(57)【要約】【課題】コールドスタート後の測位システムにおける受信器の最初の測位時間を改善することができるエフェメリス収集デバイスおよび方法を提供する。【解決手段】エフェメリス収集デバイスは、第1のエフェメリスサブフレームの同期が完了しない場合に、第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を記憶するように構成されるデータ記憶ユニットと、データ記憶ユニットと結合され、サブフレームシンクロナイザから第1のエフェメリスサブフレームの第2の部分を受け取り、第1のエフェメリスサブフレームの次の送信の間、データ記憶ユニットから第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を取り出すように構成されるサブフレームマージユニットと、を含むことができる。完全な第1のエフェメリスサブフレームは、第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分および第2の部分に基づいて取得される。【選択図】図２
2014228541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1のエフェメリスサブフレームの同期が完了しない場合に、前記第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を記憶するように構成されるデータ記憶ユニットと、
前記データ記憶ユニットと結合されるサブフレームマージユニットと、
を備え、
前記サブフレームマージユニットは、
前記第1のエフェメリスサブフレームの第2の部分を受信し、前記第1のエフェメリスサブフレームの次の送信の間、前記データ記憶ユニットから前記第1のエフェメリスサブフレームの前記第1の部分を取り出し、
前記第1のエフェメリスサブフレームの前記第1の部分および前記第2の部分に基づいて、完全な第1のエフェメリスサブフレームを取得する
ように構成されるエフェメリス収集デバイス。
【請求項２】
前記サブフレームマージユニットに結合され、複数のサブフレームを同期させるように構成されるサブフレームシンクロナイザをさらに備える、請求項１に記載のエフェメリス収集デバイス。
【請求項３】
前記サブフレームシンクロナイザは、前記複数のサブフレームのうちの複数のエフェメリスサブフレームおよび複数のアルマナックサブフレームを特定するようにさらに構成される、請求項２に記載のエフェメリス収集デバイス。
【請求項４】
カウンタをさらに備え、前記カウンタのカウント値は前記データ記憶ユニットに記憶されたビット数を示す、請求項２に記載のエフェメリス収集デバイス。
【請求項５】
前記サブフレームシンクロナイザが第2のサブフレームの同期を完了した後に、前記カウント値に従って前記複数のサブフレームを受信するための開始位置を特定するようにさらに構成され、前記複数のサブフレームは、前記第1のエフェメリスサブフレームおよび前記第1のエフェメリスサブフレームに続く前記第2のサブフレームを含む、請求項４に記載のエフェメリス収集デバイス。
【請求項６】
前記サブフレームシンクロナイザおよび前記サブフレームマージユニットに結合され、前記複数のエフェメリスサブフレームが文字エラーを有するかどうかを検出するように構成されるエフェメリスパーサ
をさらに備え、
エフェメリスサブフレームから文字エラーが検出された場合には、前記エフェメリスサブフレームが廃棄され、
検出された文字エラーを有しない前記複数のエフェメリスサブフレームに基づいて、衛星エフェメリスが取得される、
請求項２に記載のエフェメリス収集デバイス。
【請求項７】
前記サブフレームシンクロナイザに結合され、衛星アルマナックを取得するために複数のアルマナックサブフレームを受け取るように構成されるアルマナックパーサをさらに備える、請求項２に記載のエフェメリス収集デバイス。
【請求項８】
前記エフェメリスパーサは、クロックパラメータをチェックするようにさらに構成され、前記クロックパラメータが、エフェメリスアップデートが発生することを示すかどうかに応じて、前記エフェメリスアップデートが完了するまで、前記エフェメリス収集デバイスは前記複数のサブフレームを廃棄する、請求項６に記載のエフェメリス収集デバイス。
【請求項９】
前記データ記憶ユニットに結合され、航法データを復調して、前記復調されたデータを前記データ記憶ユニットに送るように構成される復調器
をさらに備える、請求項１に記載のエフェメリス収集デバイス。
【請求項１０】
前記複数のサブフレームの各々は、ハンドオーバワードおよびテレメトリワードを含み、前記ハンドオーバワードおよび前記テレメトリワードは、サブフレーム同期を完了するように、およびサブフレームＩＤを示すように、それぞれ構成される、請求項２に記載のエフェメリス収集デバイス。
【請求項１１】
受信器をさらに備え、前記受信器は前記複数のサブフレームを30秒ごとに再送信し、エフェメリスアップデートは2時間ごとに発生する、請求項２に記載のエフェメリス収集デバイス。
【請求項１２】
衛星信号を受信するように構成される信号受信器
と、
エフェメリス収集デバイスと、
を備え、
前記エフェメリス収集デバイスは、
第1のエフェメリスサブフレームの同期が完了しない場合に、前記第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を記憶するように構成されるデータ記憶ユニットと、
前記データ記憶ユニットと結合されるサブフレームマージユニットと、
を備え、
前記サブフレームマージユニットは、
前記第1のエフェメリスサブフレームの第2の部分を受け取り、
前記第1のエフェメリスサブフレームの次の送信の間、前記データ記憶ユニットから前記第1のエフェメリスサブフレームの前記第1の部分を取り出し、
前記第1のエフェメリスサブフレームの前記第1の部分および前記第2の部分に基づいて、完全な第1のエフェメリスサブフレームを取得する
