(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局の方法であって、
前記移動局の空間および時間情報の判定のために、複数の衛星からリアルタイム軌道データを受信すること、ならびに
前記複数の衛星の前記リアルタイム軌道データを用いて、１つまたは複数の追加衛星の予測軌道データ中のクロック・バイアスの誤差を補正すること、
を備え、前記複数の衛星における衛星の数が、前記移動局の前記空間および時間情報中の未知要素の数以上であり、前記複数の衛星が異なる衛星システムに属している方法。
【請求項２】
移動局の方法であって、
前記移動局の空間および時間情報の判定のために、複数の衛星からリアルタイム軌道データを受信すること、ならびに
前記複数の衛星の前記リアルタイム軌道データを用いて、１つまたは複数の追加衛星の予測軌道データ中のクロック・バイアスの誤差を補正すること、
を備え、前記複数の衛星における衛星の数が、前記移動局の前記空間および時間情報中の未知要素の数以上であり、前記１つまたは複数の追加衛星が、第１の衛星システムに属し、前記複数の衛星が、他の１つまたは複数の衛星システムに属している方法。
【請求項３】
移動局のシステムであって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信するように構成されている受信機インターフェースと、
前記リアルタイム軌道データ内の少なくとも１つのリアルタイム・クロック・パラメータを特定し、前記複数の衛星の前記リアルタイム軌道データ内の前記少なくとも１つのリアルタイム・クロック・パラメータを用いて、１つ又はそれ以上の付加的な衛星の予測軌道データにおけるクロック・バイアスのエラーを補正するように構成されている補正ユニットと、
前記移動局の空間および時間情報の判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データを、第２の衛星の予測軌道データと合成するための合成ユニットと、
を備え、前記第１の衛星および前記第２の衛星が、異なる２つの衛星システムに属しているシステム。
【請求項４】
移動局のシステムであって、
前記移動局の空間および時間情報の判定のために、複数の衛星からリアルタイム軌道データを受信するように構成されている受信機インターフェースと、
前記複数の衛星の前記リアルタイム軌道データを用いて、１つまたは複数の追加衛星の予測軌道データ中のクロック・バイアスの誤差を補正するように構成されている補正ユニットと、
を備え、前記複数の衛星における衛星の数が前記移動局の前記空間および時間情報中の未知要素の数以上であるシステム。
【請求項５】
前記複数の衛星が異なる衛星システムに属している請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記１つまたは複数の追加衛星が、第１の衛星システムに属し、前記複数の衛星が他の１つまたは複数の衛星システムに属している請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記補正ユニットが、前記複数の衛星のうち第１の衛星の前記リアルタイム軌道データを用いて、前記第１の衛星の前記予測軌道データ中の前記クロック・バイアスの前記誤差を補正するものである請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
移動局であって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信するための手段と、
前記リアルタイム軌道データ内の少なくとも１つのリアルタイム・クロック・パラメータを特定する手段と、
前記複数の衛星の前記リアルタイム軌道データ内の前記少なくとも１つのリアルタイム・クロック・パラメータを用いて、１つ又はそれ以上の付加的な衛星の予測軌道データにおけるクロック・バイアスのエラーを補正する手段と、
前記移動局の空間および時間情報の判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データおよび第２の衛星の予測軌道データを合成するための手段と、
を備え、前記第１の衛星および前記第２の衛星が異なる２つの衛星システムに属す移動局。
【請求項９】
コンピュータが空間および時間情報を判定するように前記コンピュータに所定の動作を実施させるソフトウェア命令を含むコンピュータ可読記憶媒体であって、前記所定の動作が、
第１の衛星システムから第１の衛星のリアルタイム軌道データを示す情報を受信すること、
前記リアルタイム軌道データ内の少なくとも１つのリアルタイム・クロック・パラメータを特定することと、
前記複数の衛星の前記リアルタイム軌道データ内の前記少なくとも１つのリアルタイム・クロック・パラメータを用いて、１つ又はそれ以上の付加的な衛星の予測軌道データにおけるクロック・バイアスのエラーを補正することと、ならびに
前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データと第２の衛星の予測軌道データとの合成を示す情報を第２の衛星システムから受信することであって、前記第２の衛星システムが、前記第１の衛星システムとは異なっている、ことを含むコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１０】
前記所定の動作が、移動局の空間および時間情報を生成するようにさらに適応される請求項９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１１】
前記受信機インターフェースが
前記多数の衛星の各々からの予測軌跡データを受信し、また、
前記多数の衛星の各々からのリアルタイム軌跡データを受信するように更に構成され、
前記合成ユニットが前記多数の衛星の各々から前記予測軌道データ及び前記リアルタイム軌跡データを受信したか否かを決定して前記移動局の位置確定を決定するための過剰決定体系を構成している、請求項３のシステム。
【請求項１２】
前記過剰決定体系があることが決定されると、前記合成ユニットは、
前記多数の衛星の各々からの前記予測軌道データ及びリアルタイム軌跡データの各々に重み要素を割り当てることであって、前記重み要素が前記予測軌跡データ及び前記リアルタイム軌跡データの各々に対する精度評価に従って基づいている、割り当てること、及び
前記割り当てられた重み要素に従った組み合わせで、前記多数の衛星の各々からの前記予測軌跡データ及び前記リアルタイム軌跡データを合成することによって前記移動局の前記位置確定を決定すること、で構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記合成ユニットは、
より多くの誤差を有する予測軌跡データ及びリアルタイム軌跡データよりも小さな誤差を有する予測軌跡データ及びリアルタイム軌跡データにより重い重みを付し、
より前の予測軌跡データ及びリアルタイム軌跡データよりもより最近の予測軌跡データ及びリアルタイム軌跡データにより重い重みを付し、
より低いユーザ距離精度（URA)を有する予測軌跡データ及びリアルタイム軌跡データよりもより高いユーザ距離精度（URA)を有する予測軌跡データ及びリアルタイム軌跡データにより重い重みを付し、及び
より高いユーザ距離誤差（URＥ)を有する予測軌跡データ及びリアルタイム軌跡データよりもより低いユーザ距離精度（URA)を有する予測軌跡データ及びリアルタイム軌跡データにより重い重みを付す
ように構成されている、請求項１２のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、衛星測位システム（ＳＰＳ）に関し、より詳細には、移動局がＳＰＳ軌道情報を用いてその位置および時間を判定するための支援に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星測位システム（ＳＰＳ）受信機は通常、複数の衛星からの信号の到着時刻を計算することによって、その位置を判定する。こうした衛星は、そのメッセージの一部として、衛星測位データおよび衛星クロック・タイミング・データ両方を送信する。衛星の位置、速度およびクロック・タイミングは一般に、衛星歴（almanac）および軌道歴（ephemeris）データによって表される。軌道歴データは、衛星から送信されるメッセージのサブフレーム１、２、３の内容を指す。軌道歴は、極めて精密な推定（〜１メートルの誤差）軌道（衛星位置、クロックおよびクロック・バイアス）を与える。ただし、衛星信号を探索し獲得し、衛星によって送信された軌道歴データを読み、このデータから受信機の場所を計算する典型的なプロセスは、時間がかかり、適度な強さの信号レベルを必要とする。
