KR20030007405A

KR20030007405A - 위치-결정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20030007405A
Application number: KR1020027009803A
Authority: KR
Inventors: 초우앤드류; 반로이벤자민; 치치클리스존
Original assignee: 에누비스, 인코포레이티드
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-01-23
Also published as: US20020097181A1; JP2004515766A; EP1344085A2; CN100442078C; JP3921172B2; KR100657445B1; WO2002046786A2; US6525688B2; AU2002220135A1; WO2002046786A3; CN1416530A

Abstract

본 발명의 몇몇 실시예들은 몇몇 송신기들 및 적어도 하나의 수신기를 포함하는 위치-결정 시스템을 제공한다. 각 송신기는 유일한 주기적으로 반복하는 성분을 포함하는 신호를 송신하고, 상기 수신기는 기준 신호를 수신한다. 상기 수신된 기준 신호에 기초하여, 상기 위치-결정 시스템은 다음과 같이 상기 수신기의 추정된 위치를 식별한다. 한 세트의 송신기들내의 각 송신기에 대해, 상기 시스템은 상기 수신된 기준 신호와 상기 송신기의 주기적으로 반복하는 성분의 복사본간의 위상 오프셋을 계산한다. 상기 시스템은 또한 상기 수신기의 근사 위치 및 상기 수신된 신호에 대한 근사 수신 시간을 식별한다. 그다음 상기 시스템은 상기 식별된 근사 위치 및 상기 계산된 위상 오프셋들을 사용하여, 상기 송신기들의 세트에 대한 의사 거리들을 계산한다. 마지막으로, 상기 시스템은 상기 계산된 의사 거리들을 사용하여 상기 수신기의 추정된 위치를 식별한다.

Description

위치-결정 방법 및 장치{Location-determination method and apparatus}

많은 애플리케이션들에 있어서, 그들의 환경에서 객체들의 위치를 추정하는 것이 필요하다. 현재까지, 많은 위치-결정 시스템들이 이러한 과업을 위해 제안되었다. 이러한 하나의 시스템은 위성 위치 확인 시스템(GPS: global positioning system)이다. 이 시스템은 지구 궤도를 도는 많은 위성들을 포함한다. 그것은 또한 GPS 수신기들, 감시국들 및 지구상의 차분(differential) GPS 수신기들(또는 정밀 GPS 수신기라고도 함)을 포함한다.

GPS 위성들은 GPS 수신기들이 지구상의 그들의 위치들을 추정할 수 있는 신호들을 전송한다. GPS 위성 신호는 전형적으로 (1) 반송파 신호들, (2) 의사랜덤 노이즈(PRN: pseudorandom noise) 및 (3) 항법 데이터의 합성물을 포함한다. GPS 위성들은 두개의 반송파 주파수들로 전송한다. 제1 반송파 주파수는 약 1575.42 MHz이고, 반면에 제2 반송파 주파수는 약 1227.60 MHz이다. 상기 제2 반송파 주파수는 군사 애플리케이션들을 위해 지배적으로 사용된다.

각 위성은 상기 제1 반송파 신호를 변조하기 위하여 2개의 PRN 코드들을 사용한다. 제1 코드는 거친 획득(C/A: coarse acquisition) 코드이다. 이 코드는 칩들이라고 불리우는, 1023 요소들의 시퀀스이고, 그것은 약 1MHz 속도로 변조한다. 상기 제2 코드는 정밀(P: precise) 코드이고, 이것은 7-일 사이클로 반복하며 10 MHz 속도로 변조한다. 차분 PRN 코드들은 다른 위성들에 의해 전송된 GPS 신호들을 구별하기 위하여 다른 위성들에 할당된다.

상기 항법 데이터는 상기 제1 반송파 신호 및 상기 PRN 코드 상에 중첩된다. 상기 항법 데이터는 5개 프레임들의 시퀀스로서 전송된다. 각 프레임은 6초 길이이고, 그것은 상기 프레임이 전송된 때를 위한 시간 스탬프(time stamp)를 포함한다. 상기 항법 데이터 프레임들은 또한 상기 위성의 클록 오차들, 상기 위성의 궤도(즉, 천체력 데이터) 및 다른 시스템 상태 데이터에 대한 정보를 제공한다. GPS 위성은 그것의 고도, 위치 및 속도의 천체력 오차들을 감시하는 감시국들로부터 천체력 데이터를 수신한다.

상기 GPS 위성에 의해 전송된 신호들에 기초하여, GPS 기술들은 전형적으로 삼각 측량 방법을 사용하여 GPS 수신기의 위치를 추정하는데, 상기 삼각 측량 방법은 전형적으로 1.57542 GHz 주파수에서 적어도 4개의 위성 신호들의 획득 및 추적을 요구한다. GPS 신호 획득은 종종 다양한 위상 오프셋들 및 도플러-편이 주파수들에서 상기 수신된 GPS 신호 및 각 위성의 C/A 코드간의 상관 계산을 포함한다. 코드 위상 및 위상 지연은 위상 오프셋의 다른 명칭들이다. 각 위성을 위해, GPS 획득 기술들은 상기 최대 계산된 상관값을 초래하는 상기 위상 오프셋 및 도플러-편이 주파수 뿐만 아니라 최대 계산된 상관값을 기록한다. 그다음 GPS 획득 기술들은 최대-기록된 상관값들을 초래하는 몇몇 위성들(예를 들어 4개의 위성들)을 식별한다.

신호 획득후, 신호 추적 프로세스는 이들 위성들에 대한 상기 기록된 상관값들과 관련된 상기 위상 오프셋들 및 도플러 값들에서 상기 식별된 위성들로부터 상기 신호들을 복호화한다. 특히, 상기 신호 추적 프로세스는 각각의 식별된 위성의 항법 데이터를 추출하기 위하여 상기 식별된 위성들에 대한 상기 식별된 위상 오프셋 및 도플러 값들을 사용한다. 상기 추출된 데이터의 일부는 상기 시간 스탬프 정보이다.

상기 추출된 시간 데이터로부터, 상기 신호 추적 프로세스는 상기 수신기 및 상기 식별된 위성들간의 거리를 계산할 수 있다. 특히, 위성의 신호-전송 지연(즉, 상기 위성으로부터 상기 수신기까지 가는 신호에 대한 시간)은 상기 수신기가 상기 위성의 신호를 수신한 시간에서 상기 위성의 전송 시간(즉, 상기 위성의 추출된 시간 스탬프)을 감산함으로써 계산될 수 있다. 차례로, 상기 수신기 및 위성간의 거리는 상기 위성의 신호-전송 지연과 빛의 속도를 곱함으로써 계산될 수 있다. 상기 수신기 및 위성간의 상기 추정된 거리 또는 정확한 거리는 종종 상기 위성의 의사 거리(pseudorange)로서 지칭된다.

신호 추적후에, 전형적으로 삼각 측량 프로세스는 상기 위성들의 상기 의사 거리들 및 위치들에 기초하여 상기 GPS 수신기의 위치를 계산한다. 신호 획득동안 식별된 각 위성의 위치는 상기 위성의 천체력 데이터로부터 계산될 수 있다. 이론적으로 삼각 측량은 단지 3개의 위성들의 의사 거리들 및 위치들의 계산을 요구한다. 그러나, 삼각 측량 방법들은 종종 상기 수신기 클록의 부정확성 때문에 4개의위성들의 의사 거리들 및 위치들을 사용한다.

몇몇 GPS 시스템들은 또한 차분 GPS 기술들을 사용하여 그들의 정확도를 개선한다. 이러한 기술은 알려진 위치들에서 차분 GPS 수신기들의 동작을 요구한다. 정규 GPS 수신기의 위치들을 계산하기 위하여 타이밍 신호들을 사용하는 정규 GPS 수신기들과 달리, 상기 차분 GPS 수신기들은 신호 경로로 인한 타이밍 오차들을 계산하기 위하여 그들의 알려진 위치들을 사용한다. 이들 차분 GPS 수신기들은 상기 GPS 신호들의 진행 시간이 무엇이 되어야 하는지를 결정하고, 그들을 그들이 실제로 되는 것과 비교한다. 이들 비교들에 기초하여, 상기 차분 GPS 수신기들은 "에러 보정" 인자들을 생성하는데, 그들은 근처의 GPS 수신기들로 중계된다. 그다음 상기 GPS 수신기들은 이들 오차들을 상기 전송 지연의 계산에 산입한다.

신호 추적은 많은 단점들을 갖는다. 예를 들어, 그것은 계산적으로 집중적이고, 따라서 아주 시간 소비적이다. 또한 신호 추적은 최악의 경우 6초를 필요로하고, GPS 데이터가 선택된 위성의 시간 스탬프를 추출하는데 평균적으로 3초를 필요로하는데, 이것은 상기 시간 스탬프가 6초 길이인 상기 항법-데이터 프레임들에 내장되어 있기 때문이다. 이 요건은 차례로 상기 위치-결정 프로세스의 속도를 감소시킨다. 마지막으로, 신호 추적 및 데이터의 신뢰성있는 복호화는 획득을 위해 필요한 것 보다 더 높은 신호 전력을 요구한다. 이것은 실내 또는 도시 환경들에서와 같이, 상기 GPS 신호가 감쇠될 때 중요한 장애가 된다.

