(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位手段(Ｓ、ＭＳ)において受信装置(ＭＳ)の基準時刻(１５)の誤差を決定する方法であって、衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)によって送信され、各衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)を表す個々のコードによって形成されるコード変調信号を受信し、
前記各衛星からの受信信号の送信時刻(ハットマーク付きＴkToT)を決定して前記各衛星の測位を行い、
前記受信信号の送信時刻(ハットマーク付きＴkToT)と前記基準時刻との差を決定し、
前記基準時刻の誤差値(ＳＳＥ)の最小化を、
前記送信時刻に対応する、前記衛星の少なくとも２つの異なる位置を利用して前記受信装置(ＭＳ)の位置を補正し、
前記受信装置(ＭＳ)の前記少なくとも２つの決定された位置に対する前記誤差値(ＳＳＥ)を計算することを繰り返すこと
により、行う方法であって、
測位に利用される各衛星からの受信信号の送信時刻(ハットマーク付きＴkToT)を決定し、該受信信号の受信時点における推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)を、前記コード変調信号を用いて推定することにより、衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)と基準ポイント（ＢＳ）との間の第１の距離(ρkm)を決定し、
前記推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)と前記コード変調信号の位置推算表データに基づいて、前記受信信号の送信時刻における測位に利用する各衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)の位置を決定することにより、前記衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)と前記基準ポイントとの間の第２の距離(ρkp)を推定し、
前記第１の距離(ρkm)と前記第２の距離(ρkp)とに基づいて、前記受信装置(ＭＳ)の推定位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)、並びに、推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)と実際の衛星測位システム時刻(ＴGPS)との差を、反復により計算し、
前記受信装置(ＭＳ)の推定位置及び、前記推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)と実際の衛星測位システム時刻(ＴGPS)との差に基づいて前記誤差値(ＳＳＥ)を計算することを特徴とする方法。
【請求項２】
１組の式
【数１】
0005450915.tif 000014
を解くことにより前記受信装置(ＭＳ)の推定位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)を計算することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、以下の数式を用いて前記誤差値(ＳＳＥ)を計算することを特徴とする方法。
【数２】
0005450915.tif 000015
【請求項４】
変調時に使用されるコードが１組のチップから形成され、前記組のチップを用いて変調される信号がコード変調時に反復されるコード・シーケンスを形成することを特徴とし、さらに、前記受信装置(ＭＳ)が各衛星の個々のコードに対応する基準コード(ｒｅｆ(ｋ))を利用して前記コード・シーケンスの変化とコード・フェーズ(Δchipk)とを決定し、測位の時点に先行するコード・シーケンスの変化後に受信されるチップの数(Ｎkchip)とコード・フェーズ(Δchipk)とが受信装置(ＭＳ)で決定され、前記信号の送信時刻(ハットマーク付きＴkToT)が以下のように決定されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【数３】
0005450915.tif 000016
【請求項５】
少なくとも４つの衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)から送信される信号を測位に利用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
利用する前記衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)がＧＰＳシステムの衛星であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
使用する測位手段(Ｓ、ＭＳ)が計算用サーバー(Ｓ)であり、前記計算用サーバー(Ｓ)と前記受信装置(ＭＳ)との間にデータ送信接続が設定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
使用する前記測位手段(Ｓ、ＭＳ)が受信装置(ＭＳ)であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも、基準時刻を形成する手段(１５)と、衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)が送信するコード変調信号を受信する手段(１、２ａ〜２ｄ)とを具備する受信装置(ＭＳ)とを有する測位システムであって、
前記コード変調信号が各衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)を表す個々のコードを用いて形成され、測位に利用される各衛星から受信される信号の送信時刻(ハットマーク付きＴkToT)を決定する手段(３、５、７、９)と、
前記衛星の位置を決定する手段(３、７)とを有する測位システム(Ｓ、ＭＳ)において、
受信装置(ＭＳ)の位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)を決定する手段(Ｓ、ＭＳ、３、４)と、
該決定された位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)に基づいて誤差値(ＳＳＥ)を計算する手段(３、４、７)と、
前記信号の送信時刻に対応する、前記衛星の少なくとも２つの異なる位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘksv)を用いて前記受信装置(ＭＳ)の位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)を補正し、前記受信装置(ＭＳ)の前記少なくとも２つの決定された位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)に対する誤差値(ＳＳＥ)を計算することを繰り返すことにより、前記誤差値を最小化する手段(３、７)とを有する測位システムであって、
測位に利用する衛星から受信した信号の送信時刻(ハットマーク付きＴkToT)を決定する手段(３、４)と、
前記信号の受信時点で推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)を前記コード変調信号を用いて推定する手段(３、１０、１１)と、
