KR101854819B1 - Gps(global positioning system) 수신기의 필터링 - Google Patents

Gps(global positioning system) 수신기의 필터링 Download PDF

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Abstract

디바이스 및 방법은 예를 들어 반송파 위상 측정치에 기초하여 제1 및 제 2 시점 동안 제 1 거리 값과 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 측정하는 델타 거리 측정(delta range measurement, DRM) 모듈을 이용하여 디바이스/사용자의 위치를 추정하는 것과 관련된다. 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 새로운 위상 값이 샘플링되는 주기적 간격보다 클 수 있다. DRM 모듈의 아키텍처는 시간에서도 또한 겹치는 확장된 델타 거리 값을 제공하여, 정밀도 저하의 개선과 연속적인 필터링 시 사용하기에 적합한 델타 거리 값의 빠른 발생을 유지하는 것을 모두 가능하게 한다. 필터, 예를 들면 칼만 필터는 적어도 거리 차 및 디바이스의 위치(들)의 선험적 추정치(들)에 기초하여 디바이스의 두 위치의 현재 추정치, 또는 위치와 위치 차와의 조합을 계산하는데 사용될 수 있다.

Description

GPS(GLOBAL POSITIONING SYSTEM) 수신기의 필터링{FILTERING FOR GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS) RECEIVERS}
본 개시는 일반적으로 GPS(global positioning system)의 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 GPS 수신기에서 위치를 추정하는 필터링 기술에 관한 것이다.
예를 들어 표준형의 이동하는 또는 동적의 GPS 디바이스의 반송파 위상 측정법(carrier phase measurements)을 이용하는 델타 거리 위치확인(delta range positioning)을 위한 대표적인 방법은 일초의 델타 거리 간격(delta range interval)을 이용하는 것으로, 이는 사용자 속도 및 위치에 관한 통상적인 칼만 필터 상태의 전형적인 갱신 단계와 일치한다.
도 1은 본 개시의 다양한 양태 및 원리에 따른, 위치/장소 추정 정보 시스템의 개요를 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 양태 및 원리에 따른, 예시적인 델타 거리 측정 모듈의 블록도를 예시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 양태 및 원리에 따른, 여러 시간에서 사용자의 위치와 이동하는 위성 사이의 기하학적인 관계의 일 예를 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 양태 및 원리에 따른, 하나의 추정 필터의 구현 아키텍처의 일 예를 예시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 양태 및 원리에 따른, 다른 추정 필터의 구현 아키텍처의 일 예를 예시한다.
다음의 설명에서, 유사한 컴포넌트가 상이한 실시예에서 도시되는지에 관계 없이 유사한 컴포넌트에는 동일한 참조 부호가 부여된다. 본 개시의 실시예(들)를 알아보기 쉽고 간결한 방식으로 예시하기 위해, 도면은 반드시 축척하여 작도하지 않을 수 있으며 특정한 특징은 어느 정도 개략적인 형태로 도시될 수 있다. 하나의 실시예에 대해 설명 및/또는 예시된 특징은 하나 이상의 다른 실시예에서 및/또는 다른 실시예의 특징과 조합하여 또는 다른 실시예의 특징 대신에 동일한 방식 또는 유사한 방식으로 사용될 수 있다.
본 개시의 다양한 양태 및 실시예에 따르면, 델타 거리의 측정 모델 및 필터(또는 필터링 기술)가 설명된다. 델타 거리 또는 거리 차 값은 델타 거리 측정을 위한 전형적인 시구간(time period)(예를 들면, 일 초)보다 (예를 들면, N 기간(epoch) 또는 시점(time instant) 만큼) 긴 또는 연장된 시구간을 갖는 것과 관련된 반송파 신호 위상 값에 기초하여 측정될 수 있다. 이와 같이, 다양한 실시예에 따른 델타 거리는 "연장된 델타 거리"라고 간주될 수 있다. 또한, 델타 거리는 거리 값 또는 위상 값이 시프트 레지스터에 저장될 수 있다는 점에서 "시간적으로 겹쳐(time-overlapped)질 수 있으며, 델타 거리를 계산하기 위해서 지연된 위상 값으로서 시프트 레지스터로부터 액세스될 수 있다. 시프트 레지스터는 각각의 기간(예를 들면, 일 초)마다 PLL로부터의 새로운 위상 측정치로 갱신될 수 있고, 그래서 델타 거리를 계산하여 예를 들어 일 초라는 규칙적인 갱신 속도로 필터에 공급할 수 있다.
또한, 다양한 실시예에 따르면, 필터 또는 필터링 기술은 칼만 필터 또는 필터링 기술에 기초할 수 있지만, 필터와 연관된 상태는 GPS 수신기 용도의 칼만 필터에서 사용된 전형적인 위치 및 속도 상태와 상이할 수 있다. 예를 들면, 두 개의 위치 상태, 또는 위치 상태와 연장된 속도 상태를 가진 필터가 사용될 수 있다. 그러한 필터는 복수의 후험적 상태 값(a posteriori state value)을 저장하는 시프트 레지스터 및 후험적 오차 공분산 값(a posteriori error covariance value)을 저장하는 시프트 레지스터를 포함하거나 시프트 레지스터와 연관될 수 있으며, 시프트 레지스터는 각각의 기간 또는 필터의 각 추정 사이클에서 전파된다. 그러한 델타 거리 측정 모델 및 필터는 일 초의 간격을 사용하는 통상의 필터보다 향상된 성능을 보여줄 수 있으며, 통상의 사용자 속도 및 단일의 위치와 일치하는 상태를 보여줄 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 제안된 디바이스는 델타 거리 측정(delta range measurement, DRM) 모듈 및 필터를 포함하는 디바이스이다. DRM 모듈은 제 1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 측정하도록 구성될 수 있고, 제 1 및 제 2 거리 값은 제 1 및 제 2 시점에서 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 각기 표시한다. 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간(예를 들면, N 기간 또는 초)은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 클 수 있다(또는 일 기간 또는 일 초와 같을 수 있다). 또한, 거리 차 값은 적어도 제 1 시점에서 위성과 연관된 반송파 신호의 위상과 제 2 시점에서 반송파 신호의 위상과의 차에 기초할 수 있다. 복수의 연속적인 시점에서 결정된 반송파 신호의 위상은 시프트 레지스터에 저장될 수 있다. 거리 값이 갱신되는 주기적 간격은 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격을 포함할 수 있으며, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격보다 크다.
필터는 제 1 (추정 또는 필터링) 사이클 동안, 적어도 거리 차 값 및 디바이스의 위치의 이전의 추정치에 기초하여 디바이스의 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 사이클 동안, 필터는 적어도 거리 차 값 및 제 1및 제 2 위치의 선험적 추정치(a priori estimates), 및 위성과 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터(즉, LOS 거리 및 각도) 및/또는 위성과 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여, 디바이스의 제 1 위치의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산할 수 있다. 필터는 또한 제 1 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치를 활용하여 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치를 계산할 수 있고, 제 1 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 제공할 수 있다.
다른 예에서, 제 1 사이클 동안, 필터는 적어도 거리 차 값 및 위치 차 값과 제 2 위치의 선험적 추정치, 및 위성과 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및/또는 위성과 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여, 디바이스의 제 1 위치와 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성된다. 필터는 또한 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치에 기초하여 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치를 계산할 수 있다. 필터는 또한 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 제공하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 다른 양태에서, 프로세서에 의해 구현되거나 실행될 수 있는 방법이 제시되며, 이 방법은 제 1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 측정하는 단계를 포함할 수 있고, 제 1 및 제 2 거리 값은 제 1 및 제 2 시점에서 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 각기 표시한다. 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 클 수 있다. 거리 차 값은 적어도 제 1 시점에서 위성과 연관된 반송파 신호의 위상과 제 2 시점에서 반송파 신호의 위상과의 차에 기초할 수 있다. 복수의 연속적인 시점에서 결정된 반송파 신호의 위상은 시프트 레지스터에 저장될 수 있다. 거리 값이 갱신되는 주기적 간격은 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격을 포함할 수 있으며, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격보다 크다.
방법은 또한 제 1 추정 사이클 동안, 적어도 거리 차 값 및 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 디바이스의 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 추정 사이클 동안, 현재 추정치의 계산 단계는 디바이스의 제 1 위치의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계를 포함할 수 있고, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값 및 제 1 및 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다.
다른 예에서, 제 1 추정 사이클 동안, 현재 추정치의 계산 단계는 디바이스의 제 1 위치와 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치, 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계를 포함할 수 있고, 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값 및 위치 차와 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 컴퓨터 실행 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체가 제공된다. 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금 본 개시에서 제시된 하나 이상의 방법 및/또는 디바이스 기능성을 구현하게 한다.
이러한 특징 및 특성과 다른 특징 및 특성뿐만 아니라 동작 방법 및 구조물의 관련 요소의 기능 및 부속품과 제조 경제의 조합은 본 명세서의 일부분을 구성하는 첨부 도면과 관련한 다음의 설명 및 첨부의 청구범위를 고려함으로써 자명해질 것이며, 도면에서 유사한 참조 부호는 여러 도면에서 대응하는 부속품을 지정한다. 그러나, 도면은 단지 예시와 설명 목적을 위한 것이고 청구범위의 한정사항을 정의하려는 의도가 아님을 분명히 이해하여야 한다. 명세서와 청구범위에서 사용되는 바와 같은, "한", "하나", 그리고 "그"와 같은 단수 형태는 문맥이 달리 지적하지 않는 한 복수를 포함한다.
도 1은 본 개시의 다양한 양태 및 원리에 따른, 위치 추정 및 추적 시스템(100)의 개요를 도시한다. 시스템(100)의 아키텍처는 무선 디바이스(102) 및 무선 주파수(radio-frequency, RF) 신호를 이용하여 또는 네트워크, 예를 들면 인터넷과 같은 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP) 기반의 네트워크를 통해 통신하도록 구성된 위치 관련 보조/지원 정보를 저장하는 복수의 보조/지원 데이터 소스를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 지원 데이터 소스는 그 지원 데이터 소스로부터의 데이터를 이용하여 위치 기반 서비스를 가입자/사용자에게 제공하는 하나 이상의 셀룰러 네트워크의 부속품 또는 하나 이상의 셀룰러 네트워크 내에 배치된 부속품일 수 있다. 또한, 시스템(100)에서, 디바이스(102) 및 지원 데이터 소스는 GPS 위성 또는 한 무리의 GPS 위성들(106a-106x)("위성(106)")과 통신하여, 필요하다면 디바이스(102)가 (예를 들면, 위치 기반 서비스 및 애플리케이션을 위한) 자기의 위치를 계산할 수 있다는 것에 기초하여 위치/장소 관련 정보를 갖는 RF 신호를 수신할 수 있다. 일반적으로, 본 출원에서 실행되는 시스템(100)과, 그의 컴포넌트 및 위치 기반 서비스 및 애플리케이션은 글로벌-항행-위성-시스템 및 글로벌 포지셔닝 시스템, 예를 들면, GNSS, GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS, BEIDOU 등과, 지원-기반 위성/위치확인 시스템, 예를 들면 보안 사용자 평면 위치확인(secure user plane location, SUPL) 시스템, 및/또는 상이한 보강 시스템, 예를 들면 위성 기반 보강 시스템(satellite-based augmentation system, SBAS) 등과 관련될 수 있다.
