(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖領域を有する、関心領域内の対象物の測位システムであって、前記システムが前記閉鎖領域内に分布する擬似衛星の一式を含み、前記擬似衛星が、衛星ナビゲーションシステムの一群の人工衛星に属する衛星の拡散符号に対応する同一の拡散符号を有し、測位信号の時間的非同期化及び測位信号の外見上のドップラー周波数により特徴付けられる測位信号を送信し、そして前記対象物が前記測位信号を取得できる受信機を備えるシステムにおいて、
前記受信機により取得された前記擬似衛星および前記人工衛星から送信される測位信号の遅れと前記外見上のドップラー周波数とにより定義される、曖昧マトリックスにおいてピークとして観測され得る相関ピーク（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）の位置測定に関して、曖昧さが存在しないように、前記擬似衛星により送信される前記測位信号の、前記時間的非同期化及び前記外見上のドップラー周波数を設定するための手段を含むサーバーを、備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記サーバーがまた、前記擬似衛星により送信される前記測位信号の出力を制御するための手段も備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記サーバーで、前記擬似衛星により送信される前記測位信号の、前記時間的非同期化及び前記外見上のドップラー周波数が設定される代わりに、
前記擬似衛星により送信される前記測位信号の、前記時間的非同期化及び前記外見上のドップラー周波数が、最初に各擬似衛星においてプログラミングされることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
全ての前記擬似衛星が同じ前記拡散符号を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記受信機が前記擬似衛星および前記人工衛星から送信される測位信号の探索及び取得のために、１よりも大きい数のチャンネルを含み、前記受信機が、前記擬似衛星より送信される測位信号の探索に、１つのチャンネルのみ割り当て得ることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記擬似衛星により送信される前記測位信号が、当該の前記衛星ナビゲーションシステムの一群の人工衛星に属する前記人工衛星により送信される前記測位信号に用いられる周波数範囲とは重ならない周波数範囲に属する周波数を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適切な受信機を取り付けられた対象物が、「閉鎖された」（ｃｏｎｆｉｎｅｄ）領域において、その位置を決定することを可能にするシステムに関する。
【０００２】
特に、本発明による測位システムは擬似衛星の使用に基づく。
【背景技術】
【０００３】
知られているように、擬似人工衛星の短縮である擬似衛星は、全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）としてのＧＰＳシステム、又はガリレオ・システム（Ｇａｌｉｌｅｏ  ｓｙｓｔｅｍ）のような、Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍの頭字語ＧＮＳＳによって知られる、全地球的衛星航法システムの環境において使用される人工衛星のコンステレーションに属する、人工衛星と同じ原理に従って動作する装置である。人工衛星と異なり、擬似衛星は地上に配備される。それらは建物内及び、一般に「閉鎖された」領域内に分布し得る。
【０００４】
擬似衛星の測位システムにおいて、前記擬似衛星は、衛星ナビゲーションシステムの人工衛星により送信されるメッセージのものとフォーマットが同一か類似である、測位信号を送信する。これらの測位信号は、受信機にて、特にそれら測位信号の時間的非同期化及びそれら測位信号の周波数非同期化により、又は外見上のドップラー周波数により特徴付けられる。これに関連して、各擬似衛星は人工衛星のものと同族の識別子を通常割り当てられる。人工衛星のコンステレーションとの関連で、これらの識別子は当業者に知られているように拡散符号と呼ばれる。
【０００５】
擬似衛星により送信される信号の範囲は可変である。それは、それらの出力及び用途に依存する。適切な受信機を取り付けられた対象物は、これらの測位信号を取得できる。従来の衛星ナビゲーションシステムに関しては、後に三角測量による位置の計算が続く、前記受信機と信号を取得した擬似衛星との間の擬似距離の計算が、受信機の位置測定を可能にする。三角測量による測位の原理は知られている。それは送信機を中心とする球面と、受信機−送信機間距離である半径との交点にあるとして受信機の位置を決定することを含む。その計算は対象物自体によって機上でなされることができ、或いはコンピュータにより遠隔でなされ得る。
【０００６】
