JPH09505664A - コードを基本とした搬送波位相を用いた正確な位置決定のシステムと方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数のGPS信号を受信するGPSヒ゛ーコンを含むGPSシステム。それぞれのGPS信号は搬送波要素と擬似乱数コート゛要素を持つ。ヒ゛ーコンは受信するGPS信号に対応して複数のヒ゛ーコン信号を発生する。複数のヒ゛ーコン信号のそれぞれは受信されるGPS信号の搬送波要素に位相同期した搬送波要素を持ち、また受信されるGPS信号の擬似乱数コート゛要素に位相同期した擬似乱数コート゛要素を持つ。ヒ゛ーコンはしかる後複数のヒ゛ーコン信号を送信する。システムは更にGPS受信機を含む。GPS受信機はGPS及びヒ゛ーコン信号の擬似乱数コート゛要素のそれぞれに対して距離測定を行い、それに対応して位置を表す値を計算することによってコート゛を用いたテ゛ィファレンシャルGPS位置決定を行うことができる。更にGPS受信機は初期化期間中複数の測定時点においてGPS及びヒ゛ーコン信号の搬送波要素それぞれに対して最初位相測定を行うことにより、搬送波を用いたテ゛ィファレンシャルGPS位置決定を行うことができる。しかる後GPS及びヒ゛ーコン信号に対する位相測定値に対応して初期値を計算する。更に初期化期間後の時点において、初期化値及びその期間後の測定時点において測定されるGPS及びヒ゛ーコン信号に対する位相値に対応して位置を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】コード を基本とした搬送波位相を用いた正確な位置決定のシステムと方法 このアプリケーションは、1993年9月22日にファイルしたアメリカの特許アプリケーション08/126，254の 継続と1993年3月23日にファイルしたアメリカの特許アプリケーション シリアル番号08/036，319の一 部継続である．合衆国政府は，アメリカ商務省とスタンフォード大学の間のグラント DOT93-G-00 4に従って、このアプリケーションから出たいかなる特許に対しても権利を持っている。 【発明の分野】 ここに提示される発明はいかなる陸、海、空の乗物、または宇宙飛行体 の位置も正確に決定するためのシステムと方法一般に関する。特に、この発明は飛行 機着陸システムと方法に適応される。 【発明の背景】 ユーザが位置を非常に正確に決定することのできるシステムと方法に対する必 要性は、伝統的に存在した。事実上、その様なシステムと方法を開発するために多く の試みがなされた。しかしながら、それらは皆実現困難であったり、不正確であ るといった重大な問題を抱えている。 これは、飛行機着陸システムと方法の場合に特に当てはまる。現在のシステム、 機器着陸システム(Instrument Landing System(ILS))は、何十年も前に開発され、そ の取付維持は非常に高価である。 ILSへの代替手段としてマイクロ波着陸システム（Microwave Landing System(ML S)）が提案されている。しかしながら、これもまた取付して、維持するにはコスト がかかる。 他に提案された代替手段は、衛星航法システム（Global Positioning Syste m(GPS)）に基づく。GPSは、合衆国国防総省によって地球周回軌道に置かれた24 個の衛星に支援されている。各衛星は絶え間なくGPS信号を発信する。このGPS信 号は、周波数1．575GHzのL-バンド搬送波(L1)を含む。L1搬送波は、大体受信(C/A) の疑似乱数(PRN)コード信号とデータ信号によって、変調されている。 GPS信号がいつ発信されたのかを決定するのにPRNコードは、タイミング情報を提 供する。データ信号は、衛星の軌道位置などの情報を提供する。搬送波によって、 受信機は容易にGPS信号を受信することができる。 従来のコードに基づいたGPSを使用する位置決断は，技術的に幅広く知られている 。従来のコードに基づいたGPSでは，受信機は，受信機と結合されたアンテナとそれぞれ の少なくとも4個のGPS衛星の間の距離計算をする。 受信機はそれぞれのGPS信号のPRNコード測定位相とGPS信号の各データコンポーネントから得ら れた衛星の軌道位置情報に基づいて計算を行う。GPS信号を4個のGPS衛星から受 信することで，受信機はかなり正確な位置を決定することができる。 しかしながら従来のコードを基本としたGPSではユーザは実際の位置を数十メートル までしか決定できない。飛行機着陸などへの応用では、1フィートの位置精度は達成 されなければならない。したがって、従来のコードを基本としたGPSはこれらの応用 に適さない。 GPSのより正確なバージョンは、コードを基本とした（または従来型）ディファレンシャル GPSである。コードを基本としたディファレンシャルGPSの様々なバージョンを使用する位置決定も また技術的によく知られている。これらのバージョンは、正確に知られた位置に置か れた地上参照受信機が利用されるのを除いて、従来型コードを基本としたGPSと同様 の距離計算が使われる。理想的には、ユーザ受信機での衛星距離測定誤差と地上受 信機でそれとが同じであると仮定できる。地上受信機の位置が既に知られている ので、地上受信機は、実際の位置と測定植に基づいて計算した位置を比べること ができる。その結果、地上受信機は正確に距離測定誤差を検出することができる 。 検出された誤差から、地上受信機は修正値を計算し、ユーザ受信機に従来 のデジタルデータリンクによって伝えることができる。ユーザ受信機は受信した修正値を自身 の測定値に適用し、正確な位置決定をリアルタイムでおこなうことができる。 また、割り当てられていないPRNコードを用いてこれらの修正値を伝えるの にスードライト(疑似の、すなわち地上に置かれた衛星)または地上に置かれたビーコンを使 用することができる。スードライト信号によって、ユーザ受信機は5番目の余剰測定を行う ことができ、位置決定精度を増すことができる。また場合によっては、他のGPS 信号の1つが失われた場合、ユーザ受信機はスードライト信号を位置決定に必要な4番目の 測定として使うことができる。 しかしながら，コードに基づいたディファレンシャルGPSのこれらのバージョンには，それ らの使用を制限するいくつかの欠点がある．まず最初に，前述のように，ディファレンシャル な修正をユーザの受信機に伝えるのに，ディジタルデータリンクが必要である．これらの修 正がデジタル形で伝えられるので，ビット伝送エラーは重大な位置決定誤差に通じる可能性 がある．また2番目に，測定、パッケージ、転送、デモジュレーション、転送されたデータストリームのアンパッケージ にしばしば数秒かかるのでデータ伝送の潜在が位置決定誤差に通じる可能性 もある。さらには，たとえ，これらの問題が解決するとしても，コードに基づいたディファレンシャル GPSを使用する位置決定精度は数メーターである．そのような精度は一般的 な航行目的には適するだろうが，前述のように飛行機着陸システムが1フィート以内の精 度を達成しなければならないので，飛行機着陸システムには適当でない． GPSの最も精度の高い適用法は、搬送波位相ディファレンシャルGPS（Carrier Pha se Differential GPS）である。GPSのこの技法は、PRNコードとデータ信号を含むGPS信 号の1．575GHz搬送波を利用する。 搬送波を基本とするディファレンシャルGPSの現在のバージョンはは、2個のアンテナ間の搬 送波位相測定差に基づいて位置決定を行う。しかしながら、この技法は、搬送波 のいくつの整数波長が2個のアンテナの間に存在するのかを初めに決定するのを必要 とする。これは未知整数波長分解と呼ばれる。 多くの技法が現在、未知整数波長分解のために存在する。しかしながら 、それらは皆、飛行機着陸などの応用における正確な位置決定に際しては重大な 問題を抱えており不適である。 その技法の一つは余剰測定を利用する整数探索（Integer Searching） である。これは、未知整数の正しい組合せを、従来型GPSに必要な4個の信号より も多い、5個以上の信号を受信することによって探索する。それぞれの整数組合 せに対して、コスト関数値が系統的に計算され、正しい整数組合せが推定される。 しかしながら、数メートルの検索体積だけでも、整数組合せの数は数百万にのぼるこ とがある。その結果、この技法には、まちがった解答に到達する傾向がある 。さらには、GPS衛星の構成は、少なくとも4個の衛星がいかなる時間帯にも視野 にあるように保証することができるだけである。したがって、どんな時にも正確 な位置決定を必要とする応用においては、未知整数波長分解のために5個以上の 衛星を必要としてはならない。 別の技法は、狭差コリレータ（Narrow Correlator Spacing）である。この技 法は、GPS信号のPRNコードを用いて未知整数の可能範囲を限定する。しかしながら 、多くの場合位置決定誤差は数メートルに及ぶので、飛行機着陸に必要である一貫性 を満たさない。 また、別の技法は複周波ワイドレーン（Dual Frequency Wide-Laning）である 。この技法もまたそれぞれの衛星から発信される2番目のGPS信号を利用する。こ の2番目のGPS信号は、周波数1．227GHzのL-バンド搬送波(L2)を使用している。L2搬 送波とL1搬送波はミキシングされ、どちらよりも波長の長い信号がつくられる。この 信号から、未知整数を決定するのは比較的簡単である。しかしながら、L2信号は 民間にはその使用が保証されていない。相互相関技術（クロスコリレーション）でL2信号の 使用制限に対処することができるが、このタイプの技術の性能はまだ実証されてお らず、実用化するには非常に高価である。 未知整数波長分解の技法の一つで成功しているのがモーション利用法であり 、測量調査で利用されている。ユーザアンテナと参照アンテナは固定されており、この技法 は、多くの搬送波位相測定値を取ることを伴う。これらの位相測定がおよそ１時 間行われる。GPS衛星がゆっくり天頂を動く間、搬送波位相を測定することによ って未知整数を決定することができる。しかし多くの場合、飛行機着陸の際の正 確な位置決定のように、未知整数が計算される15分間、ユーザアンテナが静止していな ければならないのは非実用的であるだろう。 別のモーション利用法は、飛行機の姿勢測定に使用されている。アンテナを機体 の上、尾翼の上、そして、それぞれの翼端の上に置くことによって姿勢測定が行 われる。機体の上のアンテナは参照アンテナとして使われる。飛行機を回転させる間に、 いくつかの位相測定を行うことによって、未知整数を数秒で決定することができ る。ゆっくりと天頂を動くGPS衛星に対して飛行機の姿勢を急激に変えることに より搬送波位相が大きく変化し未知整数が決定できる。しかしながら、参照アンテナ と他のアンテナが飛行機に固定されるので、この技法は姿勢測定に制限されて、飛行 機自身のための正確な位置決定に適さない。 【発明の目的】 この発明の目的は、参照受信機によって行われたコード距離測定をあてに することなしで，曖昧さなしに、コード 位相ディファレンシャルGPS位置決定をするためのG PSシステムと方法を提供することにある． また、可動GPSシステムに，参照システムによって行われたコード距離測定をあてに することなしで，曖昧さなしに、コード位相ディファレンシャルGPS位置決定を可能にする参 照GPSシステムを提供することも目的である． さらにまた、参照GPSシステムによって行われたコード範囲測定をあてにするこ となしで，曖昧さなしに、コード位相ディファレンシャルGPS位置決定を行う可動GPS受信機を 提供することも目的とする． そして，参照受信機によって行われた搬送波位相測定をあてにすること なしで，曖昧さなしに、センチメートルの精度で正確な位置決定をするための搬送波位 相ディファレンシャルGPSシステムと方法を，提供することも目的である。 また、可動GPSシステムに，参照受信機によって行われた搬送波位相測定を あてにすることなしで，曖昧さなしに、センチメートルの精度に正確な位置決定をする 搬送波位相ディファレンシャルGPS位置決定を行うことを可能にする参照GPSシステムを提供す ることも目的とする。 そしてまた、参照受信機によって行われた搬送波位相測定をあてにする ことなしで，曖昧さなしに、センチメートルの精度に正確な位置決定をする搬送波位相ディファレンシャル GPS位置決定を行う可動GPS受信機を提供することも目的である。 【発明の概要】 以上の発明の目的と他の目的は，複数のGPS信号を受信するGPSビーコンビーコン を含むGPSシステムによって達成される，それぞれのGPS信号には，搬送波成分と疑 似ランダムコード成分がある．ビーコンは，受信されたGPS信号に応じて複数のビーコン信号の多 数を発生させる．複数のビーコン信号はそれぞれ、受信されたGPS信号の1つの搬送波 成分に位相固定された搬送波成分と、受信されたGPS信号の1つの疑似ランダムコード成 分に位相固定された疑似ランダムコード成分を持つ。 そしてビーコンは複数のビーコン信号を送信する。 また，システムはGPS受信機を含む．GPS受信機は，それぞれのGPSとビーコン信 号の疑似ランダムコード成分に距離測定を行い、それに対し位置を示す値を計算するこ とによりコードに基づいたディファレンシャルGPS位置決定をすることができる． さらに，GPS受信機は，最初に，初期化期間内複数の測定エポックでのGPSとビーコン 信号の各搬送波成分の位相測定を行うことにより搬送波位相ディファレンシャルGPS位 置決定をすることができる。そして，これらのGPS信号とビーコン信号の各位相測定 値に応じて初期化値を計算する．そして，初期化期間の後の各測定エポックで、その 時のGPS信号とビーコン信号の初期化値と位相値に応じて位置を計算する． 【図面の簡単な説明】 前述の発明の目的と他の物が以下の詳細な説明と図面を参照することで より明らかになる 図1は，現在の発明に従ってオムニマーカービーコンかスードライトを示す； 図2は，2つの初期化オムニマーカービーコンと3つの参照オムニマーカービーコンを使うGPSシステム の概観を示す； 図3は，2つの初期化オムニマーカービーコンと1つの参照オムニマーカービーコンを使うGPSシステム の概観を示す； 図4は，1つの初期化オムニマーカービーコンと1つの参照オムニマーカービーコンを使うGPSシステム の概観を示す； 図5は，図2に示されるGPSシステムの，より詳細な様子を示す； 図6は図5の代替構成を示す； 図7は，図2-6のオムニマーカーの作動の図解をコードに基づいたディファレンシャルGPSに供 給する， 図8は，図2-6の構成と関連づけられるベクトル関係を示す； 図9は，飛行機に取り付けられたアンテナの調査された位置を表すベクトルを飛 行機の機体座標系に従って示す； 図10は，走路座標系に従って飛行機の機体座標系の回転を示す； 図11は，現在の発明に従って広い領域での距離測定と位置決定ためのオムニマーカー の使用を示す； 図12は，最初の測定時点の未知整数部分がどのように起こるのかに関す る図解を提供する； 図13は図12最初の測定時点の次の時点を図解を提供する； 図14は，2つの初期化スードライトの使用による航路と直行方向の不確実性の 除去を例示する； 図15は，単一の初期化スードライトを二度飛行させることによって，航路と直 行方向の誤差の除去を例示する； 図16は，現在の発明に従ってオムニマーカーの詳細な記述を示す； 図17は，現在の発明に従ってオムニマーカーの信号処理チャネルの詳細な記述を示 す； 図18は，現在の発明に従って代替オムニマーカーの詳細な記述を示す； 図19は，図18でのオムニマーカーの信号処理チャネルの詳細な記述を示す； 図20は，図2-6の全体のGPSシステムの１部分であり，GPS位置受信機と数個 のアンテナを含む可動GPSシステムの一部の詳細なイラストを提供する； 図25は，慣性測定装置を利用した可動GPSシステムの実施例を示す； 図22は，単一のアンテナと単一のGPS位置受信機が利用した可動GPSシステムの実 施例を示す． 【発明の詳細な記述】 図1-22は，ここに説明される発明を図解する．これらの図では，同様の 構成要素は同様な参照数字を付して示す。 【大要】 図1は，図2-4のk番オムニマーカービーコン26(k)かj番オムニマーカービーコン29(j)を示す．後 述のように，オムニマーカービーコンの26(k)または29(j)は特別なスードライト(すなわち地上に置 かれた衛星)であり，既知の場所に置かれる． オムニマーカー26(k)または29(j)はm個のGPS24(1)-(m)衛星でそれぞれ送信した m個のGPS信号25(1)-(m)を受信する．それに対し、受信されたGPS信号25(1)-(m) のそれぞれの搬送波成分とPRNコード成分を位相固定し、そして，対応するビーコンマーカー 信号27(k)(1)-(m)または30(j)(1)-(m)を生成し低いパワー信号バブル28か31の形で飛行 機21に一緒に送信する。それぞれのビーコンマーカー信号27(k)(1)-(m)または30(j)(1)-( m)は対応する受信GPS信号25(1)-(m)の1つの搬送波成分に位相固定された搬送波 成分、また，それらは、その同じGPS信号25(1)-(m)のPRNコード成分に対応する位相 固定されたユニークなPRNコード成分を含む，したがって、送信されるビーコンマーカー信号27(k )(1)-(m)か30(j)(1)-(m)のそれぞれの搬送波とPRNコード成分は，それに対応する受 信GPS信号25(1)-(m)と位相が一致している。 その後、飛行機21の上のGPS位置受信機32は，GPS信号25(1)-(m)とビーコンマーカー 信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)を受信する。 後述のように． 受信機32はこれらの受信信号に基づいて、ディファレンシャル補正のた めの従来のディジタルデータリンク、PRNコード距離測定、又は，参照受信機によって行われた 搬送波位相測定に頼ることなく、コードに基づいたディファレンシャルGPS位置決定と搬送波 位相ディファレンシャルGPS位置決定をすることができる。 このようにして、後に詳述されるように，オムニマーカービーコン26(k)または29(j )は位置受信機32がコードに基づいたディファレンシャルGPS位置決定と搬送波位相ディファレンシャルG PS位置決定の両方のためにディファレンシャル距離測定補正を行う際の情報をリレーするチャネル の役割を果たす。さらに，搬送波位相ディファレンシャルGPS位置決定のための未知周期性 を取り除くための方法として役立っている．そのうえ，ディジタルデータリンクは，必要な いので，ビット誤差と曖昧さは，位置受信機32が行えるコードに基づいた搬送波位相ディファレンシャル GPS位置決定の完全性を損なうことはない。 【システムと方法】 図2は，コードに基づいたBasedか搬送波ディファレンシャルGPSを使用して正確な位 置決定をするGPSシステム20のための好ましい構成を示す．これらの図に，滑走路23 に対して飛行機21が最終的なアプローチ軌道22にある，既知の軌道の位置にあるm個の GPS24(1)-(m)衛星は，視野内に存在し，それぞれm個のGPS信号25(1)-(m)を発信 する。 GPS信号25(1)-(m)は，L1 C/AコードGPS信号である． 言い換えれば，それらはL1搬送波，C/A PRNコード，及びデータ構成要素を含む．L1搬 送波は，1．575GHzで伝えられる正弦波である，PRNコードは，1，023MHzの頻度で放 送される一連の可変幅パルスを包括する．GPS24(1)-(m)衛星は，それぞれに固有のP RNコードを発信する，GPS信号25(1)-(m)のそれぞれのデータ成分はGPS衛星24(1)-(m)が 発信した軌道位置の情報を含む。この情報は，ビット信号としてとして50bpsの頻度 で供給される． 参照オムニマーカービーコン29(1)-(3)は，滑走路22付近の既知の場所に位置する．オムニマーカービーコン 29(1)-(3)はそれぞれ別々に4つのビーコンマーカー信号30(1)(1)-(m)，30(2) (1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)を生成し、前述のように低いパワー信号バブル31(1)-(3)の 形で発信する。 初期化オムニマーカービーコン26(1)-(2)が飛行軌道22の水平要素の両側面の既知の 位置に配置される。オムニマーカービーコン26(1)-(2)はそれぞれ別々に4つのビーコンマーカー信号2 7(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)を生成し、前述のように低いパワー信号バブル28(1)-(2)の 形で発信する。図2から明らかなようにビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m )はビーコンマーカー信号30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，および30(3)(1)-(m)よりも尚低 いパワーで伝送される。 図5は，図2に示されるGPSシステム20の，より詳細な図解を示す．滑走路23 の近くには，地上GPS参照システム39が配置される．それは，オムニマーカービーコン26(1)-(2) と29(1)-(3)を含む．オムニマーカービーコン26(1)-(2)はそれぞれ受信アンテナ41(1)-(2)，トランシーバー 42(1)-(2)，伝送アンテナ43(1)-(2)を含む．オムニマーカービーコン29(1)-(3)はそれぞれ， 受信アンテナ41(1)-(3)，トランシーバー44(1)-(3)，伝送アンテナ45(1)-(3)を含む。 受信アンテナ41(1)-(2)と44(1)-(3)はそれぞれGPS信号25(1)-(m)を受信し、 それらを対応するトランシーバー42(1)-(2)と44(1)-(3)に提供する。前述のようにトランシーバー 42(1)-(2)と44(1)-(3)はそれぞれ受信されたGPS信号25(1)-(m)のそれぞれの搬 送波成分とPRNコード成分を位相固定する。応答では，トランシーバー42(1)-(2)はそれぞれ 対応するビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)と27(2)(1)-(m)をそれぞれ発生させて，トランシーバー 44(1)-(3)はそれぞれ対応するビーコンマーカー 信号の30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)を発生させる． 前述のように、それぞれの発生している信号 27(1)(1)-(m)、27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)、30(2)(1)-(m)、そして，30(3)(1) -(m)は対応する受信GPS信号25(1)-(m)の搬送波成分に位相固定された搬送波成分 を含む． また対応する受信GPS信号25(1)-(m)のPRNコード成分に位相固定されたユニーク なPRNコード成分を含む。さらに，また，それぞれのこれらの信号は重要な滑走路 と空港状態情報を提供して，信号を生成して送信したオムニマーカー26(1)-(2)または29 (1)-(3)の位置情報を提供するデータ成分信号含むだろう。 生成された信号27(1)(1)-(m)と27(2)(1)-(m)はそれぞれ伝送アンテナ43(1)- (2)により伝送される．生成された信号30(1)(1)-(m)と30(2)(1)-(m)および30(3) (1)-(m)はそれぞれ伝送アンテナ45(1)-(2)により伝送される。 既存のGPS技術と方法論を利用するために，ビーコンマーカー信号の27(1)(1)-(m )，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)はL1 C/A GP S信号である．言い換えれば，これらの信号の搬送波成分はすべてL1バンド搬送波で あり、1．575GHzの周波数で生成され伝送される。