ように構成される
受信器。
【請求項１３】
前記エフェメリス収集デバイスは、前記サブフレームマージユニットに結合され、複数のサブフレームを同期させるように構成されるサブフレームシンクロナイザをさらに備える、請求項１２に記載の受信器。
【請求項１４】
前記エフェメリス収集デバイスは、カウンタをさらに備え、前記カウンタのカウント値は前記データ記憶ユニットに記憶されたビット数を示す、請求項１２に記載の受信器。
【請求項１５】
前記エフェメリス収集デバイスは、前記サブフレームシンクロナイザが第2のサブフレームの同期を完了した後に、前記カウント値に従って複数のサブフレームを受信するための開始位置を特定するように構成され、前記複数のサブフレームは、前記第1のエフェメリスサブフレームおよび前記第1のエフェメリスサブフレームに続く前記第2のサブフレームを含む、請求項１４に記載の受信器。
【請求項１６】
前記エフェメリス収集デバイスは、
前記サブフレームシンクロナイザおよび前記サブフレームマージユニットに結合され、前記複数のエフェメリスサブフレームが文字エラーを有するかどうかを検出するように構成されるエフェメリスパーサ
をさらに備え、
エフェメリスサブフレームから文字エラーが検出された場合には、前記エフェメリスサブフレームが廃棄され、
検出された文字エラーを有しない前記複数のエフェメリスサブフレームに基づいて、衛星エフェメリスが取得される、
請求項１３に記載の受信器。
【請求項１７】
前記サブフレームシンクロナイザに結合され、衛星アルマナックを取得するために複数のアルマナックサブフレームを受け取るように構成されるアルマナックパーサをさらに備える、請求項１３に記載の受信器。
【請求項１８】
前記エフェメリスパーサは、クロックパラメータをチェックするようにさらに構成され、前記クロックパラメータが、エフェメリスアップデートが発生することを示すかどうかに応じて、前記エフェメリスアップデートが完了するまで、受信器プロセッサは前記複数のサブフレームを廃棄する、請求項１６に記載の受信器。
【請求項１９】
前記エフェメリス収集デバイスは、
前記データ記憶ユニットに結合され、航法データを受け取り、復調し、前記復調されたデータを前記データ記憶ユニットに送るように構成される復調器
をさらに含む、請求項１２に記載の受信器。
【請求項２０】
前記複数のサブフレームの各々は、ハンドオーバワードおよびテレメトリワードを含み、前記ハンドオーバワードおよび前記テレメトリワードは、サブフレーム同期を完了するように、およびサブフレームＩＤを示すように、それぞれ構成される、請求項１３に記載の受信器。
【請求項２１】
前記複数のサブフレームを30秒ごとに再送信し、エフェメリスアップデートは2時間ごとに発生する、請求項１３に記載の受信器。
【請求項２２】
第1のエフェメリスサブフレームの同期が完了しない場合に、前記第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分をデータ記憶ユニットに記憶するステップと、
前記第1のエフェメリスサブフレームの次の送信の間、前記第1のエフェメリスサブフレームの第2の部分を受信するステップと、
前記データ記憶ユニットから前記第1のエフェメリスサブフレームの前記第1の部分を取り出すステップと、
前記第1のエフェメリスサブフレームの前記第1の部分および前記第2の部分に基づいて、完全な第1のエフェメリスサブフレームを取得するステップと、
を含むエフェメリス収集方法。
【請求項２３】
前記データ記憶ユニットに記憶されたビット数を計算するステップと、
第2のサブフレームの同期が受信された後に、複数のサブフレームを受信するための開始位置を特定するステップと、
をさらに含み、
前記複数のサブフレームは、前記第1のエフェメリスサブフレームおよび前記第1のエフェメリスサブフレームに続く前記第2のサブフレーム
を含む、請求項２２に記載のエフェメリス収集方法。
【請求項２４】
複数のサブフレームのうちの複数のエフェメリスサブフレームを受信するステップと、
前記複数のエフェメリスサブフレームが文字エラーを有するかどうかを検出するステップと、
エフェメリスサブフレームから文字エラーが検出された場合には、前記エフェメリスサブフレームを廃棄するステップと、
検出された文字エラーを有しない前記複数のエフェメリスサブフレームに基づいて、衛星エフェメリスを取得するステップと、
をさらに含む、請求項２２に記載のエフェメリス収集方法。
【請求項２５】
衛星アルマナックを取得するために前記複数のサブフレームのうちの複数のアルマナックサブフレームを受信するステップをさらに含む、請求項２４に記載のエフェメリス収集方法。
【請求項２６】
クロックパラメータをチェックするステップと、
前記クロックパラメータが、エフェメリスアップデートが発生することを示すかどうかに応じて、前記エフェメリスアップデートが完了するまで、前記複数のサブフレームを廃棄するステップと、
をさらに含む、請求項２３に記載のエフェメリス収集方法。
【請求項２７】
前記複数のサブフレームの各々は、ハンドオーバワードおよびテレメトリワードを含み、前記ハンドオーバワードおよび前記テレメトリワードは、サブフレーム同期を完了するように、およびサブフレームＩＤを示すように、それぞれ構成される、請求項２３に記載のエフェメリス収集方法。
【請求項２８】
前記複数のサブフレームは30秒ごとに再送信され、エフェメリスアップデートは2時間ごとに発生する、請求項２３に記載のエフェメリス収集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エフェメリス収集デバイスおよび方法に関する。
[関係出願]
