(57)【要約】【課題】従来の受信器では１つの衛星測位システムからしか衛星信号を受信して位置決めまたは測位を実施することができない点を解決する。【解決手段】位置決めモジュールを開示する。位置決めモジュールは、衛星選択モジュールとフィルタを備える。衛星選択モジュールは、１つまたは複数の位置決め衛星を１つまたは複数の衛星測位システムの複数の衛星から選択し、１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報を出力するように構成される。衛星選択モジュールに接続されたフィルタが、１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報を受信し、位置決めモジュールの位置情報を計算するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の衛星測位システムの複数の衛星から１つまたは複数の位置決め衛星を選択し、前記１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報を出力するように構成された衛星選択モジュールと、
前記１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報を受信し、位置決めモジュールの位置情報を計算するように構成された、前記衛星選択モジュールに接続されたフィルタと、
を備える、位置決めモジュール。
【請求項２】
前記衛星情報は、対応する位置決め衛星の信号周波数、疑似距離、位置座標、および速度情報のうち１つまたは複数を含む、請求項１に記載の位置決めモジュール。
【請求項３】
前記フィルタはカルマン・フィルタを含み、位置決めモジュールの位置情報の計算は、カルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づく前記位置情報の計算を含む、請求項１に記載の位置決めモジュール。
【請求項４】
カルマン・フィルタは、
前記１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報に従って、カルマン・フィルタの初期状態ベクトルおよび誤差共分散を計算するように構成された、初期状態計算モジュールと、
カルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて現在時刻の状態ベクトルを計算するように構成されたカルマン・フィルタ計算モジュールであって、前記状態ベクトルは位置決めモジュールの位置情報を含む、カルマン・フィルタ計算モジュールと、
を備える、請求項３に記載の位置決めモジュール。
【請求項５】
前記状態ベクトルは、位置決めモジュールの位置情報、位置決めモジュールの速度情報、位置決めモジュールと前記複数の衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する位置決めモジュールの変位、および位置決めモジュールにおけるクロックのタイミング変化率を含む、請求項４に記載の位置決めモジュール。
【請求項６】
前記状態ベクトルは（７＋Ｍ）個の次元を有し、Ｍは、前記１つまたは複数の位置決め衛星が選択される衛星測位システムの数である、請求項４に記載の位置決めモジュール。
【請求項７】
カルマン・フィルタ計算モジュールは、過去の時刻の状態ベクトルと現在時刻の観測ベクトルに従ってカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて現在時刻の前記状態ベクトルを更新し、前記観測ベクトルは、前記１つまたは複数の位置決め衛星の疑似距離と位置決めモジュールから前記１つまたは複数の位置決め衛星への位置決めモジュールの速度ベクトルの成分を含む、請求項４に記載の位置決めモジュール。
【請求項８】
前記観測ベクトルは２＊Ｎ個の次元を有し、Ｎは位置決め衛星の数である、請求項７に記載の位置決めモジュール。
【請求項９】
複数の受信衛星信号の周波数を位置決め装置により生成された信号の周波数と混合して複数の中間周波数（ＩＦ）信号を生成するように構成された無線周波数（ＲＦ）モジュールであって、前記複数の受信衛星信号は１つまたは複数の衛星測位システムの１つまたは複数の衛星により送信される無線周波数（ＲＦ）モジュールと、
前記複数のＩＦ信号を処理し、前記１つまたは複数の衛星の衛星情報を計算し、前記複数の受信衛星信号を分類するように構成されたベースバンド信号処理モジュールと、
前記ベースバンド信号処理モジュールに接続され、１つまたは複数の位置決め衛星を前記複数の受信衛星信号の分類に従って前記１つまたは複数の衛星から選択し、位置決め装置の位置情報を計算するように構成された位置決めモジュールと、
を備える、位置決め装置。
【請求項１０】
位置決め装置の位置決め情報の計算は、前記１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報に従ってカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて位置決め情報の計算を含む、請求項９に記載の位置決め装置。
【請求項１１】
位置決めモジュールは、
前記位置決め情報を前記１つまたは複数の衛星から選択し、前記衛星情報を出力するように構成された衛星選択モジュールであって、前記衛星情報は、対応する位置決め衛星の信号周波数、疑似距離、位置座標、および速度情報のうち１つまたは複数を含む、衛星選択モジュールと、
前記１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報を受信し、位置決め装置の位置情報を計算するように構成された、前記衛星選択モジュールに接続されたフィルタと、
を備える、請求項９に記載の位置決め装置。
【請求項１２】
前記フィルタはカルマン・フィルタを含み、
前記１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報に従って、カルマン・フィルタの初期状態ベクトルおよび誤差共分散を計算するように構成された、初期状態計算モジュールと、
カルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて現在時刻の状態ベクトルを計算するように構成されたフィルタ計算モジュールであって、前記状態ベクトルは位置決めモジュールの位置情報を含む、フィルタ計算モジュールと、
を備える、請求項１１に記載の位置決め装置。
【請求項１３】
前記状態ベクトルは、位置決め装置の位置情報、位置決め装置の速度情報、位置決め装置と前記１つまたは複数の衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する位置決め装置の変位、および位置決め装置におけるクロックのタイミング変化率を含む、請求項１２に記載の位置決め装置。
【請求項１４】
前記状態ベクトルは（７＋Ｍ）個の次元を有し、Ｍは、前記１つまたは複数の位置決め衛星が選択される衛星測位システムの数である、請求項１２に記載の位置決め装置。
【請求項１５】
フィルタ計算モジュールは、過去の時刻の状態ベクトルと現在時刻の観測ベクトルに従ってカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて現在時刻の前記状態ベクトルを更新し、前記観測ベクトルは、前記１つまたは複数の位置決め衛星の疑似距離と位置決めモジュールから前記１つまたは複数の位置決め衛星への位置決めモジュールの速度ベクトルの成分を含む、請求項１２に記載の位置決め装置。
【請求項１６】
前記観測ベクトルは２＊Ｎ個の次元を有し、Ｎは位置決め衛星の数である、請求項１２に記載の位置決め装置。
【請求項１７】
位置決め装置のための位置決め方法であって、
複数の衛星信号を受信するステップであって、前記複数の衛星信号は１つまたは複数の衛星測位システムの１つまたは複数の衛星により送信されるステップと、
前記衛星信号を捕捉し追跡することによって、前記１つまたは複数の衛星の衛星情報を計算し、前記複数の衛星信号を分類するステップと、
前記複数の衛星信号の分類に従って、１つまたは複数の位置決め衛星を前記１つまたは複数の衛星から選択するステップと、
位置決め装置の位置情報を計算するステップと、
を含む、位置決め方法。
【請求項１８】
前記位置情報を計算するステップは、
前記１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報に従ってカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて位置情報を位置決め装置により計算するステップと、
カルマン・フィルタの現在時刻で観測ベクトルを決定するステップであって、前記観測ベクトルは、前記１つまたは複数の位置決め衛星の疑似距離および位置決めモジュール装置から前記１つまたは複数の位置決め衛星への前記１つまたは複数の位置決め衛星の速度ベクトルの成分を含む、ステップと、
過去の時刻の状態ベクトルと現在時刻の観測ベクトルに従ってカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて現在時刻の状態ベクトルを更新するステップであって、前記状態ベクトルは、位置決め装置の位置情報、位置決め装置の速度情報、位置決め装置と前記１つまたは複数の衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する位置決め装置の変位、および位置決め装置におけるクロックのタイミング変化率を含む、ステップと、
を含む、請求項１７に記載の位置決め方法。
【請求項１９】
過去の時刻の状態ベクトルと現在時刻の観測ベクトルに従ってカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて現在時刻の状態ベクトルを更新するステップは、
過去の時刻の状態ベクトルに従って現在時刻の状態ベクトルの推定値を計算するステップと、
過去の時刻の誤差共分散に従って現在時刻の誤差共分散の推定値を計算するステップと、
現在時刻の誤差共分散の推定値に従ってカルマン・フィルタ利得を計算するステップと、
カルマン・フィルタ利得に従って現在時刻の状態ベクトルと更新し、現在時刻の状態ベクトルの推定値と現在時刻の観測ベクトルを更新するステップと、