既に見られたように、擬似衛星の測位システムは通常「閉鎖された」として知られる領域内に配備される。これらの閉鎖領域は、地球周回軌道における人工衛星によって送信される測位信号が、壁、天井等により生み出される遮蔽のために、その内側では取得できない建物であり得る。それらは単純に、当該の衛星ナビゲーションシステムによってカバーされない領域であり得る。一般的に、閉鎖領域とは、人工衛星によって送信された測位信号が正しく取得できない領域として定義されるであろう。他方で、「開いた領域」とは人工衛星によって送信された測位信号が、適切な受信機により取得され得る領域内をいう。さらに、その受信機が前記人工衛星と前記受信機との間の妥当な相対位置のために、測位信号を理論的に受信できる衛星は、受信機に対して「可視」と呼ばれ、他方でそのコンステレーションのその他の衛星は「不可視」と呼ばれる。これらの専用の用語「可視」及び「不可視」は、擬似衛星の場合に使われることができ、相対位置の妥当性は、この場合は地球の形状によっては決定されず、擬似衛星の信号に影響し得る局部的な遮蔽により決定される。
【０００７】
用語「閉鎖区域」、「開いた領域」、「可視」の人工衛星又は擬似衛星、及び「不可視」の人工衛星又は擬似衛星の上記で与えられた定義は、明細書の残り全部及び請求項に対して有効である。欧州特許出願公開第１７４２０８０号明細書は、この最新技術を表わしている。
【０００８】
擬似測位に固有の既知の問題は、受信機を取り付けられた対象物の位置が、擬似衛星により送信される測位信号のおかげで計算される閉鎖領域から、使用される測位信号がＧＮＳＳの衛星により送信される開いた領域への移行が、受信機にとって、わからないという事実に関係する。既知の擬似衛星測位システムは、従って、受信機が、その全てのチャンネルにわたり、測位信号を絶えず取得しようとしなければならない。一定数のチャンネルが、可視の人工衛星により送信される測位信号の取得のために専用に設けられる。これらのチャンネルは前記可視の人工衛星に対応する拡散符号と関連する。別のチャンネルは、対象物がその中で或いはその近くで見出される閉鎖区域の、擬似衛星の拡散符号と関連する。一般的に、受信機の全ての利用可能なチャンネルは、取得すべき測位信号の探索のために専用に設けられる。
【０００９】
本発明の一実施形態は、擬似衛星により送信される信号を取得するために、チャンネルを一つのみ専用に設けることを可能にすることによって、この問題を解決できる。
【００１０】
さらに、擬似衛星の測位システムと関連し、本発明が解決を可能にする主要な問題は、前記擬似衛星の測位システムが基づいているＧＮＳＳの人工衛星により送信される、測位信号の干渉と関係する。
【００１１】
具体的に、「遠近」（“ｎｅａｒ−ｆａｒ”）問題として知られるこの問題は、擬似衛星により送信される測位信号が、人工衛星により送信される信号よりも一般的にずっと大きい出力を持つという事実から生じる。従って、閉鎖区域の近くに位置するユーザーは、ユーザー自身がその位置の計算を可能にするように意図されたＧＮＳＳの人工衛星の信号と比べて、５０倍程度の出力を有する、閉鎖領域の擬似衛星により送信される測位信号を受信する可能性が高い。この場合、擬似衛星の信号は人工衛星の信号を「かき消し」、そしてユーザーの正しい測位を混乱させ、又は妨げる。主要な問題が、特に民間航空の分野における安全の事柄において発生し得る。
【００１２】
この問題の解決を試みるために、既知の解決策は、受信機内部の適切な処理の力を借りて、受信機により受信された信号の処理を最適化することにある。しかしながら、これらの既知の解決策は、それらが受信機に関するエネルギーの消費量と処理時間の増大を伴うため、満足のいくものではない。さらに、前記受信機は特異的に適合しなければならず、それはユーザーに対する相当な制約を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の１つの目的は、とりわけ前述の欠点を軽減することである。上記で説明した「遠近」問題を解決するため、請求項１の対象は、擬似衛星により送信される信号が、ＧＮＳＳの衛星から由来する信号を「かき消す」ことができないように、本発明による擬似衛星の測位システムの擬似衛星により送信される信号の、時間的非同期化及び外見上のドップラー周波数を制御する方法を含む。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
より正確には、本発明の主題は閉鎖領域を有する、関心領域内の対象物の測位システムであり、前記システムは閉鎖領域内に分布する擬似衛星の一式を含み、前記擬似衛星は、衛星ナビゲーションシステムの人工衛星のコンステレーションに属する衛星の拡散符号に対応する拡散符号を有し、測位信号の時間的非同期化及び測位信号の外見上のドップラー周波数により特徴付けられる測位信号を送信し、そして前記対象物は測位信号を取得できる受信機を備える。本発明によるシステムにおいて、擬似衛星により送信される測位信号の前記時間的非同期化及び／又は前記外見上のドップラー周波数は、受信機により取得された測位信号の遅れと外見上のドップラー周波数とにより定義される、曖昧マトリックスにおける相関ピークの位置測定に関して、曖昧さが存在しないように構成される。
【００１５】
有利には、本発明によるシステムは、擬似衛星により送信される測位信号の、時間的非同期化及び／又は外見上のドップラー周波数を制御するための手段を含む、サーバーを備える。
【００１６】
有利には、前記サーバーはまた、擬似衛星により送信される測位信号の出力を制御するための手段も備える。
【００１７】
有利には、擬似衛星により送信される測位信号の、時間的非同期化及び外見上のドップラー周波数は、最初に各擬似衛星においてプログラミングされる。
【００１８】
１つの実施形態において、全ての擬似衛星は同じ拡散符号を有する。
【００１９】