前記信号の送信時刻(ハットマーク付きＴkToT)と前記推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)とに基づいて衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)と基準ポイント（ＢＳ）との間の第１の距離(ρkm)を決定する手段(３)と、
前記推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)と前記コード変調信号の位置推算表データとに基づいて、前記信号の送信時刻に、測位に利用する各衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)の位置を決定することにより、前記衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)と前記基準ポイントとの間の第２の距離(ρkp)を推定する手段(３)と、
前記第１の距離(ρkm)と前記第２の距離(ρkp)とに基づいて、前記受信装置(ＭＳ)の位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)、並びに、推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)と実際の衛星測位システム時刻(ＴGPS)との差を、反復により計算する手段(３)と、
前記受信装置(ＭＳ)の推定された位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)、及び、前記推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)と実際の衛星測位システム時刻(ＴGPS)との差に基づいて前記誤差値(ＳＳＥ)を計算する手段(３)と、をさらに有することを特徴とする測位システム。
【請求項１０】
前記受信装置(ＭＳ)の推定位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)が下記の１組の式を解くことにより計算されることを特徴とする請求項９に記載の測位システム。
【数４】
0005450915.tif 000017
【請求項１１】
前記誤差値(ＳＳＥ)が下記の数式によって計算されることを特徴とする請求項９または１０に記載の測位システム。
【数５】
0005450915.tif 000018
【請求項１２】
変調時に使用するコードが１組のチップから形成され、コード変調時に反復される前記組のチップを用いて変調される信号からコード・シーケンスが形成されることを特徴とし、前記受信装置(ＭＳ)が、基準コードを形成する手段(１６)と、前記基準コードに基づいて、測位の時点に先行するコード・シーケンスの変化後に受信されるチップの数(Ｎkchip)とコード・フェーズ(Δchipk)とを決定する手段とを具備し、測位の時点に先行するコード・シーケンスの変化後に受信されるチップの数(Ｎkchip)とコード・フェーズ(Δchipk)とを前記受信装置(ＭＳ)で決定するように成し、前記信号の送信時刻(Ｎkchip)を以下のように決定するように成すことを特徴とする請求項１１に記載の測位システム。
【数６】
0005450915.tif 000019
【請求項１３】
少なくとも４つの衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)が送信する信号を測位に利用することを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の測位システム。
【請求項１４】
前記受信される信号が、ＧＰＳシステムの衛星によって送信される信号であることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の測位システム。
【請求項１５】
アンテナ、無線部、コーデック、スピーカおよびマイクを含むオーディオ手段、表示装置、キーパッドにより移動局機能を実行する手段(１０、１１、１２、１３、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ)を具備することを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１項に記載の測位システム。
【請求項１６】
前記受信装置の位置を決定する手段(Ｓ、ＭＳ)が計算用サーバー(Ｓ)を有し、前記計算用サーバー(Ｓ)と前記受信装置(ＭＳ)との間でデータ送信接続が設定されるように成されることを特徴とする請求項９ないし１５のいずれか１項に記載の測位システム。
【請求項１７】
前記受信装置の位置を決定する手段(Ｓ、ＭＳ)が前記受信装置(ＭＳ)に設けられることを特徴とする請求項９ないし１５のいずれか１項に記載の測位システム。
【請求項１８】
少なくとも、基準時刻を形成する手段(１５)と、衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)が送信するコード変調信号を受信する手段(１、２ａ〜２ｄ)とを具備する受信装置(ＭＳ)とを具備する電子装置において、
前記コード変調信号が各衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)を表す個々のコードを用いて形成され、測位に利用される各衛星から受信される信号の送信時刻(ハットマーク付きＴkToT)を決定する手段(３、５、７、９)と、
前記衛星の位置を決定する手段(３、７)とを具備する電子装置において、受信装置(ＭＳ)の位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)を決定する手段(Ｓ、ＭＳ、３、４)と、
該決定された位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)に基づいて誤差値(ＳＳＥ)を計算する手段(３、４、７)と、前記信号の送信時刻に対応する、前記衛星の少なくとも２つの位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘksv)を用いて前記受信装置(ＭＳ)の位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)を決定し、前記受信装置(ＭＳ)に対して決定された前記少なくとも２つの位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘksv)に対する誤差値(ＳＳＥ)を計算することにより、前記誤差値に対する最小ポイントを発見する手段(３、７)と、
を具備する電子装置であって、
測位に利用する衛星から受信した信号の送信時刻(ハットマーク付きＴkToT)を決定する手段(３、４)と、
前記信号の受信時点で推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)を前記コード変調信号を用いて推定する手段(３、１０、１１)と、
前記信号の送信時刻(ハットマーク付きＴkToT)と前記推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)とに基づいて衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)と基準ポイント（ＢＳ）との間の第１の距離(ρkm)を決定する手段(３)と、