を含む、請求項１７に記載の位置決め方法。
【請求項２０】
位置決め装置の位置情報を計算するステップはさらに、
カルマン・フィルタ利得に従って現在時刻の誤差共分散を更新し、現在時刻の誤差共分散の推定値を更新するステップ
を含む、請求項１９に記載の位置決め方法。
【請求項２１】
現在時刻の誤差共分散と現在時刻の状態ベクトルに従って次の時刻の状態ベクトルを計算するステップをさらに含む、請求項１８に記載の位置決め方法。
【請求項２２】
前記観測ベクトルは２＊Ｎ個の次元を有し、Ｎは位置決め衛星の数である、請求項１８に記載の位置決め方法。
【請求項２３】
前記状態ベクトルは（７＋Ｍ）個の次元を有し、Ｍは、前記１つまたは複数の位置決め衛星が選択される衛星測位システムの数である、請求項１８に記載の位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１３年３月２０日出願の米国係属出願の一部継続出願であり、中華人民共和国国家知的産権局（ＳＩＰＯ）に２０１２年３月３１日に出願された中国特許出願第２０１２１００９２７２９．７号に対する優先権を主張する。本願はまた、中華人民共和国国家知的産権局（ＳＩＰＯ）に２０１３年３月２４日に出願された中国特許出願第２０１３１０１９６９７８．５号に対する優先権の利益を主張する。これらは全て、引用により全体として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に、測位技術の分野に関し、特に、位置決めモジュール、位置決め装置、および衛星の位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、世界には４つの衛星測位システム、即ち、それぞれ中国、米国、ロシア、およびヨーロッパで開発された北斗（Ｃｏｍｐａｓｓ）衛星測位システム、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星測位システム、およびガリレオガリレオ衛星測位システムがある。北斗衛星測位システムは、中国により独自に開発され、他の衛星測位システムから独立して動作することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、受信器は、１つの衛星測位システムからしか衛星信号を受信して位置決めまたは測位を実施することができない。しかし、かかる従来式の受信機の位置決め精度は比較的低い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１実施形態では位置決めモジュールを開示する。位置決めモジュールは衛星選択モジュールおよびフィルタを備える。当該衛星選択モジュールは、１つまたは複数の衛星測位システムの複数の衛星から１つまたは複数の位置決め衛星を選択し、当該１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報を出力するように構成される。当該フィルタは、当該１つまたは複数の位置決め衛星の衛星情報を受信し、フィルタ・アルゴリズムに基づいて位置決めモジュールの位置情報を計算するように構成される。
【０００６】
別の実施形態では位置決め装置を開示する。位置決め装置は、複数の受信衛星信号の周波数を位置決め装置により生成された信号の周波数と混合して複数の中間周波数（ＩＦ）信号を生成するように構成された無線周波数（ＲＦ）モジュールであって、当該複数の受信衛星信号は１つまたは複数の衛星測位システムの１つまたは複数の衛星により送信される無線周波数（ＲＦ）モジュールと、当該ＩＦ信号を処理し、当該１つまたは複数の衛星の衛星情報を計算し、当該複数の受信衛星信号を分類するように構成されたベースバンド信号処理モジュールと、当該ベースバンド信号処理モジュールに接続され、１つまたは複数の位置決め衛星を当該複数の受信衛星信号の分類に従って当該１つまたは複数の衛星から選択し、位置決め装置の位置情報を計算するように構成された位置決めモジュールと、を備える。
【０００７】
さらに別の実施形態では位置決め装置のための位置決め方法を開示する。当該方法は、複数の衛星信号を受信するステップであって、当該複数の衛星信号は１つまたは複数の衛星測位システムの１つまたは複数の衛星により送信されるステップと、当該衛星信号を捕捉し追跡することによって、当該１つまたは複数の衛星の衛星情報を計算し、当該複数の衛星信号を分類するステップと、当該複数の衛星信号の分類に従って、１つまたは複数の位置決め衛星を当該１つまたは複数の衛星から選択するステップと、位置決め装置の位置情報を計算するステップと、を含む。
【０００８】
諸請求項の発明の要旨の諸実施形態の機能と利点は、下記の発明を実施するための形態を説明するにつれ、図面を参照して明らかになろう。図面では、同じ参照番号は同じ部分を指す。これらの例示的な諸実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。これらの諸実施形態は非限定的かつ例示的な実施形態であり、同じ参照番号は幾つかの図面にわたって同じ構造を表すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の１実施形態に従う例示的な受信器を示すブロック図である。
【図２】本発明の１実施形態に従う測位方法を示す流れ図である。
【図３】本発明の１実施形態に従う測位方法におけるプロセスを示す流れ図である。
【図４】本発明の１実施形態に従う例示的な測位方法を示す流れ図である。
【図５】本発明の１実施形態に従う位置決め装置の例示的なブロック図である。
【図６】本発明の１実施形態に従う位置決め装置における位置決めモジュールの例示的なブロック図である。
【図７】本発明の１実施形態に従う、衛星測位システムにおけるカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づく位置決め方法を示す流れ図である。
【図８】本発明の１実施形態に従う衛星位置決め方法を示す流れ図である。
【図９】それぞれ、単一のＧＰＳ衛星測位システムにおけるカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて計算した軌道と、２相モード衛星測位システムにおけるカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて計算した軌道の比較を示すグラフの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の諸実施形態を詳細に参照する。本発明をこれらの諸実施形態に関して説明するが、当該諸実施形態が本発明をこれらの諸実施形態に限定しようするものではないことは理解される。その反対に、本発明は代替物、修正物、および均等物を包含しようとするものであり、これらは添付の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨と範囲内に含まれる。
【００１１】
さらに、本発明の以下の詳細な説明では、多数の具体的な詳細を説明して本発明の徹底的な理解を与える。しかし、これらの具体的な詳細なしに本発明を実施できることは当業者には理解される。他の事例では、公知な方法、手続き、構成要素、および回路については、本発明の諸態様を不必要に不明瞭にしないために詳細には説明していない。
【００１２】
本発明の測位システムには、北斗（Ｃｏｍｐａｓｓ）衛星測位システム、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星測位システム、ガリレオ衛星測位システム、または今日もしくは将来利用可能な他の任意の衛星測位システムを含めてもよい。各衛星測位システムが１つまたは複数の衛星を含んでもよい。例えば、北斗衛星測位システムは、９個の北斗衛星を含み、２０２０年までには３０個までの利用可能な衛星を含むかもしれない。本発明では、受信器が受信できる信号を送信する衛星を位置決め衛星と称する。位置決め衛星から送信された信号を衛星信号と称する。例えば、受信器が６個の北斗衛星から北斗衛星信号を受信できる場合には、これらの６北斗衛星は北斗位置決め衛星と呼ばれる。
【００１３】
図１は、本発明の１実施形態に従う受信器１００のブロック図を示す。本実施形態では、受信器１００は検出モジュール１０および計算モジュール２０を備える。検出モジュール１０を、測位に関する１つまたは複数の信号を検出および／または受信し、１つまたは複数の信号を送信した１つまたは複数の衛星測位システムを決定するように構成してもよい。当該１つまたは複数の信号が、１つまたは複数の衛星測位システムにおける衛星から送信された衛星信号であってもよい。
【００１４】
検出モジュール１０が、受信衛星信号が１つまたは複数の衛星測位システムから送信されたかどうかを検出してもよい。例えば、検出モジュール１０が、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）技術を使用する北斗衛星信号、ＧＰＳ衛星信号およびガリレオ衛星信号を、受信衛星信号のＩ分岐通常測位信号に従って検出してもよく、受信衛星信号の周波数に従ってＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）技術を使用する、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星信号を検出してもよい。
【００１５】
計算モジュール２０を、検出モジュール１０に接続し、１つまたは複数の信号に基づいて受信器１００にある測位情報を取得し計算するように構成してもよい。当該測位情報を、決定された１つまたは複数の測位システムに関連付けてもよい。計算モジュール２０をさらに、受信器１００と衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する受信器１００の変位、即ち、受信器１００の局所クロックと第１の衛星測位システムのクロックの間のクロック・バイアスに対応する変位を、受信衛星信号に基づいて計算するように構成してもよい。例えば、計算モジュール２０が、受信器１００と各衛星測位システムの間の各クロック・バイアスに対応する受信器１００の各変位を、受信衛星信号に基づいて計算することができる。計算モジュール２０は、本例では、配分ユニット２１、捕捉追跡ユニット２２、および計算ユニット２３を備える。