そして、これらの信号のそれ ぞれのPRNコード成分は1．023KHzの周波数で繰り返されるC/Aコードである。さらには ，データ成分がこれらの信号に含まれるならば，それは50bpsの頻度でビット信号とし て提供される．しかしながら，信号27(1)(1)-(m)、27(2)(1)-(m)、30(1)(1)-(m) 、30(2)(1)-(m)および30(3)(1)-(m)はこれらのL1 C/A GPS信号に制限される必要 はない。そのうえ、信号25(1)-(m)、27(1)(1)-(m)、27(2)(1)-(m)、および30(1) -(m)の受信機の間で混乱を防ぐ，ためには、ビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)、27(2)( 1)-(m)、および30(1)-(m)のPRNコード成分が互いに、そしてGPS信号2 5(1)-(m)のPRNコード成分から異なっていればよい。それにもかかわらず、前述され たオムニマーカービーコン26(1)-(2)と29によって実行されたPRNコード位相固定により、ビーコンマーカー 信号27(1)(1)-(m)はそれぞれGPS信号25(1)-(m)のPRNコード成分と一致し、ビーコンマーカー 信号27(2)(1)-(m)はそれぞれGPS信号25(1)-(m)のPRNコード成分と一致し、そして 、ビーコンマーカー信号30(1)(1)-(m)はそれぞれGPS信号25(1)-(m)のPRNコード成分と一致す る。 図6は，地上参照ステーション39の代替構成を示す．この構成では、オムニマーカービーコン 26(1)-(2)がそれぞれ並べた送受信アンテナ43(1)-(2)とトランシーバー42(1)-(2)を包括しオムニマーカービーコン 29(1)-(2)がそれぞれ並べた送受信アンテナ45(1)-(2)とトランシーバー44(1)-(2 )を包括する。 送受信アンテナ43(1)-(2)と45(1)-(3)はそれぞれGPS信号25(1)-(m)を受信し 、それらを対応するトランシーバー42(1)-(2)と44(1)-(3)に提供する。図5での構成に示 されるように、トランシーバー42(1)-(3)はそれぞれ，m個の対応するビーコンマーカー信号27(1) (1)-(m)、27(2)(1)(m)、そして、27(3)(1)-(m)を発生させるトランシーバー44(1)-(3)は ，それぞれm個のの対応するビーコンマーカー信号30(1)(1)-(m)、30(2)(1)-(m)、そして ，30(3)(1)-(m)をそれぞれ発生させる。 図5の構成に見られるように、それぞれの生成された信号27(1)(1)-(m) 、27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)、30(2)(1)-(m)、そして，30(3)(1)-(m)は対応す る受信されたGPS信号25(1)-(m)の搬送波成分に位相固定された搬送波成分を含む 。また，それらはその同じGPS信号25(1)-(m)のPRNコード成分に対応する位相固定さ れたユニークなPRNコード成分を含む．そしてまた，それぞれのこれらの信号が重要な滑 走路と空港状態情報をデータ成分として含むだろう、そしてそれは信号を発生して ，送信したオムニマーカービーコンの26(1)-(2)か29(1)-(3)の位置情報も提供する． しかしながらこの場合送受信アンテナ43(1)-(2)と45(1)-(3)はGPS信号25(1) -(m)を受信するだけではなく、それぞれ、ビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1) -(m)、30(1)(1)-(m)、30(2)(1)-(m)、および30(3)(1)-(m)を送信する。したがっ て，これらの送信された信号とGPS信号25(1)-(m)の間の周波数分離をするためにビーコンマーカー 信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)、30(1)(1)-(m)、30(2)(1)-(m)、およ び30(3)(1)-(m)の位相固定されたL1搬送波成分は1．227GHzの周波数を持って いるL2搬送波成分に変換され、送信される。 しかし，トランシーバー42(1)-(2)と44には不完全な時計があるので，搬送波位 相ディファレンシャルGPS位置決定のための搬送波位相距離バイアスが，前述の周波数変換によ って，生じる。この問題を避けるためにオムニマーカービーコン26(1)-(2)と29(1)-(3)それ ぞれがと周波数をあげる時に使われた局所振動子信号に対応するL2搬送波成分とユニーク なPRNコード成分、また他のビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)、27(2)(1)-(m)、30(1)( 1)-(m)、30(2)(1)-(m)，そして，30(3)(1)-(m)を含む追加信号36(1)-(2)と37(1) -(3)発信する。そして，位置受信機32が，この参照信号に受けるので，周波数変 換によって導入された誤差を除去するために補正計算をすることができる。 図5の構成のように、好ましい実施例では、これらの信号のPRNコード成分ユニーク で，異なったC/Aコードであり，データ成分50bpsの頻度ビット信号の形で提供される。 しかしながら，この構成の信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，及び30(1)(1)-(m) ，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)はL2 C/A GPS信号に制限される必要はない． 図5と6を見ると、飛行機21に取り付けられているのは、GPS受信機32,GP S姿勢受信機32、GPS姿勢受信機33、GPS上部アンテナ34、GPS姿勢アンテナ35(1)-(3)，お よびGPS底側アンテナ38を含み可動型GPSシステム37である。可動GPSシステム37のそれぞれの 構成要素32-34，35(1)-(3)，及び38は可動である．さらには，アンテナ34と35(1)-(3 )のそれぞれは，GPS信号25(1)-(m)を受けて，受信機32と結合される。アンテナ38は ，ビーコンマーカー信号の27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)、30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)， 及び30(3)(1)-(m)を受けて，これもまた受信機32と結合される。 【従来のコードに基づいたGPS位置決定】 図2を再び参照すると，飛行機21が信号バブル28(1)-(2)と31(1)-(3)の外に ある場合，位置受信機32は，従来型コードに基づいた（コードベース）GPSを使用して航法 目的のための粗い位置決定を行う。これは、アンテナ34がGPS信号25(1)-(m)を受信す るが、アンテナ38は後述のように、コードベースと搬送波位相ディファレンシャルGPSの 両方に使用可能なビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)、27(2)(1)-(m)、30(1)(1)-(m)、30 (2)(1)…(m)、30(3)(1)-(m)のどれも受信しないことによる。 前述のようにそれぞれのGPS信号25(1)-(m)は，ユニークなPRNコード成分を持つ ，GPS24(1)-(m)衛星は，それぞれ原子時計を持っていて，GPSシステム時間の共通の 時間ベースを参照して、GPS信号25(1)-(m)のために，PRNコード成分を発生させる．さ らには，また，位置受信機32はGPS信号25(1)-(m)のためにGPSシステム時間を参照し て，PRNコード成分を内部的に発生させる． 位置受信機32は定期的に内部的に発生したPRNコード成分とアンテナ34で受信し たをGPS信号25(1)-(m)の対応するPRNコード成分を比べる。受信されたPRNコード成分と 内部的に発生したPRNコード成分で一致することが必要である分数（非整数）波長位 相差は次に，測定されて，距離の形で計算されて，整数波長成分に加えられる． GPS信号25(1)-(m)のデータ成分中のディジタルデータは，PRNコードが繰り返される同一周波数1 ．023MHzのレートで変化するため、整数波長成分は、従来、この偏向変化に基づい て計算される。非整数波長成分と整数波長成分の合計は位置受信機32によって計 算され，受信アンテナ34と測定されたGPS信号25(1)-(m)を放送した特定のGPS衛星24( 1)-(m)間の擬似距離として発せられる。好ましい実施例では，これらの距離測定 値は，各周期が測定時点を含む1-10Hzの間の速度で、発行される． 図7で示されるように、GPS信号25(i)(すなわち，GPS信号25(1)-(m))のi 番)のPRNコード成分に対し各測定時点で計算されたPRNコード距離測定R_25(i)/34は送信 GPS衛星24(i)とアンテナ34間の実際の未知の距離r_24(i)/34の推定(すなわち，疑似距 離)である． GPS24(1)-(m)衛星と位置受信機32の時計は，GPSシステム時間から多少ずれ ている可能性がある。これは，GPS衛星によって発生するPRNコード成分と位置受信 機32が，内部的に発生させたPRNコード成分がにGPSシステム時間に対し多少位相がずれ ているかもしれないことを意味する．その結果，それぞれの測定時点のこれらの PRNコード成分のためのPRNコード距離測定値R_25(i)/34は，正確でない．したがって， それぞれの測定時点で，受信機32は時計同期誤差ΔT₃₂を持ち、GPS衛星24(i)の 信号発生器には，時計同期誤差Δ24_(i)がある． R_25(i)/34とr_24(i)/34との関係は，次式(1)に示される； ここでΔT₃₂ - ΔT_24(i)は，GPSシステム20の総時計同期誤差を表す． 図8を参照すると、飛行機21と滑走路23の始めまでの相対位置の適切な 位置決定をするためには式(1)を距離r_24(i)34と関連するベクトル関係c、d、xを含む ように，操られなければならない。便利性と一貫性において，これらの関係は滑 走路23の一端と関連している走路座標系46に対して確立される．座標系46は滑走 路平行座標軸AT、滑走路直行座標軸CT、高度座標Aによって定義される。 地球48の中心に対する滑走路23の始めの位置は既知であり，次式(2)の 通りにベクトルc[3x1]によって表される； ここで、c_AT，c_CT、c_Aはそれぞれ走路23の始めと地球48の中心の間の滑走路平行 距離、、滑走路直行距離、高度座標距離である。ベクトルcは精密測量技法によって 知られていて，位置受信機32に保存される． 滑走路23の始めに対する上部アンテナ34の位置は未知であり、次式(3)の通 りにベクトルx[3x1]によって表される。 ここで、x_AT，x_CT，x_Aはそれぞれ、アンテナ34と地球48の中心の間の滑走路平行距離 、、滑走路直行距離、高度座標距離である。後述のように、ベクトルxは各測定時点 で計算される。 GPS24(i)衛星の地球48の中心に対する位置は，既知であり、次式(4)の 通りにベクトルd_24(i)[3x1]によって表される； ここで、d_24(i)/AT，d_24(i)/CT，そしてd_24(i)/Aはそれぞれ、GPS24(i)衛星と地 球48の中心の間の滑走路平行距離、、滑走路直行距離、高度座標距離である。ベクトル dは，アンテナ34で受信して受信機32に提供された対応するGPS信号25(i)のデータ成分 によって提供される。 前述のベクトル関係から，以下の式(6)の数学的関係が導かれる； 式(6)は式(1)と結合され、式(7)に見られる位相関係を提供する； そして，式(7)は各測定時点において線形化され次式(8)の以下の関係を 提供する； ここで、(A)x₀は受信機32で計算したそれぞれの測定時点の正確な位置ベクトルxの推 定ための初期推測であり、(B)δｘは、それぞれの測定時点での未知の正確なベクトル ｘと推測x₀の間の未知の正確な差を表すベクトルである。初期推測ベクトルx₀が１つ前 の時点に計算されたベクトルxであってもよい． ベクトルxとx₀とベクトルδｘとの関係は式(9)に次の通り表される： さらには，ベクトルδｘは次の通り式(10)で表すことができる： ここで、δｘ_AT，δｘ_CT，そしてδｘ_Aは、それぞれの各測定時点でのベクトルxとx₀ の間の未知の正確な差の滑走路平行距離、、滑走路直行距離、高度座標距離であ る。 前述のように、通常視野には少なくともGPS24(1)-(m)衛星のうちの4つ がある．したがって，受信機32はそれぞれの測定時点に少なくとも4つのR_{25(i)/ 34} 距離測定をする．その結果、それぞれの測定時点に式(8)からでた少なくとも4 つ方程式を得る。これをベクトルδｘと総時計同期誤差ΔT₃₂ - ΔT₄₁を計算するた めに行列の形にすることができる。そして，ベクトルxは，式(10)の関係を使用して 計算される． そして，ベクトルxは，それぞれの測定時点に，よりよい精度に最少二乗法 を使用して繰り返し計算される．言い換えれば，位置受信機32は前の繰り返しか ら計算されるベクトルxを，式(8)でのx₀の初期値として代入する．未知のベクトルδｘが この過程で更新されたベクトルxを計算するのに再び使用されるこの過程がベクトルx許容 誤差以内で計算されるまで繰り返される。 それぞれの測定時点でベクトルδｘの計算に精度を加える方法は、GPS衛星2 4(i)が視野にいるとき，に，それを追加を利用することである．したがって，そ れぞれの測定時点で追加GPS俵号25(i)のためのPRNコード距離測定値R_25(i)/34が受 信機32によってなされる。その結果，それぞれの測定時点でベクトルδｘと総時計同 期誤差ΔT₃₂ - ΔT₄₁を計算するための追加方程式が，受信機32で式(8)から生成 される。したがって，システムと方法は過剰決定する未知数のセットの利益を得る． 【コードベース（コードに基づいた）ディファレンシャルGPS位置決定】 図2を参照すると、前述のように、飛行機21が信号バブル31(1)-(3)の一つ 若しくはそれ以上の内部にあり、しかし信号バブル28(1)-(2)の外部ある場合、位置 受信機32は航法目的にコードに基づいたディファレンシャルGPSを使用して正確な位置決定を する。この状況では、位置受信機32は位置決定を受信されたGPS信号25(1)-(m)PR Nコード成分の距離測定と、受信されたビーコンマーカー信号30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)， および/または30(2)(1)-(m)に基づいて行う。 さらには、飛行機21が信号バブル31(1)-(3)と信号バブル28(1)-(2)の内部にあ る場合、位置受信機32はコードに基づいたディファレンシャルGPSを使用して航法目的 だけでなく、搬送波位相ディファレンシャルGPSを使用して正確な位置を決定する場合の， 受信機32の初期化のためにも位置決定を行う。この状況では、位置受信機32は位 置決定を受信されたGPS信号25(1)-(m)PRNコード成分の距離測定と、受信されたビーコンマーカー 信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，および/ または30(3)(1)-(m)に基づいて行う。 両方の状況とも，コード位相ディファレンシャルGPS位置決定は、ディファレンシャル補正を提 供する従来的なディジタルデータリンクまたは、参照受信機によって，行われた距離測定を 必要としない2つの方法で計算される。最初の方法は，受信されたビーコンマカー信号27 (1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，および/または30(2) (1)-(m)を底側アンテナ38とオムニマーカービーコン26(1)-(2)および29(1)-(3)間のPRNコード距離測 定と、コードに基づいたディファレンシャルGPS位置決定を計算するのに必要である情報をリレー することに利用する。2番目の方法は、これらの信号をコードに基づいたディファレンシャルG PS位置決定を計算するのに必要である情報を、リレーするために利用するだけであ る．後で詳細にこれらの2つの方法について議論する． 前述のように、それぞれのGPS信号25(1)-(m)とビーコンマカー信号の27(1)(1)- (m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)は，ユニーク なPRNコード成分を持つ。さらには，また、受信機32はGPS信号25(1)-(m)のために内 部的に発生しているPRNコード成分に加えてGPSシステム時間を参照したとビーコンマカー信号27 (1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)の PRNコード成分を内部的に発生させる． 位置受信機32は定期的に、アンテナ34が受信したGPS信号25(1)-(m)のPRNコー ド成分に対応して内部的に発生しているPRNコード成分とアンテナ38が受信したビーコンマカー 信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1) -(m)を比べる。そして，前述のように、受信し、発生しているPRNコードと一致する 必要がある非整数波長位相差は距離の形で計算され、従来の方法で決められた整 数波長成分に加えられ、擬似距離測定となる。また、これも先述されたことだが 、好ましい実施例では，これらの距離測定値は，各周期が測定時点を含む1-10Hz の間の速度で、発行される． 再び図7を参照すると、前述のように、ビーコンマカー信号27(1)(1)-(m)，27( 2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)のPRNコード成分はオムニマーカービーコン 27(1)-(2)と29(1)-(3)で受信された対応するGPS信号25(1)-(m)のPRNコード 成分に位相固定されている。 結果として、ビーコンマーカー信号27(k)(i)（すなわちオムニマーカースードライト26(1)-(2) のk番が放送して，GPS信号25(1)-(m))のi番に位相を合わせたビーコンマーカー信号27(1) (1)-(m)または27(2)(1)-(m)のi番目）のPRNコード成分のために計算されたPRNコード距 離測定R_27(k)(i)/38は、GPS衛星24(i)とオムニマーカービーコン26(k)間の実際の未知の距離 r_24(i)/26(k)とオムニマーカービーコン26(k)とアンテナ38の間の実際の未知の距離r_26(k)/38の 和の推定（すなわち擬似距離）である。 同様に、ビーコンマーカー信号30(i)(j)（すなわちオムニマーカースードライト30(1)-(3)のj 番が放送して，GPS信号25(1)-(m)のi番に位相を合わせたビーコンマーカー信号30(1)(1)- (m),30(2)(1)-(m)または30(3)(1)-(m)のi番目）のPRNコード成分のために計算され た距離測定R_30(i)(j)/30は、GPS衛星24(i)とオムニマーカービーコン29(j)間の実際の未知の 距離r_24(i)/29(j)とオムニマーカービーコン29(j)とアンテナ38の間の実際の未知の距離r_{29(j)/3 8} の和の推定（すなわち擬似距離）である。 前述のように、GPS衛星24(1)-(m)と位置受信機32の時計にGPSシステム時間 とのわずかなずれがあるので、位置受信機32はそれぞれの測定時点で時計同期誤 差ΔT₃₂を持ち、GPS衛星24(i)の信号発生器は，それぞれの測定時点でに時計同 期誤差ΔT_24(i)を持っている．それゆえ、やはり前述のように、GPS衛星によっ て，発生するPRNコード成分とコードコンポーネントが位置受信機32によって，発生させられた PRNコード成分は，わずかながらGPSシステム時間からの位相ずれを持つ。オムニマーカービーコン26 (1)-(2)と29(1)-(3)によって発生されたPRNコード成分は、GPS衛星24(1)-(m)から受 信されたPRNコード成分に位相固定されるので、それらもわずかながらGPSシステム時間 からの位相ずれを持つ。従って、それぞれの測定時点でのPRNコード距離測定値R_{25( i)/34} が正確でないだけでなく、PRNコード距離測定値R_27(k)(i)/38とR_30(i)(j)/38 も正確ではない。 R_30(i)(j)/38と，r_24(i)/29(j)，r_29(j)/38の関係、そして、R_{27(k)(i) /38} と，r_24(i)/26(k)，r_26(k)/38の関係は次の通りそれぞれ式(11)と(12)で表さ れる： 前述されたように、コードに基づいたディファレンシャルGPS位置決定を計算する一 つの方法は、受信されたビーコンマカー信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，または30(1) (1)-(m)を底側アンテナ38とオムニマーカービーコン26(1)-(2)および29(1)-(3)間のPRNコード距離測 定に利用する。この方法では，式(1)は，図2に示される飛行機21が信号バブル31(1) -(3)の一つまたはそれ以上の内部にあり、ビーコンマカー信号30(1)(1)-(m)，30(2)(1)- (m),および30(3)(1)-(m)を受信する場合の式(11)と同じではないかもしれない。 この差から形成される単一差PRNコード距離関係は，次の通り式(13)で表される： ここで、R_{25(i)/30(i)(j)}は，GPS信号25(1)-(m)のi番のための，PRNコード距離測定 R_25(i)/34と、対応するGPS信号25(1)-(m)のi番に位相固定され、参照オムニマーカー29( 1)-(3)のk番が放送したビーコンマーカー信号30(1)(1)-(m)、30(2)(1)-(m)、そして30(3) (1)-(m)のi番のための対応するPRNコード距離測定R_30(i)(j)/38の間の差を表す．式 (1)と(12)の差をとることによって総時計同期誤差ΔT₃₂ - ΔT_24(i)を消去でき る事を注意することが重要である。 その上、この方法では，式(1)は，図3に示される飛行機21が信号バブル28( 1)-(3)の内部にあり、ビーコンマカー信号27(1)(1)-(m),および27(2)(1)-(m)を受信する 場合の式(12)と同じではないかもしれない。この差から形成される単一差PRNコード 距離関係は，次の通り式(14)で表される： ここで、R_{25(i)/27(k)(k)}は，GPS信号25(1)-(m)のi番のための，PRNコード距離測 定R_25(i)/34と、対応するGPS信号25(1)-(m)のi番に位相固定され、参照オムニマーカー2 6(1)-(2)のk番が放送したビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)、そして27(2)(1)-(m)のi番 のための対応するPRNコード距離測定R_27(k)(i)/38の間の差を表す．式(13)と同様に 、式(1)と(12)の差をとることによって総時計同期誤差ΔT₃₂ - ΔT_24(i)を式(14 )から消去できる。 再び図8に戻る。飛行機21の滑走路23の一端（すなわち始まり）に対す る適切なコードベースディファレンシャルGPS位置決定をするためには、方程式(13)と(14)は，ベ _(i)/29(j)，r_29(j)/38，r_24(i)/26(k)そしてr_26(k)/38と関連づけられるA^Tk₃₈、 そしてを含むように操られなければならない．再出だが，これらの関係は滑走路 23の一端と関連づけられる走路座標系46に従って確立される． 従来型コードに基づいたGPS位置決定の場合の議論と同様、滑走路23の一端 に対する上部アンテナ34の位置は、未知であり，式(3)にあるようにベクトルxで表される 。 