前記推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)と前記コード変調信号の位置推算表データとに基づいて、前記信号の送信時刻に、測位に利用する各衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)の位置を決定することにより、前記衛星(ＳＶ１〜ＳＶ４)と前記基準ポイントとの間の第２の距離(ρkp)を推定する手段(３)と、
前記第１の距離(ρkm)と前記第２の距離(ρkp)とに基づいて、前記受信装置(ＭＳ)の位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)、並びに、推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)と実際の衛星測位システム時刻(ＴGPS)との差を、反復により計算する手段(３)と、
前記受信装置(ＭＳ)の推定された位置(オーバーライン付き、ハットマーク付きｘu)、及び、前記推定衛星測位システム時刻(ハットマーク付きＴGPS)と実際の衛星測位システム時刻(ＴGPS)との差に基づいて前記誤差値(ＳＳＥ)を計算する手段(３)と、をさらに有することを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】［外２］
0005450915.tif 000002
【技術分野】
【０００２】  本発明は、添付の請求項１のプリアンブルに記載の基準時刻誤差を決定する方法と、添付の請求項１０のプリアンブルに記載の測位システムと、添付の請求項２０のプリアンブルに記載の電子装置、並びに、添付の請求項２１のプリアンブルに記載の計算用サーバーに関する。
【背景技術】
【０００３】  １つの周知の測位システムとしてＧＰＳシステム(広域測位システム)があり、現在２０以上の衛星がカバーされている。これらの衛星は位置推算表データ並びに衛星の時刻に関するデータなどを送信する。一般に測位用として使用される受信装置は、測位システムのいくつかの衛星から受信装置へ同時に送信される信号の伝播時間の計算を行うことにより受信装置のロケーションの推測を行う。測位を行うために、受信装置はその位置計算ができるように、一般に少なくとも４つの検知衛星の信号を受信しなければならない。【０００４】  各ＧＰＳ衛星は１５７５．４２ＭＨｚの搬送周波数でいわゆるＬ１信号を送信する。この周波数はまた１５４ｆ0(但しｆ0＝１０．２３ＭＨｚ)としても示される。さらに、衛星は１２２７．６ＭＨｚすなわち１２０ｆ0の搬送周波数でＬ２信号を送信している。衛星内で、これらの信号は少なくとも１つの疑似ランダム・ノイズ(ＰＲＮ)シーケンスを用いて変調される。このＰＲＮシーケンスは各衛星について異なっている。変調の結果コード変調広帯域信号が生成される。使用されるこの変調技術によって、受信装置は、異なる衛星によって送信される信号の分離を行うことが可能となる。もっとも送信で使用される搬送周波数は実質的には同じものではあるが。この変調技術は符号分割多元接続(ＣＤＭＡ)と呼ばれる。各衛星でＬ１信号の変調用として使用されるＰＲＮシーケンスはいわゆるＣ／Ａ(粗／取得コード)コードなどであり、その一例としてゴールド・コードがある。各ＧＰＳ衛星は個々のＣ／Ａコードを用いて信号の送信を行う。これらのコードは２つの１０２３ビット２進シーケンスの排他的論理和演算として形成される。第１の２進シーケンスＧ１は多項式X10+X3+1で形成され、第２の２進シーケンスＧ２は多項式X10+X9+X8+X6+X3+X2+1の遅延によって形成され、これによって遅延が各衛星について異なるようになる。この構成によって同様のコード発生装置を用いて異なるＣ／Ａコードの形成が可能になる。したがって、Ｃ／Ａコードは２進コードであり、ＧＰＳシステムにおけるこの２進コードのコードのチッピング・レートは１．０２３ＭＨｚである。Ｃ／Ａコードは１０２３チップを有し、このコードのエポックは１ｍｓである。Ｌ１信号の搬送周波数は、ナビゲーション情報を用いて５０ビット/秒のビットレートでさらに変調される。このナビゲーション情報には衛星の健康状態、その軌道および時刻データなどに関する情報が含まれる。【０００５】  衛星はその作動中自分の装置の状態をモニターしている。例えば、衛星はいわゆるウォッチ・ドッグ機能を利用して装置内で発生した可能性のある故障を検出し報告する。故障や機能的障害は一時的なものである場合もあれば長期間続く場合もある。この健康データに基づいて、故障のうちのいくらかはおそらく回復可能であり、故障中の衛星によって送信される情報を全く無視することもできる。さらに、４つ以上の衛星の信号が受信可能な状況で、異なる衛星から受信する情報に対して異なる重みづけを行うことができる。したがって信頼できないように思われる衛星に起因して生じる可能性のある測定誤差を最小限にとどめることが可能となる。【０００６】  衛星からの信号を検出し衛星の特定を行う���めに、受信装置は同期を行なわなければならない。そして受信装置はある時刻における各衛星の信号の探索を行い、この信号と同期を行う試みを行って、信号と共に送信されるデータの受信と復調を行うことができるようにしなければならない。【０００７】  測位用受信装置は、例えば受信装置のスイッチがオンになったとき、また、受信装置が長時間どの衛星の信号も受信できなかった状況でも同期を行わなければならない。このような状況は携帯用装置などでは容易に生じ得る。なぜなら装置は移動しており、装置のアンテナが衛星に関して必ずしも最適に方向づけられているとはかぎらず、そのため受信信号の強度が弱くなるからである。また、都市部ではビルが受信信号に影響を与えたり、さらに、いわゆるマルチパス伝播が生じる場合があり、送信信号は、衛星からまっすぐに(視方向で)入ってきたり、ビルからも反射されて入って来るなどのような異なる伝播経路を介して受信装置の中へ入ってくる。このマルチパス伝播に起因して、同じ信号が異なる位相を持ついくつかの信号として受信され、遅延が生じることになる。【０００８】  この測位構成は次の２つの主要な機能を有する：
１．  受信装置と、異なるＧＰＳ衛星間の擬似レンジ(pseudorange)の計算機能
２．  この計算された擬似レンジと衛星の位置を用いて受信装置の位置を決定する機能ある時刻における衛星の位置は、位置推算表と時刻補正データに基づいて計算することができる。【０００９】  受信装置ではその時刻が正確に知られていないので、衛星までの距離は擬似レンジと呼ばれる。したがって、十分な精度が得られるまで位置と時刻の決定が反復して行われる。時刻が絶対的正確さで判っていないので、新しく反復を行う毎に１組の数式を線形化することなどによって位置と時刻の決定を行わなければならない。【００１０】  異なる衛星からの信号の相対的送信遅延誤差を測定することにより擬似レンジの計算を行うことができる。受信装置が受信信号と同期した後、その信号で送信された情報を得ることができる。【００１１】  ほとんど全ての公知のＧＰＳ受信装置がコードの取得とトラッキングを行うために相関法を利用している。基準コードｒｅｆ(ｋ)すなわち異なる衛星のＰＲＮシーケンスが測位用受信装置にローカルに保存または生成される。受信信号に対して中間周波数への変換(ダウン・コンバージョン)が行われ、次いで、保存されたＰＲＮシーケンスと受信信号との乗算が受信装置によって行われる。乗算の結果得られた信号に対して積分またはローパス・フィルタが行われ、その結果は、受信信号の中に衛星が送信した信号が含まれているかどうかに関する情報となる。