【００１６】
配分ユニット２１は、検出した各衛星測位システムにおける位置決め衛星にリソースを配分するように構成してもよい。捕捉追跡ユニット２２を、配分ユニット２１により配分したリソースを有する位置決め衛星を捕捉し追跡して、衛星情報を位置決め衛星を取得するように構成してもよい。衛星により提供された衛星情報が、対応する位置決め衛星の疑似距離、位置座標、速度情報および周波数情報を含んでもよい。計算ユニット２３を、受信器の測位情報、受信器１００と各衛星測位システムの間の各クロック・バイアスに対応する受信器の各変位を計算するように構成してもよい。
【００１７】
計算モジュール２０がさらに、識別ユニット（図１では図示せず）を備えることができる。当該識別ユニットは、受信した衛星信号に対応する各衛星測位信号における冗長な位置決め衛星を特定するように構成してもよい。例えば、当該識別ユニットが、多数の誤差を有する衛星情報（例えば、疑似距離およびドップラ測定値）を提供する位置決め衛星を冗長な衛星と特定してもよい。識別した冗長な衛星からの衛星信号を破棄し、受信器の位置の計算に使用しなくともよい。１実施形態では、当該識別ユニットが、ＲＡＩＭ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）方法を用いて冗長な衛星を識別してもよい。当該識別ユニットが、各受信器ループの出力パラメータ、例えば、キャリア周波数の変動、疑似距離測定値の変動等に従って冗長な衛星を識別することもできる。
【００１８】
図２は、本発明の１実施形態に従う測位方法を示す。図２を、図１と組み合わせて説明する。具体的なプロセスを図２に示してあるが、かかるプロセスは例である。即ち、本発明は、図２に示すプロセスの変形を実施するのに良く適している。
【００１９】
Ｓ１０で、受信器１００の検出モジュール１０が測位に関する１つまたは複数の信号を受信してもよい。Ｓ２０で、１つまたは複数の測位システムを決定してもよい。当該１つまたは複数の信号を１つまたは複数の測位システムから送信してもよい。例えば、当該１つまたは複数の測位システムが異なる衛星測位システムであってもよい。Ｓ３０で、測位情報を当該１つまたは複数の信号に基づいて取得してもよい。当該測位情報を、決定した１つまたは複数の測位システムに関連付けてもよい。受信器１００の計算モジュール２０が当該測位情報を計算してもよい。計算モジュール２０が、衛星信号を複数の衛星測位システムから受信したときに、受信器と各衛星測位システムの間の各クロック・バイアスに対応する受信器１００の各変位を、検出した衛星測位システムから受信した衛星信号に従って計算してもよい。
【００２０】
位置決め衛星により提供された衛星信号が、位置決め衛星の疑似距離、位置座標情報、周波数情報、ドップラ情報、天体暦情報、および速度情報等を含むことができる。受信器１００の測位情報が、受信器１００の位置座標情報および受信器１００の速度情報を含んでもよい。
【００２１】
ＧＬＯＮＡＳＳ衛星信号はＦＤＭＡ技術に基づくので、Ｓ１０でＧＬＯＮＡＳＳ衛星信号を周波数に従って区別することができる。他方、北斗衛星信号、ＧＰＳ衛星信号およびガリレオ衛星信号はＣＤＭＡ技術に基づくので、Ｓ１０で受信器１００は受信衛星信号が１つまたは複数の衛星信号からのものかどうかを検出することができる。受信器１００は、Ｉ分岐通常測位符号を用いることによって受信衛星信号からＧＰＳ衛星信号、北斗衛星信号、およびガリレオ衛星信号を区別することができる。
【００２２】
１実施形態では、北斗衛星信号とＧＰＳ衛星信号を次式で表すことができる。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
ここで、ＳｊはＩＤがｊである衛星から送信された衛星信号を表し、ＡはＩ分岐で変調した通常測位符号の振幅を表し、ＣはＩ分岐通常測位符号を表し、ＤはＩ分岐における測位メッセージ・データを表し、ｆは衛星信号のキャリア周波数を表し、ｔは衛星信号の送信時刻を表し、θは各衛星信号の初期キャリア位相を表し、θの値は衛星ごとに異なる可能性がある。上述のパラメータは全て、対応する衛星に既知であってもよい。当該パラメータを、衛星信号を捕捉し追跡することによって受信器１００で取得することができる。ｆの値は各衛星測位システムで異なってもよい。北斗衛星信号、ＧＰＳ衛星信号およびガリレオ衛星信号がＣＤＭＡ技術に基づくことができるので、同一信号セグメントにおける当該３つの衛星測位システムの送信周波数は同一であってもよい。
【００２５】
各北斗衛星、ＧＰＳ衛星、およびガリレオ衛星の疑似乱数（ＰＲＮ）列は一意であってもよい。したがって、衛星の種類をＰＲＮ列、即ち、式（１）のパラメータＣに基づいて決定することができる。受信器１００に関して、利用可能な衛星信号を、衛星の疑似乱数列を再確立することによって取得し識別することができる。
【００２６】
例えば、ＰＲＮ列を確立するための方法を、各衛星測位システムのＩＣＤ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ）から取得することができる。したがって、受信器１００が、衛星信号の可能な受信周波数とＰＲＮ情報を検索してもよい。衛星の衛星信号を受信した後、受信器１００は、Ｉ分岐における測位メッセージ・データＤと衛星信号の初期キャリア位相θを取得することができる。ベースバンド・チャネルが、衛星のＰＲＮ列に従ってＰＲＮ列を確立してもよい。受信器１００が衛星を捕捉し追跡してもよい。衛星の捕捉と追跡に成功した場合には、現在の衛星信号を入力信号に含めることができる。さらに、確立したＰＲＮ列が捕捉し追跡した衛星信号のＰＲＮ列に対応するときには、ＣＤＭＡ信号の間に高い関連性がある。例えば、確立したＰＲＮ列が捕捉し追跡した衛星信号のＰＲＮ列と同じであるときには、相関ピークがＣＤＭＡ信号の間で生じる。したがって、受信器１００は、衛星の捕捉が成功したかどうかを、捕捉閾値に基づいてＣＤＭＡ信号の相関ピークを検出することによって検出することができる。
【００２７】
衛星は、２種類の測位信号をブロードキャストすることができる。これらはそれぞれ、衛星信号のＩ分岐とＱ分岐でエンコードされる。例えば北斗衛星測位システムに関して、衛星信号のＩ分岐は民間の通常測位符号であり、衛星信号のＱ分岐は専門の正確な測位符号（例えば、軍事利用）であり受信器１００は認証後にＱ分岐を受信できるにすぎない。
【００２８】
以下では、受信器１００の位置情報を計算するための詳細な方法を、図３を参照して説明する。図３は、本発明の１実施形態に従う、複数の衛星測位システムに基づいて測位するためのプロセスを示す。図３を、図１および図２と組み合わせて説明する。１実施形態では、図３に示すプロセスを図２に示すＳ３０に含めてもよい。
【００２９】
Ｓ１７１で、受信器１００は、検出した衛星測位システムの位置決め衛星にリソースを配分することができる。例えば、受信器１００は、位置決め衛星の可視性、性能および環境に基づいて位置決め衛星にリソースを配分してもよい。配分されたリソースが、ハードウェア・リソースである捕捉チャネルと追跡チャネルを含んでもよく、ソフトウェア・リソースであるＣＰＵシステム・リソースを含んでもよい、等である。
【００３０】
衛星の可視性を、受信器１００が受信した位置決め衛星天体暦に基づいて決定することができる。換言すれば、受信器１００が、位置決め衛星が受信器１００の視界内にあるかどうかを検出してもよい。位置決め衛星が受信器１００の視界内にある場合には、受信器１００は位置決め衛星にリソースを配分することができ、そうでなければ、受信器１００はリソースを配分せず、または、位置決め衛星に対して配分されたリソースを減らしてもよい。さらに、衛星信号の符号化形式が異なってもよい。異なる形式での衛星信号のスキャン時間が同一でなくともよい。スキャン時間が長すぎる場合には、位置決め効率が低下するおそれがある。したがって、リソースを配分するときに、スキャン時間を受信器１００により考慮してもよい。
【００３１】
Ｓ１７２で、受信器１００が、配分されたリソースを有する位置決め衛星を捕捉し追跡して、各位置決め衛星の疑似距離、位置座標、速度情報および周波数情報等のような衛星情報を位置決め衛星から取得してもよい。位置決め衛星の測定した疑似距離が誤差を有することがある。他の衛星により生じた測定誤差の位置決め結果に及ぼす影響を軽減するために、誤差が許容可能でないときに位置決め衛星の数を増加させることができる。したがって、位置決め精度を改善させることができる。例えば、１実施形態では、位置決め衛星の数が１２であってもよく、別の実施形態では、位置決め衛星の数が８であってもよい。
【００３２】
Ｓ１７４で、受信器１００が、受信器１００の位置情報、速度情報、および受信器１００と各衛星測位システムの間の各クロック・バイアスに対応する受信器１００の各変位を、Ｓ１７２で受信した衛星情報に従って計算してもよい。受信器１００が、ｋを１より大きい整数として、受信した衛星信号がｋ個の衛星測位システムからのものであるときに、以下の式に従って当該位置情報と変位を計算してもよい。
【００３３】
【数２】
2014186032.tif 000004
【００３４】
上の式において、ρ１１乃至ρ１ｍはそれぞれ第１の衛星測位システムからのｍ個の位置決め衛星の疑似距離を表し、ρ２１乃至ρ２ｎはそれぞれ第２の衛星測位システムからのｎ個の位置決め衛星の疑似距離を表し、ρｋ１乃至ρｋｐはそれぞれｋ番目の衛星測位システムからのｐ個の位置決め衛星の疑似距離を表す。位置決め衛星の疑似距離を、受信器１００の追跡ループにより測定することができる。上の式において、（ｘ１ｉ、ｙ１ｉ、ｚ１ｉ）は第１の衛星測位システムからの位置決め衛星ｉの位置座標を表し、１≦ｉ≦ｍである。（ｘ２ｊ、ｙ２ｊ、ｚ２ｊ）は、第２の衛星測位システムからの位置決め衛星ｊの位置座標を表し、１≦ｊ≦ｎである。（ｘｋｏ、ｙｋｏ、ｚｋｏ）は、ｋ番目の衛星測位システムの位置決め衛星ｏの位置座標を表し、１≦ｏ≦ｐかつ１≦ｍ＋ｎ＋ｐ≦１２である。各位置決め衛星の位置座標を、対応する位置決め衛星の軌道パラメータと位置決め時間に従って計算することができる。上の式において、ｂｕ１は受信器１００と第１の衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する受信器１００の変位を表す。同様に、ｂｕ２は、受信器１００と第２の衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する受信器１００の変位を表す。ｂｕｋは、受信器１００とｋ番目の衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する受信器１００の変位を表す。（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）は、受信器１００の位置座標を表す。