그러므로, GPS 수신기의 위치를 신속히 식별할 수 있는 위성 위치 확인 시스템에 대한 요구가 존재한다. 또한 상기 GPS 수신기의 위치를 식별하기 위하여 적은양의 수신된 GPS 데이터만을 필요로하는 위성 위치 확인 시스템에 대한 요구가 존재한다. 더 일반적으로, 상기 언급된 요구들의 몇몇 또는 모두를 다루는 위치-결정 시스템에 대한 요구가 존재한다.

본 발명은 위치-결정 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 GPS 신호를 수신하고 GPS 신호로부터 다수의 디지털 샘플들을 생성하는 신호 처리 회로를 도시한 것이다.

도 2는 신호 처리 회로에 의해 생성된 디지털 샘플들로부터 GPS 수신기의 위치를 결정하는 프로세스를 도시한 것이다.

도 3은 위치-결정 시스템을 도시한 것이다.

도 4는 특정 전송 시간에 GPS 위성들의 근사 위치를 계산하는 프로세스를 도시한 것이다.

도 5는 근사 위치 "위"에 있는 하나의 위성과 근사 위치 "위"에 있지 않은 다른 위성을 도시한 것이다.

도 6은 근사 위치 위에 있는 위성들을 식별하는 프로세스를 도시한 것이다.

도 7은 몇몇 위성들에 대한 위상 오프셋들을 계산하는 프로세스를 도시한 것이다.

도 8은 GPS 수신기가 몇몇 GPS 위성들로부터 수신하는 코드 세그먼트들의 유형을 도시한 것이다.

도 9는 의사 거리들을 계산하기 위한 프로세스를 도시한 것이다.

도 10은 GPS 수신기에 의해 수신된 PRN 코드, GPS 수신기에 의해 저장된 이 코드의 복사본 및 이 복사본의 위상-편이 버전을 도시한 것이다.

본 발명의 몇몇 실시예들은 몇몇 송신기들 및 적어도 하나의 수신기를 포함하는 위치-결정 시스템을 제공한다. 각 송신기는 유일한 주기적으로 반복하는 성분을 포함하는 신호를 송신하고, 상기 수신기는 기준 신호를 수신한다. 상기 수신된 기준 신호에 기초하여, 상기 위치-결정 시스템은 다음과 같이 상기 수신기의 추정 된 위치를 식별한다. 한 세트의 송신기들내의 각 송신기에 대해, 상기 시스템은 상기 수신된 기준 신호와 상기 송신기의 주기적으로 반복하는 성분의 복사본간의 위상 오프셋을 계산한다. 상기 시스템은 또한 상기 수신기의 근사 위치 및 상기 수신된 신호에 대한 근사 수신 시간을 식별한다. 그다음 상기 시스템은 상기 식별된 근사 위치 및 상기 계산된 위상 오프셋들을 사용하여, 상기 송신기들의 세트에 대한 의사 거리들을 계산한다. 마지막으로, 상기 시스템은 상기 계산된 의사 거리들을 사용하여 상기 수신기의 추정된 위치를 식별한다.

본 발명의 신규한 특징들은 첨부된 청구항들에서 설명된다. 그러나, 설명의 목적을 위하여, 본 발명의 몇몇 실시예들은 다음 도면들에서 설명된다.

본 발명은 위치-결정 방법 및 장치를 제공한다. 다음 설명에 있어서, 많은 상세들이 설명을 위해 설명된다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이들 특정 상세들의 사용없이 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 몇몇 실시예들은 위성 위치 확인 시스템들을 참조하여 하기에 설명된다. 당업자는 본 발명의다른 실시예들이 다른 유형의 위치-결정 시스템들에서 사용된다는 것을 이해할 것이다. 다른 예들에 있어서, 잘 알려진 구조들 및 장치들은 불필요한 상세를 가지고 본 발명의 설명을 애매하게 하지 않도록 블록도 형태로 도시되다.

본 발명의 몇몇 실시예들은 수신기들에 의해 수신된 "기준 신호들"로부터 상기 수신기들의 위치를 결정하는 위치 결정 시스템들이다. 본 문서에서 사용되는 바와 같이, 기준 신호는 위치 정보가 유도될 수 있는 어떤 유형의 신호를 의미한다. 따라서, 상기 기준 신호는 GPS("위성 위치 확인 시스템") 신호, CDMA("부호 분할 다중 접속") 신호, GSM("이동 통신용 글로벌 시스템") 신호, TDMA("시분할 다중 접속") 신호, CDPD("셀룰러 디지털 패킷 데이터") 신호 또는 위치 정보가 유도될 수 있는 어떤 다른 신호일 수 있다.

그러나, 하기에 설명되는 실시예들에 있어서, 상기 기준 신호는 GPS 수신기들의 위치를 추정하는데 사용될 수 있는 GPS 신호이다. 지구상에서, GPS 수신기는 전형적으로 지구 궤도를 도는 GPS 위성들에 의해 전송된 몇몇 신호들의 합성물인 GPS 신호를 수신한다. 이러한 GPS 위성 신호들의 특성들은 배경부에서 설명되었다.

상기 GPS 수신기는 독립조작가능한 장치일 수 있거나, 다른 이동 장치(예를 들어 개인 디지털 보조장치("PDA"), 무선 전화 등)의 일부일 수 있거나, 다른 이동 장치에 통신적으로 연결될 수 있다(예를 들어 그것의 전매특허인 스프링보드를 통해 핸드스프링 바이저(Handspring Visor) PDA에 연결될 수 있다). 상기 GPS 수신기를 위한 이러한 몇몇 구조들은, 2000년 12월 4일에 출원되고, 일련 번호가 09/730,324이며 발명의 명칭이 "얇은-클라이언트 장치를 사용하여 위치를 결정하기위한 방법 및 장치"인 미국 특허 출원에 설명되어 있다. 이 출원(즉, 2000년 12월 4일에 출원되고 일련 번호가 09/730,324이며 발명의 명칭이 "얇은-클라이언트 장치를 사용하여 위치를 결정하기 위한 방법 및 장치"인 미국 특허 출원)의 개시는 여기에 상호참조로써 포함되어 있다.

몇몇 실시예들은 (1) 초기에 수신기에 의해 수신된 GPS 기준 신호로부터 K-디지털 샘플들(s₁, ..., s_K)을 생성한 후 (2) 상기 디지털화된 GPS 기준 데이터를 사용하여 상기 GPS 수신기의 위치를 추정함으로써 GPS 수신기의 위치를 추정한다. 상기 GPS 수신기는 전형적으로 디지털화 동작을 수행한다. 또한 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 GPS 수신기는 상기 수신된 GPS 신호의 일부만을 디지털화한다. GPS 수신기가 이러한 샘플들을 생성하는데 사용될 수 있는 신호 처리 회로의 예는 도 1을 참조하여 하기에 설명될 것이다.

몇몇 실시예들은 (1) 상기 GPS 수신기에 의해 완전하게, (2) 상기 GPS 수신기와 통신하는 다른 장치 또는 컴퓨터에 의해 완전하게, 또는 (3) 상기 GPS 수신기에 의해 부분적으로 그리고 상기 GPS 수신기와 통신하는 다른 장치 또는 컴퓨터에 의해 부분적으로 수행될 수 있는 위치-결정 프로세스를 사용하여 상기 디지털화된 GPS 기준 데이터로부터 상기 GPS 수신기의 위치를 추정한다.

몇몇 실시예들에 있어서, 상기 위치-결정 프로세스는 상기 수신된 GPS 기준 데이터에 대한 신호 추적을 수행함없이 한 세트의 위성들에 대한 의사 거리들을 계산한다. 이들 실시예들중 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 프로세스는 상기 세트내의 각 위성에 대해 상기 수신된 기준 신호의 샘플들 및 상기 위성의 PRN 코드의 복사본간의 위상 오프셋을 계산한다. 상기 시스템은 또한 상기 수신기의 근사 위치 및 근사 수신 시간(예를 들어 수신된 신호의 시작에 대한 근사 시간)을 식별한다.

그다음 상기 시스템은 상기 수신기의 근사 위치, 근사 수신 시간 및 상기 계산된 위상 오프셋들을 사용하여 상기 위성들의 세트에 대한 의사 거리들을 계산한다. 위성의 의사 거리를 계산하기 위하여, 몇몇 실시예들은 상기 위성의 계산된 위상 오프셋 및 상기 수신기의 근사 위치를 사용하여 상기 위성이 상기 제1 샘플(s₁)을 초래하는 상기 신호를 전송한 시간부터 상기 수신기가 상기 제1 샘플(s₁)을 생성한 시간까지 상기 위성에 의해 전송된 상기 PRN 코드들의 모두 또는 대부분의 길이를 계산한다. 마지막으로, 상기 시스템은 상기 계산된 의사 거리들을 사용하여 상기 수신기의 추정된 위치를 식별한다.

어떤 상황에서, 상기 추정된 수신기 위치는 정확한 수신기 위치와 일치한다. 다른 상황에서, 상기 추정된 수신기 위치는 관찰자에게 정확한 위치와 구별할 수 없는 고도의 정확성으로 정확한 수신기 위치와 일치한다. 또 다른 상황들에서, 상기 추정된 위치는 상기 GPS 수신기의 실제 위치와 어떤 오차량만큼 다르다; 이들 상황들에서, 몇몇 실시예들은 이 오차(상기 추정된 위치 및 실제 수신기 위치간의 오차)가 특정 위치-결정 애플리케이션들에 대해 견딜 수 있다는 것을 보증하는 단계들을 취한다. 더 특정한 몇몇 위치-결정 프로세스들은 도 2 내지 도 10을 참조하여 설명될 것이다.