受信装置に保存されたＰＲＮシーケンスの位相が毎回シフトするように受信装置内で行われる乗算は反復される。この相関結果から正確な位相が推測され、好適には、この相関結果が最大になるとき正確な位相が得られることになる。このようにして、受信装置と受信信号との正確な同期が行われる。【００１２】  コードの取得の後に位相ロッキングによる周波数の微調節が続く。またこの相関結果はＧＰＳ信号で送信された情報を示すものでもある。【００１３】  上述の取得と周波数調節処理は受信装置で受信される衛星の各信号に対して行われなければならない。受信装置によっては、いくつかの受信用チャネルが存在する場合もある。その場合、目的はある時刻における１っの衛星の信号と各受信用チャネルとの同期を行い、この衛星によって送信された情報を得ることである。【００１４】  測位用受信装置は衛星が送信した情報を受信し、その受信情報に基づいて測位を行う。測位を行うためには、受信装置は少なくとも４つの異なる衛星が送信す信号を受信して、ｘ、ｙ、ｚ座標と時刻を得ることができなければならない。この受信ナビゲーション情報はメモリに保存され、この保存情報の中から衛星に関する位置推算表データを利用することができる。【００１５】  特に移動受信装置の測位調節用としていわゆる誤差補正測位ＤＧＰＳが開発されている。これによって測位用受信装置は前記４つの衛星から信号を受信し、基準受信装置による補正データを利用して様々な誤差を取り除く。基準受信装置は典型的には静止しており、その位置は周知である。【００１６】  図１及び図２は、測位用受信装置ＭＳにおける４つの衛星ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４と基準受信装置ＢＳが送信する信号による測位を示す原理図である。ＧＰＳシステムでは、衛星は位置推算表データと時刻データとを送信する。これ��のデータに基づいて測位用受信装置は計算を行ってある時刻における衛星の位置の決定を行うことができる。これらの位置推算表データと時刻データはフレームで送信され、このフレームはさらにサブフレームに分割される。図３(ａ)はこのようなフレーム構造ＦＲの一例を示す。ＧＰＳシステムでは、各フレームは１５００ビットを含み、各フレームは３００ビットを含む５つのサブフレームに分割される。１ビットの送信には２０ｍｓかかるので、各サブフレームの送信には６秒かかり、フレーム全体は３０秒で送信される。これらのサブフレームには１〜５の番号がつけられている。各サブフレーム１では、例えば、サブフレームの送信時刻およびＧＰＳシステムの時刻に関する衛星クロックの偏差についての情報を通知する時刻データが送信される。【００１７】  サブフレーム２と３は位置推算表データの送信用として使用される。サブフレーム４には世界時データ(ＵＴＣ、協定世界時)のような他のシステム情報が含まれる。サブフレーム５はすべての衛星の天体暦データの送信用として意図されるものである。これらのサブフレームとフレームの単位はＧＰＳナビゲーション・メッセージと呼ばれ、このメッセージには２５フレームすなわち１２５サブフレームが含まれる。したがってナビゲーション・メッセージの長さは１２分３０秒となる。【００１８】  ＧＰＳシステムでは時間はＧＰＳ週の初めから測定される。ＧＰＳシステムでは、週の開始時点は土曜日と日曜日の間の深夜である。送信対象となる各サブフレームにはサブフレームが送信されたときのＧＰＳ週の時点に関する情報が含まれる。したがって、時刻データは一定のビットの送信時刻、すなわちＧＰＳシステムでのサブフレームの最後のビットの送信時刻を示す。衛星では、時間は高精度原子クロノメータで計測される。それにもかかわらず、各衛星の作動はＧＰＳシステム用コントロールセンター(図示せず)で制御され、時刻の比較が行われて衛星内で測時誤差などが検出され、この情報は衛星へ送信される。【００１９】  受信装置では、受信信号の送信時刻(イ)は以下の方法などで決定することができる：
【数７】
0005450915.tif 000003
【００２０】  添付図３(ｂ)は、測位時点の受信信号の送信時刻を推定するために用いられる上式及びその異なる項を例示するものである。例えば１つのコード・シーケンスには１０２３個のチップが含まれ、これらのチップを例示することは妥当ではないので、実際の状況に関して言えば図３(ｂ)が単純化されたものであることは明らかである。測位時点は、参照符号ＳＭで示される破点線によって例示されている。【００２１】  モニター対象の各信号に対して受信信号の送信時刻を計算することが重要である。なぜなら、受信装置の局部発振器を用いて形成される受信装置のローカル基準時刻はこれらの受信信号の送信時刻の値に基づいてＧＰＳ時刻と結合されるからである。さらに、各衛星はほぼ同時点に同じチップを送信するので、異なる衛星からの受信信号の異なる伝搬時間をこれらの測定値から推測することができる。異なる衛星のタイミングの中にはわずかな差がある場合もあるが、これらの差はモニターされ、既に上述したように誤差情報はＧＰＳナビゲーション・メッセージで送信される。【００２２】  良好な受信条件の下で、また、好適な衛星星座を使用するとき、ユーザーの位置と時間誤差とを非常に正確に計算することができる。衛星の良好な星座とは、測位用として使用する衛星が、受信装置から見てみて明らかに異なる方向に配置されるように(異なる衛星からの送信信号が受信装置に入る立体角が明らかに互いに異なるように)選択されることを意味する。【００２３】  しかし、受信信号が微弱な状況では、ナビゲーション・メッセージに含まれる受信情報を必ずしも利用できるとはかぎらない。したがって、搬送周波数信号用として実行の対象となる唯一の使用可能な測定値はチップの数とコード・フェーズである。しかし、受信装置が、適切な位置推算表データも、利用可能な基準クロノメータも持っていない場合、単にチップの数とコード・フェーズだけに基づいてその位置計算を行うことは不可能である。さらに、古い位置推算表データは十分に正確な衛星の位置を示さないので、測位精度が損なわれる。最悪の場合、受信装置は利用可能なナビゲーション・データを持たないことになる。これは数式(１)による信号送信時刻の計算を行うことができず、測位が失敗することを意味する。これに対応して、たとえ利用可能な位置推算表データが存在したとしても基準クロノメータが欠如している場合は、従来技術の方法を用いるＧＰＳ時刻の推定は不可能である。このことは、衛星から送信された受信信号が別のソースから位置推算表データを検索して測位を行わなければならないことを意味する。【００２４】  実際には、受信装置のリアルタイム・クロックＲＴＣの精度は変動する可能性がある。これ対応して、移動通信網の基地局ＢＳから送信され、受信装置ＢＳで受信される時刻データが相当程度まで(数分間も)遅延する場合もある。しかし、この遅延は受信装置には知られていない。さらに、この遅延は時刻データの送信が行われる異なる時刻で変動する場合もある。さらに、受信装置が、ナビゲーション・メッセージで送信された情報の復号化を行うことができない場合、受信装置はＧＰＳ時刻に関する情報を得ることはできない。不正確なＧＰＳ時刻推定は著しい測位誤差を引き���こす原因となる場合もある。