본 개시의 맥락에서, 보조 또는 지원 데이터 소스는 연관된 (셀룰러) 네트워크 및/또는 하나 이상의 위성 위치 및 시간 관련 정보(예를 들면, 위성(들)(106)의 천체력 정보(ephemeris information))를 저장하고 (무선 디바이스에) 제공할 수 있는 임의의 디바이스 또는 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 소스는 위치 기반 서비스를 지원 데이터 및 위성(들)(106)을 이용하여 가입자/사용자에게 제공하는 무선 네트워크(예를 들면, 글로벌 이동 통신 시스템(Global System for Mobile Communications, GSM) 네트워크, 일반 패킷 무선 서비스(General packet radio service, GPRS) 네트워크, 3세대 (third-generation, 3G) 네트워크, 롱 텀 에볼루션(Long-Term-Evolution, LTE) 네트워크 또는 WiMAX 네트워크를 포함하는 4세대(fourth-generation, 4G) 네트워크, Wi-Fi 네트워크, 또는 임의의 다른 셀룰러/무선 네트워크의 부속품일 수 있거나 아니면 그 무선 네트워크 내에 배치될 수 있다. 이와 같이, 시스템(100)의 지원 데이터 소스는 셀룰러 네트워크에서 지원용 GPS(assisted-GPS, A-GPS) 또는 지원용 GNSS(assisted-GNSS, A-GNSS) 서버(이하 A-GPS 서버라고 지칭함)로서 구현될 수 있으며, 셀룰러 네트워크는 A-GPS 서버와 함께 통합된 기준 GPS 수신기(도시되지 않음)를 통해 위성(106)으로부터 GPS 신호를 수신하고, 모니터하고, 처리하고 저장한다.
일부 실시예에서, 위치 관련 지원 정보는 기준(또는 미가공 또는 원시) 위치 정보, 네트워크 시간에 기초한 기준(또는 미가공 또는 원시) 시간 정보, GPS 날짜 및 시간 정보, 위성의 궤도 정보(예를 들면, 천체력 데이터), 한 세트의 위성의 기준 및 상태 정보(예를 들면, 책력(almanac) - 궤도 위치 및 의사랜덤 이진 시퀀스(pseudorandom binary sequence) (PN 또는 PRN 코드), 전리층 파라미터(ionospheric parameter), 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 개시의 맥락에서, 디바이스(102)는 무선 신호를 통해 다른 디바이스와 통신할 수 있는 임의의 디바이스를 말하며, 지원 데이터 소스 및 위성(106)에 무선으로 (또는 유선 네트워크를 통해) 연결하여 통신할 수 있다. 그러한 디바이스는 (예를 들면 GPS 수신기를 갖는) 위치확인 디바이스를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 랩톱, 이동 디바이스, 셀룰러/스마트폰, 게이밍 디바이스, 태블릿 컴퓨터, 무선 가능 환자 모니터링 디바이스, 개인 통신 시스템(personal communication system, PCS) 디바이스, 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 개인 오디오 디바이스(personal audio device, PAD), 휴대용 네비게이션 디바이스, 및/또는 위치 관련 신호를 포함하는 무선 신호를 전달하도록 구성된 임의의 다른 전자 무선 가능 디바이스로서 또는 그 내부에서 구현될 수 있다.
이와 같이, 디바이스(102)는 각종 컴포넌트, 예를 들면 프로세서(들), 메모리, 디스플레이 스크린, 카메라, 입력 디바이스뿐만 아니라 통신 기반 요소와 같은 각종 컴포넌트와 함께 구성될 수 있다. 통신 기반 요소는 예를 들면, 무선 또는 유선 연결을 통해 정보를 전달하고 송신/수신하도록 구성된 안테나, 인터페이스, 송수신기, 변조/복조 및 기타 회로를 포함할 수 있다. 통신 기반 요소는 이것으로 한정되지 않지만, GSM, GPRS, CDMA, WCDMA, 3G, 4G (LTE 또는 WiMAX), 블루투스, 위치확인/네비게이션(GPS) 기술, Wi-Fi, 이더넷, 근접장 통신(near-field communication, NFC), 및/또는 다른 네트워크 기술 및 프로토콜을 포함하는 각종 네트워크 기술 및 프로토콜을 지원하도록 구성될 수 있다. 디바이스(102)는 또한 각종 컴포넌트와 앞에서 언급한 통신 요소 사이를 연결하고 정보를 전달하는 버스 기반시설 및/또는 상호연결 수단을 또한 포함할 수 있다.
디바이스(102)의 (및/또는 다른 시스템 컴포넌트의) 프로세서(들)는 본 개시의 실시예에 따라서 입력 데이터, 신호 및 명령어를 수신하고, 출력을 제공하고/하거나 디바이스(102)의 다른 컴포넌트를 제어하도록 구성된 핵심 처리 또는 연산 유닛의 부속품일 수 있다. 그러한 처리 요소는 마이크로프로세서, 메모리 컨트롤러, 메모리 및 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서는 또한 메모리와 함께 명령어 및 데이터를 저장하는 메모리 계층의 부속품일 수 있는 캐시 메모리(예를 들어, SRAM)를 포함할 수 있다. 마이크로프로세서는 또한 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA) 또는 다른 로직 어레이와 같은 하나 이상의 로직 모듈을 포함할 수 있다.
디바이스(102)의 (및/또는 다른 시스템 컴포넌트의) 메모리는 버스 기반시설에 결합되어 각각의 디바이스/컴포넌트의 연관된 프로세서(들) 또는 컨트롤러(들)에 의해 실행되는 정보, 명령어 및 애플리케이션 프로그램을 저장하도록 구성된 동적 저장 디바이스의 형태를 취할 수 있다. 메모리 중 일부 또는 모두는 듀얼 인라인 메모리 모듈(Dual In-line Memory Module, (DIMM)로서 구현될 수 있으며, 다음과 같은 형태의 메모리, 즉, 스태틱 랜덤 액세스 메모리(Static random access memory, SRAM), 버스트 SRAM 또는 싱크버스트 SRAM(SynchBurst SRAM, BSRAM), 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(Dynamic random access memory, DRAM), 고속 페이지 모드 DRAM(Fast Page Mode DRAM, FPM DRAM), 강화된 DRAM(Enhanced DRAM, EDRAM), 확장된 데이터 출력 RAM(Extended Data Output, RAM, EDO RAM), 확장된 데이터 출력 DRAM(Extended Data Output DRAM, EDO DRAM), 버스트 확장된 데이터 출력 DRAM(Burst Extended Data Output DRAM, BEDO DRAM), 강화된 DRAM(Enhanced DRAM, EDRAM), 동기 DRAM(synchronous DRAM, SDRAM), JEDECSRAM, PCIOO SDRAM, 더블 데이터 레이트 SRAM(Double Data Rate SDRAM, DDR SDRAM), 강화된 SDRAM(Enhanced SDRAM, ESDRAM), 싱크링크 DRAM(SyncLink DRAM, SLDRAM), 다이렉트 램버스 DRAM(Direct Rambus DRAM, DRDRAM), 강자성 RAM(Ferroelectric RAM, FRAM), 또는 임의의 다른 형태의 메모리 디바이스 중 하나 이상일 수 있다. 디바이스(102) (및/또는 다른 시스템 컴포넌트)는 또한 버스 기반시설에 결합되고 디바이스/컴포넌트와 연관된 프로세서(들) 및/또는 컨트롤러(들)에 필요한 정적인 정보 및 명령어를 저장하도록 구성된 판독 전용 메모리(read only memory, ROM) 및/또는 다른 정적 저장 디바이스를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 디바이스(102)는 디바이스(102)의 위치/장소를 요청하여 사용할 수 있는 (디바이스 자체에서 실행하거나 다른 연결된 디바이스 상에서 실행하는) 애플리케이션을 지원할 수 있다. 이와 같이, 디바이스(102)는 그러한 애플리케이션으로부터 위치 요청을 수신하고, 그 요청을 처리하고, 디바이스 위치를 계산하고, 그 위치 정보를 애플리케이션에 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 위치 요청을 처리하고 그 위치를 결정하기 위해, 디바이스(102)는 지원 데이터 소스(예를 들면, A-GPS 서브) 중 하나 이상과 통신하여 위치 관련 지원 데이터를 취득한다. 그런 다음 디바이스(102)는 복수의 소스로부터 지원 데이터를 활용하여 위성(들)(106)을 추적하고 포착하는 기능을 개선하여 위치를 계산하는데 필요한 정확한 위성 신호를 구할 수 있다. 복수의 소스로부터 지원 데이터를 이용하여, 디바이스(102)는 요청된 위치 정보를 결정할 때 다음과 같은 것에 관하여 그의 성능을 개선할 수 있다. 즉, (a) 위성 신호 및 네비게이션 데이터를 획득하고 위치 결정(또는 초기위치결정시간(time-to-first-fix, TTFF)이라고도 알려짐)을 계산하는 줄어든 시간 지연과, (b) 지원 데이터 및 위성 데이터에 기초하여 계산된 더욱 정확한 위치 정보와, (c) "시끄러운" 조건에서 위성 신호를 획득하는 더 나은 감도, 및/또는 추가의 위성으로부터 위성 신호 및 네비게이션 데이터를 획득하는 것 등.