【０００３】
たとえば、全地球測位システム（ＧＰＳ）装置は、軌道衛星からブロードキャストされたＧＰＳ信号の、ＧＰＳ受信機の所での到着時刻の測定に基づいて位置を判定する。上述したように、このようなシステムの不都合の１つとして、独立した信号取得を実施するのに、比較的長い時間が必要なことがある。衛星信号は、２次元探索「空間」内で探索することによって初回測位されるまでは追跡することができない。ここで２つの次元とは、コード位相遅延および観察されるドップラー周波数偏移である。ＳＰＳ受信機が衛星信号を探索し、獲得し、復調するプロセスは、「独立」動作モードと呼ばれる場合もあり、このモードは、「支援」動作モードと対比され得る。
【０００４】
独立動作モードに関連した遅延を削減するために、ＳＰＳまたはＧＰＳ受信機がある特定の信号を獲得するのを助けるための情報を提供すればよい。このような支援情報により、受信機は、信号を位置決めするために探索されなければならない探索空間を、コードおよび周波数不確定性に対する限界を設けることによって狭めることができる。ＧＰＳ支援データで補われたＧＰＳ受信機を利用するシステムは一般的に、「支援型全地球測位システム」（ＡＧＰＳ）と呼ばれる。
【０００５】
ＡＧＰＳシステムの一例は、通信エア・インターフェース・プロトコルに応じて、ＧＰＳ受信機を有し、またはそれと通信する無線移動局（ＭＳ）（セルラー電話など）、無線通信ネットワークの基地送受信支局（ＢＴＳ）またはノードＢとも呼ばれる１つまたは複数の基地局（ＢＳ）と通信するＭＳを含み、ＢＳは、位置判定実体（ＰＤＥ）または移動局位置特定センタ（ＳＭＬＣ）と呼ばれる場合もある１つまたは複数の位置決め支援サーバと通信する。ＡＧＰＳシステムの別の例は、ＧＰＳ受信機を有し、またはそれと通信するＭＳまたはラップトップを含み、ＭＳまたはラップトップは、装置が位置決め支援サーバと通信するための、インターネットなどだがそれに限定されない通信ネットワークと通信可能である。
【０００６】
位置決め支援サーバは、１つまたは複数のＧＰＳ基準受信機（広域グローバル基準ネットワーク）からＧＰＳ支援情報を引き出す。位置決め支援サーバは、移動局の概位を判定する手段を利用することもできる。位置決め支援サーバは、基準時間、衛星軌道衛星歴および軌道歴情報、電離層情報、ならびに衛星動作条件（「状態」）情報を含み得るＧＰＳデータベースを維持する。位置決め支援サーバは、移動局の概位用にカスタマイズされた支援情報も計算する。
【０００７】
ＡＧＰＳシステム内でのＭＳの位置は、位置決め支援サーバからの支援により、ＭＳの所で判定することができる（ＭＳベースの測位モードと呼ばれる場合もある）。ＭＳベースの測位モードの間、ＧＰＳエンジンが、たとえば軌道歴データ、衛星もしくは基地局の場所に関する衛星歴データ、基地局および／もしくは衛星に関するタイミング情報、またはシード位置（高度順方向リンク三辺測量（ＡＦＬＴ）によって判定されるものなどだが、それに限定されない）など、アップデートされた補助データを必要とするとき、次の位置確定の結果、移動局は、データを求めて通信ネットワークとコンタクトをとることになり、そうすることによって、ネットワークに負担をかけ、ＭＳの電力資源を使う。ＡＧＰＳシステム内でのＭＳの位置は、代替的には、ＭＳによって獲得された情報を用いて、位置決め支援サーバの所で判定し、ＭＳに返送することができる（ＭＳ支援測位モードと呼ばれる場合もある）。ＳＰＳ衛星軌道は、様々な摂動を含めるための補正項をもつ修正楕円軌道としてモデル化することができる。比較的短期の軌道歴データは、衛星の軌道を非常に精密に表現する。たとえば、ＧＰＳサブフレーム２のワード１０中のビット１７は、ＧＰＳ制御セグメントによって、軌道歴パラメータを判定する際に使われる曲線フィット間隔を示す「フィット間隔」フラグであり、「０」は４時間フィットを示し、「１」は「４時間以上」のフィットを示す。さらに、Ｂｌｏｃｋ  ＩＩ／ＩＩＡ  ＧＰＳ衛星の拡張航法モードは、短期拡張動作をサポートするように、１４日間の正しい軌道歴パラメータの送信を保証する。正常動作中、制御セグメントは、１６メートルの球形誤差確率（ＳＥＰ）の測位精度をサポートするように、各衛星に対して、航法（軌道）データを毎日アップロードする。
【０００８】
ＡＧＰＳシステム内でのＭＳの位置は、衛星から直接受信される軌道歴データを用いて、ＭＳの所で判定することもできる。軌道歴データは、その有効期限（たとえば、４時間の元期）の間、衛星歴データおよび予測軌道データより正確である。予測軌道データは、リアルタイム衛星測位システム（たとえば、ＧＰＳ制御セグメント）以外のシステムによって予測された軌道解に基づく、衛星の位置、速度およびタイミングの推定値である。ただし、ブロードキャストされる軌道歴データは、ＭＳが衛星放送を復調するのを妨げる、見通しの悪さ、隠蔽、不良信号条件または他の受信問題に起因して、移動局にとって常に利用可能なわけではない場合があり、利用可能なときは、やはり復調するのに時間を必要とする。
【発明の概要】
【０００９】
現在のリアルタイム軌道およびクロック・バイアス情報が（ブロードキャスト・データから、または位置決め支援サーバデータから）利用可能でないときでも、ＳＰＳ受信機が、利用可能軌道データを使用して、精密な位置およびタイミングを生じるのを可能にするためのシステムおよび方法が必要とされている。
【００１０】
移動局が、衛星軌道データのハイブリッド合成を用いてその位置（または速度）および時間を判定するための方法およびシステムについて記載する。一態様では、移動局は、確定点の判定において、ある衛星からの予測軌道データと、別の衛星からのリアルタイム軌道データとを合成する。移動局は、リアルタイム軌道データの利用可能性が変わるのに合わせて、合成を動的に変えることができる。合成は、同じ衛星システムまたは異なる衛星システム内の衛星に対して行うことができる。移動局は、ある期間におけるある衛星のリアルタイム軌道データ、および別の期間における同じ衛星の予測軌道データを用いることができる。別の態様では、移動局は、リアルタイム軌道データを用いて、予測軌道データ中のクロック・バイアスを補正することができる。クロック・バイアスへの補正は、リアルタイム軌道データを提供する同じ衛星にも異なる衛星にも行うことができる。異なる衛星は、同じ衛星システムにあっても、別の衛星システムにあってもよい。別の態様では、予測軌道データによってさらに提示される不確定性および軌道データの古さを、加重最小二乗または他の算出に含めることができる。
【００１１】
本明細書に記載する方法およびシステムは、柔軟性をもたらし、移動体確定点における精度を向上させる。異なるソースからの衛星軌道データは、移動局によって動的に合成することができる。リアルタイム軌道データは、予測軌道データのクロック・バイアスの精度を向上させ、予測データを、実際の軌道データに適合させてアップデートするのに用いることができる。
【００１２】
本発明の他の特徴が、添付の図面および以下に続く詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１３】
本発明を、限定ではなく例として添付の図面に示すが、図面において、同じような参照番号は、同様の要素を示す。本開示における「ある」または「一」実施形態への参照は、必ずしも同じ実施形態を指すものではなく、このような参照は、少なくとも１つであることを意味することに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】移動局が衛星を位置決めするのを支援するためのサーバを含む通信システムの例を示すブロック図。
【図２Ａ】複数の衛星から軌道データを受信する図１の移動局（ＭＳ）を示すブロック図。
【図２Ｂ】異なる衛星のリアルタイム軌道データと予測軌道データとを合成するＭＳのプロセスの例を示す流れ図。
【図３Ａ】予測軌道データを時系列で示すブロック図であり、リアルタイム軌道データが期間の一部において利用可能であるブロック図。
【図３Ｂ】第１の期間では衛星のリアルタイム軌道データを、第２の期間では同じ衛星の予測軌道データを用いるＭＳのプロセスを示す流れ図。
【図４】予測軌道データにおける半径軌道誤差およびクロック・バイアス誤差の例を時間に応じて示す図表。
【図５】リアルタイム軌道データを用いて予測軌道データを補正するＭＳのプロセスを示す流れ図。
【図６】図１の移動局内の構成要素の例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