【００３５】
座標（ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）は地球中心・地球固定（ＥＣＥＦ）座標であってもよい。地球中心・地球固定（ＥＣＥＦ）座標システムでは、地球の中心が座標の原点を表す。Ｚ軸は地球の回転軸方向に沿って北向きを指し、Ｘ軸は緯度経度位置（０、０）を指し、Ｙ軸は９０度の経度を指す。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は右手系の座標システムから構成される。
【００３６】
例えば、１実施形態では、受信衛星信号は２つの衛星測位システム、例えば、北斗衛星測位システムとＧＰＳシステムからのものである。かかる実施形態では、上述の式では、ｋは２に等しく、式（２−１１）乃至（２−２ｎ）を使用して、受信器１００の位置情報を計算することができる。かかる状況では、５つの未知数、即ち、ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ、ｂｕ１およびｂｕ２が存在する。その結果、少なくとも５つの位置決め衛星が位置決め計算を実施する必要があるかもしれない。
【００３７】
衛星情報が２つの衛星測位システムから受信される第１の状況を当該衛星情報が１つの衛星測位システムから受信される第２の状況と比較すると、第１の状況では、受信器１００と追加の衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する受信器１００のさらなる変位を計算して、計算した測位情報を補正することを含んでもよい。したがって、第２の状況と比較して、位置決め精度を第１の状況において改善することができる。同様に、受信した衛星情報が３つ以上の衛星測位システムからのものである場合には、受信器１００と各衛星測位システムの間の各クロック・バイアスに対応する受信器１００の各変位を利用して、受信器１００の位置情報を計算してもよい。さらに、受信器１００が北斗衛星測位システム、ＧＰＳシステム、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星測位システムおよびガリレオ衛星測位システムを全て利用することができる。即ち、受信した衛星情報が上述の衛星測位システムの１つまたはそれらの組合せからのものであってもよい。
【００３８】
簡単のため、上述の式（２−１１）乃至（２−ｋｐ）を次式（３）のように確立することができる。
【００３９】
【数３】
2014186032.tif 000005
【００４０】
ここで、ρｉｊは、ｉ番目の衛星測位システムにおけるｊ番目の位置決め衛星の疑似距離を表し、ｂｕｉは、受信器１００とｉ番目の衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する受信器１００の変位、即ち、受信器１００の局所クロックとｉ番目の衛星測位システムのクロックの間のクロック・バイアスに対応する変位を表し、（ｘｉｊ、ｙｉｊ、ｚｉｊ）は、ｉ番目の衛星測位システムにおけるｊ番目の位置決め衛星の位置座標を表し、（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）は、受信器１００の位置座標を表す。
【００４１】
幾つかの事例では、衛星測位システムに対する利用可能な位置決め衛星の数が比較的少なくてもよい。かかる事例では、位置決め精度が低い可能性がある。したがって、受信器が複数の衛星測位システムから衛星信号を受信できる場合には、利用可能な位置決め衛星の数を増加させることができ、それにより、位置決め精度と速度測定精度を改善することができる。
【００４２】
受信器１００の速度情報を、以下の式（４）に従って計算することができる。
【００４３】
【数４】
2014186032.tif 000006
【００４４】
ここで、ｆｉｊは、ｉ番目の衛星測位システムにおけるｊ番目の位置決め衛星から受信器１００により受信された衛星信号の受信周波数を表し、ｆＴｉｊは、ｉ番目の衛星測位システムにおけるｊ番目の位置決め衛星により送信された衛星信号の送信周波数を表す。同一の衛星測位システムからの衛星信号の送信周波数が同一であってもよい。例えば、ｉ番目の衛星測位システムが３つの衛星を含む場合には、ｆＴｉ１＝ｆＴｉ２＝ｆＴｉ３である。例えば、北斗衛星からの衛星信号Ｂ１の送信周波数が１．５６１０９８ｅ９Ｈｚであってもよく、ＧＰＳ衛星からの衛星信号Ｌ１の送信周波数が１．５７５４２ｅ９Ｈｚであってもよい。本実施形態では、受信周波数および送信周波数を周波数情報に含めてもよい。式（４）では、ｃは光速を表し、ｃ＝２．９９７９２４５８ｅ８ｍ／ｓである。（ｖｉｊ＿ｘ、ｖｉｊ＿ｙ、ｖｉｊ＿ｚ）は、ｉ番目の衛星測位システムにおけるｊ番目の位置決め衛星の速度ベクトルを表し、位置決め衛星の天体暦と現在時刻に従って計算することができる。（ａｉｊ＿ｘ、ａｉｊ＿ｙ、ａｉｊ＿ｚ）は、受信器１００に対するｉ番目の衛星測位システムにおけるｊ番目の位置決め衛星の方向ベクトルを表し、ａｉｊ＿ｘ＝（ｘｉｊ−ｘｕ）／ｒ、ａｉｊ＿ｙ＝（ｙｉｊ−ｙｕ）／ｒ、ａｉｊ＿ｚ＝（ｚｉｊ−ｚｕ）／ｒである。ｒは、受信器１００からｉ番目の衛星測位システムにおけるｊ番目の位置決め衛星への距離を表し、（ｘｉｊ、ｙｉｊ、ｚｉｊ）は、ｉ番目の衛星測位システムにおけるｊ番目の位置決め衛星の位置座標を表し、（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）は、受信器１００の位置座標を表し、
【００４５】
【数５】
2014186032.tif 000007
【００４６】
は、受信器１００の速度ベクトルを表し、
【００４７】
【数６】
2014186032.tif 000008
【００４８】
は、受信器１００におけるクロックのタイミング変化率、即ち、受信器１００におけるクロック変動の割合を表す。衛星測位システムにおけるクロックは安定であり、したがって、タイミング変動率を受信器１００のクロックと関連付けることができると仮定できる。タイミング変動率は、受信器１００と衛星測位システムの間のクロック・バイアスの一次導関数である。
【００４９】
受信器１００の位置情報と速度情報を上述の式に従って計算した後、受信器１００が測位に対する測位経路を生成することができる。
【００５０】
１例では、衛星の疑似距離の測定やドップラ測定において比較的誤差が少ないときには、位置決め衛星の数を増加させることによって位置決め計算の精度を高めることができる。例えば、衛星の追跡品質が貧弱な場合には、衛星により提供される衛星情報における衛星の疑似距離およびドップラ測定値に大量の測定誤差がある可能性がある。この状況では、位置決め衛星の数が増加したときに位置決め精度が低下する可能性がある。したがって、衛星情報（例えば、疑似距離およびドップラ測定値）に多数の誤差をもたらす位置決め衛星を特定する必要がある。
【００５１】
かかる事例では、別のプロセスＳ１７３（図３では図示せず）を、Ｓ１７２を実施した後かつＳ１７４を実施する前に実施することができる。受信器１００の計算モジュール２０の識別ユニットが、受信した衛星情報に従って各衛星測位システムにおける冗長な位置決め衛星を特定してもよい。特定した冗長な衛星からの衛星信号を破棄し、受信器１００の位置を計算するために使用しなくともよい。例えば、当該識別ユニットが、多数の誤差を有する衛星情報（例えば、疑似距離およびドップラ測定値）を提供する位置決め衛星を冗長な衛星と特定することができる。１実施形態では、ＲＡＩＭ方法を用いて冗長な衛星を特定することができる。当該識別ユニットはまた、各受信器ループの出力パラメータ、例えば、キャリア周波数の変動、疑似距離測定の変動等に従って冗長な衛星を特定することができる。
【００５２】
図４は、本発明の１実施形態に従う例示的な測位方法を示す。北斗（Ｃｏｍｐａｓｓ）衛星測位システムとＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の例を用いて、図４を図１と組み合わせて説明する。
【００５３】
Ｓ１１で、受信器１００の検出モジュール１０がＧＰＳ衛星信号を受信してもよい。受信器１００がＧＰＳ衛星信号を受信した場合には、Ｓ１２で検出モジュール１０がさらに、受信器１００が北斗衛星信号を受信したかどうかを検出してもよい。そうではなく、受信器１００がＧＰＳ衛星信号を受信しない場合には、Ｓ１３で受信器１００の検出モジュール１０は依然として北斗衛星信号を受信したかどうかを検出してもよい。衛星信号がＧＰＳシステムまたは北斗システムの何れかからも受信されない場合には、Ｓ１４で、位置検出を実施することができず検出モジュール１０が衛星信号の検出を継続する、即ち、Ｓ１１に再び戻る。
【００５４】
北斗衛星信号とＧＰＳ衛星信号がＣＤＭＡ技術に基づくので、受信器１００は、それぞれ、Ｓ１１、Ｓ１２、およびＳ１３でＩ分岐通常測位符号を使用することによって受信衛星信号からＧＰＳ衛星信号と北斗衛星を区別することができる。
【００５５】
受信器１００が北斗衛星信号ではなくＧＰＳ衛星信号を検出した場合には、Ｓ１５で受信器１００は、ＧＰＳ衛星信号に基づいて単一モードで位置決めを実施することができる。受信器１００がＧＰＳ衛星信号を受信せず、北斗衛星信号を受信した場合には、Ｓ１６で受信器１００は、北斗衛星信号に基づいて単一モードで位置決めを実施してもよい。
【００５６】
Ｓ１６で、例えば、受信器１００が北斗衛星信号を受信したとき、受信器１００の位置情報、および、受信器１００と北斗衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する受信器１００の変位を、以下のように式（５−１）乃至（５−ｎ）に従って計算することができる。