또한, 일부 실시예에서, 디바이스(102) 또는 디바이스 사용자의 위치/장소를 결정하기 위해, 디바이스(102)는 델타 거리 측정(delta range measurement, DRM) 모듈(112), 두 위치 필터(114) 및 확장된 속도 필터(116)를 포함하고 이들을 활용한다. 모듈(112, 114, 116)은 디바이스(102)의 GPS 수신기의 부속품일 수 있거나 아니면 그와 동작적으로 연관될 수 있다. 일반적으로, DRM 모듈(112)은 예를 들면, 디바이스(102)의 움직이는 사용자에 대해 상이한 기간 또는 시점에서 결정된 또는 측정된 디바이스(102)의 두 거리 값들 사이의 거리 차 값 또는 "델타 거리(delta range, DR)"를 계산하도록 구성될 수 있다. 거리 값은 특정 시점에서 (디바이스(102) 내) GPS 수신기와 위성 비행체(satellite vehicle, SV) 사이의 거리(또는 임의의 다른 공간 관계)로서 정의된다. DRM 모듈(112)은 제 1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값 사이의 DR 값을 (각 SV(106)마다 개별적으로) 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 시점과 제 2 시점 사이에서 경과된 시구간 또는 간격, 즉 (예를 들면, N 기간 또는 N 초와 같은) "델타 거리 간격"은 거리 값이 갱신되는 또는 새로운 거리 값이 결정되는 (예를 들어 일 기간 또는 일 초라는 전형적인 거리 갱신 속도의) 주기적인 간격보다 크다. 일부 실시예에서, 거리 값은 디바이스(102) 또는 디바이스 내 GPS 수신기와 연관된 위상 고정 루프(phase locked loop, PLL)에 의해 결정되어 DRM 모듈(112)에 제공된 위성(106)과 연관된 반송파 신호의 위상 값에 관하여 정의된다. 거리 값은 또한 반송파 신호의 파장에 기초할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 예시적인 DRM 모듈(112)의 블록도가 예시된다. 도시된 바와 같이, DRM 모듈(112)은 i째 추적 PLL로부터 수신된 i째 위성(106)과 연관된 N 위상 값(N은 1보다 큼)을 저장하는 복수의 플립플롭(2054a-204N)을 갖는 시프트 레지스터(202)를 포함한다. 시프트 레지스터의 일반적인 동작과 마찬가지로, 매 번의 주기적인 갱신 단계(예를 들면, 매 일초)에서, 유닛(204a)에 저장된 위상 값에 대체되는 새로운 위상 값이 PLL로부터 시프트 레지스터에 입력되며, 각각의 다른 유닛(204)의 기존의 위상 값은 좌측으로 유닛의 위상 값으로 대체된다. 이와 같이, 유닛(204a) 내 위상 값 φ(n)은 현재 위상의 갱신 또는 샘플링 단계 동안 가장 최근의 위상 값을 나타내며, n은 현재 갱신 단계의 시간 인덱스를 나타낸다. 마찬가지로, 각 유닛(204b-204N)의 위상 값(φ(n-1) 내지 φ(n-N))은 이전의 위상 갱신 동안 또는 샘플링 단계 동안 이전에 결정된 위상 값을 나타내며, 여기서 n-1은 n째 단계 직전의 갱신 단계의 시간 인덱스를 나타내며 n-N은 n째 단계에 앞선 갱신 단계인 N 단계의 시간 인덱스를 나타낸다.
일부 실시예에서, (예를 들면, 일 초라는 기간을 갖는) 각 갱신 단계에서 i째 위성(106)에 대하여 델타 거리(DR) 값을 결정하기 위해서, 현재 위상 측정치
Figure 112016019034019-pct00001
는 N 갱신 단계 이전에서부터 뒤처진 또는 지연된 위상 값
Figure 112016019034019-pct00002
으로부터 감산되어, 필터(114 또는 116)의 새로운 측정치를 생성한다. 예를 들면, DR 유닛(206)에서 DR 측정치는 아래의 수학식 (1)로 표현될 수 있다.
Figure 112016019034019-pct00003
여기서, λ는 반송파 신호의 파장이다. 시프트 레지스터의 길이, 즉 N은 델타 거리 간격의 크기와 같고, 이처럼 델타 거리 간격은 위상 갱신 기간보다 크다. 이렇게 델타 거리 간격을 확장하면 일반적인 (예를 들어 일 초의) DR 측정 속도를 수정하지 않고, 정밀도 저하(dilution of precision, DOP)를 개선할 수 있다.
수학식(1)로부터 아래의 수학식이 도출되는데, 이는 (PLL에 의해 추적된) 위상 변동의 비율은 도플러 효과와 수신기에서의 변조기 주파수와 관측된 반송파의 주파수 사이의 주파수 편차와의 합과 같다. 이러한 위상 변동 비율은 아래의 수학식(2)과 같이 표현된다.
Figure 112016019034019-pct00004
여기서,
Figure 112016019034019-pct00005
는 사용자의 속도이고,
Figure 112016019034019-pct00006
는 사용자로부터 SV까지를 가리키는 시선 단위이고,
λ는 캐리어 파장이고,
Figure 112016019034019-pct00007
는 수신기의 변조기 주파수이고,
Figure 112016019034019-pct00008
는 관측된 반송파의 주파수이다.
또한, 수학식(2)는 아래의 수학식(3)에서 제시되는 바와 같이 i째 위성(106)에 대해 시간 T a 부터 T b 까지 적분된다.
Figure 112016019034019-pct00009
여기서, A 및 B는 위상 차 및 이와 같은 델타 거리(DR)가 계산되는 두 시점이고, PSV는 i째 위성(106)의 위치이고, XA 및 XB는 시점(A 및 B)에서 디바이스(102)의 위치를 각기 나타내며, (만일 반송파의 주파수가 안정적이고 모든 위성(106)에 대해 같으면) Bias는 수신기의 주파수 표류(frequency drift)에 좌우될 수 있다. 수학식(3)으로부터, DR은 수학식(4)와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112016019034019-pct00010
그리고 이와 같이 수학식(3)으로부터, DR은 수학식(1)에서와 같이 계산될 수 있는데, 즉 두 시점에서 반송파 파장과 위상의 위상 차와의 곱으로서 계산될 수 있음이 분명하다.
일부 다른 실시예에서, 현재 위상과 N 갱신 이전으로부터의 위상과의 차에 기초하여 DR 값을 결정하는 것 이외에 또는 그 대신에, DRM 모듈(112)은 현재 위상과 하나 이상의 다른 위상 값과의 차에 기초하여 하나 이상의 다른 DR 값을 결정하도록 구성된다. 예를 들면, DRM 모듈(112)은
Figure 112016019034019-pct00011
Figure 112016019034019-pct00012
에 기초하여 DR 값을 계산하는 다른 DR 유닛(들)(206)를 포함할 수 있다. 이후 이러한 DR 값들 중 하나, 일부 또는 모두는 디바이스 위치를 계산하기 위해 필터(필터(114 또는 116))로 제공될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 두 위치 필터(114) 및/또는 확장된 속도 필터(116)는 전체 시간에서 관측된 일련의 측정치, 예를 들면 (DRM 모듈(112)로부터의) 델타 거리 측정치 및 잡음(불규칙 변동)과 다른 부정확한 값을 가지고 있는 이전에 계산된 또는 선험적(a priori) 위치(또는 좌표) 추정치를 이용하는 선형 이차 추정(linear quadratic estimation, LQE)을 이용하는 칼만 필터로서 구성될 수 있다. 이러한 선험적 위치 추정치를 이용하여, 필터는 단일의 측정치 하나에만 기초하여 그러한 선험적 위치 추정치보다 더 정밀한 경향이 있는, 디바이스(102) 또는 디바이스 사용자의 위치(들)의 좌표의 현재 추정치를 생성할 수 있다. 일반적으로, 필터(114 또는 116)는 잡음이 많은 입력 데이터(예를 들면, DR 측정치)의 스트림에 대해 반복적으로 작용하여 변수, 예를 들면 위치 좌표의 통계적으로 최적한 추정치를 생성할 수 있다.
칼만 필터로서 두 위치 필터(114)의 동작에 관하여, 두 위치(XA 및 XB)는 필터(114)에 의해 연속하여 추정된 (및 갱신된) 두 "상태"이다. 필터(114)의 동작에 대해 설명하자면, 한정하지 않는 실시예로서, 사용자 위치/장소는 이차원 좌표를 이용하여 결정되며, (하나 이상의 DRM 모듈(112)에 의해 계산된 것으로서) 디바이스(102)와 다섯 위성(106)의 각 위성 사이의 DR 측정치는 필터(114)를 이용하여 사용자 위치(들)를 결정할 때 연루된다고 간주한다. 이러한 목적을 위해, 도 3은 마찬가지로 시점(A 및 B)에서, 움직이는 사용자 및 움직이는 다섯 위성(S1-S5)의 대응하는 위치에 대해 (각기 시점(A 및 B)에서) 위치(XA 및 XB) 사이의 기하학적 관계의 일 예를 도시한다. 시점(A 및 B) 사이의 시간 간격은 DR 간격(N으로 표시됨)으로 알려져 있다. 여기서 이것은, 도 3에서 화살표 방향으로 도시된 바와 같이, 사용자 및 위성이 시점(B)부터 시점(A)까지 움직이고 있다라고 간주된다. 일부 실시예에서, 현재 DR 측정을 위한 시점(B)에서 위치(즉, XB)는 N시점 이전에 이루어진 시간(A)에서의 위치(즉 XA)이다. 다시 말해서, XB는 XA의 N 시점 지연된 버전과 같다고 간주된다. 사용자는 걷고 있는 보행 사용자 또는 움직이는 차량에 탑승한 사용자일 수 있다.
아래에서는 필터(114)가 필터의 현재 추정 사이클 또는 반복 동안, DRM 모듈(들)(112)로부터의 현재 DR 측정치 및 필터의 과거 추정치 사이클(들)에서 계산된 사용자 위치의 선험적 추정치(본 개시에서 같은 의미로 "이전의 추정치"라고도 지칭함)를 이용하여, 사용자 위치(XA 및 XB)의 추정치를 계산할 수 있다는 사실에 기초한 수학적 구조에 관해 설명한다.
DR 측정과 관련된 관측 수학식은 아래에 제시된 바와 같다.
Figure 112016019034019-pct00013
시점(A 및 B)에서 (이차원(x 및 y)의) 위치 좌표는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00014
여기서, 개개의 사용자 위치는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00015
dXA 및 dXB는 필터(114)의 하나의 추정 사이클(또는 반복)에서부터 다음 추정 사이클까지, 위치(XA 및 XB)에 대해 추정된 값의 (결정될) 변동 량을 각기 나타낸다. 그리고, "클럭 표류(Clock drift)", Xd (또는 아래 수학식(8) 및 (9)에서 Xb)는 DR 측정 간격 동안 가정한 미지의 표류하는 수신기 클럭을 나타낸다.
시점에서 i째 위성(106)의 위치 좌표는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00016
i째 위성(106)으로부터 위치(XA)까지 그리고 위치(XB)까지 시선(line-of-sight, LOS) 벡터는 아래에서 수학식(6) 및 (7)과 같이 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00017
Figure 112016019034019-pct00018
DR 관측 수학식(5)은 미지의 델타 위치 파라미터(dXA 및 dXB)의 해답을 구하기 위해 선형화되며, 선형화는 아래의 수학식(8)에서 표현된다.