本願は、2013年5月24日、中華人民共和国国家知識産権局(SIPO)に出願された中国特許出願第201310198994.8号「Ephemeris Collection Device and Method(エフェメリス収集デバイスおよび方法)」の優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、エフェメリス収集デバイスおよび方法に関し、より詳細には、コールドスタート後の測位システムにおける受信器の最初の測位時間(Time To First Fix、TTFF)を改善することに関する。
【背景技術】
【０００３】
現在では、衛星測位技術は多くのアプリケーションで広く使われており、測位システム受信器(例えば、全地球測位システム(GPS)受信器または全地球航法衛星システム(GLONASS)受信器)の性能を評価するために、人々は多くのパラメータを用いる。パラメータの1つは、受信器の電源が投入された時刻と受信器がその現在位置を特定する時刻との間の遅延(TTFFとしても知られる)である。一般的には、最短のTTFFを有する受信器が好ましい。しかし、従来のGPS受信器のTTFFは、30秒から数分に及ぶことがあり得る。受信器がコールドスタート状態(すなわち、情報が利用できない)にある場合には、状況はさらに悪い。例えば、コールドスタート状態では、観測時間、衛星航法情報などの全ては、受信器に知られていない。
【０００４】
受信器が第1の位置座標を出力する前に、それは衛星航法データを復調することによって衛星エフェメリス(軌道パラメータ)の収集を完了しなければならない。したがって、衛星エフェメリス収集の効率は、受信器のTTFF性能の鍵である。GPSを例として、図1は衛星航法データの1ページのデータ構造を示す。1ワードは30ビットから構成され、1サブフレームは10ワードから構成され、1ページ(すなわち、1フレーム)は5サブフレームから構成される。各サブフレームは、送信されるのに6秒を必要とする。したがって、1ページの衛星航法データを送信するために30秒かかる。一般的には、GPS衛星はそのエフェメリスを2時間ごとに更新する。そして、アップデートが発生しない場合には、サブフレーム1〜5で運ばれる情報は30秒ごとに繰り返される。図1に示すように、エフェメリスパラメータはサブフレーム1、サブフレーム2およびサブフレーム3で送信され、アルマナックパラメータはサブフレーム4およびサブフレーム5で送信される。したがって、受信器は、完全な衛星エフェメリスを取得するために、サブフレーム1〜3を収集しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、受信器がコールドスタート状態にある場合には、受信器は、サブフレームの先頭ではなく、サブフレームの中間からビットデータの受信を開始するおそれがある。例えば、受信器は、サブフレーム1のハンドオーバワード(HOW)からビットデータの受信を開始する可能性がある。サブフレーム1のテレメトリ(TLM)ワードが失われるので、受信器は同期を完了することができず、受信器はサブフレーム1を廃棄しなければならない。その結果、サブフレーム2の受信を開始して、後続の動作を実行するために、受信器は5.4秒(すなわち、TLMワードの他にサブフレーム1の他の9ワードを送信するための時間)待たなければならない。そして、それは受信器のTTFF性能を非常に低下させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本開示は、エフェメリス収集デバイスを提供する。一実施形態のエフェメリス収集デバイスは、第1のエフェメリスサブフレームの同期が完了しない場合に、第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を記憶するように構成されるデータ記憶ユニットと、データ記憶ユニットと結合され、第1のエフェメリスサブフレームの第2の部分を受信し、第1のエフェメリスサブフレームの次の送信の間、データ記憶ユニットから第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を取り出すように構成されるサブフレームマージユニットと、を含むことができる。完全な第1のエフェメリスサブフレームは、第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分および第2の部分に基づいて取得される。
【０００７】
本開示は、衛星信号を受信するように構成される信号受信器と、エフェメリスデータ収集デバイスと、を含む衛星受信器をさらに提供する。エフェメリスデータ収集デバイスは、第1のエフェメリスサブフレームの同期が完了しない場合に、第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を記憶するように構成されるデータ記憶ユニットと、データ記憶ユニットと結合され、第1のエフェメリスサブフレームの第2の部分を受信し、第1のエフェメリスサブフレームの次の送信の間、データ記憶ユニットから第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を取り出し、第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分および第2の部分に基づいて、完全な第1のエフェメリスサブフレームを取得するように構成されるサブフレームマージユニットと、を含むことができる。
【０００８】
本開示は、エフェメリス収集方法をさらに提供する。一実施形態では、本方法は、第1のエフェメリスサブフレームの同期が完了しない場合に、第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分をデータ記憶ユニットに記憶するステップと、第1のエフェメリスサブフレームの次の送信の間、第1のエフェメリスサブフレームの第2の部分を受信するステップと、データ記憶ユニットから第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を取り出すステップと、第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分および第2の部分に基づいて、完全な第1のエフェメリスサブフレームを取得するステップと、を含むことができる。
