キャリア振幅とを含む信号パラメー タを特徴とし、前記方法は、 前記複数個の受信された信号の各々と複数個の基準信号との相関を周期的に測定 するステップを含み、前記測定された相関は相関測定ノイズ共分散マトリックス によって特徴づけられるノイズ成分を有し、さらに、前記複数個の受信された信 号の各々について、複数個の前記信号パラメータの値と、見通し線経路上への前 記速度センサバイアスの射影とを周期的に予測するステップを含み、前記予測手 段は、前記受信された信号の各々についての信号パラメータ値の前記予測値を得 るために、複数個の前記受信された信号についての前記相関測定値と、前記プラ ットホーム速度の前記見通し線経路上への射影と、前記相関測定ノイズ共分散マ トリックスと、前記プラットホーム動力学データとを使用し、これにより前記受 信された信号の各々についての前記信号パラメータおよび測定バイアス射影の直 接測定、または前記信号パラメータの各々が関係する受信された信号から導出さ れる情報だけに基づく前記信号パラメータおよび測定バイアス射影の予測よりも 信頼度の高い、前記受信された信号の各々についての前記信号パラメータ値およ び速度バイアス射影の予測値を得る、方法。
32. ３２．前記予測ステップは、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受信された信号と前記基準 信号および前記速度射影との前記相関の現在値を予測するステップと、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々に対して１組の重 み付け係数を発生するステップと、前記受信された信号の各々について前記信号 パラメータおよび前記速度バイアス射影の各々の現在値の予測値を計算するステ ップとを含み、前記計算は、複数個の受信信号についての相関および速度射影の 前記現在値の予測値と相関および速度射影の現在の測定値との差をとり、前記差 の各々を特定の受信信号と計算されている特定の信号パラメータまたは速度バイ アス射影とに関連した組からの適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対 する重み付けされた差を合計し、かつこの重み付けされた合計を現在時点に外挿 されている信号パラメータの以前の予測値に加算することからなる、請求項３１ に記載の方法。
33. ３３．前記基準送信機の位置データおよび速度データを得るステップと、 複数個の前記受信された信号についてのキャリア位相とキャリア周波数と変調位 相との前記現在の予測値と、前記基準送信機の前記位置および速度データとを用 いて、前記プラットホームの位置と前記位置の変化率との現在の予測値を得るス テップと、 複数個の前記受信された信号についてのキャリア位相とキャリア周波数と変調位 相との前記現在の予測値を用いて、前記プラットホームの姿勢と前記姿勢の変化 率との現在の予測値を得るステップとをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
34. ３４．追尾されるプラットホームとして知られる移動プラットホームを協同して 追尾するための方法であって、前記追尾されるプラットホームは少なくとも１つ の信号を送信し、前記方法は追尾プラットホームとして既知の固定プラットホー ムまたは移動プラットホーム上で実行され、前記移動追尾プラットホームには独 立したナビゲーション手段が載置され、前記追尾されるプラットホームのタイプ は多様であり、前記追尾されるプラットホームの幾つかのタイプのものには、通 信リンクによって速度入力を前記追尾受信機に与えるプラットホーム速度センサ が載置され、前記速度センサは速度バイアスパラメータによって特徴づけられ、 前記速度および速度バイアスパラメータは前記方法を実行する際に使用され、前 記プラットホームの幾つかのタイプのものには、ある場合は進行方向の、他の場 合は進行方向および高さの、さらに他の場合は進行方向、高さおよびヨーの入力 を前記通信リンクによって与える姿勢基準系が載置され、前記姿勢データは前記 方法を実行する際に使用され、前記姿勢データのすべては地球固定座標系に対し て参照され、前記追尾されるプラットホームは、プラットホーム速度ランダムプ ロセス相関時間と、プラットホーム回転速度ランダムプロセス相関時間と、プラ ットホーム速度ランダムプロセス状態ノイズ撹乱パワーと、プラットホーム回転 速度ランダムプロセス状態ノイズ撹乱パワーとを含むプラットホーム動力学特徴 付けデータを特徴とし、前記プラットホーム動力学データは前記方法を実行する 際に使用され、前記信号は複数個の見通し線経路を介して前記追尾されるプラッ トホームから前記追尾プラットホームへ送信され、前記信号は空間に分布された 複数個の受信ポートを介して受信され、前記送信された信号は少なくとも１つの 送信ポートを介して送信される変調された正弦キャリアであり、前記受信された 信号は、キャリア位相と、キャリア周波数と、変調位相と、変調位相変化レート と、キャリア振幅とを含む信号パラメータを特徴とし、前記方法は、 前記複数個の受信された信号の各々と複数個の基準信号の各々との相関を周期的 に測定するステップを含み、前記測定された相関は相関測定ノイズ共分散マトリ ックスによって特徴づけられるノイズ成分を有し、さらに前記複数個の受信され た信号の各々について、複数個の前記信号パラメータの値と、前記速度センサバ イアスの見通し線経路上への射影とを周期的に予測するステップを含み、前記予 測手段は、前記受信された信号の各々についての信号パラメータ値の前記予測値 を得るために、複数個の前記受信された信号の前記相関測定値と、前記プラット ホーム速度の前記見通し線経路上への射影と、前記相関測定ノイズ共分散マトリ ックスと、前記プラットホーム動力学データとを用い、これにより前記受信され た信号の各々について前記信号パラメータおよび速度バイアス射影の直接測定、 または前記信号パラメータの各々が関係する受信された信号から導出された情報 だけに基づく前記信号パラメータおよび速度バイアス射影の予測よりも信頼度の 高い、前記受信された信号の各々についての前記信号パラメータ値および速度バ イアス射影の予測値を得る、方法。
35. ３５．前記予測ステップは、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受信された信号と前記基準 信号および前記速度射影との前記相関の現在値を予測するステップと、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータの各々に対して１組の重 み付け係数を発生するステップと、前記受信された信号の各々について前記信号 パラメータの各々および前記速度バイアス射影の現在値の予測値を計算するステ ップとを含み、前記計算は、複数個の受信された信号についての相関および速度 射影の前記現在値の予測値と、相関および速度射影の現在の測定値との差をとり 、前記差の各々を特定の受信信号および計算されている特定の信号パラメータま たは速度バイアス射影に関連した組からの適切な重み付け係数で乗算し、複数個 の相関に対して重み付けされた差を合計し、かつこの重み付けされた合計を現在 時点に外挿されている信号パラメータの以前の予測値に加算することからなる、 請求項３４に記載の方法。
36. ３６．前記追尾プラットホームの位置データおよび測定データを得るステップと 、 複数個の前記受信された信号についてのキャリア位相とキャリア周波数と変調位 相との前記現在の予測値と、前記追尾プラットホームの前記位置および速度デー タとを用いて、前記追尾されるプラットホームの位置および前記位置の変化率の 現在の予測値を得るステップと、複数個の前記受信された信号についてのキャリ ア位相とキャリア周波数と変調位相との前記現在の予測値を用いて、前記追尾さ れるプラットホームの姿勢および前記姿勢の変化率の現在の予測値を得るステッ プとをさらに含む、請求項３４に記載の方法。