Figure 112016019034019-pct00019
수학식(8)에서 LOS 벡터는 수학식(6) 및 (7)을 이용하여 계산된다. dZ는 DRM 모듈(112)에 의해 제공된 측정된 DR과 추정된 DR 측정치 사이의 차를 나타내는 잔차 벡터(residual vector)이다. 선형화된 잔차 dZ(즉, 수학식(8)의 오른쪽)는 아래의 수학식(9)에 따라서 계산된다.
Figure 112016019034019-pct00020
그러므로, 수학식(9)로부터 명백한 바와 같이, 잔차 벡터(dZ)는 DRM 모듈(112)로부터의 측정된 DR, (수학식(6) 및 (7)을 이용하여 계산된) LOS 벡터, 및 위치(XA 및 XB)의 선험적 추정치, 즉
Figure 112016019034019-pct00021
및
Figure 112016019034019-pct00022
에 기초하여 계산된다. 선험적 추정치는 필터(114)에 의해 이전의 추정 사이클 또는 반복에서 (예를 들면, 직전의 반복으로부터 및/또는 N 반복 이전으로부터) 계산된 위치 추정치이다. 복수의 (과거) 연속적인 사이클 또는 반복 동안 선험적 위치 추정치는 시프트 레지스터에 저장될 수 있고, 예를 들면 수학식(8) 및 (9)을 계산할 때 사용하기 위해 각각의 추정 사이클 동안 시프트 레지스터로부터 액세스되어 필터(114)에 제공될 수 있다.
반복적인 필터링 기술에 대해 비선형 동작을 위해, 잔차 벡터(dZ)는 다음의 수학식(10)에 기초하여 계산된다.
Figure 112016019034019-pct00023
따라서, LOS 벡터를 구하기 위한 수학식(6) 및 (7)의 해답과, 잔차 벡터(dZ)를 구하기 위한 수학식(9)(또는 수학식(10))의 해답(및 게다가 위치(XA 및 XB)와 관련된 선험적 오차 공분산 추정치)을 이용하여, 수학식(8)의 해답은 필터(114) 내에서 위치 파라미터, 즉 dXA 및 dXB의 델타 또는 변동을 결정하기 위해 계산된다. 수학식(8)의 해답을 구하기 위해, 필터(114)는 현재의 LOS 벡터 측정치 및 선험적 위치 그리고 선험적 오차 공분산 추정치, "p(-)"에 기초하여 현재 위치 추정치를 푸는 칼만 필터 폐쇄형 해답(Kalman filter closed-form solution)을 활용할 수 있다. 그러한 칼만 필터링에 기반한 폐쇄형 해답은 "KF 수학식 집합"에 의해 아래와 같이 표현된다.
Figure 112016019034019-pct00024
여기서
Figure 112016019034019-pct00025
는 "H"를 나타낸다.
또한, 그 다음 필터(114)는 결정된 dXA 및 dXB 파라미터를 이용하여 이전의 또는 선험적 위치 추정치(
Figure 112016019034019-pct00026
및
Figure 112016019034019-pct00027
)를 갱신하고, 현재 추정 사이클 또는 반복 동안 최종의 후험적 또는 "현재" 위치 추정치(
Figure 112016019034019-pct00028
및
Figure 112016019034019-pct00029
)를 구한다. 수학식(11)은 이러한 갱신 동작을 아래와 같이 표현한다.
Figure 112016019034019-pct00030
필터(114)에서와 같은 (및 아래에서 설명되는 필터(16)에서와 같은) 연속적인 필터링 동작에서, 연속하여 반복되는 필터 상태들 사이의 시간 전파 관계가 설정될 수 있다. 필터(114)의 시간 전파 관계를 설정하기 위해, 현재 위치(XB)는 N 기간부터 또는 반복 이전부터 위치(XA)와 동등하다고 가정한다. (각각의 추정 반복 또는 사이클은 일 기간 또는 일 시점과 같다고 간주될 수 있다.) 이와 같이, 복수의 연속적인 반복(N 반복) 동안 (수학식(11)로부터 구한) XA의 위치 추정치는 예를 들면 시프트 레지스터에 저장될 수 있으며, 이전의 (n-N)째 반복으로부터 구한 후험적 위치 추정치 XA는 n째 반복 동안 선험적 추정치 XB로서 사용될 수 있다. XB의 시간 전파 관계는 아래의 수학식(12)에서 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00031
또한, n 반복에서 사용될 선험적 위치 추정치 XA는 (n-1)째 반복에서 계산된 후험적 위치 추정치 XA로부터 전파될 수 있다. XA의 시간 전파 관계는 수학식(13)에서 아래와 같이 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00032
여기서, qn은 사용자가 받는 난보(random walk)의 결과인 부가적 랜덤 벡터(additive random vector)를 나타낸다(혹은 다른 말로 하여 처리 잡음을 나타낸다). 이러한 랜덤 벡터는 연관된 공분산 매트릭스
Figure 112016019034019-pct00033
를 가지며, 상태 오차 공분산은 아래에서 논의되는 바와 같이 난보에 의해 전파한다.
오차 공분산 전파에 관해, 선험적 n째 반복 동안 추정된 상태 벡터 오차는
Figure 112016019034019-pct00034
로서 표시된다. 그리고 n째 반복 동안 선험적 오차 공분산은 수학식(14)에서 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00035
수학식(12) 및 (13)은 수학식(14)에 대체되어 선험적 오차 공분산이 수학식(15)에서 표현된 형태로 구해진다.
Figure 112016019034019-pct00036
여기서, 상기 행렬 내 원소는 모두 2x2 서브행렬이다.
(n-1)째 반복으로부터 구한 후험적 오차 공분산을 n째 반복의 선험적 오차 공분산으로 전파하기 위한 오차 공분산 전파 관계의 최종 형태는 다음의 수학식에서처럼 제공된다.
Figure 112016019034019-pct00037
일부 실시예에서, (수학식(16)에 기초하여) 복수의 연속적인 (N) 추정 반복으로부터 구한 오차 공분산은 시프트 레지스터에 저장될 수 있다. 오차 공분산 전파를 위해, n 반복에서 사용될 위치(XA)의 선험적 오차 공분산 추정치는 추가되는 공정 잡음과 함께, (n-1) 반복에서 계산된 위치(XA)의 후험적 오차 공분산 추정치로부터 전파될 수 있다. 또한 n 반복에서 사용될 위치(XB)의 선험적 오차 공분산 추정치는 (n-N) 반복에서 계산된 위치(XA)의 후험적 오차 공분산 추정치로부터 전파될 수 있다.
일부 실시예에서, 공정 잡음을 단순히 두 가지 선험적 위치 상태에 추가하는 수학식(16)에서 정의된 것보다 간단한 시간 전파 규칙이 적응될 수 있다. 이 규칙은 위치(XB)의 공분산을 (n-N)째 반복에서 계산된 위치(XA)의 후험적 오차 공분산 추정치로 전파하는 (또는 덮어쓰는) 대신, 두 개의 위치(XA) 오차 공분산(수학식(16)에서 상단 좌측의 서브행렬) 및 위치(XB) 오차 공분산(수학식(16)에서 하단 우측의 서브행렬)에다 공정 잡음 성분을 추가하는 과정을 수반한다. 그러한 실시예는 수학식(16)과 비교하여 필터링할 때 덜 최적화될 수 있지만, 시프트 레지스터 아키텍처에 의해 요구된 가외의 메모리 및 처리가 과도하다고 생각되는 애플리케이션에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 수학식(16)에서 위치(XA)와 위치(XB)의 교차 상관 조건은 없어지지 않고, 다음 델타 거리 측정치의 갱신 동안 선험적 통계치로서 온전하게 유지된다.
도 4는 필터(114)의 구현 아키텍처의 일 예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 필터(114)는 DRM 모듈(112)로부터 DR 측정치를 수신하고, 추정 갱신 모듈(402)에서, 이러한 측정치와 함께 이전 추정치 모듈(404)로부터 선험적 또는 이전 위치 및 오차 공분산 추정치를 이용하여 상기 수학식(5)-(11)에 따라서, 위치(XA 및 XB)의 후험적 추정치 및 이러한 위치 각각의 오차 공분산을 구한다. 또한, 도시된 바와 같이, 위치(XB)의 후험적 추정치 및 그 위치의 오차 공분산은 전파 목적을 위해 무시되며(또는 폐기되며), 위치(XA)의 후험적 추정치 및 그 위치의 오차 공분산은 시프트 레지스터(406, 408)(각기 길이 N을 가짐)에 각기 저장된다. 저장된 위치 추정치 및 오차 공분산은 전파되거나 아니면 수학식(12)-(16)에 따라서 (각각의 반복 동안) 각각의 시프트 레지스터 내에서 갱신된 다음, 필터(114)에서 후속 추정의 반복 동안 선험적 위치 및 오차 공분산 추정치로서 액세스되어 사용된다.
이제 칼만 필터로서 필터(116)의 동작에 관해, 도 1의 확장된 속도 필터(116)를 참조하면, 필터(116)에 의해 연이어 추정된(및 갱신된) 필터의 "상태"는 위치(XC) 및 "확장된 속도"(VC)이다. 위치(XC)는 앞에서 설명한 위치(XB)에 대응할 수 있으며, 확장된 속도(VC)는 두 위치(XA 및 XB)의 차(즉 XA - XB)와 같을 수 있다.
(필터(114)의 동작과 유사한) 필터(116)의 동작에 관해, 한정하지 않는 실시예로서, 사용자 위치/장소가 이차원 좌표를 이용하여 결정되며, (하나 이상의 DRM 모듈(112)에 의해 계산된 것으로서) 디바이스(102)와 다섯 위성(106)의 각 위성 사이의 DR 측정치는 필터(116)를 이용하여 사용자 위치 및 확장된 속도를 결정할 때 연루된다고 간주한다. 사용자는 걷는 보행 사용자이거나 이동 차량에 탑승한 사용자일 수 있다.
아래는 필터의 현재 추정 사이클 또는 반복 동안, DRM 모듈(들)(112)로부터 구한 현재 DR 측정치 및 필터(116)의 과거 추정 사이클(들)에서 계산된 사용자 위치 및 확장된 속도의 이전 (또는 선험적) 추정치를 이용하여, 필터(116)가 사용자 위치(Xc) 및 확장된 속도(Vc)의 추정치를 계산할 수 있다는 사실에 기초한 수학적 구조의 설명이다.
시점(A 및 B)에서 (이차원(x 및 y)의) 필터 상태는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00038
여기서, 개개의 사용자 위치 및 확장된 속도 상태는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00039
dXc 및 dVc는 필터(116)의 한 추정 사이클(또는 반복)에서부터 다음 추정 사이클까지 위치(Xc) 및 확장된 속도(Vc)에 대해 추정된 값의 (결정될) 변동량을 각기 나타낸다. "클럭 표류"는 DR 측정 간격 동안 추정된 미지의 표류하는 수신기 클럭을 표시한다.
