(57)【要約】本発明は全地球航法衛星システムの信号が利用できない設定環境で位置決定を提供するシステムおよび方法に関する。この点に関して、狭域の標識信号のシステムは、傍受されたエネルギーの相関関係を必要とせずに既知の拡散符号によって、物理的に有意義な観測量を導き出すスペクトル圧縮のユニットによって受信されるスペクトラム拡散ＣＤＭＡ信号を生成する。本発明は既に配置されている通信資産と共存することができ、設計は自己校正を可能にするので、設置と使用法が単純化される。本発明は、例えば、倉庫在庫管理、捜索救難活動、屋内環境内での資産追跡において、ＧＮＳＳ信号が利用できない、あるいは制限されているところでの応用に便利である。【選択図】      図１
2009535624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定環境内で物理的状態の情報を提供するためのシステムにおいて、
伝送媒体内でエネルギーを放射する少なくとも１つの放射体と、
少なくとも１つの放射体からの伝送媒体を通って伝播されたエネルギーを受信する少なくとも１つの傍受体で、物理的状態の推定に適した１組の観測量を生成するためにスペクトル圧縮を使用して前記受信した放射を処理し、前記１組の観測量を物理的状態の推定器に伝達するように構成された前記傍受体と、
物理的状態の推定器で少なくとも１つの前記傍受体から受信した前記１組の観測量に基づいて前記傍受体と前記放射体の間の相対的な物理的状態の少なくとも１つの要素を決定するように構成され、少なくとも１つの傍受体から受信した前記１組の観測量に基づいて相対的な物理的状態の前記少なくとも１つの要素を報告する前記物理的状態の推定器、からなるシステム。
【請求項２】
前記伝送媒体は、自由空間、ガス、弱いプラズマの少なくとも１つからなる請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記伝送媒体は固形物質からなる請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記伝送媒体は液体からなる請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記傍受体は構造化したエネルギー放射と非構造化したエネルギー放射の両方を同時に受信するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記エネルギー放射は前記システム構成内で表わすことができる前もって決められた一般特性を有する構造化した信号からなる請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記構造化したエネルギー放射は測位と航法信号からなる請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記構造化したエネルギー放射は全地球航法衛星システム内の信号からなる請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記構造化したエネルギー放射は通信信号からなる請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記エネルギー放射は前もって決められていない一般特色を有する非構造化した信号からなる請求項５に記載のシステム。
【請求項１１】
前記エネルギー放射は電磁エネルギーからなる請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電磁エネルギーは無線周波数帯域あるいは光学帯域にある請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記エネルギー放射は音響エネルギーからなる請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記放射体は前記設定環境で物理的状態を推定する目的で明示的に配置された請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
スペクトル圧縮は前記放射体からの前記エネルギー放射の少なくとも１つの既知の物理的特性の抽出からなる請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記放射体からの前記エネルギー放射の少なくとも１つの既知の物理的特性の前記抽出は前記エネルギー放射の変調した情報の内容には顧慮しないで行われる請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
スペクトル圧縮を使用して生成された前記１組の観測量は前記エネルギー放射内で変調した情報の内容の保存には顧慮しないで伝送媒体を通って伝播する前記傍受されたエネルギーの振幅、位相、時間的微分の形の少なくとも１つの物理的特性を含む請求項１記載のシステム。
【請求項１８】
前記物理的状態の推定器は
格納構成データを参照し、 
前記参照した格納構成データを前記傍受体から受信した前記１組の観測量に基づいて前記傍受体と前記放射体の間で相対的な物理的状態の前記少なくとも１つの要素を決定する際に使うように構成される請求項１記載のシステム。
【請求項１９】
設定環境内で物理的状態の情報を提供する方法において、
伝播媒体を通って少なくとも１つの放射体からエネルギーを放射し、
少なくとも１つの傍受体で前記エネルギー放射を傍受し、  
前記放射に関連した１組の観測量を生成するためにスペクトル圧縮を使用して前記受信したエネルギー放射を処理し、
前記設定環境内で前記放射体と前記傍受体の少なくとも１つの配置と構成に関係する構成データを受信し、
前記１組の観測量と前記構成データに基づいて前記傍受体と前記放射体の間で相対的な物理的状態の少なくとも１つの要素を決定し、  
相対的な物理的状態の前記少なくとも１つの要素を報告する、ことからなる方法。
【請求項２０】
前記放射に関連した前記１組の観測量は物理的状態の推定に適している請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記放射に関連した前記１組の観測量は前記伝播媒体を通って前記放射の少なくとも１つの物理的特性を決定するために使用される請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記放射に関連した前記１組の観測量を生成するためにスペクトル圧縮を使用した前記受信したエネルギー放射の処理はエネルギー放射を二乗して抑圧搬送波の２次の高調波の振幅、周波数、位相を復調することにより行われる請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記放射に関連した前記１組の観測量を生成するためにスペクトル圧縮を使用した前記受信したエネルギー放射の処理は前記エネルギー放射内の定義された時間の間隔の少なくとも１つの周期的変調の周波数、振幅、位相からなる前記特性の遅延と乗算による復調によって行われる請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記放射に関連した１組の観測量を生成するためにスペクトル圧縮を使用した前記受信したエネルギー放射の処理は差動搬送波あるいは変調された副搬送波の周波数、振幅、位相を復調するために前記エネルギー放射内の少なくとも２つの変調を一緒に乗算する帯域幅合成によって行なわれる請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記放射に関連した１組の観測量を生成するためにスペクトル圧縮を使用した前記受信したエネルギー放射の処理は定義された時間の間隔の任意の周期的変調の周波数、振幅、位相を復調するための差分を使用する請求項１９に記載の方法。 
【請求項２６】
放射体からの前記エネルギー放射は第１傍受体と第２傍受体によって傍受され、
前記放射に関連した１組の観測量を生成するためにスペクトル圧縮を使用した前記受信したエネルギー放射の処理は前記第１傍受体と前記第２傍受体間で振幅、位相、時間的微分からなる干渉型の反応を生成するために前記２つの傍受体によって傍受された前記放射の相互相関によって行われる、請求項１９に記載の方法。 
【請求項２７】
前記相互相関は、前記エネルギー放射の少なくとも２本の別個の周波数チャンネルで行なわれ、
処理は位相アンビギュイティの間隔が前記チャンネル内の周波数の分離によって決定されるように前記２本のチャンネル間で新しい振幅、位相、時間的微分を得るために前記２つの干渉型の反応の差分をとることに進む、請求項２６に記載の方法。 
【請求項２８】
前記相互相関は前記第２傍受体で傍受した前記エネルギー放射に関する前記第１傍受体で傍受した前記エネルギー放射を前記第１傍受体と前記第２傍受体の間の物理的状態の差の関数として時間でオフセットすることで行なわれる請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
スペクトル圧縮を使用して生成された前記１組の観測量は前記エネルギー放射内で変調した情報の内容の保存には顧慮しないで伝送媒体を通って伝播する前記受信したエネルギーの振幅、位相、時間的微分の形で少なくとも１つの物理的特性を含む請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
前記１組の観測量と構成データを使用して前記放射体の相対的な物理的状態を決定することは、
指定された基準点に相対的な前記放射体と前記傍受体の少なくとも１つの前記物理的状態の推定と、
前記構成データを使用して前記設定環境に相対的な前記基準点の前記物理的状態の校正、からなる請求項１９に記載の方法。
【請求項３１】
さらに、指定された基準点に相対的な前記放射体と前記傍受体の少なくとも１つの前記物理的状態の推定と、  
前記設定環境内の前記放射体と前記傍受体の少なくとも１つの配置と構成に関係する構成データの更新、からなる請求項１９に記載の方法。
【請求項３２】
前記設定環境内において、
前記放射体または前記傍受体の少なくとも１つが基準点として指定され、前記基準点の前記物理的状態の少なくとも１つの要素が前もって決められ、  
前記放射体または前記傍受体の少なくとも１つが物理的状態センサと指定され、前記物理的状態センサの前記物理的状態は前記基準点の前記物理的状態に相対的に決められる、請求項１９に記載の方法。
【請求項３３】
前記物理的状態センサは第２基準点として指定され、  
前記放射体または前記傍受体の少なくとも１つは第２物理的状態センサに指定され、前記第２物理的状態センサの前記物理的状態は前記第２基準点の前記物理的状態に相対的に決められる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記物理的状態センサの前記物理的状態が外部の基準枠に相対的に推定することできるように前記基準点の前記物理的状態は外部の基準に相対的に校正される請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
ゾーンのすべての基準点の相対的な物理的状態が互いに相対的に校正されるように複数個の基準点が前記ゾーンに割り当てられる請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は２００６年４月２８日申請の米国仮出願６０／７４５，９２８号に対する優先権を主張するもので、前記の出願は参照することによりその全体が以下に含まれる。  
本発明の技術分野
本発明は、一般的には遠隔資産を測位するためのシステムおよび方法に関し、特に、全地球航法衛星システム（ｇｌｏｂａｌ  ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｓｙｓｔｅｍ、ＧＮＳＳ）が利用できない狭域環境で操作するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
全地球測位システム（ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ、ＧＰＳ）は、基本的に航法、位置追跡、および世界中の時刻同期の方法を変えた。軌道上の３２個の衛星で、ＧＰＳは信号が受信可能なほとんどどこにでも連続的な測位サービスを提供する。誤差数メートルの精度のＧＰＳを使った安価な測位センサーが出現したことで、本技術は電力システム、通信、輸送、軍事を含む中核インフラストラクチャーに普及した。国有財産としてのこの能力の重要性はいくら強調してもしすぎることはなく、現在ロシア、日本、中国、欧州連合を含む他の多くの国家が自国のＧＮＳＳを稼動あるいは開発している事実によってそれが明らかである。
【０００３】
多くの利点にもかかわらず、ＧＮＳＳには、衛星ベースの航法システム信号が一般に測位受信機に到達するときには非常に弱いという１つの重大な欠点がある。ＧＰＳのような場合には、これは設計の重要な部分であるが、実際に軌道上で高出力の送信機を稼動するのは難しい。このような弱い信号は、屋内等の遮られた環境では障害物が信号出力を減衰させる傾向があるので、測位受信機を稼動させるのを困難にし、測位には役に立たない、あるいは、少なくとも全体の測定能力を大幅に劣化させる。
【０００４】