滑走路23の一端に対する底側アンテナ38の位置も未知であり次のように式(1 5)中のベクトルy[3x1]で表される。 ここで、y_AT，y_CT，そしてy_Aはそれぞれ、アンテナ38と滑走路23の一端間の、滑走路 平行距離、、滑走路直行距離、高度座標距離である。 オムニマーカービーコン29(j)と26(k)の滑走路23の一端に対するの位置は，知られ ている、そして、次のようにそれぞれ式(16)と(17)中の位置ベクトルp_29(j)[3x1]と 位置ベクトルp_26(k)[3x1]で表される。 ここで、p_29(j)/AT，p_29(j)/CT，そしてp_29(j)/Aはそれぞれオムニマーカービーコン29(j)と 滑走路23の一端間の、滑走路平行距離、、滑走路直行距離、高度座標距離であり 、p_29(j)/AT'，p_26(k)/CT'，そしてp_26(k)/Aはそれぞれオムニマーカービーコン26(k)と滑走 路23の一端間の、滑走路平行距離、、滑走路直行距離、高度座標距離である。こ れらのベクトルは精密測量技法で知られていて，位置受信機32によって格納される、 または、ビーコンマーカー信号30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，30(3)(1)-(m)，27(1)(1)-( m)，そして27(2)(1)-(m)のデータ成分として受信機32に提供される。 GPS衛星24(i)のオムニマーカービーコン29と26(k)に対する既知の方向は単位方向ベ ここで、s_{24(i)/29(j)/AT},s_{24(i)/29(j)/CT}，s_{24(i)/29(j)/A}はそれぞれ、オムニマーカービーコン 29(j)に対するGPS衛星24(i)への滑走路平行方向、、滑走路直行方向、高 度距離方向の単位ベクトルであり、s_{24(i)/26(k)/AT},s_{24(i)/26(k)/CT}，s_{24(i)/26(k )/A} はそれぞれ、オムニマーカービーコン26(k)に対するGPS衛星24(i)への滑走路平行方向、 、滑走路直行方向、高度距離方向の単位ベクトルである。これらのベクトルは，それぞれ のGPS24(i)衛星のために受信機32によって対応するGPS信号25(i)のデータ成分に含 まれる衛星位置情報とオムニマーカービーコン26(1)-(2)と29(1)-(3)の既知の位置から計算 される， ベクトルA^Tk₃₈[3x1]は，未知の位置ベクトルxを決定するのに必要である基線補 正ベクトルである.それは，転置した姿勢行列A[3x3]と底側アンテナ38の既知の位置ベ クトル k₃₈[3x1]の内積である． 上部側アンテナ34に対する底側アンテナの既知の位置は図9に示されるX,Y,Z座標 によって定義される機体座標系47に従って精密に測量される。この位置は，次の 通り式(20)中のベクトルk₃₈によって表される： ここで、k_38/X、k_38/Y、k_38/Zはそれぞれアンテナ34と38間のX,Y,Z方向の距離である 。 図5と6を参照すると、好ましい実施例では、姿勢行列Aは位置受信機32 によって生成させることができるか，またはGPS姿勢受信機33から位置受信機32 に供給することができる。姿勢行列Aの生成については後に詳述する。 姿勢行列Aは既知であり，姿勢受信機33で生成する姿勢解から決定する ことができる．図10に示されるように、姿勢行列Aは飛行機21の機体座標系47の ，走路座標系46に対する，回転によって得られる．次の通り、この行列は，式(2 1)によって表される： ここで行列の各要素は，機体座標系47での座標の走路座標系46での座標に対する 回転を示す。結果として、ベクトルA^Tk₃₈は，走路座標系46でのアンテナ34に対するアンテナ3 8の位置を表す． 以上のベクトル関係から、以下の式(22)-(25)が導かれる。 式(22)と(23)は、式(13)と組み合わせることで式(27)に見られる単一差距離関係 を得る： 式(24)と(25)は、式(14)と組み合わせることで式(28)に見られる単一差 距離関係を得る： そして，方程式(27)と(28)は，線形化され、それぞれの測定時点におけ る以下の式(29)と(30)の関係を得る： ここで、(A) ｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜と｜x - p_26(k) + A^Tk₃₈｜の大きさは、未 知である。(B)x₀は，コードに基づいたGPSを使用して受信機32によって，計算され たそれぞれの測定時点での正確な位置ベクトルxのための推測である．(C)δxは，そ れぞれの測定時点での、未知の正確なベクトルxと推測x₀の間の未知の正確な差を表 す未知のベクトルである． あるいは，式(27)と(28)を次の通り式(31)と(32)に線形化することがで きる： ここで、(A)x₀は，コードに基づいたGPSを使用して受信機32によって，計算された それぞれの測定時点での正確な位置ベクトルxのための推測である．(B)δxは，それ ぞれの測定時点での、未知の正確なベクトルxと推測x₀の間の未知の正確な差を表す 未知のベクトルである． 従来型コードに基づいたGPS位置決定と共に、ベクトルδx，x，及びx₀の関係は 式(10)に表される．また，従来型コードに基づいたGPS位置決定をするのに、初期推 定ベクトルx₀は式(8)を使用して計算されるベクトルxで有り得る。 図2を参照すると、前述のように、飛行機21が信号バブル31(1)-(3)の一つ 若しくはそれ以上の内部にあり、しかし信号バブル28(1)-(2)の外部ある場合、位置 受信機32は,それぞれの測定時点で、GPS信号25(1)-(m)のためのPRNコード距離測定R_25(i)/34 と、ビーコンマーカー信号の30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)の ためのPRNコード距離測定R_30(i)(j)/38を行う。その結果、それぞれの測定時点に式 (29)から生じた少なくとも4つ方程式を得、これらをヘクトルδxの三つの未知数(δx_AT、 δx_CT、そして、δx_A)と未知数の大きさ｜x - P_29(j) + A^Tk₃₈｜を計算するた めに行列の形にすることができる。 そして，ベクトルxは，式(10)の関係を使用して計算される。統合チェックとし て、計算されたベクトルxを使用して、｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜の大きさが計算され 、事前に計算された値とチェックされる。 より精度よくするために，ベクトルx及び｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜の大きさ は，前述された同じ最少二乗法を使用してそれぞれの測定時点に対し、反復計算 される．これがベクトルxがそれぞれの測定時点に対し許容誤差以内で計算されるま で繰り返される。 そのうえ,図2の構成において、通常視野にはGPS衛星24(1)-(m)のうち4 つがあるので、それぞれの測定時点において，δxの三つの未知数（δx_AT、δx_{C T}、 そして、δx_A）と未知数の大きさ｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜を計算するための式 (29)から得られる方程式が4つ以上ある。したがって，システムと方法は過剰決定す る 未知数のセットの利益を得る．しかしながら，たとえ，位相固定された複数のGPS信 号25(1)-(m)が位置受信機32または、オムニマーカービーコン29(1)-(3)によって失われたと しても、(29)よりむしろ方程式(31)を使用することによってベクトルδxについて解 くための少なくとも3つの方程式を得ることができる．このようにして、｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜の大きさが統合チェックを行うために，独立に解くことができなく ても，この状況ではそれでも ベクトルδxについては解くことができる，山の多い 領域では、位置受信機32または、オムニマーカービーコン29(1)-(3)が一つ若しくはそれ以上 のGPS信号25(1)-(m)を失うことがあり得るため、特に，図2の構成はこの可能性 に適している。 また，ほとんどの状況でGPS衛星24(1)-(m)のうちの4つが視野内にある ため、図3，及び4，の構成であっても，それぞれの測定時点において、ベクトルδx と前述された方法でベクトルxを計算するための｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜の大きさを 解くために式(29)から4つ方程式を得られる。しかし、位相固定されたGPS信号25 (1)-(m)のうちの一つが位置受信機32または、オムニマーカービーコン29(1)-(3)によって失 われたとしても、それぞれの測定時点にたいし、ベクトルxを計算するためにベクトルδx について解くための、3つの方程式が，式(31)からまだ得る事ができる。 また、図2-4を参照すると、飛行機21が信号バブル28(1)-(2)に入ると、ビーコンマーカー 信号の27(1)(1)-(m)と27(1)(1)-(m)のためのPRNコード距離測定R_27(i)(k)/38 を、受信機32が正確な搬送波位相ディファレンシャルGPS位置決定を行うための初期値設定 における支援のためにすることができる。その結果、位置受信機32はそれぞれの 測定時点で式(30)または(32)から得られる追加方程式をベクトルδxと｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜と｜x - p_26(x) + A^Tk₃₈｜の大きさについて解くために行列の形に積 み重ねることができる。そして，ベクトルxは，前述の方法で計算される．また、式( 29)-(30)が使われた場合、得られた大きさとの比較のために｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈ ｜と｜x - p_26(k) + A^Tk₃₈｜の大きさを計算するときにそれを使って、各反復 計算時に、チェックする。 また，図2-4の構成のどれかの場合、追加GPS衛星24(i)が視野にあれば それを利用することによって，精度を上げることができる．したがって，追加GP S信号25(i)と関連するPRNコード距離測定R_25(i)/34，R_30(i)(j)/38，及びR_{27(i)(k )/38} がそれぞれの測定時点に受信機32によって行われる．その結果ベクトルδxにつ いて解くための追加方程式がそれぞれの測定時点で受信機32で式(29)-(31)から 得られる。したがって，システムと方法は再び過剰決定する未知数のセットの利益を得 る． 図11は，広域コードベースディファレンシャルルGPSでk番オムニマーカービーコン26(k)とj番オムニマーカービーコン 29(j)がどのように使用されるかを示す．この場合ビーコンマーカー信号27(k)(1)-(m )または30(j)(1)-(m)を同時に低パワー信号バブルの形で送信するよりむしろ、これら の信号は方向性を持つ高パワー信号ビーム27(k)(1)-(m)または30(j)(1)-(m)として同時 に静止衛星49のトランスポンダーへ送信される。 オムニマーカー26(k)または29(j)と同様に，transponder49の静止の衛星は搬送 波成分とPRNコード成分を含むビーコンマーカー信号27(k)(1)-(m)または30(j)(1)-(m)からの 入信号を地球に向けて再放送するリピータである．したがって，それぞれの再送信さ れたビーコンマーカー信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)は受信されたビーコンマーカー信号27(k)( 1)-(m)か30(j)(1)-(m)の対応する搬送波成分に位相固定された搬送波成分と受信 されたビーコンマーカー信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)のPRNコード成分と同じで，位相固 定されたPRNコード成分を含む，このようにして、それぞれのビーコンマーカー信号27(k)(1) -(m)か30(j)(1)-(m)の出発している（つまり再送信された）搬送波とPRNコード成分 は、まさに、受信されたビーコンマーカー信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)の入ってくる 対応先に位相が一致している。 そして，飛行機21のアンテナ34は図11に示されるように，これらの信号を受 信する．そして，それらは式(29)，(30)，(31)，または(32)から前述されたのと 同じ方法でベクトルxを計算する位置受信機32に提供される．そのうえ，図11では，2 6(k)か29(j)の1つのオムニマーカービーコンだけと1つの静止衛星49だけが示されていている が、図2に示されるものと同様に、複数のオムニマーカービーコン26(k)および/または29(j) を使う事も可能である。同様に複数の静止衛星49を使うこともできる． 再び図2を参照すると、前述されたコードに基づいたディファレンシャルGPS位置を計 算するための2番目の方法では，オムニマーカービーコン26(1)-(2)と29(1)-(3)は，ディファレンシャル 補正をするのに必要な情報をリレーするだけである．言い換えれば，PRNコード距離測 定は底側アンテナの38と，オムニマーカービーコン26(1)-(2)と29(1)-(3)の間では行わ れない。 この方法では，受信機32は1つ若しくはそれ以上のオムニマーカービーコンが26(1)- (2)か29(1)-(3)（構成による）の位置を地球中心48に対して計算し、ディファレンシャル 補正を発生させるために，実際の既知の位置とそれを比べる．図8を参照すると 、オムニマーカービーコン29(j)と26(k)の地球中心48に対する位置は，知られており、それ ぞれベクトルe_29(j)[3x1]とe_26(k)[3x1]が次の通り式(33)と(34)よって，表される： ここで、e_29(j)/AT，e_29(j)/CT，そしてe_29(j)/Aはそれぞれ、オムニマーカービーコン 29(j)と地球48の中心間の滑走路平行距離、、滑走路直行距離、高度 座標距離であり、e_26k)/AT，e_26(k)/CT，そしてe_26(k)/Aはそれぞれ、オムニマーカービーコン 26(k)と地球中心48間の滑走路平行距離、、滑走路直行距離、高度座標距離で ある。これらのベクトルは精密測量技法によって知られており、位置受信機32に格納 されるか，または受信機32にビーコンマーカー信号30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，30(3)( 1)-(m)，27(1)(1)-(m)，および27(2)(1)-(m)のデータ成分の形で提供されるかのど ちらかである。 前出のベクトル関係から、式(35)と(36)での以下の関係は，次の通り地球中 心48に対して確立される： 式(35)と(23)は式(11)と組み合わせることができ、式(36)と(25)は式と 組み合わせることができ、それぞれ式(37)と(38)の以下の関係を得る： その後，式(37)と(38)を線形化すると式(39)と(40)の以下の関係を得る ： ここで、(A)x₀は，コードに基づいたGPSを使用して受信機32によって、計算された それぞれの測定時点での正確な位置ベクトルxのための推測である．(B)δxは，それ ぞれの測定時点での、未知の正確なベクトルxと推測x₀の間の未知の正確な差を表す 未知のベクトルである． 図2を参照すると、飛行機21が信号バブル31(1)-(3)の一つ若しくはそれ以 上の内部にあり、しかし信号バブル28(1)-(2)の外部ある場合、位置受信機32は，そ れぞれの測定時点で、GPS信号25(1)-(m)のためのPRNコード距離測定R_25(i)/342と、ビーコンマーカー 信号の30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)のためのPRNコード 距離測定R_30(i)(j)/38を行う。その結果、それぞれの測定時点に式(37)から生じ た少なくとも4つ方程式を得、これらをベクトルe_29(j)の三つの未知数（つまり、e_{29 (j)/AT} ，e_29(j)/CT,そして、d_29(j)/A）とバイアス項｜x - P_29(j) + A^Tk₃₈ ｜ + ΔT₃₂ - ΔT_24(i)を計算するために行列の形に積み重ねることができる 。 そして，それぞれの測定時点で、このベクトルは位置受信機32に格納される か，または受信機32にビーコンマーカー信号30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，30(3)(1)-(m) ，27(1)(1)-(m)，および27(2)(1)-(m)のデータ成分の形で提供される位置ベクトルe_{29(j )} の実際の値と比べられる．それに対し、位置受信機32はそれぞれの測定時点のP RNコード距離測定値R_30(i)(j)/38か、各測定時点で次に記述される方法で計算され るベクトルxに，適用されるディファレンシャル補正を計算する． それぞれの測定時点の補正されたPRN距離測定値R_30(i)(j)/38に基づい て、それぞれの測定時点に式(39)から生じた少なくとも4つ方程式を得、これら をベクトルδxの三つの未知数（つまり、δx_AT，δx_CT,そして、δx_A）とクロックバイアス項 ΔT₃₂ - ΔT_24(i)を計算するために行列の形に積み重ねることができる．そして ，ベクトルxは，式(10)の関係を使用して計算される。あるいは、上で示唆されたよ うに、ディファレンシャル補正は代わりにベクトルxが計算された後に，適用されてもよい。 そのうえ,図2の構成において、通常視野にはGPS衛星24(1)-(m)のうち4 つがあるので、それぞれの測定時点において，まず最初に、ベクトルe_29(j),そしてP RNコード距離測定値R_30(i)(j)/38に適用されるディファレンシャル補正を計算するためのバイアス 項｜x - P_29(j) + A^Tk₃₈｜ + ΔT₃₂ - ΔT_24(i)を計算するための式(37)から 得られる方程式がほとんどいつも4つ以上ある。そして、同じ理由により、それ ぞれの測定時点においてベクトルδxとクロックバイアス項ΔT₃₂ - ΔT_24(i)を計算するため の式(39)から得られる方程式がほとんどいつも4つ以上ある。したがって，システム と方法は過剰決定する未知数のセットの利益を得る． また，GPS衛星24(1)-(m)のうち4つがほとんどの状況で視野に入ってい るので、図3と4の構成であっても、それぞれの測定時点において、まず最初に、ベクトル e_29(j)と、バイアス項｜x - P_29(j)+ A^Tk₃₈｜ + ΔT₃₂ - ΔT_24(i)を計算する ための方程式が式(37)から4つ得られ、式(39)からは、それぞれの測定時点にお いて、前述の方法で、ベクトルδxとクロックバイアス項ΔT₃₂ - ΔT_24(i)を計算するための 方程式が4つ得られる。 また、図2-4を参照すると、飛行機21が信号バブル28(1)-(2)に入ると、ビーコンマーカー 信号の27(1)(1)-(m)と27(1)(1)-(m)のためのPRNコード距離測定R_27(i)(k)/38 を、受信機32が正確な搬送波位相ディファレンシャルGPS位置決定を行うための初期値設定 における支援のためにすることができる。その結果、位置受信機32はそれぞれの 測定時点で式(38)から得られる追加方程式を、まず最初に、ベクトルe_26(k)について 解き、そして、PRNコード距離測定値R_27(i)(k)/38に適用されるディファレンシャル補正を計 算するためのバイアス項｜x - P_26(k)+ A^Tk₃₈｜ + ΔT₃₂ - ΔT_24(i)を解くために 行列の形に積み重ねることができる。同じ理由により、それぞれの測定時点にお いてベクトルδxとクロックバイアス項ΔT₃₂ - ΔT_24(i)を計算するために式(40)から4つの追 加方程式が得られる。 また，図2-4の構成のどれかの場合，追加GPS衛星24(i)が視野にあれば それを利用することによって，精度を上げることができる．したがって，追加GP S信号25(i)と関連するPRNコード距離測定R_25(i)/34，R_30(i)(j)/30，及びR_{27(i)(k) /33} がそれぞれの測定時点に受信機32によって行われる．その結果ベクトルxについて 解くための追加方程式がそれぞれの測定時点で受信機32で式(29)-(31)から得ら れる。したがって，システムと方法は再び過剰決定する未知数のセットの利益を得る． さらには，また，図11の広域コードベースディファレンシャルルGPS構成はk番オムニマーカービーコン 26(k)若しくはj番オムニマーカービーコン29(j)と共に使用することもできる．飛行機21上 の受信機32は、静止衛星トランスポンダー49からビーコンマーカー信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-( m)を受けるので、上に記述された方法と同様にして，ベクトルxを計算することがで きる． 【搬送波位相ディファレンシャルGPS位置決定】 図2を参照すると、飛行機21がバブル28(1)-(2)の内部にある場合、GPS位置 受信機32は、搬送波位相ディファレンシャルGPS位置決定の初期化期間に、適切な航行のた めにコード位相ディファレンシャルGPS位置決定を計算する。 位置受信機32の初期化は，未知整数波長数の分解を伴う。一般に、未知 整数分解は、ある一定の時点において、GPS信号を発信したGPS衛星かスードライトの方 向のアンテナの一組のあいだを通った信号(GPSかpseudolite)に搬送波成分の整数波 長がいくつ存在するか、を決定する過程である．しかしながら．現在の発明の文 脈では、未知整数分解を、1個以上のアンテナに達した整数波長数が、GPS信号の搬送 波成分とビーコンマーカー信号の対応する搬送波成分の間でいくつ異なるか、の差、また は、異なったオムニマーカービーコンによって，発生する2つのビーコンマーカー信号の対応する搬送 波成分の間での差の決断にかかわること、と考えることもできる。 図12は，後に述べる、未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}につ いての図解である。この図は，初期化期間の最初の測定時点のための状況を示す 。未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}は，上部側アンテナ34によって，受信されるGPS信号25(i )と底側アンテナ38によって，受信されるビーコンマーカー信号27(k)(i)と関連づけられる。 未知整数n_{25(i)30(j)(i)}は，上部側アンテナ34によって，受信されるGPS信号25(i)と 底側アンテナ38によって，受信されるビーコンマーカー信号29(j)(i)と関連づけられる。 受信機32は得られた信号25(1)-(m)、27(1)(1)-(m)、27(2)(1)-(m)、30( 1)(1)-(m)、30(2)(1)-(m)、30(3)(1)-(m)の位相測定をするために，構成されて いる。各測定は，非整数波長位相成分Φ_frと整数波長位相変化成分Φ_intの両方 を含む．それぞれの生位相測定の位相の整数波長変化Φ_intは、受信機32によっ て，それぞれの信号25(1)-(m)、27(1)(1)-(m)、27(2)(1)-(m)、30(1)(1)-(m)、3 0(2)(1)-(m)、そして30(3)(1)-(m)が最初に得られた時点で動向をおさえられる ．従って、それぞれの位相測定はある意味で部分的な距離測定である，好ましい 実施例では、PRNコード距離測定のように、搬送波位相測定値は，各周期が測定時点 を含む1-10Hzの間の速度で、発行される。 