JPH09507912A

JPH09507912A - 保全性が確実にモニタされる外挿法ナビゲーション装置

Info

Publication number: JPH09507912A
Application number: JP8502349A
Authority: JP
Inventors: ディーゼル，ジョン・ダブリュ
Original assignee: リットン・システムズ・インコーポレイテッド
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1997-08-12
Also published as: KR960704260A; WO1995034850A2; EP0714526A1; CN1135265A; WO1995034850A3; US5583774A; CA2167916C; CA2167916A1; AU687215B2; AU2822095A; KR100203969B1; CN1153106C

Abstract

(57)【要約】保全性が確実にモニタされる外挿法（ＡＩＭＥ）ナビゲーション装置（１）は、装置が装着されるプラットホームの状態を決定する際に、周期的間隔で補助的ソースにより提供される測定値を選択的に利用する。測定値は質の尺度である属性を有し、質とはプラットホームの状態を正確に推定する上での測定の有用性の尺度である。ＡＩＭＥ装置（１）は、これらの質の属性の値の推定に基づき、状態の決定のための測定値の選択を行なう。時間的に順次的である特定的な量の測定された値の質の決定には、評価時間が必要である。したがってＡＩＭＥ装置（１）は、プラットホームの状態を２つの相で決定する。装置は、現在の時刻マイナス評価時間よりも前の時点で入手できる良質の測定値を用い、こういった時点にプラットホームの状態の決定において高品質であると判断された測定値のみを利用して、プラットホームの状態を非常に正確に決定する。次に現在のプラットホームの状態は、質がより不確実である測定値を用いて、評価時間をひいた時点での非常に正確な状態をもとに外挿法により得られる。補助的ソースは、ＧＰＳ受信機（３）および慣性基準システム（５）から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】保全性が確実にモニタされる外挿法ナビゲーション装置技術分野この発明は包括的にナビゲーションシステムおよび装置に関し、より特定的には統合された電波慣性ナビゲーションシステムおよび装置に関する。背景技術米国航空協会は、グローバルポジショニングシステムについて、「航空機および宇宙機の安全かつ効率的なナビゲーションおよび監視については５０年前の電波航法の導入以来の著しい進歩である」としている。グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）は、電波信号を送信する同期原子クロックを備える、地球を囲むように分散させた２４個の衛星からなる。各衛星が測定する時間は、各衛星が送信する電波信号に埋込まれる。衛星の電波信号に埋込まれる時間と、衛星のクロックに同期化されたクロックが電波信号を受信する点で測定する時間との差は、受信点からの衛星のレンジの尺度である。システムのクロックを完全な同期状態に保つことはできないので、このレンジの尺度は衛星のクロックエラーおよび受信点でのクロックエラー両方を含むために「疑似レンジ」と称される。各衛星はクロック時間に加え、地球に固定された座標系における衛星自身の位置およびクロックエラーを送信する。４つの衛星への疑似レンジを測定し、衛星のクロックエラーに対して疑似レンジを修正することによりユーザはまず各衛星への実際のレンジおよび自身のクロックエラーを決定することができる。４つの衛星各々へのレンジおよび地球に固定された座標系における各衛星の位置がわかっているので、ユーザは地球に固定された座標系における自身の位置を決定することができる。ＧＰＳそのものは民間の航空機ユーザのための唯一のナビゲーション手段としては十分ではない。ＧＰＳはシステム内に設けられる拡張自己テスト特性を有するように設計されている。しかしながら、衛星のクロックの故障またはＧＰＳ動作制御システム機関での人的エラーの結果アップロードされたデータに導入されるエラーのために、徐々に増加するレンジのバイアスエラーが生じる可能性がある。このような故障は広範囲にわたりユーザに影響を及ぼす可能性があるため、米国連邦航空局は、たとえ補足的なナビゲーションシステムとして承認するにしても、連邦電波ナビゲーション案（米国国防総省、ＤＯＤ−４６５０．４および米国運輸省、ＤＯＴ−ＴＳＣ−ＲＳＰＡ−８７−３１９８６、ＤＯＴ−ＴＳＣ −ＲＳＰＡ−８８−４１９８８）により、システムをナビゲーションのために用いるべきではないときにユーザに適時の警告を与える能力として規定されている、「保全性」を有することを要求している。単独のナビゲーション手段としては、システムはまた１つの構成要素に故障が生じてもその機能を続行することができる十分な冗長性を備えていなければならない。フライトが精密進入相でない場合は、適時の警告は１０秒である。動作制御システムにおけるこのＧＰＳの保全性モニタシステムでは何時間もかかるだろう。保全性モニタ機能を提供するために、ＧＰＳ「保全性チャネル」が提案されている。ＧＰＳの保全性チャネルには多大な費用がかかるため、受信者が冗長性のある衛星情報を利用してナビゲーション解の保全性を検査する「受信者による自律保全性モニタ」（ＲＡＩＭ）が提案されている。補足的なナビゲーションの場合は単に衛星の故障を検出するのみで十分である。しかしながら、ＲＡＩＭを用いて衛星の故障を検出するには、ジオメトリに優れた５つ以上の衛星が利用できることが必要である。唯一のナビゲーション手段としては、故障した衛星を分離し、残余の衛星でナビゲートできることがまた必要である。これにはジオメトリに優れた６つ以上の衛星が要求される。精密進入でない場合に必要な０．３ｎ．ｍ．という保全性の限度に見合うためには、補足的なナビゲーションに要求される５つの衛星の利用できる可能性は、仮定によると９５ないし９９パーセントでしかない。しかしながら、単独手段として必要な６つの衛星が利用できるのはわずか６０または７０パーセントでしかなく、全く不十分である。慣性基準システム（ＩＲＳ）が利用できるならば、保全性に必要な５つの衛星が利用できないときに保全性の停止期間はコーストすることを試みることができるだろう。そのような期間が続くのが１０分を上回ることもある。フライトにおいてＧＰＳにより校正されていないＩＲＳの速度の正確度規定は、８ノット、２ｄＲＭＳである。したがって、そのような保全性の停止期間中は正確度の要求に応えることができないであろう。さらに、単独のナビゲーション手段としては、６つの衛星のうち１つの故障が検出されて６つの衛星が利用できない期間にはコーストすることがまた必要であろう。そのような期間が続くのが１時間を超える可能性があるため、ＧＰＳにより校正されていないＩＲＳを用いて正確度の要求に応えることは不可能である。従来のカルマンフィルタを用いてＧＰＳでＩＲＳを校正することに伴う問題は、ＧＰＳの故障が検出される前にその故障が統合されたＧＰＳ／ＩＲＳ解に悪影響を与える可能性があることである。もしＧＰＳの故障により１メートル／秒未満の疑似レンジエラードリフトが生じたなら、カルマンフィルタの残差のテストでは検出することができない。発明の開示保全性が確実にモニタされる外挿法（ＡＩＭＥ）ナビゲーション装置は、装置が装着されているプラットホームの状態を決定する際に、周期的間隔で補助的ナビゲーションデータソースから提供される測定値を選択的に利用する。ＡＩＭＥ装置に対して用いることができる補助的ソースの例としては、グローバルポジショニングシステム受信機および慣性基準システムがある。ＡＩＭＥ装置に与えられる測定値はすべておそらくプラットホームの状態を決定する上で役に立つであろう。しかしながら、正確に状態を判断するためにさらに有効な測定値もあるかもしれない。ＡＩＭＥ装置は、より正確性の高い結果をもたらすような測定値を選択する。一般に、測定値は質の尺度である属性を有するが、この質とはプラットホームの状態を正確に推定する際の測定値の有用性の尺度である。ＡＩＭＥ装置は、こうした質の属性の値の推定に基づいて状態決定のための測定値の選択を行なう。こういった推定は外部ソースから得てもよいしＡＩＭＥ装置が行なうプロセスの結果として得てもよい。時間的に順次的である特定的な量の測定値の質の決定に成功するには、評価時間が必要である。つまりＡＩＭＥ装置はプラットホームの状態を２つの相で決定する。この装置は、現在の時刻マイナス評価時間より前の時点に入手できる良質の測定値を用い、そういった時点にプラットホームの状態を判断する上で高品質であると判断された測定値のみを利用して、プラットホームの状態を非常に正確に決定する。次に現在のプラットホームの状態は、評価時間をひいた時点での正確に決定された状態をもとに、質がより不確定である測定値を用いて外挿法により得られる。図面の簡単な説明図１は、保全性が確実にモニタされる外挿法（ＡＩＭＥ）ナビゲーション装置、グローバルポジショニングシステム受信機、および慣性ナビゲーションシステムのブロック図を示す。図２は、ＡＩＭＥナビゲーション装置が新しいデータを利用できるようになるたびに行なわれる割込ルーチンに対するフロー図を示す。図３は、測定した平滑化された衛星への疑似レンジと計算した疑似レンジとの差を得るための、ディジタルで実現されるプロセッサの機能ブロック図を示す。図４は、ＡＩＭＥナビゲーション装置の主プログラムのフロー図を示す。発明の実行の最適モード保全性が確実にモニタされる外挿法（ＡＩＭＥ）ナビゲーション装置の目的は、ユーザの位置を推定する上でクロックドリフトが規定内である衛星を識別することおよびその規定内の衛星のみを使用することである。図１に示すように、ＡＩＭＥナビゲーション装置１は、ＧＰＳ受信機３および慣性基準システム５と関連して動作し、カルマンフィルタ処理という手段により、装置が設置されているプラットホームに対するナビゲーションデータを生み出す。ＡＩＭＥナビゲーション装置の好ましい実施例では、インテル（Intel）８０９６０マイクロプロセッサおよびメモリリソースを利用する。図２に示す割込ルーチンは、Δｔの間隔で通常ＡＩＭＥ装置が行なう動作を詳細に説明し、Δｔは好ましい実施例では１秒である。ステップ７において、ＧＰＳ受信機３および慣性基準システム５から入力データが得られる。ＧＰＳ受信機３は、見えている各衛星ｉへの疑似レンジＰＲ_i、および地球に固定され、地球を中心とする座標系における各衛星の座標Ｘ_si、Ｙ_si、Ｚ_siを含む、エーリンク（ARINC）７４３量を提供する。ＡＩＭＥ装置は、一度にＮ個までの衛星に対応するように設計される。したがって、指標ｉは１からＮまでの値をとる。