【０００９】
先行技術と比較して、本開示によるエフェメリス収集デバイスおよび方法は、完全なサブフレームを取得するための内容をマージするために、ビットデータ記憶ユニットおよびサブフレームマージユニットを用いる。本開示の新規な方法はエフェメリス収集時間を節約することができる。このようにして、衛星エフェメリスの収集効率を改善して、受信器のコールドスタートの最初の測位時間性能を強化する。
【００１０】
以下に、図面および特定の実施形態と組み合わせて、提案された技術の詳細な説明を与える。そのようにして、本開示の特徴および利点がより明確になる。
【００１１】
請求する発明の主題の実施形態の特徴および利点は、以下の発明を実施するための形態が進展するにつれて、そして図面を参照することで、明確になろう。図面では、類似の符号は類似の部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】衛星航法データの1ページのデータ構造を示す図である。
【図２】本開示の一実施形態による、衛星航法データからエフェメリスを収集するための方法を示す図である。
【図３】本開示の一実施形態による、衛星測位システムの受信器の概略図を示す図である。
【図４】本開示の一実施形態による、エフェメリス収集デバイスの概略図を示す図である。
【図５】本開示の一実施形態による、エフェメリス収集方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、本開示の実施形態について、詳細に参照が成される。本教示はこれらの実施形態に関連して記載されるが、それらは本教示をこれらの実施形態に限定することを意図するものではないことが理解されよう。逆に、本教示は代替例、変形例および均等例をカバーすることを意図するものであり、それらは添付の特許請求の範囲により定義される本教示の趣旨および範囲内に含まれ得る。
【００１４】
さらにまた、本開示の以下の発明を実施するための形態において、多くの具体的な詳細が本開示の完全な理解を提供するために記載される。しかし、これらの具体的な詳細なしに本開示を実施できることが、当業者には認識されるであろう。他の例では、本開示の態様を不必要にあいまいにしないように、周知の方法、手順、構成要素および回路については、詳細に記載することはしていない。
【００１５】
図2は、本開示の一実施形態による、衛星航法データからエフェメリスを収集するための方法を示す。図2に示すように、サブフレーム1〜5の各々はテレメトリ(TLM)ワードおよびハンドオーバワード(HOW)を含み、それらはサブフレームの同期およびサブフレームIDの指示のためにそれぞれ用いることができる。サブフレーム1〜3の各々は8ワードのエフェメリスパラメータをさらに含み、サブフレーム4〜5の各々は8ワードのアルマナックパラメータをさらに含む。一使用事例では、GPS受信器がコールドスタート状態にある場合は、それがある特定のサブフレーム(すなわち、第1のサブフレーム)の中間からビットデータの受信を開始する可能性がある。この時点で、GPS受信器は衛星航法データの1ページに関して第1の受信したビットデータの位置(例えば、第1の受信したビットデータが衛星航法データのどのサブフレーム、どのワード、そしてどのビットに対応するか)を知らない。第1の受信したビットデータの位置は、受信器がサブフレームの受信を開始するための開始位置と呼ぶこともできる。このサブフレームのTLMワード(ワード1)が失われるので、GPS受信器は同期を完了することができない。本開示によるGPS受信器は、このサブフレームを廃棄する代わりに、航法ビットデータの記憶を開始する。一旦、受信器が第2のサブフレーム(エフェメリスサブフレームまたはアルマナックサブフレーム)の同期を完了すると、第2のサブフレームのTLMワード(ワード1)に含まれるプリアンブル情報および第2のサブフレームのHOWワード(ワード2)に含まれるサブフレームIDに従って、第1の受信したビットデータの位置および第1のサブフレームと第2のサブフレームとの間のサブフレーム境界が受信器によって特定され得る。
【００１６】
図2に示す実施形態において、一使用事例では、GPS受信器は、コールドスタート状態にあってもよく、サブフレーム1の中間(例えば、t1の時点)からビットデータの受信を開始してもよい。本開示の一実施形態では、サブフレーム1は、第1のエフェメリスサブフレームと呼ぶことができる。GPS受信器は、第1のエフェメリスサブフレームの受信したビットデータ(例えば、第1の部分)をメモリ(例えば、ビットデータ記憶ユニット)に記憶する。この時点で、GPS受信器は衛星航法データの1ページに関して第1の受信したビットデータの位置(例えば、第1の受信したビットデータが衛星航法データのどのサブフレーム、どのワード、そしてどのビットに対応するか)を知らない。このサブフレーム1のTLMワード(ワード1)が失われるので、GPS受信器は同期を完了することができない。従来の方法とは異なり、本開示によるGPS受信器は、航法ビットデータをメモリに記憶し始めて、メモリに記憶されたビット数を示すカウンタ(メモリに含まれるか、またはメモリに結合される)を起動させる。t2とt3との間の期間に、GPS受信器は、サブフレーム2のTLMワード(ワード1)およびHOWワード(ワード2)を受信する。それから、TLMワード(ワード1)に含まれるプリアンブル情報に従って、GPS受信器はサブフレーム2の同期を完了する。さらにまた、HOWワード(ワード2)に含まれるサブフレームIDに従って、GPS受信器は、現在受信しているサブフレームがサブフレーム2であると特定する。本開示の一実施形態では、サブフレーム2は、第2のエフェメリスサブフレームと呼ぶことができる。サブフレーム2の同期を完了した後に、GPS受信器は、カウンタのカウント値に従って、その後に受信する各サブフレームの開始位置を特定することができる。例えば、図2に示す実施形態における一使用事例では、t3の時点で、カウンタのカウント値は、メモリに記憶された220ビットの衛星航法データがあることを示すことができる。1ワードが30ビットから構成されるので、GPS受信器は完全な7ワードと10ビットが記憶されていることを導き出すことができる。さらにまた、それらの7ワードのうちの2ワードがサブフレーム2のTLMワード(ワード1)およびHOWワード(ワード2)を含むので、GPS受信器は他の記憶され