【００５７】
【数７】
2014186032.tif 000009
【００５８】
ここで、ρ１乃至ρｎは、それぞれｎ個の北斗位置決め衛星の疑似距離を表し、ρ１乃至ρｎを受信器１００の追跡ループにより計算することができ、（ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）はｉ番目の北斗位置決め衛星の位置座標を表し、１≦ｉ≦ｎである。（ｘｉ、ｙｉ、ｚｉ）を、ｉ番目の北斗位置決め衛星の軌道パラメータと位置決め時間に従って計算することができる。当該軌道パラメータを、Ｉ分岐で測位メッセージ・データＤを復調し、衛星信号を追跡し固定した後に衛星測位システムのＩＣＤドキュメントを分析し収集することによって、取得することができる。式（５−１）乃至（５−ｎ）では、ｂｕは、受信器１００と北斗衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する受信器１００の変位を表し、（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）は受信器１００の位置座標を表す。式（５−１）乃至（５−ｎ）には４つの未知数、即ち、ｘｕ、ｙｕ、ｚｕおよびｂｕがある。当該４つの未知数を、少なくとも４つの北斗位置決め衛星からの衛星情報に従って計算することができる。
【００５９】
受信器１００がＧＰＳ衛星信号だけでなく北斗衛星信号も受信する場合には、Ｓ１７で受信器１００が、位置決めを２相モードで実施することができる。即ち、受信器１００はＳ１７でＧＰＳ衛星信号および北斗衛星信号に同時に従って位置決めを実施することができる。受信器１００は、式（２−１１）乃至（２−２ｎ）に従って位置情報を計算することができる。かかる状況では、５つの未知数、即ち、ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ、ｂｕ１およびｂｕ２が存在し、その結果、少なくとも５つの位置決め衛星が位置決め計算を実施する必要がありうる。
【００６０】
以上の説明は例示の目的のためにすぎず、本発明の範囲を限定しようとするものではないことは理解される。検出モジュール１０がさらに、受信衛星信号がガリレオシステム、ＧＬＯＮＡＳＳシステム、または他の任意の代替または追加の衛星測位システムからのものであるかどうかを検出できることは理解される。衛星信号を様々な衛星測位システムから検出する順序をランダムに選択することができ、当該順序は上の例で開示した順序に限定されないことも理解される。
【００６１】
測位方法の諸態様を、上で概観したように、プログラミングで具体化してもよい。当該技術のプログラム態様を、一般に、一種の機械読取可能媒体に保持されるかまたは当該媒体で具体化される、実行可能データおよび／または関連データの形態の「製品」と考えてもよい。有形の非一時的な「記憶」タイプの媒体には、様々な半導体メモリ、テープ・ドライブ、ディスク・ドライブ等のような、コンピュータ、プロセッサ等に対するメモリもしくは他の記憶、またはそれらの関連モジュールの一部または全部が含まれる。これらは、ソフトウェア・プログラミングに対して任意の時刻に記憶を提供することができる。
【００６２】
ソフトウェアの全部または一部を、種々の時点で、インターネットまたは他の様々な電気通信ネットワークのようなネットワークを介して通信してもよい。かかる通信により、例えば、ソフトウェアを或るコンピュータまたはプロセッサから別のコンピュータまたはプロセッサにロードすることができる。したがって、ソフトウェア要素を運搬できる別の種類の媒体には、有線および光の地上線ネットワークを通じて、ならびに、様々なエア・リンクを介して、ローカル装置間の物理インタフェースにわたって使用されるような、光波、電波、電磁波が含まれる。有線リンクまたは無線リンク、光リンク等のような、かかる波を伝播する物理要素を、ソフトウェアを運搬する媒体と考えてもよい。本明細書で使用する際、有形の「記憶」媒体に限定しない限り、コンピュータまたは機械「読取可能媒体」とは、プロセッサに実行用に命令を提供することに参加する任意の媒体をいう。
【００６３】
したがって、機械読取可能媒体は多数の形態をとりうる。この形態には、限定ではなく、有形の記憶媒体、搬送波媒体または物理送信媒体が含まれる。不揮発性記憶媒体には、例えば、任意のコンピュータ（複数可）等における任意の記憶装置のような、光ディスクまたは磁気ディスクが含まれる。これらを使用して、図示したシステムまたは任意のその構成要素を実装してもよい。揮発性記憶媒体には、かかるコンピュータ・プラットフォームの主記憶のような動的メモリが含まれる。有形の送信媒体には、同軸ケーブル、銅線および光ファイバが含まれる。これらは、コンピュータ・システム内部でバスを形成する配線も含む。搬送波送信媒体は、電気信号もしくは電磁信号、または無線周波数（ＲＦ）および赤外線（ＩＲ）データ通信の最中に生成されたものような音波もしくは光波の形をとることができる。コンピュータ読取可能媒体の一般的な形態には、したがって、例えば、フロッピ・ディスク、フレキシブル・ディスク、ハード・ディスク、磁気テープ、他の任意の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤまたはＤＶＤ−ＲＯＭ、他の任意の光媒体、パンチ・カード、紙テープ、穴のパターンを有する他の任意の物理記憶媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭおよびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、他の任意のメモリ・チップもしくはカートリッジ、搬送波伝送データもしくは命令、かかる搬送波を伝送するケーブルもしくはリンク、または、コンピュータがプログラミング・コードおよび／もしくはデータをそこから読み取ることができる他の任意の媒体が含まれる。これらの形態のコンピュータ読取可能媒体の多くが、１つまたは複数の命令の１つまたは複数の列を実行用にプロセッサに運搬することを必要としてもよい。
【００６４】
以上の説明と図面は本発明の諸実施形態を提供するが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の原理の趣旨と範囲から逸脱しない様々な追加、修正、および置換えを行ってもよいことは理解される。形態、構造、配置、比率、材料、要素、および構成要素を多数修正して本発明を使用してもよく、それ以外では、本開示の実施において本発明を使用してもよく、これらは本発明の原理から逸脱しない特定の環境と動作要件に特に適合されていることは当業者には理解される。ここで開示した実施形態はしたがって、全ての点において例示的であって限定的ではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲とその法的均等物により示され以上の説明には限定されないと考えるべきである。
【００６５】
図５は、本発明の１実施形態に従う位置決め装置の例示的なブロック図を示す。図５に示すように、位置決め装置を複数の衛星測位システムで実装してもよい。
【００６６】
図５に示すように、位置決め装置５００（例えば、受信器）が、アンテナ５０６、ＲＦ（無線周波数）モジュール５０８、ベースバンド信号処理モジュール５１０、位置決めモジュール５１２、およびアプリケーション・モジュール５１４を備えてもよい。図５の例では、位置決め装置５００が衛星信号を第１の衛星測位システム５０２と第２の衛星測位システム５０４から受信する。１実施形態では、第１の衛星測位システム５０２は、衛星５０２１乃至５０２Ｊ（Ｊは１より大きい整数）を備えてもよい。第２の衛星測位システム５０４は、衛星５０４１乃至５０４Ｋ（Ｋは１より大きい整数）を備えてもよい。図５に示した例は例示的であって本発明の範囲を限定しようとするものではなく、他の数の衛星測位システムを本発明において適用できることに留意されたい。
【００６７】
１実施形態では、位置決め装置５００が衛星信号を複数の衛星測位システムからアンテナ５０６を介して受信する。より具体的には、図５に示すように、位置決め装置５００は衛星信号を第１の衛星測位システム５０２における衛星５０２１乃至５０２Ｊから受信し、衛星信号を第２の衛星測位システム５０４における衛星５０４１乃至５０４Ｋから受信する。図５で示した例では、位置決め装置５００が複数の衛星測位システムから衛星信号を受信できるので、アンテナ５０６を様々な周波数で衛星信号を受信するためのマルチモード・アンテナとして構成してもよい。
【００６８】
ＲＦモジュール５０８は、アンテナ５０６から衛星信号を受信し、受信衛星信号の周波数を、位置決め装置５００により生成された信号の周波数と混合して中間周波数（ＩＦ）信号を生成する。Ａ／Ｄ装置（図５では図示せず）により増幅し変換した後、変換されたＩＦ信号をベースバンド信号処理モジュール５１０に送信する。
【００６９】
ベースバンド信号処理モジュール５１０は、受信したＩＦ信号を捕捉し、追跡し、復号化して衛星の周波数情報と疑似距離を取得して衛星を分類してもよい。衛星信号を捕捉し追跡することによって、ベースバンド信号処理モジュール５１０は衛星を分類し、当該衛星の周波数情報と疑似距離を取得する。即ち、ベースバンド信号処理モジュール５１０は、受信衛星信号を送信した衛星測位システムにおける衛星を特定する。衛星の周波数情報は、位置決め装置５００により受信された衛星の周波数である。１実施形態では、衛星信号がＦＤＭＡ技術に基づく場合には、位置決め装置５００が受信衛星信号を周波数に従って特定することができる。位置決め装置５００は、Ｉ分岐通常測位符号を用いることによって、ＣＤＭＡ技術に基づく衛星信号を特定することができる。
【００７０】
より具体的には、ＣＤＭＡ技術に基づく衛星信号、例えば、北斗衛星信号およびＧＰＳ衛星信号を次式により表すことができる。
【００７１】
【数８】
2014186032.tif 000010
【００７２】
ここで、ＳｊはＩＤがｊである衛星から送信された衛星信号を表し、ＡはＩ分岐で変調した通常測位符号の振幅を表し、ＣはＩ分岐通常測位符号を表し、ＤはＩ分岐における測位メッセージ・データを表し、ｆは衛星信号のキャリア周波数を表し、ｔは衛星信号の送信時刻を表し、ｊは衛星の識別（ＩＤ）を表し、θは各衛星信号の初期キャリア位相を表し、θの値は衛星ごとに異なる可能性がある。上述のパラメータは全て、対応する衛星に既知であってもよい。当該パラメータを、衛星信号を捕捉し追跡することによって位置決め装置５００で取得することができる。