上記の限界を克服するために、特に補正ＧＰＳおよび高感度ＧＰＳといった著しい努力がなされている一方で、実際面では、ＧＮＳＳを用いた遮られた環境でのメートルレベルの測位は広範囲の使用には実行可能ではない。遮られた環境で測位が行えるようにリアルタイム位置検出システム（ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ  ｌｏｃａｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ、ＲＴＬＳ）として知られる無線周波数認証（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ、ＲＦＩＤ）技術から導き出された別の種類の測位技術が開発されている。 
到達時間差（ｔｉｍｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  ａｒｒｉｖａｌ、ＴＤＯＡ）、受信信号の強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  、ＲＳＳ）、固定読取り、目印のタグ付け等のいろいろな方法を用いて、ＲＴＬＳは測位の様々な性能と精度を提供する。最新の汎用システムはＴＤＯＡを使用する傾向があり、誤差数メートルの測位の確度（ａｃｃｕｒａｃｙ）を提供することができる。１メートル未満の確度を主張するシステムもあるが、これは厳しく規制された環境でのシステムである傾向がある。 
将来有望ではあるが、ＲＴＬＳの設備は設置して稼動するのが非常に高価である。高確度が求められる場合、その設備の費用と複雑さが、少数の限られた応用を除いては、ほとんど非現実的なものにしてしまう。ＲＴＬＳは様々な応用に合わせて調整することができる様々な解決策を提供する。しかしながら、ＧＮＳＳベースの測位の比較的単純で幅広い有用性に比べると、そのような解決策はすべて望ましい水準を下回る。
【０００５】
さらに、遮られた狭域の環境と遮られていない広域の環境の両方で測位が求められる組み合わせた応用には、ＧＮＳＳもＲＴＬＳも単独で要件を満たすことができないので、選択は非常に限られている。ＲＴＬＳとＧＮＳＳの設備を組み合わせることは、互換性がほとんどなく統合が困難で、そのため非常に高価になる事実から非実用的である。ＲＴＬＳの性能を提供するために疑似衛星を用いたＧＰＳ受信機商品の技術を順応させる試みがいくつかあった。概念は魅力的だが、そのような解決策は最善でもＲＴＬＳの多数の応用に取り組んで実用化するには高価すぎで大きな電力を要し、最悪の場合には、通常のＧＰＳ稼動を混雑させる傾向があるので、世界の多くでそれを稼動させるのは違法である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、狭い地域に局地的に配置した標識信号（ｂｅａｃｏｎ）の基準点を使って遮られた環境でも同様によく稼動し、広域の遮られていない環境用にＧＰＳ衛星等のＧＮＳＳ基準点を利用することができる費用効率が良く精度の高い測位技術の必要性がある。
【０００７】
用語の要約
以下のある一定の用語の定義は、本発明の好ましい実施形態と代替の実施形態を説明する基盤を提供するので有用である。
【０００８】
「アルマナック」は、基準点または物理的状態センサの構成、現在の物理的状態、または予測される将来の物理的状態を記述する情報のことである。この情報は、基準ネットワークプロセッサによって内部で生成されてもよいし、（例えばＧＰＳのアルマナックおよび精密暦用のＧＰＳ受信機）の外部源によって提供されてもよい。一般的にアルマナック情報は適用時間があり、物理的状態の予測に比較的使いやすいフォーマットで格納される。
【０００９】
「アルマナック補正」は、アルマナック情報の補正のことである。このような補正は一般にアルマナックの１つかそれ以上の要素への調整であり、アルマナックの全記録に比べるとサイズがより小型なので、帯域幅と必要メモリを減らす。
【００１０】
「構成データ」は、システム構成と外部の基準との関係を定義する情報のことである。構成データは基準点、座標系の変換、外部時間の変換データの仕様を含む。システム情報はさらにセキュリティ属性、物理的状態センサの位置決め、完全性能の基準の仕様を含むことができる。
【００１１】
「座標系の信頼基準」は、システムのエンドユーザの性能要件の確度より優れた確度であると判定された座標系の基準枠内の既知または容認された位置のことである。
【００１２】
「差分観測量」は、２つかそれ以上の傍受体からの観測量に差が生じるたびに形成される観測量のことで、放射体の物理的状態の不確実性による系統誤差を有効に取り消す差分計測を生成する。一次、二次、および上位の差分観測量があるのに留意すべきである。好ましい実施形態は一般に一次差分を使用する。
【００１３】
「放射体」は、エネルギー放射を生成するあらゆる物体のことである。
【００１４】
「エネルギー放射」は、傍受し処理することができるある伝送媒体内に伝播した構造化あるいは非構造化したエネルギーのことである。構造化した放射は、特性が知られており、なんらかの方法で決定的で予測可能な任意の放射を含む。非構造化した放射は、構造化されているとは見なされず、一般にランダムな特性を持っているものである。
【００１５】
「傍受体」は、少なくとも１つのエネルギー放射を傍受することができるあらゆる物体のことである。
【００１６】
「位置センサ」は、位置の決定に有用である観測量を生成するように構成された物理的状態センサのことである。
【００１７】
「航法プロセッサ」は、結果として物理的状態センサの物理的状態の推定となる、少なくとも１つの物理的状態センサ用に観測量を処理するように設定された物理的状態の推定器のことである。物理的状態の推定は任意の数の手段で実施することができる。好ましい実施形態は、最小自乗、カルマンフィルタリング、ハイブリッド法を含む確率的推定方法の組み合わせを使用する。
【００１８】
「観測量」は、放射体と傍受体の間のある伝送媒体に伝播した傍受したエネルギーの測定のことである。
【００１９】
「物理的状態」は、位置、姿勢、クロック、時間的微分の少なくとも１つかそれ以上で構成された装置の基準枠に相対的な物理的特性のことである。位置と姿勢は１次元、２次元、または３次元であってもよい。位置は１つかそれ以上の軸に沿った線形距離の測定である。姿勢はある軸に関する角度の回転の測定である。クロックは時間の測定である。時間的微分は主な物理的特性の時間微分である。
【００２０】
「物理的状態の推定」または「ＰＳＥ」は、観測量から得られた物理的状態の計算された推定のことである。
【００２１】
「物理的状態の推定器」は、以前に定義された構成データから物理的状態の推定を生成して観測量を処理するシステムの要素のことである。
【００２２】
「物理的状態センサ」は、物理的状態を検知するために使用されるシステムの要素のことである。物理的状態センサは構成次第でエネルギー傍受体または放射体であってもよい。 
「基準点」は、１つかそれ以上の位置センサの測位用に判断の基準としての役割をするシステムの要素のことである。基準点の要素は、ある伝送媒体で伝播されたエネルギーの放射体あるいは受信機のどちらかでありえる。座標系の基準枠内の既知の基準点に配置することができる。基準点は動いていてもよく、またはクエーサー、適時の衛星信号、エネルギーの他の放射体等の外部の起源であってもよい。基準点の主要特性は、基準点と物理的状態センサの間の相対的な物理的状態が推定される以前に１つかそれ以上の物理的特性が分かっていることである。 
「測距信号」は、放射体と傍受体の間の範囲を測定する際に有用であるように意図的に適切な特性を持たせた構造化されたエネルギー放射のことである。
【００２３】
「測距信号送信機」または「ＲＳＴ」は、測距信号を送信する放射体のことである。これは、地球航法衛星、狭域の標識信号、あるいは測距信号として活用することができる信号を生成する任意の送信機であってもよい。 
「基準ネットワークプロセッサ」は、少なくとも１つの基準点を第２基準点と比較してその物理的状態を推定し、その次にその結果の物理的状態情報を使ってアルマナックと補正の情報、およびシステムの他の関連した構成データを更新するように設定された物理的状態の推定器のことである。
【００２４】
「基準ＳＣＴ」は、システムの基準点として指定されるスペクトル圧縮器および変換器のことである。
【００２５】
「スペクトル圧縮器および変換器」または「ＳＣＴ」は、スペクトル圧縮の少なくとも１つの方法を使って傍受したエネルギー放射を処理する傍受体として設定された物理的状態センサのことで、物理的状態の推定に使うことができる観測量を生成する。
【００２６】
「スペクトル圧縮」は、エネルギー放射内で電位変調した情報の内容の保存には顧慮しないで、傍受されたエネルギーが伝送媒体を通って伝播するのを振幅、位相、時間的微分の形で変化する物理的特性を抽出する過程のことである。抽出処理は、広帯域のスペクトルの内容を狭帯域の領域に純化するためにエネルギー放射と放射体の少なくとも１つかそれ以上の既知の物理的特性を活用するもので、その狭帯域の領域は物理的特性を保存する。広帯域のスペクトルの内容の純化は変調した情報の内容には顧慮しないで行なうことができるので、物理的特性を抽出するために高い信号対雑音比が得られる実効処理利得を可能にする。
【００２７】
「システム制御装置」は、システム操作を調整し、設定、校正を管理し、システムの他の要素に情報の流れを調整する役割を持つシステムの要素（一般にソフトウェア）のことである。システム制御装置は、一定の性能およびサービスの品質を提供するためにシステムの他の機能と調整する必要があるタイミングと制御の機能を実行する。上記の機能は、特定の実施要件に応じて、単一の制御装置で、または一群の制御装置に分散／共用されて物理的に実施されてもよいことに留意されたい。 
「時間基準」は、システムの時間と周波数基準を同期させるのに役立つ外部時間と周波数情報を提供する外部信号のことである。最も一般的な外部時間基準の１つは協定世界時（ＵＴＣ）とＧＰＳ時間で、システム時間と周波数基準が指定システムに連結されることを可能にする。
【００２８】
「伝送媒体」は、ある形でエネルギーを伝播することができる任意の媒体のことで、自由空間、液体、固体、ガスを含む媒体である。 
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）が利用できない、あるいは遮られている場合でも適切な有効範囲が提供されるように（全地球測位システム（ＧＰＳ）のような）地球航法衛星と狭域の標識信号の両方を含むことができる既知の基準点に相対的な物理的状態センサの物理的状態および主要位置を決定するためのシステムおよび方法を提供する。本発明は、１つかそれ以上の位置センサに測距信号を供給するためにＲＦ（あるいは他の信号）を利用して標識信号ベースの狭域の位置体系のシステムおよび方法を提示する。 
設定された環境内で物理的状態の情報を提供するための本発明のシステムの模範的な実施形態には、伝送媒体内でエネルギーを放射する少なくとも１つの放射体と、その放射体から伝送媒体を通って伝播されたエネルギーを受信する少なくとも１つの傍受体が含まれ、その傍受体は、物理的状態の推定に適した１組の観測量を生成するためにスペクトル圧縮を使って受信した放射を処理するように構成される。システムは、その１組の観測量を物理的状態の推定器に伝える。その推定器は、傍受体から受信したその１組の観測量に基づいて傍受体と放射体の間の相対的な物理的状態の要素を決定するように構成される。システムは次に、傍受体から受信された１組の観測量に基づいて相対的な物理的状態の決定要素を報告する。
【００３０】
設定環境内で物理的状態の情報を提供するための本発明の方法の模範的な実施形態には、伝播媒体を通って少なくとも１つの放射体からエネルギーを放射するステップと、傍受体でエネルギー放射を傍受するステップと、受信したエネルギー放射に関連した１組の観測量を生成するためにスペクトル圧縮を使ってその放射を処理するステップと、物理的状態の推定器にその１組の観測量を伝えるステップと、設定環境内で放射体と傍受体の配置と構成に関係する構成データを受信するステップと、その１組の観測量と構成データに基づいて傍受体と放射体の間の相対的な物理的状態の要素を決定するステップと、その相対的な物理的状態の要素を報告するステップ、とが含まれる。
【００３１】
本発明の結果として生じる代替の実施形態は、現行のシステムと方法に関連する欠点を解消し、狭域の標識信号および／またはＧＰＳ等の広域のＧＮＳＳ衛星のどちらかを使って、物理的状態を推定するために完全に独立型の方法で、費用効率が良く実行が簡単で速やかに配置可能なシステムを提供する。  
本発明の好ましい実施形態と代替の実施形態について以下の図面を参照して詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
衛星信号が偶然にあるいは意図的に弱すぎる、遮られている、あるいは妨げられているので、あるセンサの物理的状態を決定するためにＧＮＳＳを実施することが不可能な状況がある。このような状況は、金属で建造された倉庫内、地面／がれきの下、またはおそらくＧＮＳＳがジャミングされた環境等の密閉された空間で生じる場合がある。 