た部分がサブフレーム1のワード5の第21〜第30ビットおよびワード6〜10であることを導き出すことができる。それは、コールドスタート後の第1の受信したビットデータがサブフレーム1のワード5の第21ビットであることを意味する。したがって、第1の受信したビットデータの位置に従って、GPS受信器は、サブフレーム1の以前受信していない部分(例えば、第2の部分)は、サブフレーム1のワード1からサブフレーム1のワード5の第20ビットまでであることを特定する。サブフレーム1〜5で運ばれる情報は30秒ごとに繰り返されるので、GPS受信器はサブフレーム5を受信した後にサブフレーム1の収集を継続する。今度は、GPS受信器は、t4とt5との間の期間に以前受信していない部分(サブフレーム1のワード1からサブフレーム1のワード5の第20ビットまで)を収集することを必要とするだけである。t1とt2との間に受信した第1の部分(サブフレーム1のワード5の第21〜第30ビットおよびワード6〜10)およびt4とt5との間に受信した第2の部分(サブフレーム1のワード1からサブフレーム1のワード5の第20ビットまで)に基づいて(例えば、マージすることによって)、完全なサブフレーム1を取得することができる。したがって、図2に示すように、t5の時点で、GPS受信器は、衛星エフェメリスを取得するためのサブフレーム1〜3を完全に収集する。従来の方法(すなわち、t1の時点でサブフレーム1を廃棄し、t2とt6との間の期間にサブフレーム1〜3を収集する)と比較して、衛星航法データからエフェメリスを収集する、本開示によるGPS受信器は、時間を節約することができる(例えば、図2の例では3.2秒)。このようにして、衛星エフェメリスの収集効率を改善し、GPS受信器のTTFF性能を強化する。
【００１７】
一実施形態では、受信器は、サブフレーム1のクロック情報番号(IODC)パラメータならびに/またはサブフレーム2および3の軌道情報番号(IODE)パラメータをさらにチェックすることができる。これらのパラメータが、現在のクロックタイムがエフェメリスアップデートタイム(例えば、2時間ごと)に近いことを示す場合には、それはエフェメリスアップデートが発生しそうであることを意味する。この状況では、エフェメリスアップデートが完了されるまで、GPS受信器はサブフレームを収集するのを止める。
【００１８】
図2ではGPS受信器がサブフレーム1のワード5の第21ビットからビットデータの受信を開始するが、開始位置は例として示したに過ぎず、限定するためではない点に留意する必要がある。エフェメリスを収集するための節約される時間は、異なる開始位置に応じて、0秒から6秒まで変化する可能性がある。さらにまた、図2はGPSシステムおよびGPS受信器の衛星航法データの構造に基づいて示したが、本開示はこれに限定されず、他のタイプの衛星測位システムおよびサブフレーム構造に適用できることを当業者は理解すべきである。
【００１９】
図3は、本開示の一実施形態による、衛星測位システム(例えば、GPSまたはGLONASS)の受信器300の概略図を示す。受信器300は、アンテナ302、無線周波数(RF)ユニット304、アナログデジタル変換器(ADC)306およびプロセッサ308を含む。受信器300は、アンテナ302から衛星信号を受信し、アンテナ302に結合されたRFユニット304によって、衛星信号の増幅およびダウンコンバージョン動作を実行する。この段階では、衛星信号はアナログ形式である。アナログデジタル変換器(ADC)306は、無線周波数ユニット304に結合され、アナログ衛星信号をデジタル形式に変換するように構成される。それから、デジタル化された衛星信号は、アナログデジタル変換器306に結合されたプロセッサ308に送られる。プロセッサ308は、エフェメリスおよびアルマナックを含む航法ビットデータを収集するように構成される。
【００２０】
図4は、本開示の一実施形態による、エフェメリス収集デバイス400の概略図を示す。エフェメリス収集デバイス400は、図3のプロセッサ308に実装することができ、それは受信器のコールドスタートの後に、第1のエフェメリスサブフレームおよび第1のエフェメリスサブフレームに続く第2のサブフレームを含む複数のサブフレームを受け取るように構成される。図4に示すように、エフェメリス収集デバイス400は、復調器401、データ記憶ユニット402、サブフレームマージユニット403、サブフレームシンクロナイザ404、エフェメリスパーサ決定器405、エフェメリスパーサ406、およびアルマナックパーサ407を含む。復調器401は、航法ビットデータを受け取り、復調し、復調されたビットデータをデータ記憶ユニット402およびサブフレームシンクロナイザ404に送る。データ記憶ユニット402は、第1のエフェメリスサブフレームの同期が完了されない場合には、受信した第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を記憶するように構成される。サブフレームシンクロナイザ404は、その後受信した各サブフレームを同期させ、複数のエフェメリスサブフレームおよび複数のアルマナックサブフレームを(例えば、サブフレームのTLMワードおよびHOWワードをチェックすることによって)特定するように構成される。サブフレームマージユニット403は、サブフレームシンクロナイザ404から第1のエフェメリスサブフレームの第2の部分を受け取り、第1のエフェメリスサブフレームの次の再送の間に、ビットデータ記憶ユニット402から第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分を読み取るように構成される。サブフレームマージユニット403は、第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分および第2の部分をマージすることによって、完全な第1のエフェメリスサブフレームを取得する。