(다섯 위성(106)의) 확장된 시간 겹침(extended time overlapped) 델타 범위(DR) 잔차는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00040
i째 위성(106)으로부터 위치(XA)까지 그리고 위치(XB)까지 시선(line-of-sight, LOS) 벡터는 아래의 수학식(18) 및 (19)에서처럼 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00041
Figure 112016019034019-pct00042
미지의 델타 위치 및 확장된 속도 파라미터(dXc 및 dVc)의 해답을 구하는 선형화된 DR 관측은 아래의 수학식(20)에서처럼 표현된다.
Figure 112016019034019-pct00043
여기서, 수학식(20)의 LOS 벡터는 수학식(18) 및 (19)를 이용하여 계산되며, dZ는 수학식(21)에 따라서 아래와 같이 계산된 잔차 벡터이다.
Figure 112016019034019-pct00044
그러므로, 수학식(21)로부터 명백한 바와 같이, 잔차 벡터(dZ)는 DRM 모듈(112)로부터 측정된 DR 및 위치(Xc)와 확장된 속도(Vc)의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다. 선험적 추정치는 기본적으로 필터(116)에 의해 이전의 추정 사이클 또는 반복에서 (예를 들면, 직전의 반복으로부터 및/또는 N 반복 이전으로부터) 계산된 위치 및 확장된 속도 추정치이다. 복수의 (과거) 연속적인 사이클 또는 반복 동안 선험적 위치 및 확장된 속도 추정치는 각각의 시프트 레지스터에 저장될 수 있고, 예를 들면 상기 수학식(20) 및 (21)을 계산할 때 사용하기 위해 각각의 추정 사이클 동안 시프트 레지스터로부터 액세스되어 필터(116)에 제공될 수 있다.
따라서, LOS 벡터 및 잔차 벡터(dZ)를 구하기 위한 수학식(21)의 해답을 이용하여, 수학식(20)의 해답은 위치 및 확장된 속도 파라미터, 즉 dXc 및 dVc의 델타 또는 변동을 결정하기 위해 필터(116) 내에서 계산된다. 이것은 선험적 상태 및 선험적 상태 오차 공분산 추정치를 고려하는 (앞에서 논의된) "KF 수학식 집합"에 기초하여 수행된다. 그러면 필터(116)는 결정된 dXc 및 dVc 파라미터를 이용하여 이전 또는 선험적 위치 및 확장된 속도 추정치(
Figure 112016019034019-pct00045
및
Figure 112016019034019-pct00046
)를 갱신하고, 현재 추정 사이클 또는 반복 동안 현재 또는 후험적 위치 및 확장된 속도 추정치(
Figure 112016019034019-pct00047
및
Figure 112016019034019-pct00048
)를 구한다.
필터(116)에서와 같은 연속적인 필터링 동작에서, 연속하여 반복되는 필터 상태들 사이의 시간 전파 관계가 설정될 수 있다. VC의 시간 전파 관계는 수학식(22)에서 아래와 같이 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00049
여기서, qv(n)는 아래에서 논의되는 오차 공분산 전파 모델에서 모델링될 수 있는 확장된 속도 공정 잡음 성분이다. 수학식(22)에 관해 한정하지 않는 가정은 느린 정규 속도로 난보하는 사용자와 기하학적으로 일치하는 느리게 난보하는 확장된 속도이다.
또한, Xc의 시간 전파 관계는 아래의 수학식(23)에서 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00050
오차 공분산 전파에 관하여, 선험적 n째 반복 동안 추정된 상태 벡터 오차는
Figure 112016019034019-pct00051
로서 표시된다. 또한, n째 반복 동안 선험적 오차 공분산은 수학식(24)에서와 같이 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00052
수학식(24)에서 오차 공분산 행렬의 원소를 확장하면, 다음과 같은 수학식을 얻는다.
Figure 112016019034019-pct00053
따라서, 수학식(24) 및 (25)에 기초하여, 전파 규칙은 다음과 같은 수학식(26)에서 정의된다.
Figure 112016019034019-pct00054
일부 실시예에서, (수학식(24)에 기초하여) 복수의 연속적인 (N) 추정 반복으로부터 구한 위치(XC) 및 확장된 속도(VC)와 관련된 오차 공분산은 각각의 시프트 레지스터에 저장(되고 필터링 공정 동안 요구에 따라 액세스)될 수 있다.
일부 실시예에서, 단순히 공정 잡음을 두 선험적 위치 상태에 추가하는 수학식(26)에서 정의된 것보다 간단한 시간 전파 규칙이 적응될 수 있다. 이 규칙은 위치(XB) 공분산을 (n-N)째 반복에서 계산된 위치(XA)의 후험적 오차 공분산 추정치로 전파하는 (또는 덮어쓰는) 대신, 두 개의 위치(XA) 오차 공분산(수학식(26)에서 상단 좌측의 서브행렬) 및 위치(XB) 오차 공분산(수학식(26)에서 하단 우측의 서브행렬)에다 공정 잡음 성분을 추가하는 과정을 수반한다. 그러한 실시예는 수학식(26)과 비교하여 필터링할 때 덜 최적화될 수 있지만, 시프트 레지스터 아키텍처에 의해 요구된 가외의 메모리 및 처리가 과도하다고 생각되는 애플리케이션에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 수학식(16)에서 위치(XA)와 위치(XB)의 교차 상관 항은 없어지지 않고, 다음 델타 거리 측정치의 갱신 동안 선험적 통계치로서 온전하게 유지된다.
도 5는 필터(116)의 구현 아키텍처의 일 예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 필터(116)는 DRM 모듈(112)로부터 DR 측정치를 수신하고, 추정 갱신 모듈(502)에서, 이러한 측정치와 함께 선험적 또는 이전의 위치, 확장된 속도 및 오차 공분산 추정치를 이용하여 수학식(17)-(21)에 따라서, 위치(XC 및 VC)의 후험적 추정치 및 이러한 위치 각각의 오차 공분산을 구한다. 또한, 도시된 바와 같이, 위치(XC)의 후험적 추정치 및 확장된 속도(VC)의 후험적 추정치는 시프트 레지스터(504, 506)(각기 길이 N을 가짐)에 각기 저장된다. 마찬가지로, XC 및 XV의 오차 공분산 및 이들의 교차 항 공분산은 시프트 레지스터(508, 510, 512)(각기 길이 N을 가짐)에 각기 저장된다. 위치, 확장된 속도, 및 오차 공분산의 저장된 추정치는 전파되거나 아니면 수학식(22)-(26)에 따라서 (각각의 반복 동안) 각각의 시프트 레지스터 내에서 갱신된 다음, 필터(116)에서 후속 추정을 반복하는 동안 선험적 위치, 확장된 속도 및 오차 공분산 추정치로서 사용된다.
본 명세서에서 설명된 두 필터(114, 116)는 적절하게 정의된 관측 수학식 및/또는 시간 전파 규칙을 이용하여, 앞에서 논의된 확장된 겹친 델타 거리 측정치 이외에, 통상의 거리 및 도플러 측정치의 갱신을 필터(114 또는 116)가 수용할 수 있도록 통상의 GPS 디바이스와 함께 또는 그와 관련하여 통합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
예제: 다음과 같은 예는 또 다른 실시예와 관련된다.
예 1은 델타 거리 측정(delta range measurement, DRM) 모듈 및 필터를 포함하는 디바이스이다. DRM 모듈은 제1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 측정하도록 구성되며, 제 1 및 제 2 거리 값은 제 1 및 제 2 시점에서 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 각기 표시한다. 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 클 수 있다. 필터는 제 1 사이클 동안, 적어도 거리 차 값 및 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 디바이스의 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성된다.
예 2에서, 예 1의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 필터가 디바이스의 제 1 위치의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성될 수 있고, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치가 적어도 거리 차 값, 및 제 1 및 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 3에서, 예 2의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 위성과 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및 위성과 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 4에서, 예 3의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 제 1 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치에 기초하여 계산되며, 필터가 또한 제 1 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 제공하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다.
예 5에서, 예 4의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 제 1 위치의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 사이클이 제 1 사이클 직전에 발생되며, 제 2 위치의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 사이클은 제 1 사이클에 앞서 발생되며, 제 3 사이클과 제 1 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 6에서, 예 5의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치를 저장하는 제 1 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 7에서, 예 5의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치에 기초한다는 것을 포함할 수 있다.
예 8에서, 예 7의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 2 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 9에서, 예 1의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 필터가 디바이스의 제 1 위치와 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치, 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다. 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값, 및 위치 차와 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다.
예 10에서, 예 9의 청구대상은 선택사양으로, 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 위성과 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및 위성과 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 11에서, 예 10의 청구대상은 선택사양으로, 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치에 기초하여 계산되고, 필터가 또한 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 제공하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다.
예 12에서, 예 11의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 위치 차의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 사이클이 제 1 사이클 직전에 발생되며, 제 2 위치의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치와 제 3 사이클 동안 계산된 제 2 위치의 현재 추정치와의 조합에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 사이클은 제 1 사이클에 앞서 발생되며, 제 3 사이클과 제 1 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 13에서, 예 12의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치를 저장하는 제 1 시프트 레지스터와, 계산된 제 2 위치의 현재 추정치를 저장하는 제 2 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 14에서, 예 12의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 위치 차와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 위치 차와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 위치 차와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치와 제 3 사이클 동안 계산된 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치와의 조합에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 15에서, 예 14의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 위치 차와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 3 시프트 레지스터와, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 4 시프트 레지스터와, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 교차 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 5 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 16에서, 예 1의 청구대상은 선택사양으로, 필터가 칼만 필터를 포함하는 것을 포함할 수 있다.
예 17에서, 예 1의 청구대상은 선택사양으로, 거리 차 값이 적어도 제 1 시점에서 위성과 연관된 반송파 신호의 위상과 제 2 시점에서 반송파 신호의 위상과의 차에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 18에서, 예 17의 청구대상은 선택사양으로, 거리 차 값이 또한 반송파 신호의 파장에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 19에서, 예 17의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 시점에서 결정된 반송파 신호의 위상을 저장하는 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 20에서, 예 17의 청구대상은 선택사양으로, 거리 값이 갱신되는 주기적 간격이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격을 포함하며, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격보다 큰 것을 포함할 수 있다.
예 21은 방법으로, 이 방법은 프로세서에 의해, 제1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 측정하는 단계 - 제 1 및 제 2 거리 값은 제 1 및 제 2 시점에서 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 각기 표시하고, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 큼 - 와, 프로세서에 의해, 제 1 추정 사이클 동안, 적어도 거리 차 값 및 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 디바이스의 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계를 포함한다.
예 22에서, 예 21의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 추정 사이클 동안, 상기 현재 추정치를 계산하는 단계가 디바이스의 제 1 위치의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값과, 제 1 및 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다.