概要する目的で、本発明は、標識信号群の環境を活用する。その環境は送信機の出力は低い（１マイクロワット以下）が、ＧＮＳＳ信号より４０〜６０ｄＢ強力な信号の束を提供するので、ＧＮＳＳが不在または設定環境の状況で信頼性が低い、言いかえれば、システム操作員に最大の柔軟性をもたらす方法で標識信号群を配置する能力がある環境で稼動中のセンサの物理的状態を決定することができる。標識信号群は、標識信号の周波数オフセットによって標識信号を個々に識別するために十分に安定した周波数制御を達成しながら、時間と周波数の同期を要さずにスペクトラム拡散技術を用いる。そのような標識信号群は地上、海上、大気、または宇宙の環境にあることができる。 
例えば、地球上の状況において、偶然のあるいは意図的な妨害によってＧＰＳ（一種のＧＮＳＳ）が利用不可能な場合、無人航空機（ＵＡＶ）、気球上、またはロケット／パラシュートによる標識信号の配置を用いることができる。スペクトル圧縮モードは、高度で残留干渉を許容するために高ダイナミックレンジのデジタルのサンプリングを使ったＧＮＳＳセンサ内で好んで使用される。本実施形態において、スペクトル圧縮ＧＮＳＳデータは、通信チャンネル経由、あるいは代わりに標識信号のスペクトル内に埋め込まれて、ダウンリンクされる。このようにして、空中を伝達する上記の標識信号の動的な物理的状態を決定することができる。 
標識信号は大まかに制約された構造の信号を放射する装置で、傍受装置の費用を最小限にして、データの相互リンクの要件を最小限にし、物理的状態の推定器を単純化するために全体の設計を単純化するように設定される。上記の標識信号の概念は１つの任意の放射様相での稼動に制約されない。代替の実施形態において、上記の標識信号は電磁気（Ｘ線とガンマのＲＦ、光学、あるいは核の領域）および音響（水、空気、あるいは固形物を通した）等のいくつかの物理的な領域で稼動している。 
好ましい実施形態の標識信号調整は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）の多くの標識信号の同時受信を達成するためにスペクトラム拡散全搬送波抑圧を利用する。すべての標識信号からの調整は、位相一貫である場合もそうでない場合もあり、または、すべての標識信号群の間で時間が同期されている場合もそうでない場合もある。群の信号の一貫性と同期状態は、希望する特定の構成によって決められる選択の問題であり、遠隔受信機設備の費用と柔軟性に関係する問題である。
【００３３】
好ましい設計の基本的な考え方は、３つのセグメントとスペクトル圧縮ＧＮＳＳ受信の方法からの衛星航法アーキテクチャの組み合わせである。広帯域のＲＦ信号構造は、スペクトル密度、および同地域に存在するかもしれない他のＲＦ設備との干渉の可能性を最小限にすると同時に本発明のシステムへの干渉の可能性を制限する。これは、例えば米国の現行規則に従って、中心周波数９１５ＭＨｚ、２．４ＧＨｚ、および５．８ＧＨｚのＩＳＭ帯域の事前に定義された範囲を活用することで、およそ２０ＭＨｚの許可された最大帯域に信号を分散することで達成されるのが好ましい。
【００３４】
システムおよび方法の概要
好ましい実施形態は、高確度な（必要に応じてセンチメートルで）測位と、偏在した利用が達成できるように簡単な稼動と安価な実施を生み出す狭域の測位システムおよび方法を提供する。具体的には本発明は、電波天文学の宇宙測地学、スペクトラム拡散通信、およびＧＰＳからの信号の非線形の処理の方法の３つの方法を混合する。  
超長基線電波干渉法（ＶＬＢＩ）の宇宙測地学等の電波天文学は、２台以上の電波望遠鏡の間で３次元的なベクトルの分離を決定するために基準枠の役目をする非干渉性の電波源、一般にクエーサー、の配列の概念を利用する。
【００３５】
スペクトル拡散ＣＤＭＡ通信は、線形タップフィードバックシフトレジスタのデジタル発生器を使用することで直接シーケンスの疑似ランダム信号（ＰＲＮ）生成の方法を活用する。ＰＲＮ発生器は、搬送波信号の抑制を達成する役目をし、スペクトル密度削減のために信号を拡散するシフトレジスタ演算のクロッキングを稼動させるために内部の周波数源を使う。これは、チャンネルの再使用、帯域内干渉からの相対的免疫、探知および傍受の低確率の利点を同時に提供する。 
非線形のＧＰＳ信号を利用する方法は、チップ／ファームウェアの特殊用途向け開発およびＤＣ電力消費の点から経費を最小限にするスペクトル圧縮として知られている派生した方法の基盤を提供する。典型的なＧＰＳ受信機は、遠隔測定が変調される搬送波信号を拡散するのに各衛星が使用するＰＲＮ符号シーケンスについての先験的な知識を有することで機能する。これは更には、ＧＰＳ受信機がその内部プロセッサが自律的な方法で位置と速度を導き出すために、各衛星の時間と周波数の同期状態を含む航法メッセージを抽出することを可能にする。これに比べて、スペクトル圧縮ＧＰＳ方法は、搬送波信号を拡散するのに使用したＰＲＮ符号シーケンスの知識なしで多数の同期された衛星からの位相測距データのタイプを導き出す。 
標識信号群の設計は、時間と周波数の同期の必要性を回避すると同時に物理的状態を決定するための基準枠としても機能する。最も単純な形式において、標識信号は、同スペクトル領域、おそらくはＩＳＭ帯域で、他のシステムとの干渉を避けるようにスペクトル密度が非常に低く低出力のＲＦ信号の非干渉性配列を形成する。標識信号の非干渉性配列はＶＬＢＩの相対的測位の差分方式で利用できる。標識信号と位置センサは、周波数がおよそ１０ｐｐｍ（百万分の一の単位）の確度と安定性をもつ安価なデジタル腕時計に使用されるものと同等の水晶の基準源に依存する。スペクトル圧縮方法において遠隔測定の抽出はない。結果として、標識信号はＰＲＮシーケンスのチッピングレートの公称周波数に相対的な指定周波数オフセットによって互いに識別される。
【００３６】
位置センサは疑似測距を導き出すために既知のＰＲＮ符号シーケンスの相互相関信号の処理に依存しない。スペクトル圧縮方法は、各標識信号のチッピング周波数を復調する遅延と乗算の非線形処理から得た位相測距のあいまいな観測量の取得を可能にする。 
各標識信号は同じＰＲＮシーケンスを利用することが好ましい。好ましい実施形態において、ＰＲＮ符号は最大長、つまり符号は０または2n−1で与えられた符号長と等しい値（ここでｎはシフトレジスタの回数である）でシフトされる時以外はすべてのシフト値に対して０である自動相関関数を持っている。 
標識信号内の基線ベクトルの繰り返されない組すべての校正処理を使って、本発明はＮ標識信号を次元n/2 x (n-1)の組み合わせの測地的ネットワーク調節の等価に組み合わせる。例えば、本発明で記述した校正方法で受信または送信するように構成された６個の標識信号で、１５本の一意の基線ベクトルがネットワーク内にある。ネットワークに基づいた計算は、特にＲＦマルチパスの汚染が存在する場合はデータ処理に関して利点をもたらす。例えば、マルチパスの汚染は基線ベクトルのそれぞれに特殊でネットワーク全体で系統立ったものではない。したがって、本発明の結果として生成されたネットワーク調節は、標識信号の真の物理的状態の最良推定量を導き出す際に有効であり、位置センサが行った測定に適用される際の個々の測定の確度に関して性能指数を提供する。このようなネットワーク推定は構成データの完全性を連続的にモニターすることに適用でき、システムを自己校正させて、一般的内部基準枠と相対的な標識信号の物理的状態の予期しない変化をモニターさせることができる。本発明において、位置センサの物理的状態は、ネットワークの一部として、または先験的な標識信号のアルマナック情報に従って補正としてのネットワーク調節の事後適用として推定されてもよい。
【００３７】
一例として、本発明の様々な代替の実施形態が企図され、技術の範囲および応用性の一部が示される。
【００３８】
１つかそれ以上の位置センサおよび基準点のスペクトル圧縮の観測量を受信する中央処理ユニットは、選択された位置センサおよび基準点の物理的状態の推定を可能にする。
【００３９】
標識信号はそれ自体が位置センサとして機能するので、いくぶん任意に配置することができ、配置後の校正モードでネットワーク内に位置決めする。本実施形態において、少なくとも１個の標識信号装置が水平配置に加えて垂直に配置され、３次元測位を達成するために使用される。
【００４０】
位置決定システムは干渉することなく既存の通信帯域の基礎となることができる。本実施形態は特別な通信ネットワークの存在を必要とせず存在するすべてのシステムを利用してその性能を増大させる。
【００４１】
基準位置センサと第２の位置センサからの標識信号の同時観測で差分信号が形成され共通な時間オフセットが取り除かれる。本実施形態では、全体的な測定の精度（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）を犠牲にすることなくタイミングの要件が低減されると同時に安価な発振器の実施を可能にする。ＣＤＭＡ信号は、一意識別のために十分に分離してＰＲＮのチッピング周波数に分離される。温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）等の１ＰＰＭより高確度の周波数標準の必要はない。代替の実施形態において、メートルレベルの確度の位置決定はおよそ５０ＰＰＭの精度の安価な発振器で達成可能であるが、標識信号のチッピング周波数間の比例した、より大きな分離が必要となる。 
各標識信号はスペクトラム拡散ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）変調信号を多重のチャンネルに送信する。その多重のチャンネルは本質的に重複しているが各標識信号がＰＲＮ（疑似ランダム信号）シーケンス発生器用にわずかに異なるチッピング周波数を持っている。この処理方式は標識信号の基準周波数の協調、位相のコヒーレンス、または多数の標識信号のユニット間の時刻同期を必要としない。
【００４２】
指定されたＲＦ帯域内の測距信号は、非常に長い期間（およそ１００単位の日数で）タップフィードバックシフトレジスタのシーケンスで変調され、１００単位の標識信号が同時に一定の符号生成から稼動することを可能にする。各標識信号は１日間隔のシーケンスの部分だけを提供するように、長いシーケンス内で時間でオフセットされる。１つの代替の実施形態において、すべての標識信号でおよそ３秒反復するＰＲＮ符号シーケンスが使用される。その標識信号はそれぞれ任意時間で始まる１０．２３ＭＨｚのチッピング周波数を持つ。本実施形態は５０ｎｓｅｃ以内で一致し存在する２つの同一開始の事象が起こる確率が低い事実を活用する。設定環境内の特定の標識信号の識別は、ＰＲＮシーケンスのチッピング周波数によって示される。例えば、公称１０．２３ＭＨｚのチッピング周波数よりも１２５Ｈｚ高いオフセットは、大型倉庫の北東の隅の天井位置に配置された標識信号と一致するかもしれない。 
狭域の測位システムの領域内の位置センサは、スペクトル圧縮技法を利用してＣＤＭＡ信号を逆拡散する標識信号によって決定される。そのスペクトル圧縮の技術は受信される特定の標識信号のチッピング周波数を復調する。各標識信号は、２番目に高い周波数のチッピング周波数の位相のアンビギュイティが決定できるように、異なるチッピングレート（例えば、それぞれおよそ２９ｍ、２９３ｍ、２．９３ｋｍのアンビギュイティ波長に対応する１０．２３ＭＨｚ、１．０２３ＭＨｚ、および０．１０２３ＭＨｚ）で２本、または３本のＰＲＮチャンネルを使用する。周波数オフセット、チッピングレート、およびチャンネルは、意図した応用、装置環境、確度要件に基づいてすべて構成することが可能で、完全構成が可能である。好ましい実施形態において、位置センサは、各標識信号から受信した信号から３本のチャンネルのそれぞれの振幅、頻度、位相を決定するためにＦＦＴ処理を利用する。代替の実施形態は、各チャンネル上の１個の標識信号に１つの一連の位相同期ループを用いて振幅、頻度、位相を抽出することもできる。
【００４３】
十分に高い信号対雑音比で、１０．２３ＭＨｚのチャンネルから２９．３ｍアンビギュイティを分解するには１つの追加の１０２．３ｋＨｚのチャンネルで十分かもしれない。例えば、スペクトル圧縮の遅延と乗算モードで受信機が稼動している場合は、信号対雑音比が１００対１の振幅を達成し、位相雑音は０．０１ラジアンまたは０．６度あるいは１．６ミリサイクルまたは５メートルである。１０２．３ｋＨｚのチッピングレートのチャンネルから得られた５メートルの精度は、２９．３メートルのアンビギュイティを確実に分解する。１０２．３ｋＨｚのチャンネルのアンビギュイティはその２．９３ｋｍのアンビギュイティを持つだろうが、ユーザ遠隔ユニット間の物理的空間が１．４ｋｍ未満である物理的空間ではアンビギュイティは存在しない。代替の実施形態において、おそらく２９３ｋｍのアンビギュイティを持つ１．０２３ｋＨｚおよび５００メートルの位相精度の第３チャンネルは、１０２．３ｋＨｚのチッピング周波数のＰＲＮ発生器から２．９３ｋｍのアンビギュイティを分解するために使用することができる。 
本技術は、位置センサが追跡される資産に置かれるＲＴＬＳ応用への用途があり、さらにスキャナユニット自体が位置センサの役割をするバーコードスキャナ等の応用においては、位置と特定の資産のバーコード識別を互いに関係づける。
【００４４】
本発明のこのような実施形態および他の実施形態は以下の利点のうちのいくつかあるいはすべてを提供する。
【００４５】
標識信号を任意に配置することができ、そのような標識信号は各自の位置を決定することができるので、設置とシステムを使用する費用と複雑さが削減される。