移動局がその位置（または速度）および時間（「確定点」と呼ぶ）を判定するのを支援する方法およびシステムについて記載する。この方法およびシステムは、衛星クロック・バイアスの正確度も向上させる。本明細書に記載する衛星クロック・バイアスは、衛星クロックの時間推定の、主クロック、たとえば全地球測位システム（ＧＰＳ）主クロックからの差を指す。複数の衛星の位置およびクロック・バイアスから、移動局は、それ自体の位置および時間を判定することができる。本発明の一態様では、各衛星の位置およびクロック・バイアスは、様々なソースから、異なる程度の正確度で移動局に与えることができる。概して、リアルタイム軌道データ（たとえば、軌道歴）は精度が最も高いが、常に利用可能なわけではない。本明細書では、移動局が、位置／速度／時間確定点の算出においてリアルタイム軌道データを他の衛星軌道情報、たとえば予測軌道データと合成するのを可能にするために、「ハイブリッド」技法が導入される。衛星軌道データの合成は、複数の衛星および／または複数の衛星システムを伴い得る。本明細書に記載するハイブリッド技法により、移動局は、衛星のリアルタイム軌道データを使用して、予測軌道データ中の衛星クロック・バイアスの正確度を向上させることも可能になる。予測データの向上は、同じ衛星に対しても、同じまたは別の衛星システム内の異なる衛星に対しても行うことができる。
【００１６】
本明細書で使用する際、移動局（ＭＳ）は、ＳＰＳ信号を受信し処理することが可能な、セルラーもしくは他の無線通信装置、パーソナル通信システム（ＰＣＳ）装置、パーソナル・ナビゲーション装置、ラップトップまたは他の適切な移動体装置などの装置を指す。「移動局」という用語は、衛星信号受信、支援データ受信、および／または位置関連処理が装置の所で起こるのか、それともパーソナル・ナビゲーション装置（ＰＮＤ）の所で起こるのかに関わらず、たとえば短距離無線、赤外線、ワイヤーライン接続、または他の接続によって、ＰＮＤと通信する装置を含むことも意図している。また、「移動局」は、たとえばインターネット、ＷｉＦｉ、または他のネットワークを介して、衛星信号受信、支援データ受信、および／または位置関連処理が、装置、サーバ、それともネットワークに関連づけられた別の装置の所で起こるのかに関わらず、サーバと通信可能な無線通信装置、コンピュータ、ラップトップなどを含むすべての装置を含むことを意図している。上記のどの動作可能な組合せも、「移動局」と見なされる。
【００１７】
本明細書における「粗い軌道データ」という用語は、衛星から送信される、衛星位置およびクロック・データの粗く、比較的正確でない推定、たとえば衛星歴を指す。「リアルタイム軌道データ」という用語は、衛星から送信される、衛星位置、速度およびタイミングの精密表現、たとえば、サブフレーム１、２、３を含む軌道歴を指す。移動局は、所定の時間間隔で、ある期間は有効であるリアルタイム軌道データのブロックを獲得することができる。したがって、「有効リアルタイム軌道データ」は、最近獲得され、その有効期限内であるリアルタイム軌道データを指す。「無効リアルタイム軌道データ」は、古すぎて、もはや有効でないリアルタイム軌道データを指す。特段の指定のない限り、「リアルタイム軌道データ」という用語は、以下の記述では「有効リアルタイム軌道データ」を指す。「予測軌道データ」という用語は、リアルタイムの精密な軌道のデータと比較して、比較的拡張された有効期限をもつ衛星位置、速度およびタイミングの精密な推定を指す。予測軌道データは、位置決め支援サーバの所で利用可能であり、移動局によってアクセス可能な場所に送信することも、格納することもできる。
【００１８】
データ転送の効率を上げるために、位置決め支援サーバは、移動局に補正データを転送すればよく、移動局は、補正データを粗い軌道データと合成することによって、予測軌道データまたはその近似を復元すればよい。以下に続く記述において、移動局によって使われる「予測軌道データ」は、移動局によって粗い軌道データから復元される予測軌道データまたは予測軌道データの近似を含むことが理解されよう。
【００１９】
図１は、本発明の態様による通信システム１００のブロック図である。システム１００は、１つまたは複数のＭＳ（群）１２０に通信可能に結合された位置決め支援サーバ１３０を含む。位置決め支援サーバ１３０は、粗い軌道データ、ならびに予測軌道データおよび／または予測軌道データを含む予測軌道パラメータファイルを受信する。あるシナリオでは、位置決め支援サーバ１３０は、予測軌道データ・プロバイダ１１０からネットワーク１６２を介して予測軌道データを受信する。ネットワーク１６２は、インターネット・プロトコル（ＩＰ）接続をサポートするネットワーク（たとえば、インターネット）を備え得るが、それに限定されない。位置決め支援サーバ１３０は、任意選択で、予測軌道データ・プロバイダ１１０から予測軌道データを安全に転送するインターフェース、たとえばセキュア・ファイル転送プログラム（ＳＦＴＰ）を含み得る。
【００２０】
一態様では、予測軌道データ・プロバイダ１１０は、予測軌道データを定期的に（たとえば、数時間ごとに）生成して、拡張持続期間だけ（たとえば、６時間以上）有効な軌道のデータを生じる。位置決め支援サーバ１３０は、予測軌道データ・プロバイダからの新規データを定期的に検査する。予測軌道データは、予測衛星座標用の３Ｄ不確定値、予測衛星クロック補正の不確定性、ならびに予測停止指示も含み得る。不確定性および停止情報に基づいて、ユーザ距離誤差（ＵＲＥ）は、位置決め支援サーバ１３０によって計算し、ＭＳ１２０に与えることができる。
【００２１】
位置決め支援サーバ１３０は、リアルタイム軌道データ・プロバイダ１５０からネットワーク１６４を介して粗い軌道データを受信する。リアルタイム軌道データ・プロバイダ１５０は、パケットベースのＳＰＳ基準データ、航法メッセージ、状態ページ情報、衛星歴、および軌道歴を含むが、それに限定されないリアルタイムの衛星情報を受信するグローバル基準ネットワーク（ＧＲＮ）ゲートウェイでも広域基準ネットワーク（ＷＡＲＮ）ゲートウェイでもよい。あるシナリオでは、ネットワーク１６４は、ＩＰ接続をサポートするネットワークであり、位置決め支援サーバ１３０は、リアルタイム軌道データ・プロバイダ１５０からリアルタイムの衛星情報をＩＰマルチキャスト・メッセージに入れて受信することができる。
【００２２】
位置決め支援サーバ１３０は、予測軌道データおよびリアルタイムの粗い軌道データから補正データ１４０を生成する。補正データ１４０は、ネットワーク１６８を介してＭＳ１２０またはこのＭＳによってアクセス可能な記憶位置に直接送信することができる。たとえば、補正データ１４０は、位置決め支援サーバ１３０にローカルまたはリモートに結合された記憶装置に格納することができる。ＭＳ１２０は、ファイル転送プロトコル、たとえば、ＦＴＰ、ＨＴＴＰ、または他の適切なネットワーク・プロトコルを用いるネットワーク１６６を介してデータホスト１６０から補正データ１４０を受信することができる。ＭＳ１２０は、こうした（粗いデータ情報をもち、またはもたない）補正データを、ネットワーク１６８を介して、位置決め支援サーバ１３０から二地点間方式で直接受信することができる。
【００２３】
本明細書における考察を平易にする目的で、「補正データ」１４０という用語は、二地点間で送信し、ファイルに入れて転送し、ブロードキャストし、またはどのデータ通信手段でも、ある場所から別の場所に送ることができる衛星軌道の補正を指す。位置決め支援サーバ１３０によって生成されるメッセージは、拡張期間に渡る少数のビットを有する、衛星の位置、速度およびクロック・タイミングをＭＳ１２０に判定させる効率的なメッセージ通信形式をもつ。こうしたメッセージは、補正された衛星位置が数メートルの範囲内の精度となるように粗い軌道データを補正するための情報をＭＳ１２０に与える。
【００２４】
位置決め支援サーバ１３０は、粗い軌道パラメータ、推定精度（ユーザ距離誤差（ＵＲＥ））、電離層補正モデル、協定世界時（ＵＴＣ）モデル、および衛星状態／有用性情報もＭＳ１２０に与え得る。これは、衛星データの完全性を保証し、衛星によって無線で送信されるデータを受信し復号する必要なく、移動体操作を可能にするためである。これは、位置決め支援サーバ１３０によって使われるものと同一である粗い軌道データをＭＳ１２０が使うことも保証する。
【００２５】
上述したシステムは、例示目的でのみ示してあり、他の構成が存在し得ることに留意されたい。たとえば、ネットワーク１６２、１６４、１６６、１６８は代替的には、二地点間接続、ローカルエリア・ネットワーク、ワイドエリア・ネットワーク、ブロードキャスト・ネットワーク、適切な任意の有線もしくは無線ネットワーク、コンピュータもしくはコンピュータ・ネットワークまたはデータ通信もしくはファイル転送をサポートするこれらの組合せでもよい。