예 23에서, 예 22의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 추정 사이클 동안, 제 1 위치의 선험적 추정치가 제 2 추정 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 추정 사이클이 제 1 사이클 직전에 발생되고, 제 2 위치의 선험적 추정치가 제 3 추정 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 추정 사이클은 제 1 추정 사이클에 앞서 발생되며, 제 1 추정 사이클과 제 3 추정 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 24에서, 예 23의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치를 제 1 시프트 레지스터에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
예 25에서, 예 21의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 추정 사이클 동안, 상기 현재 추정치를 계산하는 단계가 디바이스의 제 1 위치와 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치, 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 포함할 수 있다. 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값, 및 위치 차와 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다.
예 26에서, 예 25의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 추정 사이클 동안, 위치 차의 선험적 추정치가 제 2 추정 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 추정 사이클이 제 1 사이클 직전에 발생되고, 제 2 위치의 선험적 추정치가 제 3 추정 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치와 제 3 추정 사이클 동안 계산된 제 2 위치의 현재 추정치와의 조합에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 추정 사이클은 제 1 추정 사이클에 앞서 발생되며, 제 1 사이클과 제 3 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 27에서, 예 26의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 추정 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치를 제 1 시프트 레지스터에 저장하는 단계와, 복수의 연속적인 추정 사이클 동안 계산된 제 2 위치의 현재 추정치를 제 2 시프트 레지스터에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
예 28에서, 예 21의 청구대상은 선택사양으로, 디바이스 필터의 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계가 칼만 필터링 기술에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 29에서, 예 21의 청구대상은 선택사양으로, 거리 차 값이 적어도 제 1 시점에서 위성과 연관된 반송파 신호의 위상과 제 2 시점에서 반송파 신호의 위상과의 차에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 30에서, 예 29의 청구대상은 선택사양으로, 거리 차 값이 또한 반송파 신호의 파장에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 31에서, 예 29의 청구대상은 선택사양으로, 거리 값이 갱신되는 주기적 간격이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격을 포함하며, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격보다 큰 것을 포함할 수 있다.
예 32는 물리적으로 구현된 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체이며, 이 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금 1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 측정하는 단계 - 제 1 및 제 2 거리 값은 제 1 및 제 2 시점에서 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 각기 표시하고, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 큼 - 와, 프로세서에 의해, 제 1 추정 사이클 동안, 적어도 거리 차 값 및 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 디바이스의 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계를 포함하는 복수의 동작을 수행하게 한다.
예 33에서, 예 32의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 추정 사이클 동안, 상기 현재 추정치를 계산하는 단계가 디바이스의 제 1 위치의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값과, 제 1 및 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다.
예 34에서, 예 33의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 추정 사이클 동안, 제 1 위치의 선험적 추정치가 제 2 추정 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 추정 사이클이 제 1 사이클 직전에 발생되고, 제 2 위치의 선험적 추정치가 제 3 추정 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 추정 사이클은 제 1 추종 사이클에 앞서 발생되며, 제 1 추정 사이클과 제 3 추정 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 35에서, 예 34의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치를 제 1 시프트 레지스터에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
예 36에서, 예 32의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 추정 사이클 동안, 상기 현재 추정치를 계산하는 단계가 디바이스의 제 1 위치와 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치, 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 포함할 수 있다. 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값, 및 위치 차와 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다.
예 37에서, 예 36의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 추정 사이클 동안, 위치 차의 선험적 추정치가 제 2 추정 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 추정 사이클이 제 1 사이클 직전에 발생되고, 제 2 위치의 선험적 추정치가 제 3 추정 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치와 제 3 사이클 동안 계산된 제 2 위치의 현재 추정치와의 조합에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 추정 사이클은 제 1 추정 사이클에 앞서 발생되며, 제 1 사이클과 제 3 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 38에서, 예 37의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 추정 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치를 제 1 시프트 레지스터에 저장하는 단계와, 복수의 연속적인 추정 사이클 동안 계산된 제 2 위치의 현재 추정치를 제 2 시프트 레지스터에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
예 39에서, 예 32의 청구대상은 선택사양으로, 디바이스 필터의 위치의 현재 추정치를 계산하는 단계가 칼만 필터링 기술에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 40에서, 예 32의 청구대상은 선택사양으로, 거리 차 값이 적어도 제 1 시점에서 위성과 연관된 반송파 신호의 위상과 제 2 시점에서 반송파 신호의 위상과의 차에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 41에서, 예 40의 청구대상은 선택사양으로, 거리 값이 갱신되는 주기적 간격이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격을 포함하며, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격보다 큰 것을 포함할 수 있다.
예 42는 델타 거리 측정(delta range measurement, DRM) 모듈 및 필터를 포함하는 디바이스이다. DRM 모듈은 제1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 측정하도록 구성되며, 제 1 및 제 2 거리 값은 제 1 및 제 2 시점에서 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 각기 표시한다. 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 클 수 있다. 필터는 제 1 사이클 동안, 적어도 거리 차 값 및 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 디바이스의 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성된다.
예 43에서, 예 42의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 필터가 디바이스의 제 1 위치의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성되고, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치가 적어도 거리 차 값과, 제 1 및 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 44에서, 예 43의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 위성과 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및 위성과 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 45에서, 예 44의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 제 1 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치에 기초하여 계산되며, 필터가 또한 제 1 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 제공하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다.
예 46에서, 예 45의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 제 1 위치의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 사이클은 제 1 사이클 직전에 발생되며, 제 2 위치의 선험적 추정치는 제 3 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 사이클은 제 1 사이클에 앞서 발생되며, 제 3 사이클과 제 1 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 47에서, 예 46의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치를 저장하는 제 1 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 48에서, 예 46의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치에 기초한다는 것을 포함할 수 있다.
예 49에서, 예 48의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 2 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 50에서, 예 42의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 필터가 디바이스의 제 1 위치와 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치, 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다. 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값, 및 위치 차와 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다.
예 51에서, 예 50의 청구대상은 선택사양으로, 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 위성과 제 1 위치사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및 위성과 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 52에서, 예 51의 청구대상은 선택사양으로, 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치에 기초하여 계산되고, 필터가 또한 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 제공하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다.
예 53에서, 예 52의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 위치 차의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 사이클이 제 1 사이클 직전에 발생되며, 제 2 위치의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치와 제 3 사이클 동안 계산된 제 2 위치의 현재 추정치와의 조합에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 사이클은 제 1 사이클에 앞서 발생되며, 제 3 사이클과 제 1 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 54에서, 예 53의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치를 저장하는 제 1 시프트 레지스터와, 계산된 제 2 위치의 현재 추정치를 저장하는 제 2 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 55에서, 예 53의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 위치 차와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 위치 차와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 위치 차와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치와 제 3 사이클 동안 계산된 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치와의 조합에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 56에서, 예 55의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 위치 차와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 3 시프트 레지스터와, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 4 시프트 레지스터와, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 교차 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 5 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 57에서, 예 42의 청구대상은 선택사양으로, 필터가 칼만 필터를 포함하는 것을 포함할 수 있다.
예 58에서, 예 42의 청구대상은 선택사양으로, 거리 차 값이 적어도 제 1 시점에서 위성과 연관된 반송파 신호의 위상과 제 2 시점에서 반송파 신호의 위상과의 차에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 59에서, 예 58의 청구대상은 선택사양으로, 거리 차 값이 또한 반송파 신호의 파장에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 60에서, 예 58의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 시점에서 결정된 반송파 신호의 위상을 저장하는 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 61에서, 예 58의 청구대상은 선택사양으로, 거리 값이 갱신되는 주기적 간격이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격을 포함하며, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격보다 큰 것을 포함할 수 있다.
예 62는 수신기의 위치를 추정하는 방법이며, 이 방법은 예 42 내지 예 61 중 어느 한 예의 디바이스를 실현하거나 이용하는 단계를 포함한다.
예 63은 물리적으로 구현된 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체이며, 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서가 예 42 내지 예 61 중 어느 한 예의 디바이스를 실현하거나 이용하게 한다.
예 64는 장치이며, 이 장치는 제 1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값과의 거리 차 값을 측정하기 위한 수단 - 제 1 및 제 2 거리 값은 제 1 및 제 2 시점에서 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 각기 표시하며, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 큼 - 과, 제 1 사이클 동안, 적어도 거리 차 값 및 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 디바이스의 위치의 현재 추정치를 계산하기 위한 수단을 포함한다.
예 66에서, 예 64의 청구대상은 선택사양으로, 계산하기 위한 수단이 적어도 거리 차 값과, 제 1 및 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여, 디바이스의 제 1 위치의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하기 위한 수단을 포함하는 것을 포함할 수 있다.
예 67에서, 예 64의 청구대상은 선택사양으로, 계산하기 위한 수단이 적어도 거리 차 값, 및 위치 차와 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여, 디바이스의 제 1 위치와 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하기 위한 수단을 포함하는 것을 포함할 수 있다.
예 68은 델타 거리 측정(delta range measurement, DRM) 모듈 및 필터를 포함하는 디바이스이다. DRM 모듈은 제1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 측정하도록 구성되며, 제 1 및 제 2 거리 값은 제 1 및 제 2 시점에서 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 각기 표시한다. 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 클 수 있다. 필터는 제 1 사이클 동안, 적어도 거리 차 값 및 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 디바이스의 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성된다.
예 69에서, 예 68의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 필터가 디바이스의 제 1 위치의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성되고, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치가 적어도 거리 차 값과, 제 1 및 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 70에서, 예 69의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치는 또한 상 위성과 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및 위성과 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 71에서, 예 70의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치는 또한 제 1 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치에 기초하여 계산되며, 필터는 또한 제 1 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 제공하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다.
예 72에서, 예 71의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 제 1 위치의 선험적 추정치는 제 2 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 사이클은 제 1 사이클 직전에 발생되며, 제 2 위치의 선험적 추정치는 제 3 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 사이클은 제 1 사이클에 앞서 발생되며, 제 3 사이클과 제 1 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 73에서, 예 72의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치를 저장하는 제 1 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 74에서, 예 72의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치에 기초한다는 것을 포함할 수 있다.
예 75에서, 예 74의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 1 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 2 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 76에서, 예 74의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 필터가 디바이스의 제 1 위치와 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치, 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다. 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값, 및 위치 차와 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다.
예 77에서, 예 76의 청구대상은 선택사양으로, 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 위성과 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및 위성과 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 78에서, 예 77의 청구대상은 선택사양으로, 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치에 기초하여 계산되고, 필터가 또한 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 제공하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다.