【００４６】
他のシステムにおいてタグと読み取り機の間等の時間と周波数を同期する必要を無くすことができる。これはこのシステムの配置に関わる複雑さと費用を大幅に削減する。この柔軟性は、時宜を得た対応が要求される捜索救難活動の緊急事態等の非標準的な設定環境での配置の可能性を大きく開く。 
適宜データの計算と処理が行われる分散型アーキテクチャに使用する。本発明の１つの実施形態において、これは個々のユニットから転送されたデータを用いて中央拠点で行われる。他の実施形態において、これは検知ユニット自体内で行われる。本発明の動的に計算アルゴリズムを見つける能力は、適所でセンサの簡単で比較的安価な実施を可能にし、または他の応用にとって適切な場合は十分な測位性能を有する、より複雑でより高価なセンサの簡単で比較的安価な実施を可能する。
【００４７】
同じプラットフォームで狭域と広域の位置決定の混合を行なう能力。即ち、ＧＮＳＳ信号が利用可能ではない場合に狭域の測位が行なわれ、あるいは、ＧＮＳＳ信号が利用可能な場合、データを同時に処理する。
【００４８】
ハードウェアあるいはソフトウェアの実装を著しく変更することなくＧＮＳＳまたは他の適時の信号の同時処理を可能にするソフトウェアで定義された無線アーキテクチャの使用。
【００４９】
好ましいシステムアーキテクチャ
本発明において、設定環境用の物理的状態決定システムを構成する機能的な構成要素は、性能を最適化するために様々な方法で実施することができる。図１は、特定の実施または配置シナリオを考慮に入れずに本発明の論理的機能を示す。線図は、本発明の好ましい実施で典型的な基本のブロックおよびデータ関係を示す。 
具体的に、図１を参照にして、本発明の好ましい実施形態を以下に説明する。複数の測距信号送信機（ＲＳＴ）１０１から開始して、システムは１つかそれ以上のスペクトル圧縮器および変換器（ＳＣＴ）１０３によって同時に受信される多数の測距信号送信１０８を送信する。ＲＳＴは、一般にＲＦ信号による自由空間、おそらくＩＳＭ帯域内の媒体に、しかし水、土、岩、構造材料を通る音響信号のような他の媒体も可能である、周囲の媒体に１つかそれ以上の測距信号を送信するのが好ましい。このような代替信号は、特定の環境に最適に構成することができる特性を持っていることが好ましい。各ＳＣＴ１０３は、多数のＲＳＴ１０１から信号を受信し、（位置、速度、時間等の）ＳＣＴの現在の物理的状態を推定するのに役立つ情報を含む観測量１１０を生成するために、信号を処理する。１つかそれ以上の上記のＳＣＴは基準ＳＣＴ１０４として指定され、その基準ＳＣＴ１０４の観測量１１１はシステム校正および制御の目的に使用される。 
引き続き図１を参照して、ＳＣＴからの観測量１１０は通信手段を通って基準観測量１１１と、アルマナックと補正のデータ１１２と一緒に航法プロセッサ１０５に渡される。発明の好ましい実施形態において、ブロック間のデータ通信は比較的最小限で例えばイーサネット(登録商標)、ＷｉＦｉ（８０２．１１）、Ｚｉｇｂｅｅ（８０２．１５．４）、あるいはデータ転送が可能な任意の通信手段の１つかそれ以上の通信形式で扱うことができるので、航法プロセッサとＳＣＴ機能を物理的に一緒に設置する必要はない。航法プロセッサ１０５は、物理的状態の推定１１８を決定するためにアルマナックのデータ／修正１１２を持つ観測量１１８および１１１を含んでいてもよい観測量を用いる。その物理的状態の推定には、指定のエポック用の位置、姿勢、クロック、時間の微分の少なくとも１つが含まれる。エポックは観測量に指定された時間であってもよく、あるいは航法プロセッサが状態変数を時間の前方、あるいは後方に伝播するのに適切なモデルを使用するのであれば過去または将来のエポックであってもよい。物理的状態の推定１１８はシステムの特定の実施で定義された任意の当事者に報告することができる。 
システム制御装置１０２はシステムの機能を調整しモニターする役目をする。システム制御装置は通信信号を経由して１つかそれ以上の基準ＳＣＴ１１１から観測量１１１を受信する。この情報は任意選択の外部時間基準１１６および任意選択の座標系の基準データ１１７を含むことができ、この座標系の基準データはシステム構成および過去、現在、将来の物理的状態と構成の校正情報を生成するために収集され機能１０６および１０７に渡されるのが好ましい。システム構成データ１１５は、通信信号１１９経由で複数のＲＳＴ１０１を構成し調節するためにシステム制御装置によって使用される。システム制御装置１１１とＲＳＴ１０１の間の通信１１９は、ＲＳＴ１０１測距信号送信１０８が少なくとも１つの基準ＳＣＴによって傍受される環境において任意選択であり、システムが基準ネットワークプロセッサ１０７によってＲＳＴ１０１の物理的状態を決定するのを可能にする。基準ネットワークプロセッサ１０７は、システム内のすべてのＲＳＴ１０１と基準ＳＣＴ１０４の互いに相対的な物理的状態を計算するために収集した観測量とシステム構成に関する先験的な情報を使用する。このような物理的な状態は、位置の推定、速度（一般にゼロ）、クロックとクロック項（バイアス、レート等）とＲＳＴ送信特性で構成されるのが好ましい。ＲＳＴ送信特性はアルマナックと補正のデータ１１４を形成するために組み合わされる。１つかそれ以上のエポック用のアルマナックと補正のデータ１１４はデータベース１０６に格納される。そのデータベースは要求あり次第これらのデータが提供できるように構成されることが好ましい。代替の実施形態において、アルマナックと補正のデータ１１４のフォーマットは１つかそれ以上の伝播モデルを通して将来の状態の効率的な計算を可能にする。アルマナックと補正のデータは前述したようにシステム制御装置１０２と航法プロセッサ１０５の両方によって使用される。本発明の好ましい実施形態において、アルマナックと補正のデータ１１４は、各ＲＳＴと基準ＳＣＴ用に推定された状態量ベクトルと、アルマナックと補正のデータが将来首尾よく使用されることを可能にする伝播モデルの追加の係数の両方を含む。アルマナックと補正のデータを将来に伝播する能力は、ＲＳＴ／基準ＳＣＴの発振器の品質と希望する精度および伝播モデル複雑さに依存する。
【００５０】
無線データ通信の統合構成
本発明の好ましい実施形態は製造原価およびユニットの複雑さの削減を促進しＳＣＴ機能を実施すると同時に柔軟性と性能を最大限にする。本発明のさらなる利点はシステム機能性を無線データ通信機能で統合することにより達成される。その無線データ通信機能はデジタル信号処理とＲＦフロントエンド回路の共有を可能にする。以下により詳細に説明するように、本発明のＳＣＴ機能は、大半の無線データ通信受信機と比較して複雑性を著しく削減し、したがって費用を削減する。通信機能の拡張としてＳＣＴ機能を実施することによって、わずかな追加費用で物理的状態を決定する能力が加えられる。さらには、システム制御装置にデータの送信／受信機能を統合することで無線データ通信との統合は自然に生ずる。 
図２Ａは、Ｚｉｇｂｅｅ（８０２．１５．４）等のメッシュ化された無線データ通信網での本発明の統合を示す。ＳＣＴ１０３と無線データ送受信機２０４はＳＣＴ通信ユニット２０１を形成するために組み合わせられる。最も単純な形状で、ユニット２０１はＲＦＩＤおよび物理的状態の検知ができるタグである。標識信号ユニット２０２は、ＲＳＴ１０１、ＳＣＴ１０４、無線データ送受信機２０４で構成されるのが好ましい。複数の標識信号ユニットは測位測距信号１０８と通信網インフラストラクチャー２０５および２０６の両方を提供するために物理的帯域に配置される。ＳＣＴ１０４を標識信号ユニットで統合することで各標識信号ユニットは基準ＳＣＴの役割をし、域内に配置された他の標識信号ユニットから観測量を収集することができる。この測距送信と観測量の収集を結合することで、システムは基準ネットワークプロセッサ１０７を使ってシステム自体の構成を決定するのに必要な情報の収集を容易にする。１つの実施形態において、システム制御装置１０２、航法プロセッサ１０５、基準ネットワークプロセッサ１０７、データベース１０６は統合されてシステム制御ユニット２０３を形成し、複雑なデータ処理および管理機能を集中化する。システム制御ユニット２０３は通信信号２０７を通して１つかそれ以上の標識信号ユニット経由で無線データ通信ネットワーク２０５に接続されるのが好ましい。無線データ通信ネットワークをサポートするメッシュ化ネットワーキング用に、標識信号ユニット２０２は無線データ通信ネットワーク２０５および２０６でノードになる。メッシュ化ネットワークを配置することでロケーションシステムの設置を効率よく単純化し、各標識信号ユニット２０２が（イーサネット等の）他の通信媒体の設置を必要とせずに他の標識信号ユニット経由でシステム制御ユニット２０３と協調することを可能にする。本発明の好ましい実施形態において、システム制御ユニットはイーサネット接続で１つかそれ以上の標識信号ユニットと物理的に接続されている。イーサネット接続は頑健性と経費節減の利点を提供する。携帯性と柔軟性をより高くするために、通信信号２０７は無線データ送受信機２０４を直接システム制御ユニット２０３に接続することで達成することができる。
【００５１】
配置されると、無線データ通信網と統合されるので（図２Ａに図示）、本発明は通信装置２０８とシステム外のネットワーク化されたサービス２０９の間で多数のデータネットワーキング応用に使用することができる。以下で詳細に説明するように、本発明の通信要件は通信資源の必要性を最小限にするので、帯域幅の大部分を他の活動に利用することができる。好ましい実施形態において、システム制御ユニット２０３は無線データ通信ネットワーク２０５および２０６上で装置にアクセスするためのネットワーク化されたサービスへのゲートウェイである。無線データ通信ネットワーク２０５および２０６は、許可されたユーザだけが標識信号ユニット２０２および装置とサービスの間の情報を中継するシステム制御ユニット２０３のゲートウェイインフラストラクチャーにアクセスし使用することができるように、データの暗号化および他のセキュリティ手段でセキュリティ保護することができる。 
図２ＢはＳＣＴ通信ユニット２０１の他の実施形態で、航法プロセッサ１０５はＳＣＴ１０３の機能と無線データ送受信機２０４の機能と直接統合されている。この構成はアルマナックとデータ補正１１２がシステムから利用可能な状況において、ユニットでＳＣＴ状態ベクトル１１８の計算を可能にする。アルマナックとデータ補正１１２はＳＣＴ通信ユニット２０１の要求に従って先験的にあるいは要求あり次第、通信ユニット２０１に伝えられる。代替の実施形態において、ユニット２０１は完全な差分解を決定するために１つかそれ以上の基準ＳＣＴから観測量を要求してもよい。図２Ａの構成と類似して、図２Ｂに説明する半自律的な構成は、必要に応じて物理的状態の推定が決定されたシステム制御ユニットを利用することができる。例えば、電力資源に制限があるため航法プロセッサ１０５の利用が不可能である状況においてこの能力は有用かもしれない。 
図２ＣはＳＣＴ通信ユニット２０１の他の実施形態を示しており、外部装置２３４用にＳＣＴ物理的状態の推定（ＰＳＥ）１１８とデータ通信２３３を提供するために、機間インターフェース（ＭＭＩ）２３５は中核のＳＣＴ機能１０３と無線データ送受信機機能２０４と統合される。この構成は位置確認通信の周辺装置の典型であり、外部装置２３４にはカスタムドライバのソフトウェアが含まれ、装置がＳＣＴ通信ユニット２０１の物理的状態決定機能および通信機能にアクセスできる。この構成はＳＣＴ通信ユニットの複雑性と比較して安価な実施である。本実施形態において、観測量１１１はシステム制御ユニット２０３で処理される。そのシステム制御ユニットは結果として生じた物理的状態の推定１１８を返す。この情報はＳＣＴ通信ユニット２０１によってＭＭＩ２３５経由で外部装置２３４に中継される。 
図２ＤはＳＣＴ通信ユニット２０１の代替の実施形態を示しており、航法プロセッサ１０５とＭＭＩ２３５の両方は半自律的な測位能力を提供するために中核のＳＣＴ機能１０３と無線データ送受信機機能２０４と統合される。図２Ｂに示す実施形態と類似して、この実施形態はシステム制御ユニット２０３が適切なアルマナックデータおよび修正１１２を伝える状況においてＳＣＴ物理的状態の推定（ＰＳＥ）１１８を決定することができる。図２Ｃと同様に、ＳＣＴ通信ユニット２０１は外部装置２３４にＰＳＥ１１８とデータ通信２３３を提供する。 
図２Ｅは外部装置２３４を有するＳＣＴ通信ユニット２０１の代替の実施形態を示しており、航法プロセッサ１０５が外部装置で上位処理される。この場合、外部装置は航法処理機能を行なうのに十分な処理性能を持っており、ＳＣＴ通信ユニット２０１の実質的な単純化を可能にし、ＳＣＴ機能１０３、無線データ送受信機機能２０４、ＭＭＩ機能２３５を組み込んでおり、消費電力が少なくて済む。システム制御ユニット２０３は、外部装置２３４がそれ自体の航法プロセッサ１０５の機能を無効にすることを選ぶ場合はその装置の要求に従ってＰＳＥ１１８を生成するために、アルマナックと補正のデータ１１２および／または観測量１１１の処理を提供する。
【００５２】