【００７３】
各ＣＤＭＡ衛星信号は、疑似乱数（ＰＲＮ）を生成するための一意な規則を有する。したがって、衛星信号の種類を疑似乱数列、即ち、式（６）のパラメータＣに基づいて特定することができる。位置決め装置５００に関して、衛星の疑似乱数列を再確立することによって、利用可能な衛星信号を捕捉し特定することができる。
【００７４】
例えば、ＰＲＮ列を確立するための方法を、各衛星測位システムのＩＣＤ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ）から取得することができる。したがって、位置決め装置５００が、衛星信号の可能な受信周波数とＰＲＮ情報を検索してもよい。衛星から衛星信号を受信した後、位置決め装置５００は、Ｉ分岐における測位メッセージ・データＤと衛星信号の初期キャリア位相θを取得することができる。ベースバンド・チャネルが、衛星のＰＲＮ列に従ってＰＲＮ列を確立してもよい。位置決め装置５００が衛星を捕捉し追跡してもよい。衛星の捕捉と追跡に成功した場合には、現在の衛星信号を入力信号に含めることができる。さらに、確立したＰＲＮ列が捕捉し追跡した衛星信号のＰＲＮ列に対応するときには、ＣＤＭＡ信号の間に高い相関ピークが生ずる。例えば、確立したＰＲＮ列が捕捉し追跡した衛星信号のＰＲＮ列と同じであるときには、相関ピークがＣＤＭＡ信号の間で生じる。したがって、位置決め装置５００は、衛星の捕捉が成功したかどうかを、捕捉閾値に基づいてＣＤＭＡ信号の相関ピークを検出することによって検出することができる。
【００７５】
ベースバンド信号処理モジュール５１０は、衛星信号を捕捉し、追跡し、復号化した後に複数の衛星の周波数情報と疑似距離を取得することができる。位置決めモジュール５１２は、衛星の周波数情報、疑似距離、および分類結果をベースバンド信号処理モジュール５１０から受信して、適切な位置決め衛星を衛星５０２１乃至５０２Ｊおよび５０４１乃至５０４Ｋから選択する。位置決めモジュール５１２は、これらの選択された衛星の周波数情報と疑似距離に従ってカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて測位情報を計算してもよい。次いで、位置決め装置５００の測位情報がＮＭＥＡ（Ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍａｒｉｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）形式に変換され、アプリケーション・モジュール５１４に出力されて処理される。位置決めモジュール５１２の詳細な説明を、以下にて行う。
【００７６】
図６は、本発明の１実施形態に従う位置決め装置５００の位置決めモジュール５１２の例示的なブロック図である。図６に示すように、位置決めモジュール５１２は衛星選択モジュール６０２とカルマン・フィルタ６０４を備えてもよい。衛星選択モジュール６０２は位置決め衛星を複数の衛星（例えば、衛星５０２１乃至５０２Ｊおよび衛星５０４１乃至５０４Ｋ）から選択し、これらの選択された衛星の周波数情報と疑似距離を出力する。カルマン・フィルタ６０４を衛星選択モジュール６０２に接続して、これらの選択された衛星の周波数情報と疑似距離を衛星選択モジュール６０２から受信し、位置決め装置５００の測位情報をカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて計算する。
【００７７】
１実施形態では、衛星選択モジュール６０２が、衛星信号強度、衛星仰角、および追跡品質等のような因子に従って位置決め衛星を選択する。動作において、衛星選択モジュール６０２は、衛星測位システム（例えば、衛星測位システム５０２）の衛星が測位情報の計算に十分であるかどうかを判定する。より具体的には、衛星選択モジュール６０２は、衛星測位システムの衛星が位置決め装置５００の所望の測位情報を計算するのに十分かどうかを衛星測位システムの衛星の信号強度、衛星測位システムの利用可能な衛星の数、および衛星測位システムの精度低下率（ＤＯＰ）等のような因子に従って判定する。衛星選択モジュール６０２が、或る衛星測位システムからの衛星が位置決め装置５００の測位情報を計算するのに十分であると判定した場合には、衛星選択モジュール６０２は、他の衛星測位システムから衛星を選択しなくともよい。そうでない場合には、衛星選択モジュール６０２はさらに、衛星を他の衛星測位システム（例えば、第２の測位衛星システム５０４）から選択してもよい。
【００７８】
１実施形態では、例えば、衛星選択モジュール６０２が衛星信号を５つの衛星から受信してもよく、当該衛星のうち４つはＧＰＳ衛星測位システムからのものであり、当該衛星のうち１つはＢＤ衛星測位システムからのものである。この場合、衛星選択モジュール６０２が、４つのＧＰＳ衛星により送信された信号が測位情報を計算するための所望の因子（例えば、所望の信号強度、所望の数の衛星等）を有すると判定し、別の衛星測位システムからの追加の衛星信号が、異なる衛星測位システムに起因する異なるクロック・バイアスに起因する未知の数字をもたらすと考える場合には、衛星選択モジュール６０２は、４つＧＰＳ衛星をＧＰＳ衛星測位システムから位置決め衛星として選択して位置決め装置５００の測位情報を計算してもよい。
【００７９】
別の例では、衛星選択モジュール６０２は、衛星信号を５つの衛星から受信してもよく、当該衛星のうち３つがＧＰＳ衛星測位システムからのものであり、当該衛星のうち２つがＢＤ衛星測位システムからのものである。この場合、ＧＰＳ衛星測位システムまたはＢＤ衛星測位システムの何れかからの利用可能な衛星の数は、測位情報を計算するのに十分ではない。したがって、衛星選択モジュール６０２は、測位情報を計算するための位置決め衛星として、３つの衛星をＧＰＳ衛星測位システムから選択し、２つの衛星をＢＤ衛星測位システムから選択してもよい。
【００８０】
さらに別の例では、衛星選択モジュール６０２が、衛星信号を６つの衛星から受信してもよく、当該衛星のうち４つはＧＰＳ衛星測位システムからのものであり、当該衛星のうち２つはＢＤ衛星測位システムからのものである。そして、４つＧＰＳ衛星からの衛星信号が弱い強度を有する。この場合、ＧＰＳ衛星測位システムから利用可能な衛星の数は測位情報を計算するのに十分であるが、ＧＰＳ衛星信号の信号強度は弱く、それにより測位の精度が低下しうる。したがって、衛星選択モジュール６０２はさらに、ＢＤ衛星測位システムからの２つの衛星を位置決め衛星として選択してもよい。したがって、位置決め装置５００は、ＧＰＳ衛星測位システムからの衛星とＢＤ衛星測位システムからの衛星を用いることによって測位情報を２相モードで計算する。この場合、計算の精度が改善する。
【００８１】
図９は、それぞれ、単一のＧＰＳ衛星測位システムにおけるカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて計算した軌道と、２相モード衛星測位システムにおけるカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて計算した軌道の比較を示すグラフを示す。図９に示すように、９１０とラベルを付した追跡は、衛星信号が相対的に弱い単一のＧＰＳ衛星測位システムにおいてカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて計算された追跡を示し、９２０とラベルを付した追跡は、２相モードの衛星測位システムにおいてカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて計算した追跡を示す。図９に示すように、衛星信号が相対的に弱い単一のＧＰＳ衛星測位システムに対して、衛星信号を他の衛星測位システムから選択しカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて計算することによって、かなり高い精度の測位情報を取得することができる。
【００８２】
図６を参照すると、位置決め衛星を選択した後に、衛星選択モジュール６０２は、これらの選択された衛星の周波数情報と疑似距離をカルマン・フィルタ６０４に出力する。図６に示すように、カルマン・フィルタ６０４が、初期状態計算モジュール６１２とカルマン・フィルタ計算モジュール６１４を備えてもよい。カルマン・フィルタ６０４の詳細な説明を、以下のカルマン・フィルタ・アルゴリズムの流れ図を参照して説明する。
【００８３】
図７は、本発明の１実施形態に従う衛星測位システムにおけるカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づく位置決め方法を示す。図７を図６と組み合わせて説明する。
【００８４】
位置決め装置に関して、３種類のカルマンモデル、即ち、Ｐタイプ・モデル、ＰＶタイプ・モデル、およびＰＶＡモデルが存在する。Ｐタイプ・モデルでは、位置状態がランダム・ウォークとみなされ、静的な場面において使用される。ＰＶタイプ・モデルでは、速度状態がランダム・ウォークとみなされ、やや動的な場面で使用される。ＰＶＡタイプ・モデルでは、３つの加速度成分が必要である。これらの加速度成分はランダム・ウォークとみなされ、例えば高速の飛行機のように位置決め装置の加速度が広範囲で変化する場面で使用することができる。以下の説明では、複数の衛星測位システムのＰＶタイプ・モデルを例として状態の式を確立する。しかし、状態の式をＰタイプ・モデルまたはＰＶＡタイプ・モデルの何れかでも確立できることは理解される。
【００８５】
カルマン・フィルタ・アルゴリズムでは状態の式を次のように定義することができる。
Ｘｋ＋１＝ΦｋＸｋ＋ｗｋ                                                （７−１）
ここで、Ｘは状態ベクトルであり、Φは状態行列であり、ｗは状態雑音である。
【００８６】
観測式を以下のように定義することができる。
Ｚｋ＝ＨｋＸｋ＋ｖｋ                                                    （７−２）