I. 디지털 기준 데이터 생성

도 1은 GPS 신호를 수신하고 상기 GPS 신호로부터 K-디지털 샘플들을 생성하는 신호 처리 회로(100)를 도시한 것이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 상기 신호 처리 회로(100)는 GPS 안테나(105), GPS 튜너(110), 클록(115), 다운-컨버터(120) 및 아날로그-디지털("A/D") 변환기(125)를 포함한다.

상기 GPS 안테나(105)는 지구상에서 상기 지구 궤도를 도는 몇몇 GPS 위성들에 의해 전송된 노이즈 및 몇몇 신호들의 합성물인, GPS 신호()를 수신한다. 상기 안테나(105) 및 그것의 관련된 회로는 현재 약 1.57 기가헤르쯔("GHz")인 GPS 반송파 주파수에서 상기 기준 GPS 신호()를 수신하도록 구성된다. 상기 RF 튜너(110)는 상기 안테나(105)로부터 상기 GPS 신호()를 수신한다. 이 튜너(110)는 상기 GPS 신호의 근사 주파수에서 신호들을 포획하도록 튜닝된다. 따라서, 상기 튜너는 상기 안테나(105)에 의해 수신된 상기 GPS 기준 신호()를 포획한다.

상기 RF 튜너는 클록 신호를 수신하도록 클록(115)에 통신적으로 연결된다. 상기 클록(115)은 상기 신호 처리 회로(100)의 구성요소들의 동작을 동기화하기 위하여 하나 이상의 클록 신호들을 생성한다. 이 클록은 또한 동기화 클록 신호(130)를 수신한다. 상기 클록(115)은 다양한 소스들로부터 동기화 신호(130)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 신호 처리 회로(100)는 (1) 상기 동기화 신호를 갖는 무선 신호를 포획하고, (2) 이 신호를 상기 클록(115)에 공급하는 RF 처리 회로를 포함한다.

상기 동기화 신호는 상기 클록이 초기에 그것의 내부 시간으로 설정되도록허용한다. 그것은 또한 상기 클록이 기준 클록과 동기화하도록 허용한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 수신기는 네트워크(예를 들어 무선 전화 네트워크)의 일부이고, 그것의 클록(115)은 상기 GPS 클록의 수 마이크로초 또는 수밀리초내에 상기 수신기 클록을 유지하도록 상기 네트워크 클록과 동기화된다. 몇몇 실시예들은 상기 클록(115)이 상기 GPS 클록의 1 밀리초 또는 그 미만내에 있도록 동기화된다. 상기 수신기 클록의 부정확도의 정도는 (1) 상기 동기화 신호(130)의 소스 및 획득 방법, (2) 상기 동기화 신호 소스의 클록의 정확도 및 (3) 상기 GPS 수신기 클록의 정확도에 의존할 것이다.

다른 실시예들이 GPS 시간의 원하는 시간 간격내에 상기 수신기 클록을 유지하기 위해 다른 기술들을 사용한다는 것은 주목되어야 한다. 예를 들어, 몇몇 실시예들은 내부적으로 상기 수신기가 그것의 클록을 추정하고 보상할 수 있다. 다른 실시예들은 그들의 수신기들에서 고정밀 클록들을 사용한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 다운 컨버터(120)는 상기 튜너의 출력을 수신한다(즉, 상기 포획된 GPS 기준 신호()를 수신한다). 상기 다운 컨버터(120)는 상기 포획된 GPS 기준 신호를 중간 주파수("IF") 기준 신호()로 변환한다. 이것을 행하기 위하여, 상기 다운 컨버터는 몇몇 실시예들에 있어서 상기 포획된 GPS 신호의 주파수를 50 MHz와 같은 IF 주파수로 변환하는 IF 믹서를 포함한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 다운 컨버터는 또한 상기 IF 믹서의 입력 및/또는 출력을 필터링하고 증폭하기 위한 하나 이상의 대역 통과 및 증폭단들을 포함한다.

상기 신호 처리 회로(100)는 상기 A/D 변환기(125)가 무선 주파수에 대비되는 중간 주파수에서 상기 기준 신호를 샘플링할 수 있도록 다운 컨버터를 이용한다. 당업자는 다른 실시예들이 그들의 신호 처리 회로들내에 하나 이상의 다운 컨버터들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한 몇몇 실시예들은 상기 GPS 기준 신호를 베이스밴드 기준 신호로 변환하기 위하여 하나 이상의 다운 컨버터들을 사용하는데, 상기 베이스밴드 기준 신호는 그다음 상기 A/D 변환기에 의해 샘플링될 수 있다.

몇몇 실시예들에 있어서, 상기 A/D 변환기의 샘플링비는 적어도 상기 주파수 대역의 두배 크기이고, 반면에 다른 실시예들에 있어서, 상기 샘플링비는 이 비율과 다르다. 상기 A/D 변환기(125)는 상기 다운 컨버터(120)로부터 수신하는 IF 기준 GPS 신호()를 샘플링하고, 상기 IF GPS 신호()의 K-디지털 샘플들(s₁, ..., s_K)을 출력한다. 이들 샘플들은 상기 수신된 GPS 신호의 일부에서만 오고, 상기 위치 결정 프로세스들이 사용하는 디지털 GPS 기준 데이터로서 이용된다.

이들 샘플들은 GPS 시간들(t₁, ..., t_K)에서 취해진다. 대응하는 수신기 클록 시간들은,...,로 표시된다. 따라서,은 상기 GPS 신호의 제1 샘플이 수신기에서 수신될 때 기록되는 수신기 클록 시간을 나타낸다. 상기 제1 샘플 시간()은 상기 제1 샘플이 생성된 때에 대한 근사 시간을 나타내는데, 이것은 그것이 상기 수신기의 클록에 따라 측정되기 때문이고, 상기 수신기의 클록은 하기에 설명된 실시예들에서 상기 GPS 시간과 완전히 동기화되지 않는다. 상기 A/D 변환기는 또한상기 제1 샘플 시간()을 출력한다. 이 문서에서, 변수의 값이 상기 변수에 의해 표시된 항의 실제 값의 근사치라는 것을 나타내기 위하여 "틸데(tilde)"가 일반적으로 변수 위에 배치된다(과 같이).

II. GPS 수신기의 위치 추정

도 2는 상기 신호 처리 회로(100)에 의해 생성된 디지털 샘플들로부터 상기 GPS 수신기의 위치를 추정하는 위치-결정 프로세스(200)를 도시한 것이다. 하기에 설명되는 실시예들에 있어서, 상기 GPS 수신기로부터 분리된 위치-결정 서버는 이 프로세스(200)를 수행한다. 당업자는 또한 다른 실시예들에 있어서, 상기 프로세스(200)가 (1) 상기 GPS 수신기에 의해 완전하게, 또는 (2) 상기 GPS 수신기에 의해 부분적으로 그리고 상기 GPS 수신기와 통신하는 다른 장치 또는 컴퓨터(예를 들어 위치-결정 서버)에 의해 부분적으로 수행된다.

도 3은 상기 프로세스(200)를 수행하는 위치-결정 서버(300)를 도시한 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 이 서버는 단지 하나의 컴퓨터이고, 반면에 다른 실시예들에 있어서 몇몇 컴퓨터들은 이 서버를 형성한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 이들 몇몇 컴퓨터들은 지리적으로 분포될 수 있다. 이 서버는 독립조작가능한 장치일 수 있거나 그것은 다른 장치들의 일부분일 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 위치-결정 서버(300)는 하나 이상의 기지국들(310)을 통해 클라이언트 장치들(305)로부터 디지털 GPS 기준 데이터(s₁, ..., s_K)를 수신한다. 클라이언트 장치(305)는 GPS 수신기이거나, GPS 수신기를 포함하거나, 통신적으로 GPS 수신기에 연결한다. 더욱이, 각 기지국은 특정 지역내에서 GPS-수신기 신호 전송을 검출하고 이 정보를 상기 위치-결정 서버에 중계한다. 당업자는 상기 기지국이 상기 신호들을 상기 GPS 수신기들로부터 상기 위치-결정 서버로 중계하기 위하여 다양한 통신 구조들 및 네트워크들을 사용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 기지국은 상기 클라이언트 장치(305)에 무선 통신을 제공하는 셀 타워(cell tower)이다.

상기 위치-결정 서버(300)는 특정 GPS 수신기로부터 상기 디지털 GPS 기준 데이터(s₁, ..., s_K)를 수신할 때마다 상기 특정 GPS 수신기를 위해 상기 프로세스(200)를 수행한다. 상기 수신기의 기준 GPS 데이터에 부가하여, 상기 서버(300)는 본 발명의 몇몇 실시예들에 있어서 프로세스(200)를 수행하기 위하여 몇몇 다른 데이터 항들을 사용한다. 예를 들어, 몇몇 실시예들은 몇몇 위성들에 대한 의사 거리들을 계산하기 위하여 상기 GPS 수신기의 근사 위치를 사용한다. 하기에 설명되는 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 근사 위치는 지구-중심, 지구-고정 좌표 체계에서 어떤 지점을 나타내는, 3차원 벡터()로 표현된다. 몇몇 실시예들은 이 근사 위치가 실제 GPS 수신기 위치의 ±150Km 이내에 있도록 명시한다.