図２Ｆは標識信号ユニット２０２の代替の実施形態を示しており、個別のＧＮＳＳセンサ機能２４０を使ってＧＮＳＳセンサ能力を提供することができる。例えば、別個のＧＰＳ  Ｃ／Ａ符号相関の受信機は１個の標識信号ユニットと統合することができ、そのユニットに関するタイミングと測地的な測位情報の即座の供給源となって、現地時間と座標系を協定世界時（ＵＴＣ）と世界測地的システム１９８４（ＷＧＳ−８４）と結びつける。ＧＰＳと統合した標識信号ユニットはより広範な屋外で本発明の配置を促進する際にＷＧＳ−８４基準点として価値があり、そのような屋外で本発明をＧＰＳと並行して使用することによって性能を著しく向上させることができる。
【００５３】
本発明を無線データ通信網と統合することで、例えば前述の一連の線図に示すように、特定の応用に対してより最適な実施を構成するための柔軟性を提供する。一例として、標識信号ユニットがＳＣＴまたは無線データ送受信機と統合されずに構成された場合がある。この単純化された標識信号は使用前にロードされた構成データにしたがって測距信号を送信する。このような標識信号は追加の通信インフラストラクチャーが必要ではない場合に位置決め性能を増大させる目的で既知のポイントで配置することができる。この単純化された標識信号の実施形態はより完全に統合された選択肢よりもかなり安価で生成することができる。
【００５４】
ＧＮＳＳの統合構成
本発明はＧＮＳＳからの測距信号と複数個のＲＳＴによって送信された狭域の信号を同時にサポートするように容易に適合することができる。図３は論理関数ブロック図であり、図内のＧＮＳＳ検知は開示で本発明で含まれる。前述の１０２、１０３、１０５、１０６、１０７で参照した本発明の機能は、ＧＮＳＳ測距信号を処理するために必要となる追加の観測量およびアルマナックデータの受信、処理、管理をサポートするために拡張される。本実施形態において、ＳＣＴ１０３は、（ＲＳＴまたはＧＰＳ等のＧＮＳＳのどちらか）の測距信号のタイプの特定の特性をサポートするようにそれぞれ構成された２本の別個のチャンネル上でＧＮＳＳ３０３とＲＳＴ１０１測距信号の両方を同時に受信する。ＳＣＴは観測量１１０を生成し、情報が航法プロセッサ１０５によって容易に処理することができるようにデータをチャンネル構成データでタグを付ける。航法プロセッサはＲＳＴとＧＮＳＳの観測量データの両方の同時処理をサポートするように拡張されることが好ましい。観測量は狭域の座標系で処理されてもよいし、ＷＧＳ−８４等のある地球固定の座標系で処理されてもよい。ＧＮＳＳでサポートされない実施に関しては、航法プロセッサはＳＣＴ観測量の各組に１つかそれ以上の物理的状態の推定１１８を生成する。 
ＧＮＳＳ観測量の処理をサポートするために、図３の構成要素１０２、１０６、１０７を含むシステム管理機能は、衛星軌道、クロック情報、状態等のＧＮＳＳ群の情報を管理するために拡張される。ＧＮＳＳ群と観測量３０１の情報はＧＮＳＳ基準受信器３０２で収集されるか、ある外部源（不図示）によって提供されて、通信信号３０４を通してシステム制御装置に提出される。そのシステム制御装置はこれらのデータを内部使用にフォーマットしてデータベース１０６に格納する。航法プロセッサに提供されたアルマナックとデータ補正１１２は、既提供のＲＳＴのアルマナックと補正の情報に加えてＧＮＳＳ群と現在のＧＮＳＳの観測量補正の情報を含めるために拡張される。前述したように（図２Ｅ）、ＧＮＳＳ受信機が標識信号ユニットの一部である場合は、標識信号の配置をさらに正確にして最終的にはシステムの精度（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）と確度（ａｃｃｕｒａｃｙ）を向上させるために、ＧＮＳＳ観測量と標識信号群情報の両方は基準ネットワークプロセッサ１０７で使用することができる。 
測距信号送信
本発明を実施するのに使える様々な構造の測距信号があるが、本発明の好ましい実施形態は以下の基準を満たす信号を選択することに注目する。（１）必要な精度要件を含む。（２）容易に生成することができる。（３）ＲＦまたは音響の様々な領域内で送信するように構成することができる。（４）マルチパスと雑音に強い。（５）エネルギー放射領域で他のＲＳＴ測距信号と比較して低い干渉特性を有する。好ましい実施形態において、疑似ランダム信号（ＰＲＮ）のシーケンスが低い相互相関と自己相関特性を持つため選ばれた最大符号長であるところの直接シーケンスの符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）のスペクトラム拡散が測距信号を生成する好ましい方法である。
【００５５】
好ましい実施形態において、著しい内部変調の積がスペクトル圧縮器の遅延と乗算の関数に生じないように標識信号伝送は符号を直交に取り込む。符号特性はＧＰＳのゴールド符号から入手できるが、一般に３２組または３４組の符号に制限されている。しかしながら、１０．２３ＭＨｚのチッピングレートを有する２６７日の非常に長い符号シーケンスの使ったＰ（Ｙ）チャンネルのＧＰＳ設計の構造方法等の代替符号変調方式も可能である。Ｐ（Ｙ）チャンネルの例において、この非常に長い符号の７日間のセグメントは衛星の各群に割り当てられ、全衛星群は毎土曜日の真夜中に符号シーケンスの位相がその開始状態にリセットされる。このＰ（Ｙ）符号は、符号のシフトが０または２６７日の倍数である場合以外は符号の自己相関がどこでも０であるように符号直交の特性を持っている。本発明において、Ｐ（Ｙ）符号生成を含む、最小の自己相関を備えた任意の長い符号は構成することができ、その後でセグメントは標識信号のそれぞれに割り当てられる。 
多くの標識信号はランダムな開始時間に稼動することができ、このような標識信号間の相互相関は本質的に０である。例えば、２５の段階のタップフィードバックシフトレジスタの疑似ランダム信号（ＰＲＮ）のシーケンス発生器はおよそ３４００万チップ符号長の符号長を持つことになる。１０．２３ＭＨｚのチッピングレートであると想定して、この符号を反復するのに３．３秒かかる。
【００５６】
図４Ａは測距信号送信機（ＲＳＴ）１０１の論理関数ブロック図で、上述の信号発生機能を具体化している。ＲＳＴは希望する特性にしたがって特定の測距信号を生成するために多重チャンネル測距信号発生器４０６を使用する。この信号は次に信号シンセサイザ４０５で生成された中間周波数を４０４で変調するために使用される。構成次第で、結果として生じた信号は４０８で（高帯域と低帯域のどちらか、または両方を通過させて）フィルタされて、デジタル−アナログ変換器４１０に通される。結果として生じたアナログ信号は、信号シンセサイザ４０９によって生成された周波数を使って４１１でＲ．Ｆ．帯域にアップコンバートされる。アップコンバートされたＲ．Ｆ．信号は高域フィルタ４１２に通されて、４１３で増幅されて、送信される。ＲＳＴ制御装置はＲＳＴモジュールの特定の構成４０３を管理する。モジュール機能のそれぞれはプログラム可能であることが好ましく、プログラム可能は柔軟性の増大という利点を提供する。ＲＳＴは様々なＲＦ周波数で様々な異なる測距信号構造を送信するようにプログラムされてもよい。この測距信号送信機の論理構造は特定の実施設計および希望する最適化次第で多くの可能な変形がある。ＲＳＴの好ましい実施形態は費用、精度、柔軟性のバランスを保つことである。
【００５７】
図４Ｂは、多重チャンネルの測距信号発生器４０６用の論理関数ブロックである。本発明の本実施形態において、発生器は２つのプログラム可能なチャンネル４３２および４３６を持っており、デジタル信号シンセサイザ４３３で生成されたＩ．Ｆ．信号を変調するデジタル四相位相変調方式（ＱＰＳＫ）の変調器を駆動する。変調器の出力はＩ．Ｆ．中心周波数のデジタルスペクトラム拡散測距信号４３８である。チャンネル（４３２と４３６）のそれぞれは、周波数と位相においてプログラム可能で、ＰＲＮシーケンス発生器４３５を駆動するデジタルチッピングクロック４３４を含むことが好ましい。ＰＲＮシーケンス発生器はシーケンス内で異なる様々な最大符号長シーケンスとオフセット用にプログラムすることができる。第１チャンネル４３２は粗いチャンネルとして、第２のチャンネル４３６は精度の高いチャンネルとして選ばれるのが好ましい。チャンネル４３３、４３４、４３６は位相のコヒーレンスを確実にするために共通の外部発振器基準に連結される。制御装置４３０は発生器構成を管理し、機能を構成するために単純化されたインターフェース４３１を提供する。 
測距信号処理
図５Ａおよび５Ｂは、前述のＳＣＴ１０３の内部機能を示したもので、物理的状態を決定するために必要な測距信号を観測量の中に処理する好ましい実施形態である。本発明の本実施形態において、ＳＣＴはＲＳＴ１０１測距信号等の直接拡散方式（ｄｉｒｅｃｔ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ  ｓｐｒｅａｄ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ）の拡散測距信号とＧＮＳＳ衛星によって送信された測距信号（例えばＧＰＳ  Ｃ／ＡおよびＰ（Ｙ）Ｌ１／Ｌ２送信）を同時に処理する。図示した例で示す方法は、典型的なスペクトル拡散通信システムにおいて一般的である複雑な相互相関信号の処理手法を必要とせず、適切に構築された測距信号が（振幅、周波数、位相、時間基準等の）観測量に圧縮されることを可能にするスペクトル圧縮の技術を用いる。単一のチャンネルで、スペクトル圧縮方法は共通の特性を備えたすべての測距信号が１組の観測量に同時に圧縮することを可能にする。ＳＣＴは、同じまたは異なる帯域での複数の種類の測距信号の同時圧縮を可能にして多重のチャンネルを実施できることが好ましい。このメカニズムによって、機能はＳＣＴがある環境から別の環境に遷移するときに、継続性を失わずにＲＳＴとＧＮＳＳの測距信号の両方を同時に受信して処理することができる。
【００５８】
スペクトル圧縮は傍受された放射を処理するのに好ましい実施形態であるが、本発明の代替の実施形態は、標識信号とＧＮＳＳ衛星用の符号位相観測量を生成するために、ＧＰＳ等の相互相関の類似の方法を使用することができる。そのような符号位相観測量を生成するのに必要な種類のセンサを使用すると、実施がより複雑で高価になる。しかしながら、ある応用において、例えば、センサが測距信号送信内に埋め込まれた情報を復号できる必要性がある場合は、そのような代替方法は望ましいかもしれない。
【００５９】
図５Ａにおいて、適切に構築された測距信号または任意の適切なエネルギー放射はＲＦアンテナ５０４でスペクトル圧縮器変換器（ＳＣＴ）によって傍受され、そのアンテナはＳＣＴのフロントエンド５０１に接続されており、そのフロントエンドは低い雑音増幅器（ＬＮＡ）５０３とＲＦダウンコンバージョンの段階５０２から構成されている。必要に応じて、多数のフロントエンド５０１は多数の帯域をサポートするように実施されてもよい。例えば、ＳＣＴは、中心周波数９１５ＭＨｚの１つのＲＳＴ／ＩＳＭ帯域および中心周波数１５７５．４２ＭＨｚのＧＰＳ  Ｌ１帯域または中心周波数１２２７．６ＭＨｚのＬ２帯域をサポートするように構成されてもよい。フロントエンド５０１の出力はアナログ信号で、その信号はアナログ−デジタル（ＡＤＣ）段階５０５に入力されて、その段階でデジタル中間周波数（Ｉ．Ｆ．）出力が提供される。以下で詳細に説明するように、大きく異なる信号レベルの多数の標識信号に対応するために、ＡＤＣは十分なダイナミックレンジを持っていることが好ましい。デジタル化されたＩ．Ｆ．信号５０６は１つかそれ以上のＳＣＴチャンネルプロセッサ５０７に渡される。そのプロセッサは（航法処理等の）物理的状態のために観測量５１３を生成する。ＲＦのフロントエンド５０１とＳＣＴチャルプロセッサ５０７の両方はＳＣＴ制御装置５０８によって制御されて同期される。このＳＣＴ制御装置は制御メッセージ５０９経由でＲＦ制御装置５０１に伝達し、チャンネル構成メッセージ５１０経由でＳＣＴチャンネルプロセッサ５０７に伝達する。測距信号によって提供されたすべての利用可能な測位観測量を完全に捕らえるために、多数のＳＣＴチャンネルプロセッサが使用されてもよい。例えば、ＩＳＭ帯域とＧＰＳ  Ｌ１の両方で稼動するように構成されたＳＣＴは、ＩＳＭ  ＲＳＴ粗いチャンネル、ＩＳＭ  ＲＳＴ精度の高いチャンネル、ＧＰＳ  Ｌ１  Ｃ／Ａチャンネル、ＧＰＳ  Ｌ１  Ｐ（Ｙ）チャンネル、ＧＰＳ  Ｌ２  Ｐ（Ｙ）チャンネルの測距チャンネルのうちの１つに割り当てられた５つのＳＣＴチャンネルプロセッサを稼動することができる。上記のチャンネルはそれぞれ、割り当てられた測距信号が存在する場合は観測量を生成する。
【００６０】
図５Ｂは、ＳＣＴチャンネルプロセッサ５０７の好ましい機能性を説明する。ＳＣＴチャンネルプロセッサは、クロック情報５３０を受信するチャンネルデータ収集および制御機能５２４によって制御される。デジタルＩＦ信号５０６は、スプリアスの信号または帯域外の信号を取り除くために、最初にアンチエイリアスフィルタ５２１を通って処理される。５２１からフィルタ処理された信号出力は遅延と乗算プロセス５２２を通して送られる。遅延と乗算５２２はフィルタ処理されたデジタルＩＦ信号５０６を、一つは同相で、もう一つは標識信号のスペクトラム拡散調整チッピングレートの２分の１に等しい（例えば、精度１０．２３ＭＨｚのチャンネルは４９  ｎｓｅｃ、０．１ＭＨｚの粗いチャンネルは５マイクロセカンド）間隔で遅延した、２つの構成要素に分ける。遅延した信号は、すべての標識信号１０１のチッピング周波数を復調する同相バージョン５２１の信号と混合（乗算）される。復調された信号はフィルタ／ベースバンドのダウンコンバーター５２３を通して渡されて、そこでバッファ５２５に一時的に保持される。バッファされたデータは高速フーリエ変換５２６で処理されて、標識信号の識別された信号に対応するピークはピーク検出器５２７経由で識別される。標識信号の各信号５２９からの観測量は振幅、周波数、位相および観測時間から構成される。