好ましい実施例ではＮの値は８である。ＡＩＭＥ装置ならびに関連のＧＰＳおよびＩＲＳ設備が装着されるプラットホームは、空間におけるプラットホームの位置および方位を全体または部分的に規定する１組の状態変数、ならびに位置の時間に関する第１および第２の微分係数である状態ベクトルにより特徴づけることができる状態にあるダイナミックシステムである。この場合は、プラットホームに対する真の状態ベクトルとＩＲＳにより決定される状態ベクトルとの差であるエラー状態ベクトルを扱うことが好都合である。ＩＲＳは、ＩＲＳ／ＧＰＳ／ＡＩＭＥプラットホームの位置、速度、加速度、および行動に関する以下のＡＲＩＮＣ７０４量を、Δｔという間隔で供給する。記号定義 φ，λ，ｈ緯度，経度，高度Ｖ_N，Ｖ_E 北および東の速度成分Ａ_T，Ａ_C，Ａ_V 航跡に沿う、航跡と交差する，および垂直の加速度成分 Ψ_T 航跡角度 Ψ_H，θ，φ 方向，ピッチおよびロール遷移マトリクスφ（ｔ）は、以下の等式で規定される。Ｉ（＝クロネッカーのデルタδ_ij）は、単位マトリクスであり、整数ｔはΔｔの増分で時間を測定する。この整数は１からＴまでの値をとり、Ｔは設計パラメータである。好ましい実施例でＴの値は１５０である。図２のステップ９で、遷移マトリクスφ（ｔ）は、先行するφ（ｔ）の値にＦ（ｔ）Δｔを加算することにより得られ、先行する値φ（ｔ）は、ｔが１に等しいときの単位マトリクスである。力学マトリクスＦ＝［Ｆ_ij］はエラー状態ベクトルを以下の等式で示すようにエラー状態ベクトルの時間の変化率に変換する。ｘ＝Ｆｘ（２）Ｍ＝８であれば、力学マトリクスは２３行２３列を有する。力学マトリクスの非０成分は以下のように規定される。Ｒ_xおよびＲ_yという量はそれぞれ、地球をモデル化するのに用いられる偏球面のｘおよびｙ方向における曲率半径である。これらの量の値は以下の等式から得られる。子午線に沿う地球の半径Ｒ_M、および子午線と垂直をなす半径Ｒ_Nは、赤道半径ａ、地球をモデル化するのに用いられる偏球面の偏心ｅ、ドリフト−アジマス角α 、および緯度φの項を用いて等式（４）で規定される。ドリフト−アジマス角αは、北からのｙ軸の反時計回りの回転の角度である。ドリフト−アジマス角は以下の等式から得られる。 α₀は第１の和に対してはＩＲＳプラットホームの方向Ψ_Hに等しく、後続の各和に対しては先行する和のα（Ｔ）に等しい。ＩＲＳプラットホームのｘ−ｙ−ｚ座標系における加速度成分は、以下の等式により与えられる。ｇは重力の加速度である。ｘ−ｙ−ｚ座標系における角速度成分は以下の等式から与えられる。ＩＲＳプラットホーム角速度のｘ−ｙ−ｚ座標系における成分ρは以下の等式から与えられる。ｘ−ｙ−ｚ座標系における地球の角速度の成分Ω_Eは以下の等式から与えられる。指標ｉおよびｊがｘ、ｙ、およびｚという値をとる座標変換マトリクスＣ＝［Ｃ_ij］は、ＩＲＳのプラットホームの本体に固定される座標系に関するベクトル成分を、ｘ−ｙ−ｚ座標系に関するベクトル成分に変換する。たとえば、本体に固定された加速度成分［Ａ^B _ij］からｘ−ｙ−ｚ成分［Ａ_ij］への変換は以下のようにして行なわれる。これらの等式における方向余弦Ｃ_ijは、ＩＲＳＡＲＩＮＣ７０４の方向、ピッチ、およびロール出力から計算される。 τは相関するエラー状態に対する相関時間である。これらの値は、τ_G＝３６００ｓ、τ_A＝３００ｓ、τ_r＝６００ｓ、τ_h＝１２００ｓ、およびτ_R＝３６０ｓである。プロセス雑音共分散マトリクスの対角元Ｑは、以下の等式により、相関時間およびエラー状態共分散マトリクスの対角元に対する初期値Ｐ（０）から得られる。エラー状態共分散マトリクスに対する値は、Ｐ_GG（０）＝（０．０１度／時間）² 、Ｐ_AA（０）＝（２５μｇ）²、Ｐ_RR（０）＝（０．１ｍ／ｓ）²、Ｐ_hh（０）＝（１００ｍ）²、およびＰ_RR（０）＝（３０ｍ）²である。以下に１とＭとの間の指標で示されるカルマンフィルタの場合、テストされている衛星に対するＰ_RR （０）の値は、（１０００ｍ）²である。二重の添字は、量を識別し、またその量が共分散マトリクスの対角元であることを示すことを意図する。括弧内の０は、その量が初期値であることを示す。衛星に関する量については、要素は衛星が初めに見えるようになったときに挿入される。ＩＲＳの量については、要素は装置の始動時に挿入される。カルマンフィルタ処理のためのエラー状態ベクトルの２３個の成分ｘ（ｔ）＝［ｘ_i］は以下のとおりである。エラー状態の項は、ＩＲＳに起点を有するローカルレベルのドリフト−アジマス座標系に関する。エラー状態の項は以下の意味を有する。記号定義ｄθ_x，ｄθ_y 水平の角位置エラーｄＶ_x，ｄＶ_y 水平の速度エラーｄφ_x，ｄφ_y，ｄφ_z アライメントエラーｄＧＢ_x，ｄＧＢ_y，ｄＧＢ_z ジャイロのバイアスエラーｄＡＢ_x，ｄＡＢ_y 水平の加速度計のバイアスエラーｄＢＧＰＳ受信機のクロックバイアスエラーｄＢ_r ＧＰＳ受信機のクロックレートのバイアスエラーｄｈ_B 気圧−慣性出力におけるエラーｄＲＢ_i ｉ番目の衛星に対するＧＰＳレンジのバイアスエラーであり、ｉは１からＭまでの値をとる。（このエラーは、衛星のクロックドリフト、大気のエラー、または低周波の「選択的利用性」エラーラーにより生じる。「選択的利用性」とは、システムの民間および無許可のユーザによる位置決定の正確度を減少させることを目的として、ＧＰＳの管理者が衛星送信に、意図的に衛星のタイミングおよび位置エラーを導入するプロセスである。時間ｔに外挿されるエラー状態ベクトルは以下の等式により規定される。ｘ_M+1（ｋ＝Ｋ）は、主プログラムの先行する実行の間に得られるエラー状態ベクトルの現在の推定である。図２のステップ１１で、等式（１３）を用いてｘ（ｔ）が得られる。測定値ベクトルｚ（ｔ）は、ｘ（ｔ）の成分から得られる。経度、緯度、および高度の新しい値は最初に以下の等式から決定される。等式（１６）におけるλ_ARINC704、φ_ARINC704、およびｈ_B _ARINC704は、λ、 φ、およびｈ_BのＡＲＩＮＣ７０４の値を指す。等式（１６）により更新された値λ、φ、およびｈ_Bを用いて、以下の等式により、地球に固定され、地球を中心とする座標系におけるＩＲＳの位置座標Ｘ₁ 、Ｙ₁、およびＺ₁に対する更新された値を計算する。衛星へのレンジＲ_ci、およびＩＲＳのプラットホームを地球に固定され、地球を中心とする座標系における各衛星に結びつけるベクトルの方向余弦は、等式（１８）および（１９）を用いて計算される。指標ｉは特定的な衛星を示す。ローカルレベル基準軸への方向余弦は、等式（２０）を用いて得られる。記号「Ｃ」は「余弦」を示し、記号「Ｓ」は「正弦」を示す。ｉ番目の衛星までの計算した疑似レンジＰＲ_icは、等式（２１）を用いて得られる。Ｂという量はＧＰＳ受信機のクロックバイアスである。最後に、各衛星に対するｚｉの値が、等式（２２）および予めフィルタ処理された、測定した疑似レンジＰＲ_i ⁺を用いて得られる。図３のブロック図の形式で示されるディジタルで実現されるプロセッサを用いて等式（２２）を解く。このプロセッサの機能は、「選択的利用性」を原因とする高周波の雑音を減ずることである。「選択的利用性」とは、システムの民間のおよび無許可のユーザによる位置決定の正確度を減少させることを目的として、ＧＰＳの管理者が衛星の送信に意図的に衛星のタイミングおよび位置エラーを導入するプロセスである。図３のプロセッサは、スカラ２５、ローパスフィルタ２７、加算器２９、および加算器３１により構成される。加算器３１の出力は、フィルタ処理された疑似レンジＰＲ⁺ _iと、ＧＰＳ受信機により与えられる疑似レンジＰＲ_iとの差ｅ_iである。この差はスカラ２５により振幅が実質的に増大され、次に約ＴΔｔという時定数を有するローパスフィルタ２７によりフィルタ処理されて、約１／ＴΔｔＨｚを上回る周波数を有する雑音成分を急速に減衰する。ローパスフィルタ２７の出力ｚ_iは、加算器２９によりＰＲ_icから減じられ、等式（２２）に従いＰＲ⁺ _i を与える。ｓｍ．ｚ（ｔ）で示される、ｔのすべての値に対するｚ（ｔ）の総和は、以下の等式で規定される。ｓｍ．ｚ（ｔ）という量は、先行するｓｍ．ｚ（ｔ）の値にｚ（ｔ）を加算することにより得られる。ベクトルｚ（ｔ）（＝［ｚ_i（ｔ）］）は、以下の等式によりエラー状態ベクトルｘ（ｔ）（＝［ｘ_j］）に関連づけられる。マトリクスＨ（＝［Ｈ_ij］）は、観測マトリクスと呼ばれる。ベクトル成分ｖ_i （ｔ）は測定雑音である。指標ｉはｉ番目の衛星との関連性を示し、１からＭまでの値をとる。指標ｊは１から２３までの値をとり、エラー状態成分の数である。Ｈ_ijの値は、Ｈ_i,1＝−Ｒ_yｅ_yi，Ｈ_i,2＝Ｒ_xｅ_xi，Ｈ_i,13＝１，Ｈ_i,15＝ｅ_zi ，Ｈ_i,i+15＝１の場合を除き０である。Ｈ_ijの値はステップ１７で計算される。ｗｔ．ｓｍ．Ｈ（ｔ）で示されるＨ（ｔ）の重みづけされた和は、以下の等式で規定される。図２のステップ１９で、ｗｔ．ｓｍ．Ｈ（ｔ）の先行する値にＨ（ｔ）φ（ｔ）を加算することにより、ｗｔ．ｓｍ．Ｈ（ｔ）が得られる。ステップ２１でｔの値がテストされる。もしＴに等しくなければ、ステップ２２でｔは増分され、主プログラムへのリターンが行なわれる。もしｔがＴに等しければ、ステップ２３で、以下の名前を有する、ベクトルｘ（ｔ）および（１／Ｔ）ｓｍ．ｚ（ｔ）、ならびにマトリクスφ（ｔ）および（１／Ｔ）Ｗｔ．ｓｍ．Ｈ（ｔ）がメモリにストアされる。「新規データ」フラグがセットされ、主プログラムへのリターンが行なわれる。以前にストアされたデータは、１からＫまでであるｋの値を割当られ、ｋ＝１データは最も古いものであり、ｋ＝Ｋデータは最も新しいものである。新しく計算されたデータは最も古いデータと置き換えられるため、メモリでは常にＫ組のデータが利用できる。好ましい実施例では、パラメータＫは１２に等しい。レンジバイアス妥当性フラグＶＲＢ_i（ｋ）は、ｋの指標がつけられたデータの各組と関連づけられる。もし衛星ｉが見えなくなれば、ＶＲＢ_iは０に等しいものとしてセットされる。もし衛星ｉが見えるようになった新しいものであれば、ＶＲＢ_iは１に等しいものとしてセットされる。主プログラムはＭ＋２のカルマンフィルタからなり、１からＭまでのフィルタはＭ個の衛星各々をテストするためのものであり、（Ｍ＋１）番目のフィルタは現在の位置を更新するためのものであり、（Ｍ＋２）番目のフィルタは過去における位置の１２の反復を更新するためのものである。カルマンフィルタは、新しく測定されたデータｚ（ｋ）、以前の推定ｘ（ｋ−１）およびＰ（ｋ−１）、遷移マトリクスφ（ｋ）、ならびに観測マトリクスＨ（ｋ）に基づき、エラー状態ベクトルｘ（ｋ）およびその共分散マトリクスＰ（ｋ）を推定するための、最小平均２乗誤差法である。カルマンフィルタによる方法論は当該技術では周知であり、数多くの文献（例、Ａ．