다른 실시예들은 상기 근사 위치()를 다르게 식별한다. 하기에 설명되는 실시예들에 있어서, 상기 근사 위치는 상기 수신기에 의해 생성된 GPS 기준 데이터를 중계하는 기지국(310)의 위치이다. 이들 실시예들중 몇몇 실시예들은 상기 기지국에 의해 전송된 상기 신호로부터 상기 근사-위치 정보를 추출한다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 서버(300)는 모든 기지국들의 위치를 저장하는 저장 구조(도 3의 데이터베이스(315)와 같은)로부터 상기 기지국 위치 정보를 검색하기 위하여 상기 기지국의 식별을 사용한다. 다른 실시예들은, 상기 기지국들에서 도착 시간 차(TDOA: time difference of arrival), 도착 각도(AOA: angle of arrival) 및/또는 도착의 섹터(SOA: sector of arrival) 방법들을 사용하여, 상기 기지국(310) 및 상기 클라이언트 장치(305)간의 신호 세기를 측정함으로써 상기 근사 위치()를 결정한다. 또 다른 실시예들은 상기 근사 위치를 현재의 제1 샘플 시간의 소정의 시간 간격내에 기록된 마지막 GPS-수신기의 위치로서 식별한다. 당업자는 다른 실시예들이 상기 근사 GPS 수신기 위치를 식별하기 위하여 많은 다른 접근법들을 사용한다는 것을 이해할 것이다.

몇몇 실시예들에 있어서, 상기 데이터 처리 서버는 또한 차분 GPS 데이터, 위성 클록-보정 데이터, 항법 비트들 및 천체력 데이터에 액세스할 필요가 있다. 상기 서버는 다양한 소스들로부터 이러한 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 서버는 인터넷과 같은 하나 이상의 통신 네트워크들(325)을 통해 하나 이상의 기준 GPS 수신기들(320)로부터 이러한 데이터를 수신할 수 있다.

특정 GPS 수신기에 대해 상기 프로세스(200)를 수행하기 위하여, 초기에 상기 위치-결정 서버(300)는 모든 GPS 위성들이 상기 GPS 기준 데이터의 제1 샘플(s₁)을 초래하는 신호들을 전송했던 시간에 상기 모든 GPS 위성들의 근사 위치를 계산한다(205). 이 계산은 도 4를 참조하여 섹션 II.A에서 하기에 더 설명된다.

다음에 상기 프로세스는 상기 GPS 수신기의 근사 위치()상에 있는 N GPS 위성들을 식별한다(210). 이 식별은 도 5 및 도 6을 참조하여 섹션 II.B에서 하기에 더 설명된다. 상기 근사 위치()에 대해 상기 N 머리위의 위성들을 식별한 후, 상기 프로세스(200)는 P 위성들에 대한 위상 오프셋을 계산하는데(215), 여기에서 P는 N 이하인 수이다. 이 계산은 도 7을 참조하여 섹션 II.C에서 하기에 더 설명된다.

상기 P 위성들 각각에 대해, 그다음 상기 프로세스는 그것의 계산된 코드 위상, 상기 GPS 수신기의 근사 위치 및 상기 위성의 근사 위치로부터 의사 거리를 계산한다(220). 하기에 더 설명되는 바와 같이, 각 위성의 근사 위치는 상기 수신기 클록에 기초한, 상기 근사 제1 샘플 시간()에 기초하여 계산된다. 상기 의사 거리들의 계산은 도 8 내지 도 10을 참조하여 섹션 II.D에서 하기에 더 설명된다.

그다음 상기 프로세스(200)는 상기 GPS 수신기의 추정된 위치를 계산하기 위하여 상기 계산된 의사 거리들을 사용한다(225). 몇몇 실시예들은 섹션 II.E에서 하기에 설명되는 바와 같이, 상기 계산된 의사 거리들로부터 상기 GPS 수신기의 추정된 위치를 계산하기 위하여 삼각 측량 기술들을 사용한다.

A. 위성 위치들의 계산

상기에 언급된 바와 같이, 초기에 상기 위치-결정 프로세스(200)는 상기 위성들이 상기 제1 샘플(s₁)을 초래한 신호들을 전송한 시간에 상기 위성들의 근사 위치들을 계산한다. 상기 수신기는 상기 제1 샘플을 시간에 생성했다.

천체력 및 차분 데이터가 주어지는 경우, 위성 i의 위치(yⁱ)는 모든 실제 목적들을 위해 상기 GPS 시간(t)의 결정성 함수이다. 천체력 및 차분 데이터로부터 위성의 위치를 유도하기 위한 한 세트의 수학식들은 1996년, 아테크 하우스(Artech House), 엘리오트 카플란(Elliott Kaplan)의 "GPS 원리들 및 애플리케이션들을 이해하기"의 38 페이지의 표 2.3에 제공된다. 상기 계산된 위성 위치는 전형적으로 지구-중심, 지구-고정 좌표 체계에서 정의되는 3차원 벡터이다.

위성 i의 위치를 계산하기 위하여, 상기 프로세스(200)는 상기 위성이 상기 제1 샘플을 초래한 상기 신호를 전송했던 시간을 우선 계산할 필요가 있다. 그러나, 정확한 전송 시간은 신호 추적을 수행하지 않고 계산하기 어렵다. 따라서, 상기 프로세스(200)는 이들 파라미터들의 정밀한 값들을 계산하는 것 대신에, 각 위성에 대한 근사 전송 시간 및 위치를 계산한다.

특히, 각 위성 i에 대한 정확한 전송 시간은 상기 실제 제1 샘플 시간(t₁) 빼기 상기 위성에 대한 실제 신호-통과 지연()과 같다. 상기 신호-통과 지연() 은 상기 제1 샘플(s₁)을 초래하는 상기 위성의 신호 전송 및 상기 수신기의 제1 샘플의 생성간의 시간이다. 수학식 1은 위성 i의 정확한 신호 통과 지연()을 계산하는 하나의 방법을 나타낸 것이다.

이 수학식에서, ()은 제1 샘플 시간(t₁)에서의 상기 수신기의 정확한 위치이고,는 정확한 전송 시간()에서의 상기 위성의 정확한 위치이며, c는 빛의 속도이고,는 대기 상태로 인한 지연이며,은 상기 수신기에서 아날로그 처리에 의해 야기되는 지연이다.

상기 위치-결정 프로세스(200)는 차분 데이터를 사용함으로써 대기-지연()을 결정할 수 있다. 그것은 또한 저장 구조(데이터 저장부(315)와 같은)로부터 각 GPS 수신기와 관련된 처리-지연()을 검색할 수 있다. 그러나, (1) 정확한 제1 샘플 시간(t₁), (2) 정확한 제1 샘플 시간(t₁)에서의 상기 수신기의 정확한 위치() 또는 (3) 정확한 전송 시간()에서의 상기 위성의 정확한 위치()를 확인하는 것은 어렵다.

그러므로, 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 위치-결정 프로세스(200)는 각 위성 i에 대해 상기 위성의 근사 신호 통과 지연()을 계산한다(205). 아래의 수학식 2는 근사 신호-통과 지연()을 계산하는 하나의 방법을 나타낸 것이다. 이 수학식은 (1) 상기 제1 샘플 시간은이고, (2) 상기 수신기는 상기 근사 위치()에위치하며, (3) 상기 전송 시간의 상기 위성의 위치는 상기 근사 제1 샘플 시간()의 상기 위성의 위치와 동일하다고 가정한다.

상기에 언급된 바와 같이, 몇몇 실시예들은 상기 근사 GPS-수신기 위치()로서 기지국 타워 위치를 사용하고, 수신된 셀 타워 식별을 사용하여 데이터베이스로부터 상기 타워 위치를 검색한다.

따라서, 각 위성 i에 대해, 이 프로세스는 상기 근사 제1 샘플 시간() 및 상기 위성의 근사화된 신호-통과 지연()에 기초하여 근사 전송 시간()을 계산할 수 있다.

따라서, 각 위성 i에 대해, 상기 프로세스는 상기 천체력 및 차분 데이터를 사용하여, 상기 계산된 근사 전송 시간()에 상기 위성의 근사 위치()를 계산한다. 상기에 언급된 바와 같이, 주어진 천체력 및 차분 데이터로부터 위성의 위치를 유도하기 위한 한 세트의 수학식들은 1996년, 아테크 하우스, 엘리오트 카플란의 "GPS 원리들 및 애플리케이션들을 이해하기"의 38 페이지의 표 2.3에 제공된다.

이 접근법하에서 계산된 상기 근사 위성 위치는 전송 시간에 진짜 위성 위치로부터 고작 수미터 떨어져 있다는 것을 알 수 있다. 150 km 미만의 근사 위치 오차들은 정확도에서 아무런 손실을 초래하지 않을 것이고, 반면에 수신 시간의 오차들은 밀리초당 4 미터 미만이다. 수신기가 네트워크(셀룰러 네트워크와 같은)의 일부일 때, 상기 수신기 클록들은 1 밀리초보다 더 정확하다. 이 문서의 나머지 부분에서, 기호는 상기 근사 위성 위치()에 대한 속기로서 사용된다.