【００６１】
各ＰＲＮシーケンスの相互相関の生成物が本質的に０になるように衛星はそれぞれ一意的なＰＲＮ符号を放送するので、ＧＰＳ信号のスペクトル圧縮が稼動する。地球は回転し衛星の周回周期は12時間なので、受信機の視線に沿ってドップラーシフトがある。時間についての荒削りな知識とＧＰＳ軌道から、ドップラーシフトが個々の衛星にどのように関連しているのか予測することができる。コードレス稼動は、例えば米国特許第４，７９７，６７７号に示されたように、すべての衛星からの広帯域信号上の遅延と乗算演算によって、各衛星のチッピング周波数を復調することができる。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を用いて、結果として生じるスペクトル線はそれぞれ次に特定の衛星に対応付けられる。 
本発明は、ＶＬＢＩ方式または典型的なスペクトラム拡散方式の検出前の相互相関処理である、相互相関を検出するための検出前の広帯域の信号取り込みのバッファおよび転送に比較して、利用可能な信号検出方式を提供する。ＰＲＮシーケンスは符号がほとんど一致する（チップ時間の２分の１以内）以外は自己相関の一致がないというデジタル特性を持つ。例えば、チッピングレートが１０．２３ＭＨｚである場合、符号は干渉状況を作り出すために必ず４９ナノセカンド以内に揃う。同じＰＲＮシーケンスはすべての標識信号に送信されてもよい。ただしそれらの標識信号は同じＰＲＮシーケンスの開始エポックとチッピング周波数を共有しないという条件の下である。任意に開始する条件と低価格の自由に稼動する基準発振器とで上記の状況のどちらもおそらく達成されないだろう。 
したがって、本発明が示すように遅延と乗算の検出方式においてスペクトラム拡散の標識信号のそれぞれは、標識信号のチッピング周波数でスペクトル線に復元されることが好ましい。チッピング周波数のスペクトル線が同じ周波数（例えば、１０．２３ＭＨｚ）になってしまうのを避けるために、標識信号のそれぞれは、公称値１０．２３ＭＨｚ以上あるいは以下のどちらかの各自の周波数オフセット値を含む。オフセットの大きさは標識信号の利用可能な周波数基準の精度によって決まる。例えば、確度２ＰＰＭの基準発振器を使うと、周波数は１０．２３ＭＨｚでプラスマイナス２０Ｈｚ以内であるとみなされる。隣接した標識信号チャンネルでおそらく逆の符号で似たような量だけ誤差がありえるとすると、追加のガード帯域が標識信号のそれぞれに必要である。例えば、隣接した標識信号チャンネルが代数的に逆な観点で移動することができ、次に標識信号がわずか１０Ｈｚずつ分離されるとすると、５０Ｈｚ間隔のチャンネルは適切な分離と考えることができる。周波数オフセットのパターンは（５０ＨｚｘＮ）値（ここでＮは奇数である）で設定される。
【００６２】
高確度と頑健性のために本発明の代替の実施形態において、従来の相互相関信号処理の体系は本発明で説明するスペクトル圧縮方法と併用して使用することができる。本実施形態において、スペクトル圧縮は、探索せずに相関チャンネルの高速相関ロックを可能にするのに必要な物理的状態の情報を導き出す手段を提供する。非常に長い符号シーケンスの使用と同じシーケンスの時間のオフセットを再使用することからして、本発明で説明するスペクトル圧縮方法は複雑な探索技術の実施の必要性を最小限にする。相互相関能力を特に精度の高いチャンネルに取り入れることで、本発明は向上した信号対雑音比と搬送波位相と周波数データへのアクセスをうまく利用する。これはある応用（例えば精度航空機着陸システム）において望ましい性能かもしれない。しかしながら、相関追跡能力を取り入れることは、スペクトル圧縮だけ使用する実施と比較した場合、受信機センサの費用は著しく増加するのでその使用は制限されるかもしれない。
【００６３】
航法データ処理
受信要素の位相のコヒーレンスを達成するために高精度の時間および周波数のシステムを使わないことは、本発明を使って同じ相対的な間隔の間、すべてのＳＣＴにすべての標識信号を観測させることで達成されることが好ましい。本実施形態において、ＦＦＴ時系列は標識信号の受信した信号のそれぞれに対して１本のスペクトル線を発生させる。 
既知の基準ＳＣＴから観測量を除去することで、すべての標識信号の特定の位相および周波数のオフセットは、基準ＳＣＴに相対的なＳＣＴの位相および位相速度（周波数オフセット）の単一オフセットを優先してこの単一差分データ処理で相殺された同相モードである。一つの例において、基準および遠隔のＳＣＴの周りに幾何学的に十分に分散された４個かそれ以上の標識信号で、基準ＳＣＴ物理的状態に相対的な物理的状態を決定することが可能である。
【００６４】
他の実施形態において、上述の方式で得られた結果は基準ネットワークプロセッサ、または少なくとも一つの基準ＳＣＴで相対的な各標識信号の物理的状態の推定によって中央の基準拠点でアルマナックと修正情報を形成して、次に物理的状態の推定の間のあらかじめ計算されたアルマナックと修正情報をＳＣＴからの一定の観測量に応用することで達成することができる。この方式は、アルマナックと補正のデータの適用時間がアルマナックの時間とエポックの間の差分より大きい場合に第２ＳＣＴの観測量が収集されるので好まれる。適用時間はＲＳＴと基準ＳＣＴの発振器、システム構成、必要なシステム性能の安定性の関数である。分散型設計方式において、航法プロセッサによる物理的状態の推定はＳＣＴ内、ＲＳＴ標識信号内、または制御プロセッサ内等の他の便利な位置で行うことができる。
【００６５】
図６は、ＳＣＴによって生成された観測量を処理し物理的状態の推定を生成する航法プロセッサの実施形態を示す。この実施形態の方法は制御フィードバックループを含んでおり、このループ内で１つのエポックからの解が次に送られる。先験的な状態情報６１１はＳＣＴ状態ベクトル６０１を初期化するために使用され、ＳＣＴのために物理的状態パラメータの最良の推定を提供する。ＳＣＴ状態ベクトル６０１もまた、時間と周波数のバイアスレート等の情報を含む経時変化する状態パラメータの情報を含むＳＣＴ動的モデル６０２と、安定したカルマンフィルタ６０５で計算された前のエポックからの推定された状態の出力６０６によって初期化されるのが好ましい。更新された状態ベクトル６０１は物理的状態の推定１１８として報告され、これは次にＳＣＴ動的モデル６０２とＲＳＴ観測モデル６０４を初期化するために使用される。ＲＳＴ観測モデル６０４はカルマンフィルタに必要な状態の遷移条件を作成し、さらにカルマンフィルタ６０５でフィルタ処理された観測値と計算値の差分である残留６１０を作成する。ＲＳＴ観測モデル６０４は、データが差分の観点から基準ＳＣＴ観測量１１１とで差を取られたＳＣＴ観測量１１０で処理されるかどうか、またはＳＣＴ観測量１１０が基準ネットワークで決定された補正係数１１２と組み合わせることで補正されるかを制御する。ＳＣＴが遮られていない上空視界を持つのでＧＮＳＳデータが利用可能な場合は、処理は同等のＧＮＳＳ観測モデル６０３で計算された残差６１０を使ってカルマンフィルタ６０５のハイブリッド型方式に進む。上記の例において、ＳＣＴ観測量１１０はＲＳＴデータとＧＮＳＳ衛星データの両方を含み、ＳＣＴ観測量はＧＮＳＳ観測モデル６０３で使用される。
【００６６】
基準ネットワーク
図７は、他のＳＣＴの後続の物理的状態の推定においてシステムが使用する更新した基準点（例えば標識信号またはＧＮＳＳ衛星）のアルマナックと補正の情報を生成する基準ネットワークの実施形態を示す。基準ネットワークプロセスへの入力は、システムの状態の最適観念である先験的なシステム構成情報７０５である。実際のＳＣＴ観測量１１３とアルマナックデータ１１２は物理的状態の要素を伝播するために使用される。これらはすべてゾーン処理フィルタ７００を初期化するために使用されることが好ましい。そのゾーン処理フィルタは標識信号の位置および一定のゾーン内の全ネットワークの標識信号用にアルマナックとデータ補正１１４のデータの生成を含む物理的状態を決定する。システムの効率的な校正と管理を最適化の必要に応じて、ゾーンはいくつかのＲＳＴと基準ＳＣＴの集団が相互の近接内に配置しているように限定することができる。構成と管理に基づいたゾーンは、基準ネットワークの処理において構成の柔軟性が向上し処理のオーバーヘッドが削減する。ゾーン処理フィルタ７００内で、単一の航法プロセッサ１０５、または多数の航法プロセッサがすべてのＳＣＴの物理的状態の推定の更新を生成する。連合したフィルタリングの観点から多数のプロセッサを組み合わせることができ、それにより多数の航法プロセッサ１０５は交差するデータセットを持つデータセットを並行して処理する。これらの多数の推定は複合推定を作成するフィルタ結合器７０２で結合される。フィルタ結合器７０２自体は  カルマン、または他の状態推定フィルタであってもよく、あるいは統計結合プロセスに基づくものであってもよい。基準ネットワークプロセッサはまた、すべての基準点の物理的状態を本質的に決定して、それを更新した状態７０６に報告することでネットワークの校正を担当することもできる。校正補正条件はアルマナック補正フォーマッタ７０３によってデータベースにフォーマットされ格納され、システムの他の部分で利用可能であることが好ましい 
本発明の１つの実施形態において、ゾーンの校正はＲＳＴの標識信号の稼動モードを選択的に変更することで達成することができる。主としてＲＳＴの標識信号は測距信号を送信するが、時々、統合された基準ＳＣＴを使用して信号を受信できるように、その送信を終了することができる。受信機として稼動する場合、ＲＳＴの標識信号はゾーン内の他の伝送される標識信号を聴取する。各ゾーン内で、基準ネットワークフィルタで生成された推定に強度が加わる追加の観測量を生成するように、多数の標識信号は周期的に群内の他の標識信号を聴取することができる。各標識信号のアルマナック現状を更新するために、基準ネットワークフィルタはそのデータを処理する。標識信号の稼動モード（送信あるいは受信）を管理するいくつかの方法が可能で、校正確度とシステム全体の性能のバランスが保てるはずである。好ましい実施形態において、稼動あるいは必要確度に悪影響を及ぼすことなくシステムを並行して校正し稼動することができるだけ十分な標識信号が配置されるはずである。初めてシステムを配置する場合と新しいゾーンを加える場合、初期校正には持続した期間が必要になるかもしれない。このような場合において、系統誤差が縮小されるように多数の個別の測定を行うために、ＲＳＴの多数の標識信号が受信モードから送信モードに周期的に繰り返される校正パターンを使用することができる。校正が済むと、発振器の状態係数を更新して標識信号の配置を確認するために、システムはモニターされてオンザフライ式の技術を使用して絶えず校正される。モニターすることは、システム全体の健全性と確度を決定するために有用なデータも提供する。
【００６７】
物理的状態の処理手法
図８は、アルマナックと補正の情報および基準ＳＣＴからの観測量の先験的な組を与えられたＳＣＴの物理的状態を決定する２つの方法を示す。図８Ａにおいて、基準ＳＣＴ８０５からの観測量は、基準ＳＣＴ８０５のアルマナックで定義されたとおりに推定された物理的状態が実際の状態になるように補正するために適用された時は、リアルタイム補正８０７を計算するために使用される。補正ベクトルはＲＳＴ８０１、８０２、８０３のそれぞれの物理的状態補正を計算するために使用され、次にＳＣＴ−Ｂ８０４の物理的状態の推定の処理を補正するために使用される。代案であるが差分推定を使った同等の形式が図８Ｂに示される。基準ＳＣＴ８２０で生成された観測量はＳＣＴ−Ｂ８２１で生成された観測量との差を取って、それが相対的な物理的状態８２２を計算するために使用される。相対的な物理的状態をＳＣＴ８２０の基準の物理的状態に加えることでＳＣＴＢ８２１の物理的状態を生成する。 
モデル化されていない誤差が無視できるところのシステム用にとって上記の２つの方法は本質的に等価であるが、図８Ｂの差動法は、各ＲＳＴの誤差への寄与の同相除去によりモデル化されていない誤差が著しい場合、精度がより高い傾向がある。図８Ａの自律的方法は精度が低くなるかもしれないが、基準ＳＣＴの観測量は各物理的状態の推定によって処理される必要がないので、より優れた拡張性の利点がある。むしろ、物理的状態はいったん計算されて、適用時間内に適用されるのであるならば、その後の処理に容易に適用される補正にフォーマットされる。
【００６８】
配置構成
図９は、３次元測位の例を示したもので、ＳＣＴユニットは非同一平面上の構成で配置されたＲＳＴから放射を傍受するように位置する。本実施形態において、基準ＳＣＴ９０４は、同水平面にあるＲＳＴ９０１、９０２、９０５から放射を傍受する。さらに放射は、基準ＳＣＴ９０４より下面に位置するＲＳＴ９０６からのＳＣＴ９０４によって傍受される。さらに、第２ＳＣＴ９０３は、ＲＳＴ９０１、９０２、９０５、９０６の４つの放射を傍受する。ＳＣＴセンサがＳＣＴユニット９０３と９０４の垂直および水平の測位を可能にするので標識信号は必ずしも同面にないという事実は好ましい幾何学的な３次元測位という結果になる。