前述のように、位置受信機32は，信号25(1)-(m)，27(1)(1)-(m)，27(2) (1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，そして30(3)(1)-(m)の受信された搬送 波成分との位相比較のために，それ自身の搬送波成分を内部的に発生させる，受 信機32には、それぞれの測定時点に，前述された時計同期誤差ΔT₃₂があるので 、これらの搬送波成分は、GPSシステム時間を正確に参照して生成されたものではな い。さらには，GPS衛星24(i)には，時計同期誤差Δr_24(i)がある、したがって， また、GPS信号25(1)-(m)の搬送波成分をGPSシステム時間を正確に参照して生成しな い。 図12に示されているように、初期化の始めの時点での、GPS衛星24(i)とアンテナ 34の間の未知距離r_24(i)/34は，受信機32で測定した搬送波成分Φ_25(i)/34 と、GPS信号25(i)の未知整数成分n_25(i)/34を含む。初期化の始めの時点での、G PS衛星24(i)からオムニマーカービーコン29(j)と，そして，アンテナ38への未知距離r_{24(i)/29(j )} + r_29(j)/38は、受信機32で測定した搬送波成分Φ_30(j)(i)/38と、ビーコンマーカー信 号30(j)(i)の未知整数成分n_30(j)(i)/38を含む。そして、初期化の始めの時点で の、GPS衛星24(i)からオムニマーカービーコン26(k)と，そして，アンテナ38への未知距離r_{24(i) /26(k)} + r_26(k)/38は、受信機32で測定した搬送波成分Φ_27(k)(i)/38と、ビーコンマーカー 信号30(j)(i)の未知整数成分n_27(k)(i)/38を含む。 未知整数成分n_25(i)/34，n_30(j)(i)/38，及びn_27(k)(i)/38は最初の時 点で割り当てられ、とその後の搬送波位相ディファレンシャルGPS位置決定の初期化期間中 一定なままである。これは図13でよりよく例示されている。 図13は最初の時点の次の時点を示す．二の2番目の時点は初期化期間の 途中でも後でもよい。それぞれの搬送波位相測定値のΦ_25(i)/34，Φ_{29(j)(i)/3 8} 及びΦ_27(k)(i)/38は最初の時点以来変化する。これは，測定された位相測定値 を作る非整数成分Φ_frと整数波長変化成分Φ_intが最初の時点以来変化している という事実のためである。しかしながら，割り当てられた整数成分n_25(i)/34，n_30(j)(i)/38 ，及びn_27(k)(i)/38は変化しない。 Φ_25(i)/34とn_25(i)/34の関係，Φ_29(i)/38とn_30(j)(i)/38の関係，及 びΦ_27(k)(i)/38とn_27(k)(i)/38の関係，は次の通りそれぞれ式(41)，(42)，及 び(43)で提供される： 式(41)と(42)の差をとり、式(41)と(43)の差をとると、次の通りそれぞれ式(44) と(45)に提供される単一差位相関係を形成することができる： ここで、(A) n_{25(i)/30(j)(i)}は，GPS信号25(i)と対応するビーコンマーカー信号30(j)(i )に関連づけられる未知整数であり、割り当てられた未知整数成分n_25(i)/34と割 り当てられた未知整数成分n_30(j)(i)/38の差である。そして、(B) n_{25(i)/27(k) (i)} は，GPS信号25(i)と対応するビーコンマーカー信号27(k)(i)に関連づけられる未知整 数であり、割り当てられた未知整数成分n_25(i)/34と割り当てられた未知整数成 分n_30(j)(i)/39の差である。 コードに基づいたディファレンシャルGPSについての議論と同様、式(44)と(45)の総 時計同期誤差ΔT₃₂ - ΔT_24(i)が式(41)-(43)で差をとることによっていま議論 した方法で消去されたことに注意するのが重要である。 再び図8に戻る。飛行機21の滑走路23の一端(すなわち始まり)に対する 適切な搬送波ディファレンシャルGPS位置決定をするためには、方程式(44)と(45)は，ベク _(j)，r_29(j)/38，距離r_24(i)/26(k)と関連づけられるA^Tk₃₈、そしてr_26(k)/38を 含むように操られなければならない．再出だが，これらの関係は滑走路23の一端 と関連づけられる走路座標系46に従って確立されるもので、前述の式(22)-(26) に示される。 式(22)と(23)を式(44)と結合することによって、式(46)に提供される単 一差位相を形成できる： 式(24)と(25)を式(45)と結合することによって、式(47)に提供される単 一差位相を形成できる： そして，方程式(46)と(47)は，線形化され、それぞれの測定時点に以下 の式(48)と(49)の関係を与える： ここで、(A) x₀は，コードに基づいたGPSを使用して受信機32によって，計算された それぞれの測定時点での正確な位置ベクトルxのための推測である．(B)δxは，それ ぞれの測定時点での、未知の正確なベクトルxと推測x₀の間の未知の正確な差を表す 未知のベクトルである． コードに基づいたGPS位置決定で，ベクトルδx，x，及びx₀の関係は式(10)に表 される．また，初期推定ベクトルx₀はコードに基づいたディファレンシャルGPS位置決定を発生さ せるのに式(29)、(30)、(31)そして/又は(32)を使用して計算されるベクトルxであっ てもよい。 未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)30(j)(i)}の決定は，信号25(1)-(m)， 27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，そして30(3)(1)-( m)の搬送波位相測定Φ_25(i)/34，Φ_27(k)(i)/38そしてΦ_29(j)(i)/30を伴う．図 2を参照すると、この方法では、位置受信機32は，飛行機21が信号バブル28(1)-(2) の内部にある間、何度かの時点にわたり位相測定Φ_25(i)/34，Φ_27(k)(i)/38， そしてΦ_29(j)(i)/38を行い、そして、ビーコンマーカー初期化信号の27(1)(1)-(m) と27(2)(1)-(m)を受信する。この初期化期間，アンテナ34と38が信号バブル28(1)-(2)中 を動くにつれ、アンテナ34と38と初期化オムニマーカー26(1)-(2)の間の，幾何学的角度が大 きく変化する。 位置受信機32は，この大きな幾何学的角度のあいだの何度かの時点で信 号25(1)-(m)，27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，そ して30(3)(1)-(m)の搬送波位相測定Φ_25(i)/34，Φ_27(k)(j)/38そしてΦ_{29(j)(i )/3e} を行い、記録する。その後、位置受信機32は、それぞれの時点で式(48)と(4 9)から発生した方程式を行列の形に積み重ねることができ、それぞれの記録され た時点の(a)未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}，n_{25(i)/30(j)(i)}，及び(b)未知ベクトルδx を同時に解くことができる。 精度を上げるために，未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}は， 必要な許容誤差以内になるまで反復計算される。これが，前述の最少二乗法を使 用して行われ、式(10)にある関係を用いて、それぞれの反復計算で計算されたベクトル xは，次の反復計算で初期推定x₀として使用される。 そのうえ、図2と3の構成では、通常視野にGPS衛星24(1)-(m)の4つがあ るので、ほとんどいつも式(48)と(49)から導かれる方程式が未知数（すなわち、 未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}、そしてそれぞれの記録された時点ベクトル δx）より多く存在する。したがって，システムと方法は過剰決定する未知数のセット の利益を得る．しかしながら，たとえ，位相固定された複数のGPS信号25(1)-( m)が位置受信機32またはオムニマーカー26(1)-(2)によって失われても、飛行機21が信号バブル 28(1)-(2)の内部にある間、何度かの時点にわたり、未知整数n_{25(i)/27(k)(i )} とn_{25(i)/30(j)(i)}を解くために、式(48)と(49)から、十分な方程式を導ける。 さらには前述のようにGPS衛星24(1)-(m)の4つがほとんどの状況に視野 内にある．従って、図4のような構成でも、前述された方法で、それぞれの記録 された時点で未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}，n_{25(i)/30(j)(i)}及びベクトルδxを解くた めに十分な方程式が式(48)と(49)から得られる。 さらには図2-4でのそれぞれの構成で、視野に追加GPS衛星24(i)がある 場合，それを利用することによって精度をあげることができる。したがって，GP S信号25(i)と関連した搬送波位相測定値Φ_25(i)/34，Φ_27(k)(i)/38，及びΦ_{29( j)(i)/39} がそれぞれの測定時点に受信機32によって行われる。結果として、それ ぞれの記録された時点に受信機32が式(48)と(49)から前述の方法で、未知整数n_{2 5(i)/27(k)(i)} とn_{25(i)/30(j)(i)}解くための追加方程式を生成する。 また，図2-4でのそれぞれの構成で、受信機32が、未知整数n_{25(i)/27(k )(i)} とn_{25(i)/30(j)(i)}を計算するために必要な最低数の測定時点若しくはそれ 以上の位相測定値Φ_25(i)/34，φ_27(k)(i)/38，及びΦ_29(j)(i)/38を記録するよ うにプログラムされるならば，よりよい精度を達成することができる。結果として、 式(48)と(49)から未知数の数以上の方程式が導かれる。従って、また、未知数のセット が過剰決定さるので，システムと方法は利益を得る。 受信機32は，未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}が計算された 後に，初めて、搬送波位相ディファレンシャルGPSを使用して正確な位置を決定することが できる。したがって，これらは初期化期間に受信機32で発生する初期化値である 。 実際、未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}は，今、記述された 方法のための組込まれた統合チェック装置として役立っている。したがって，初期化 期間の間に，これらの計算された未知整数が整数値に収束するかを，受信機32はチェック することができる。 一旦，未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}が計算されたら、初 期化期間は終わりで、受信機32はそれぞれの測定時点で計正確な位置ベクトルxを算 することができる。これは飛行機21がまだ信号バブル28(1)-(2)の中にいる間に式(4 7)に未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}を代入することによって，行われる。飛行機21は やがて，図2と4では信号バブル28(1)-(2)を、図3では信号バブル28(1)から出るので、 その場合、方程式(47)はベクトルxを計算することにはもはや使用できない。 図２を参照すると、飛行機21が信号バブル31(1)-(3)の一つ若しくはそれ以 上の内部にいるそれぞれの測定時点で、受信機32は位相測定値測定値Φ_25(i)/34 とΦ_29(j)(i)/38を測定する。したがって，受信機32は，それぞれの測定時点で 、ベクトルxと｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜の大きさについて解くために、式(46)から 発生する方程式を行列の形に積み重ねることができる。前述のコードに基づいたディファレンシャル GPSGPSと同様、計算されたベクトルxを使って、｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜の大 きさは、追加の統合チェックを提供するために計算され、解かれた値に対してチェックさ れる。 そのうえ、図2の構成では、通常視野にGPS24衛星(1)-(m)の4つがあるの で、式(46)からいつもほとんど、ベクトルxの3つの未知数(すなわち，x_AT，x_CT，及 びx_A)と未知の大きさ｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜について解くための4つ以上の方程 式を得られる。したがって，システムと方法は未知数のセットを過剰決定する利益を得 る。 さらには、位相固定された複数のGPS信号25(1)-(m)が位置受信機32また はオムニマーカー29(1)-(3)によって失われても、ベクトルδxを解くための少なくとも3つの 方程式を得るために、式(46)よりむしろ式(48)が使われる。このようにして、統 合チェックを行うために，大きさ｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜を独自に解くことはできな いが、それにもかかわらず，この状況でベクトルδxを解くことができ、ベクトルxは，前 述の式(10)の関係と最少二乗形を使用して反復的に計算できる。コードに基づいたディファレンシャル GPS位置決定に関する議論で以前示されたように、山の多い領域では位 置受信機32かオムニマーカービーコン29(1)-(3)が1つかそれ以上の位相固定されたGPS信号25 (1)-(m)を失う可能性がある。従って、図2の構成は特に，この可能性に適してい る。 その上、GPS衛星24(1)-(m)の4つがほとんどの状況において、視野にあ るので、図3と4の構成であっても、式(44)からベクトルδxを前述の方法で計算する ためにベクトルデルタxと｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜の大きさについて解くための4つの方 程式が発生することができる。しかし、位相固定された複数のGPS信号25(1)-(m) が位置受信機32またはオムニマーカービーコン29によって失われたとしても、ベクトルδxを計算 するためにベクトルδxについて解く、3つの方程式が，式(48)からまだ発生すること ができる． また，図2-4の構成の場合、追加GPS衛星24(i)が視野にある時、それを 使って精度を上げることができる。したがって，追加GPS信号25(i)と関連する搬 送波位相測定値Φ_25(i)/34とΦ_30(i)(j)/38それぞれの測定時点に受信機32によ って，行われる。その結果，それぞれの測定時点に、式(46)か(48)から、ベクトルx かベクトルδxを解くための追加方程式が、受信機32で生成される。したがって，システム と方法はまた、未知数のセットを過剰決定する利益を得る。 正確な位置ベクトルxがいったん計算されると、底側アンテナ38の位置、または 飛行機21のいかなる他の部分の位置も、容易に計算することができる。底側アンテナ 38の位置(つまりベクトルｙ)は、方程式(26)に示される関係から容易に計算すること ができる。さらに特に重要な部分としては、着陸の間、飛行機21の着陸ギアの位置 が知られていなければならない。したがって、着陸ギアの上部アンテナ34に対する正確 な位置を滑走路座標系46内で事前に測量しておけば、方程式(26)と同様の方程式 を使って、着陸ギアの正確な位置をも計算することができる。 またもう一つの自己保全(インテグリティ)確認手段は、受信機32が行うコードにも とづいたディファレンシャルGPSを用いた位置決定の使用である。このシステムと方法は、初期 化期間中に各時点において近似の初期位置ベクトルx₀を計算するのを除いて、PRNコード を用いた距離測定を必要としない。したがって、初期化期間の後、受信機32が搬 送波位相ディファレンシャルGPS位置決定を用いて計算した位置をモニターするのに、受信機32 が計算した近似位置を使用することができる。 図4を再び参照すると、飛行機21は、初期化用オムニマーカビーコン26(1)上の単純 な線形航路22に沿って、信号バブル28(1)内を通過する。前述のように、このシステムと 方法は、飛行機21とビーコン26に結合されたビーコンアンテナ43(1)の間の幾何学角度が大き く変化することを利用して、未知整数のn_{25(i)27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}を決 定する。ゆっくりと変化するGPS衛星の構成に対して考えた場合、初期化期間の この幾何学的角度の大きな変化により、正確な位置変化ベクトルδxの滑走路平行軸 成分δx_ATと高度軸成分δx_Aが決定可能(オブザーバブル)となる。したがって、決定され た未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}を用いて位置決定を行った場合、 初期化後、正確な位置ベクトルxの滑走路平行軸成分x_ATと高度軸成分x_Aを数センチメートル の精度で決定できる。 しかしながら多くの場合、初期化航路22は一つの初期化ビーコン26(1)に近 いところを通過し、ほとんど、あるいはまったく滑走路直角方向のズレ（すなわち 、横滑り）動作がない。 このような場合、線型化された方程式(48)-(49)から 明 らかなように、正確な位置変化ベクトルδxの滑走路直角軸成分δx_CTは、初期化期間 、決定不可能(非オブザーバブル)になるだろう。したがって、決定された未知整数n_{25(i )/27(k)(i)} とn_{25(i)/30(j)(i)}を用いて位置決定を行った場合、正確な位置ベクトルx の滑走路直角軸成分x_CTは数メートルの精度にしか決定できない。この精度は、初期 化期間の各時点で、受信機32によって計算されるベクトルxの初期推測値x₀の精度と 同程度である。 滑走路直角方向誤差を数センチメートルまで抑えることができる方法の一つは 、2個の初期化用オムニマーカビーコン26(1)-(2)を利用する図2か3のコンフィギュレーションを使う方 法である。図14に示されるように、2個の初期化用ビーコン26(1)-(2)が飛行航路22の 両側に配置される。この場合、2つの搬送波のレンジリンク信号27(1)-(m),27(2)-(m)が 滑走路直角面内にあるので、正確な位置変化ベクトルδxの滑走路直角軸成分δx_CTが 初期化期間、明らかにオブザーバブルになる。その結果、単一のビーコンを用いた場合の滑 走路直角方向の不確実性は排除されて、決定済みの未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)} を用いて位置決定を行った場合、滑走路直角軸成分x_CTを数センチメートル の精度で決定することができる。 滑走路直角方向誤差を数センチメートルまで抑えることができるもう一つの方 法は、単一の初期化用ビーコン26(1)の上空を二度通過させることである。図15に示 されるように、最初の上空飛行は滑走路平行軸ATに沿って、2番目の上空飛行は 滑走路直角軸CTに沿って行われる。 最初の上空飛行の際、最初の未知整数組n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j )(i)} が、最初の初期化期間に決定される。単一の初期化用ビーコンを用いた構成につ いて前述したように、初期化後、位置受信機32が搬送波位相ディファレンシャルGPSを用い て位置を決定し、滑走路直角軸方向の精度は数メートルである。 2番目の上空飛行の際、近似の初期位置ベクトルx₀が、搬送波位相ディファレンシャル GPSを用いて、位置受信機32により計算される。この場合、上空飛行が(滑走路平 行方向ではなく)滑走路直角方向を向いているため、正確な位置変化ベクトルδxの滑 走路直角軸成分δx_CTと高度軸成分δx_CTが、明らかにオブザーバブルになる。しかし、 滑走路平行軸成分δx_ATはこの2番目の上空飛行の際、オブザーバブルにならない。しか しながら、2番目の上空飛行の際に計算した初期位置ベクトルx₀の滑走路平行軸成 分x_0/ATは、最初の上空飛行により、すでに数センチメートルの精度に達している。した がって、2番目の上空飛行の間に2番目の未知整数組n_{25(i)/27(k)(i)}及びn_{25(i)/ 30(j)(i)} が決定された後、位置決定精度は滑走路直角軸成分x_CT、滑走路平行軸 成分x_AT、及び高度軸成分x_Aのすべてにおいて、数センチメートルに達する。 搬送波位相ディファレンシャルGPSを利用した位置決定のもう一つの重要な利点は 、初期化期間中には視野内に存在しなかったGPS衛星24(i)が、初期化期間後視野 内に現れた時、このGPS衛星24(i)が発信する追加GPS信号25(i)の未知整数n_{25(i) /27(k)(j)} を簡単に決定することができるということである。受信機32は，初期 化期間の後の特定の時点に新しいGPS信号25(i)の搬送波位相Φ_25(i)/34と対応す る新しいビーコンマーカー信号30(j)(i)の搬送波位相Φ_30(i)(j)/38を測定することによ って，これを行う。この時点で、正確な位置ベクトルxは既に，GPS信号25(i)の位相 測定値Φ_25(i)/34と未知整数n_{25(i)/30(j)(i)}が既に，前述の初期化の間に解っ ているビーコンマーカー信号30(j)(i)の位相測定値Φ_30(i)(j)/30 から受信機32によって測定されている。 計算された位置ベクトルxおよび、新しいGPS信号25(i)の位相測定値Φ_{25(i) /34} と対応する新しいビーコンマーカー信号30(j)(i)の位相測定値Φ_30(i)(j)/38は、式(4 6)に，新しい未知整数n_{25(i)/30(j)(i)}を解くために代入される。そして、それ ぞれの測定時点で、位置ベクトルxを解くために新しい方程式が式(46)から導かれる 。したがって，この技法が絶え間ない整数の手渡しとなるので，新しい初期化期 間は不要である。 【地上系(システム)の詳細な説明】 図5と6と同様に図2-4は，参照地上系39のために種々の構成を示す。参 照システム39はこれらの図で示されるように1つかそれ以上の参照オムニマーカー29(1)-(3) と1つかそれ以上の初期化オムニマーカー26(1)-(2)から成る。 図2は，3つの参照オムニマーカービーコン29(1)-(3)が使われている好まれた構成を 示す．前述のように、3つの参照オムニマーカー29(1)-(3)は既知の場所にある。これら のオムニマーカービーコンは戦略上、信号バブルル31(1)-(3)の放送半径がオーバラップし、それ ぞれの信号バブル31(1)-(3)の中にそれぞれの信号バブル28(1)-(2)があるように置かれ る．好ましい実施例では、空港の付近の周りで、オムニマーカー29(1)-(3)が走路23の一 端からおよそ300メーターに置かれ、オムニマーカービーコンの1つが空港のコントロールタワーの先端に位 置する。しかし、山の多い領域では，それらは，空港の向きに信号30(1)(1)-(m) ，30(2)(1)-(m),および30(3)(1)-(m)を指示するために戦略上置かれる。そして 信号バブルを形成するのに使われる電力は大体、100μWである。 図3と4の構成では、単独の参照オムニマーカーが使用される．それは，図3の信 号バブル28(1)-(2)と図4の一つの信号バブル28(1)がの信号バブル31(1)の放送半径のある ように，既知位置に置かれる．図2の構成のように好ましい実施例では、信号バブル を形成するのに使われる電力レベルは大体、100μWである。その上、オムニマーカー29(1) は，空港のコントロールタワーの上におよそ300メーターに置かれる． 