【００２６】
衛星位置の粗い推定を与える粗い軌道データは、広範囲の形を包含することが当業者には理解されよう。以下の記述では、本発明の概念を理解しやすくするために、ＧＰＳ放送衛星歴の最新コピーが、衛星位置およびクロック・タイミングの粗い推定として使用するために提案される。ただし、ＧＰＳ放送歴の初期コピー、放送ガリレオまたはグロナス衛星歴または軌道歴の最新コピー、ＧＰＳ、ガリレオ、またはグロナス衛星歴もしくは軌道歴と同じ形に従う衛星位置の非放送型の粗いモデル、ＧＰＳ、ガリレオ、およびグロナス衛星歴および軌道歴形式で使われるケプラーパラメータの任意のサブセットまたは強化、衛星軌道の任意の非ケプラー表現、ならびに時間経過とともに劣化した他の予測軌道データはすべて、代替的な粗い軌道データの例示である。他の衛星航法システムに関する対応する情報も、開示する方法論の範囲内で適用され得ることも理解されよう。本発明は、粗い軌道を記述するあらゆる方法を含む。本方法論は、粗い推定がとるものであればどのような形にも当てはまることも当業者には理解されよう。
【００２７】
一部のシナリオでは、粗い軌道データは、位置決め支援サーバ１３０によってＭＳ１２０に供給することができる。衛星位置の粗い推定をＭＳ１２０に送信するのに加えて、位置決め支援サーバ１３０は、基準時間を移動局への支援メッセージに含める能力も有する。本発明の本態様では、位置決め支援サーバ１３０は、ネットワーク時間サーバから、または個々の基準受信機（たとえば、広域基準ネットワークやグローバル基準ネットワーク）から受信されるＧＰＳデータから、基準時間を取得する。この基準時間情報は、衛星位置の粗い推定を含む、ＭＳ１２０に送信されるメッセージに添付することができる。位置決め支援サーバ１３０は、ネットワーク時間サーバによって提供される基準時間のタイミング精度を向上させ得るアルゴリズムを実装し、このより精密な時間をＭＳ１２０に送信することもできる。
【００２８】
ＭＳ１２０は、位置決め支援サーバ１３０に依存せずに、ＧＰＳ時間と同期をとってもとらなくてもよいパケット交換データ網（たとえば、ネットワーク時間サーバや符号分割多元接続通信ネットワーク）から、基準時間を直接取得し得ることに留意されたい。このようにして、ＭＳ１２０は、グローバル時間基準、たとえば、ＧＰＳ時間、協定世界時（ＵＴＣ）時間、（ＷＷＯ）時間などの推定を取得する。
【００２９】
図２Ａは、ＭＳ１２０がその空間およびタイミング情報を判定するように動作し得る環境の例を示す。ＭＳ１２０は、軌道データの合成を用いて、３つの空間次元および時間次元におけるその位置（または速度）を判定する。ＭＳ１２０は、リアルタイム軌道データが利用可能であるときは常に、衛星から復号されたリアルタイム軌道データを用いる。このリアルタイムデータは、放送衛星メッセージから復号されたものでよいが、ネットワーク接続が利用可能であり、または最近利用可能であったときは、位置決め支援サーバを介して衛星基準ネットワークからきたものであってもよい。リアルタイム軌道データは概して、ある期間に渡って次第に劣化する可能性のある初期予測軌道データより精密である。また、リアルタイム軌道データは、予測時には知られていない、衛星についての新しい情報（たとえば、衛星状態および完全性情報）を含み得る。
【００３０】
以下の説明を簡単にするために、本明細書における「リアルタイム軌道データの利用不可能／利用不可能性」という用語は、別段の指定がない限り、リアルタイム軌道データをＭＳ１２０によって受信することができない状況、ＭＳ１２０による初期受信リアルタイム軌道データが無効になる（たとえば、ＴＯＥから＋／−２時間を超える）別の状況、または両方の組合せを指す。「利用可能／利用可能性」という用語は、ＭＳ１２０によって受信され、そこに格納されるリアルタイム軌道データが、その有効期限内である状況を指す。
【００３１】
概して、確定点の算出においてリアルタイム軌道データを用いることがより望ましいが、ＭＳ１２０は、ある衛星の有効リアルタイム軌道データにアクセスできない場合がある。この状況は、その衛星に関する最新リアルタイム軌道データが利用不可能なとき、およびＭＳ１２０によって以前に受信された（その衛星に関する）リアルタイム軌道データが無効になったときに起こり得る。衛星に関する最新リアルタイム軌道データは、見通しの悪さ、隠蔽、またはＭＳ１２０が衛星から衛星放送を受信するのを妨げる他の受信問題に起因して、および位置決め支援サーバ１３０との接続が利用可能でもなく、（たとえば、データ送信コストの観点から）望ましくもないときに利用不可能になり得る。ＭＳ１２０によって以前に受信されたリアルタイム軌道データは、ＭＳ１２０によってより早い期間に取得されたデータが古くて有用でなくなる（たとえば、適用時から＋／−２時間を超える）と無効になり得る。ＭＳ１２０が、それ自体の場所を計算するのに十分な数の衛星からの有効リアルタイム軌道データにアクセスできないとき、ＭＳ１２０は、予測軌道データと合成されたリアルタイム軌道データなど、軌道データの合成を用いて、その空間およびタイミング情報を判定すればよい。
【００３２】
図２Ａの例を参照すると、ＭＳ１２０は、複数の衛星、たとえば、衛星２１、２２、２３、２４、２５に関する予測軌道データをもち、さらに、衛星の一部、たとえば、２１、２２のリアルタイム軌道データ（実線で示す）を受信する。衛星２３、２４、２５のリアルタイム軌道データは、ＭＳ１２０が確定点を判定した時点では利用不可能である（点線で示す）。ＭＳ１２０は、その３次元の空間的位置および時間を判定する際、衛星２１、２２のリアルタイム軌道データを、他の衛星（すなわち、２３、２４、２５）のうち任意の２つについての予測軌道データと合成することができる。つまり、リアルタイム軌道データを提供する衛星の数が、ＭＳ１２０が確定点（たとえば、図２Ａに示すように、確定点における４つの未知要素に対する２つの視野内衛星）を判定するのに十分でない場合、ＭＳ１２０は、こうした衛星によって与えられたリアルタイム軌道データを、他の衛星からの予測軌道データと合成して、確定点を判定すればよい。
【００３３】
図２Ａの例では、ＭＳ１２０は、４つの衛星からの軌道データを使用して、３つの空間次元および時間におけるその位置（または速度）を判定する。ただし、ＭＳ１２０が、空間パラメータまたは時間のいずれかを知っている場合、ＭＳ１２０が確定点を判定するのに必要な衛星の数は減少する。例示的には、ＭＳ１２０がその高度を知っている場合、確定点における未知要素の数は、３に減少する。同様に、利用可能な場合、時間は、通信ネットワークから取得することもでき、極めて精密な発振器によって維持することもできる。その結果、ＭＳ１２０が確定点を判定するのに必要な衛星の数が減少し得る。
【００３４】
図２Ｂは、上述した動作を実施するプロセス２００の例を示す流れ図である。ブロック２１０で、ＭＳ１２０は、ＭＳにとって利用可能なリアルタイム軌道データをもつ衛星の第１の個数を判定する。第１の個数を判定するために、ＭＳ１２０は、それ自体が以前に受信したリアルタイム軌道データの有効性を監視する必要がある。ＭＳ１２０は、タイマを使って、リアルタイム軌道データの適用時に対する現在時刻を追跡することができる。ＭＳ１２０は、ある衛星に関する最新のリアルタイム軌道データセットが受信されたときにタイマをリセットし、所定の期間が経過した後にタイマを満了させることもできる。ブロック２２０で、ＭＳ１２０は、ＭＳが知っている、または他の手段から取得することができる（３つの空間次元および時間を含む）軌道パラメータの第２の個数を判定する。ブロック２３０で、ＭＳ１２０は、予測軌道データを使う対象となる衛星の第３の個数を判定する。第３の個数は、たとえば、第１の個数と第２の個数との和を４から引くことによって判定することができる。ブロック２４０で、ＭＳ１２０は、第１の個数の衛星のリアルタイム軌道データ、第２の個数の既知の軌道パラメータ、および第３の個数の衛星の予測軌道データを合成して、確定点を算出する。
【００３５】
再度図２Ａを参照すると、あるシナリオでは、ＭＳ１２０は、衛星２１、２２のリアルタイム軌道データおよび衛星２３、２４、２５の予測軌道データを用いて、確定点における４つの未知要素を判定することができる。５つの衛星からの５つの軌道データセットは、過剰決定体系を構成する。ＭＳ１２０は、その位置／速度／時間を解く際に５つの衛星からの衛星測定に適切に重みづけし、予測軌道データの精度劣化を含めればよい。加重合成における重みは、各軌道データセットの精度に従って判定することができる。たとえば、リアルタイム軌道データおよび予測軌道データは、その精度評価に従って重みづけることができる。精度評価は、ユーザ距離誤差（ＵＲＥ）、ユーザ距離精度（ＵＲＡ）、対歴表時（ＴＯＥ）時間、最終更新からの予測データの経過時間、上記一部もしくは全部の組合せ、または他の基準を含み得る。