【００６９】
図１０は、ＧＮＳＳが遮られた場合と遮られていない場合の両方で物理的状態の推定を提供するために、狭い地域に展開したＲＳＴとＧＮＳＳ衛星と一緒に両方使用する、次の３つの稼動環境で構成される本発明の１つの可能な配置シナリオを示す。遮られたＧＮＳＳ環境、やや遮られたＧＮＳＳ環境、周辺有効範囲を持つ遮られていないＧＮＳＳ環境の３つの稼動環境。図１０は、ＧＮＳＳを使用する屋外の広域な解決策からＧＮＳＳ衛星信号が全面的に遮られている完全に狭域のシステムへのシームレスな遷移を示す。本発明の開示目的に２次元の例に単純化されているが、本発明の実施形態のこの実施例は３次元配置にも等しく適用できる。物理的状態は水平移動と垂直移動の２つの状態パラメータを含む。  
ＳＣＴＡ１００７は、上述の方法でＲＳＴ１００５、１００６、１００８から傍受した放射を使用して物理的状態の推定を導き出して遮られた環境で稼動する。ＳＣＴ１００７の信号レベルが弱すぎて有用な観測量を提供することができないので、ＧＮＳＳ衛星信号１００２は構造１０１３に吸収されるか反射される。航法プロセッサ（不図示）によって後で使用するためにデータベース（不図示）に格納された群と観測量の補正を収集するために、ＧＮＳＳ基準受信器１００３は構造１０１３上に配置される。 
図１０の次の状況はやや遮られたＧＮＳＳ環境で、その環境でＳＣＴ１００９はＧＮＳＳとＲＳＴから信号を受信する。この例で、物理的状態の推定を導き出すために十分な衛星が可視範囲にない（２個だけである）。衛星１００１測距信号は構造１０１３によって視界から遮られている。本発明を用いることで、ＳＣＴ１００９は、２つの追加の可視ＧＮＳＳ衛星で測位用にＲＳＴ１００６、１００８、１０１０からの放射を傍受する。これは物理的状態の推定の確度と精度を著しく改善する。ＧＮＳＳ基準受信器１００３によって収集した衛星群の情報はＧＮＳＳ観測量を用いて物理的状態を推定するために使用される衛星軌道情報を提供する。したがって、本発明の本実施形態はやや遮られた環境でＧＮＳＳ有効範囲の増大に関連した利点を提示する。
【００７０】
図１０の遮られていないＧＮＳＳ環境はＳＣＴ１０１１によって表わされる。この例において、ＧＮＳＳ（ここでは３個の衛星で表わされているが追加の衛星があってもよい）は、物理的状態を推定するために適切な有効範囲を提供する。ＲＳＴ１０１０だけが可視範囲にあり、有用な物理的状態の推定をそれだけで生成するには十分ではない。ＳＣＴ１０１１はＧＮＳＳとＲＳＴから観測量データを収集して、観測量を物理的状態の推定に処理するために無線ネットワーク（不図示）を活用する。
【００７１】
本発明の代替の応用
この段落では、本技術の多くの予期される用途のうちのいくつかを示すためにシステムの特定の応用を示す。これらの応用はすべて本発明の好ましい実施形態で可能であり、本発明によって容易に示される代替の応用を説明しているだけで可能な応用の排他的な集合を定義する意図ではない。
【００７２】
バーコード走査と統合した応用
本発明の代替の実施形態はＳＣＴ通信ユニットとバーコードスキャナの統合を提供する。対象物に関連したバーコードが走査されると、その対象物が観測された最後の知られた場所と時間の記録として時間と位置が保持される。在庫と倉庫のロジスティクス用に、専用のＳＣＴ通信ユニットで実際に対象物をタグ付けする費用なしで、本発明の本応用は物の３次元での屋内追跡を可能にする。位置タグ付きバーコード走査は、追跡資産の大きさおよび／または費用が付加的な出費を費やすだけの価値を与えない場合に、全面的なＲＦＩＤ追跡と測位システムを実施する代替方式を提供する。 
受動型ＲＦＩＤタグ読み取り機と統合した応用
本発明の代替の実施形態はＳＣＴと受動型ＲＦＩＤタグ読み取り機の統合を提供する。ＲＦＩＤタグ読み取り機が受動型ＲＦＩＤタグを検出すると、検出時の読み取り機の位置はＲＦＩＤタグの近似の位置の提供するために走査されたＲＦＩＤデータストリームと関連付けされる。さらに、ＲＦＩＤタグ位置のさらに精度の高い推定は測定されたタグデータの相対的な電力に関する情報をタグ読み取り機の位置と姿勢で組み合わせることによって決定することができる。
【００７３】
屋内／屋外のロジスティクスへの応用
本発明の代替の実施形態は、協同一貫輸送、エンジニアリング、建設におけるロジスティクスの利点を提供する。そのような応用は遮られた環境を出入りする資産のリアルタイム追跡と管理から利点を提供する。例えば、本発明で示すように統合されたＺｉｇｂｅｅまたはＧＮＳＳの解決策は、３次元の狭域の範囲全体の資産を探し出し通信する技術の広範な使用を可能にする。 
本発明はまた、自己構成と校正の固有の能力を持っているのでこの応用に独特に適している。携帯電話ほどの大きさのＳＣＴ通信ユニットは、経緯儀技術またはＧＮＳＳだけで行えるより速く多数のポイントを手早く測量するために使用することができる。さらに、レーザレベルと類似の機能の仕方で、ＳＣＴ通信ユニットは、任意の希望する基準点と相対的な任意の構造上の構成要素の水平と垂直の位置関係をセンチメートル未満のレベルまで決定することができる。
【００７４】
現場ロジスティクス用に、携帯電話と同様な大きさの装置（音声もサポートする可能性がある）で、ＧＮＳＳベースの解決策は信頼性が低い、あるいは全く利用不可能である場所を含む建設現場全体にわたって、人と資産をリアルタイムに追跡することができる。統合した遠隔測定で、システムは現場活動の調整とモニター用の強力なツールとなる。メッシュ化ネットワーキングのサポートを用いて、広域無線の解決策（例えばＧＳＭ／ＧＰＳの解決策）による継続的な費用なしで一元的に、事実上どのような形と大きさの現場も容易に有効範囲に入れて管理することができる。
【００７５】
医療への応用
本発明の代替の実施形態は医療施設で容易に適用することができる。例えば、ＺｉｇｂｅｅまたはＷｉＦｉのいずれかに統合されたＳＣＴ通信ユニットでリアルタイムに患者と資産をモニターすることができる。管理および患者サービスのスタッフは、病院施設内で医者、看護婦、患者、移動装置を見つける能力を必要とする。重度精神病の患者がジオフェンス外に移動した場合は難題である。そのような状況に対して患者が更に遠くに行かないように警告を発動させてスタッフが連れ戻せるように患者の位置を与えることができる。ストレッチャーに載せられた患者もまた容易に見つけることができる。これは、緊急事態管理の間、または患者が病院のベッド数を超える状況などにおいて、患者が指定区域外にかなり長い時間いる場合、命に関係して重要である。さらにＧＮＳＳ信号からのサポートで、患者が認可または退院許可なしに医療施設を出た場合、ＳＣＴ通信ユニットは管理者に通知することができる。これは、アルツハイマー病の患者の追跡に特に有用である。
【００７６】
もう一つの選択肢として、医療への応用の他の実施形態は、受動型タグのおよその位置が臨機応変のサンプリングで決定することができるように、ＳＣＴを装備した携帯型のＲＦＩＤ読み取り機を選ばれた職員に携帯させることである。本実施形態において、その職員は通常の活動を行い、ＳＣＴを装備した読み取り機は受動型ＲＦＩＤタグ用に規則的にポーリングを行い、受信した反応は本発明で計算されるような現在時間と位置でタグ付けされる。 
位置を取り扱う商業への応用
ＧＮＳＳと狭域のＲＳＴ信号の両方を同時に処理する結合した能力で、本発明は遮られた区域とＧＮＳＳが一般にサービスを提供するところ（例えば屋外）の両方で高精度な位置を取り扱う商業への応用を可能にする。本発明の代替の実施形態は、地理的に広い領域とショッピングモール等の狭域の範囲の両方で位置が決定できるように、ＳＣＴ機能を携帯電話や他のモバイル機器等の消費者向け通信装置に装備をすることである。ＳＣＴを装備した通信装置は  個人の位置を識別するために使用することができ、個人の正確な位置に関する位置特有なコンテンツの配信を可能にする。最小の費用で、本発明は広域の測位と狭域の測位の両方を同時に行ない、ＧＮＳＳだけでは機能することができないところで確度と測位の情報をもたらす。現在の位置を取り扱う商業の応用とは異なりＧＮＳＳ／ネットワーク利用の位置サービスを利用することで、本発明の本代替実施形態は、屋内と屋外でメートルレベルの確度で個人の位置を正確に特定することを可能にする。また本発明は、有効範囲を失わずに狭域の測位から広域ＧＮＳＳへのスムーズな遷移ができる。例えば、測位用にＲＳＴの標識信号ユニットの配列を配置した店があるものとして、近辺の商品とサービスの選択に関する情報をＳＣＴ装備の携帯電話で個人に配信することができる。この情報には広告、商品情報、クーポン、購入統計データ、ランキングを含むことができる。また、本実施形態において、機器が既にサポートする通信網を位置に関連したコンテンツを伝送するのに使うことができる。
【００７７】
緊急時サービスへの応用
地方通信網が残存しなかったカトリナ災害後のニューオリンズ等の状況で、統合した通信インフラストラクチャーを備えた本発明は遠隔測定ネットワークと第１応答機、車両、供給、他の重要なモバイル資産の正確な追跡を提供することができる。本実施形態において、頑健性のある狭域と広域の位置と通信の管理解決策を形成するために、ＳＣＴ通信ユニットはＺｉｇｂｅｅおよびＰ２５  ＶＨＦと統合される。本実施形態は、救助隊が捜索回収作業で建物に入る時はリアルタイムのモニターを、屋外では（ＧＮＳＳ経由で）領域のモニターを提供するこができる。緊急事態を示唆している可能性がある第１応答機の動きの不足が無い場合は警告を作動させることができる。 
捜索救難活動（ＳＡＲ）の空中への応用
本発明の代替の実施形態は捜索救難活動に利用することができる。一つの例において、（フリーフライヤー（複数）あるいは１機のフライヤーと１機の曳航の方法のどちらかで）２台のＳＣＴ通信装置を空中環境に配置することができる。ＳＣＴ通信装置はそれぞれＲＳＴ測距信号で同時にＧＮＳＳ信号を処理するように構成される。標識信号ユニットは捜し出される遭難者に配置される。標識信号ユニットは頭上で受信される可能性のあるＲＳＴ測距信号を送信する。ある状況において、遭難者は樹木に覆われた環境内に、雪に埋もれている、あるいはＧＮＳＳセンサの正常な使用ができない幾分遮られた環境にいる可能性がある。 
地上セグメント（ＧＳ）は上記の空中のプラットフォームのＵＡＶ制御装置の１組と、空中の稼動を制御しＵＡＶからＳＣＴ観測量を検索するＺｉｇｂｅｅ相互通信サブシステムで構成される。地上セグメントはさらに従来のＧＮＳＳ受信機を持っておりＧＮＳＳ軌道と時間の取得を可能にする。地上プロセッサはＺｉｇｂｅｅのダウンリンクを受信して、動的なＳＣＴ通信ユニット間の基線ベクトルの分離と標識信号のデルタ位相を決定して、交差した双曲面を導き出す。それが瓦礫（つまり、なだれ、あるいは倒壊した建物）の下の遭難者に関連する標識信号の地上位置を示す。  
上記のＵＡＶは、状況次第で使い捨て資産と考えられる非常に小さなタイプの模型飛行機であってもよい。対象範囲内を飛行するＵＡＶは最低２機で対象の一般領域上を数分間飛行した後数メートルの確度で標識信号を見つけるのに十分である。ＳＡＲチームが空中セグメントで示される一般領域に到着すると、本発明で説明する携帯型のＳＣＴタイプ受信機を合計電力検出モードで稼動させることができる。その合計電力検出モードは掘り出して実際の救助作業を達成するためにメートルレベルの確度を提供する。
【００７８】
図１１は、本発明が捜索救難活動に利用される代替の実施形態を示す。本実施形態において、ＲＳＴ信号放射体１１０４は、追跡される、および捜索救助が必要な場合は捜索される資産または人に配置される。ＲＳＴの標識信号は、無人航空機または他の飛行プラットフォームに置かれたＳＣＴユニット１１０２と１１０３で傍受される測距信号１１０１を生成する。前述の技術を利用して、範囲測定１１０６と１１０７が飛行プラットフォーム１１０２、１１０３と捜し出される資産１１０４の間で決定される。ＵＡＶ１１０２と１１０３はさらにＧＮＳＳ衛星群１１０１からデータを同時に受信し、それはＲＳＴ測距信号１１０１を傍受する時に自律的な位置を決定するために使用することができる。観察的なＳＣＴの位置と結合した各範囲測定は放射体の可能な位置の双曲線の弧を描く。例えば、ＵＡＶ１１０２の位置がＧＮＳＳデータ１１０１から分かり、範囲１１０６はＵＡＶ１１０２と放射体１１０４の間で決定される場合、放射体は位置１１０８の双曲線の弧上にあるといえる。第２のそのような弧１１０９を同時に観測することは、弧１１０８と１１０９の２つの可能な交差点のうちの１つの上にある放射体１１０４の位置決定に使用することができる。捜索救難活動において、この２つの交点のうちの１つは一般に航空機からのものとして捨てることができ、資産が捜し出される。
【００７９】
海上基地の管理と狭い所の航法
本発明の代替の実施形態は海上および水門に接近中の引船と作業台船の曳航作業に関する。標識信号は引船上、水門の入り口、および作業台船上の重複点に位相の安定したＧＮＳＳセンサを可能にする。 