ゲルブ（A.Gelb）編集、「応用最適推定（Applied Optimal Estimation）」、アナリティカルサイエンスコーポレイション（The Analytical Sciences Corpor ation）、The M.I.T.Press,Cambridge,Mass.1974）において容易に入手できるため、カルマンフィルタによる計算についての詳細は本明細書中では説明しない。最大Ｍ個の衛星に対する衛星データは、メモリのｋで指標づけられた部分のテーブルに保存される。各衛星が見えなくなると、テーブルにおけるそのエントリは０にされ、その衛星についてのレンジバイアスに対する共分散マトリクスの対応の行および列は０にされる。対角元は、レンジバイアスエラーの初期の変数で再び初期化される。新しい衛星が見えるようになると、新しい衛星に関連するデータがテーブルにおいて最初に利用できる空の位置に設置される。テーブルにおいて表わされている衛星が見えなくなると、ｋで指標づけられたメモリにおけるそのデータエントリは０にされる。新しく見えるようになった衛星に対する測定値およびその観測マトリクスが、ｋ＝Ｋである、最初に利用できる衛星のスロットに入れられる。Ｍの値は、Ｍ個を超える衛星を一度に見ることができる可能性が低くなるように選択される。しかしながら、もしＭ個を超える衛星が見えれば、最も長時間見えている衛星が投入され、テーブルに残ることができる。主プログラムに対するフロー図が図４に示される。ステップ４１で、マイクロプロセッサは「新規データ」フラグの状態を絶え間なく検査する。新規データがメモリで利用できることをフラグが示すと、マイクロプロセッサは、並列に動作しているＭ個のカルマンフィルタにより、衛星テーブルに表わされているすべての衛星に対する個々の衛星データの妥当性を同時にテストする。衛星ｉをテストするのに用いられるｉ番目のカルマンフィルタは、衛星ｉに対するレンジバイアスレートエラーとして規定される余剰のエラー状態成分ｄＲＢ_ri を有する。Ｍ＝８の場合、この成分はエラー状態成分ｘ₂₄となる。この状態に対するさらなる非０力学マトリクス要素は、Ｆ_15+i,24＝１およびＦ_24.24＝−（１／τ_Rr）である。相関時間の値τ_Rrは３６００ｓである。共分散マトリクスにおける対角元の値は、Ｐ_RrRr（０）＝（１ｍ／ｓ）²である。テストしているカルマンフィルタ各々は、測定された衛星の疑似レンジすべてを用いるが、衛星が初めに見えるようになったときにテストしているその衛星についてのレンジバイアスエラーおよびレンジバイアスレートエラーに対しては大きな変数を用いて初期化される。ステップ４３でＭ個のカルマンフィルタは、ｋ＝Ｋのデータを利用して、エラー状態ベクトルおよび共分散マトリクスの計算を更新する。測定ベクトルｚ_i（ｋ＝Ｋ）の計算において用いられるエラー状態ベクトルは、（Ｍ＋１）番目のカルマンフィルタからのｘ_z（ｋ＝Ｋ）＝ｘ_(M+1)（ｋ＝Ｋ）であった。エラー状態ベクトルｘ_j（ｋ＝Ｋ−）は、先行する更新の結果としてｊ番目のカルマンフィルタにより得られた。ｘ_j（ｋ＝Ｋ−）と整合する測定ベクトルｚ_ij（ｋ＝Ｋ）は、以下の等式から得られる。ｘ_j（ｋ＝Ｋ−）およびｚ_ij（ｋ＝Ｋ）を用いて、テストしているＭ個のカルマンフィルタはエラー状態ベクトルおよび共分散マトリクスを更新する。更新されたエラー状態ベクトルおよび共分散マトリクスは、ｋ＝１と指標付けされるメモリロケーションにストアされ、これは次の更新の前に後にプログラムにおいてｋ＝Ｋまで再び指標付けされる。ステップ４５で妥当性フラグＶＲＢ_iがセットされる。衛星のテストのためのカルマンフィルタモデルは、衛星のクロックドリフトに関する限り、テストしている特定的な衛生が規定外かもしれないという仮定に基づいている。もし衛星ｉに対し、ｉ番目のカルマンフィルタが、レンジバイアスエラーの標準的な偏差はテストのための特定された最大許容可能な標準的偏差未満であると推定し、推定されたレンジバイアスエラーが特定された最大許容可能な値未満であれば、妥当性フラグＶＲＢ_i（ｋ）は、ｋ＝Ｋに対し２に等しいものとしてセットされる。もし衛星ｉに対し、カルマンフィルタがレンジバイアスレートエラーの標準的な偏差はテストのための特定された最大許容可能な標準的偏差未満であると推定し、推定されたレンジバイアスレートエラーが特定された最大許容可能な値未満であれば、衛星が見えているすべてのｋの値に対し妥当性フラグＶＲＢ_i（ｋ）は３に等しいものとしてセットされる。テスト期間はＫＴΔｔに等しく、好ましい実施例では３０分に等しい。同じ３０分の間隔の間に２つの衛星が不意に故障する可能性はわずかである。したがって、故障について衛星ｉをテストしているとき、衛星ｉ以外のすべての衛星が規定範囲内にあると仮定するのが適当である。テストの仮説は以下のとおりになる。Ｈ₀（ｉ）：衛星ｉ以外のすべての衛星が規定内にあり、衛星ｉもまた規定内にある。Ｈ₁（ｉ）：衛星ｉ以外のすべての衛星が規定内にあり、衛星ｉは規定外である。見えているすべての衛星に対する故障の仮説がテストされると、過去３０分において規定内であると判断されている、妥当性フラグＶＲＢ_i（ｋ＝１）＝３を伴なうすべての衛星が（Ｍ＋２）番目のカルマンフィルタにより用いられて、ステップ４７においてエラー状態ベクトルｘ_M+2（ｋ＝１＋）および関連する共分散マトリクスを決定する。カルマンフィルタはエラー状態ベクトルｘ_M+2（ｋ＝１−）、関連する共分散マトリクス、およびｋ＝１と指標付けられたその他のデータを利用する。測定ベクトルｚ_i（ｋ＝１）の計算において用いられるエラー状態ベクトルは、（Ｍ＋１）番目のカルマンフィルタからのｘ_z（ｋ＝１）であり、過去におけるその時点ではｋ＝Ｋであった。エラー状態ベクトルｘ_M+2（ｋ＝１−）は、先の更新の結果として（Ｍ＋２）番目のカルマンフィルタにより得られた。ｘ_M+2 （ｋ＝１−）と整合する測定ベクトルｚ_ij（ｋ＝１）は、以下の等式から得られる。ステップ４９で、妥当性フラグＶＲＢ_i（ｋ）＞１を備え、規定内であると判断されているすべての衛星が、ｋ番目の反復において（Ｍ＋１）番目のカルマンフィルタにより用いられて、エラー状態ベクトルｘ_M+1（ｋ＝Ｋ＋）および関連する共分散マトリクスを決定する。（Ｍ＋１）番目のカルマンフィルタは、ｋ＝１データを用いて更新プロセスを開始する。カルマンフィルタはエラー状態ベクトルｘ_M+2（ｋ＝１−）、関連する共分散マトリクス、およびｋ＝１で指標付けられたその他のデータを利用して、更新されたエラー状態ベクトルｘ_M+1（ｋ＝１＋）を得る。測定ベクトルｚ_i（ｋ＝１）の計算において用いられるエラー状態ベクトルは、過去におけるその時点でｋ＝Ｋである、（Ｍ＋１）番目のカルマンフィルタからのｘ_z（ｋ）であった。エラー状態ベクトルｘ_M+2（ｋ＝１−）は、マイクロプロセッサによる主プログラムの先の実行の結果として（Ｍ＋２）番目のカルマンフィルタにより得られた。測定ベクトルｚ_ii（ｋ＝１）は、等式（２７）により再び規定される。（Ｍ＋１）番目のカルマンフィルタは、ｋ＝２データを用いて更新プロセスを続行する。カルマンフィルタはエラー状態ベクトルｘ_M+1（ｋ＝２−）＝φ（ｋ＝１）ｘ_M+1（ｋ＝１＋）、関連の共分散マトリクスおよびｋ＝２で指標付けられたデータを利用して更新されたエラー状態ベクトルｘ_M+1（ｋ＝２＋）を得る。測定ベクトルｚ_i（ｋ＝２）の計算において用いられるエラー状態ベクトルは、過去におけるその時点でｋ＝Ｋである、（Ｍ＋１）番目のカルマンフィルタからのｘ_z（ｋ＝２）であった。エラー状態ベクトルｘ_M+1（ｋ＝１＋）は、ｋ＝１更新の結果として（Ｍ＋１）番目のカルマンフィルタから得られた。ｘ_M+1（ｋ＝１＋）と整合する測定ベクトルｚ_ii（ｋ＝２）は、以下の等式から得られる。（Ｍ＋１）番目のカルマンフィルタは、ｋ＝３、ｋ＝４、．．．、ｋ＝Ｋに対しても同じ態様で更新プロセスを続ける。各ステップで、各測定値に対する残差はメモリに保存される。ｋ＝Ｋの後、各衛星に対する残差は間隔全体について平均化され、遅い衛星クロックドリフトを検出する。ステップ５１で、メモリロケーションのｋ指標は１で減分されるため、ＫはＫ −１になり、Ｋ−１はＫ−２になり、．．．、２は１になり、１はＫになる。測定値ｚ_i（ｋ＝Ｋ）およびｘ_z（ｋ＝Ｋ）は、図２のステップ２３のｚ（ｋ＝Ｋ）およびｘ（ｋ＝Ｋ）のように、等式（２６）において計算されるまで利用できないであろう。ステップ５３で「新規データ」フラグが再セットされる。こうして更新プロセスが完了し、マイクロプロセッサは主プログラムの開始にリターンする。本明細書中で説明される好ましい実施例は、プラットホーム位置の決定のためにＧＰＳにより与えられる測定値の品質を確立する測定を行なう。特に、特定的な衛星に対する遅いクロックドリフトが検出されると、その衛星の測定値は用いられない。ＡＩＭＥ装置は、もし品質の測定値が外部ソースから提供されてもまた、意図する機能を果たすことができるであろう。

【手続補正書】【提出日】１９９６年１０月１７日【補正内容】請求の範囲１．ナビゲーション装置であって、デジタルプロセッサおよびメモリを含み、装置が装着されているプラットホームの状態を決定するために、外部ソースにより周期的な時間間隔のデルタ時間で与えられる１組の測定された量の第１のサブセットおよび第２のサブセットを利用し、１組の測定された量はプラットホームの状態を決定する上でおそらくは有用であり、ありそうにない、またはあり得ない量だけ変化する測定された量はプラットホームの状態を決定する上でおそらくは有用でなく、第１のサブセットの要素の数はゼロに等しいかまたはゼロよりも大きいが、１組の測定された量の要素の総数よりも少なく、第１のサブセットに含まれない１組の測定された量の要素は、予め定められた１組の選択ルールに従って装置による第２のサブセットに対する選択を受けている、ナビゲーション装置。２．第２のサブセットに対する選択を受けている測定された量は１つまたはそれ以上の属性を有し、装置は第２のサブセットの要素の選択において属性の推定を利用する、請求項１に記載のナビゲーション装置。３．第２のサブセットに対する選択を受けている測定された量の１つまたはそれ以上の属性は、質の尺度であり、質とはプラットホームの状態を正確に推定する上での測定された量の有用性の尺度である、請求項２に記載のナビゲーション装置。４．予め定められた選択ルールの第１の組は、現在の時に等しい時マイナス予め定められた時間間隔よりも前の状態決定に関連し、予め定められた選択ルールの第２の組は、現在の時マイナス予め定められた時間間隔から現在の時までの状態決定に関連する、請求項１に記載のナビゲーション装置。５．プラットホームの状態はカルマンフィルタプロセスにより決定される、請求項１に記載のナビゲーション装置。６．