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】  信号強度が非常に低いためにナビゲーション情報を受信できないときにも、受信装置の測位時の時刻データの不正確さの影響を低減する方法を提供することが本発明の目的である。測位用受信装置を得ることもまた本発明の目的である。本発明は、推定された測位用データの誤差が実質的に最小となるような時刻データの値を見つけようという着想に基づくものである。本発明に準拠する方法は添付の請求項１の特徴記載部分に記載の内容を特徴とする。本発明に準拠する測位システムは添付の請求項１０の特徴記載部分に記載の内容を特徴とする。本発明に準拠する電子装置は添付の請求項２０の特徴記載部分に記載の内容を特徴とする。本発明に準拠する計算用サーバーは添付の請求項２１の特徴記載部分に記載の内容を特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】  従来技術による方法と測位用受信装置とを比較すると、本発明を利用することにより著しい利点の達成が可能となる。本発明の方法を適用するとき、時刻データの誤差の最少化が可能となり、測位精度の改善が可能となる。さらに、本発明の推奨実施例による方法で、時刻データの誤差を一層正確に決定することができ、新しい測位時にこのデータの利用ができるので、測位の高速化を図ることが可能となる。
【００２７】  本発明の推奨実施例による方法で、測位時に必要なアルゴリズムは通信ネットワークと交信する計算用サーバー内で主に実行される。その場合、従来技術による解決方法に比べて相当高速な計算が可能となる。
【００２８】  さらに、本発明の推奨実施例によるネットワーク・ベースの実施によってネットワーク支援受信装置に関してさらなる利点が生まれることになる。受信装置の代わりに通信ネットワークで測位計算を行う場合、通信ネットワークは、位置推算表データのような測位に利用する補助データを受信装置へ送信する必要がなくなる。したがって、データ送信の必要が少なくなり通信ネットワークに対する負荷も小さくなる。
【００２９】  状況によっては、例えば測位用受信装置のスイッチをオンにした後などに、ネットワーク・ベースの実施時の第１の測位(ＴＴＦＦ、第１のコンタクト時刻)をネットワーク支援による実施時より高速化することが可能となる。これは、ネットワーク・ベースの実施では、測位用受信装置は測定されたチップとコード・フェーズ測定値だけを計算用サーバーへ送信すればよいということに起因する。これらの測定値の送信は、通信ネットワークから測位用受信装置への補助データの送信に比べてかなり少数のビットしか必要としない。特に、通信ネットワークに負荷がかかる場合、補助データがネットワーク内で遅延すると、ネットワーク支援による方法での測位も遅延する可能性がある。これに対して、ネットワーク・ベースの実施では、サーバーが測位用受信装置からチップとコード・フェーズ測定値とを受信したほぼ直後に、測位計算を行うことができる。これは実質的に有利である。特に緊急事態が生じた状況では、計算された受信装置のロケーションをほぼ即時に知ることができ測位用受信装置からのロケーション情報を待つ必要がなくなる。
【００３０】  さらに、ネットワーク・ベースの実施には、最も最近の位置推算表データとおそらくＤＧＰＳ補正値までも常時利用可能であるという利点がある。
【発明を実施するための形態】
【００３１】  以下、添付図面を参照しながら本発明についてさらに詳述する。
【００３２】  本発明による方法のオペレーションについて説明するために、以下、図５に準拠する測位と、測位用受信装置ＭＳで使用する測定及び算術演算を最初に説明する。
【００３３】  図５に準拠する測位用受信装置ＭＳでは、第１のアンテナ１を介して受信された信号は、変換ブロック２ａ〜２ｄで好適には中間周波数へ、あるいは、直接ベースバンド周波数へ変換される。図５の受信装置ＭＳは４つの受信用チャネルを具備し、各受信用チャネルは別々の変換ブロック２ａ〜２ｄを備えている。しかし、本明細書で示されるものとは異なる数のチャネルがあり得ることは言うまでもない。信号は、変換ブロック２ａ〜２ｄで中間周波数またはベースバンド周波数に変換され、公知の２つの成分、９０度の位相差を持つＩ成分とＱ成分を有する。これらのアナログ信号成分は中間周波数に変換されデジタル化される。デジタル化の際に、これらの信号成分の中で各チップとして少なくとも１つのサンプルが採られる。すなわち、ＧＰＳシステムでは、１秒間に少なくとも１,０２３,０００個のサンプルが採られる。さらに、デジタル化された信号のＩ成分とＱ成分とは数値制御発振器５(ＮＣＯ)によって形成された第１の信号と乗算される。第１の数値制御発振器５のこの信号は、受信装置の局部発振器(図示せず)におけるドップラー効果や周波数誤差に起因する周波数偏移の補正を意図するものである。変換ブロック２ａ〜２ｄで生成された信号は参照符号Ｑ(ａ)、Ｉ(ａ)〜Ｑ(ｄ)、Ｉ(ｄ)で図５に示されている。これらの信号はデジタル信号処理ユニット３へ好適に導かれる。ある時刻に受信される衛星のコード変調時に使用されるコードに対応する基準コードｒｅｆ(ｋ)はブロック１６でも生成される。受信装置ＭＳは、例えばこの基準コードｒｅｆ(ｋ)を利用して、各受信用チャネルで受信され、同期後の作動時に使用される衛星の信号のコード・フェーズと周波数偏移の検出を行う。
【００３４】  制御ブロック７は、例えば、必要な場合に数値制御発振器５の周波数の調節によってコード・フェーズ検出器９の制御用として使われる。この同期については本説明では詳述しないがこれは公知の従来技術である。衛星ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４の任意の信号と、受信用チャネルの同期とを行った後、必要な場合に、その信号で送信されるナビゲーション情報の保存と検出の開始が可能となる。デジタル信号処理ユニット３によって、ナビゲーション情報はメモリ４に好適に保存される。本発明の第１の推奨実施例による方法では、このナビゲーション情報の検出と保存は不要であるが、測位用受信装置ＭＳは衛星から受信した信号のチップとコード・フェーズの決定を行わなければならない。
【００３５】  また測位用受信装置ＭＳには、第２のアンテナ１０、無線部１１、コーデック１４ａ、スピーカ１４ｂ、およびマイク１４ｃのようなオーディオ手段、表示装置１２、キーパッド１３のような移動局のオペレーションを行う手段が含まれる。
【００３６】  チップとコード・フェーズの決定はすべての受信用チャネルに対してほぼ同時に好適に行われる。この場合、信号の受信時刻は各受信用チャネルでほぼ同じである。好適には、上記決定後、計算用サーバーがチップとコード・フェーズ情報とを必要とする時点、あるいは、ユーザーが入力する測位コマンドまたは同種のコマンドによる開始時点のいずれかの時点に、測位用受信装置ＭＳは、基地局ＢＳを介して通信ネットワークへ衛星の決定されたチップとコード・フェーズ情報との送信を行う。
【００３７】  測位の実行を望む場合、必要なナビゲーション情報が計算用サーバーで利用可能かどうかが好適にチェックされる。ナビゲーション情報が存在しなかったり、不十分である場合、どのような必要なナビゲーション情報がその時点で計算用サーバーＳで利用できないかが計算用サーバーＳによって好適にチェックされる。
【００３８】  欠落情報が測位用受信装置ＭＳのチップとコード・フェーズ情報である場合、計算用サーバーＳは、チップとコード・フェーズ情報の送信を測位用受信装置ＭＳに対して要求する。例えば、計算用サーバーＳが通信ネットワークに対して要求を送信し、移動交換センターＭＳＣなどを介して基地局へ要求が転送され、次いで、基地局が測位用受信装置ＭＳへこの要求をさらに送信するというようにしてこれを行うことができる。