【００３６】
精度推定基準について、以下でさらに説明する。ＵＲＥは一般に、衛星の予測軌道データに関する不確定性評価として、位置決め支援サーバ１３０によって計算され、または与えられる。ＭＳ１２０が、粗い軌道データから（補正で）予測軌道データを復元すると、ＵＲＥは、予測軌道データに関する精度評価として用いることができる。粗い軌道データは、位置決め支援サーバ１３０およびＭＳ１２０によって使われるのと同じなので、粗い軌道に関連した誤差は、全体的な見積もり誤差には寄与しない。ＵＲＡは、衛星のリアルタイム軌道データの不確定性評価であり、たとえば、ＧＰＳ制御セグメントによって与えられる。ＵＲＡは通常、数メートルであり、ＵＲＥは、数日の予測の後、数十メートルになり得る。両方の誤差評価は、予測軌道データとリアルタイム軌道データとの加重合成における重みとして用いることができる。さらに、対ＴＯＥ時間は、リアルタイム軌道データの古さを示し、精度評価、ならびに予測軌道データとリアルタイム軌道データとの加重合成における重みとして用いることもできる。同様に、最終更新からの予測データの経過時間は、予測軌道データの精度を示し、精度評価、ならびに予測軌道データとリアルタイム軌道データとの加重合成における重みとして用いることもできる。誤差がより小さい衛星測定値（たとえば、リアルタイム軌道データ）は、誤差がより大きい測定値（たとえば、予測軌道データや粗い軌道データ）より高く重みづければよい。より新しい衛星測定値は、より古い衛星測定値より高く重みづければよい。
【００３７】
図３Ａは、ある衛星に関する利用可能軌道データのタイムラインを示すブロック図である。図３Ａの例を参照すると、ＭＳ１２０は、期間Ｔ０〜Ｔ６に渡る、衛星の予測軌道データをもつ。同じ衛星のリアルタイム軌道データが、両方ともＴＯＥを中心とする期間Ｔ１およびＴ５においてＭＳ１２０にとって利用可能である。リアルタイム軌道データは、実際の軌道データから逸脱し、時間がＴ１とＴ５の境界を過ぎていくのに従って無効になる。この例では、ＭＳ１２０は、Ｔ０とＴ１の境界で予測軌道データからリアルタイム軌道データに切り換え、Ｔ１とＴ２の境界で予測軌道データに切換え復帰する。同様に、ＭＳ１２０は、Ｔ４とＴ５の境界で予測軌道データからリアルタイム軌道データに切り換え、Ｔ４とＴ５の境界で予測軌道データに切換え復帰する。本発明の一態様では、ＭＳ１２０は、例示的には補間曲線３５を用いて、Ｔ０とＴ１、Ｔ１とＴ２、Ｔ４とＴ５、ならびにＴ４とＴ５の境界で予測軌道データおよびリアルタイム軌道データを補間する。補間曲線３５は、確定点の判定の際にＭＳ１２０によって使われる軌道データの急激な変化を避けるように、２つのデータセット（たとえば、１つの衛星のリアルタイム軌道データおよび予測軌道データ）の間の遷移を円滑にする公知のどの補間技法を用いて計算してもよい。
【００３８】
図３Ｂは、図３Ａに記述したように、ＭＳ１２０がリアルタイム軌道データおよび予測軌道データの使用を組み合わせることができるプロセス３００を示す流れ図である。このシナリオにおいて、ＭＳ１２０は、第１の期間では衛星のリアルタイム軌道データを、第２の期間では同じ衛星の予測軌道データを用いる。上述したように、衛星２１〜２５はそれぞれ、リアルタイム軌道データの有効期限中にＭＳ１２０にとって利用可能なリアルタイム軌道データをもち得る。リアルタイム軌道データが利用不可能になったとき、ＭＳ１２０は、予測軌道データに切り換えればよい。リアルタイム軌道データが再度利用可能になったとき、ＭＳ１２０は、リアルタイム軌道データに切換え復帰すればよい。したがって、ＭＳ１２０は、リアルタイム軌道データの利用可能性または有効性に依存して、ある期間は衛星のリアルタイム軌道データを、別の期間は同じ衛星の予測軌道データを用いることができる。図３Ｂの例を参照すると、ブロック３１０で、ＭＳ１２０は、電源を入れられ、またはアイドル・モードから再開される。ブロック３２０で、ＭＳ１２０が有効リアルタイム軌道データへのアクセスを取得する前に、ＭＳ１２０は、予測軌道データを用いて、初期確定点を素早く算出することができ、リアルタイム軌道データが復調され復号されると、精度の増大を達成することができる。ＭＳ１２０は、前回の確定および／またはダウンロードからの格納リアルタイム軌道データが利用可能であり、使うのに十分に新しいかどうかに関わらず、予測軌道データを使うという決定に先立って重みづけを行うこともできる。ただ一度の確定が実施されるシナリオにおいて、精度とスピードのどちらをとるかという決定は、所望のサービス品質に基づき得る。
【００３９】
ブロック３３０に進むと、ＭＳ１２０が確定点を算出するのに用いる衛星のうちいずれかの衛星のリアルタイム軌道データが利用可能になったとき、ＭＳ１２０は、衛星の予測軌道データから、利用可能なリアルタイム軌道データに切り換えればよい。ブロック３４０で、ＭＳ１２０が確定点を算出するのに用いる衛星のうちいずれかの衛星のリアルタイム軌道データが利用不可能になったとき、ＭＳ１２０は、衛星のリアルタイム軌道データから、その予測軌道データに切り換えればよい。あるシナリオでは、ブロック３２０の動作は、ブロック３３０、３４０の動作と並列に実施してよいことに留意されたい。ブロック３３０、３４０の動作は、リアルタイム軌道データが利用可能または利用不可能になったときに繰り返してよい。したがって、ＭＳ１２０は、いくつかの衛星のリアルタイム軌道データを、他のいくつかの衛星の予測軌道データと合成して、確定点を判定することができる。リアルタイム軌道データと予測軌道データとの合成は、動的である。衛星のリアルタイム軌道データが利用可能になったときはいつでも、ＭＳ１２０は、確定点の判定のためにリアルタイム軌道データと予測軌道データとの新規合成を動的に判定することができる。新規合成は、所与のどのときにも利用可能なリアルタイム軌道データをもつ最も多い数の衛星を含むが、初期確定を実施する前に必ずしもリアルタイム軌道データを待つわけではない。
【００４０】
図３Ａを参照すると、ＭＳ１２０は、時間が重なるリアルタイム軌道データと予測軌道データとの加重合成を用いることによって、同じ衛星のリアルタイム軌道データおよび予測軌道データを補間することができる。加重合成は、位置、速度、時間、またはこれらのどの組合せにも適用することができる。ＭＳ１２０は、その位置／速度／時間を解くために、軌道データに適切に重みづけることができる。たとえば、リアルタイム軌道データおよび予測軌道データは、その精度評価に従って重みづければよい。精度評価は、ユーザ距離誤差（ＵＲＥ）、ユーザ距離精度（ＵＲＡ）、対歴表時（ＴＯＥ）時間、最終更新からの予測データの経過時間、上記一部もしくは全部の組合せ、または他の基準を含み得る。
【００４１】
上記の精度推定基準を、図２Ａの記述において説明した。図３Ａの単一衛星シナリオでは、同じ精度推定基準が、リアルタイム軌道データおよび予測軌道データの補間にも当てはまり、この場合、補間は、リアルタイム軌道データと予測軌道データとの加重合成として計算される。誤差がより小さい衛星測定値（たとえば、リアルタイム軌道データ）は、誤差がより大きい測定値（たとえば、予測軌道データや粗い軌道データ）より高く重みづければよい。より新しい衛星測定値は、より古い衛星測定値より高く重みづければよい。
【００４２】
あるシナリオでは、予測軌道データ（Ｏｐｒｅｄｉｃｔｅｄ）とリアルタイム軌道データ（Ｏｒｅａｌ−ｔｉｍｅ）との加重合成（Ｏｒｂｉｔｃｏｍｂｉｎｅｄ）は、
Ｏｒｂｉｔｃｏｍｂｉｎｅｄ−（Ｗ１Ｏｒｅａｌ−ｔｉｍｅ＋Ｗ２Ｏｐｒｅｄｉｃｔｅｄ）／（Ｗ１＋Ｗ２）として計算することができ、この式で、Ｗ１およびＷ２は、（ＵＲＥ，ＵＲＡ）の関数、対ＴＯＥ時間、最終更新からの予測データの経過時間、上記一部もしくは全部の組合せ、または他の基準である。
【００４３】
本発明の別の態様では、リアルタイム軌道データは、予測軌道データの精度を向上させるのに用いることができる。この「向上」予測軌道データは、プロセス２００、３００で用いることができる。つまり、同じ衛星のリアルタイム軌道データが利用不可能になったときに用いることができ、かつ／または確定点の判定において他の衛星のリアルタイム軌道データと合成するのに用いることができる。精度の向上は、３つの空間次元および衛星クロック・バイアスにおける衛星位置を含む、予測軌道データ全体に対して行うことができる。あるいは、クロック・バイアスは概して、衛星の軌跡ほど予測可能ではなく、時間経過による劣化の影響をより受けやすいので、精度の向上は、衛星クロック・バイアスのみに対して行うことができる。精度の向上は、リアルタイム軌道データを提供する同じ衛星に対しても異なる衛星に対しても行うことができる。