【００２１】
上述したように、復調器401は、ビットデータが完全なサブフレームに属しているか否かに関わらず、航法ビットデータを受け取り、復調し、復調されたビットデータをデータ記憶ユニット402に送る。理想的な場合には、受信した航法ビットデータが完全である(すなわち、受信器がサブフレームの先頭からビットデータの受信を開始する)場合には、データ記憶ユニット402にビットデータを記憶する必要がない(例えば、完全なサブフレームに関係するデータをデータ記憶ユニット402から消去することができる)。受信器は、サブフレーム同期を完了し、サブフレームIDを特定するために、サブフレームシンクロナイザ404を用いる。航法ビットデータの1ページの1つのGPSサブフレームについて、そのサブフレームがサブフレーム4およびサブフレーム5(すなわち、衛星アルマナックデータを含むアルマナックサブフレーム)の1つであると特定された場合には、サブフレームシンクロナイザ404は、衛星アルマナックを取得するために、アルマナックサブフレームをアルマナックパーサ407に直接送る。サブフレームがサブフレーム1からサブフレーム3(すなわち、衛星エフェメリスデータを含むエフェメリスサブフレーム)までのうちの1つであると特定された場合には、エフェメリスサブフレームがエフェメリスパーサ決定器405に送られる。エフェメリスパーサ決定器405は、エフェメリスサブフレームが文字エラーを有するかどうかを検出するように構成される。エフェメリスサブフレームから文字エラーが検出された場合には、エフェメリス収集デバイス400は、エフェメリスサブフレームを廃棄し、次の再送信を待つことができる。それ以外の場合には、エフェメリス収集デバイス400は、衛星エフェメリスを取得するために、検出された文字エラーなしで、エフェメリスパーサ406にエフェメリスサブフレームを送ることができる。一実施形態では、エフェメリスパーサ決定器405は、サブフレーム1のクロック情報番号(IODC)パラメータならびに/またはサブフレーム2および3の軌道情報番号(IODE)パラメータをさらにチェックすることができる。これらのパラメータが、現在のクロックタイムがエフェメリスアップデートタイム(例えば、2時間ごと)に近いことを示す場合には、それはエフェメリスアップデートが発生しそうであ
ることを意味する。この状況では、GPS受信器は、エフェメリスアップデートが完了するまでサブフレームの収集を中止する。
【００２２】
しかし、通常、受信した航法ビットデータは、完全でない(すなわち、受信器が第1のサブフレームの中間からビットデータの受信を開始するので、第1のサブフレームの同期を完了することができない)。一旦、サブフレームシンクロナイザ404が第2のサブフレーム(エフェメリスサブフレームまたはアルマナックサブフレーム)の同期を完了すると、第2のサブフレームのTLMワード(ワード1)に含まれるプリアンブル情報および第2のサブフレームのHOWワード(ワード2)に含まれるサブフレームIDに従って、ビットデータを受信する開始位置および第1のサブフレームと第2のサブフレームとの間のサブフレーム境界が受信器によって特定され得る。それから、受信器はデータ記憶ユニット402に記憶されたデータを消去することができ、それは完了したサブフレーム同期と関係する。例えば、サブフレームシンクロナイザ404が第2のサブフレームの同期を完了すると、データ記憶ユニット402は第2のサブフレームと関係するデータを消去し、第1のエフェメリスサブフレーム(すなわち、第1のエフェメリスサブフレームの第1の部分)と関係するビットデータがデータ記憶ユニット402にまだ記憶されていることを見いだす。コストを節約するために、一実施形態では、ビットデータ記憶ユニット402のサイズは、1サブフレームおよび別の2ワードのフレームヘッド(すなわち、360ビット)を記憶できるように構成することができる。しかし、それに限定されるわけではなく、データ記憶ユニット402のサイズはいかなる好適な値にも設定することができることを、当業者は理解すべきである。第1のエフェメリスサブフレームのこれらのデータ(すなわち、第1の部分)は、第1のエフェメリスサブフレームの別の部分(すなわち、第2の部分)と共に、完全な第1のエフェメリスサブフレームを取得するためにサブフレームマージユニット403によって用いられる。
【００２３】
限定するためではなく例として記載する図2と組み合わせて、一使用事例では、GPS受信器はサブフレーム1のワード5の第21ビットからビットデータの受信を開始し、サブフレーム1の同期は完了され得ない。サブフレームシンクロナイザ404がサブフレーム2の同期を完了すると(t3の時点で)、データ記憶ユニット402がサブフレーム1(すなわちt1とt2との間に収集された第1の部分、すなわちワード5の第21〜第30ビットおよびワード6〜10)と関係するビットデータをまだ記憶していることが分かる。例えば、プロセッサ308は、データ記憶ユニット402に結合されるかまたはデータ記憶ユニット402に含まれるカウンタ(図4には示さず)を含むことができ、カウンタのカウント値はデータ記憶ユニット402に記憶されたビット数を示す。サブフレーム2の同期が完了した後に、その後受信する各サブフレームの開始位置がカウンタのカウント値に従って特定される。具体的には、例えば、カウンタのカウント値は、データ記憶ユニット402に記憶された220ビットの衛星航法データがあることを示す。1ワードは30ビットから構成されるので、プロセッサ308は完全な7ワードおよび10ビットが記憶されていることを導き出すことができる。さらにまた、それらの7ワードのうちの2ワードがサブフレーム2のTLMワード(ワード1)およびHOWワード(ワード2)であるとすると、GPS受信器は、他の記憶された部分がサブフレーム1のワード5の第21〜第30ビットおよびワード6〜10であることを導き出すことができる。それは、コールドスタート後の第1の受信したビットデータがサブフレーム1のワード5の第21ビットであることを意味する。それから第1の受信したビットデータの位置に従って、GPS受信器は、完全なサブフレーム1を取得するために、次にサブフレーム1が再送信されるときにサブフレーム1の第2の部分(すなわち、ワード1からワード5の第20ビットまで)を受信することがなお必要であると決定する。