도 4는 상기 위성이 상기 첫번째 생성된 샘플을 초래하는 신호를 전송했던 상기 근사 시간()에 각 GPS 위성 i의 근사 위치를 계산하기 위하여 상술된 접근법을 사용하는 프로세스(400)를 도시한 것이다. 이 프로세스는 본 발명의 몇몇 실시예들에 있어서, 205에서 프로세스(200)에 의해 사용된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 프로세스(400)는 초기에 그것이 가진 GPS 위성들의 리스트로부터 첫번째 GPS 위성 i을 선택한다(405). 그다음 상기 프로세스는 수신기와 관련된 신호-처리 지연()을 결정한다(410). 몇몇 실시예들은 상기 프로세스(200) 및 상기 위치-결정 서버(300)와 사용될 수 있는 각 GPS 수신기와 관련된 상기 처리-지연()을 저장 구조에 저장한다. 따라서, 이들 실시예들에 있어서, 상기 프로세스(400)는 상기 저장 구조로부터 문제가 되고 있는 특정 GPS 수신기와 관련된 상기 처리-지연()을 검색한다.

다음에, 선택된 위성에 대해, 상기 프로세스는 대기 지연()을 계산한다(415). 이 대기 지연은 상기 수신된 차분 GPS 데이터 및 상기 근사 수신기 위치()로부터 유도될 수 있다. 수신된 차분 GPS 데이터로부터 위치에서의 대기 지연을 유도하기 위한 하나의 방법은 1996년, 아테크 하우스, 엘리오트 카플란의"GPS 원리들 및 애플리케이션들을 이해하기"의 제8장에 개시되어 있다.

그다음 420에서, 상기 프로세스는 상기 근사 제1 샘플 시간()에 상기 선택된 위성의 근사 위치()를 계산한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 프로세스는 1996년, 아테크 하우스, 엘리오트 카플란의 "GPS 원리들 및 애플리케이션들을 이해하기"의 38페이지 표 2.3에 제공된 수학식들의 세트를 사용하여, 상기 천체력 및 차분 데이터로부터 상기 시간()에서의 이 위치를 계산한다.

시간()에 상기 위성의 근사 위치를 계산한 후, 상기 프로세스(400)는 선택된 위성의 근사 신호-통과 지연()을 계산한다(425). 이 프로세스는 상기 근사 위성 위치()(420에서 계산된), 상기 신호-처리와 대기 지연들(및)(410 및 415에서 각각 획득된) 및 상기 근사 수신기 위치()로부터 상기 근사 신호-통과 지연()을 계산하기 위하여 상술된 수학식 2를 사용한다.

다음에, 상기 프로세스는 상기 제1 샘플 시간()에서 상기 근사 신호-통과 지연()(425에서 계산된)을 감산함으로써 상기 선택된 위성에 대한 근사 전송 시간()을 계산한다(430). 그다음 상기 프로세스는 435에서 계산된 상기 근사 전송 시간()에서 상기 선택된 위성의 근사 위치()를 계산한다(440). 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 프로세스는 1996년, 아테크 하우스, 엘리오트 카플란의 "GPS 원리들 및 애플리케이션들을 이해하기"의 38페이지 표 2.3에 제공된 수학식들의 세트를 사용하여, 상기 천체력 및 차분 데이터로부터 이 위치를 계산한다.

상기 근사 전송 시간에 상기 선택된 위성의 위치를 계산한 후, 상기 프로세스는 상기 선택된 위성이 그것의 GPS-위성 리스트상의 마지막 GPS 위성인지를 결정한다(440). 그렇지 않은 경우, 상기 프로세스는 이 리스트에서 다른 GPS 위성을 선택하고(445), 이 새롭게 선택된 위성의 근사 위치를 결정하기 위하여 415 내지 435를 반복한다. 상기 선택된 위성이 그것의 GPS-위성 리스트상의 마지막 GPS 위성인경우, 상기 프로세스는 모든 GPS 위성들이 상기 첫번째로 생성된 샘플을 초래한 그들의 신호들을 전송한 상기 근사 시간에서 상기 모든 GPS 위성들의 위치를 계산했기 때문에 상기 프로세스는 종료된다.

B. 머리위의 위성들의 식별

상기 GPS 위성들의 상기 근사 위치를 식별한 후, 상기 프로세스(200)는 현재 "머리위(overhead)"에 있는 위성들을 식별한다(210). 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 프로세스(200)는, 상기 위성들이 상기 근사 위치()에 관해 머리위에 있는 경우 그리고 이러한 경우에만 상기 클라이언트 장치(305)에 관해 상기 위성들이 머리위에 있다는 가정을 단순화함으로써 상기 "머리위"의 위성들을 식별한다.

따라서, 이들 실시예들에 있어서, 상기 프로세스(200)는 각 위성 i를 검사하고 상기 위성이 상기 근사 위치() 위에 있는지를 결정한다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 프로세스는인 경우 그리고 이러한 경우에만 머리위의 위성으로서 위성 i를 지정한다. (상기 "프라임(prime)"은 벡터 치환을 나타낸다는 것을 주목하라.) 즉, 상기 프로세스는 상기 위성의 근사 위치 벡터(s_i)와 상기 근사 위치벡터()의 내적(inner product)이 상기 근사 위치 벡터와 그자체의 내적 이상인 경우 그리고 이러한 경우에만 위성 i를 머리위의 위성으로서 지정한다.

이 지정 기준은 본질적으로 상기 근사 위치 벡터() 상의 위성의 위치 벡터(yⁱ)의 투영의 크기가 상기 근사 위치 벡터()의 크기 이상인지를 결정한다. 만약 그렇다면, 상기 위성은 머리위의 위성이다.

도 5는 이 지정 기준을 도식적으로 도시한 것이다. 이 도면은 지구상(510)의 근사 위치()에서의 GPS 수신기(505)와, 지구 궤도를 도는 2개의 위성들(515 및 520)을 제시한다. 상기 위성(515)은 그것이 상기 위치()의 수평선(525) 아래에 있기 때문에 머리위의 위성이 아니다. 따라서, 상기 근사 위치 벡터()상의 그것의 위치 벡터(y⁵¹⁵)의 투명의 크기는 상기 근사 위치 벡터()의 크기 미만이다. 다른 한편으로, 상기 위성(520)은 그것이 상기 위치()의 수평선(525) 위에 있기 때문에 머리위의 위성이다. 따라서, 상기 근사 위치 벡터()상의 그것의 위치 벡터(y⁵²⁰)의 투영의 크기는 상기 근사 위치 벡터()의 크기보다 크다.

도 6은 상기 머리위의 위성들을 식별하기 위하여 상술된 접근법을 사용하는 프로세스(600)를 도시한 것이다. 이 프로세스는 본 발명의 몇몇 실시예들에 있어서, 210에서 프로세스(200)에 의해 사용된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 프로세스(600)는 초기에 상기 근사 위치 벡터()와 그자체의 내적을 계산한다(605).

그다음 상기 프로세스(600)는 그것이 가지고 있는 GPS 위성들의 리스트에서GPS 위성을 선택한다(610). 그 후 상기 프로세스는 상기 근사 위치 벡터()와 205에서 계산된, 상기 선택된 위성의 근사 위치 벡터()의 내적을 계산한다(615).

620에서, 상기 프로세스(600)는 615에서 생성된 상기 내적이 605에서 생성된 내적 이상인지를 결정한다. 그렇지 않은 경우, 상기 프로세스는 하기에 설명될 630으로 전환한다. 615에서 생성된 상기 내적이 605에서 생성된 내적 이상인 경우, 상기 프로세스는 610에서 선택된 위성을 머리위의 위성으로서 지정한 후, 630으로 전환한다.

630에서, 상기 프로세스는 GPS 위성들의 리스트상의 모든 GPS 위성들을 검사했는지를 결정한다. 그렇지 않은 경우, 상기 프로세스는 이 리스트로부터 다른 GPS 위성을 선택하기 위하여 610으로 리턴하고, 새롭게 선택된 위성이 머리위의 위성인지 아닌지를 결정하기 위하여 상술된 동작들을 반복한다.

일단 상기 프로세스가 모든 GPS 위성들을 검사했다고 결정하면(630), 상기 프로세스는 종료한다. 전형적으로, 상기 프로세스(600)가 종료하는 시간까지, 이 프로세스는 머리위의 위성으로서 몇몇 정수 N의 GPS 위성들을 식별한다.

C. 위상 오프셋의 계산

상기 근사 위치()에 대한 머리위의 위성을 식별한 후, 상기 프로세스(200)는 상기 머리위의 위성에 대한 위상 오프셋들을 계산한다(215). 위상 오프셋들을 계산하기 위한 하나의 방법이 하기에 설명된다. 그러나, 당업자는 다양한 다른 방법들이 위상 오프셋들을 계산하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

위성에 대한 위상 오프셋은 (1) 수신된 GPS 기준 데이터의 일부인 위성의PRN 코드 및 (2) 프로세스(200)에 의해 사용된 위성의 PRN 코드의 복사본간의 위상 차이다. 상기 프로세스(200)는 다양한 후보 위상 오프셋들() 및 도플러-편이 값들()에서 상기 위성의 PRN 코드의 복사본을 갖는 수신된 GPS 기준 데이터간의 내적()의 크기의 제곱인, 모호성 함수()를 계산함으로써 위성의 위상 오프셋을 계산한다. 수학식 3 및 수학식 4는 상기 모호성 함수 및 상관 함수의 수학적 표현을 제공한다.