【００４４】
図４は、衛星の予測軌道データにおける２つの誤差成分を示す図表である。第１の誤差成分は、半径方向での衛星軌道誤差（半径軌道誤差）であり、第２の誤差成分は、衛星クロック・バイアスの誤差（クロック・バイアス誤差）である。半径軌道誤差は、予測半径軌道位置と実際の半径軌道位置との間の差であり、クロック・バイアス誤差は、予測クロック・バイアスと実際のクロック・バイアスとの間の差である。図表のＸ軸は時間を示し、Ｙ軸は、誤差の規模をメートルで示している。この図表は、クロック・バイアス誤差が時間とともに大幅に増し、半径軌道誤差はゼロ付近で変動することを示す。したがって、この図表は、予測軌道データにおけるクロック・バイアスの精度が時間経過に伴って素早く劣化することを示す。
【００４５】
予測軌道データにおけるクロック・バイアス（予測クロック・バイアス）は、２つの手法で補正することができる。１つの手法は、衛星の比較的早い期間のリアルタイム軌道データを用いて、現在または今後の期間における同じ衛星の予測クロック・バイアスを補正するものである。別の手法は、他の衛星のリアルタイム軌道データを用いて、同じ期間における衛星を補正する。第１の手法では、リアルタイム軌道データが「新しい」（たとえば、ＴＯＥからの偏差が小さい）ほど、補正が精密になる。補正を行うために、予測クロック・バイアスを、（たとえば、ＧＰＳ航法のサブフレーム１からの）リアルタイムの放送衛星クロックパラメータと比較して、予測クロック・バイアスへの補正量を判定すればよい。補正は、差動オフセットおよび傾斜を含み得る。補正の後、ＭＳ１２０は、リアルタイム軌道データが利用不可能になったとき、予測軌道データ（予測クロック・バイアスを含む）を用いて、確定点を判定することができる。
【００４６】
第２の手法をさらに説明するために、第２の手法が「過剰決定」体系において使われることを明らかにすることが有用である。つまり、リアルタイム軌道データをもつ衛星の数（本明細書では、「衛星グループ」と呼ばれる）が、移動体確定点における未知要素の数以上である。ＭＳ１２０は、確定点中の未知要素の数に等しい、衛星グループ中の衛星の数を用いて確定点を一意に判定することができる。衛星グループ向けに利用可能なリアルタイム軌道データおよび対応する測定擬似距離を用いて、衛星グループの外の１つまたは複数の衛星の予測クロック・バイアスを補正することができる。
【００４７】
例示的には、２次元位置推定（十分に精密な高度の知識がＭＳ１２０の所で利用可能であると仮定する）のために、ＭＳ１２０は、２次元および時間での移動体位置を含む、その未知パラメータを判定するのに３つの視野内衛星を必要とする。３つの視野内衛星のために利用可能なリアルタイムの軌道および対応する測定擬似距離は、追加視野内衛星に関する予測クロック・バイアスを補正するのに用いることができる（たとえば、第４の視野内衛星は、予測クロック・バイアスのみをもつ）。３次元位置推定のために、ＭＳ１２０は、３次元および時間における移動体位置を含む、その未知パラメータを判定するのに４つの視野内衛星を必要とする。４つの視野内衛星用に利用可能なリアルタイム軌道データおよび対応する測定擬似距離は、第５の視野内衛星に関する予測クロック・バイアスを補正するのに用いることができる。第６の衛星および第７の衛星からの予測クロック・バイアスもＭＳ１２０にとって利用可能な場合、４つの視野内衛星によって与えられるリアルタイム軌道データおよび対応する測定擬似距離は、追加（たとえば、第６および第７などの）衛星に関する予測クロック・バイアスを補正するのに用いることができる。予測クロック・バイアスに対する補正は、加重最小二乗モデル（ＷＬＳ）、カルマンフィルタ、または他のいくつかの線形、線形化、もしくは非線形の推定方法によって計算することができる。こうした補正は、完全なＧＰＳ衛星群が可視的であっても、ＧＰＳ動作中にバックグラウンドで稼働することができ、衛星の可視性が失われたとき、および予測データまたはハイブリッド予測データを用いるためにデータをより精密にする程度まで軌道歴が劣化したとき、最高の精度および実施のために予測データを最新にする。
【００４８】
本明細書に記載するハイブリッド技法は、米国の全地球測位システム（ＧＰＳ）、ロシアのグロナス・システム、欧州のガリレオ・システム、日本のＱＺＳＳシステム、衛星システムの組合せからの衛星を用いる任意のシステム、または将来開発される任意の衛星システムなどだが、それに限定されない、衛星測位システム（ＳＰＳ）または全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の組合せに適用することができる。つまり、ＭＳ１２０は、ある衛星システム（たとえば、ＧＰＳ）からの予測軌道データおよび他の１つまたは複数の衛星システム（たとえば、ガリレオおよびグロナス・システム）からのリアルタイム軌道データを用いて、確定点を判定することができる。ＭＳ１２０は、ある衛星システムの衛星のリアルタイムクロック・バイアスを用いて、擬似距離がこうした衛星用に利用可能な場合、およびシステム内に未知衛星より多くの観察可能衛星がある場合、別の衛星システムの１つの衛星（または複数の衛星）の予測クロック・バイアスを補正することもできる。たとえば、ガリレオ・システムにおける衛星のリアルタイムクロック・バイアスは、グロナス・システム内の衛星の予測クロック・バイアスを補正するのに用いることができる。このアルゴリズムを適切に適用するために、２つの衛星測位システム（たとえば、ＧＰＳとガリレオ）の主クロックの間の全体的クロック・バイアスが、ＭＳ１２０によって知られていなければならない。
【００４９】
図５は、移動局での位置／速度／時間確定点の判定のためのプロセス５００の一例の流れ図を示す。プロセス５００は、ハードウェア（たとえば、回路機構、専用論理、プログラム可能論理、マイクロコードなど）、ソフトウェア（処理装置上で稼働される命令など）、またはその組合せによって実施することができる。プロセス５００は、図１のＭＳ１２０によって実施することができる。
【００５０】
図５を参照すると、ブロック５１０で、プロセス５００は、ＭＳ１２０による、ＭＳ１２０で利用可能なリアルタイム軌道データをもつ衛星の数の判定で始まる。上述したように、確定点に必要な衛星の数は、ＭＳ１２０での未知要素の数に依存する。たとえば、ＭＳ１２０の３つの空間次元および時間がどれも知られていない場合、ＭＳ１２０は、４つの衛星からの軌道データを必要とする。このシナリオにおいて、ＭＳ１２０は理想的には、４つの衛星からリアルタイム軌道データを受信する。ただし、４未満の衛星がＭＳ１２０にリアルタイム軌道データを与える場合、ＭＳ１２０は、予測軌道データがそれに対して利用可能な他の１つまたは複数の衛星に頼る。上述したように、リアルタイム軌道データをもつ衛星の数は、隠蔽、受信問題、および他の理由により、ある期間と次の期間とでは異なり得る。
【００５１】
ブロック５２０に進むと、ＭＳ１２０の未知要素の数に基づいて、プロセス５００は、より多くの衛星の軌道データが必要とされるかどうか判定する。１つまたは複数の追加衛星の軌道データが必要とされる場合、ブロック５３０で、ＭＳ１２０は、確定点の判定において、１つまたは複数の追加衛星の予測軌道データを用いる。ＭＳ１２０が、先行ＡＧＰＳセッションにおいて十分な衛星から、または位置決め支援サーバ１３０からリアルタイム軌道データを受信した（すなわち、衛星の数が、未知要素の数に等しい）場合、どの予測軌道データも必要ない。ブロック５４０に進むと、ＭＳ１２０は、衛星からの軌道データを合成して、位置／速度／時間確定点を計算する。本発明の一態様では、ブロック５５０で、ＭＳ１２０はまた、第１の衛星の利用可能なリアルタイム軌道データを用いて、第１の衛星の現在もしくは今後の予測クロック・バイアス中の衛星クロック・バイアスを補正し、かつ／または第１の衛星の利用可能なリアルタイム軌道データを用いて、リアルタイム軌道データが利用不可能である第２の衛星の現在もしくは今後の予測軌道データ中の衛星クロック・バイアスを補正する。第２の衛星は、上述したように、第１の衛星と同じまたは異なる衛星システム内にあってよい。
【００５２】