【００２４】
サブフレームシンクロナイザ404は、TLMワード(ワード1)に含まれるプリアンブル情報およびHOWワード(ワード2)に含まれるサブフレームIDに従って、サブフレーム2〜5の同期を完了することができる。サブフレーム2および3は、衛星エフェメリスを取得するために、エフェメリスパーサ決定器405およびエフェメリスパーサ406に送られる。そして、サブフレーム4および5は、衛星アルマナックを取得するために、アルマナックパーサ407に送られる。サブフレーム1〜5で運ばれる情報は30秒ごとに繰り返されるので、GPS受信器はサブフレーム5を受信した後にサブフレーム1の受信を継続する。今度は、GPS受信器は、t4とt5の間の期間に以前受信していない部分(すなわち、サブフレーム1のワード1からサブフレーム1のワード5の第20ビットまで)を収集することを必要とするだけである。サブフレームシンクロナイザ404は、航法ビットデータの第2の部分をサブフレームマージユニット403に送る。そして、サブフレームマージユニット403は、データ記憶ユニット402からサブフレーム1の第1の部分(すなわち、ワード5の第21〜第30ビットおよびワード6〜10)を読み取る。サブフレームマージユニット403は、完全なサブフレーム1を取得するために、航法ビットデータの第1の部分および第2の部分をマージするように構成される。そして、サブフレームマージユニット403は、マージされたサブフレーム1をエフェメリスパーサ決定器405に送る。上記の説明と同様に、エフェメリスパーサ決定器405は、エフェメリスサブフレームが文字エラーを有するかどうかを検出するように構成される。サブフレーム1から文字エラーが検出された場合には、エフェメリス収集デバイス400はサブフレーム1を廃棄する。それ以外の場合には、エフェメリス収集デバイス400は、衛星エフェメリスを取得するために、検出された文字エラーなしで、エフェメリスパーサ406にサブフレーム1を送ることができる。一実施形態では、エフェメリスパーサ決定器405は、サブフレーム1のクロック情報番号(IODC)パラメータならびに/またはサブフレーム2および3の軌道情報番号(IODE)パラメータをさらにチェックすることができる。これらのパラメータが、現在のクロックタイムがエフェメリスアップデートタイム(例えば、2時間ごと)に近いことを示す場合には、それはエフェメリスアップデートが発生しそうであることを意味する。この状況では、エフェメリスアップデートが完了されるまで、サブフレーム1〜3を廃棄することができる。
【００２５】
従来の航法データ処理とは異なり、本開示によるエフェメリス収集デバイスは、データ記憶ユニットおよびサブフレームマージユニットを含む。受信器が第1のサブフレームの中間から第1のエフェメリスサブフレームの受信を開始した場合には、受信した第1のエフェメリスサブフレームの航法ビットデータ(第1の部分)をデータ記憶ユニット402に記憶する。サブフレームシンクロナイザ404が第2のサブフレーム(エフェメリスサブフレームまたはアルマナックサブフレーム)の同期を完了した後に、第2のサブフレームのTLMワード(ワード1)に含まれるプリアンブル情報および第2のサブフレームのHOWワード(ワード2)に含まれるサブフレームIDに従って、第1の受信したビットデータの位置および第1のサブフレームと第2のサブフレームとの間のサブフレーム境界が受信器によって特定され得る。したがって、第1のエフェメリスサブフレームの次の送信の間、GPS受信器は、第1のエフェメリスサブフレームの以前受信していないビットデータ(第2の部分)を収集することを必要とするだけである。それから、サブフレームマージユニット403は、第1の部分および第2の部分をマージすることによって、完全な第1のエフェメリスサブフレームを取得することができる。本開示のエフェメリス収集デバイスおよび受信器は、エフェメリス収集時間を節約することができる。このようにして、衛星エフェメリスの収集効率を改善して、受信器のコールドスタート後の最初の測位時間性能を強化する。
【００２６】
本開示によるエフェメリス収集デバイス400が、主としてエフェメリスを収集するための時間を改善することを意図している点に留意すべきである。したがって、記述を単純化して本教示の本質を強調するために、上記の図面は、衛星エフェメリスデータを含むサブフレームをマージし、それからサブフレームをエフェメリスパーサ決定器およびエフェメリスパーサに送ることのみを示す。しかし、実際の動作では(例えば、GPS受信器を用いて)、GPS受信器がサブフレーム4のワード5の第21ビットからビットデータの受信を開始した場合には、GPS受信器はサブフレーム4の同期を完了することができず、それは受信したサブフレーム4の第1の部分をビットデータ記憶ユニット402に一時的に記憶する。サブフレーム5の同期が完了された後に、GPS受信器は上述したように第1の受信したビットデータおよびサブフレーム境界の位置を特定することができる。それから、GPS受信器は、サブフレーム4の以前記憶された部分を廃棄することができ、あるいはエフェメリスサブフレームのマージと同様な方法でアルマナックサブフレーム4をマージすることができるが、これは本開示を限定するものではない。また、図4の説明では、GPS受信器がサブフレーム1のワード5の第21ビットからビットデータの受信を開始するが、この開始位置は例として示したに過ぎず、限定するためではないことにも留意してほしい。エフェメリスを収集するために節約される時間は、異なる開始位置に応じて0秒から6秒まで変化することができる。さらにまた、図4ではGPSサブフレームおよびGPS受信器に関して記載しているが、本開示が他の種類の衛星測位システムおよびサブフレーム構造にも適用され、それが本開示を限定するものではないことを当業者は理解すべきである。