プラットホームの状態は、現在の時マイナス予め定められた時間間隔の前には、第１のカルマンフィルタプロセスにより決定され、現在の時マイナス予め定められた時間間隔から現在の時までは第２のカルマンフィルタプロセスにより決定され、現在の時マイナス予め定められた時間間隔で第１のカルマンフィルタにより得られる状態ベクトルおよび共分散マトリクスは、第２のカルマンフィルタへの入力である、請求項４に記載のナビゲーション装置。７．属性の推定は外部ソースにより提供される、請求項２に記載のナビゲーション装置。８．属性の推定は、測定した量から装置により決定される、請求項２に記載のナビゲーション装置。９．現在の時マイナス予め定められた時から現在の時にわたる期間の測定された量か、属性の推定の決定において用いられる、請求項８に記載のナビゲーション装置。１０．属性およびプラットホームの状態の推定は、カルマンフィルタプロセスにより決定される、請求項８に記載のナビゲーション装置。１１．カルマンフィルタの用語を用いると、観測ベクトルは微分観測ベクトルに置換えられ、状態ベクトルは微分状態ベクトルに置換えられ、微分観測ベクトルは、実際の観測ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定した状態と同じであれば得られるであろう観測ベクトルとの差であり、微分状態ベクトルは、実際の状態ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定した状態と同じであれば得られるであろう状態ベクトルとの差であり、平均微分観測ベクトルは、Ｔデルタ時間時間間隔にわたり微分観測ベクトルを平均することにより得られ、平均微分状態ベクトルは、Ｔデルタ時間時間間隔にわたり微分状態ベクトルを平均することにより得られ、平均観測マトリクスは、Ｔデルタ時間時間間隔にわたりｔ−遷移マトリクスと観測マトリクスとの積を平均することにより得られ、ｔ−遷移マトリクスは、微分状態ベクトルｔをデルタ時間間隔未来に外挿するマトリクスであり、Ｔは１よりも大きな予め定められた整数であり、ｔは１ないしＴの整数であり、カルマンフィルタは、Ｔ−遷移マトリクスという手段により、Ｔデルタ時間間隔だけ微分状態ベクトルを外挿し、カルマンフィルタは、外挿された微分状態ベクトルを、平均観測マトリクスという手段により同じ時間微分観測ベクトルに変換し、カルマンフィルタは、Ｔ−遷移マトリクスおよび平均観測マトリクスという手段により、関連する共分散マトリクスおよびフィルタゲインマトリクスを獲得し、カルマンフィルタは同じ計算されたＴ−遷移マトリクスおよび平均観測マトリクスを用いる、請求項５、６または１０に記載のナビゲーション装置。１２．平均微分状態ベクトル、平均微分観測ベクトル、平均観測マトリクス、およびＴ−遷移マトリクスの値は、計算され、少なくともＫＴデルタ時間間隔の間メモリに保持され、Ｋは整数である、請求項１１に記載のナビゲーション装置。１３．メモリに保持される計算された値は、プラットホームの状態の決定において用いられる、請求項１２に記載のナビゲーション装置。１４．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量は、複数の地球の衛星への測定されたレンジである、請求項１に記載のナビゲーション装置。１５．測定された量の組は、少なくとも１つの衛星の測定された量および第２のソースからの少なくとも１つの測定された量を含み、衛星の測定された量は、複数の地球の衛星に対するレンジおよびレンジレートを含み、時間の関数としての衛星の測定された量は、周波数の関数である雑音スペクトルの密度に関連し、第２のソースの測定された量は、プラットホームの位置、速度、および加速度を含み、時間の関数としての第２のソースの測定された量は、周波数の関数である雑音スペクトルの密度に関連し、衛星の測定された量に対する雑音スペクトル密度は、高周波で第２のソースの測定された量に対するものよりも大きく、衛星の測定された量に対する雑音スペクトル密度は、低周波で第２のソースの測定された量に対するものよりも小さく、測定された量の組に含まれる第２のソースの測定された量は第１のサブセットにあり、測定された量の組に含まれる衛星の測定された量は、第２のサブセットに対する選択を受ける、請求項１に記載のナビゲーション装置。１６．測定された量の組は、少なくとも１つの衛星の測定された量および少なくとも１つの慣性基準システムの測定された量を含み、衛星の測定された量は複数の地球の衛星に対するレンジおよびレンジレートを含み、慣性基準システムの測定された量は、慣性基準システムの位置、速度および加速度を含み、測定された量の組に含まれる慣性基準システムの測定された量は第１のサブセットにあり、測定された量の組に含まれる衛星の測定された量は第２のサブセットに対する選択を受ける、請求項１に記載のナビゲーション装置。１７．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量は１つまたはそれ以上の属性を有し、装置は第２のサブセットの要素の選択において１つまたはそれ以上の属性の推定を利用する、請求項１４または１６に記載のナビゲーション装置。１８．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量の１つまたはそれ以上の属性は質の尺度であり、質はプラットホームの状態を正確に推定する上での測定された量の有用性の尺度である、請求項１７に記載のナビゲーション装置。１９．各衛星へのレンジはレンジバイアスエラーＲＢＥを含み、各衛星に対する時間の関数としてのＲＢＥの行動は式［ＲＢＥ₀＋ＲＢＥ₁・（ＴＩＭＥ−ＴＩＭＥ₀）］で表わすことができ、ＴＩＭＥは時間を示し、ＲＢＥ₀およびＲＢＥ₁はそれぞれ、ＴＩＭＥ₀に等しいＴＩＭＥでのＲＢＥおよびＲＢＥの時間変化率に等しく、ＲＢＥ₀、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀、ＲＢＥ₁、およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁という量は質の属性を構成し、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁はそれぞれ、ＲＢＥ₀およびＲＢＥ₁の変数であり、ＲＢＥ₀、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀、ＲＢＥ₁、およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁の大きさがより小さければ、より高品質に関連する、請求項１８に記載のナビゲーション装置。２０．特定的な衛星に対する量ＲＢＥ₀、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀、ＲＢＥ₁、およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁は、カルマンフィルタでナビゲーションの問題を解決することにより決定され、カルマンフィルタに与えられる特定的な衛星に対するｖａｒ＿ＲＢＥ₀およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁のための入力の値は十分に大きいので、特定的な衛星に対しカルマンフィルタにより得られるＲＢＥ₀およびＲＢＥ₁における推定されたエラー、ならびにｖａｒ＿ＲＢＥ₀およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁の推定された値は本質的にその他の衛星により決定される、請求項１９に記載のナビゲーション装置。２１．予め定められた組の選択ルールは、もしｖａｒ＿ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項１９に記載のナビゲーシヨン装置。２２．予め定められた組の選択ルールは、もしｖａｒ＿ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えないならばレンジ測定値が選択されるというものである、請求項１９に記載のナビゲーション装置。２３．予め定められた組の選択ルールは、もしｖａｒ＿ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えず、ＲＢＥ₁が第３のしきい値を超えないならばレンジ測定値が選択されるというものである、請求項１９に記載のナビゲーション装置。２４．ターゲットとする衛星の測定された量の質は、カルマンフィルタを用いて衛星慣性ナビゲーション問題を解決することにより決定され、ターゲットとする衛星の測定された量の変数に対する入力の値は十分に大きいので、ターゲットとする衛星に対する測定された量の推定および測定された量の変数が確実に本質的にその他の衛星により決定され、ターゲットとする衛星の測定された量の質は、ターゲットとする衛星の測定された量の推定および測定された量の変数がその他の衛星によるものに近づく程度分決定される、請求項１８に記載のナビゲーション装置。２５．現在の時マイナス予め定められた時から現在の時にわたる期間に測定された量は、属性の推定の決定に用いられる、請求項１８に記載のナビゲーション装置。２６．属性およびプラットホームの状態の推定はカルマンフィルタプロセスにより決定され、プラットホームに対するカルマンフィルタのエラー状態は、位置エラー、速度エラー、ナビゲーション軸ミスアライメントエラー、ジャイロバイアスエラー、加速度バイアスエラー、気圧の高度バイアスエラー、および気圧高度バイアスレートエラーからなる１つまたはそれ以上の群を含む、請求項２５に記載のナビゲーション装置。２７．属性およびプラットホームの状態の推定はカルマンフィルタプロセスにより決定され、衛星システムに対するカルマンフィルタのエラー状態は、受信機のクロックバイアスエラー、受信機のクロックバイアスレートエラー、レンジバイアスエラー、およびレンジバイアスレートエラーからなる１つまたはそれ以上の群を含む、請求項２５に記載のナビゲーション装置。２８．属性およびプラットホームの状態の推定はカルマンフィルタプロセスにより決定され、衛星の測定された量に関するカルマンフィルタの解における残差はそれらの量の属性である、請求項２５に記載のナビゲーション装置。２９．属性およびプラットホームの状態の推定はカルマンフィルタプロセスにより決定され、第２のサブセットに対し選択される衛星の測定された量は、現在の時マイナス予め定められた時間間隔での衛星慣性ナビゲーションシステム状態およびそれに関連するエラー状態の推定のために用いられ、衛星の測定された量の選択は、予め定められた第１の質レベルを超える属性の推定に基づく、請求項２５に記載のナビゲーション装置。３０．