【００３９】  欠落情報が衛星に関する位置推算表データである場合や、衛星のロケーション及び／又は時刻に関連するその他の情報である場合には、計算用サーバーＳは通信ネットワークに対してこの欠落情報の送信を要求する。例えば衛星測位システム(図示せず)用制御センターからこの情報の送信を行うことが可能である。
【００４０】  計算用サーバーＳで利用可能な十分なナビゲーション情報が存在するとき、受信信号の送信時刻が数式１に基づいて好適に計算される。しかし、ナビゲーション情報が十分に受信されない場合、本発明の推奨実施例による方法では、受信信号のコード・フェーズの変化後に受信されるチップの数Ｎkchip、並びに、計算用サーバーＳ内のナビゲーション情報コード・フェーズΔchipkに基づいて受信信号の送信時刻が決定される。
【００４１】  原則として、いくつかの異なる方法によって位置計算を行うことが可能であるが、唯一の方法、すなわち最小不偏分散(ＬＭＳ)法のみが本明細書では示される。説明を単純にするために、衛星ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４のクロック・バイアス除去、電離層補正などのようないくつかの基本操作は本文脈では無視される。さらに、以前の測位用データは計算用サーバーＳでは利用不能であること、及び、すべての測定が同時点で行われることが仮定されている。すなわちサンプリングは各受信用チャネルで同時点で並行して行われる。受信信号はメモリに保存され、そこでそれらの信号のさらなる処理が異なる時点で行われる。
【００４２】  例えば受信装置ＭＳのリアルタイム・クロック(ＲＴＣ)によって基準クロック１５が形成される。あるいはこの基準クロックは外部クロック(図示せず)によって形成することも可能である。あるいは移動通信網のような外部ネットワークからの上記時刻データの取得も可能である。
【００４３】  数式(１)によれば、送信時刻ＴｏＴの決定には５つの要素が含まれ、受信信号の強度が低い状況では、これらの要素の中で最後の２つの要素、すなわち数Ｎkchipとコード・フェーズΔchipkしか決定することができない。同じコードが１コード・フェーズ(＝１ｍｓ)の間隔で反復されるために、これら２つの変数は異なる衛星ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４の信号内のチップ・レベル(モジュロ１ｍｓ)での差の測定に使用することしかできない。各衛星と受信装置との間の距離はかなりの程度まで変動する可能性があるので、異なる衛星からの受信信号の伝搬時間は大きく(１０ｍｓ以上にも)異なる可能性がある。したがってチップ・レベルでの差の決定は十分ではない。時間１ミリ秒は実質的に光速で伝播する信号の約３００ｋｍの距離を意味する。同様に、１チップ(約１μｓ＝１ｍｓ/１０２３)は約３００メートルを意味する。
【００４４】  このような状況で、衛星ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４と受信装置ＭＳとの間の距離に基づいて異なる受信用チャネルでのミリ秒の差を決定しなければならない。しかし、一般的な場合、受信装置ＭＳの推定位置は必ずしも既知であるとは限らない。受信装置ＭＳの位置の推定をまず行うことができる。したがって、衛星の推定位置と受信装置ＭＳとの間の距離の計算を以下のように１ミリ秒の精度で行うことができる：
【数８】
0005450915.tif 000004
【００４５】  すべての受信用チャネルに対して数式２に従ってミリ秒での距離(ホ)の計算を行った後、次の数式に基づいて信号の送信時刻の推定を行うことが可能となる。
【数９】
0005450915.tif 000005
【００４６】  任意の衛星からの信号の送信時刻の測定値を基準時刻として選択することができる。この選択の後、基準時刻として選択した測定値に基づいて得られる送信時刻ＴｏＴに、推定された送信遅延(すなわち衛星から受信装置への信号の伝播時間)を加算することにより、信号の受信時点における衛星時刻、すなわちＧＰＳ時刻(ロ)の推定を行うことが可能となる。送信遅延用として一般に使用する推定値は７０ｍｓである。
【数１０】
0005450915.tif 000006
【００４７】  ＧＰＳ時刻の予備的決定を行った後、ＧＰＳ時刻の推定値から計算された信号送信時刻を減らすことにより、さらに、この結果に光速を乗算することにより、測定された擬似レンジの決定を以下のように行うことができる：
【数１１】
0005450915.tif 000007
上式で、ｃは真空中の光速を示し、上付き添字ｋは衛星を示し、この衛星の信号から測定値が導き出される(例えば１〜４)、また、サブインデックスｍは、当該擬似レンジが測定されるのであって推定されるのではないことを示す。
【００４８】  この推定擬似レンジは、ユーザーの受信装置の位置(ハ)に関して、並びに、送信推定時刻ＴｏＴにおける衛星の位置(ヘ)に関して計算される。衛星の位置は、公知の式によって時間の関数として計算される。本文脈では、説明を単純にするために、これらの推定擬似レンジは以下の数式を用いて示される：
【数１２】
0005450915.tif 000008
上式は、推定擬似レンジが、推定ＧＰＳ時刻とユーザーの推定位置だけに基づいていることを示す。数式(６)で、項ｆは(強い)非線形関数を示し、サブインデックスｐはこれが当該推定値であり、(ハ)がユーザーの推定位置であることを示す。数式(６)で変数の上部にある線は、変数がベクトルであることを示す。
【００４９】  ユーザーの位置(ハ)、並びに、推定ＧＰＳ時刻と実際のＧＰＳ時刻との間の差は、例えば、反復による最小不偏分散法によって計算することができる。この方法は公知である。最小不偏分散法では以下の組の式が計算される：
【数１３】
0005450915.tif 000009
【００５０】  最小不偏分散法の目的は、位置データ(ハ)と、ｍ個の測定値に対する最適の時間誤差Δｔuを見つけ出すことである。この組の式の解は以下のように線形である：
【数１４】
0005450915.tif 000010
【００５１】  最小不偏分散法によって与えられる解法は２乗誤差(ＳＳＥ)の和から見て最適である。以下の数式を用いてこの２乗誤差の和の推定を行うことが可能である。
【数１５】
0005450915.tif 000011
【００５２】  これらの項を並べ替え、これらの項に対するわずかに異なる表現を用いることにより、以下のように数式(７)を書きかえることができる：
【数１６】
0005450915.tif 000012
【００５３】  括弧は、項が括弧内に示される変数に基づいていることを示す。このような表現を用いて、測定された疑似距離が真のＧＰＳ時刻の関数であり、残りの疑似距離が推定ＧＰＳ時刻の関数であることを明瞭に理解することが可能となる。基準クロックの時刻データが真のＧＰＳ時刻と実質的に同じである場合、受信装置の時間誤差を次の数式に準拠する時間差として示すことが可能となる：
【数１７】
0005450915.tif 000013
【００５４】  測位時の不正確な基準クロック１５の影響を如上の数式１１と１２で検出することが可能となる。基準クロック１５の時刻データが真のＧＰＳ時刻から著しく逸れている場合、式１１の第１項は真のＧＰＳ時刻に基づくものではない。さらに、受信装置の時間誤差はこの状況では数式１２による時間差として示すことはできない。したがって、このクロック誤差Δｔuは真のＧＰＳ時刻と推定ＧＰＳ時刻との間の差と必ずしも同じとはかぎらないが、このクロック誤差はチップ・レベル(モジュロ１ｍｓ)で検出可能な時間誤差を説明するものである。しかし、チップ・レベルで検出可能なこれらの時間差は１ｍｓ未満の誤差であり、この場合、チップ・レベルでのこれらの測定値だけを用いて、基準クロック１５の不正確さによって生じる数１００秒の誤差までも検出することはできない。