이들 수학식들에 있어서, (1)는 k번째 샘플의 GPS 시간을 나타내고, (2)는 후보 도플러-편이 값이 그것에 적용된 후 k번째 샘플이며, (3) 상기 후보 도플러-편이 값()은 위성 도플러 및 클록 도플러 값들의 합을 나타내고, (4)는 상기 프로세스(200)가 사용하는 (상기 항법 비트들에 의해 변조된) 상기 위성의 C/A 코드 복사본의 대역통과 필터링된 버전이다. 상기 도플러-편이 값은 k번째 샘플과을 곱함으로써 상기 k번째 샘플에 적용된다.

몇몇 실시예들에 있어서, 후보들()을 통한 검색은 철저하고, 상기 위성에 대한 최대 모호성 값을 초래한 후보 쌍의 위상 오프셋은 상기 위성의 위상 오프셋으로서 선택된다. 도 7을 참조하여 하기에 설명되는 바와 같이, 몇몇 실시예들은 추가로 이 선택 단계를 취한다.

이들 실시예들은 유용한 위상 오프셋들을 검출하기 위하여 모호성 임계비를 사용하고 유용한 위상 오프셋들을 가지고 있지 않은 위성들을 무시한다. 예를 들어, 몇몇 실시예들은 그것의 위상 오프셋이 유효하게 간주되도록 위성의 최대 모호성이 일정비만큼 상기 평균 모호성을 초과하도록 요구한다. 다른 실시예들에 있어서, 최고 모호성 피크 및 그 다음 높은 모호성 피크간의 비와 같은, 다양한 임계 테스트들이 사용될 수 있다.

또한, 각및에 대한 일련의 곱셈들의 합으로서 내적 함수()를 계산하기 보다, 몇몇 실시예들은을 상관으로서 본다. 일 실시예에서, 상기 상관 법칙 및 고속 푸리에 변환(FFT: fast Fourier transform)은 계산 시간을 개선하는데 사용된다.

도 7은 상기 머리위의 위성들중 몇몇 위성들에 대한 유용한 위상 오프셋들을 계산하기 위한 프로세스(700)를 나타낸 것이다. 상기 프로세스(200)는 상기 머리위의 위성들을 식별한 후 상기 프로세스(700)를 수행한다(215). 상기 프로세스(700)는 초기에 머리위의 위성을 선택하고(705) 이 위성의 최대 모호성 값이 0과 같도록 정의한다.

다음에, 상기 프로세스(700)는 상기 선택된 위성에 대한 다수의 후보 위상 오프셋들() 및 도플러-편이 값들()을 센다(710). 그다음 상기 프로세스는 후보 위상 오프셋() 및 도플러-편이 값()을 선택하고(715), 상기 수학식 3 및 수학식 4를 사용하여 선택된 후보 쌍에 대한 모호성 값을 계산한다(720).

그다음 상기 프로세스는 720에서 계산된 상기 모호성 값이 이제까지 상기 선택된 위성에 대해 기록된 최대 모호성 값보다 큰지를 결정한다(725). 그렇지 않은 경우, 상기 프로세스는 하기에서 설명될, 735로 전환한다. 만약 그렇다면, 상기 프로세스는 상기 최대 모호성 값을 720에서 계산된 값과 같게 설정하고(730), 상기 위성의 위상 오프셋을 이제까지 최선의 위상 오프셋으로서 저장한다. 그다음 상기 프로세스는 735로 전환한다.

735에서, 상기 프로세스는 모든 후보 쌍들을 검사했는지를 결정한다. 그렇지 않은 경우, 상기 프로세스는 다른 후보 쌍을 선택하기 위하여 715로 리턴한다. 모든 후보 쌍들을 검사한 경우, 상기 프로세스는 상기 선택된 위성의 최대 모호성 값이 임계 모호성 값을 초과하는지를 결정한다(740). 그렇다면, 상기 프로세스는 상기 선택된 위성을 의사 거리가 계산될 필요가 있는 위성들의 리스트에 부가하고(745), 이 위성에 대해 730에서 저장된 최선의 위상 오프셋을 그것의 위상 오프셋으로서 기록한다.

745로부터, 상기 프로세스는 750으로 전환한다. 상기 프로세스는 또한 상기 선택된 위성의 최대 모호성 값이 상기 임계 모호성 값을 초과하지 않는다고 결정하는 경우(740), 750으로 전환한다. 750에서, 상기 프로세스는 그것이 모든 머리위의위성들을 검사했는지를 결정한다. 그렇지 않은 경우, 상기 프로세스는 다른 위성을 선택하기 위하여 705로 리턴한다. 모든 머리위의 위성들을 검사한 경우, 상기 프로세스는 종료한다.

D. 의사 거리들의 계산

몇몇 머리위의 위성들에 대한 위상 오프셋들을 계산한 후, 상기 프로세스(200)는 위성들의 세트에 대한 의사 거리들을 계산하기 위하여 수신기의 근사 위치 및 상기 계산된 위상 오프셋들을 사용한다(220). 위성의 의사 거리를 계산하기 위하여, 상기 프로세스(200)는 상기 위성이 상기 제1 샘플(s₁)을 초래한 신호를 전송한 시간으로부터 상기 수신기가 상기 제1 샘플(s₁)을 생성한 시간까지 상기 위성에 의해 전송된 모든 또는 대부분의 상기 PRN 코드들의 길이를 계산한다.

상기에 언급된 바와 같이, 신호-통과 지연은 이 시간 기간을 지칭한다(즉 그것은 상기 제1 샘플(s₁)을 초래한 신호의 상기 위성의 전송과 상기 제1 샘플(s₁)의 상기 수신기의 생성 사이의 시간이다). i번째 위성의 신호-통과 지연동안, 위성 i는 몇몇 PRN 코드들을 전송한다.

도 8은 이들 PRN 코드들이 3가지 범주로 그룹화될 수 있다는 것을 도시한 것이다. 첫번째 범주는 상기 제1 샘플(s₁)을 초래한 신호를 포함하는 PRN 코드 세그먼트(805)이다. 하기의 논의에 있어서, 이 PRN 코드 세그먼트는 제1 PRN 코드 세그먼트로서 지칭된다. 상기 제1 PRN 코드 세그먼트(805)는 상기 제1 샘플을 초래한 신호가 상기 제1 PRN-코드 칩의 일부일 때 완전한 또는 실제로 완전한 세그먼트라고하고, 상기 제1 샘플을 초래하는 상기 신호가 상기 제1 PRN-코드 칩 이후의 칩의 일부일 때 부분적인 세그먼트라고 한다.

두번째 범주는 상기 제1 PRN 코드 이후에 하지만 상기 제1 샘플 시간 이전에 상기 위성이 전송한 전(full) PRN 코드들(810)을 포함한다. 하기의 논의에 있어서, 이들 PRN 코드들은 전 PRN 코드들로서 지칭된다. 세번째 범주는 상기 수신기가 상기 제1 샘플을 생성할 때 상기 위성이 전송하고 있는 PRN 코드(815)이다. 하기의 논의에 있어서, 이 PRN 코드 세그먼트는 마지막 PRN 코드 세그먼트(815)로 지칭된다. 상기 마지막 PRN 코드 세그먼트(815)는 제1 샘플 시간에 상기 위성이 이 코드의 마지막 칩을 전송하고 있을 때 완전한 또는 실제로 완전한 세그먼트라고 하고, 상기 제1 샘플 시간에 상기 위성이 이 코드의 마지막 칩 이전에 칩을 전송하고 있을 때 부분적인 세그먼트라고 한다.

하기의 수학식 5는 차분 보정들 및 상기 위성의 클록의 오차를 고려한 후 첫번째, 마지막 그리고 전 PRN 코드 세그먼트들의 길이를 가산함으로써 상기 GPS 수신기와 상기 i번째 위성간의 추정된 거리를 계산하는 하나의 방법을 도시한 것이다. 즉, 수학식 5는 i번째 위성에 대한 의사 거리()의 수학적 표현을 제공한다.

이 수학식에서, (1)는 상기 제1 코드 세그먼트의 길이이고, (2)는 전 PRN 코드들의 수이며, (3)은 약 300 Km인 상기 전-PRN-코드 길이이고, (4)는i번째 위성의 전송 위상이며, (5) c는 빛의 속도이고, (6)는 상기 위성 클록 오차에 대한 조정이 없는 마지막 PRN 코드의 길이이며, (7)은 상기 위성-클록-오차 보정 인자이고, (8)는 대기-오차-보정 인자이다.

따라서, 수학식 5에서, (1) 첫번째 항()은 상기 제1 코드 세그먼트의 길이를 설명하고, (2) 두번째 항()은 상기 전 PRN 코드들의 길이를 설명하며, (3) 세번째 항()은 위성-클록 오차에 대한 조정후 상기 마지막 PRN 코드의 길이를 설명하고, (4) 네번째 항()은 대기 지연을 설명한다.