第２のサブセットに対し選択される衛星の測定された量は、現在の時での衛星慣性ナビゲーションシステム状態およびそれに関連するエラー状態の推定に用いられ、衛星の測定された量の選択は、予め定められた第２の質レベルを超える属性の推定に基づき、カルマンフィルタへの入力は現在の時マイナス予め定められた時間間隔でのカルマンフィルタの出力であり、第２の質レベルは第１の質レベルよりも低い、請求項２９に記載のナビゲーション装置。３１．カルマンフィルタにより現在の時マイナス予め定められた時間間隔で校正されている慣性ナビゲーションシステムは、衛星の測定された量の属性の推定がすべて予め定められた第１の質レベルを超えないときに独立して動作する、請求項２９に記載のナビゲーション装置。３２．属性およびプラットホームの状態の推定はカルマンフィルタプロセスにより決定され、各衛星に対する、現在の時マイナス予め定められた時においてと現在の時においてとのレンジバイアスエラーの推定の差は、その衛星に関する測定された量に対する質の属性であり、この差はドリフトレートと呼ばれ、ドリフトレートが低いほど質が高い、請求項２５に記載のナビゲーション装置。３３．少なくとも１つの衛星の測定された量の値は予め定められた時間メモリに保持され、次に廃棄され、予め定められた時間は、衛星の測定された量における雑音の相関時間よりも長い、請求項２５に記載のナビゲーション装置。３４．少なくとも１つの衛星の測定された量の値の重み付けされた和は、Ｔのデルタ時間間隔で計算され、予め定められた時間メモリに保持され、次に廃棄され、Ｔは予め定められた整数であり、予め定められた時間は衛星の測定された量における雑音の相関時間よりも長い、請求項２５に記載のナビゲーション装置。３５．プラットホームの状態を決定するために、外部ソースにより周期的な時間間隔のデルタ時間で提供される１組の測定された量の第１のサブセットおよび第２のサブセットを利用する方法であって、測定された量はプラットホームの状態を決定する上でおそらくは有用であり、ありそうにない、またはあり得ない量だけ変化する測定された量はプラットホームの状態を決定する上でおそらくは有用でなく、第１のサブセットの要素の数はゼロに等しいかまたはゼロよりも大きいか、１組の測定された量の要素の総数よりも少なく、第１のサブセットに含まれない１組の測定された量の要素は予め定められた組の選択ルールに従って第２のサブセットに対する選択を受け、この方法は、第２のサブセットにおける測定された量を選択するステップと、プラットホームの状態を決定するステップとを含む方法。３６．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量は１つまたはそれ以上の属性を有し、１つまたはそれ以上の属性の推定は第２のサブセットの要素の選択において利用される、請求項３５に記載の方法。３７．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量の１つまたはそれ以上の属性は、質の尺度であり、質とはプラットホームの状態を正確に推定する上での測定された量の有用性の尺度である、請求項３６に記載の方法。３８．第１の予め定められた組の選択ルールは、現在の時に等しい時マイナス予め定められた時間間隔よりも前の状態の決定に関し、第２の予め定められた組の選択ルールは、現在の時マイナス予め定められた時間間隔から現在の時までの状態の決定に関する、請求項３５に記載の方法。３９．状態を決定するステップは、現在の時マイナス予め定められた時間間隔の前には第１の最小平均２乗誤差プロセスによりプラットホームの状態を決定するステップと、現在の時マイナス予め定められた時間間隔から現在の時は第２の最小平均２乗誤差プロセスによりプラットホームの状態を決定するステップとを含む、請求項３８に記載の方法。４０．第１の最小平均２乗誤差プロセスは第１のカルマンフィルタプロセスであり、第２の最小平均２乗誤差プロセスは第２のカルマンフィルタプロセスであり、現在の時マイナス予め定められた時間間隔で、第２のカルマンフィルタプロセスへの入力として第１のカルマンフィルタプロセスにより得られる状態ベクトルおよび共分散マトリクスを利用するステップを含む、請求項３９に記載の方法。４１．属性の推定は外部ソースにより与えられる、請求項３６に記載の方法。４２．測定された量から属性の推定を決定するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。４３．属性およびプラットホームの状態の推定は、カルマンフィルタプロセスにより決定され、カルマンフィルタの用語を用いると、観測ベクトルは微分観測ベクトルに置換えられ、状態ベクトルは微分状態ベクトルに置換えられ、微分観測ベクトルは、実際の観測ベクトルと、もし実際のプラットホームの状態が推定された状態と同じであれば得られるであろう観測ベクトルとの差であり、微分状態ベクトルは、実際の状態ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定された状態と同じであれば得られるであろう状態ベクトルとの差であり、プラットホームの状態を決定するステップは、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたり微分観測ベクトルを平均することにより平均微分観測ベクトルを得るステップと、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたり微分状態ベクトルを平均することにより平均微分状態ベクトルを得るステップと、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたりｔ−遷移マトリクスと観測マトリクスとの積を平均することにより平均観測マトリクスを得るステップとを含み、ｔ−遷移マトリクスは、微分状態ベクトルｔをデルタ時間間隔未来に外挿するマトリクスであり、Ｔは１よりも大きな予め定められた整数であり、ｔは１ないしＴの整数であり、さらに、Ｔ−遷移マトリクスという手段によりＴのデルタ時間間隔だけ微分状態ベクトルを外挿するステップと、外挿された微分状態ベクトルを平均観測マトリクスという手段により同じ時間微分観測ベクトルに変換するステップと、Ｔ−遷移マトリクスおよび平均観測マトリクスという手段により関連する共分散マトリクスおよびフィルタゲインマトリクスを得るステップとを含む、請求項３５または４２に記載の方法。４４．平均微分状態ベクトル、平均微分観測ベクトル、平均観測マトリクス、およびＴ−遷移マトリクスの値をＴのデルタ時間間隔で計算するステップと、計算された値を少なくともＫＴデルタ時間間隔の間保持するステップとをさらに含み、Ｋは整数である、請求項４３に記載の方法。４５．測定された量は複数の地球の衛星への測定されたレンジであり、第１のサブセットにある測定された量はない、請求項３５に記載の方法。４６．測定された量の組は、複数の地球の衛星への測定されたレンジ、ならびに慣性基準システムにより測定されるプラットホームの位置、速度、および加速度であり、慣性基準システムによる位置、速度、および加速度の測定値は第１のサブセットにあり、測定されたレンジは第２のサブセットに対する選択を受ける、請求項３５に記載の方法。４７．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量は１つまたはそれ以上の属性を有し、１つまたはそれ以上の属性の推定は第２のサブセットの要素の選択において利用される、請求項４５または４６に記載の方法。４８．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量の１つまたはそれ以上の属性は、質の尺度であり、質はプラットホームの状態を正確に推定する上での測定された量の有用性の尺度である、請求項４７に記載の方法。４９．各衛星へのレンジはレンジバイアスエラーＲＢＥを含み、各衛星に対する時間の関数としてのＲＢＥの行動は、式（ＲＢＥ₀＋ＲＢＥ₁・ＴＩＭＥ）により表わすことができ、ＲＢＥ₀およびＲＢＥ₁は定数であり、ＴＩＭＥは時間を示し、ＲＢＥ₀、ｓ．ｄ．ＲＢＥ₀、およびＲＢＥ₁は質の属性を構成し、ｓ．ｄ．ＲＢＥ₀はＲＢＥ₀の標準偏差であり、ＲＢＥ₀、ｓ．ｄ．ＲＢＥ₀、およびＲＢＥ₁ の大きさが小さいほど、高品質に関連する、請求項４８に記載の方法。５０．予め定められた組の選択ルールは、もしｓ．ｄ．ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項４９に記載の方法。５１．予め定められた組の選択ルールは、もしｓ．ｄ．ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項４９に記載の方法。５２．予め定められた組の選択ルールは、もしｓ．ｄ．ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えず、ＲＢＥ₁が第３のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項４９に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】よび慣性基準システム（５）から構成される。

Claims

【特許請求の範囲】１．ナビゲーション装置であって、デジタルプロセッサおよびメモリを含み、装置が装着されているプラットホームの状態を決定するために、外部ソースにより周期的な時間間隔のデルタ時間で与えられる１組の測定された量の第１のサブセットおよび第２のサブセットを利用し、１組の測定された量はプラットホームの状態を決定する上でおそらくは有用であり、第１のサブセットは１組の測定された量のゼロまたはそれ以上の要素を含み、第１のサブセットに含まれない１組の測定された量の要素は、予め定められた１組の選択ルールに従って装置による第２のサブセットに対する選択を受けている、ナビゲーション装置。２．第２のサブセットに対する選択を受けている測定された量は１つまたはそれ以上の属性を有し、装置は第２のサブセットの要素の選択において属性の推定を利用する、請求項１に記載のナビゲーション装置。３．第２のサブセットに対する選択を受けている測定された量の１つまたはそれ以上の属性は、質の尺度であり、質とはプラットホームの状態を正確に推定する上での測定された量の有用性の尺度である、請求項２に記載のナビゲーション装置。４．予め定められた選択ルールの第１の組は、現在の時に等しい時、マイナス予め定められた時間間隔よりも前の状態決定に関連し、予め定められた選択ルールの第２の組は、現在の時マイナス予め定められた時間間隔から現在の時までの状態決定に関連する、請求項１に記載のナビゲーション装置。５．プラットホームの状態は最小平均２乗誤差プロセスにより決定される、請求項１に記載のナビゲーション装置。６．最小平均２乗誤差プロセスはカルマンフィルタである、請求項５に記載のナビゲーション装置。７．