【００２７】
図5は、本開示の一実施形態による、エフェメリス収集方法のフローチャート500を示す。図5は、図2、図3および図4と組み合わせて記載されている。しかし、それはそれらの実施形態に限定されない。
【００２８】
ステップ502では、復調器401が航法データを受け取り、データを復調する。
【００２９】
ステップ504では、サブフレームシンクロナイザ404はサブフレーム同期が完了され得るかどうかをチェックする。受信した航法データが完全であり、サブフレームシンクロナイザ404がサブフレーム同期を完了することが可能である(すなわち、受信器がサブフレームの先頭からデータの受信を開始する)場合には、ステップ506へ進み、サブフレームシンクロナイザ404は、そのサブフレーム同期を完了し、そのサブフレームIDを特定する。ステップ508では、サブフレームIDは、サブフレームが衛星エフェメリスデータまたは衛星アルマナックデータを含むかどうかを識別するために用いられる。サブフレームが衛星エフェメリスデータを含むエフェメリスサブフレームである場合には、ステップ510へ進み、サブフレームは、エフェメリスパーサ決定器405およびエフェメリスパーサ406に送られる。サブフレームが衛星アルマナックデータを含むアルマナックサブフレームである場合には、ステップ512へ進み、サブフレームは、アルマナックパーサ407に送られる。
【００３０】
ステップ504において、受信した航法データが完全でなく、サブフレームシンクロナイザ404がサブフレーム同期を完了することが可能でない(すなわち、受信器がサブフレームの中間からデータの受信を開始する)場合には、受信したサブフレームの第1の部分はデータ記憶ユニット402に一時的に記憶される(ステップ514)。サブフレームシンクロナイザ404が次のサブフレームの同期を完了すると、データ記憶ユニット402が残りのビットデータをまだ記憶していることを、サブフレームシンクロナイザ404が見いだすことができる。次の再送信の間、サブフレームマージユニット403は、サブフレームシンクロナイザ404からエフェメリスサブフレームの第2の部分を受け取り(ステップ516)、データ記憶ユニット402からエフェメリスサブフレームの第1の部分を読み取る。第1の部分および第2の部分をマージすることによって、完全なエフェメリスサブフレームが取得される(ステップ518)。それから、ステップ510へ進み、サブフレームはエフェメリスパーサ決定器405およびエフェメリスパーサ406に送られる。
【００３１】
本開示によるエフェメリス収集方法500が、主としてエフェメリスの収集の速度を上げることを意図している点に留意してほしい。したがって、記述を単純化して本教示の本質を強調するために、上記のステップは、衛星エフェメリスデータを含むサブフレームをマージし、それからサブフレームをエフェメリスパーサ決定器およびエフェメリスパーサに送るだけである。しかし、実際の動作では(例としてGPS受信器を挙げると)、GPS受信器がサブフレーム4のワード5の第21ビットからビットデータの受信を開始すると仮定すると、GPS受信器はサブフレーム4の同期を完了することができず、それは受信したサブフレーム4の第1の部分をデータ記憶ユニット402に一時的に記憶する。サブフレーム5の同期が完了された後に、GPS受信器は上述したように第1の受信したビットデータおよびサブフレーム境界の位置を特定することができる。それから、GPS受信器は、サブフレーム4の以前記憶された部分を廃棄することができ、あるいはエフェメリスサブフレームのマージと同様な方法でアルマナックサブフレーム4をマージすることができるが、これは本開示を限定するものではない。
【００３２】
上記の記述および図面が本開示の実施形態を表しているが、添付した特許請求の範囲において定義される本開示の原理の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な追加、変更および置換が成され得ることが理解されよう。当業者には明らかなように、本教示は、形式、構造、配置、規模、材料、要素および構成要素の多くの変更を伴って用いることができ、そうでなければ本教示の実施で用いることができる。そして、本開示の原理を逸脱することなく、それらは特定の環境および動作要件に特に適合される。したがって、本開示の実施形態は、全ての点で、例示的であって限定的ではないとみなされるべきであって、本教示の範囲は添付した特許請求の範囲およびそれらの適法な均等例によって示され、上記の記載に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３３】
300  受信器
302  アンテナ
304  無線周波数(RF)ユニット
306  アナログデジタル変換器
308  プロセッサ
400  エフェメリス収集デバイス
401  復調器
402  データ記憶ユニット
403  サブフレームマージユニット
404  サブフレームシンクロナイザ
405  エフェメリスパーサ決定器
406  エフェメリスパーサ
407  アルマナックパーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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