ここで、Ｚは観測行列であり、Ｈは測定行列であり、Ｖｋは測定雑音である。
マルチモード測位システムに関して、状態ベクトルＸを
【００８７】
【数９】
2014186032.tif 000011
【００８８】
と定義することができる。Ｍは、計算する衛星測位システムの数を示し、１より大きい整数である。（ｐｘ、ｐｙ、ｐｚ）は、ＥＣＥＦ座標における位置決め装置５００の位置である。（ｖｘ、ｖｙ、ｖｚ）は、ＥＣＥＦ座標における位置決め装置５００の速度である。（ｂｕ１、ｂｕ２…ｂｕＭ）は、Ｍ個の衛星測位システムごとの位置決め装置５００と衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する位置決め装置５００の変位である。
【００８９】
【数１０】
2014186032.tif 000012
【００９０】
は、位置決め装置５００におけるクロックのタイミング変化率、即ち、位置決め装置５００におけるクロック変動の割合を表し、ｃは光速である。したがって、Ｍ個の衛星測位システムに対して、状態ベクトルは（７＋Ｍ）の次元を有する。例えば、計算する２つの衛星測位システムが存在する場合には、状態ベクトルは９次元を有する。即ち、状態ベクトルＸは、
【００９１】
【数１１】
2014186032.tif 000013
【００９２】
である。したがって、Ｍ個の衛星測位システムを有するマルチモード測位システムに対して、状態式を、
【００９３】
【数１２】
2014186032.tif 000014
【００９４】
と定義することができる。ここで、ｐはＥＣＥＦ座標における位置決め装置５００の座標（ｐｘ、ｐｙ、ｐｚ）を表し、ｖはＥＣＥＦ座標における位置決め装置５００の速度（ｖｘ、ｖｙ、ｖｚ）を表し、ｔｕは位置決め装置５００と各衛星測位システムの間のクロック・バイアスを表し、
【００９５】
【数１３】
2014186032.tif 000015
【００９６】
は位置決め装置５００におけるクロックのタイミング変化率を表す。したがって、Ｍ個の衛星測位システムを有するマルチモード測位システムに対して、状態行列Φは（７＋Ｍ）＊（７＋Ｍ）行列
【００９７】
【数１４】
2014186032.tif 000016
【００９８】
である。例えば、２相モードの測位システムでは、状態行列Φは９＊９行列
【００９９】
【数１５】
2014186032.tif 000017
【０１００】
である。ここで、Ｔは位置決め装置の位置決め期間である。上述のように、位置決めのためのＭ個の衛星測位システムを有するマルチモード衛星測位システムでは、位置観測式を式（７−１１）乃至（７−Ｍｐ）のように定義することができる。即ち、
【０１０１】
【数１６】
2014186032.tif 000018
【０１０２】
ρ１１乃至ρ１ｍは、それぞれ、第１の衛星測位システムからのｍ個の位置決め衛星の疑似距離を表す。ρＭ１乃至ρＭｐは、それぞれ、Ｍ番目の衛星測位システムからのｐ個の位置決め衛星の疑似距離を表す。上述の疑似距離を追跡により測定することができる。Ｍは整数であり１より大きい。（ｘ１ｉ、ｙ１ｉ、ｚ１ｉ）は、第１の衛星測位システムからの位置決め衛星ｉの位置座標を表し、１≦ｉ≦ｍである。（ｘＭｏ、ｙＭｏ、ｚＭｏ）は、Ｍ番目の衛星測位システムからの位置決め衛星ｏの位置座標を表し、１≦ｏ≦ｐおよびｍ＋・・・＋ｐ＝Ｎ（Ｎは位置決め衛星の数）である。上の式において、ｂｕ１は、位置決め装置５００と第１の衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する位置決め装置５００の変位、即ち、位置決め装置５００の局所クロックと第１の衛星測位システムのクロックの間のクロック・バイアスに対応する変位を表す。同様に、ｂｕＭは、位置決め装置５００とＭ番目の衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する位置決め装置５００の変位を表す。（ｘｕ、ｙｕ、ｚｕ）は位置決め装置５００の位置座標を表す。
【０１０３】
１実施形態では、Ｍ番目の衛星測位システムに対して、位置決め計算に対するＮ個の位置決め衛星が存在する場合には、速度の観測式は以下の通りである。
ｄ＝Ｈｇ                                                              （８−１）
ｄは、位置決め装置５００から位置決め衛星への位置決め装置５００の速度ベクトルの成分である。
【０１０４】
【数１７】
2014186032.tif 000019
【０１０５】
式（７−１）乃至（７−Ｍｐ）および（８−１）に従って、観測ベクトルＺを取得することができる。観測ベクトルＺは、
【０１０６】
【数１８】
2014186032.tif 000020
【０１０７】
のように定義される。観測ベクトルＺの長さは２＊（ｍ＋ｐ）であり、ｍは第１の衛星測位システムにおける位置決め衛星の数であり、ｐはＭ番目の衛星測位システムにおける位置決め衛星の数である。ρは位置決め衛星の疑似距離を表し、ｄは位置決め装置５００から位置決め衛星への位置決め装置５００の速度ベクトルの成分であり、ｄの単位はｍ／ｓである。
【０１０８】
Ｍ個の衛星測位システムに対するカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づく測定行列は、（２Ｎ）＊（７＋Ｍ）次元の行列である。Ｎは位置決め衛星の数で、Ｎ＝ｍ＋・・・＋ｐであり、ｍは第１の衛星測位システムにおける位置決め衛星の数であり、ｐはＭ番目の衛星測位システムにおける位置決め衛星の数である。Ｍは位置を計算するための衛星測位システムの数である。２相モードの衛星測位システムを例としてとる。第１の衛星測位システムからの位置決め衛星の数がｍであり、第２の衛星測位システムからの位置決め衛星の数がｐであると仮定する。すると、２相モード衛星測位システムに対するカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づく測定行列は、以下に示すように（２（ｍ＋ｐ））＊９次元の行列である。
【０１０９】
【数１９】
2014186032.tif 000021
【０１１０】
ここで、
【０１１１】
【数２０】
2014186032.tif 000022
【０１１２】
である。Ａは衛星測位システムを表す。例えば、２相モード衛星測位システムでは、Ａは１または２である。
【０１１３】
【数２１】
2014186032.tif 000023
【０１１４】
は、ＥＣＥＦ座標系における位置決め装置５００の推定位置値の成分である。Ｘｊは、ＥＣＥＦ座標システムにおける位置決め衛星の位置の成分であり、
【０１１５】
【数２２】
2014186032.tif 000024
【０１１６】
は、位置決め装置５００の位置決め衛星の推定距離である。
【０１１７】
状態ベクトルにおける要素の位置は変更可能であり、対応する状態行列と測定行列をそれに応じて調節してもよいことが分かる。同様に、状態ベクトルにおける要素の位置も変更可能であり、対応する状態行列と測定行列をそれに応じて調節してもよい。
【０１１８】
図７を参照すると、ブロック７０２で、カルマン・フィルタ６０４の初期状態計算モジュール６１２が、カルマン・フィルタの初期状態ベクトルＸ０と初期誤差共分散Ｐ０を計算する。初期化が完了すると、プロセスはブロック７０４に進み、そうでなければ、プロセスはブロック７０３に進む。ブロック７０３で、カルマン・フィルタ６０４を、最小二乗アルゴリズムに従って初期化する。ブロック７０５で、初期状態ベクトルＸ０と初期誤差共分散Ｐ０を取得する。
【０１１９】
ブロック７０４で、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４が、現在時刻のカルマン・フィルタの観測ベクトルＺを決定する。上述のように、観測ベクトルＺは、位置決め衛星の疑似距離と、位置決め装置５００から位置決め衛星への位置決め装置５００の速度ベクトルの成分を含む。即ち、
【０１２０】
【数２３】
2014186032.tif 000025
【０１２１】
である。観測ベクトルＺの長さは２＊Ｎであり、Ｎは位置決め衛星の数で、Ｎ＝ｍ＋・・・＋ｐであり、ｍは第１の衛星測位システムにおける位置決め衛星の数であり、ｐはＭ番目の衛星測位システムの位置決め衛星の数である。Ｍは衛星測位システムの数である。
【０１２２】
ブロック７０６で、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、過去の時刻（ｋ−１）の状態ベクトルの値に従って時刻Ｋの状態ベクトルの推定値を計算する。１実施形態では、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、式（９−１）に従って時刻Ｋの状態ベクトルＸ−ｋの推定値を次式のように計算する。
Ｘ−ｋ＝ФｋＸｋ−１                                                    （９−１）
【０１２３】
ブロック７０８で、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、過去の時刻（ｋ−１）での誤差共分散の値に従って時刻ｋの誤差共分散の推定値を計算する。１実施形態では、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、式（９−２）に従って時刻Ｋの誤差共分散の推定値Ｐ−ｋを次式のように計算する。
Ｐ−ｋ＝ФｋＰｋ−１ФｋＴ＋Ｑｋ                                          （９−２）
ここで、Ｑｋはプロセスシミュレーション雑音誤差共分散を表す。
【０１２４】
ブロック７１０で、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、時刻ｋでの誤差共分散Ｐ−ｋの推定値に従って時刻Ｋのカルマン・フィルタ利得Ｋｋを計算する。１実施形態では、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、式（９−３）に従って時刻Ｋのカルマン・フィルタ利得Ｋｋを次式のように計算する。
Ｋｋ＝Ｐ−ｋＨｋＴ［ＨｋＰｋ−ＨｋＴ＋Ｐｋ］−１                              （９−３）