カルマンフィルタの用語を用いれば、観測ベクトルは微分観測ベクトルに置換えられ、状態ベクトルは微分状態ベクトルに置換えられ、微分観測ベクトルは、実際の観測ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定した状態と同じであれば得られるであろう観測ベクトルとの差であり、微分状態ベクトルは、実際の状態ベクトルと、もし実際のプラットホームの状態が推定した状態と同じであれば得られるであろう状態ベクトルとの差であり、平均微分観測ベクトルは、Ｔのデルタ時間の時間間隔にわたり微分観測ベクトルを平均することにより得られ、平均微分状態ベクトルは、Ｔのデルタ時間の時間間隔にわたり微分状態ベクトルを平均することにより得られ、平均観測マトリクスは、Ｔのデルタ時間の時間間隔にわたりｔ−遷移マトリクスと観測マトリクスとの積を平均することに得られ、ｔ−遷移マトリクスは微分状態ベクトルｔをデルタ時間間隔未来に外挿するマトリクスであり、Ｔは１よりも大きい予め定められた整数であり、ｔは１ないしＴの整数であり、カルマンフィルタはＴ−遷移マトリクスという手段によりＴデルタ時間間隔だけ微分状態ベクトルを外挿し、カルマンフィルタは外挿された微分状態ベクトルを、平均観測マトリクスという手段により同じ時間微分観測ベクトルに変換し、カルマンフィルタは、Ｔ−遷移マトリクスおよび平均観測マトリクスという手段により、関連する共分散マトリクスおよびフィルタゲインマトリクスを得る、請求項６に記載のナビゲーション装置。８．平均微分状態ベクトル、平均微分観測ベクトル、平均観測マトリクス、およびＴ−遷移マトリクスの値は、計算され、少なくともＫＴデルタ時間間隔の間メモリに保持され、Ｋは整数である、請求項７に記載のナビゲーション装置。９．メモリに保持される計算された値は、プラットホームの状態の決定において用いられる、請求項８に記載のナビゲーション装置。１０．プラットホームの状態の推定は、最小平均２乗誤差プロセスにより決定される、請求項９に記載のナビゲーション装置。１１．最小平均２乗誤差プロセスはカルマンフィルタである、請求項１０に記載のナビゲーション装置。１２．プラットホームの状態は、現在の時マイナス予め定められた時間間隔の前には、第１の最小平均２乗誤差プロセスにより決定され、現在の時マイナス予め定められた時間間隔から現在の時までは第２の最小平均２乗誤差プロセスにより決定される、請求項４に記載のナビゲーション装置。１３．第１の最小平均２乗誤差プロセスは第１のカルマンフィルタであり、第２の最小平均２乗誤差プロセスは第２のカルマンフィルタであり、現在の時マイナス予め定められた時間間隔で第１のカルマンフィルタにより得られる状態ベクトルおよび共分散マトリクスは、第２のカルマンフィルタへの入力である、請求項１２に記載のナビゲーション装置。１４．カルマンフィルタの用語を用いると、観測ベクトルは微分観測ベクトルに置換えられ、状態ベクトルは微分状態ベクトルに置換えられ、微分観測ベクトルは、実際の観測ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定した状態と同じであれば得られるであろう観測ベクトルとの差であり、微分状態ベクトルは、実際の状態ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定した状態と同じであれば得られるであろう状態ベクトルとの差であり、平均微分観測ベクトルは、Ｔのデルタ時間の時間間隔にわたり微分観測ベクトルを平均することにより得られ、平均微分状態ベクトルは、Ｔのデルタ時間の時間間隔にわたり微分状態ベクトルを平均することにより得られ、平均観測マトリクスは、Ｔのデルタ時間の時間間隔にわたりｔ−遷移マトリクスと観測マトリクスとの積を平均することにより得られ、ｔ−遷移マトリクスは微分状態ベクトルｔをデルタ時間間隔未来に外挿するマトリクスであり、Ｔは１よりも大きい予め定められた整数であり、ｔは１ないしＴの整数であり、カルマンフィルタはＴ−遷移マトリクスという手段によりＴのデルタ時間間隔だけ微分状態ベクトルを外挿し、カルマンフィルタは外挿された微分状態ベクトルを、平均観測マトリクスという手段により同じ時間微分観測ベクトルに変換し、カルマンフィルタは、Ｔ−遷移マトリクスおよび平均観測マトリクスという手段により、関連する共分散マトリクスおよびフィルタゲインマトリクスを獲得し、第１および第２のカルマンフィルタは計算された同じＴ− 遷移マトリクスおよび平均観測マトリクスを用いる、請求項１３に記載のナビゲーション装置。１５．平均微分状態ベクトル、平均微分観測ベクトル、平均観測マトリクス、およびＴ−遷移マトリクスの値は計算され、少なくともＫＴデルタ時間間隔の間メモリに保持され、Ｋは整数である、請求項１４に記載のナビゲーション装置。１６．メモリに保持される計算された値は、プラットホームの状態の決定に用いられる、請求項１５に記載のナビゲーション装置。１７．プラットホームの状態の推定は、最小平均２乗誤差プロセスにより決定される、請求項１６に記載のナビゲーション装置。１８．最小平均２乗誤差プロセスはカルマンフィルタである、請求項１７に記載のナビゲーション装置。１９．属性の推定は外部ソースにより提供される、請求項２に記載のナビゲーション装置。２０．属性の推定は、測定した量から装置により決定される、請求項２に記載のナビゲーション装置。２１．現在の時マイナス予め定められた時から現在の時にわたる期間の測定された量が、属性の推定の決定において用いられる、請求項２０に記載のナビゲーション装置。２２．属性およびプラットホームの状態の推定は、最小平均２乗誤差プロセスにより決定される、請求項２０に記載のナビゲーション装置。２３．最小平均２乗誤差プロセスはカルマンフィルタである、請求項２２に記載のナビゲーション装置。２４．カルマンフィルタの用語を用いると、観測ベクトルは微分観測ベクトルに置換えられ、状態ベクトルは微分状態ベクトルに置換えられ、微分観測ベクトルは、実際の観測ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定した状態と同じであれば得られるであろう観測ベクトルとの差であり、微分状態ベクトルは、実際の状態ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定した状態と同じであれば得られるであろう状態ベクトルとの差であり、平均微分観測ベクトルは、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたり微分観測ベクトルを平均することにより得られ、平均微分状態ベクトルは、Ｔデルタ時間時間間隔にわたり微分状態ベクトルを平均することにより得られ、平均観測マトリクスは、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたりｔ− 遷移マトリクスと観測マトリクスとの積を平均することにより得られ、ｔ−遷移マトリクスは、微分状態ベクトルｔをデルタ時間間隔未来に外挿するマトリクスであり、Ｔは１よりも大きな予め定められた整数であり、ｔは１ないしＴの整数であり、カルマンフィルタは、Ｔ−遷移マトリクスという手段により、Ｔデルタ時間間隔だけ微分状態ベクトルを外挿し、カルマンフィルタは、外挿された微分状態ベクトルを、平均観測マトリクスという手段により同じ時間微分観測ベクトルに変換し、カルマンフィルタは、Ｔ−遷移マトリクスおよび平均観測マトリクスという手段により、関連する共分散マトリクスおよびフィルタゲインマトリクスを獲得する、請求項２３に記載のナビゲーション装置。２５．平均微分状態ベクトル、平均微分観測ベクトル、平均観測マトリクス、およびＴ−遷移マトリクスの値は、計算され、少なくともＫＴデルタ時間間隔の間メモリに保持され、Ｋは整数である、請求項２４に記載のナビゲーション装置。２６．メモリに保持される計算された値は、属性の推定の決定において用いられる、請求項２５に記載のナビゲーション装置。２７．属性およびプラットホームの状態の推定は、最小平均２乗誤差プロセスにより決定される、請求項２６に記載のナビゲーション装置。２８．最小平均２乗誤差プロセスはカルマンフィルタである、請求項２７に記載のナビゲーション装置。２９．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量は、複数の地球の衛星への測定されたレンジである、請求項１に記載のナビゲーション装置。３０．測定された量は１つまたはそれ以上の属性を有し、装置は第２のサブセットの要素の選択において１つまたはそれ以上の属性の推定を利用する、請求項２９に記載のナビゲーション装置。３１．測定された量の１つまたはそれ以上の属性は、質の尺度であり、質とはプラットホームの状態を正確に推定する上での測定された量の有用性の尺度である、請求項３０に記載のナビゲーション装置。３２．各衛星へのレンジはレンジバイアスエラーＲＢＥを含み、各衛星に対するＲＢＥの時間の関数としての行動は、式［ＲＢＥ₀＋ＲＢＥ₁・（ＴＩＭＥ−ＴＩＭＥ₀）］で表わすことができ、ＴＩＭＥは時間を示し、ＲＢＥ₀およびＲＢＥ₁ はそれぞれ、ＴＩＭＥ₀に等しいＴＩＭＥでの、ＲＢＥおよびＲＢＥの時間の変化率に等しく、ＲＢＥ₀、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀、ＲＢＥ₁、およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁は質の属性を構成し、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁はそれぞれＲＢＥ₀ およびＲＢＥ₁の変数であり、ＲＢＥ₀、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀、ＲＢＥ₁、およびｖａr＿ＲＢＥ₁の大きさが小いほど、高品質に関連する、請求項３１に記載のナビゲーション装置。３３．予め定められた組の選択ルールは、もしｖａｒ＿ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項３２に記載のナビゲーション装置。３４．予め定められた組の選択ルールは、もしｖａｒ＿ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項３２に記載のナビゲーション装置。３５．予め定められた組の選択ルールは、もしｖａｒ＿ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えず、ＲＢＥ₁が第３のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項３２に記載のナビゲーション装置。３６．