図2、5に示される好まれた構成，及び図3に示される構成では、前述さ れた、二元的な初期化オムニマーカー構成を使う。示唆されたように、これらの構成で 、初期化オムニマーカー標識26(1)-(2)は，推定された飛行軌道の滑走路平行方向の両側 に置かれる。好ましい実施例では、これらのアンテナが滑走路平行方向の両側に滑走 路直行方向に離れておよそ100メーター毎におかれ、滑走路平行方向に滑走路23一端 からおよそ1000メーターの正面にある。 さらには、信バブル28(1)-(2)の電力レベルは，2つの信号バブル28(1)-(2)の放送 半径が推定された滑走路平行軸方向で、オムニマーカービーコン26(1)-(2)の間で飛行軌道名 目上の高度（すなわち通常の高度）よりも大きい高さで重なりあうように選ばれ ている。好ましい実施例では、信号バブル28(1)-(2)の中での飛行軌道の名目上の高 度は，およそ数100メーターである。結果として、使用される電力レベルは信号バブル28(1) -(2)の放送半径が数100メーターの好まれた名目上の高度よりも大きい高さで重なる ように数μWの大きさとなる。 それぞれのこれらのオムニマーカー26(1)-(2)と29(1)-(3)は，基本的に同じに 構成される．それぞれのオムニマーカー26(1)-(2)と29(1)-(3)のための好まれた構成の 先端レベルブロック図は，図16に示される、 この図に示されるように、それぞれの受信アンテナ41(k)か40(j)（すなわち 、図2-4,5,6にあるようにオムニマーカー26(1)-(3)のk番のための受信アンテナ、若しくは、オムニマーカー 29(1)-(3)のj番のための受信アンテナ）がGPS信号25(1)-(m)を受ける．そし て、受信アンテナ41(k)か40(j)が受信したGPS信号25(1)-(m)を参照GPSトランシーバーの42(k )か44(j)（すなわち、図2-4,5,6にあるようにオムニマーカー26(1)-(3)のk番のための受 信アンテナ、若しくは、オムニマーカー29(1)-(3)のj番のための受信アンテナ）へ提供する。 参照トランシーバーの42(k)か44(j)は、信号受信段階53、多チャネル信号処理段階5 1、参照振動子55、シンセサイザ56、コンピュータ57、そして、信号伝送段階52を含む． 図16に示されているように、信号受信段階53のバンドパスフィルタ60は、GPS信号 25(1)-(m)を受信するためにアンテナ41(k)または40(j)と結合される。バンドパスフィルタ60は GPS信号25(1)-(m)を抽出し、それらイメージリジェクション高調ミキサー61に供給する．ミキサー61 は，それぞれのGPS信号25(1)-(m)をおよそ4MHzの中間周波数に下変調する。そし て，下変調されたGPS信号25(1)-(m)はバンドパスフィルタ63によってろ過されて，すべて の擬似信号を抑圧する．そして，信号が、デジタルル(A/D)コンバータ64によってディジタル信 号に変えられる。これは，GPS信号25(1)-(m)を飽和点まで増幅するハードリミタであっ てもよい。従って、信号受信段階では受信されたGPS信号25(1)-(m)を抽出し、信 号処理のために，信号処理段階51でそれらを前処理する。 信号処理段階51は，GPS信号25(1)-(m)を含むm個のGPS信号の処理ための m個の信号処理チャネル54(1)-(m)を含む。それぞれのチャネル54(i)は同様に構成されて ，下変調されたm個のGPS信号25(1)-(m)を受信するために、A/Dコンバータ64と結合さ れる． 図17は，チャネル54(1)-(m)のi番の詳細なブロック図を示す。チャネル54(i)は積計 算機66に提供される、受信されたGPS信号25(i)のPRNコード成分の時間を守っているバージョン を発生させる受信PRNコードジェネレータ65含む。信号処理段階51のそれぞれのチャネル5 4(i)の受信PRNコードジェネレータ65は、ほかの受信PRNコードジェネレータ65のどれとも異なる割り 当てられたGPS PRNコード成分を生産する。後述のように、これは，それぞれのチャネル が54(1)異なったGPS信号25(1)-(m)に位相固定できるように、こうなっている。 示されているように、積計算機はエクスクルーシブ-オアゲートであってもよい。積計 算機66はGPS信号(i)のPRNコードの時間を守っているバージョンとA/Dコンバータ64から 受け取られる下変調されたGPS信号25(1)-(m)をGPS信号(i)のキャリア成分を再現する ために、掛ける。 再現されたキャリア成分（すなわち積計算機66の出力）は，Qアキュムレータ67に提 供される．典型的に，Qアキュムレータ67は上/下計算機である．また，それは搬送波数 制御振動子(NCO)68からのQ時計信号を受信する．Qアキュムレータは，Q時計信号と再現 されたキャリア成分を比べ、それにたいし、追跡誤差を測定して，コンピュータ57に提供さ れる搬送波追跡誤差信号を出力する。 コンピュータ57は，中央処理装置(CPU)58とメモリ59を含む，メモリ59はm個の信号処 理チャネル54(1)-(m)を制御するために信号処理ルーチン160を貯える。搬送波追跡誤差信 号に応じて，信号処理ルーチン160は制御信号を発生させ、それは、追跡誤差信号は いかなる追跡誤差も示さないようにQ時計信号を導く（すなわち、誤差の大きさ と極性によって、Q時計信号を加速したり減速したりする）ためにCPU58によって 搬送波NCO68に提供される。これが起こると、Q時計信号がちょうど再現されたキャリア 成分と同調していて、Q時計信号は，GPS信号25(i)の搬送波成分に位相固定さ れている。 それに加え、再現された搬送波成分（すなわち、積計算機66の出力）も また、Iアキュムレータ69に供給される．典型的に，そのIアキュムレータ69はQアキュムレータのような ，上/下計算機である．Iアキュムレータ69は，搬送波NCO68からフェーズから90度（つまり、 1/4波長分）位相が異なったI時計信号を受け取る．Iアキュムレータは，I時計信号と再 現された搬送波成分を比べ、応答では，信号強度は測定する．出力信号は，GPS 信号(i)の搬送波成分へ変調された50bpsデータ成分としてCPU158に提供される。 そのうえ，ミキサー71は，A/Dコンバータ64から入って来ている下変調されたGPS 信号25(1)-(m)を受ける．また，それは，PRNコードジェネレータ65からGPS信号25(i)のPRNコード 成分の初期のバージョンと遅いバージョンの間の差（すなわち、先のPRNコード信号引く後 のPRNコード信号）を受信する．ミキサ71は先のPRNコード信号引く後のPRNコード信号を入信G PS信号25(1)-(m)とを混合し、ミキサー出力信号を作り出す。 先引く後(E/L)アキュムレータ70はミキサー出力信号を受信し、搬送波NCO68からのI 時計信号を搬送波成分を抽出するために、試す（混合する）。したがって，E/Lアキュムレータ 70の出力はPRNコード追跡誤差信号であり、GPS信号25(i)のPRNコード成分の追 跡誤差と，比例する。 PRNコード追跡誤差信号に対し、信号処理ルーチン160は，CPU58によってPRNコード 数値制御振動子(NCO)72に、ゼロ追跡誤差を得るために提供される制御信号を発生 させる．これらの信号に応じて、PRNコード NCO72は，それが作り出す時計信号をP RNコード受信ジェネレータ65が生成する時間を守っているバージョンのPRNコード成分がちょうどGP S信号25(i)のPRNコード成分と同調しているように導く．これが起こると、PRNコード追 跡誤差信号は，いかなる追跡誤差も示さないし、GPS信号25(i)の時間を守ってい るバージョンPRNコード成分は，この信号の実際のPRNコード成分に位相固定されている。 このようにして受信コードジェネレータ65、積計算66,Qアキュムレータ67，コンピュータ57，PR NコードNCO72，及び搬送波NCO68が一緒に、GPS信号(i)のキャリア成分とPRN成分に位相 固定する位相ロックループを形成する。この形の位相ロックループ（PLL）よく知られていて 、トリンブル4000シリーズGPS受信機のような商標的に利用可能なGPS受信機の信号処理チャネル で一般的見られる。 しかし、これらの従来の受信機と異なり、トランシーバー42(k)または44(j)の それぞれのm個のチャネル54(1)-(m)は、伝送PRNコードジェネレータ73と2番目の積計算機74を 包含する。伝送PRNコードジェネレータ73は、ユニークな割り当てられないPRNコード成分を発生さ せる事を除けば従来の伝送PRNコードジェネレータ72と同じ構成にされる。さらには，積計 算機74は従来の積計算機66と同じに構成される． 伝送PRNコードジェネレータ72PRNコードはPRNコードNCO72によって，作り出された時計 信号を受信する．それにたいし，それはユニークな割り当てられないGPS PRNコード成分 を生産する．前述のように、PRNコードNCO72によって，作り出された時計信号は、P RNコードジェネレータ65で作られたGPS信号25(i)のPRNコード成分の時間を守っているバージョンに 位相固定されたものとなる。またPRNコードジェネレータ73もこの時計信号を受信するので 、それが生産するユニークな割り当てられない伝送PRNコード成分も受信されたGPS信号2 5(i)のPRNコード成分と同調している。 そして，この位相固定されたPRNコード成分は積計算機74(a)に提供される ．また，積計算機74(a)は，GPS信号25(i)の再現されたキャリア成分に位相固定され たQ時計信号を受信する．積計算機74(a)はこれらの信号を一緒に掛けて，次に， 積は積計算機74(b)でコンピュータ57からの50ビット/秒のデータ流れと掛けられる。前述のよ うに、このデータ流れは，コンピュータ57のデータメモリ162に格納されるオムニマーカー26(k)または29 (j)の位置ベクトルp_26(k)またはp_29(j)と同様、重要な走路と空港状態情報を含むこ とができる．従って、積計算機の出力は，オムニマーカー信号の27(k)(1)-(m)か30(j)(1 )-(m)の1つである（すなわち、オムニマーカー26(1)-(2)のk番が発生させたヒーコンマーカー信 号27(1)(1)-(m)と27(2)(1)-(m)のi番で、GPS信号25(1)-(m)のi番に位相固定され たもの、若しくは、オムニマーカー26(1)-(2)のj番が発生させたビーコンマーカー信号30(1)(1)- (m)，30(2)(1)-(m)，および30(3)(1)-(m)のj番で、GPS信号25(1)-(m)のi番に位 相固定されたもの）。 図16を再び参照すると、トランシーバー42(k)と44(j)の信号伝達段階52の和算 機75は信号処理段階51のm個のチャネル54(1)-(m)から位相固定された信号27(k)(1)-( m)または30(j)(1)-(m)を受ける。それは、応答として、これらの信号を加算して 、減衰器76に提供する． オムニマーカー26(1)-(2)に対し、減衰器76は加算された信号27(k)(1)-(m)がバンドパスフィルタ 77に1μW程度の電力レベルで提供されるように受信された信号の強度を減少 させる。しかし、オムニマーカー29(1)-(3)に対しては、、減衰器76は加算された信号30 (j)(1)-(m)がバンドパスフィルタ77に100μW程度の電力レベルで提供されるように受信された 信号の強度を減少させる。 そして，これらの加算された信号の27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)がバンドパスフィルタ 77によって，ろ過されて，いかなる擬似信号も取り除かれ、加算された信 号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)が正弦波の形になるように仕上げられる。あるい はまた、加算された信号の27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)をアナログの形へ変えるため にデジタルシンセサイザとアナログ(D/A)コンバータを減衰器76の前に置くことができる。 そして，加算された信号は中間周波数の倍音のミキサー78に提供される．ミキサー 78は，1，575GHzのL1キャリア頻度に加算された信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m) を上変調する．これらの信号は、バンドパスフィルタ79によって擬似信号を取り除くため に再びろ過される，したがって，信号の伝送段階は，発生しているビーコンマーカー信号 に27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)を伝送のために，準備する． そして、信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)は伝送アンテナ43(k)か45(j)（す なわち、図2-4,5,6にあるように、オムニマーカービーコン26(1)-(3)のk番の伝送アンテナまたはオムニマーカービーコン 29(1)-(3)のj番の伝送アンテナ）で伝送される。 ここに，下変調と上変調で同じ局所振動子信号参照振動子55によってそ れぞれミキサー61と78に提供されることに注意することが重要である．これは，出発 している伝送信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)が入って来ているGPS信号25(1)-( m)にたいし位相が一致することを確実にする． 図6,18そして19は、オムニマーカー26(k)か30(j)のための代替構成を提示する ．この構成では、オムニマーカー26(k)か30(j)が単一の並置された送受信アンテナ43(k)また は45(j)を含む。送受信アンテナ43(k)または45(j)は、受信された信号25(1)-(4)を従 来の構成をされた二重通信器62に提供する．二重通信器62は送受信アンテナ43(k)か4 5(j)からの入って来ているL1 GPS信号25(1)-(m)を導き、同時に、送受信アンテナ43( k)か45(j)に伝送のために出発しているL2標識マーカー信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)- (m)を導く。 そして，二重通信器62がL1 C/AGPS信号25(1)-(4)だけを図16での信号受 信段階53と同様にして，構成される信号受信段階53に送り、同じ信号抽出と下変 調操作を実行する．さらには，信号処理段階51は，位租固定された信号の27(k)( 1)-(m)か30(j)(1)-(m)を発生させるための同じm個のチャネル54(1)-(m)を含む．しか し、また，この構成の信号処理段階51は後述される追加チャネル54(m+1)を含む． 同様にして，信号伝達段階52は上変調ミキサー78が受ける局所振動子信号が 下変調変換ミキサー61によって，受信される局所振動子信号と異なる事以外は図16の 信号伝達段階52と同様にして，構成される．この信号に基づいて、ミキサー61が加算 された信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)をL1周波数1.575GHzとは異なった、L2周 波数1．227GHzへ上変調する。これは，二重通信器62が出発している伝送信号27( k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)を入って来ているGPS信号25(1)-(m)を見分けるのに必 要な周波数分離と提供するために，行われる． しかし、参照振動子55は完全な時計でないので、搬送波ディファレンシャルGPS位 置決定のための搬送波位相距離バイアスが、記述された周波数変換によって導入 される。この間題を避けるために、追加チャネル54(m+1)が，信号処理段階51に含ま れる．図19に示されるように、前述された中間周波数を持つシンセサイザ56からの中間 周波数信号がこのチャネルの積計算機74(a)に提供される．そして、このチャネルの伝送P RNコードジェネレータ73はシンセサイザ56が提供した時計信号に基づいたユニークなPRNコード成分を発 生させる。 そして，積計算機74(a)は，追加信号36(k)か37(j)（すなわち、図6に示 されている、前述された追加信号36(1)-(2)のk番または、前述された追加信号37 (1)-(3)のj番）を生産するためにこれらの2つの信号を一緒に掛ける．したがっ て，この信号は、加算されて，ろ過された，上変調され，信号処理段階51によっ て，生産されているもう片方の信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)と共に，伝えら れたあとは、単純にPRNのコード化されたL2パイロット搬送波信号である．図6を参照する と、この信号が信号27(k)(1)-(m)か30(j)(1)-(m)を上変調するのに使用した局所 振動子信号を受信機32にを提供するためのリレーとして役立っているので，位置受 信機32が周波数変換によって導入される誤差を除去するために，調整計算をする ことができる。 記述された構成のどちらでも、GPSの他のユーザの間で混乱を避けるために 、PRNコードジェネレータ73で発生したPRNコード成分はユニークである．従って、伝送PRNコードジェネレータ によって発生したユニークなPRNコード部品は、(a)受信されたいかなるGPS信号25(i) のPRNコード成分のいずれとも異なる。(b)m個のチャネル54(1)-(m)によって，発生した いかなる他のPRNコード成分とも異なっているそして、(c)同じ地上系39で使われたオムニマーカービーコン 26(k)または29(j)から生成されたいかなる他のPRNコード成分とも異なっ ている。 受信PRNコードジェネレータ73が発生したPRNコード成分は．GPS信号25(1)-(m)の受信 されたPRNコード成分といくつかの方法で異なるだろう．それは，単純に対応するGP S信号25(1)-(m)に位相固定されたPRNコード成分と同じ無作為の2進のパルス列を含むか も知れない。しかし、このパルス列が対応するGPS信号25(1)-(m)のPRNコード成分のパルス 列と混乱を避けるために、事前に定義された意味のある量だけ位相がずれている 。言い換えれば．2個のPRNコード成分が位相固定され、同じパルス列を持っているが、 これらのパルスは，実質的にGPSシステム時間の異なった時間に起こる ．あるいは、それは単純に完全に異なり，そして，任意の系列であるかもしれな い。 しかし、以上の議論によって，明白であるように、それぞれのビーコンマーカー 信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，および30(3)( 1)-(m)のPRNコード成分は，GPS信号25(1)-(m)のPRNコード成分の1つに対応する。結果 として、位置受信機32が，前述されたコードに基づいたディファレンシャルGPSと搬送波ディファレンシャル GPSは位置決定を、GPS信号25(1)-(m)の既に割り当てられたPRNコード成分に対 応する「前-定義」されて，先に割り当てられないPRNコード成分を認識することによ って、行うことができる。 【可動型システムの詳細な説明】 図20-22は、全体のGPSシステム20の一部分であるGPS可動型システム37の詳細なイラスト を提供する。先に、記述された方程式と関連してこれらの図を参照すること により、可動型システム37の要素の機能をよりよく理解することができる。 図5,6は可動型システム37の1つの実施例を示す。この実施例では、可動型システム 37は、GPS位置受信機32、GPS姿勢受信機33、アンテナ34、35(1)-(3)及び38を含む 。 図20は、図5,6の構成の一部分の、より詳細なイラストを提供する。この図 は、アンテナ34及び38とGPS受信機32との関係を示す。 アンテナ34はGPS信号25(1)-(m)を受ける。前述のように、滑走路23の一端対 するアンテナ34の位置は、ベクトルxによって与えられる。 アンテナ38は、GPS信号25(1)-(m)とビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m),27(2)(1)-(m ),30(1)(1)-(m),30(2)(1)-(m),そして、30(3)(1)-(m)を受ける。さらには,トランシーバー 42(k)と44(k)がL2周波数でこれらのビーンマーカー信号を出力するならば、そして， 信号36(1)-(2)と37(1)-(3)もまたアンテナ38によって，受信される。前述のように、 滑走路23の一端に対するアンテナ38の位置はまた、ベクトルyによって与えられる。 GPS位置受信機32はアンテナ34と38から信号25(1)-(m)、27(1)(1)-(m)、27(2 )(1)-(m),30(1)(1)-(m),30(2)(1)-(m),30(3)(1)-(m),36(1)-(2)及び37(1)-(3)を 受ける。参照受信機42(1)-(2)と44(1)-(2)と同様に、GPS位置受信機32は、信号 受信ブロック80、信号処理ブロック81、参照振動子85、シンセサイザ86、及びコンピュータ87を含む。 この構成で、信号受信ブロック80は、2つの信号受信段階83(1)-(2)を包括す る。信号受信段階83(1)は、GPS信号25(1)-(m)を受けるためにアンテナ34と結合され る。信号受信段階83(2)は、ビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)、27(2)(1)-(m),30(1)(1) -(m),30(2)(1)-(m),30(3)(1)-(m),36(1)-(2)及び37(1)-(3)を受けるためにアンテナ3 8と結合される。信号受信段階83(1)-(2)は、図16の参照受信機42(k)または44(j) の信号受信段階53について前述されたように、同様に構成、結合され、同じ信号 抽出、下変調を実行する。しかしながら，ビーコンマーカー信号ががL2周波数なら、そし て，信号受信段階段階83(2)はビーコンマーカー信号をL2周波数から中間周波数まで下変 調をする 信号処理ブロック81は、2つの多チャネル信号処理段階84(1)-(2)を含む。信号処 理段階84(1)-(2)は、それぞれ信号受信段階83(1)-(2)と結合される。信号処理段 階84(1)-(2)は、参照受信機42(k)または44(j)の信号処理段階53について前述さ れたように、同様に構成、結合され、同じ信号分離と位相同期(フェイズロック)を実行 し、同じタイプの位相及び位相速度情報（すなわち誤差追跡信号）を発生する。唯 一の差は，信号処理段階84(1)-(2)の信号のチャネルが入って来ている信号のの位相 固定されたバージョンを出力するための回線を含まないことである．さらには前述さ れた位相固定操作をするために、信号処理段階の各チャネルは信号27(1)(1)-(m)，27 (2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，30(3)(1)-(m)，36(1)-(2)，及び37( 1)-(3)の1つのPRNコードを発生させる。 コンピュータ87は、信号処理段階84(1)-(2)のそれぞれと結合される。それは 、中央処理装置(CPU)88とコンピュータメモリ89を含む。 トランシーバー42(k)か44(j)のために，前述されたのと同様、CPU88は，信号段 階84(1)-(2)からそれぞれの受信したGPS信号25(1)-(m)，27(1)(1)-(m)，27(2)(1 )-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)の搬送波位相測定Φ_{25( i)/34} ,Φ_27(k)(i)/38と、Φ_30(j)(i)/38そして、PRNコード距離測定値のR_25(i)/34 ，R_30(i)(j)/38，及びR_27(i)(k)/38に必要な情報(すなわち搬送波とPRNコード追跡 誤差信号)を受け取る．