도 9는 하기의 수학식 6에 따라 위성의 의사 거리를 계산하기 위한 프로세스(900)를 도시한 것이다.

수학식 6은 i번째 위성에 대한 다른 의사 거리()를 계산하기 위한 수학적 표현을 제공한다. 수학식 6은 위성 클록 오차에 대한 조정이 없는 상기 마지막-PRN-코드의 길이인,를 포함하지 않는 것을 제외하면, 수학식 5와 유사하다. 하기에 더 설명되는 바와 같이, 상기 프로세스(900)는를 계산하지 않지만, 오히려 모든 P 위성들에 대해 함께 이 항을 고려하기 위하여 후속 삼각 측량 동작에 그것을 맡긴다.

1. 제1 PRN 코드 세그먼트의 길이 계산

위성 i의 제1 코드 세그먼트(805)의 길이()는 이 위성의 위상 오프셋()과 관련된 코드 길이이다. 따라서, 이 코드 길이는 하기의 논의에서 위상 길이로서 지칭된다. 도 10은 위성 i의 상기 위상 길이와 위상 오프셋간의 관계를 도시한 것이다. 이 도면은 3개의 코드들을 나타낸다. 첫번째 코드(1005)는 수신된 신호내의 i번째 위성의 PRN 코드이다. (이 도면에서, 수신된 PRN 코드의 도면은 수신된 신호의 열화 및 왜곡을 무시한다.)

두번째 코드는 상기 위치-결정 프로세스가 사용하는 i번째 위성의 PRN 코드의 복사본(1010)이다. 도 10은 완전한 코드 복사본의 길이를 도시한 것이다. 세번째 코드는 수신된 코드(1005)와 완전하게 일치하도록 위상 오프셋만큼 이동된 상기 복사본의 버전(1015)이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 위상 오프셋과 관련된 상기 위상 길이는 수신된 신호내의 상기 제1 코드 세그먼트의 길이와 같다.

상기 위상 오프셋()이 0과 1 사이의 정규화된-시간 값으로서 표현될 때, 상기 i번째 위성의 위상 길이()는 하기의 수학식 7로 표현된다.

상기 위상 길이는 다르게 표현될 수 있다. 예를 들어, 그것은 상기 위상 오프셋이 다르게 표현될 때 다르게 표현될 수 있다.

2. 전 PRN 코드 세그먼트들의 길이 계산

상기 제1 PRN 코드(805) 이후에 하지만 상기 제1 샘플 시간 이전에 상기 i번째 위성이 전송한 상기 전 PRN 코드들(810)의 길이를 계산하기 위하여, 몇몇 실시예들은 우선 이들 완전한 코드들의 수()를 계산한다. 수학식 8은 이 수를 계산하기 위한 수학적 표현을 제공한다.

이 수학식에 의해 표시된 바와 같이, 전 PRN 코드들의 수는 i번째 위성의 근사 위치(), 상기 GPS-수신기의 근사 위치(), 상기 i번째 위성의 계산된 위상 길이() 및 상기 PRN-코드-길이()에 기초하여 추정될 수 있다. 특히, 이 수는 (1) 상기 위성 및 수신기간의 근사 거리를 획득하기 위하여 상기 GPS-수신기의 근사 위치에서 상기 위성의 근사 위치를 감산함으로써, (2) 이 거리에서 상기 위상 길이 더하기 거리 보정 인자()를 감산함으로써, (3) 그 결과로 생기는 값을 상기 PRN-코드-길이()로 나눔으로써, 그리고 (4) 상기 나눈 결과를 가장 근접한 정수 값으로 반올림함으로써 추정될 수 있다. 상기 거리 보정 인자()의 계산은 다음 서브섹션에서 논의된다. 일단 상기 전 PRN 코드들의 수가 추정되면, 이들 코드들의 길이는 상기에 언급된 바와 같이, 이 수와 상기 PRN-코드-길이()를 곱함으로써 획득될 수 있다.

3. 마지막 PRN 코드 세그먼트의 길이 계산 및 위성-클록 오차에 대한조정

상기 GPS-위성 클록들이 상기 위성-클록 오차들을 고려함으로써 모두 동기화되는 한, 상기 마지막 코드 세그먼트(815)의 길이는 모든 P 위성들에 대해 동일하다. 따라서, 상기에 언급된 바와 같이, 하기의 프로세스(900)는 상기 조정되지 않은 마지막 PRN-코드-길이()를 0으로 설정하고, 모든 P 위성들에 대해 이 항을 함께 고려하도록 그것을 후속 삼각 측량 동작에 맡긴다.

상기에 언급된 바와 같이, 수학식 6은 상기 위성-클록 오차들을 고려하기 위한 거리 보정 인자()를 포함한다. 수학식 9는 이 오차 보정 인자를 계산하기 위한 하나의 공식을 제공한다.

이 수학식에서,는 몇몇 실시예들에서 통신 네트워크들(325)을 통해 GPS 수신기(320)로부터 상기 위치-결정 프로세스에 의해 검색되는, 상기 위성-클록 오차이다.

4. 차분 보정들에 대한 조정

상기에 언급된 바와 같이, 수학식 6은 차분 보정 인자()를 포함한다. 이 보정 인자는 대기 상태 및 다른 영향들로 인한 신호-경로 지연들을 고려하기 위한 것이다. 이 차분 보정 인자는, 제3자 벤더들, 상기 통신 네트워크(325)(예를 들어www.ngs.noaa.gov/CORS/cors-data.html)를 경유한 공개적으로 이용가능한 데이터,독립적인 GPS 수신기의 독출을 포함하는 다양한 소스들 및 다른 소스들로부터 획득될 수 있다.

5. 의사 거리-계산 프로세스(900)

도 9의 의사 거리-계산 프로세스(900)가 이제 설명될 것이다. 이 프로세스는 초기에 상기 프로세스(700)가 그들의 의사 거리들을 계산하기 위해 선택했던 상기 P 위성들중 하나를 선택한다(905). 다음에, 상기 프로세스는 프로세스(700)에 의해 계산되었던, 선택된 위성의 위상 오프셋()으로부터 상기 선택된 위성의 위상 길이()를 계산하기 위하여 상술된 수학식 7을 사용한다(910).

그다음 상기 프로세스는 상기 위성-클록 오차로 인한 거리 보정 인자()를 계산하기 위하여 수학식 9를 사용한다(915). 상기에 언급된 바와 같이, 몇몇 실시예들은 상기 통신 네트워크들(325)을 통해 GPS 수신기(320)로부터 상기 위성-클록 오차()를 검색한다. 920에서, 상기 프로세스는 상기 제1 PRN 코드(805) 이후 하지만 상기 제1 샘플 시간 이전에 상기 선택된 위성이 전송했던 완전한 PRN 코드들(810)의 수를 계산하기 위하여 수학식 8을 사용한다. 다음에 상기 프로세스(900)는 915에서 계산된 수와 약 300 Km인, 상기 PRN-코드-길이()를 곱함으로써 이들 전 PRN 코드들의 길이를 계산한다(925). 그다음, 930에서, 상기 프로세스는 대기-지연 보정 인자()를 식별한다.

그 후 상기 프로세스는 910, 920, 925 및 930에서 계산된 값들을 가산함으로써 상기 선택된 위성의 의사 거리를 계산한다(935). 그다음 상기 프로세스(900)는프로세스(700)에 의해 식별된 모든 상기 P 위성들에 대한 의사 거리들을 생성했는지를 결정한다(940). 그렇지 않다면, 상기 프로세스는 다음 위성을 선택하기 위하여 905로 리턴하고, 새롭게 선택된 위성의 의사 거리를 계산하기 위하여 910-935를 반복한다. 모든 상기 P 위성들에 대한 의사 거리들을 생성한 경우, 상기 프로세스는 종료한다.

E. 위치를 결정하기 위한 의사 거리들의 삼각 측량

의사 거리들을 계산한 후, 상기 프로세스(200)는 상기 GPS 수신기의 추정된 위치를 계산하기 위하여 계산된 의사 거리들을 사용한다(225). 몇몇 실시예들은 상기 계산된 의사 거리들로부터 상기 GPS 수신기의 추정된 위치를 계산하기 위하여 삼각 측량 기술들을 사용한다.

1996년, 아테크 하우스, 엘리오트 카플란의 "GPS 원리들 및 애플리케이션들을 이해하기"의 44-48 페이지에 논의된 바와 같은 다수의 삼각 측량 접근법들이 존재한다. 당업자는 이들 접근법들중 어떤 접근법도 상기 계산된 의사 거리들로부터 수신기 위치를 계산하기 위하여 본 발명과 공동으로 쉽사리 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

몇몇 실시예들에 있어서, 상기 삼각 측량 알고리즘은 삼각 측량동안 4개의 위성들을 사용하기 위한 전통적인 GPS 해석인, 수신기 클록 오차를 보상하는 것 대신에, 상기 위성 거리들에서의 공통적인 불명확함을 보상하기 위하여 4개의 위성들을 사용한다. 섹션 II.D 및 도 8에서 논의되는 바와 같이, 이 불명확성은 상기 마지막 PRN 코드들(815)이다. 이 항은 모든 위성들에 공통적이고, 따라서, 4개의 위성들을 포함함으로써, 상기 삼각 측량 알고리즘은 이 항을 풀 수 있다. 상기 수신기 클록 오차 및 상기 마지막 PRN 코드의 불명확성은 동일한 실체의 균등한 표시이다.