【００５５】  さらに、基準クロック１５の不正確さは、如上の数式に基づいて計算される衛星ＳＶ１〜ＳＶ４の位置が必ずしもそれらの衛星の実際の位置に対応するとはかぎらないことを引き起こす原因ともなる。これはまた受信装置ＭＳの測位は著しく不正確となる可能性があることを意味する。上記理由のために可能な限り正確にこのクロック誤差を決定しなければならない。
【００５６】  数式１２で、ΔＴは推定された時刻(ロ)と真のＧＰＳ時刻ＴGPSとの間のこの実際のクロック誤差を表している。したがって、数式１２の目的はこの実際のクロック誤差ΔＴを決定することでなければならない。本発明に準拠する方法では最適化が用いられる。この最適化を実現するために、測位が真の位置にどれほど良好に対応するかを記述するための誤差値ＥＲＲが決定される。最適化を利用してこの誤差値が最少化される。本発明の推奨実施例による方法についての以下の説明で、数式１０によって形成される２乗誤差ＳＳＥの和となるように誤差値ＥＲＲが例として選択される。
【００５７】  少なくとも１回計算用サーバーＳの中でクロック誤差ΔＴを表す値を用いてこの位置が計算された後、この誤差値ＥＲＲは計算されメモリに保存される。次に衛星位置データはある程度変更される。この変更は推定ＧＰＳ時刻の変更(クロック誤差ΔＴの変更)によって行うことが可能である。この変更後もこの変更されたＧＰＳ時刻と、衛星の位置推算表データとを用いて、衛星の位置、及び、受信装置の新しい位置−時刻の解が計算される(数式７、８、９)。この後、この新しい位置−時刻解法を用いて、数式１０によって新しい基準クロックの誤差値ＥＲＲの再計算を行うことが可能である。保存された誤差値ＥＲＲは新しい計算値と比較される。誤差値ＥＲＲが増加した場合、衛星位置データは別の方向へ変更され、次いで、誤差値ＥＲＲが再計算され、保存され、計算された誤差値の間で比較が行われる。誤差値ＥＲＲが減少した場合、その新しい誤差値ＥＲＲがメモリに保存される。さらに、衛星位置データが同じ方向にさらに変更され、誤差値ＥＲＲが計算され、上記保存された誤差値とこの計算された誤差値との間で比較が行われる。誤差値ＥＲＲについて実質的に最も小さい値が得られるまで如上のステップが反復される。この最小値を見つけるために、検索がさらに正確になりつつあるとき、推定ＧＰＳ時刻の変化が少なくなり、最小値を見つける際に反復により所望の精度を得ることができる。如上の誤差値ＥＲＲを最適化するためのいくつかの他の可能性もまた知られているが、これらの可能性は当業者にとっては従来技術であり、本文脈でこれらの可能性について更なる詳細な説明を行う必要はない。
【００５８】  所望の精度の最小値が得られた後時間誤差ΔＴがわかる。この後、実際のＧＰＳ時刻、及び基準クロック１５の時間誤差もわかる。
【００５９】  さて、計算用サーバーＳでこの実際のＧＰＳ時刻を利用してさらに精密な測位計算を行うことができる。
【００６０】  この後、測位用受信装置ＭＳへこの測位情報を送信することができ、その位置をユーザーに対して表示することが可能となる。例えば緊急の電話の場合に、測位情報が測位用受信装置へ送信されなかったにもかかわらず、移動交換センターＭＳＣなどの通信ネットワークでほぼ即座に測位情報が利用可能となる。これによって、正確なロケーションへの送信支援がスピードアップされることになる。
【００６１】  したがって、通信ネットワークに配置された計算用サーバーＳや対応する装置ですべての要求の多い計算を実行することはネットワーク・ベースの測位の基本的着想である。したがって、受信装置ＭＳの機能は主として衛星の信号測定を行うことであり、場合によってはそれらの信号処理を行うことである。この後、受信装置ＭＳによって計算用サーバーＳへ信号が送信され実際の位置計算が行われる。
【００６２】  ネットワーク・ベースの測位では、受信装置ＭＳは、チップとコード・フェーズ測定値を採り、ネットワークを介してサーバーへそれらの値を送信するために必要な装置のみを最少構成として具備する。この場合、受信装置ＭＳは時刻データさえ必ずしも必要とするとはかぎならない。
【００６３】  添付図６は時間関数としてシミュレーションの結果得られる誤差値ＥＲＲを示す。このシミュレーション例では時間誤差は±１８０秒であった。さらに、図７はより大きな精度(時間誤差±０．２秒)を持つ最小ポイントを図示する。図６と７から、誤差値ＥＲＲに対してはっきりと異なる全体的な最小ポイントが存在することを明瞭に理解することができる。
【００６４】  最小ポイントを見つける別の選択肢はいわゆるカーブ・フィッティングを見つけることである。したがって、数個の軌道ポイントにおける衛星の位置計算が行われ、これらのポイントに対してカーブ・フィッティングが行われる。このカーブ・フィッティングに基づいて、誤差値ＥＲＲの計算を行う他のポイントにおいて衛星の位置決定を行うことが可能となる。この方法によって、誤差値ＥＲＲに対する最適値を見つけるために必要な計算をある程度減らすことが可能となる。
【００６５】  最小値を見つけるさらに別の選択肢としてフィルタリングがある。この場合、測位の度に時間誤差ΔＴが再び得られ、この時間誤差は異なる時刻に得られる時間誤差の平均値の計算などによる数値フィルタリングにかけられる。これによって時間誤差は正確な値に近づき始める。このようにして、測定値の中に存在する可能性のある干渉による影響を減らすことが可能となる。
【００６６】  さらに、図８と９は２次元の図で本発明の推奨実施例による方法の上記原理を示す。図には３つの衛星ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３が示されている。これらの衛星の軌道が破線の矢印Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３で示されている。各円Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は衛星に基づいて計算される測位用受信装置ＭＳが位置するエリアを表す。したがって測位用装置ＭＳのロケーションは、これらの３つの衛星に基づいて決定される円の交差エリアの中にあり、参照符号Ｘで示される。図８の状況では時間誤差は依然として比較的大きいが、図９の状況では時間誤差は本発明による方法によって調節されて位置の不正確さが既に比較的小さくなっている。
【００６７】  本発明の第２の推奨実施例による方法では、測位時に必要な計算は測位用受信装置ＭＳの中で行われる。したがって本発明の第１の推奨実施例による方法との最も実質的相違は、ＧＰＳ時刻データと位置推算表データなどが、計算用サーバーＳへではなく測位用受信装置ＭＳへ送信されることである。
【００６８】  測位用受信装置ＭＳの受信用チャネルが衛星ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４の信号と同期した後、必要な場合には、信号で送信されるナビゲーション情報の検出と保存の開始が可能となる。デジタル信号処理ユニット３によって好適にはメモリ４にナビゲーション情報が保存される。