測定された量の組は、少なくとも１つの衛星の測定された量および第２のソースからの少なくとも１つの測定された量を含み、衛星の測定された量は、複数の地球の衛星に対するレンジおよびレンジレートを含み、時間の関数としての衛星の測定された量は、周波数の関数である雑音スペクトルの密度に関連し、第２のソースの測定された量は、プラットホームの位置、速度、および加速度を含み、時間の関数としての第２のソースの測定された量は、周波数の関数である雑音スペクトルの密度に関連し、衛星の測定された量に対する雑音スペクトル密度は、高周波で第２のソースの測定された量に対するものよりも大きく、衛星の測定された量に対する雑音スペクトル密度は、低周波で第２のソースの測定された量に対するものよりも小さく、測定された量の組に含まれる第２のソースの測定された量は第１のサブセットにあり、測定された量の組に含まれる衛星の測定された量は、第２のサブセットに対する選択を受ける、請求項１に記載のナビゲーション装置。３７．測定された量の組は、少なくとも１つの衛星の特定された量および少なくとも１つの慣性基準システムの測定された量を含み、衛星の測定された量は複数の地球の衛星に対するレンジおよびレンジレートを含み、慣性基準システムの測定された量は、慣性基準システムの位置、速度および加速度を含み、測定された量の組に含まれる慣性基準システムの測定された量は第１のサブセットにあり、測定された量の組に含まれる衛星の測定された量は第２のサブセットに対する選択を受ける、請求項１に記載のナビゲーション装置。３８．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量は１つまたはそれ以上の属性を有し、装置は第２のサブセットの要素の選択において１つまたはそれ以上の属性の推定を利用する、請求項３７に記載のナビゲーション装置。３９．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量の１つまたはそれ以上の属性は質の尺度であり、質はプラットホームの状態を正確に推定する上での測定された量の有用性の尺度である、請求項３８に記載のナビゲーション装置。４０．各衛星へのレンジはレンジバイアスエラーＲＢＥを含み、各衛星に対する時間の関数としてのＲＢＥの行動は式［ＲＢＥ₀＋ＲＢＥ₁・（ＴＩＭＥ−ＴＩＭＥ₀）］で表わすことができ、ＴＩＭＥは時間を示し、ＲＢＥ₀およびＲＢＥ₁ はそれぞれ、ＴＩＭＥ₀に等しいＴＩＭＥでのＲＢＥおよびＲＢＥの時間変化率に等しく、ＲＢＥ₀、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀、ＲＢＥ₁、およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁という量は質の属性を構成し、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀およびｖａr＿ＲＢＥ₁はそれぞれ、ＲＢＥ₀およびＲＢＥ₁の変数であり、ＲＢＥ₀、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀、ＲＢＥ₁、およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁の大きさがより小さければ、より高品質に関連する、請求項３９に記載のナビゲーション装置。４１．特定的な衛星に対する量ＲＢＥ₀、ｖａｒ＿ＲＢＥ₀、ＲＢＥ₁、およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁は、カルマンフィルタでナビゲーションの問題を解決することにより決定され、カルマンフィルタに与えられる特定的な衛星に対するｖａｒ＿ＲＢＥ₀およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁のための入力の値は十分に大きいので、特定的な衛星に対しカルマンフィルタにより得られるＲＢＥ₀およびＲＢＥ₁における推定されたエラー、ならびにｖａｒ＿ＲＢＥ₀およびｖａｒ＿ＲＢＥ₁の推定された値は本質的にその他の衛星により決定される、請求項４０に記載のナビゲーション装置。４２．予め定められた組の選択ルールは、もしｖａｒ＿ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項４０に記載のナビゲーション装置。４３．予め定められた組の選択ルールは、もしｖａｒ＿ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えないならばレンジ測定値が選択されるというものである、請求項４０に記載のナビゲーション装置。４４．予め定められた組の選択ルールは、もしｖａｒ＿ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えず、ＲＢＥ₁が第３のしきい値を超えないならばレンジ測定値が選択されるというものである、請求項４０に記載のナビゲーション装置。４５．ターゲットとする衛星の測定された量の質は、カルマンフィルタを用いて衛星慣性ナビゲーション問題を解決することにより決定され、ターゲットとする衛星の測定された量の変数に対する入力の値は十分に大きいので、ターゲットとする衛星に対する測定された量の推定および測定された量の変数が確実に本質的にその他の衛星により決定され、ターゲットとする衛星の測定された量の質は、ターゲットとする衛星の測定された量の推定および測定された量の変数がその他の衛星によるものに近づく程度分決定される、請求項３９に記載のナビゲーション装置。４６．現在の時マイナス予め定められた時から現在の時にわたる期間に測定された量は、属性の推定の決定に用いられる、請求項３９に記載のナビゲーション装置。４７．属性およびプラットホームの状態の推定は、最小平均２乗誤差プロセスにより決定される、請求項４６に記載のナビゲーション装置。４８．最小平均２乗誤差プロセスはカルマンフィルタプロセスである、請求項４７に記載のナビゲーション装置。４９．プラットホームに対するカルマンフィルタのエラー状態は、位置エラー、速度エラー、ナビゲーション軸ミスアライメントエラー、ジャイロバイアスエラー、加速度バイアスエラー、気圧の高度バイアスエラー、および気圧高度バイアスレートエラーからなる１つまたはそれ以上の群を含む、請求項４８に記載のナビゲーション装置。５０．衛星システムに対するカルマンフィルタのエラー状態は、受信機のクロックバイアスエラー、受信機のクロックバイアスレートエラー、レンジバイアスエラー、およびレンジバイアスレートエラーからなる１つまたはそれ以上の群を含む、請求項４８に記載のナビゲーション装置。５１．衛星の測定された量に関するカルマンフィルタの解における残差はそれらの量の属性である、請求項４８に記載のナビゲーション装置。５２．第２のサブセットに対し選択される衛星の測定された量は、現在の時マイナス予め定められた時間間隔での衛星慣性ナビゲーションシステム状態およびそれに関連するエラー状態の推定のために用いられ、衛星の測定された量の選択は、予め定められた第１の質レベルを超える属性の推定に基づく、請求項４８に記載のナビゲーション装置。５３．第２のサブセットに対し選択される衛星の測定された量は、現在の時での衛星慣性ナビゲーションシステム状態およびそれに関連するエラー状態の推定に用いられ、衛星の測定された量の選択は、予め定められた第２の質レベルを超える属性の推定に基づき、カルマンフィルタへの入力は現在の時マイナス予め定められた時間間隔でのカルマンフィルタの出力であり、第２の質レベルは第１の質レベルよりも低い、請求項５２に記載のナビゲーション装置。５４．カルマンフィルタにより現在の時マイナス予め定められた時間間隔で校正されている慣性ナビゲーションシステムは、衛星の測定された量の属性の推定がすべて予め定められた第１の質レベルを超えないときに独立して動作する、請求項５２に記載のナビゲーション装置。５５．各衛星に対する、現在の時マイナス予め定められた時においてと現在の時においてのレンジバイアスエラーの推定の差は、その衛星に関する測定された量に対する質の属性であり、この差はドリフトレートと呼ばれ、ドリフトレートが低いほど質が高い、請求項４８に記載のナビゲーション装置。５６．少なくとも１つの衛星の測定された量の値は予め定められた時間メモリに保持され、次に廃棄され、予め定められた時間は、衛星の測定された量における雑音の相関時間よりも長い、請求項４６に記載のナビゲーション装置。５７．少なくとも１つの衛星の測定された量の値の重み付けされた和は、Ｔのデルタ時間間隔で計算され、予め定められた時間メモリに保持され、次に廃棄され、Ｔは予め定められた整数であり、予め定められた時間は衛星の測定された量における雑音の相関時間よりも長い、請求項４６に記載のナビゲーション装置。５８．プラットホームの状態を決定するために、外部ソースにより周期的な時間間隔のデルタ時間で提供される１組の測定された量の第１のサブセットおよび第２のサブセットを利用する方法であって、測定された量はプラットホームの状態を決定する上でおそらくは有用であり、第１のサブセットはゼロまたはそれ以上の測定された量を含み、第１のサブセットに含まれない測定された量は、予め定められた組の選択ルールに従って装置により第２のサブセットに対する選択を受け、この方法は、第２のサブセットにおける測定された量を選択するステップと、プラットホームの状態を決定するステップとを含む方法。５９．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量は１つまたはそれ以上の属性を有し、１つまたはそれ以上の属性の推定は第２のサブセットの要素の選択において利用される、請求項５８に記載の方法。６０．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量の１つまたはそれ以上の属性は、質の尺度であり、質とはプラットホームの状態を正確に推定する上での測定された量の有用性の尺度である、請求項５９に記載の方法。６１．第１の予め定められた組の選択ルールは、現在の時に等しい時マイナス予め定められた時間間隔よりも前の状態の決定に関し、第２の予め定められた組の選択ルールは、現在の時マイナス予め定められた時間間隔から現在の時までの状態の決定に関する、請求項５８に記載の方法。６２．プラットホームの状態は最小平均２乗誤差プロセスにより決定される、請求項５８に記載の方法。６３．最小平均２乗誤差プロセスはカルマンフィルタプロセスである、請求項６２に記載の方法。６４．