さらにCPU88はまた、信号処理ブロック81からこれらの信号の 変調されたデータ成分を受信する． コンピュータメモリ89は、信号処理ルーチン190、搬送波位相測定ルーチン191、PRNコード位 相測定ルーチン192、位相速度測定ルーチン193、近似位置計算ルーチン194、正確位置計算ルーチン 195、GPS衛星単位方向ベクトル計算ルーチン196、位相測定値のみを使った初期化ルーチン19 7、位相及び位相速度測定値の両方を使った初期化ルーチン198、精密位置計算ルーチン19 9、そして精密位置整数手渡しルーチン200を記憶する。ルーチン190,191,194,195-200に よって発生するデータは、コンピュータメモリ89のデータ記憶領域201で記憶される。CPU88は、ルーチン 190-200とデータ記憶領域201に記憶されたデータを受けるために、コンピュータメモリ89と結 合される。 信号処理ルーチン190は、信号処理ブロック81の搬送波及びPRNコード位相同期を制 御する信号処理制御信号を発生させる。これらの制御信号は図16でのオムニマーカービーコン 26(k)か29(j)のために，前述されたのと同じ方法で，CPU88によって送信されて 、信号処理ブロック81によって受信される。 搬送波位相測定ルーチン191は、信号処理ブロック81から受け取られる情報(位相 追跡誤差)に基づいて、位相Φ_25(i)/34、Φ_30(j)(i)/38、及びΦ_27(k)(i)/38を 測定する。また，信号37(1)-(3)か36(1)-(2)が受信されるならば，同様の位相測 定Φ_30(j)(i)/38とΦ_27(k)(i)/38がなされる。したがって、ルーチン191と信号処理ブロック 81は、受信機32の搬送波位相測定要素を成す。これらの搬送波位相測定値の それぞれは、前述のように、小数波長位相成分Φ_frと整数波長位相成分Φ_intの 両方を含む。これらの位相測定値は、搬送波位相ディファレンシャルGPSを用いて位置を決 定にするために、受信機32によって使用される。 PRNコード距離測定ルーチン192は前述のPRNコード距離測定をR_25(i)/34，R_{30(j)(i )/38} ，及びR_27(i)(k)/38を信号処理ブロック81で得られた情報(すなわPRNコード追跡誤 差信号)に基づいて行う。したがって、ルーチン192と信号処理ブロック81は、受信機32の PRNコード位相測定要素を成す。前述のように、これらの測定値は、従来型GPSと従 来型ディファレンシャルGPSを用いた位置決定のために、受信機32によって使用される。ルーチン 191と192は，好ましい実施例で，前述のように1-10Hzのレートでそれらのそれぞ れの測定値を発行する． 近似位置計算ルーチン194は、飛行機21がオムニマーカービーコン26(1)-(2)及び29(1)-( 3)の視野外にある時、近似航行のために、CPU88によって呼び出される。ルーチン194 は、従来型GPSを用いて正確な位置から数十メートル以内の精度で位置(すなわちベクトル x)を決定する。これが，前述されたように、従来型コードに基づいたGPSで，反復過 程で式(8)と(1)を使用して行われる．したがって，ルーチン194は(A)各時点で、コード 距離測定ルーチン192によって計算された距離測定値R_25(i)/34、(B)データ記憶領域201 によって格納された滑走路23の始めの既知位置(すなわち，ベクトルｃ)、(C)それぞ れの対応するGPS信号25(1)-(m)のデータ成分として提供されるGPS衛星24(1)-(m)の 既知の軌道上位置(すなわちベクトルd_24(i))、基づいてベクトルxを計算する． 計算する。したがって，これらのベクトルは以下の情報から計算される．(A)GPS信号 25(1)-(m)のデータ成分としてに受け取られる衛星の軌道の位置、(B)データ記憶領域20 1に格納されたまたは、ビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m )，30(2)(1)-(m),および30(3)(1)-(m)のデータ成分として供給されるオムニマーカービーコン26 (1)-(2)と29(1)-(3)の既知の位置(すなわち，e_29(j)とe_26(k)) 正確位置計算ルーチン195は、飛行機21がビーコン26(1)-(2)又は29(1)-(3)いず れかの視界にあるとき、より正確な航行のために、CPU88によって呼び出される 。ルーチン195は、従来型ディファレンシャルGPSを用いて正確な位置から数メートル以内の精度で 位置を決定する。ルーチン195は，前述された2つの方法でこれを行える。 最初の方法では、アンテナ38とオムニマーカービーコンの26(1)-(2)そして/又は29(1)-( 3)の間のPRNコード距離測定は，コードに基づいたディファレンシャルGPS位置を計算するのに必 要な情報のリレーと同様に起こる．前述のように、これは式(29)、(30)、(31)そし て/又は(32)を、もし適切であるならば式(10)も．使うことによって反復的に行 われる。したがって，ルーチン195は次の事に基づいてこれらの位置(すなわち，ベクトル x)を計算することができる。(A)それぞれの測定時点にルーチン192によって計算した 範囲測定値R_25(i)/34，R_30(i)(j)/38，及びR_27(i)(k)/38、(B)データ記憶領域201に 格納されたまたは、ビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)， 30(2)(1)-(m),および30(3)(1)-(m)のデータ成分として供給されるオムニマーカービーコン26(1) -(2)と29(1)-(3)の滑走路23の一端にたいする既知の位置(すなわち，p_29(j)とp 勢受信機33で計算した姿勢行列A、そして、(E)データ記憶領域201に収納されるアンテナ 38への既知ベクトルk． 二番目の方法では、ディファレンシャル補正をする情報のリレーだけが行われる。こ の場合、ルーチン195はこれらの位置を、まず,前述の方法で,式(37)そして/又は(38) を用いてオムニマーカービーコン26(1)-(2)そして/又は29(1)-(3)のベクトル位置e_29(j)そして/ 又はベクトル位置e_26(k)を計算する。したがって，ルーチン195は次の事に基づいたこれ らの位置決定を計算することができる．(A)それぞれの測定時点にルーチン192によっ て，計算した距離測定値のR_30(i)(j)/38とR_27(i)(k)/36は、(B)それぞれの対応 するGPS信号25(1)-(m)のデータ成分として提供されるGPS衛星24(1)-(m)の既知の軌 道上位置(すなわちベクトルd_24(i))。ルーチン195は計算されたベクトル位置e_29(j)そして/又 はベクトル位置e_26(k)と実際の既知のオムニマーカービーコン26(k)か29(j)の位置を比較する、 そして、距離測定値のR_30(i)(j)/30とR_27(i)(k)/38にディファレンシャル補正を計算する ． そして、ルーチン195は，前述したように式(10)と共に式(39)そして/又は(4 0)を使用してベクトルxを計算する．したがって，この計算は、(A)それぞれの測定時 代にルーチン195によって，計算した修正された距離測定値のR_30(i)(j)/38とR_{27(i)( k)/3e} 、(B)それぞれの対応するGPS信号25(1)-(m)のデータ成分として提供されるGPS 衛星24(1)-(m)の既知の軌道上位置(すなわちベクトルd_24(j))、(C)地球中心48に対す る、オムニマーカービーコン26(k)か29(j)の既知ロのベクトル位置e_29(j)そしてe_26(k)、(D)オムニマーカービーコン 26(1)-(2)と29(1)-(3)の滑走路23の一端にたいする既知のベクトル位置p_{29(j )} とp_26(k)、(E)姿勢受信機33で計算した姿勢行列A、そして、(F)データ記憶領域201 に収納されるアンテナ38への既知ベクトルk,に基づいている。 初期化ルーチン197は、搬送波位相ディファレンシャルGPSを使用して正確な位置決定 を行うのに必要な、前述の初期化値(すなわち、未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25( i)/30(j)(i)} )を発生させる。それは，先に議論した反復過程で式(48)，(49)，及 び(10)を使うことによって，なされる。従って、未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25 (i)/30(j)(i)} は，次の事に基づいて計算される。(A)飛行機21が気泡バブル(1)-(2) の内側にある間、何測定時点もルーチン192によって行われ、ルーチン197によって記録 された位相測定値Φ_25(i)/34，Φ_30(j)(i)/38，及びΦ_27(k)(i)/38、(B)データ記憶 領域201に格納されたまたは、ビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1) (1)-(m)，30(2)(1)-(m),および30(3)(1)-(m)のデータ成分として供給される、滑走 路23の一端にたいするオムニマーカービーコン26(1)-(2)と29(1)-(3)既知のベクトル位置p_29(j) )姿勢受信機33で計算した姿勢行列A、そして、(E)データ記憶領域201に収納されるアンテナ 38への既知ベクトルk。計算された未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}は ，データ記憶領域201に記録される． もし、位置受信機32がビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1 )(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，そして30(3)(1)-(m)をL2周波数で受信すると、ルーチン19 7が、オムニマーカー29(j)と26(k)のトランシーバー42(k)と44(j)によるこれらの信号の周波数 変換によって導入される誤差を除去するために、ルーチン192による位相測定値Φ_{37( j)/38} 、Φ_36(k)/38に基づいて、位相測定値Φ_30(j)(i)/38、Φ_27(k)(i)/38の修 正値を計算する。 精密位置計算ルーチン199は，未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)} が決定されて、飛行機21がまだオムニマーカービーコン29(1)-(3)の信号バブル31(1)-(3)の少な くとも1つの内部にあるときに、正確な位置決定のためにCPU88によって呼び出さ れる．ルーチン199は，搬送波ディファレンシャルGPSを使用して正確な位置からセンチメートル以内の 精度で位置を決定する。精密位置計算ルーチン199は，式(46)に従った正確な位置ベクトル xを前述の方法で発生させる．したがって．以下の事に基づいてベクトルxが計算さ れる。(A)ルーチン197によって解かれ、記録された未知整数n_{25(i)・30(j)(i)}，(B)そ れぞれの測定時点にルーチン192によってなされた位相測定値Φ_25(i)/34とΦ_{27(k)(i )/38} 、(C)データ記憶領域201に格納されたまたは、ビーコンマーカー信号30(1)(1)-(m)，30( 2)(1)-(m),および30(3)(1)-(m)のデータ成分として供給される、滑走路23の一端に たいするオムニマーカービーコン29(1)-(3)既知のベクトル位置p_29(j)、(D)ルーチン196によって計算 した単位方向ベクトルs_24(i)/29(j),(D)姿勢受信機33で計算した姿勢行列A、そして 、(D)データ記憶領域201に収納されるアンテナ38への既知ベクトルk。 前述のように、もし、位置受信機32がビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m)，27(2 )(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，そして30(3)(1)-(m)をL2周波数で受信 すると、ルーチン197が、オムニマーカー29(j)と26(k)のトランシーバー42(k)と44(j)によるこれら の信号の周波数変換によって導入される誤差を除去するために、ルーチン192による 位相測定値Φ_37(j)/38、Φ_36(k)/38に基づいて、位相測定値Φ_30(j)(i)/38、Φ_{2 7(k)(i)/38} の修正値を計算する。 整数手渡しルーチン200は、初期化期間の後、追加GPS信号25(i)に関連ある 未知整数n_{25(i)/30(j)(i)}と初期化期間中視野になかったか，またはこの期間の 後に失われた対応する追加ビーコンマーカー信号30(j)(i)を計算する。これが，前述の方 法で式(46)を使用することによって，行われる．そして，ルーチン199は，正確な位 置ベクトルxを計算するのにこれらの追加に計算された未知整数n_{25(j)/30(j)(i)}を使 用する。 シンセサイザ86と参照振動子85は連動している。シンセサイザ86は、図11の参照受信 機41のシンセサイザ56について前述されたように、同様に構成、結合され、同じタイプの 下変調及びクロック信号を発生させる。振動子85は、図16の参照受信機42(k)または4 4(j),41の参照振動子55について前述されたように、同様に構成、結合され、同 じタイプの参照周波数信号を発生させる。 シンセサイザ85によって発生されたクロック信号は、信号処理段階84(1)-(2)とCPU 88によって受信される。CPU88と信号処理段階84(1)-(2)は同じクロック源に基づいて 作動するので、GPS信号25(1)-(m)、とビーコンマーカー信号27(k)(1)-(m)、及び30(j)(1) -(m)それぞれについて測定される搬送波位相測定値、PRNコード位相測定値、及び搬 送波位相速度測定値は互いに同期（すなわち、同時に測定されている）している 。 また、図20はアンテナ34、35(1)-(3)及びGPS姿勢受信機33を示す。アンテナ34と 35(1)-(3)は、GPS信号25(1)-(4)を受ける。アンテナ34に対するアンテナ35(1)-(3)の位置 は、前述のように、滑走路座標系46のベクトルx₃₅₍₁₎、x₃₅₍₂₎、及びx₃₅₍₃₎によって それぞれ与えられていて、機体座標系47のベクトルk₃₅₍₁₎、k₃₅₍₂₎、及びk₃₅₍₃₎によ って与えられている。 GPS姿勢受信機33は、GPS位置受信機32と結合される。それは、搬送波位 相ディファレンシャルGPSを使用して姿勢行列Aを計算する。姿勢行列Aは、前述されたよう に、受信機32のルーチン197によって前述の初期化値を計算するために使用され 、正確な位置ベクトルyを計算する際に受信機32のルーチン199によって使用される。 図25は、システム20の航空要素の別の実施例を示す。この構成では、慣性測 定装置(IMU)130が、GPS姿勢受信機33に取って代わった。IMU130は受信機32のCPU 88と結合される。 1つの実施例では、IMU130は、計算された姿勢行列Aを受信機32に直接提 供できる。あるいは、コンピュータメモリ89は、IMU130によって提供される姿勢パラメタ、ヨー 角、ピッチ角及びロール角を姿勢行列Aに変換するルーチン131を記憶することができる。 図22は、システム20の航空要素の別の実施例を示す。この構成では、単一のアンテナ 34と単一の受信機32だけが飛行機21に取り付けられる。ここで、受信機32に は、1つの信号経路だけがある。それはアンテナ34からすべて受け取られる信号25(1) -(m)、27(1)(1)-(m)、27(2)(1)-(m),30(1)(1)-(m),30(2)(1)-(m)及び30(3)(1)-( m)を収容する。図11に示されているように、これは、ビーコンマーカー信号27(1)(1)-(m) ,27(2)(1)-(m),30(1)(1)-(m),30(2)(1)-(m),そして、30(3)(1)-(m)が静止衛星トランスポンタ 49から受信されている場合の、広域距離測定に対して行われ得る。 したがって、この実施例では、信号受信ブロック80が単一の受信段階83を持 ち、信号処理ブロック81には単一の多重チャネル信号処理段階84がある。信号受信段階83 は信号処理段階84と結合される。 信号受信段階83はアンテナ34と結合される。この違いを除いて、信号受信段 階83は、図16の信号受信段階53について前述されたように、同様に構成、結合さ れ、同じ信号抽出及び下変調を実行する。そのうえ、信号処理段階84は、信号処 理段階51について前述されたように、同様に構成、結合され、同じタイプの信号分 離及び位相同期を実行し、同じタイプの位相及び位相速度情報を発生させる。 コンピュータ87は信号処理段階83と結合される。これは、この違いを除いて、 図20の実施例の受信機32について前述されたように、同様にして結合され、同じルーチン を記憶する。 【結論】 システム20の成分の個々の要素の多くは技術的に知られている。事実、多く が商業的製品の中で見つけられる。 特に、GPSアンテナの34、35(1)-(3)、38、40(1)-(3),41(1)-(2),45(1)-(3) 及び43(1)-(3)は、標準的な半球マイクロストリップパッチアンテナとして一般的に知られているタイプ である。GPSアンテナ45は、標準的ならせん状アンテナとして一般的に知られているタイプ である。 信号受信段階53(1)-(4)及び83(1)-(5)、信号処理段階84(1)-(5)、振動 子55及び85、シンセサイザ56及び86、コンピュータ57及び87、それぞれに対応する信号処理ルーチン 160及び190、搬送波位相測定ルーチン161及び191、PRNコード位相測定ルーチン192、は、T rimble 4000シリーズGPS受信機において一般的に見つけられる。これらは、ここでは っきりと参照することで、組み入れられるアメリカの特許シリアル番号4,754,465に記述 されている。 これらの図と付随の記述は飛行機と関連して提供されるが、技術的に精 通している者にとっては、本発明がいかなる陸、海、空の乗物、または宇宙飛行 体の搬送波位租ディファレンシャルを用いた位置決定にも適応できることを容易に理解す るだろう。さらには、本発明が二三の特定の実施例に関して記述されているが、 記述は発明の説明をするためであり、発明を制限するものとして解釈されるべき ものではない。実際、技術的に精通している者は、付随の請求によって定義され る発明の真の精神と範囲を逸脱することなく種々の変更を考案するだろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年９月２１日 【補正内容】 ここで、d_24(i)/AT，d_24(i)/CT，そしてd_24(i)/Aはそれぞれ、GPS24(i)衛星と地 球48の中心の間の滑走路平行距離、、滑走路直行距離、高度座標距離である。ベクトル dは，アンテナ34で受信して受信機32に提供された対応するGPS信号25(i)のデータ成分 によって提供される。 前述のベクトル関係から，以下の式(6)の数学的関係が導かれる： 式(6)は式(1)と結合され、式(7)に見られる位相関係を提供する： そして，式(7)は各測定時点において線形化され次式(8)の以下の関係を 提供する： ここで、(A)x₀は受信機32で計算したそれぞれの測定時点の正確な位置ベクトルxの推 定のためであり、(B)δｘは、それぞれの測定時点での未知の正確なベクトルxと推定 x₀の間の未知の正確な差を表すベクトルである。ベクトルx₀の初期推測値が１つ前の時点 に計算されたベクトルxであってもよい． ベクトルxとx₀とベクトルδｘとの関係は式(9)に次の通り表される： さらには，ベクトルδｘは次の通り式(10)で表すことができる： ここで、δｘ_AT，δｘ_CT，そしてδｘ_Aは、それぞれの各測定時点でのベクトルxとx₀ の間の未知の正確な差の滑走路平行距離、、滑走路直行距離、高度座標距離であ る。 前述のように、通常視野には少なくともGPS24(1)-(m)衛星のうちの4つ がある．したがって，受信機32はそれぞれの測定時点に少なくとも4つのR_{25(i)/ 34} 距離測定をする．その結果、それぞれの測定時点に式(8)からでた少なくとも4 つ方程式を得る。これをベクトルδｘと総時計同期誤差ΔT₃₂ - ΔT₄₁を計算するた めに行列の形にすることができる。そして，ベクトルxは，式(10)の関係を使用して 計算される． そして，ベクトルxは，それぞれの測定時点に，よりよい精度に最少二乗法 を使用して繰り返し計算される，言い換えれぼ，位置受信機32は前の繰り返しか ら計算されるベクトルxを，式(8)でのx₀の推定値として代入する．未知のベクトルδｘが この過程で更新されたベクトルxを計算するのに再び使用されるこの過程がベクトルx許容 誤差以内で計算されるまで繰り返される。 それぞれの測定時点でベクトルδｘの計算に精度を加える方法は、GPS衛星2 4(i)が視野にいるとき，に，それを追加を利用することである．したがって，そ れぞれの測定時点で追加GPS信号25(i)のためのPRNコード距離測定値R_25(i)/34が受 信機32によってなされる。その結果，それぞれの測定時点でベクトルδｘと総時計同 期誤差ΔT₃₂ - ΔT₄₁を計算するための追加方程式が，受信機32で式(8)から生成 される。したがって，システムと方法は過剰決定する未知数のセットの利益を得る． 【コードベース（コードに基づいた）ディファレンシャルGPS位置決定】 図2を参照すると、前述のように、飛行機21が信号バブル31(1)-(3)の一つ 若しくはそれ以上の内部にあり、しかし信号バブル28(1)-(2)の外部ある場合、位置 受信機32は航法目的にコードに基づいたディファレンシャルGPSを使用して正確な位置決定を する。この状況では、位置受信機32は位置決定を受信されたGPS信号25(1)-(m)PR Nコード成分の距離測定と、受信されたビーコンマカー信号30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)， および/または30(2)(1)-(m)に基づいて行う。 さらには、飛行機21が信号バブル31(1)-(3)と信号バブル28(1)-(2)の内部にあ る場合、位置受信機32はコードに基づいたディファレンシャルGPSを使用して航法目的 式(22)と(23)は、式(13)と組み合わせることで式(27)に見られる単一差距離関係 を得る： 式(24)と(25)は、式(14)と組み合わせることで式(28)に見られる単一差 距離関係を得る： そして，方程式(27)と(28)は，線形化され、それぞれの測定時点におけ る以下の式(29)と(30)の関係を得る： ここで、(A)｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜と｜x - p_26(k) + A^Tk₃₈｜の大きさは、未 知である。(B)x₀は，受信機32によって，計算されたそれぞれの測定時点での正 確な位置ベクトルxのための推定である．(C)δxは，それぞれの測定時点での、未知 の正確なベクトルxと推定値x₀の間の未知の正確な差を表す未知のベクトルである． あるいは，式(27)と(28)を次の通り式(31)と(32)に線形化することがで きる： ここで、(A)x₀は，受信機32によって，計算されたそれぞれの測定時点での正確 な位置ベクトルxのための推定値である．(B)δxは，それぞれの測定時点での、未知 の正確なベクトルxと推定値x₀の間の未知の正確な差を表す未知のベクトルである． 従来型コードに基づいたGPS位置決定と共に、ベクトルδx，x，及びx₀の関係は 式(10)に表される．また，従来型コードに基づいたGPS位置決定をするのに、ベクトルx₀ の初期推定値は式(8)を使用して計算されるベクトルxで有り得る。 