당업자는 상술된 실시예들이 몇몇 이점들을 갖는다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 이들 실시예들은 위성들의 의사 거리들을 계산하기 위하여 신호 추적을 수행하지 않는다. 따라서, 이들 실시예들은 몇몇 종래 기술들보다 더 빠르다. 더욱이, 이들 실시예들은, 그들이 상기 위성 시간 스탬프들을 추출하지 않기 때문에, 몇초동안의 GPS 데이터를 필요로 하지 않는다.

본 발명이 많은 특정 상세들을 참조하여 설명되었을지라도, 당업자는 본 발명이 본 발명의 정신을 벗어남없이 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 예를 들어, 상술된 실시예들이 상용 GPS 주파수를 사용할지라도, 다른 실시예들은 군사용 GPS 주파수를 사용하고, 반면에 다른 것들은 상기 군사용 및 상용 주파수들 양자를 사용한다. 따라서, 당업자는 본 발명이 상기한 예시적인 상세들에 의해 제한되지 않고, 오히려 첨부된 청구항들에 의해 정의된다는 것을 이해할 것이다.

Claims

a) 위성 위치 확인 시스템(GPS: global positioning system) 수신기를 사용하여 GPS 신호를 수신하는 단계;

b) 상기 수신된 GPS 신호에 대한 신호 추적을 수행함없이 GPS 위성에 대한 의사 거리(pseudorange)를 계산하는 단계; 및

c) 상기 계산된 의사 거리를 사용하여 상기 GPS 수신기의 추정된 위치를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 확인 방법.
제1항에 있어서,

상기 수신된 GPS 신호에 대한 신호 추적을 수행함없이 적어도 2개의 다른 GPS 위성들에 대한 의사 거리들을 계산하는 단계; 및

상기 계산된 의사 거리들을 사용하여 상기 GPS 수신기의 상기 추정된 위치를 식별하기 위한 삼각 측량을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 확인 방법.
위성 위치 확인 시스템(GPS: global positioning system) 수신기 및 GPS 위성에 대한 의사 거리를 계산하는 방법으로서, 상기 GPS 수신기는 GPS 신호를 수신하고 상기 GPS 위성은 반복적으로 코드를 전송하는 방법에 있어서,

a) 상기 수신된 GPS 신호 및 상기 위성 코드의 복사본간의 위상 오프셋을 식별하는 단계로서, 상기 위상 오프셋은 상기 코드의 특정 세그먼트에 대응하는 단계;

b) 근사 GPS-수신기 위치를 식별하는 단계;

c) 상기 수신된 GPS 신호에 대한 근사 시간을 식별하는 단계; 및

d) 상기 계산된 위상 오프셋, 상기 근사 GPS-수신기 위치 및 상기 근사 시간에 기초하여 상기 GPS 위성에 대한 상기 의사 거리를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 근사 GPS-수신기 위치는 실제 수신기 위치의 150Km 이내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 수신기는 시간을 유지하는 클록을 구비하고, 상기 방법은 상기 수신기-클록 시간이 GPS 시간의 소정의 시간 간격내에 있도록 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 수신기-클록 시간을 유지하는 단계는 상기 수신기-클록 시간을 기준 클록에 의해 생성된 시간과 일치하도록 동기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 수신기-클록 시간을 동기화하는 단계는 상기 수신기-클록 시간을 상기 기준 클록에 의해 생성된 시간과 일치하도록 주기적으로 동기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 소정의 시간 간격은 1 밀리초인 것을 특징으로 하는 방법.
수신기 및 송신기에 대한 의사 거리를 계산하는 방법으로서, 상기 수신기는 특정 시간에 시작하는 기준 신호를 수신하고 상기 송신기는 주기적으로 반복하는 성분을 갖는 신호를 송신하는 방법에 있어서,

a) 상기 수신된 기준 신호 및 상기 송신기 신호의 주기적으로 반복하는 성분의 복사본간의 위상 오프셋을 식별하는 단계로서, 상기 위상 오프셋은 상기 주기적으로 반복하는 성분의 특정 세그먼트에 대응하는 단계;

b) 상기 특정 세그먼트의 길이를 계산하는 단계;

c) 상기 특정 위성이 상기 특정 세그먼트를 송신한 후 상기 특정 시간까지 송신한 완전한 주기적으로 반복하는 성분들의 길이를 계산하는 단계; 및

d) 상기 계산된 길이들에 기초하여 상기 의사 거리를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 의사 거리들을 계산하는 단계는 상기 계산된 길이들을 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 위상 오프셋을 식별하는 단계는 상기 수신된 신호를 다양한 위상 오프셋에서 상기 송신기 신호의 주기적으로 반복하는 성분의 복사본과 상관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 완전한 주기적으로 반복하는 성분들의 길이를 계산하는 단계는,

상기 특정 위성이 상기 특정 시간까지 상기 특정 세그먼트 이후에 전송한 완전한 주기적으로 반복하는 성분들의 수를 계산하는 단계; 및

상기 계산된 수를 상기 완전한 주기적으로 반복하는 성분의 길이와 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 송신기는 GPS 위성의 일부이고 상기 수신기는 GPS 수신기인 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 위성은 클록을 포함하고 상기 클록은 다소의 오차량만큼 GPS 클록과 다르며, 상기 방법은,

상기 위성의 클록 오차량을 식별하는 단계;

오차-보정 인자를 생성하는 단계; 및

상기 의사 거리를 계산하는데 있어서 상기 오차-보정 인자를 고려하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,

상기 오차-보정 인자를 생성하는 단계는 상기 오차량과 빛의 속도를 곱하는 단계를 포함하고,

상기 오차-보정 인자를 고려하는 단계는 상기 오차-보정 인자를 상기 계산된 의사 거리에 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 의사 거리를 계산하는 단계는,

상기 위성에 대한 대기-지연-보정 인자를 계산하는 단계; 및

상기 의사 거리를 계산하는데 있어서 상기 보정 인자를 고려하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 보정 인자를 고려하는 단계는 상기 보정 인자를 상기 계산된 의사 거리에 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
복수의 위성 위치 확인 시스템(GPS: global positioning system) 위성들 및 GPS-수신기를 포함하는 위성 위치 확인 시스템(GPS: global positioning system)을 위해, GPS 수신기의 추정된 위치를 식별하는 방법으로서, 각 특정 GPS 위성은 상기 특정 GPS 위성에 유일한 주기적으로 반복하는 코드를 포함하는 신호를 송신하고,상기 GPS 수신기는 특정 시간에 시작하는 신호를 수신하는 방법에 있어서,

a) 한 세트의 상기 GPS 위성들내의 각 특정 GPS 위성에 대해,

1) 상기 수신된 신호 및 상기 위성 코드의 복사본간의 위상 오프셋을 결정하는 단계로서, 상기 위상 오프셋은 상기 특정 위성 코드의 특정 세그먼트에 대응하는 단계;

2) 상기 코드 세그먼트의 길이를 계산하는 단계;

3) 상기 특정 위성이 상기 특정 시간까지 상기 코드 세그먼트 이후에 전송한 완전한 코드들의 길이를 계산하는 단계;

4) 상기 계산된 길이들에 기초하여 상기 특정 위성에 대한 의사 거리를 계산하는 단계; 및

b) 상기 계산된 의사 거리를 사용하여 상기 수신기의 추정된 위치를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서, 상기 각 특정 위성에 대한 의사 거리를 계산하는 단계는 상기 특정 위성에 대한 상기 계산된 길이들을 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서, 상기 각 특정 위성에 대한 위상 오프셋을 식별하는 단계는 상기 수신된 GPS 신호를 다양한 위성 오프셋에서 상기 특정 위성 코드의 복사본과 상관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서, 상기 각 특정 위성에 대한 완전한 코드들의 길이를 계산하는 단계는,

상기 특정 위성이 상기 특정 시간까지 상기 코드 세그먼트 이후에 전송한 완전한 코드들의 수를 계산하는 단계; 및

상기 완전한 코드들의 계산된 수와 상기 위성 코드의 길이를 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서, 각 위성은 클록을 포함하고 상기 클록은 다소의 오차량만큼 GPS 클록과 다르며, 상기 방법은,

각 특정 위성에 대해,

상기 특정 위성의 클록 오차량을 식별하는 단계;

오차-보정 인자를 생성하는 단계; 및

상기 특정 위성에 대한 상기 의사 거리를 계산하는데 있어서 상기 오차-보정 인자를 고려하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항에 있어서,

상기 오차-보정 인자를 생성하는 단계는 상기 오차량과 빛의 속도를 곱하는 단계를 포함하고,

상기 오차-보정 인자를 고려하는 단계는 상기 오차-보정 인자를 상기 특정위성에 대한 상기 계산된 의사 거리에 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서, 상기 각 특정 위성에 대한 의사 거리를 계산하는 단계는,

상기 특정 위성에 대한 대기-지연-보정 인자를 계산하는 단계; 및

상기 특정 위성에 대한 의사 거리를 계산하는데 있어서 상기 보정 인자를 고려하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제24항에 있어서, 상기 보정 인자를 고려하는 단계는 상기 보정 인자를 상기 특정 위성에 대한 상기 계산된 의사 거리에 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.