受信機は測位信号の探索及び取得のために、１よりも大きい数のチャンネルを含み、前記受信機は有利には、擬似衛星により送信される測位信号の探索に、１つのチャンネルのみ割り当てることができる。
【００２０】
１つの実施形態において、擬似衛星により送信される測位信号は、当該の衛星ナビゲーションシステムの人工衛星のコンステレーションに属する衛星により、測位信号を送信するために用いられる周波数範囲との交点を持たない、周波数範囲に属する周波数を有する。
【００２１】
本発明のその他の特徴及び利点は、受信機により取得される測位信号の遅れと外見上のドップラー周波数とにより定義される、曖昧マトリックスを表わす、添付された図１のグラフに関してなされる以下の記述により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】請求項１の特徴部分を図解している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
軸としての伝播の遅れ−又は符号の位相−及びドップラー周波数と共に、曖昧マトリックスは、様々な信号の取得マトリックスを集合させるマトリックスとして定義される。図１は従って曖昧マトリックスの表現である。相関ピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は、取得マトリックスに対して観察され得るピークに相当する。
【００２４】
従って、本発明による擬似衛星の測位システムにおいて、Ｎが２以上であるＮ基の擬似衛星が閉鎖領域内に配備される。本システムはまた、前記擬似衛星が送信する測位信号の特性を構成可能な手段も備える。本発明の主要な実施形態において、擬似衛星より送信される測位信号の設定は、サーバーによって離れて実行される。代わりに、その設定は全ての擬似衛星の事前プログラミングであってもよい。
【００２５】
測位信号の特性は、測位信号の送信出力、時間的非同期化、周波数非同期化を含む。周波数非同期化の構成は、受信機の観点から測位信号に外見上のドップラー周波数を与えることを可能にする。
【００２６】
本発明を適用するために、少なくとも測位信号の時間的非同期化又は周波数非同期化を制御する必要がある。
【００２７】
本発明の原理は、それゆえ、受信機により取得された測位信号の遅れ及び外見上のドップラー周波数により定義される曖昧マトリックスにおいて、図１に示すような相関ピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５の位置測定に対する曖昧さが存在しないように、少なくとも擬似衛星により送信される信号の時間的非同期化又は周波数非同期化、或いは両方を構成することにある。これは様々な擬似衛星により送信され、受信機により受信される、様々な測位信号の周波数及び／又は時間的非同期化における、ずれによって可能とされる。
【００２８】
それゆえ、擬似衛星により送信される測位信号の特性の適切な構成により、上述の「遠近」問題を解決することが可能である。具体的に、一組の測位信号を取得した受信機は、上述の曖昧マトリックスの解析により、前記信号を識別可能である。具体的に、受信機により取得された測位信号に対応する各相関ピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は、明確に位置付けされる。その内容は、それゆえ受信された他の如何なる測位信号によっても、かき乱させられることなく処理され得る。
【００２９】
さらに、受信機が閉鎖領域における様々な擬似衛星の位置を知っている場合、受信機は、一旦相関ピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が位置付けされると、各相関ピークを識別された擬似衛星に割り当てる。結果的に単一の拡散符号を全ての擬似衛星のために使用することが可能であり、それは受信機の処理チャンネルを解放する利点を提供する。さらに、受信機が１チャンネルしか走査する必要がないため、これは擬似衛星からの測位信号を探すことをより容易にする。最後に、受信機の１チャンネルのみが使われるため、当該の対象物の位置を速く決定する、「スナップショット」タイプの機能もまた、同じ理由で容易になり、そして同じ理由でバッテリーの節約となる。
【００３０】
さらに、システムの性能を改善するため、当該のＧＮＳＳの衛星により使用される周波数範囲と交わることなく、擬似衛星により送信される測位信号の送信用の周波数を選ぶことが可能である。これは擬似衛星により送信される信号と、対応するＧＮＳＳの衛星により送信される信号との間の干渉のリスクを最小化できるようにする。
【００３１】
最後に、本発明の好適な実施形態によれば、擬似衛星の測位システムは、擬似衛星による測位信号の送信出力を制御するための手段もまた備える。測位信号の時間的非同期化又は外見上のドップラー周波数用のものと同じサーバーが、必要ならば、測位信号の前記送信出力を個々に構成するために、プログラミングされ得る。このようにして、擬似衛星から由来する測位信号が人工衛星から由来する信号を「かき消す」ことがないであろうことを確実にし、そして上述の「遠近」問題をより安全に解決することが可能である。
【００３２】
要約すると、本発明の主要な利点は、擬似衛星の測位システムに関する「遠近」問題に対する解決策を提案することである。
【００３３】
本発明のその他の重要な利点は、単一の符号の助けによる測位と、電力消費量の低減とに関する。
【図１】
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