図2を参照すると、前述のように、飛行機21が信号バブル31(1)-(3)の一つ 若しくはそれ以上の内部にあり、しかし信号バブル28(1)-(2)の外部ある場合、位置 受信機32は,それぞれの測定時点で、GPS信号25(1)-(m)のためのPRNコード距雛測定R_25(i)/34 と、ビーコンマーカー信号の30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)の ためのPRNコード距離測定R_30(i)(j)/38を行う。その結果、それぞれの測定時点に式 (29)から生じた少なくとも4つ方程式を得、これらをベクトルδxの三つの未知数（δ x_AT、δx_CT、そして、δx_A）と未知数の大きさ｜x - p_29(j) + A^Tk_3e｜を計算す るために行列の形にすることができる。 そして，ベクトルxは，式(10)の関係を使用して計算される。統合チェックとし て、計算されたベクトルxを使用して、｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜の大きさが計算され 、事前に計算された値とチェックされる。 より精度よくするために，ベクトルx及び｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜の大きさ は，前述された同じ最少二乗法を使用してそれぞれの測定時点に対し、反復計算 される．これがベクトルxがそれぞれの測定時点に対し許容誤差以内で計算されるま で繰り返される。 そのうえ,図2の構成において、通常視野にはGPS衛星24(1)-(m)のうち4 つがあるので、それぞれの測定時点において，δxの三つの未知数（δx_AT、δx_{C T} 、そして、δx_A）と未知数の大きさ｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈｜を計算するための 式(29)から得られる方程式が4つ以上ある。したがって，システムと方法は過剰決定 する 式(35)と(23)は式(11)と組み合わせることができ、式(36)と(25)は式と 組み合わせることができ、それぞれ式(37)と(38)の以下の関係を得る： その後，式(37)と(38)を線形化すると式(39)と(40)の以下の関係を得る ： ここで、(A)x₀は，受信機32によって，計算されたそれぞれの測定時点での正確 な位置ベクトルxのための推定値である．(B)δxは，それぞれの測定時点での、未知 の正確なベクトルxと推定値x₀の間の未知の正確な差を表す未知のベクトルである． 図2を参照すると、飛行機21が信号バブル31(1)-(3)の一つ若しくはそれ以 上の内部にあり、しかし信号バブル28(1)-(2)の外部ある場合、位置受信機32は，そ れぞれの測定時点で、GPS信号25(1)-(m)のためのPRNコード距離測定R_25(i)/342と、ビーコンマーカー 信号の30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，及び30(3)(1)-(m)のためのPRNコード 距離測定R_30(i)(j)/38を行う。その結果、それぞれの測定時点に式(37)から生じ た少なくとも4つ方程式を得、これらをベクトルe_29(j)の三つの未知数（つまり、e_{29 (j)/AT} ，e_39(j)/CT,そして、d_29(j)/A）とバイアス項｜x - p_29(j) + A^Tk₃₈ 式(24)と(25)を式(45)と結合することによって、式(47)に提供される単 一差位相を形成できる： そして，方程式(46)と(47)は，線形化され、それぞれの測定時点に以下 の式(48)と(49)の関係を与える： ここで、(A)x₀は，受信機32によって，計算されたそれぞれの測定時点での正確 な位置ベクトルxのための推定値である．(B)δxは，それぞれの測定時点での、未知 の正確なベクトルxと推定値x₀の間の未知の正確な差を表す未知のベクトルである． コードに基づいたGPS位置決定で，ベクトルδx，x，及びx₀の関係は式(10)に表 される．また，ベクトル-x₀の初期椎定値はコードに基づいたディファレンシャルGPS位置決定を発 生させるのに式(29)、(30)、(31)そして/又は(32)を使用して計算されるベクトルxで あってもよい。 未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}の決定は，信号25(1)-(m) ，27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，そして30(3)(1) -(m)の搬送波位相測定Φ_25(i)/34，Φ_27(k)(i)/38そしてΦ_29(j)(i)/38を伴う． 図2を参照すると、この方法では、位置受信機32は，飛行機21が信号バブル28(1)-(2 )の内部にある間、何度かの時点にわたり位相測定Φ_25(i)/34，Φ_27(k)(i)/38， そしてΦ_29(j)(i)/38を行い、そして、ビーコンマーカー初期化信号の27(1)(1)-(m) と27(2)(1)-(m)を受信する。この初期化期間，アンテナ34と38が惟号バブル28(1)-(2)中 を動くにつれ、アンテナ34と38と初期化オムニマーカー26(1)-(2)の間の，幾何学的角度が大 きく変化する。 位置受信機32は，この大きな幾何学的角度のあいだの何度かの時点で信 号25(1)-(m)，27(1)(1)-(m)，27(2)(1)-(m)，30(1)(1)-(m)，30(2)(1)-(m)，そ して30(3)(1)-(m)の搬送波位相測定Φ_25(i)/34，Φ_27(k)(i)/38そしてΦ_{29(j)(i )/38} を行い、記録する。その後、位置受信機32は、それぞれの時点で式(48)と(4 9)から発生した方程式を行列の形に積み重ねることができ、それぞれの記録され た時点の(a)未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}，n_{25(i)/30(j)(i)}，及び(b)未知ベクトルδx を同時に解くことができる。 精度を上げるために，未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}は， 必要な許容誤差以内になるまで反復計算される。これが，前述の最少二乗法を使 用して行われ、式(10)にある関係を用いて、それぞれの反復計算で計算されたベクトル xは，次の反復計算で推定値x₀として使用される。 そのうえ、図2と3の構成では、通常視野にGPS衛星24(1)-(m)の4つがあ るので、ほとんどいつも式(48)と(49)から導かれる方程式が未知数（すなわち、 未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}、そしてそれぞれの記録された時点 のベクトルδx）より多く存在する。したがって，システムと方法は過剰決定する未知数 のセットの利益を得る．しかしながら，たとえ，位相固定された複数のGPS信号25(1 )-(m)が位置受信機32またはオムニマーカー26(1)-(2)によって失われても、飛行機21が 信号バブル28(1)-(2)の内部にある間、何度かの時点にわたり、未知整数n_{25(i)/27( k)(i)} とn_{25(i)/30(j)(i)}を解くために、式(48)と(49)から、十分な方程式を導け る。 さらには前述のようにGPS衛星24(1)-(m)の4つがほとんどの状況に視野 内にある．従って、図4のような構成でも、前述された方法で、それぞれの記録 された時点で未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}，n_{25(i)/30(j)(i)}及びベクトルδxを解くた めに十分な方程式が式(48)と(49)から得られる。 さらには図2-4でのそれぞれの構成で、視野に追加GPS衛星24(i)がある 場合，それを利用することによって精度をあげることができる。したがって，GP って，行われる。その結果，それぞれの測定時点に、式(46)か(48)から、ベクトルx かベクトルδxを解くための追加方程式が、受信機32で生成される。したがって，システム と方法はまた、未知数のセットを過剰決定する利益を得る。 正確な位置ベクトルxがいったん計算されると、底側アンテナ38の位置、または 飛行機21のいかなる他の部分の位置も、容易に計算することができる。底側アンテナ 38の位置(つまりベクトルy)は、方程式(26)に示される関係から容易に計算すること ができる。さらに特に重要な部分としては、着陸の間、飛行機21の着陸ギアの位置 が知られていなければならない。したがって、着陸ギアの上部アンテナ34に対する正確 な位置を滑走路座標系46内で事前に測量しておけば、方程式(26)と同様の方程式 を使って、着陸ギアの正確な位置をも計算することができる。 またもう一つの自己保全(インテグリティ)確認手段は、受信機32が行うコードにも とづいたディファレンシャルGPSを用いた位置決定の使用である。このシステムと方法は、初期 化期間中に各時点において位置ベクトルx₀の近似初期推定値を計算するのを除いて、 PRNコードを用いた距離測定を必要としない。したがって、初期化期間の後、受信機 32が搬送波位相ディファレンシャルGPS位置決定を用いて計算した位置をモニターするのに、受 信機32が計算した近似位置を使用することができる。 図4を再び参照すると、飛行機21は、初期化用オムニマ-カビーコン26(1)上の単 純な線形航路22に沿って、信号バブル28(1)内を通過する。前述のように、このシステム と方法は、飛行機21とビーコン26に結合されたビーコンアンテナ43(1)の間の幾何学角度が大 きく変化することを利用して、未知整数のn_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}を 決定する。ゆっくりと変化するGPS衛星の構成に対して考えた場合、初期化期間 のこの幾何学的角度の大きな変化により、正確な位置変化ベクトルδxの滑走路平行 軸成分δx_ATと高度軸成分δx_Aが決定可能(オブザーバブル)となる。したがって、決定さ れた未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)}を用いて位置決定を行った場合 、初期化後、正確な位置ベクトルxの滑走路平行軸成分x_ATと高度軸成分x_Aを数センチメートル の精度で決定できる。 しかしながら多くの場合、初期化航路22は一つの初期化ビーコン26(1)に近 いところを通過し、ほとんど、あるいはまったく滑走路直角方向のズレ（すなわち 、横滑り）動作がない。このような場合、線型化された方程式(48)-(49)から明 らかなように、正確な位置変化ベクトルδxの滑走路直角軸成分δx_CTは、初期化期間 、決定不可能(非オブザーバブル)になるだろう。したがって、決定された未知整数n_{25(i )/27(k)(i)} とn_{25(i)/30(j)(i)}を用いて位置決定を行った場合、正確な位置ベクトルx の滑走路直角軸成分x_CTは数メートルの精度にしか決定できない。この精度は、初期 化期間の各時点で、受信機32によって計算されるベクトルx₀の初期推測値の精度と同 程度である。 滑走路直角方向誤差を数センチメートルまで抑えることができる方法の一つは 、2個の初期化用オムニマーカビーコン26(1)-(2)を利用する図2か3のコンフィギュレーションを使う方 法である。図14に示されるように、2個の初期化用ビーコン26(1)-(2)が飛行航路22の 両側に配置される。この場合、2つの搬送波のレンジリンク信号27(1)-(m),27(2)-(m)が 滑走路直角面内にあるので、正確な位置変化ベクトルδxの滑走路直角軸成分δx_CTが 初期化期間、明らかにオブザーバブルになる。その結果、単一のビーコンを用いた場合の滑 走路直角方向の不確実性は排除されて、決定済みの未知整数n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j)(i)} を用いて位置決定を行った場合、滑走路直角軸成分x_CTを数センチメートル の精度で決定することができる。 滑走路直角方向誤差を数センチメートルまで抑えることができるもう一つの方 法は、単一の初期化用ビーコン26(1)の上空を二度通過させることである。図15に示 されるように、最初の上空飛行は滑走路平行軸ATに沿って、2番目の上空飛行は 滑走路直角軸CTに沿って行われる。 最初の上空飛行の際、最初の未知整数組n_{25(i)/27(k)(i)}とn_{25(i)/30(j )(i)} が、最初の初期化期間に決定される。単一の初期化用ビーコンを用いた構成につ いて前述したように、初期化後、位置受信機32が搬送波位相ディファレンシャルGPSを用い て位置を決定し、滑走路直角軸方向の精度は数メートルである。 2番目の上空飛行の際、位置ベクトルx₀の近似初期推定値が、搬送波位相ディファレンシャル GPSを用いて、位置受信機32により計算される。この場合、上空飛行が(滑 走路平行方向ではなく)滑走路直角方向を向いているため、正確な位置変化ベクトル δxの滑走路直角軸成分δx_CTと高度軸成分δx_CTが、明らかにオブザーバブルになる。し かし、滑走路平行軸成分δx_ATはこの2番目の上空飛行の際、オブサーバブルにならない 。しかしながら、2番目の上空飛行の際に計算した位置ベクトルx₀の初期推定値の 滑走路平行軸成分x_0/ATは、最初の上空飛行により、すでに数センチメートルの精度に達 している。したがって、2番目の上空飛行の間に2番目の未知整数組n_{25(i)/27(k) (i)} 及びn_{25(i)/30(j)(i)}が決定された後、位置決定精度は滑走路直角軸成分x_CT 、滑走路平行軸成分x_AT、及び高度軸成分x_Aのすべてにおいて、数センチメートルに達す る。 搬送波位相ディファレンシャルGPSを利用した位置決定のもう一つの重要な利点は 、初期化期間中には視野内に存在しなかったGPS衛星24(i)が、初期化期間後視野 内に現れた時、このGPS衛星24(i)が発信する追加GPS信号25(i)の未知整数n_{25(i) /27(k)(i)} を簡単に決定することができるということである。受信機32は，初期 化期間の後の特定の時点に新しいGPS信号25(i)の搬送波位相Φ_25(i)/34と対応す る新しいビーコンマーカー信号30(j)(1)の搬送波位相Φ_30(i)(j)/30を測定することによ って、これを行う。この時点で、正確な位置ベクトルxは既に，GPS信号25(i)の位相 測定値Φ_25(i)/34と未知整数n_{25(i)/30(j)(i)}が既に，前述の初期化の間に解っ ているビーコンマーカー信号30(j)(i)の位相渕定値Φ_30(i)(j)/38 から受信機32によって測定されている。 計算された位置ベクトルxおよび、新しいGPS信号25(i)の位相測定値Φ_{25(i) /34} と対応する新しいビーコンマーカー信号30(j)(i)の位相測定値Φ_30(i)(j)/38は、式(4 6)に，新しい未知整数n_{25(i)/30(j)(i)}を解くために代入される。そして、それ ぞれの測定時点で、位置ベクトルxを解くために新しい方程式が式(46)から導かれる 。したがって，この技法が絶え間ない整数の手渡しとなるので，新しい初期化期 間は不要である。 【地上系(システム)の詳細な説明】 図5と6と同様に図2-4は，参照地上系39のために種々の構成を示す。参 照システム39はこれらの図で示されるように1つかそれ以上の参照オムニマーカー29(1)-(3) と1つかそれ以上の初期化オムニマーカー26(1)-(2)から成る。 図2は，3つの参照オムニマーカービーコン29(1)-(3)が使われている好まれた構成を 示す．前述のように、3つの参照オムニマーカー29(1)-(3)は既知の場所にある。これら のオムニマーカービーコンは戦略上、信号バブル31(1)-(3)の放送半径がオーバラップし、それ 請求の範囲 １. GPSビーコンにおいて、 それぞれ搬送波要素と擬似乱数コード要素を持つGPS信号を受信するための 受信手段と、 それぞれ搬送波要素と擬似乱数コード要素を持ち、それぞれの要素が対応 する受信されたGPS衛星信号の搬送波要素と擬似乱数コード要素に位相同期されたビーコン 信号を発生するための発生手段、 そして、発生したGPSビーコン信号を送信するための送信手段からなるGPSビーコン 。 ２. 請求項１に記載のGPSビーコンにおける、それぞれ対応する受信 GPS衛星信号に対して発生手段は 受信されるGPS衛星信号のうち該当するものの擬似乱数コード要素に位相同 期し、それに対応する擬似乱数コード位相同期用クロック信号を発生させるための第一 の位相同期ループ、 受信されるGPS衛星信号のうち該当するものの搬送波要素に位相同期し 、対応する搬送波要素に位相同期したもののうち位相差のない再構築された搬送 波要素を発生するための第二の位相同期ループ、 擬似乱数コード位相同期用クロック信号に対応し、位相同期された擬似乱数コード と位相差の無い送信用擬似乱数コードを発生するための送信用擬似乱数コード発生装置 、 そして、送信用擬似乱数コード要素と再構築された搬送波要素を合成し、 それに対応してビーコン信号を発生するための電気回路を含む。 ３. 請求項２に記載のGPSビーコンにおいて、 第一の位相同期ループは、擬似乱数コード位相同期用クロック信号に対応し、該当 する位相同期された擬似乱数コード要素と位相差の無い送信用擬似乱数コードを発 生するための受信用擬似乱数コード発生器を含み、 第二の位相同期ループは、受信用擬似乱数コード要素に対応し、該当する受信 GPS衛星信号の搬送波要素に位相同期し、再構築された搬送波要素を発生すると ころのGPSビーコン。 ４. GPS衛星によって送信されるGPS衛星信号を用いてGPS位置決 定を行う方法において、 それぞれのGPS衛星信号は擬似乱数コード要素を持ち、方法は 参照座標系に対して既知の固定位置にGPSビーコンを置き、 GPSビーコンを用いて 送信されるGPS衛星信号を受信し、 GPSビーコンによって受信された対応するGPS衛星信号の擬似乱数コード 要素に位相同期した擬似乱数コード要素をそれぞれ持つビーコン信号を発生し、 そしてGPSビーコン信号を送信し、 そして可動型GPS受信機システムを用いて 送信されるGPS衛星及びビーコン信号を受信し、 可動型GPS受信機システムによって受信されるGPS衛星及びビーコン信号 それぞれの擬似乱数コード要素に基づいて距離測定を測定時点において行い、 測定時点におけるGPS衛星の参照座標系に対する幾何学的位置 を決定し、 そして距離測定値、GPSビーコンの既知の位置及び決定されたGPS衛 星の幾何学的位置に対応して測定時点における可動型GPS受信機システムの正確な位 置を計算する段階を包括するところの方法。 ５. 請求項４に記載の方法において、 それぞれのGPS及びビーコン信号は更に搬送波要素を含み、 そして、発生されたGPSビーコン信号のそれぞれ対応するものについて、発 生段階は、 GPSビーコンによって受信され対応するGPS衛星信号の擬似乱数コード 要素に位相同期し、それに応じて擬似乱数コード位相同期用クロック信号を発生させ、 対応する受信GPS衛星信号の搬送波要素に位相同期し、それに 応じて搬送波要素に位相同期したもののうち位相差のない再構築された搬送波要 素を発生し、 擬似乱数コード位相同期用クロック信号に対応して位相同期された擬 似乱数コードと位相差の無い送信用擬似乱数コードを発生し、 そして、送信用擬似乱数コード要素と再構築された搬送波要素を 合成し、それに対応してGPSビーコン信号を発生する段階を包括するところの方法。 ６. 請求項４に記載の方法において、位置決定段階は同時方程 式のセットに基づいて可動型GPS受信機システムの位置を計算する段階を含み、同時方程 式のそれぞれは（あ）可動型GPS受信機システムの正確な位置、（い）該当するGPS信 号と対応するGPSビーコン信号に対する距離測定値、（う）GPSビーコンの既知の位置、及 び（え）該当するGPS衛星信号を送信するGPS衛星の決定される幾何学的位置を関 連づけるところの方法。 ７. 請求項６に記載の方法において更に、 可動型GPS受信機システムを用いて正確な位置の初期推定値を計算し、 同時方程式は非線形方程式で、正確な位置が推定値と推定値及び正確な 位置の精密誤差によって表されるように線形化され、 正確位置決定段階において正確な位置は（あ）線形化された非線形同時 方程式のセットに基づいて繰り返し計算中に精密誤差を計算し、（い）繰り返し計 算の最初の段階において初期予測値を推定値として使い、（う）その後の繰り返 し計算の各段階において、その直前の段階で使われる推定値をその直前の段階で 計算される精密誤差により補正して推定値として使い、（え）繰り返し計算の 最後の段階の後、最後の段階で使われる推定値を最後の段階で計算される精密誤 差により補正して計算された正確位置として使う段階を包括するところの方法。 ８. 請求項４に記載の方法において更に、 静止衛星送受信機を用いて 送信されるGPSビーコン信号を受信し、 静止衛星送受信機によって受信されるGPSビーコン信号を可動型GPS 受信機システムに向けて再送信する段階を包括するところの方法。 ９. GPS衛星によって送信されるGPS衛星信号の搬送波要素に対 する位相測定値に関連した整数波長未知数を解析するための方法において、 参照座標系に対して既知の固定位置に一つあるいは複数のGPSビーコンを置 き、 一つあるいは複数のGPSビーコンのうち該当するものを用いて 送信されるGPS衛星信号を受信し、 一つあるいは複数のGPSビーコンのうち該当するものによって受信 された対応するGPS衛星信号の搬送波要素に位相同期した搬送波要素をそれぞれ 持つビーコン信号を発生し、 そして発生するGPSビーコン信号を送信し、 そして可動型GPS受信機システムを用いて 送信されるGPS衛星及びビーコン信号を受信し、 可動型GPS受信機システムによって受信されるGPS衛星及びビーコン信号 それぞれの搬送波要素に対して位相測定を測定時点において行い、GPS衝星信号 それぞれの搬送波要素に対する位相測定値に関連して整数波長未知数が存在し、 測定時点におけるGPS衛星の参照座標系に対する幾何学的位置 を決定し、 そして位相測定値、一つあるいは複数のGPSビーコンの既知の位置 及び決定されたGPS衛星の幾何学的位置に対応して測定時点における整数波長未 知数を解析する段階を包括するところの方法。 １０. 請求項９に記載の方法において、 それぞれのGPS衛星及びビーコン信号は更に擬似乱数コード要素を含み、 そして、一つあるいは複数のGPSビーコンのうち該当するものによって発生 されたGPSビーコン信号のそれぞれ対応するものについて、GPSビーコン信号発生段階は、 一つあるいは複数のGPSビーコンのうち該当するものによって受信 され対応するGPS衛星信号の擬似乱数コード要素に位相同期し、それに応じて擬似乱 数コード位相同期用クロック信号を発生させ、 一つあるいは複数のGPSビーコンのうち該当するものによって受信 され対応するGPS衛星信号の搬送波要素に位相同期し、それに応じて搬送波要素 に位相同期したもののうち位相差のない再構築された搬送波要素を発生し、 擬似乱数コード位相同期用クロック信号に対応して位相同期された擬 似乱数コードと位相差の無い送信用擬似乱数コードを発生し、 そして、送信用擬似乱数コード要素と再構築された搬送波要素を 合成し、それに対応して該当するGPSビーコン信号を発生する段階を包括するところ の方法。 １１. 請求項９に記載の方法において、 可動型GPS受信機システムと一つあるいは複数のGPSビーコンの間の幾何学的角度 が大きく変化する際に位相測定段階において搬送波位相が測定されるところの方 法。 １２. 請求項１１に記載の方法において、位相測定値、一つある いは複数のGPSビーコンの既知の位置及び決定されたGPS衛星の幾何学的位置を一括処 理することによって整数波長未知数は解析段階において解析されるところの方法 。 １３. 請求項１２に記載の方法において、 測定時点において可動型GPS受信機システムは未知の精密位置にあり、 整数未知数は解析段階において同時方程式のセットを一括処理することに よって解析され、各同時方程式は（あ）該当する測定時点における可動型GPS受 信機システムの未知の精密位置、（い）該当する測定時点における特定のGPS衛星信 号及び特定の対応するGPSビーコン信号に対して測定される位相値、（う）特定のGPS 衛星信号に対して測定される位相値に関連する整数波長未知数、（え）一つある いは複数のGPSビーコンのうち特定の対応するGPSビーコン信号を送信するものの既知の位 置、そして（お）特定のGPS衛星信号を送信するGPS衛星の該当する測定時点にお いて決定される幾何学的位置を関連付け、GPS衛星信号と測定時点の数は同時方 程式が過剰測定になるところの方法。 １４, 請求項１３に記載の方法において更に、 可動型GPS受信機システムを用いて未知の精密位置に対する初期推定値を計 算し、 非線形方程式である同時方程式は精密位置が推定値と推定値及び精密位 置の精密誤差によって表されるように線形化され、 整数波長未知数は解析段階において（あ）線形化された非線形同時方程 式のセットに基づいて繰り返し計算により整数波長未知数を解析し精密誤差を計算 し、（い）繰り返し計算の最初の段階において初期予測値を推定値として使い、 （う）その後の繰り返し計算の各段階において、その直前の段階で使われる推定 値をその直前の段階で計算される精密誤差により補正して推定値として使う段階 を包括するところの方法。 １５. 請求項９に記載の方法において、 可動型GPS受信機システムは滑走路への最終的なアプローチのための飛行軌道をと っている飛行機に搭載され、 1つあるいは複数のGPSビーコンが配置段階において、それぞれ滑走路の正 面で、しかも飛行機の最終アプローチ軌道の下に配置されるところの方法。 １６. 請求項１５に記載の方法において、飛行機が1つあるいは複 数のGPSビーコンの上空を通過し可動型GPS受信機システムと1つあるいは複数のGPSビーコンの 間の幾何学的角度が大きく変化する際に位相測定段階において搬送波位相が測定 されるところの方法。 １７. 請求項１５に記載の方法において、 最終アプローチ軌道は水平成分を持ち、 1つあるいは複数のGPSビーコンは、配置段階において飛行軌道の両側で、し かも滑走路の正面に置かれる二つのGPSビーコンを含むところの方法。 １８. 請求項１５に記載の方法において、それぞれのGPSビーコン信号 は送信段階において、飛行機の最終アプローチ軌道と交差する低パワー信号バブルとして送 信され、位相測定は位相測定段階において行われるところの方法。 １９. それぞれ擬似乱数コード要素及び搬送波要素を持つGPS衛星信 号を用いてGPS位置決定を行う方法において、 参照座標系に対して既知の固定位置にGPSビーコンを置き、 GPSビーコンを用いて GPS衛星信号を受信し、 GPSビーコンによって受信され対応するGPS衛星信号の擬似乱数コード 要素にそれぞれ位相同期した擬似乱数コード要素と搬送波要素をそれぞれ持つビーコン 信号を発生し、 そして発生するGPSビーコン信号を送信し、 そして可動型GPS受信機システムを用いて 送信されるGPS衛星及びビーコン信号を受信し、 GPS衛星の幾何学的位置を決定し、 そして受信するGPS衛星及びビーコン信号、決定されるGPS衛星の 幾何学的位置及びGPSビーコンの既知の位置に対応して参照座標系に対する可動型GPS 受信機システムの位置を計算する段階を包括するところの方法。 ２０. 請求項１９に記載の方法において、GPSビーコンによって発生さ れるGPSビーコン信号の該当するものそれぞれに対して、 GPSビーコンによって受信され対応するGPS衛星信号の擬似乱数コード要素に位 相同期し、それに応じて擬似乱数コード位相同期用クロック信号を発生させ、 対応する受信GPS衛星信号の搬送波要素に位相同期し、それに応じて搬 送波要素に位相同期したもののうち位相差のない再構築された搬送波要素を発生 し、 擬似乱数コード位相同期用クロック信号に対応して位相同期された擬似乱数コード と位相差の無い送信用擬似乱数コードを発生し、 そして、送信用擬似乱数コード要素と再構築された搬送波要素を合成し、 それに対応して該当するGPSビーコン信号を発生する段階を包括するところの方法。 ２１. 請求項２０に記載の方法において、 擬似乱数コード要素位相同期段階は、擬似乱数コード位相同期用クロック信号に対 応して位相同期された擬似乱数コード要素と位相差の無い受信用擬似乱数コード要素を 発生し、 搬送波要素位相同期段階は受信用擬似乱数コード要素に対応しているとこ ろの方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＪＰ，Ｒ Ｕ 【要約の続き】 る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １. GPSビーコンにおいて、 それぞれ搬送波要素と擬似乱数コード要素を持つGPS信号を受信するための 信号受信手段と、 それぞれ搬送波要素と擬似乱数コード要素を持ち、それぞれの要素が対応 する受信されたGPS信号の搬送波要素と擬似乱数コード要素に位相同期されたビーコン信 号を発生するためのビーコン信号発生手段、 そして、発生したビーコン信号を送信するための送信手段からなるGPSビーコン ． ２. 請求項１に記載のGPSビーコンにおける、それぞれの受信GPS信 号の信号処理手段は、 受信されるGPS信号のうち該当するものの擬似乱数コード要素に位相同期し 、擬似乱数コード位相同期用クロック信号を発生させるための第一の位相同期ループ、 受信されるGPS信号のうち該当するものの搬送波要素に位相同期し、搬 送波要素に位相同期したもののうち位相差のない再構築された搬送波要素を発生 するための第二の位相同期ループ、 擬似乱数コード位相同期用クロック信号に対応し、該当する位相同期された擬 似乱数コード要素と位相差の無い送信用擬似乱数コードを発生するための送信用擬似乱 数コード発生装置、 そして、送信用擬似乱数コード要素と再構築された搬送波要素を合成して 該当するビーコン信号を発生するための手段を含む。 ３. 請求項２に記載のGPSビーコンにおいて、 第一の位相同期ループは、擬似乱数コード位相同期用クロック信号に対応し、該当 する位相同期された擬似乱数コード要素と位相差の無い送信用擬似乱数コードを発 生するための受信用擬似乱数コード発生器を含み、 第二の位相同期ループは、受信用擬似乱数コード要素に対応し、該当する受信 GPS信号の搬送波要素に位相同期し、再構築された搬送波要素を発生するための 手段を含む。 ４. 少なくとも一つのGPSビーコンを包括し、それぞれのGPSビーコンが 固定位置に置かれているところのGPS参照ステーションにおいて、 それぞれ搬送波要素と擬似乱数コード要素を持つGPS信号を受信するための 手段と、 対応する受信GPS信号の搬送波要素と擬似乱数コード要素にそれぞれ位相同 期した搬送波要素と擬似乱数コード要素を持つビーコン信号を発生させるための手段、 そして、発生されたビーコン信号を送信するための送信手段を含むところの GPS信号参照ステーション。 ５. 請求項４に記載のGPS参照システムにおいて、 少なくとも1つのビーコンは、滑走路への最終的なアプローチのための飛行軌道を とっている飛行機に搭載されGPS信号及びビーコン信号を受信する可動型GPS受信機システム に使用するものであり、 そして、少なくとも1つのGPSビーコンが滑走路の正面に置かれるGPSビーコンを 含むところのGPS参照システム． ６. 請求項５に記載のGPS参照システムにおいて、滑走路の正面に置 かれるGPSビーコンはさらに、前もって定義予測された飛行軌道の下に置かれる。 ７. 請求項５に記載のGPS参照システムにおいて、滑走路の正面に置 かれるGPSビーコンはさらに、前もって定義予測された飛行軌道の直下に置かれる。 ８. 請求項４に記載のGPS参照システムにおいて、 少なくとも1つのビーコンは、滑走路への最終的なアプローチのための飛行軌道を とっている飛行機に搭載されGPS信号及びビーコン信号を受信する可動型GPS受信機システム に使用するものであり、 そして、少なくとも1つのGPSビーコンが、前もって定義予測された飛行軌道 の反対側で、しかも滑走路の正面に置かれる第一のGPSビーコンと第二のGPSビーコンを含 むところのGPS参照システム。 ９. 請求項８に記載のGPS参照システムにおいて、第一及び第二のGP Sビーコンはさらに、前もって定義予測された飛行軌道の下に置かれる。 １０. 固定位覆に置かれているGPSビーコンと共に使用するための可動 型GPS受信機システム、GPS信号を受信しそれに応答してビーコン信号を送信するGPSビーコン 、それぞれ擬似乱数コード要素を持つGPS信号、それぞれ対応する受信GPS信号の擬 似乱数コード要素に位相同期した擬似乱数コード要素を持つビーコン信号、 GPS及びビーコン信号を受信するための信号受信手段及び受信手段によって 受信されるGPS及びビーコン信号それぞれの擬似乱数コード要素による距離測定を測定時 点において行うための距離測定手段から成る可動型GPS受信機システム、 そして、距離測定に対応して測定時点における位置を表す座標値を決定 する位置決定手段。 １１. 請求項１０に記載の可動型GPS受信機システムにおいて、位置決 定手段は座標値と距離測定値を関連づける1セットの同時方程式に従って座標値を計 算するための方法を包括するところの可動型GPS受信機システム。 １２. 請求項１０に記載の可動型GPS受信機システムにおいてさらに、 測定時点における初期推定位置を表す初期推定値を発生させるための方 法、 及び座標値、初期推定値及び距離測定値を関連づける1セットの線形化同時 方程式に従って座標値を計算する方法を含む位置決定手段を包括するところの可 動型GPS受信機システム。 １３. GPSシステムにおいて、 それぞれ擬似乱数コード要素を持つGPS信号を受信するための信号 受信手段、 それぞれ対応する受信GPS信号の擬似乱数コード要素に位相同期し た擬似乱数コード要素を持つビーコン信号を発生させるための信号発生手段、 及び発生したビーコン信号を発信するための発信手段を包括する 固定位直に置かれたGPSビーコン、及び GPS及ビーコン信号を受信するための信号受信手段、 受信手段によって受信されるGPS及びビーコン信号の擬似乱数コード要 素に基づく距離測定を測定時点において行うための距離測定手段、及び 距離測定値に対応して、測定時点における位置を表す座標値を 決定する位置決定手段を包括する 可動型GPS受信機システムを包括するところのGPSシステム。 １４. 請求項１３に記載のGPSシステムにおいて、位置決定手段は座標 値と距離測定値を関連づけるあらかじめ定義された同時方程式のセットに従って座 標値を計算する方法を包括する。 １５. 請求項１３に記載のGPSシステムにおいて、 可動型GPS受信機システムは更に、測定時点における初期推定位置を表す初 期推定値を発生させるための方法を含み、 位置決定手段は、座標値、初期推定値及び距離測定値を関連づける事前 に定義された1セットの線形化同時方程式に従って座標値を計算する方法を含むとこ ろのGPSシステム。 １６. 請求項１３に記載のGPSシステムにおいて更に、GPSビーコンによっ て送信されるビーコン信号を受信し、ビーコン信号を可動型GPS受信機システムに向けて再送 信するための静止衛星送受信機を含むところのGPSシステム。 １７. GPS位置決定を行う方法において、 固定位置に置かれているGPSビーコンを用いて それぞれ擬似乱数コード要素を持つGPS信号を受信し、 GPSビーコンによって受信された対応するGPS信号の擬似乱数コード要 素に位相同期した擬似乱数コード要素をそれぞれ持つビーコン信号を発生し、 そしてビーコン信号を送信する段階、 そして可動型GPS受信機システムを用いて GPS及びビーコン信号を受信し、 可動型GPS受信機システムによって受信されるGPS及びビーコン信号それ ぞれの擬似乱数コード要素に基づいて距離測定を測定時点において行い、 そして距離測定値に対応して測定時点における位置を表す座標 値を発生させる段階を包括するところのGPS位置決定方法。 １８. 請求項１７に記載の方法において、位置決定段階は座標値 と距離測定値を関連づける事前に定義された同時方程式のセットに従って座標値を 計算する段階を含むところの方法。 １９. 請求項１７に記載の方法において更に、 可動型GPS受信機システムを用いて、測定時点における初期推定位置を表す 初期推定値を発生させ、 初期推定値と距離測定値を関連づける事前に定義された線形化同時方程 式のセットに従って座標値を計算する座標値発生段階を包括するところの方法。 ２０. 請求項１７に記載の方法において更に、静止衛星の送受信 機を用いてGPSビーコンによって送信されるビーコン信号を受信し、可動型GPS受信機システム に向けてビーコン信号を再送信する段階を包括するところの方法。 ２１. 少なくとも1つのGPSビーコンと共に使用するための可動型GPS受 信機システム、それぞれ固定位置に置かれGPS信号を受信して応答ビーコン信号を送信す るGPSビーコン、それぞれ搬送波要素を持つGPS信号、それぞれ対応する受信GPS信号 の搬送波要素に位相同期した搬送波要素を持つビーコン信号、 GPS及び第一のビーコン信号を受信するための受信手段、 受信手段によって受信されるGPS及び第一のビーコン信号それぞれの搬送波 要素に基づく位相測定を複数の測定時点のそれぞれにおいて行うための位相測定 手段、 そのそれぞれのGPS信号及び対応する第一のビーコン信号に対して行う位相 測定値に対して関連する整数波長未知数が存在するところの位相測定値、及び 位相測定値に対応して整数波長未知数を解くための整数未知数解法を包 括するところの可動型GPS受信機システム。 ２２. 請求項２１に記載の可動型GPS受信機システムにおいて、整数未 知数解法は位相測定値と整数波長未知数を関連づける事前に定義された同時方程 式に従って整数波長未知数を解析的に解く方法を含むところの可動型GPS受信機システム 。 ２３. 請求項２１に記載の可動型GPS受信機システムにおいて更に、 それぞれの測定時点における初期推定位置を表す初期推定値を発生させ る方法、位相測定値、初期推定値及び整数波長未知数を関連づける事前に定義さ れた線形同時方程式のセットに従って整数波長未知数を解析的に解く方法を含む整 数未知数解法を包括するところの可動型GPS受信機システム。 ２４. 請求項２１に記載の可動型GPS受信機システムにおいて、 可動型GPS受信機システムとそれぞれのGPSビーコンの間の幾何学的角度が大き く変化する際に搬送波位相が測定され、 そしてその期間に測定された搬送波位相値に基づいて整数波長未知数を 解析的に解く方法を含む整数未知数解法を包括するところの可動型GPS受信機システム 。 ２５. 請求項２１に記載の可動型GPS受信機システムにおいて、 搬送波位相測定方法はそれぞれのGPS及びビーコン信号の搬送波要素に対し てその期間の後の測定時点において位相測定をするための方法を含み、 可動型GPS受信機システムは更に、その期間後の測定時点において測定され る位相値及び解析される整数波長未知数に対応してその期間後の測定時点におけ る位置を表す座標値を発生するための位置決定手段を包括するところの可動型GP S受信機システム。 ２６. 請求項２５に記載の可動型GPS受信機システムにおいて、 可動型GPS受信機システムは更に少なくとももう一つのGPSビーコンと共に使用さ れ、それぞれの追加GPSビーコンは固定位置に置かれGPS信号を受信し追加ビーコン信号を 送信し、それぞれの追加ビーコン信号は少なくとももう一つのGPSビーコンによって受信 され対応するGPS信号の搬送波要素に位相同期した搬送波要素を持ち、 受信手段は追加ビーコン信号を受信する手段を含み、 位相測定方法はそれぞれの追加ビーコン信号の搬送波要素に対して複数の測 定時点のそれぞれにおいて位相測定を行う方法を含み、 そして、整数未知数解法は追加ビーコン信号に対する位相測定値に対して更 に整数波長未知数を解くための方法を含むところの可動型GPS受信機システム。 ２７. GPSシステムにおいて、 少なくとも一つのGPSビーコンを含み、それぞれのGPSビーコンは固定位置に置か れ、 ビーコン受信手段はそれぞれ搬送波要素を持つGPS信号を受信する ためのものであり、 ビーコン信号発生手段はビーコン受信手段によって受信され対応するGP S信号の搬送波要素に位相同期した搬送波要素を持つビーコン信号を発生させるため のものであり、 そしてビーコン発信手段は発生したビーコン信号を送信するためのもの であり、 更に、可動型GPS受信機システムは、 GPS及びビーコン信号を受信するための可動型システム信号受信手段、 可動型システム信号受信手段によって受信されるそれぞれのGPS及 びビーコン信号の搬送波要素に対する位相測定を複数の測定時点のそれぞれにおいて 行うための位相測定手段、 それぞれのGPS信号と対応するビーコン信号の搬送波要素に対して 行われる位相測定値に対して関連する整数波長未知数が存在し、 そして位相測定値に対応して整数波長未知数を解くための整数 未知数解法を包括するところのGPSシステム。 ２８. 請求項２７に記載のGPSシステムにおいて、整数未知数解法は、 位相測定値と整数波長未知数を関連づける事前に定義された同時方程式に従って 整数波長未知数を解析的に解くための方法を包括するところのGPSシステム。 ２９. 請求項２７に記載のGPSシステムにおいて、 可動型GPS受信機システムは更に複数の測定時点のそれぞれにおける初期推 定位置を表す初期推定値を発生するための手段を含み、 整数未知数解法は、位相測定値、初期推定値及び整数波長未知数を関連 づける事前に定義された線形同時方程式のセットに従って整数波長未知数を解析的 に解く方法を含むところのGPSシステム。 ３０. 請求項２７に記載の可動型GPS受信機システムにおいて、 可動型GPS受信機システムとそれぞれのGPSビーコンの間の幾何学的角度が大き く変化する際に搬送波位相が測定され、 そしてその期間に測定された搬送波位相値に基づいて整数波長未知数を 解析的に解く方法を含む整数未知数解法を包括するところの可動型GPS受信機システム 。 ３１. 請求項２７に記載のGPSシステムにおいて、 可動型GPS受信機システムは滑走路への最終的なアプローチのための飛行軌道をと っている飛行機に搭載され、 少なくとも一つのGPSビーコンは滑走路の正面に置かれたGPSビーコンを含むとこ ろのGPSシステム。 ３２. 請求項３１に記載のGPSシステムにおいて、滑走路の正面に置か れるGPSビーコンは更に、前もって定義予測された飛行軌道の下に置かれる。 ３３. 請求項３１に記載のGPSシステムにおいて、滑走路の正面に置か れるGPSビーコンは更に、前もって定義予測された飛行軌道の直下に置かれる。 ３４. 請求項２７に記載のGPSシステムにおいて、 可動型GPS受信機システムは滑走路への最終的なアプローチのための飛行軌道をと っている飛行機に搭載され、 少なくとも1つのGPSビーコンが、前もって定義予測された飛行軌道の反対側 で、しかも滑走路の正面に置かれる第一のGPSビーコンと第二のGPSビーコンを含むところ のGPSシステム。 ３５. 請求項３４に記載のGPSシステムにおいて、第一及び第二のGPSビーコン はさらに、前もって定義予測された飛行軌道の下に置かれる。 ３６. 請求項２７に記載のGPSシステムにおいて、 位相測定方法はその期間後の測定時点においてそれぞれのGPS及びビーコン 信号の搬送波要素に対して位相測定を行う手段を含み、 可動型GPS受信機システムは更にその期間後の測定時点において測定された 位相測定値及び解析された整数波長未知数に対応して、その期間後の測定時点に おける位置を表す座標値を発生するための位置決定手段を含むところのGPSシステム 。 ３７. 請求項３６に記載のGPSシステムにおいて、 可動型GPS受信機システムは更に少なくとももう一つのGPSビーコンと共に使用さ れ、それぞれの追加GPSビーコンは固定位置に置かれ、 GPS信号を受信するための追加ビーコン受信手段、 追加ビーコン受信手段によって受信され対応するGPS信号の搬送波 要素に位相同期した搬送波要素をそれぞれ持つ追加ビーコン信号を発生するための追 加ビーコン信号発生手段、 追加ビーコン信号を送信するための追加ビーコン送信手段を含み、 可動型システム受信手段は追加ビーコン信号を受信するための手段を含み、 位相測定手段は可動型システム受信手段によって受信される追加ビーコン信号そ れぞれの搬送波要素に対して複数の測定時点のそれぞれにおいて位相測定を行う ための方法を含み、 そして、整数未知数解法は追加ビーコン信号に対する位相測定値に対して更 に整数波長未知数を解くための方法を含むところのGPSシステム。 ３８. 可動型GPS受信機システムと少なくとも一つのGPSビーコンを用いてG PS位置決定を行う方法において、それぞれのGPSビーコンは固定位置に置かれ、 それぞれのGPSビーコンを用いて それぞれ搬送波要素を持つGPS信号を受信し、 それぞれのGPSビーコンによって受信され対応するGPS信号の搬送波 要素に位相同期した搬送波要素を持つビーコン信号を発生し、 発生したビーコン信号を送信し、 可動型GPS受信機システムを用いて GPS及び第一のビーコン信号を受信し、 可動型GPS受信機システムによって受信されるGPS及びビーコン信号それ ぞれの搬送波要素に対する位相測定を複数の測定時点のそれぞれにおいて行うた めの位相測定手段、 GPS信号及び対応するビーコン信号それぞれの搬送波要素に対して 行われる位相測定値に対して関連する整数波長未知数が存在し、 そして位相測定値に対応して整数波長未知数を解析するところ の方法。 ３９. 請求項３８に記載の方法において、整数未知数解析段階は 、位相測定値と整数波長未知数を関連づける事前に定義された同時方程式のセット に従って整数波長未知数を解析的に解く段階を含むところの方法。 ４０. 請求項３８に記載の方法において更に、 複数の測定時点のそれぞれにおける初期推定位置を表す初期推定値をは っ制する段階、 位相測定値、初期推定値及び整数波長未知数を関連づける事前に定義さ れた線形同時方程式のセットに従って整数波長未知数を解析的に解く段階を含む整 数未知数解析段階を包括するところの方法。 ４１. 請求項３８に記載の方法において、 可動型GPS受信機システムとそれぞれのGPSビーコンの間の幾何学的角度が大きく 変化する際に搬送波位相が測定され、 そしてその期間に測定された搬送波位相値に基づいて整数波長未知数を 解析的に解く段階を含む整数未知数解析段階を包括するところの方法。 ４２. 請求項３８に記載の方法において、 位相測定段階はその期間後の測定時点においてGPS及びビーコン信号それぞ れの搬送波要素に対する位相測定を行う段階を含み、 方法は更に可動型GPS受信機システムを用いてその期間後の測定時点におい て行われる位相測定値及び解析される整数波長未知数に対応して、その期間後の 測定時点における位置を表す座標値を発生させる段階を含むところの方法。 ４３. 請求項４２に記載の方法において、方法は更に少なくとも もう一つのGPSビーコンを使用し、それぞれの追加GPSビーコンは固定位置に置かれ、方法 は更に、 それぞれの追加GPSビーコンを用いて GPS信号を受信し、 それぞれの追加ビーコンによって受信され対応するGPS信号の搬送 波要素に位相同期した搬送波要素をそれぞれ持つ追加ビーコン信号を発生し、 追加ビーコン信号を送信し、 可動型GPS受信機システムによる受信段階は追加ビーコン信号の受信を含み、 位相測定段階は可動型GPS受信機システムによって受信される追加ビーコン信号 それぞれの搬送波要素に対する位相測定を数多い測定時点のそれぞれにおいて行 う段階を含み、 そして整数未知数解析段階は追加ビーコン信号に対して測定される位相値に 対応して更に整数波長未知数を解析する段階を含むところの方法。