【０１２５】
ブロック７１２で、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、カルマン・フィルタ利得Ｋｋ、時刻Ｋの状態ベクトルＸ−ｋの推定値、現在時刻の観測ベクトルＺに従って状態ベクトルＸｋを更新する。１実施形態では、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は式（９−４）に従って次式のように状態ベクトルＸｋを更新する。
Ｘｋ＝Ｘ−ｋ＋Ｋｋ［Ｚｋ−ＨｋＸｋ−］                                    （９−４）
【０１２６】
ブロック７１４で、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、時刻Ｋのカルマン・フィルタ利得Ｋｋと誤差共分散の推定値Ｐ−ｋに従って時刻ｋの誤差共分散Ｐｋを更新する。１実施形態では、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、次式（９−５）に従って時刻ｋの誤差共分散Ｐｋを更新する。
Ｐｋ＝［１−ＫｋＨｋ］Ｐｋ−                                            （９−５）
【０１２７】
更新された状態ベクトルＸｋを検証した後、更新された状態ベクトルＸｋをさらに処理するためにアプリケーション・モジュール５１４に送信する。さらに、次の時刻（ｋ＋１）で、時刻ｋの更新された状態ベクトルＸｋと誤差共分散Ｐｋを過去の時刻の値として使用して時刻（ｋ＋１）の状態ベクトルＸ（ｋ＋１）と誤差共分散Ｐ（ｋ＋１）を更新することができる。時刻（ｋ＋１）の状態ベクトルＸ（ｋ＋１）と誤差共分散Ｐ（ｋ＋１）を更新する手続きはブロック７０４乃至７１４と同様であり、明快さと簡潔さのため再度説明することはしない。
【０１２８】
図８は、本発明の１実施形態に従う衛星位置決め方法を示す。図８を図５と組み合わせて説明する。
【０１２９】
ブロック８０２で、位置決め装置５００は複数の衛星信号を複数の衛星測位システムから受信する。より具体的には、図５に示すように、位置決め装置５００は第１の衛星測位システム５０２の衛星５０２１乃至５０２Ｊと衛星測位システム５０４の５０４１乃至５０４Ｋから衛星信号を受信する。図５に示した第１の衛星測位システム５０２と第２の衛星測位システム５０４は例にすぎず、より多くの衛星測位システムからの衛星信号を位置決め装置５００により受信できることは理解される。
【０１３０】
ブロック８０４で、位置決め装置５００は、衛星の周波数および疑似距離を計算し、衛星信号の分類情報を取得する。より具体的には、位置決め装置５００のＲＦモジュール５０８が受信衛星信号の周波数を位置決め装置５００により生成された信号の周波数と混合して中間周波数（ＩＦ）信号を生成する。Ａ／Ｄ装置（図５では図示せず）により増幅し変換した後、変換されたＩＦ信号をベースバンド信号処理モジュール５１０に送信する。ベースバンド信号処理モジュール５１０は、受信したＩＦ信号を取得し、追跡し、復号化し、衛星の周波数情報および疑似距離を取得して、衛星信号を分類する。例えば、位置決め装置５００は、受信衛星信号を送信した衛星測位システムを疑似乱数列、即ち、式（６）のパラメータＣに従って特定することができる。当該特定の詳細なステップは明快さと簡潔さのため繰り返し説明することはしない。
【０１３１】
ブロック８０６で、位置決め装置５００は、位置決め装置５００の位置情報（例えば、位置情報および速度情報）を計算するための位置決め衛星を衛星５０２１乃至５０２Ｊと５０４１乃至５０４Ｋから選択する。例えば、位置決め装置５００の衛星選択モジュール６０２が、衛星信号の強度、衛星仰角、および追跡品質等のような因子に従って位置決め衛星を選択する。動作において、衛星選択モジュール６０２は、衛星測位システム（例えば、第１の衛星測位システム５０２）の衛星が測位情報の計算に十分であるかどうかを判定する。より具体的には、衛星選択モジュール６０２は、衛星測位システムの衛星が位置決め装置５００の所望の測位情報を計算するのに十分であるかどうかを、衛星測位システムの衛星の信号強度、衛星測位システムの利用可能な衛星の数、および衛星測位システムの精度低下率（ＤＯＰ）等のような因子に従って判定する。或る衛星測位システムからの衛星が位置決め装置５００の測位情報を計算するのに十分であると衛星選択モジュール６０２が判定した場合には、衛星選択モジュール６０２は衛星を他の衛星測位システムから選択しなくともよい。そうでない場合には、衛星選択モジュール６０２はさらに、衛星を他の衛星測位システム（例えば、第１の測位衛星システム５０４）から選択してもよい。
【０１３２】
ブロック８０８で、位置決め衛星が選択されたとき、衛星選択モジュール６０２は、位置決め衛星の周波数情報と疑似距離をカルマン・フィルタ６０４に出力する。カルマン・フィルタ６０４が、受信した周波数情報と疑似距離に従ってカルマン・フィルタ・アルゴリズムに基づいて位置決め装置５００の位置決め情報を計算する。
【０１３３】
より具体的には、カルマン・フィルタ６０４の初期状態計算モジュール６１２が、カルマン・フィルタの初期状態ベクトルＸ０と初期誤差共分散Ｐ０を計算する。１実施形態では、マルチモード測位システムに対して、状態ベクトルＸを、
【０１３４】
【数２４】
2014186032.tif 000026
【０１３５】
のように定義することができる。Ｍは、計算する衛星測位システムの数を示し、１より大きい。（ｐｘ、ｐｙ、ｐｚ）はＥＣＥＦ座標における位置決め装置５００の位置である。（ｖｘ、ｖｙ、ｖｚ）はＥＣＥＦ座標における位置決め装置５００の速度である。（ｂｕ１、ｂｕ２．．．ｂｕＭ）は、それぞれ、位置決め装置５００と衛星測位システムの間のクロック・バイアスに対応する位置決め装置５００の変位である。
【０１３６】
【数２５】
2014186032.tif 000027
【０１３７】
は、位置決め装置５００におけるクロックのタイミング変化率、即ち、位置決め装置５００におけるクロック変動の割合を表し、ｃは光速である。したがって、Ｍ個の衛星測位システムに対して、状態ベクトルの長さは（７＋Ｍ）である。
【０１３８】
初期化が完了したとき、カルマン・フィルタ６０４のカルマン・フィルタ計算モジュール６１４が現在時刻Ｋのカルマン・フィルタの観測ベクトルＺを決定する。上述のように、観測ベクトルＺは、位置決め衛星の疑似距離と、位置決め装置５００から位置決め衛星への位置決め装置５００の速度ベクトルの成分を含む。即ち、
【０１３９】
【数２６】
2014186032.tif 000028
【０１４０】
である。観測ベクトルＺの長さは２＊Ｎであり、Ｎは位置決め衛星の数で、Ｎ＝ｍ＋・・・＋ｐであり、ｍは第１の衛星測位システムの位置決め衛星の数であり、ｐはＭ番目の衛星測位システムの位置決め衛星の数である。Ｍは衛星測位システムの数である。
【０１４１】
次に、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４が過去の時刻（ｋ−１）の状態ベクトルの値に従って時刻Ｋの状態ベクトルの推定値を計算する。カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、過去の時刻（ｋ−１）の誤差共分散の値に従って時刻ｋの誤差共分散Ｐ−ｋの推定値を計算する。
【０１４２】
その後、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、時刻ｋの誤差共分散Ｐ−ｋの推定値に従って時刻Ｋのカルマン・フィルタ利得Ｋｋを計算する。
【０１４３】
次に、カルマン・フィルタ計算モジュール６１４は、カルマン・フィルタ利得Ｋｋ、時刻Ｋの状態ベクトルＸ−ｋの推定値、現在時刻Ｋの観測ベクトルＺに従って状態ベクトルＸｋを更新する。カルマン・フィルタ計算モジュール６１４さらに、時刻Ｋのカルマン・フィルタ利得Ｋｋと誤差共分散の推定値Ｐ−ｋに従って時刻ｋの誤差共分散Ｐｋを更新する。更新された状態ベクトルＸｋを検証した後、更新された状態ベクトルＸｋをさらに処理するためにアプリケーション・モジュール５１４に送信する。
【０１４４】
さらに、次の時刻（ｋ＋１）で、時刻ｋの更新された状態ベクトルＸｋと誤差共分散Ｐｋを過去の時刻の値として使用して時刻（ｋ＋１）の状態ベクトルＸ（ｋ＋１）と誤差共分散Ｐ（ｋ＋１）を更新することができる。時刻（ｋ＋１）の状態ベクトルＸ（ｋ＋１）と誤差共分散Ｐ（ｋ＋１）を更新する手続きは、時刻ｋの状態ベクトルＸｋと誤差共分散Ｐｋを更新するステップと同様であり、明快さと簡潔さのため再び説明することはしない。
【０１４５】
以上の説明と図面は本発明の諸実施形態を提供するが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の原理の趣旨と範囲から逸脱しない様々な追加、修正、および置換えを行ってもよいことは理解される。形態、構造、配置、比率、材料、要素、および構成要素を多数修正して本発明を使用してもよく、そうでなければ、本開示の実施において本発明を使用してもよく、本開示は本発明の原理から逸脱しない特定の環境および動作要件に特に適合されていることは当業者には理解される。ここで開示した実施形態はしたがって、全ての点において例示的であって限定的ではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲とその法的均等物により示され以上の説明には限定されないと考えるべきである。
【符号の説明】
【０１４６】
１０  検出モジュール
２０  計算モジュール
２１  配分ユニット
２２  捕捉追跡ユニット
２３  計算ユニット
１００  受信器
【図１】
2014186032.tif 000029
【図２】
2014186032.tif 000030
【図３】
2014186032.tif 000031
【図４】
2014186032.tif 000032
【図５】
2014186032.tif 000033
【図６】
2014186032.tif 000034
【図７】
2014186032.tif 000035
【図８】
2014186032.tif 000036
【図９】
2014186032.tif 000037
【外国語明細書】
2014186032000001.pdf