【００６９】  この検出と保存は、すべての受信用チャネルに対してほぼ同時に好適に行われ、受信信号の受信時刻は各受信用チャネルでほぼ同じとなる。測位を望むとき、必要なナビゲーション情報が受信されているかどうかが好適にはデジタル信号処理ユニット３でチェックされることが望ましい。メモリ４に保存された十分なナビゲーション情報が存在する場合、受信信号の送信時刻が数式１に基づいて好適に計算される。しかし、本発明のこの第２の推奨実施例による方法で十分なナビゲーション情報が受信されなかった場合、本発明に準拠する方法の第１の推奨実施例の説明と関連して上述したように、受信信号の送信時刻は、受信信号のコード・フェーズの変化後に受信したチップの数Ｎkchipとコード・フェーズΔchipk、並びに、基地局を介して送信され、測位用受信装置ＭＳで受信したナビゲーション情報に基づいて計算される。
【００７０】  本発明は衛星による測位に加えて移動通信システムなどを利用するようなシステムにおいても適用可能である。したがって、移動通信システムの３つまたはそれ以上の基地局ＢＳ、ＢＳ’、ＢＳ”を使用することが可能であり、それらの基地局のロケーションは、基地局から受信装置までの伝播時間を決定する移動通信システムの伝搬時間測定機能を利用することにより、ＧＰＳによる測位より通常わずかに劣る精度で受信装置ＭＳの位置を決定できることが知られている。これらの伝搬時間の測定値によって、異なる基地局からの受信装置ＭＳの距離を時間的に決定し、移動局ＭＳの位置決定を行うことができる。
【００７１】  別の選択肢として、移動局ＭＳから２つまたはそれ以上の基地局ＢＳ、ＢＳ’、ＢＳ”への信号の到来角(ＡＯＡ)を決定し、計算用サーバーＳや受信装置ＭＳのような計算装置への信号の決定された到来角に関する情報を送信する方法がある。したがって、信号の到来を示すこれらの角度に基づいて少なくとも２つの基地局ＢＳ、ＢＳ’、ＢＳ”を考慮する受信装置ＭＳの方位を決定することができる。
【００７２】  さらに別の選択肢として、例えば移動局から少なくとも１つの基地局ＢＳ、ＢＳ’、ＢＳ”への信号の伝搬時間と到来角α，α’α”の双方を決定し、計算用サーバーＳや移動局ＭＳのような計算装置への信号の伝搬時間と到来角に関するこの情報を送信する方法がある。したがって、信号の伝搬時間と到来角に基づいて少なくとも１つの基地局ＢＳ、ＢＳ’、ＢＳ”に関して、移動局ＭＳの方位と距離ｄ、ｄ’、ｄ”の決定が可能である。
【００７３】  衛星が送信する信号を受信装置ＭＳで受信できない場合や、信号強度が低すぎてチップ・レベルで測定ができない場合などにこの構成を利用することができる。したがって、衛星による測位を再び利用できる状況で、選択対象となる基準ポイントは、前記基地局に基づいて決定される受信装置ＭＳの位置などであってもよい。
【００７４】  如上の計算を行うために、本発明の第１の推奨実施例による方法では、計算用サーバーＳのアプリケーション・ソフトウェアに必要なプログラム・コマンドが公知の方法で設けられる。
【００７５】  移動交換センターＭＳＣなどと関連して計算用サーバーＳを設けることができ、通信ネットワーク(この場合移動通信網)と、計算用サーバーＳとの間でのデータ送信が移動交換センターＭＳＣを介して行われる。計算用サーバーＳが、公知の方法で通信ネットワークと交信するように接続できることは言うまでもない。
【００７６】  本発明の第２の推奨実施例による方法では、如上の計算はデジタル信号処理ユニット３及び／又は制御ブロック７で好適に行われる。この目的のために、アプリケーション・ソフトウェアには必要なプログラム・コマンドが公知の方法で設けられる。これらの計算の結果および生じ得る必要な中間結果はメモリ４、８に保存される。測位を行った後、座標フォーマットなどで表示装置１２に測位用受信装置の計算決定を好適に表示することができる。また、ユーザーの測位用受信装置ＭＳがその時刻に位置するエリアに関するマップ情報を表示装置１２上に表示することが可能となる。移動通信網を介してこのマップ情報のロードを行い、好適には、測位用受信装置ＭＳの移動局機能から基地局ＢＳへ、決定されたロケーション・データの送信を行うことができる。基地局ＢＳは移動交換センター(図示せず)などへ処理用としてそれらのデータをさらに送信する。必要な場合には、移動通信網はインターネット網を介して当該エリアのマップ情報を含むサーバー(図示せず)と交信する。この後、マップ情報は移動通信網を介して基地局ＢＳへ送信され、さらに測位用受信装置ＭＳへ送信される。
【００７７】  測位用受信装置ＭＳと関連して以上本発明について説明したが、電子装置の測位を行う手段を有する他のタイプの電子装置においても本発明を適用できることは言うまでもない。したがって電子装置の測位を行うこれらの手段は本発明の推奨実施例による測位用受信装置ＭＳを具備することができる。
【００７８】  本発明は、移動通信網以外の他の無線データ送信ネットワークと関連して適用することも可能である。したがって、無線データ送信ネットワークを介して、測位用受信装置の近傍の既知のポイントのロケーションの受信が可能となる。
【００７９】  本発明が単に如上の実施例に限定されるものではなく、添付の請求項の範囲内で改変可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ４つの衛星と１つの基準受信装置からの送信信号による通信ネットワーク内での測位を単純化した原理図で示す。
【図２】  ４つの衛星と１つの基準受信装置からの送信信号による測位用受信装置内での測位を単純化した原理図で示す。
【図３】  (ａ)はＧＰＳシステムで用いるフレーム構造の一例を図示し、(ｂ)は測位時の受信信号の送信時刻を推定するために用いる従来技術による図式とその異なる項を例示する。
【図４】  衛星と測位用受信装置との間の距離と基地局とを時間平面で示す。
【図５】  本発明による方法を適用できる受信装置を簡略化したブロック図で示す。
【図６】  本発明の推奨実施例による方法で適用される時間誤差の最小化を例示する。
【図７】  本発明の推奨実施例による方法で適用される時間誤差の最小化を例示する。
【図８】  本発明の推奨実施例による方法を用いて得られる測位精度の改善を平面図で例示する。
【図９】  本発明の推奨実施例による方法を用いて得られる測位精度の改善を平面図で例示する。
【符号の説明】ＢＳ…基準受信装置(基地局)
ＭＳ…測位用受信装置(移動局)
ＭＳＣ…移動交換センター
Ｓ…計算用サーバー
ＳＶ１〜ＳＶ４…衛星１
Ｃ１…衛星１に基づいて計算される測位用受信装置ＭＳが位置するエリア
Ｃ２…衛星２に基づいて計算される測位用受信装置ＭＳが位置するエリア
Ｃ３…衛星３に基づいて計算される測位用受信装置ＭＳが位置するエリア
Ｄ１…衛星１の軌道
Ｄ２…衛星２の軌道
Ｄ３…衛星３の軌道
１、１０…アンテナ
２ａ〜２ｄ…変換ブロック
３…デジタル信号処理ユニット
４、８…メモリ
５、６…数値制御発振器(ＮＣＯ)
７…制御ブロック
９…コード・フェーズ検出器
１１…無線部
１２…表示装置
１３…キーパッド
１４ａ…コーデック
１４ｂ…スピーカ
１４ｃ…マイク
１５…基準クロック
１６…基準コードｒｅｆ(ｋ)ブロック
【図１】
0005450915.tif 000020
【図２】
0005450915.tif 000021
【図３】
0005450915.tif 000022
【図４】
0005450915.tif 000023
【図５】
0005450915.tif 000024
【図６】
0005450915.tif 000025
【図７】
0005450915.tif 000026
【図８】
0005450915.tif 000027
【図９】
0005450915.tif 000028