図６は、ＭＳ１２０の構成要素のブロック図の例を挙げる。ＭＳ１２０は、メモリ６７およびプロセッサ６９を含む。ＭＳ１２０は、位置決め支援サーバ１３０から係数列を受信する受信機インターフェース６６も含む。受信機インターフェース６６は、衛星ブロードキャストから、位置決め支援サーバ１３０から、または他のデータソースから、粗い軌道データおよび／またはリアルタイム軌道データ、たとえば、衛星歴、軌道歴、ならびに／または他の衛星位置およびタイミング情報も受信する。受信機インターフェース６６は、有線または無線ネットワーク、ブロードキャスト媒体、もしくは適切などのデータ送信手段を介しても係数を受信することができる。ＭＳ１２０は、位置決め支援サーバ１３０から送られるデータ列を復号するための復号装置６１を含む。あるシナリオでは、ＭＳ１２０は、復元ユニット６２、合成ユニット６８および補正ユニット６３も含み得る。復元ユニット６２は、粗い軌道データおよび補正データなど、位置決め支援サーバ１３０から送信されるデータ列を用いて予測軌道データを復元する。合成ユニット６８は、ＭＳ１２０の所で受信され格納された衛星のリアルタイム軌道データが依然として有効であるかどうかを、リアルタイム軌道データの適用時に対する現在時刻を監視するタイマを管理することによって判定する。リアルタイム軌道データの利用可能性および有効性に依存して、合成ユニット６８は、いくつかの衛星のリアルタイム軌道データと他のいくつかの衛星の予測軌道データとを合成して、確定点を判定する。補正ユニット６３は、上で記載したように、利用可能なリアルタイムデータを用いて、予測データ中の衛星クロック・バイアスを補正する。上述したように、クロック・バイアスの補正は、リアルタイム軌道データが利用可能である同じ衛星にも、同じまたは異なる衛星システムの別の衛星にも行うことができる。
【００５３】
本明細書に記載する方法論は、アプリケーションに応じて、様々な手段によって実装することができる。たとえば、位置決め支援サーバ１３０およびＭＳ１２０の上記構成要素は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはその組合せで実装することができる。ハードウェア実装の場合、処理ユニットは、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理素子（ＰＬＤ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子装置、本明細書に記載する機能を実施するように設計された他の電子ユニット、またはその組合せにおいて実装することができる。
【００５４】
ファームウェアおよび／またはソフトウェア実装の場合、本方法論は、本明細書に記載する機能を実施するモジュール（たとえば、手順、機能など）を用いて実装することができる。命令を有形に実施するどのマシン可読媒体も、本明細書に記載する方法論を実装する際に用いることができる。たとえば、図６の参照に戻ると、ソフトウェアコードは、メモリ（たとえば、ＭＳ１２０のメモリ６７）に格納し、プロセッサ（たとえば、ＭＳ１２０のプロセッサ６９）によって実行することができる。メモリは、プロセッサ内部でも、プロセッサ外部でも実装することができる。本明細書で使用する「メモリ」という用語は、どのタイプの長期、短期、揮発性、不揮発性、または他のメモリも指し、どの特定のタイプのメモリもしくはメモリ数、またはメモリが格納される媒体のタイプにも限定されるものではない。
【００５５】
本明細書に記載する方法および機器は、米国の全地球測位システム（ＧＰＳ）、ロシアのグロナス・システム、欧州のガリレオ・システム、衛星システムの組合せからの衛星を用いる任意のシステム、または将来開発される任意の衛星システムなどだが、それに限定されない、様々な衛星測位システム（ＳＰＳ）または全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）とともに用いることができる。さらに、開示する方法および機器は、擬似衛星または衛星と擬似衛星との組合せを使用する測位判定システムとともに用いることができる。擬似衛星は、ＧＰＳ時間と同期をとることができる、Ｌ帯域（または他の周波数）キャリア信号上で変調されたＰＮコードまたは他のレンジング・コード（ＧＰＳまたは符号分割多元接続セルラー信号と同様）をブロードキャストする地上送信機である。このような各送信機には、遠隔受信機による同定を可能にするように、一意のＰＮコードを割り当てることができる。擬似衛星は、トンネル、鉱山、建物、ビルの谷間または他の囲まれた場所など、軌道衛星からのＧＰＳ信号が利用不可能な場合がある状況において有用である。擬似衛星の別の実装形態は、無線ビーコンとして知られる。本明細書で使用する「衛星」という用語は、擬似衛星、擬似衛星の等価物、および可能性としてはそれ以外のものを含むことを意図している。本明細書で使用する「ＳＰＳ信号」という用語は、擬似衛星または擬似衛星の等価物からのＳＰＳのような信号を含むことを意図している。
【００５６】
本明細書に記載する位置判定技法は、たとえば無線ワイドエリア・ネットワーク（ＷＷＡＮ）、無線ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）、無線パーソナルエリア・ネットワーク（ＷＰＡＮ）など、様々な無線通信ネットワーク向けに用いることができる。「ネットワーク」および「システム」という用語はしばしば、交換して使われる。ＷＷＡＮは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ネットワーク、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）ネットワーク、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）ネットワーク、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）ネットワーク、単一キャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）ネットワークなどでよい。ＣＤＭＡネットワークは、ＣＤＭＡ２０００、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）、ならびに他の現行および次世代ネットワークなど、１つまたは複数の無線アクセス技術（ＲＡＴ）を実装することができる。ＣＤＭＡ２０００は、ＩＳ−９５、ＩＳ−２０００、およびＩＳ−８５６標準を含む。ＴＤＭＡネットワークは、移動体通信用グローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標））、ディジタル新型移動電話システム（Ｄ−ＡＭＰＳ）、または他のいくつかのＲＡＴを実装することができる。ＧＳＭおよびＷ−ＣＤＭＡは、「第３世代パートナーシッププロジェクト」（３ＧＰＰ）という名称のコンソーシアムから発表されたドキュメントに記載されている。ＣＤＭＡ２０００は、「第３世代パートナーシッププロジェクト２」（３ＧＰＰ２）という名称のコンソーシアムから発表されたドキュメントに記載されている。３ＧＰＰおよび３ＧＰＰ２ドキュメントは、公に利用可能である。ＷＬＡＮは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｘネットワークでよく、ＷＰＡＮは、ブルートゥースネットワーク、ＩＥＥＥ８０２．１５ｘ、または他の何らかのタイプのネットワークでよい。こうした技法は、ＷＷＡＮ、ＷＬＡＮおよび／またはＷＰＡＮのどの組合せにも用いることができる。
【００５７】
本発明を、具体的な例示的特徴を基準にして記載したが、こうした特徴に対して、請求項で説明する本発明の広範な精神および範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更を行ってよいことが明らかであろう。したがって、本明細書および図面は、制約的な意味ではなく例示的に見なされるべきである。
以下に本件出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］  移動局の方法であって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信すること、ならびに
前記移動局の空間および時間情報の判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データと、第２の衛星の予測軌道データとを合成すること、
を備え、前記第１の衛星および前記第２の衛星が異なる２つの衛星システムに属している方法。
［２］  移動局の方法であって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信すること、ならびに