カルマンフィルタの用語を用いると、観測ベクトルは微分観測ベクトルに置換えられ、状態ベクトルは微分状態ベクトルに置換えられ、微分観測ベクトルは、実際の観測ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定された状態と同じであれば得られるであろう観測ベクトルとの差であり、微分状態ベクトルは、実際の状態ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定された状態と同じであれば得られるであろう状態ベクトルとの差であり、プラットホームの状態を決定するステップは、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたり微分観測ベクトルを平均することにより平均微分観測ベクトルを得るステップと、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたり微分状態ベクトルを平均することにより平均微分状態ベクトルを得るステップと、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたりｔ−遷移マトリクスと観測マトリクスとの積を平均することにより平均観測マトリクスを得るステップとを含み、ｔ−遷移マトリクスは微分状態ベクトルｔをデルタ時間間隔未来に外挿するマトリクスであり、Ｔは１よりも大きな予め定められた整数であり、ｔは１ないしＴの整数であり、さらに、Ｔ−遷移マトリクスという手段によりＴデルタ時間間隔だけ微分状態ベクトルを外挿するステップと、平均観測マトリクスにより、外挿された微分状態ベクトルを同じ時間微分観測ベクトルに変換するステップと、Ｔ−遷移マトリクスおよび平均観測マトリクスという手段により、関連する共分散マトリクスおよびフィルタゲインマトリクスを得るステップとを含む、請求項６３に記載の方法。６５．平均微分状態ベクトル、平均微分観測ベクトル、平均観測マトリクス、およびＴ−遷移マトリクスの値を、Ｔのデルタ時間間隔で計算するステップと、少なくともＫＴデルタ時間間隔の間計算された値を保持するステップとを含み、Ｋは整数である、請求項６４に記載の方法。６６．状態を決定するステップは、現在の時マイナス予め定められた時間間隔の前には第１の最小平均２乗誤差プロセスによりプラットホームの状態を決定するステップと、現在の時マイナス予め定められた時間間隔から現在の時は第２の最小平均２乗誤差プロセスによりプラットホームの状態を決定するステップとを含む、請求項６１に記載の方法。６７．第１の最小平均２乗誤差プロセスは第１のカルマンフィルタプロセスであり、第２の最小平均２乗誤差プロセスは第２のカルマンフィルタプロセスであり、現在の時マイナス予め定められた時間間隔で、第２のカルマンフィルタプロセスへの入力として第１のカルマンフィルタプロセスにより得られる状態ベクトルおよび共分散マトリクスを利用するステップを含む、請求項６６に記載の方法。６８．カルマンフィルタの用語を用いると、観測ベクトルは微分観測ベクトルに置換えられ、状態ベクトルは微分状態ベクトルに置換えられ、微分観測ベクトルは、実際の観測ベクトルと、もし実際のプラットホームの状態が推定された状態と同じであれば得られるであろう観測ベクトルとの差であり、微分状態ベクトルは、実際の状態ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定された状態と同じであれば得られるであろう状態ベクトルとの差であり、プラットホームの状態を決定するステップは、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたり微分観測ベクトルを平均することにより平均微分観測ベクトルを得るステップと、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたり微分状態ベクトルを平均することにより平均微分状態ベクトルを得るステップと、Ｔのデルタ時間間隔にわたりｔ−遷移マトリクスと観測マトリクスとの積を平均することにより平均観測マトリクスを得るステップとを含み、ｔ−遷移マトリクスは微分状態ベクトルｔをデルタ時間間隔未来に外挿するマトリクスであり、Ｔは１よりも大きな予め定められた整数であり、ｔは１ないしＴの整数であり、さらに、Ｔ−遷移マトリクスという手段によりＴのデルタ時間間隔だけ微分状態ベクトルを外挿するステップと、外挿された微分状態ベクトルを、平均観測マトリクスという手段により同じ時間微分観測ベクトルに変換するステップと、Ｔ−遷移マトリクスおよび平均観測マトリクスという手段により、関連する共分散マトリクスおよびフィルタゲインマトリクスを得るステップとを含む、請求項６３に記載の方法。６９．平均微分状態ベクトル、平均微分観測ベクトル、平均観測マトリクス、およびＴ−遷移マトリクスの値をＴのデルタ時間間隔で計算するステップと、少なくともＫＴデルタ時間間隔の間計算された値を保持するステップとをさらに含み、Ｋは整数である、請求項６８に記載の方法。７０．属性の推定は外部ソースにより与えられる、請求項５９に記載の方法。７１．測定された量から属性の推定を決定するステップをさらに含む、請求項５９に記載の方法。７２．属性およびプラットホームの状態の推定は、最小平均２乗誤差プロセスにより決定される、請求項７１に記載の方法。７３．最小平均２乗誤差プロセスはカルマンフィルタプロセスである、請求項７２に記載の方法。７４．カルマンフィルタの用語を用いると、観測ベクトルは微分観測ベクトルに置換えられ、状態ベクトルは微分状態ベクトルに置換えられ、微分観測ベクトルは、実際の観測ベクトルと、もし実際のプラットホームの状態が推定された状態と同じであれば得られるであろう観測ベクトルとの差であり、微分状態ベクトルは、実際の状態ベクトルと、もしプラットホームの実際の状態が推定された状態と同じであれば得られるであろう状態ベクトルとの差であり、プラットホームの状態を決定するステップは、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたり微分観測ベクトルを平均することにより平均微分観測ベクトルを得るステップと、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたり微分状態ベクトルを平均することにより平均微分状態ベクトルを得るステップと、Ｔのデルタ時間時間間隔にわたりｔ−遷移マトリクスと観測マトリクスとの積を平均することにより平均観測マトリクスを得るステップとを含み、ｔ−遷移マトリクスは、微分状態ベクトルｔをデルタ時間間隔未来に外挿するマトリクスであり、Ｔは１よりも大きな予め定められた整数であり、ｔは１ないしＴの整数であり、さらに、Ｔ−遷移マトリクスという手段によりＴのデルタ時間間隔だけ微分状態ベクトルを外挿するステップと、外挿された微分状態ベクトルを平均観測マトリクスにより同じ時間微分観測ベクトルに変換するステップと、Ｔ−遷移マトリクスおよび平均観測マトリクスという手段により関連する共分散マトリクスおよびフィルタゲインマトリクスを得るステップとを含む、請求項７３に記載の方法。７５．平均微分状態ベクトル、平均微分観測ベクトル、平均観測マトリクス、およびＴ−遷移マトリクスの値をＴのデルタ時間間隔で計算するステップと、計算された値を少なくともＫＴデルタ時間間隔の間保持するステップとをさらに含み、Ｋは整数である、請求項７４に記載の方法。７６．測定された量は複数の地球の衛星への測定されたレンジであり、第１のサブセットにある測定された量はない、請求項５８に記載の方法。７７．測定された量は１つまたはそれ以上の属性を有し、１つまたはそれ以上の属性の推定は第２のサブセットの要素の選択にあたり利用される、請求項７６に記載の方法。７８．測定された量の１つまたはそれ以上の属性は質の尺度であり、質とはプラットホームの状態を正確に推定する上での測定された量の有用性の尺度である、請求項７７に記載の方法。７９．各衛星へのレンジはレンジバイアスエラーＲＢＥを含み、各衛星に対する時間の関数としてのＲＢＥの行動は、式（ＲＢＥ₀＋ＲＢＥ₁・ＴＩＭＥ）で表すことができ、ＲＢＥ₀およびＲＢＥ₁は定数であり、ＴＩＭＥは時間を示し、ＲＢＥ₀、ｓ．ｄ．ＲＢＥ₀、およびＲＢＥ₁は質の属性を構成し、ｓ．ｄ．ＲＢＥ₀ はＲＢＥ₀の標準的な偏差であり、ＲＢＥ₀、ｓ．ｄ．ＲＢＥ₀、およびＲＢＥ₁の大きさが小さいほど、高品質に関連する、請求項７８に記載の方法。８０．予め定められた組の選択ルールは、もしｓ．ｄ．ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項７９に記載の方法。８１．予め定められた組の選択ルールは、もしｓ．ｄ．ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項７９に記載の方法。８２．予め定められた組の選択ルールは、もしｓ．ｄ．ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えず、ＲＢＥ₁が第３のしきい値を超えないならばレンジ測定値が選択されるというものである、請求項７９に記載の方法。８３．測定された量の組は、複数の地球の衛星への測定されたレンジ、ならびに慣性基準システムにより測定されるプラットホームの位置、速度、および加速度であり、慣性基準システムによる位置、速度、および加速度の測定値は第１のサブセットにあり、測定されたレンジは第２のサブセットに対する選択を受ける、請求項５８に記載の方法。８４．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量は１つまたはそれ以上の属性を有し、１つまたはそれ以上の属性の推定は第２のサブセットの要素の選択において利用される、請求項８３に記載の方法。８５．第２のサブセットに対する選択を受ける測定された量の１つまたはそれ以上の属性は、質の尺度であり、質はプラットホームの状態を正確に推定する上での測定された量の有用性の尺度である、請求項８４に記載の方法。８６．各衛星へのレンジはレンジバイアスエラーＲＢＥを含み、各衛星に対する時間の関数としてのＲＢＥの行動は、式（ＲＢＥ₀＋ＲＢＥ₁・ＴＩＭＥ）により表わすことができ、ＲＢＥ₀およびＲＢＥ₁は定数であり、ＴＩＭＥは時間を示し、ＲＢＥ₀、ｓ．ｄ．ＲＢＥ₀、およびＲＢＥ₁は質の属性を構成し、ｓ．ｄ．ＲＢＥ₀はＲＢＥ₀の標準的な偏差であり、ＲＢＥ₀、ｓ．ｄ．ＲＢＥ₀、およびＲＢＥ₁の大きさが小さいほど、高品質に関連する、請求項８５に記載の方法。８７．予め定められた組の選択ルールは、もしｓ．ｄ．ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項８６に記載の方法。８８．予め定められた組の選択ルールは、もしｓ．ｄ．ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項８６に記載の方法。８９．予め定められた組の選択ルールは、もしｓ．ｄ．ＲＢＥ₀が第１のしきい値を超えず、ＲＢＥ₀が第２のしきい値を超えず、ＲＢＥ₁が第３のしきい値を超えなければレンジ測定値が選択されるというものである、請求項８６に記載の方法。９０．請求項５８の方法を実行するための装置。９１．請求項５９の方法を実行するための装置。９２．請求項６０の方法を実行するための装置。９３．請求項７１の方法を実行するための装置。