예 79에서, 예 78의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 위치 차의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 사이클이 제 1 사이클 직전에 발생되며, 제 2 위치의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치와 제 3 사이클 동안 계산된 제 2 위치의 현재 추정치와의 조합에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 사이클은 제 1 사이클에 앞서 발생되며, 제 3 사이클과 제 1 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 80에서, 예 79의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치를 저장하는 제 1 시프트 레지스터와, 계산된 제 2 위치의 현재 추정치를 저장하는 제 2 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 81에서, 예 79의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 위치 차와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 위치 차와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 위치 차와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치와 제 3 사이클 동안 계산된 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치와의 조합에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 82에서, 예 81의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 위치 차와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 3 시프트 레지스터와, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 4 시프트 레지스터와, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 위치 차 및 제 2 위치와 관련된 교차 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 5 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 83에서, 예 68의 청구대상은 선택사양으로, 필터가 칼만 필터를 포함하는 것을 포함할 수 있다.
예 84에서, 예 681의 청구대상은 선택사양으로, 거리 차 값이 적어도 제 1 시점에서 위성과 연관된 반송파 신호의 위상과 제 2 시점에서 반송파 신호의 위상과의 차에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 85에서, 예 84의 청구대상은 선택사양으로, 거리 차 값이 또한 반송파 신호의 파장에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 86에서, 예 84의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 시점에서 결정된 반송파 신호의 위상을 저장하는 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 87에서, 예 84의 청구대상은 선택사양으로, 거리 값이 갱신되는 주기적 간격이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격을 포함하며, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격보다 큰 것을 포함할 수 있다.
예 88은 수신기의 위치를 추정하는 방법이며, 이 방법은 예 68 내지 예 87 중 어느 한 예의 디바이스를 실현하거나 이용하는 단계를 포함한다.
예 89는 장치이며, 이 장치는 제1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값과의 거리 차 값을 측정하기 위한 수단 - 제 1 및 제 2 거리 값은 제 1 및 제 2 시점에서 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 각기 표시하며, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 큼 - 과, 제 1 사이클 동안, 적어도 거리 차 값 및 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 디바이스의 위치의 현재 추정치를 계산하기 위한 수단을 포함한다.
예 90에서, 예 89의 청구대상은 선택사양으로, 계산하기 위한 수단이 적어도 거리 차 값과, 제 1 및 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여, 디바이스의 제 1 위치의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하기 위한 수단을 포함하는 것을 포함할 수 있다.
예 91에서, 예 89의 청구대상은 선택사양으로, 계산하기 위한 수단이 적어도 거리 차 값, 및 위치 차와 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여, 디바이스의 제 1 위치와 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하기 위한 수단을 포함하는 것을 포함할 수 있다.
예 92는 예 32는 물리적으로 구현된 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체이며, 이 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서가 예 89 내지 예 91 중 어느 한 예의 장치를 실현하거나 사용하게 한다.
예 93은 델타 거리 측정(delta range measurement, DRM) 모듈 및 필터를 포함하는 디바이스이다. DRM 모듈은 제1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 측정하도록 구성되며, 제 1 및 제 2 거리 값은 제 1 및 제 2 시점에서 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 각기 표시한다. 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 클 수 있다. 필터는 제 1 사이클 동안, 적어도 거리 차 값 및 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 디바이스의 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성된다.
예 94에서, 예 93의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 필터가 디바이스의 제 1 위치의 현재 추정치 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성되고, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값과, 제 1 및 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 95에서, 예 94의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 및 제 2 위치의 현재 추정치는 또한 위성과 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및 위성과 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 96에서, 예 95의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 제 1 위치의 선험적 추정치는 제 2 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 사이클은 제 1 사이클 직전에 발생되며, 제 2 위치의 선험적 추정치는 제 3 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 사이클은 제 1 사이클에 앞서 발생되며, 제 3 사이클과 제 1 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 97에서, 예 94 내지 예 96 중 어느 예의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 제 1 위치의 현재 추정치를 저장하는 제 1 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 98에서, 예 93의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 필터가 디바이스의 제 1 위치와 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치, 및 디바이스의 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성되는 것을 포함할 수 있다. 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치는 적어도 거리 차 값, 및 위치 차와 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산된다.
예 99에서, 예 98의 청구대상은 선택사양으로, 위치 차의 현재 추정치 및 제 2 위치의 현재 추정치가 또한 위성과 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및 위성과 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여 계산되는 것을 포함할 수 있다.
예 100에서, 예 98 내지 예 99의 청구대상은 선택사양으로, 제 1 사이클 동안, 위치 차의 선험적 추정치가 제 2 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치에 기초하며, 제 2 사이클이 제 1 사이클 직전에 발생되며, 제 2 위치의 선험적 추정치가 제 3 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치와 제 3 사이클 동안 계산된 제 2 위치의 현재 추정치와의 조합에 기초하는 것을 포함할 수 있다. 제 3 사이클은 제 1 사이클에 앞서 발생되며, 제 3 사이클과 제 1 사이클 사이의 시구간은 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간과 연관된다.
예 101에서, 예 98 내지 예 시스템(100) 중 어느 한 예의 청구대상은 선택사양으로, 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 위치 차의 현재 추정치를 저장하는 제 1 시프트 레지스터와, 계산된 제 2 위치의 현재 추정치를 저장하는 제 2 시프트 레지스터를 포함할 수 있다.
예 102에서, 예 93 내지 예 101 중 어느 한 예의 청구대상은 선택사양으로, 필터가 칼만 필터를 포함하는 것을 포함할 수 있다.
예 103에서, 예 98 내지 예 102 중 어느 한 예의 청구대상은 선택사양으로, 거리 차 값이 적어도 제 1 시점에서 위성과 연관된 반송파 신호의 위상과 제 2 시점에서 반송파 신호의 위상과의 차에 기초하는 것을 포함할 수 있다.
예 104에서, 예 103의 청구대상은 선택사양으로, 거리 값이 갱신되는 주기적 간격이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격을 포함하며, 제 1 시점과 제 2 시점 사이의 시구간이 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격보다 큰 것을 포함할 수 있다.
예 105는 수신기의 위치를 추정하는 방법이며, 이 방법은 예 93 내지 예 104 중 어느 한 예의 디바이스를 실현하거나 이용하는 단계를 포함한다.
예 106은 물리적으로 구현된 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체이며, 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서가 예 93 내지 예 105 중 어느 한 예에서와 같은 방법을 수행하거나 어느 한 예에서와 같은 디바이스를 실현하게 한다.
예 107은 장치이며, 이 장치는 예 93 내지 예 105 중 어느 한 예에서와 같은 방법을 수행하거나 어느 한 예에서와 같은 디바이스를 실현하기 위한 수단을 포함한다.
앞에서 설명된 장치, 디바이스 또는 시스템의 모든 선택사양의 특징은 또한 본 출원에서 설명된 다양한 방법 또는 프로세스에 관해 구현될 수 있으며, 상기 예에서 세부 사항은 하나 이상의 실시예 어디에서든 사용될 수 있다.
그러므로 기본적인 개념을 설명하였지만, 본 기술에서 통상의 지식을 가진 자에게는 이러한 상세한 설명을 읽어본 후 전술한 상세한 설명이 단지 예시를 통해서만 제시되고 한정하지 않는 것으로 의도된다는 것이 오히려 명백해질 것이다. 다양한 변경, 개량, 및 수정이 발생할 것이며, 본 출원에서 명시적으로 언급되지 않았지만, 이는 본 기술에서 통상의 지식을 가진 자에게 의도된다. 이러한 변경, 개량, 및 수정은 본 개시에 의해 제안되는 것으로 의도되며, 본 개시의 예시적인 실시예의 사상과 범주 내에 속한다.
더욱이, 본 개시의 실시예를 설명하기 위해 특정한 용어가 사용되었다. 예를 들면, "일 실시예", "실시예", 및/또는 "일부 실시예에서"라는 용어는 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조 또는 특성이 본 개시의 적어도 한 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 그러므로, 본 명세서의 여러 부분에서 "일 실시예" 또는 "실시예" 또는 "대안의 실시예"가 두 번 이상 언급된다 하여 모두가 동일한 실시예를 언급하는 것이 아니라는 것을 강조하는 것이며 이를 인식하여야 한다. 뿐만 아니라, 특정한 특징, 구조물, 특성은 본 개시의 하나 이상의 실시예에서 적절하게 조합될 수 있다. 또한, 용어 "로직" 및 "모듈"은 하나 이상의 기능을 수행하는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어(또는 이들의 임의의 조합)를 대표한다. 예를 들면, "하드웨어"의 예는 이것으로 한정되지 않으나, 집적 회로, 유한 상태 머신, 또는 심지어 조합 로직을 포함한다. 집적 회로는 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컨트롤러 등과 같은 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
또한, 처리 요소 또는 시퀀스의 인용된 순서, 또는 번호, 문자나 다른 지명의 사용은 청구된 프로세스 및 방법을 청구범위에서 명시될 수 있는 것을 제외한 임의의 다른 순서로 한정하려 의도하지 않는다. 상기 설명은 지금 본 개시의 유용한 다양한 실시예일 것이라고 생각되는 다양한 예를 통해 논의하고 있지만, 그러한 세부 사항은 그러한 목적을 위한 것일 뿐이며, 첨부의 청구범위는 개시된 실시예로 한정되지 않고, 그와 반대로, 개시된 실시예의 사상과 범주 내에 속하는 수정 및 등가의 구성을 망라하려는 것임을 이해하여야 한다.
마찬가지로, 본 개시의 실시예의 전술한 설명에서, 본 발명의 다양한 실시예에서 중 하나 이상의 실시예를 이해하는데 도움을 주는 본 개시를 간소화하려는 목적을 위해 각종 특징은 때때로 그 특징의 단일의 실시예, 도면, 또는 설명에서 함께 묶을 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 그러나, 본 개시의 이러한 방법은 청구된 청구대상이 각 청구항에서 분명하게 인용된 것보다 더 많은 특징을 요하는 의도를 반영하는 것처럼 해석되지 않는다. 오히려, 다음의 청구범위가 반영하는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 앞에서 개시된 단일의 실시예의 모든 특징보다 적다. 그러므로, 상세한 설명의 뒤에 나오는 청구범위는 명백히 이러한 상세한 설명에 포함된다.