前記移動局の空間および時間情報の判定において、ユーザ距離精度（ＵＲＡ）、ユーザ距離誤差（ＵＲＥ）、対歴表時（ＴＯＥ）時間、および最終更新からの前記予測軌道データの経過時間の少なくとも１つに基づく、前記リアルタイム軌道データと前記予測軌道データとの加重合成を用いることによって、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データと、第２の衛星の予測軌道データとを合成すること、
を備え、前記リアルタイム軌道データおよび前記予測軌道データが時間が重なている方法。
［３］  移動局の方法であって、
前記移動局の空間および時間情報の判定のために、複数の衛星からリアルタイム軌道データを受信すること、ならびに
前記複数の衛星の前記リアルタイム軌道データを用いて、１つまたは複数の追加衛星の予測軌道データ中のクロック・バイアスの誤差を補正すること、
を備え、前記複数の衛星における衛星の数が、前記移動局の前記空間および時間情報中の未知要素の数以上であり、前記複数の衛星が、異なる衛星システムに属している方法。
［４］  移動局の方法であって、
前記移動局の空間および時間情報の判定のために、複数の衛星からリアルタイム軌道データを受信すること、ならびに
前記複数の衛星の前記リアルタイム軌道データを用いて、１つまたは複数の追加衛星の予測軌道データ中のクロック・バイアスの誤差を補正すること、
を備え、前記複数の衛星における衛星の数が、前記移動局の前記空間および時間情報中の未知要素の数以上であり、前記１つまたは複数の追加衛星が、第１の衛星システムに属し、前記複数の衛星が、他の１つまたは複数の衛星システムに属している方法。
［５］  移動局のシステムであって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信するための受信機インターフェースと、
前記移動局の空間および時間情報の判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データを、第２の衛星の予測軌道データと合成するための合成ユニットとを備え、前記合成ユニットは、前記移動局の前記空間および時間情報の前記判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データが利用不可能になったときに、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データの代わりに、前記第１の衛星の予測軌道データを用いるものであり、前記合成ユニットは、前記リアルタイムデータと前記予測軌道データとの間の遷移を円滑にするように、前記第１の衛星の前記リアルタイムデータおよび前記第１の衛星の前記予測軌道データを補間するものであるシステム。
［６］  移動局のシステムであって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信するための受信機インターフェースと、
前記移動局の空間および時間情報の判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データを、第２の衛星の予測軌道データと合成するための合成ユニットとを備え、前記合成ユニットは、ユーザ距離精度（ＵＲＡ）、ユーザ距離誤差（ＵＲＥ）、対歴表時（ＴＯＥ）時間、および最終更新からの前記予測軌道データの経過時間の少なくとも１つに基づく加重合成を用いるものであり、前記リアルタイム軌道データおよび前記予測軌道データは時間が重なるシステム。
［７］  移動局のシステムであって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信するための受信機インターフェースと、
前記移動局の空間および時間情報の判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データを、第２の衛星の予測軌道データと合成するための合成ユニットと、
前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データを用いて、前記第１の衛星の予測軌道データ中のクロック・バイアスの誤差を補正するための補正ユニットと、を備えるシステム。
［８］  移動局のシステムであって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信するための受信機インターフェースと、
前記移動局の空間および時間情報の判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データを、第２の衛星の予測軌道データと合成するための合成ユニットと、
を備え、前記第１の衛星および前記第２の衛星が、異なる２つの衛星システムに属しているシステム。
［９］  移動局のシステムであって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信するための受信機インターフェースと、
前記移動局の空間および時間情報の判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データを、第２の衛星の予測軌道データと合成するための合成ユニットと、
前記第２の衛星の粗い軌道データに基づく、前記予測軌道データへの近似、および前記粗い軌道データに対する補正を計算するための復元ユニットであって、前記近似が前記移動局によって前記第２の衛星の前記予測軌道データとして用いられる復元ユニットと、
を備えるシステム。
［１０］  移動局のシステムであって、
前記移動局の空間および時間情報の判定のために、複数の衛星からリアルタイム軌道データを受信するための受信機インターフェースと、
前記複数の衛星の前記リアルタイム軌道データを用いて、１つまたは複数の追加衛星の予測軌道データ中のクロック・バイアスの誤差を補正するための補正ユニットと、
を備え、前記複数の衛星における衛星の数が前記移動局の前記空間および時間情報中の未知要素の数以上であるシステム。
［１１］  前記複数の衛星が異なる衛星システムに属している［１０］に記載のシステム。
［１２］  前記１つまたは複数の追加衛星が、第１の衛星システムに属し、前記複数の衛星が他の１つまたは複数の衛星システムに属している［１０］に記載のシステム。
［１３］  前記補正ユニットが、前記複数の衛星のうち第１の衛星の前記リアルタイム軌道データを用いて、前記第１の衛星の前記予測軌道データ中の前記クロック・バイアスの前記誤差を補正するものである［１０］に記載のシステム。
［１４］  移動局であって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信するための手段と、
前記移動局の空間および時間情報の判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データおよび第２の衛星の予測軌道データを合成するための手段と、
を備え、前記第１の衛星および前記第２の衛星が異なる２つの衛星システムに属す移動局。
［１５］  移動局であって、
第１の衛星のリアルタイム軌道データを受信するための手段と、
ユーザ距離精度（ＵＲＡ）、ユーザ距離誤差（ＵＲＥ）、対歴表時（ＴＯＥ）時間、および最終更新からの前記予測軌道データの経過時間の少なくとも１つに基づく、同じ衛星の前記リアルタイム軌道データおよび前記予測軌道データの加重合成を用いることによって、前記移動局の空間および時間情報の判定において、前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データと第２の衛星の予測軌道データを合成するための手段であって、前記リアルタイム軌道データおよび前記予測軌道データは時間が重なる手段と、を備える移動局。
［１６］  コンピュータが空間および時間情報を判定することを可能にするコンピュータプログラム製品であって、
前記コンピュータが所定の動作を実施することを可能にするソフトウェア命令、
前記ソフトウェア命令を保持するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記所定の動作が、
第１の衛星システムから第１の衛星のリアルタイム軌道データを示す情報を受信すること、ならびに
前記第１の衛星の前記リアルタイム軌道データと第２の衛星の予測軌道データとの合成を示す情報を第２の衛星システムから受信することであって、前記第２の衛星システムが、前記第１の衛星システムとは異なることを含むコンピュータプログラム製品。
［１７］  前記所定の動作が、移動局の空間および時間情報を生成するようにさらに適応される［１６］に記載のコンピュータプログラム製品。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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