Claims (25)

  1. 무선 신호를 통신하도록 구성된 디바이스로서,
    위성 신호를 통신하고 거리 값을 측정하도록 구성된 GPS 수신기 - 각각의 거리 값은 특정 시점에서의 상기 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 나타냄 - 와,
    무선 송수신기와,
    상기 GPS 수신기와 동작적으로 연관된 델타 거리 측정(delta range measurement: DRM) 모듈 및 필터와,
    애플리케이션 프로그램과 연관된 정보를 저장하도록 구성된 메모리와,
    하드웨어를 포함하는 프로세서 - 상기 프로세서는 상기 애플리케이션 프로그램과 관련하여 상기 디바이스의 위치의 현재 추정치에 대한 위치 요청을 수신하고, 상기 DRM 모듈 및 상기 필터를 사용하여 상기 위치 요청을 처리하고, 상기 애플리케이션 프로그램을 위한 상기 디바이스의 위치의 상기 현재 추정치를 제공하도록 구성됨 -
    를 포함하되,
    상기 위치 요청을 처리함에 있어서, 상기 DRM 모듈은
    제 1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값을 상기 GPS 수신기로부터 수신하고 - 상기 제 1 거리 값 및 상기 제 2 거리 값은 상기 제 1 시점 및 상기 제 2 시점 각각에서의 상기 항행 위성과 연관된 반송파 신호의 각각의 위상 값 측면에서 표현되고, 상기 제 1 시점과 상기 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 큼 -,
    상기 제 1 거리 값 및 상기 제 2 거리 값과 연관된 상기 각각의 위상 값의 차이와 상기 반송파 신호의 파장에 기초하여 상기 제 1 거리 값 및 상기 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 측정하도록 구성되고,
    상기 필터는, 제 1 사이클 동안, 적어도 상기 거리 차 값 및 상기 디바이스의 위치의 선험적 추정치(a priori estimate)에 기초하여 상기 디바이스의 위치의 상기 현재 추정치를 계산하도록 구성되는
    디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 사이클 동안, 상기 필터는 상기 디바이스의 제 1 위치의 제 1 위치 추정치 및 상기 디바이스의 제 2 위치의 제 2 위치 추정치를 계산하도록 구성되며,
    상기 제 1 및 제 2 위치 추정치는 적어도 상기 거리 차 값과, 상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산되는
    디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 위치 추정치는 또한 상기 위성과 상기 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및 상기 위성과 상기 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여 계산되는
    디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 위치 추정치는 또한 상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치에 기초하여 계산되며, 상기 필터는 또한 상기 제 1 위치 및 상기 제 2 위치와 관련된 상기 오차 공분산의 현재 추정치를 제공하도록 구성되는
    디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 사이클 동안,
    상기 제 1 위치의 상기 선험적 추정치는 제 2 사이클 동안 계산된 상기 제 1 위치의 제 3 추정치에 기초하며, 상기 제 2 사이클은 상기 제 1 사이클 직전에 발생되며,
    상기 제 2 위치의 상기 선험적 추정치는 제 3 사이클 동안 계산된 상기 제 1 위치의 제 4 추정치에 기초하며,
    상기 제 3 사이클은 상기 제 1 사이클에 앞서 발생되며, 상기 제 3 사이클과 상기 제 1 사이클 사이의 시구간은 상기 제 1 시점과 상기 제 2 시점 사이의 시구간과 연관되는
    디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 상기 제 1 위치의 위치 추정치를 저장하는 제 1 시프트 레지스터를 더 포함하는
    디바이스.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 사이클 동안,
    상기 제 1 위치와 관련된 상기 오차 공분산의 상기 선험적 추정치는 상기 제 2 사이클 동안 계산된 상기 제 1 위치와 관련된 상기 오차 공분산의 상기 현재 추정치에 기초하며,
    상기 제 2 위치와 관련된 상기 오차 공분산의 상기 선험적 추정치는 상기 제 3 사이클 동안 계산된 상기 제 1 위치와 관련된 상기 오차 공분산의 상기 현재 추정치에 기초하는
    디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 상기 제 1 위치와 관련된 상기 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 2 시프트 레지스터를 더 포함하는
    디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 사이클 동안,
    상기 필터는 상기 디바이스의 제 1 위치와 상기 디바이스의 제 2 위치 사이의 위치 차의 현재 추정치 및 상기 디바이스의 상기 제 2 위치의 현재 추정치를 계산하도록 구성되며,
    상기 위치 차의 상기 현재 추정치 및 상기 제 2 위치의 상기 현재 추정치는 적어도 상기 거리 차 값과, 상기 위치 차 및 상기 제 2 위치의 선험적 추정치에 기초하여 계산되는
    디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 위치 차의 상기 현재 추정치 및 상기 제 2 위치의 상기 현재 추정치는 또한 상기 위성과 상기 제 1 위치 사이의 시선(line-of-sight, LOS) 거리 벡터 및 상기 위성과 상기 제 2 위치 사이의 LOS 거리 벡터에 기초하여 계산되는
    디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치 차의 상기 현재 추정치 및 상기 제 2 위치의 상기 현재 추정치는 또한 상기 위치 차 및 상기 제 2 위치와 관련된 오차 공분산의 선험적 추정치에 기초하여 계산되며, 상기 필터는 또한 상기 위치 차 및 상기 제 2 위치와 관련된 상기 오차 공분산의 현재 추정치를 제공하도록 구성되는
    디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 사이클 동안,
    상기 위치 차의 상기 선험적 추정치는 제 2 사이클 동안 계산된 상기 위치 차의 상기 현재 추정치에 기초하며, 상기 제 2 사이클은 상기 제 1 사이클 직전에 발생되며,
    상기 제 2 위치의 상기 선험적 추정치는 제 3 사이클 동안 계산된 상기 위치 차의 상기 현재 추정치와 상기 제 3 사이클 동안 계산된 상기 제 2 위치의 상기 현재 추정치와의 조합에 기초하며,
    상기 제 3 사이클은 상기 제 1 사이클에 앞서 발생되며, 상기 제 3 사이클과 상기 제 1 사이클 사이의 시구간은 상기 제 1 시점과 상기 제 2 시점 사이의 시구간과 연관되는
    디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 상기 위치 차의 현재 추정치를 저장하는 제 1 시프트 레지스터와,
    상기 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 상기 제 2 위치의 현재 추정치를 저장하는 제 2 시프트 레지스터를 더 포함하는
    디바이스.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 사이클 동안,
    상기 위치 차와 관련된 상기 오차 공분산의 상기 선험적 추정치는 상기 제 2 사이클 동안 계산된 상기 위치 차와 관련된 상기 오차 공분산의 상기 현재 추정치에 기초하며,
    상기 제 2 위치와 관련된 상기 오차 공분산의 상기 선험적 추정치는 상기 제 3 사이클 동안 계산된 상기 위치 차와 관련된 상기 오차 공분산의 상기 현재 추정치 및 상기 제 3 사이클 동안 계산된 상기 제 2 위치와 관련된 상기 오차 공분산의 상기 현재 추정치와의 조합에 기초하는
    디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서,
    복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 상기 위치 차와 관련된 상기 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 3 시프트 레지스터와,
    상기 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 상기 제 2 위치와 관련된 상기 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 4 시프트 레지스터와,
    상기 복수의 연속적인 사이클 동안 계산된 상기 위치 차 및 상기 제 2 위치와 관련된 교차 오차 공분산의 현재 추정치를 저장하는 제 5 시프트 레지스터를 더 포함하는
    디바이스.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 칼만 필터를 포함하는
    디바이스.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 1 항에 있어서,
    복수의 연속적인 시점에서 결정된 상기 반송파 신호의 상기 위상 값을 저장하는 시프트 레지스터를 더 포함하는
    디바이스.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 거리 값이 갱신되는 상기 주기적 간격은 상기 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 주기적 간격을 포함하며, 상기 제 1 시점과 상기 제 2 시점 사이의 상기 시구간은 상기 반송파 신호의 새로운 위상이 샘플링되는 상기 주기적 간격보다 큰
    디바이스.
  21. 무선 디바이스의 위치를 추정하는 방법으로서,
    상기 무선 디바이스는 위성 신호를 통신하도록 구성된 GPS 수신기와, 애플리케이션 프로그램과 연관된 정보를 저장하도록 구성된 메모리와, 하드웨어를 포함하는 프로세서를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 GPS 수신기에서 거리 값을 측정하는 단계와 - 각각의 거리 값은 특정 시점에서의 상기 무선 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 나타냄 -,
    상기 프로세서에서 상기 애플리케이션 프로그램과 관련하여 상기 무선 디바이스의 위치의 현재 추정치에 대한 위치 요청을 수신하는 단계와,
    상기 위치 요청에 응답하여, 제 1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값을 상기 GPS 수신기로부터 수신하는 단계와 - 상기 제 1 거리 값 및 상기 제 2 거리 값은 상기 제 1 시점 및 상기 제 2 시점 각각에서의 상기 항행 위성과 연관된 반송파 신호의 각각의 위상 값 측면에서 표현되고, 상기 제 1 시점과 상기 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 큼 -,
    상기 프로세서를 사용하여, 상기 제 1 거리 값 및 상기 제 2 거리 값과 연관된 상기 각각의 위상 값의 차이와 상기 반송파 신호의 파장에 기초하여 상기 제 1 거리 값 및 상기 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 획득하는 단계와,
    제 1 사이클 동안, 적어도 상기 거리 차 값 및 상기 무선 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 상기 무선 디바이스의 위치의 상기 현재 추정치를 계산하는 단계와,
    상기 무선 디바이스의 위치의 상기 현재 추정치를 상기 애플리케이션 프로그램에 제공하는 단계를 포함하는
    무선 디바이스의 위치 추정 방법.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서,
    상기 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금,
    위성 신호를 통신하도록 구성된 GPS 수신기로부터 거리 값을 획득하고 - 각각의 거리 값은 특정 시점에서의 상기 GPS 수신기를 포함하는 무선 디바이스와 항행 위성 사이의 공간 관계를 나타냄 -,
    상기 무선 디바이스와 연관된 애플리케이션 프로그램과 관련하여 상기 무선 디바이스의 위치의 현재 추정치에 대한 위치 요청을 수신하고,
    상기 위치 요청에 응답하여, 제 1 시점과 관련된 제 1 거리 값과 제 2 시점과 관련된 제 2 거리 값을 상기 GPS 수신기로부터 수신하고 - 상기 제 1 거리 값 및 상기 제 2 거리 값은 상기 제 1 시점 및 상기 제 2 시점 각각에서의 상기 항행 위성과 연관된 반송파 신호의 각각의 위상 값 측면에서 표현되고, 상기 제 1 시점과 상기 제 2 시점 사이의 시구간은 거리 값이 갱신되는 주기적 간격보다 큼 -,
    상기 제 1 거리 값 및 상기 제 2 거리 값과 연관된 상기 각각의 위상 값의 차이와 상기 반송파 신호의 파장에 기초하여 상기 제 1 거리 값 및 상기 제 2 거리 값 사이의 거리 차 값을 획득하고,
    제 1 사이클 동안, 적어도 상기 거리 차 값 및 상기 무선 디바이스의 위치의 선험적 추정치에 기초하여 상기 무선 디바이스의 위치의 상기 현재 추정치를 계산하고,
    상기 무선 디바이스의 위치의 상기 현재 추정치를 상기 애플리케이션 프로그램에 제공하도록 하는
    컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
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