引船は作業台船のＧＮＳＳセンサの位相を固定するために（おそらく２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域で）標識信号の基準信号を提供する。引船は利用できる場合は水門からの主要な基準信号を受信するために９１５ＭＨｚのＩＳＭ帯域の受信機も備えている。水門は、必要に応じて引船および他の船舶に放送される水門の基準源で駆動するＧＮＳＳ受信機を備えている。ＧＮＳＳセンサのデータも同じ岸の基準発振器を使って得られる。９１５ＭＨｚの水門基準信号は引船のＧＮＳＳセンサを位相固定し、そして次に２．４ＧＨｚの引船の基準標識信号を位相固定するために使用され、それにより作業台船上の多数のＧＮＳＳセンサを位相固定する。引船が岸の９１５ＭＨｚの水門基準信号の範囲外である場合、引船の内部基準が作業台船上のＧＮＳＳセンサの配列を位相固定する供給源である。岸から、そして作業台船と引船からのすべてのＧＮＳＳセンサのデータは、引船で収集されて処理される。この位相一貫配列は３０ｃｍ未満の確度でリアルタイムにＷＧＳ８４の地球中心地球固定座標系で処理される。引船上で、位置と速度の状況的な認識情報が引船の操縦室で利用できる。この低価格なアーキテクチャは他の手段によって達成できない手頃なシステムの構成を可能にする。
【００８０】
軌道上の稼動−主衛星と軌道を周回する子衛星
本発明の代替の実施形態は子衛星の宇宙での相対的な測位に関する。その子衛星はＧＮＳＳ信号が利用不可能な高度で別な主衛星と共に軌道を周回している。小型ナノ駆動の標識信号が主衛星の適時の既知の位置に置かれる。標識信号の既知位置は補助衛星の測位の基準枠を形成する。上記の標識信号はすべて主衛星の内部の時間と周波数の基準源と相対的して時間が同期されて位相一貫である。子衛星は主衛星の近くを周回する。観測量は子衛星に到達する様々な標識信号の信号の位相範囲である。観測量は処理のための主衛星にリンクして戻される。子衛星の３次元の位置を推定して、その子衛星の内部の時間基準源を同期させるには４つ以上の観測量が必要である。子衛星は上記の多数の標識信号を主衛星上の標識信号間のおよそ２０倍の最大離隔距離の点源として見る傾向があるので、主衛星と子衛星の離隔距離次第でＧＤＯＰパラメータは重要な問題になる。主衛星で最大５メートルの標識信号離隔に対して、子衛星で数ミリメートル範囲の測定精度で、母親に相対的な子衛星の３次元の位置がその衛星間で１００ｍ離隔ごとにおよそ２０ｃｍの精度で推定することができる。  
低価格の３次元土地測量システム
本発明の代替の実施形態は低価格の土地測量システムに利用することができる。共通の標識信号はすべてのＧＮＳＳセンサを位相固定するのに使用される。そのセンサはＳＣＴデータを中央処理装置に相互リンクする。中央処理装置は衛星軌道とＧＮＳＳ時間を持っている。疑似距離と搬送波位相のデータのタイプはキロメートル規模の稼動においてミリメートルの精度を提供する。この方法ではマルチパスの汚染による系統誤差は誤差の限定された出所になり、特別のＧＮＳＳアンテナによって軽減することができる。一般に狭域の構築に絡む短い基線上で、対流圏と電離圏からの大気の誤差は同相モードのみずから無効となる誤差となる。現在利用可能な計測器に比べて多重計器システムの費用を７０％〜９０％ほど削減することができる測量システムの設計が可能である。
【００８１】
船舶搭載の回転翼航空機向けの高精度な離陸／着陸
本発明の代替の実施形態は船舶搭載の環境で稼動する回転翼航空機の離着陸の際の測位に利用することができる。従来のＧＰＳ受信機が５０ｂｐｓの航法データストリームを解読する能力が無いことと、船舶搭載の他の航法システムと通信システムからの干渉の可能性があるために、従来のＧＰＳベースの追跡システムはそのような応用には著しい限界がある。本発明の技術は、船舶の上部構造にＲＳＴの標識信号を配置し航空機上にＳＣＴ受信機を配置することにより上記の問題を軽減する。システムおよび方法は、稼動用に標識信号の位置を決定するためにデータストリームを解読する必要がなく、稼動の周波数は他のシステムとの干渉を最小限にするために調節することができる。さらに、本発明の迅速な更新率は、船舶と航空機の両方に関連する力学を扱う。
【００８２】
ＧＮＳＳの航空機精密進入の強化
本発明の代替の実施形態は、航空機の精密進入と着陸の操作の強化に利用することができる。狭域のＲＳＴネットワークは着陸帯の滑走路の近くに配置される。航空機搭載のＳＣＴは標識信号のデータを回収し、ＧＮＳＳあるいは他の手段からの測位を強化するためにこのデータを利用する。データは組み合わせた解決策で処理することができ、ＲＳＴ周波数は調整可能であるので、ＲＳＴの標識信号のシステムとＧＮＳＳのシステムの間に干渉はない。本出願は、地上ベースの航空機着陸場、および海軍の航空母艦からの戦闘機配置等の船舶搭載の応用に適用することができる。ＲＳＴの標識信号での高速の更新が可能で、ＳＣＴ受信機は戦闘機のような航空機の極度の力学を扱う。
【００８３】
さらにまた本発明の代替の実施形態は、ＧＮＳＳ信号に頼らずに航空機の迅速な配置と回収能力を提供する本実施形態は航空作戦をサポートするために利用可能なＧＮＳＳ信号に頼らずに機能する。着陸帯での基準ＳＣＴはＲＳＴの標識信号の較正データを提供し、そのデータは航空機にアップリンクされる。航空機は地上ベースの標識信号と基準場所校正データを受信し、着陸帯を囲むいくつかの標識信号から地上ベースのシステムに相対的な航空機の位置と速度の推定を処理する。この構成において、航空機は各自の航法プロセッサを持っており、放射のサイレントモードに維持する。
【００８４】
システムの水平測位の確度はＲＳＴの標識信号の位置の校正によっておよそ１０ｃｍで制限される。上記のＲＳＴの標識信号は同一平面上にある傾向があるので、水平精度低下率（ＨＤＯＰ）はほぼユニティで良いが、航空機の垂直のＤＯＰは、１０〜２０の係数の領域にあるだろう。本システムは数センチメートルの高精度であるので、航空機の垂直精度は航空機が着陸帯に接近するにつれて高度の広い領域上で１メートル未満であると推定される。平面の範囲外に１つかそれ以上のＲＳＴの標識信号を配置して残りの標識信号とで、垂直の推定の精度が向上する。バックアップとして、航空機が高度約５メートルに来たとき、音響モードＳＣＴで音響のＲＳＴを稼動することができ、それによって探知の確立が低い数センチメートルの高度の確度を提供し航空機が着陸に向けた引き起こしを可能にする。
【００８５】
航空機は姿勢決定能力を提供するために３個の標識信号受信機を搭載することもできる。上記の姿勢の受信機アンテナは、航空機の下側のおそらく各翼端と胴体の後部端に配置されることになる。航空機のプロセッサは、各標識信号からの位相差動到着（ｐｈａｓｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ａｒｒｉｖａｌ）を計算して、地上の標識信号に相対的な特定の航空機の形状次第で数度の確度で航空機の姿勢を決定することができる。
【００８６】
空港の地上追跡とモニタリングシステム
本発明の代替の実施形態は空港の地上追跡とモニタリングシステムに利用することができる。この応用において、本発明はハンガー等の建物内およびＧＮＳＳ航法だけでは信頼性が低い遮られたエリアで機能する。かなりの間密閉した環境に置かれてからハンガーを出た航空機は  ＧＮＳＳ受信機が測位し始めるのに相当な量の時間を必要とする可能性がある。本出願はそのような受信機の位置と時間の補助データを提供するので、走路侵入検出と衝突防止警報を向上させる。さらに本応用は追跡資産のモニタリングの集中化と安全なデータベース開発を可能にする。
【００８７】
狭域の位置の認証
さらに本発明の代替の実施形態において、ＲＳＴによって送信された信号は、あるＳＣＴがそのＳＣＴの先験的な既知の位置にあるかどうか判断するために基準ＳＣＴ観測量と一緒にそのＳＣＴが捕らえた測定値を処理することで、そのＳＣＴの位置を認証するために使用することができる。認証されるＳＣＴによって集められた観測量は、その位置に一意的な有用な情報（位置署名）を含んでおり、基準ＳＣＴとその位置署名で観測された誤差によってＲＳＴ配列の現在の状態を観測することにより認証することができる。複数個のＲＳＴは同期されておらず、ＰＲＮのチッピングにおいて相対的に非干渉の位相である事実は、ＲＳＴ配列の連続的な校正を必要とするが、対立が１メートル未満の精度を達成するために様々な符号位相あるいはチッピングレートを十分によく予測できないという点でセキュリティ属性をもたらす。保護されると推定される基準ＳＣＴは、ＲＳＴ配列で実際に起こっていることを検知して報告する。このような予測不能の特徴は本発明をＧＮＳＳの遮られた環境での位置認証を行う方法とするので、これは非常に有用な属性である。さらに、ＧＮＳＳ信号を処理する本発明の能力を使って、ＧＮＳＳで派生した位置署名のデータも供給することができる。 
設計の検討
送信電力レベル、バッテリー消費、標識信号の信号および他の特性の識別と差分の分析が、好ましい実施形態の変種のために行われた。そのことを以下のセクションで詳述するが、本発明のさまざまな代替の実施形態の実施を示す目的だけに提供するものである。
【００８８】
ＲＳＴの標識信号／ＳＣＴ受信機の設計の検討
粗いチャンネルの受信機の自己雑音は３ｄＢの雑音指数の低雑音増幅器であると仮定すると次のようになる。ＫＴＢ雑音出力= (1.38 x 10-23 W/Hz-K)(300 ケルビン)(2 x 106 Hz) = 8.2 x 10-15 = -140 dBW = -110 dBm
０．   １マイクロワット(1 x 10-7 W)の標識信号の出力を３ｋｍの距離で検討する。
【００８９】
距離Ｄの標識信号の束、Prec = Pxmtr / (4 pi D2 ), Prec = (1 x 10-7 W)/ 4 pi (3000)2 = 9 x 10-16 W = - 150 dBW = - 120 dBm
標識信号の信号出力 = -120 dBm、ポストＬＮＡ  ＳＮＲ = -120−(-110) = -10 dB  
遅延と多重（Ｄ＆Ｍ）プロセッサは信号と雑音を自乗するのでＳＮＲ  Ｄ＆Ｍ= -20 dBである。
【００９０】
１．０２３ＭＨｚチッピング周波数と１秒の時系列のＳＣＴ  ＦＦＴプロセッサの標識信号は１．０Ｈｚビン幅と実効処理利得を持つと仮定すると、Gp = 2 MHz / 1 Hz = 63 dBである。
【００９１】
全体的なシステム出力のＳＮＲ= 63 dB−20 dB = 43 dB、あるいは２２ｄＢＶ振幅のＳＮＲ= 140:1である。 
ＦＦＴ位相雑音の推定は電圧ＳＮＲの逆数であるので、位相雑音= 7 x 10-3 ラジアン = 0.4度s = 1ミリサイクルである。
【００９２】
２９３ｍの波長、１．０２３ＭＨｚのＰＲＮチッピングレートの標識信号。１ミリサイクル精度は３０ｃｍの粗いチャンネル位相測距の精度を提供する。
【００９３】
次に、精度の高いチャンネルの受信機の自己雑音が３ｄＢの雑音指数の低雑音増幅器であるとすると次のようになる。ＫＴＢ雑音出力= (1.38 x 10-23 W/Hz-K)(300 ケルビン)(20 x 106 Hz) = 82 x 10-15 = -130 dBW = -100 dBm 
０．   １マイクロワット(1 x 10-7 W)の標識信号の出力を３ｋｍの距離で検討する。
【００９４】
距離Ｄの標識信号の束は、Prec = Pxmtr / (4 pi D2), Prec = (1 x 10-7 W)/ 4 pi (3000)2 =9 x 10-16 W = - 150 dBW = - 120 dBm
標識信号の信号出力 = -120 dBm、ポストＬＮＡ  ＳＮＲ= -120−(-100) = -20 dB
遅延と多重（Ｄ＆Ｍ）プロセッサと信号＆雑音を二乗して、ＳＮＲ  Ｄ＆Ｍ= -40 dBである。
【００９５】
チッピング周波数１０．２３ＭＨｚの標識信号と、１秒の時系列のＳＣＴ  ＦＦＴプロセッサはビン幅１．０Ｈｚを持つとして、実効処理利得は、Gp = 20 MHz / 1 Hz = 73 dBである。
【００９６】
全体的なシステム出力のＳＮＲ= 73 dB−40 dB = 33 dB、あるいは１６．５ｄＢＶ振幅のＳＮＲ= 50:1である。 
ＦＦＴ位相雑音の推定は電圧ＳＮＲの逆数であるので、位相雑音= 2 x 10-2 ラジアン = 1.2度= 3.2ミリサイクルである。
【００９７】
ＰＲＮチッピングレート１０．２３ＭＨｚ、波長２９．３ｍの標識信号。３．２ミリサイクル精度は９ｃｍの精度の高いチャンネル位相測距精度を提供する。
【００９８】
バッテリーの電源要件
標識信号の電源要件はデジタル回路によって支配され、０．１マイクロワットという非常に低消費電力の標識信号が送信される。標識信号は１．８Ｖのロジックと仮定しておよそ４０ｍＷを必要とする。５０時間あるいは約２日で電圧１．５Ｖまで落ちる１５００ｍＡ時容量、３．３Ｖのリチウムマンガン乾電池を検討する。電源はさらに、屋外の場合は太陽充電を備えたバッテリー、あるいは継続稼動を提供するようバッテリーバックアップ付きの従来の構成要素の電源から電力を供給することもできる。
【００９９】
標識信号の識別
標識信号識別は、標識信号間に５Ｈｚの間隔オフセットの倍数で公称１．０２３ＭＨｚの粗いチャンネルのチッピングレートからの周波数オフセットによる。したがって、１００個の標識信号のために、プロセッサは中心周波数１．０２３ＭＨｚでプラスマイナス２５０Ｈｚの合計サーチインターバルを持つ。特定の標識信号のチッピングレートが識別されると、プロセッサはどの人あるいは資産に識別タグが割り当てられたかを調べるためにレジストリのデータベースを参照する。
【０１００】
精度の高いチャンネルにも同様に、標識信号識別は、標識信号間に５０Ｈｚの間隔オフセットの倍数で公称１０．２３ＭＨｚの精度の高いチャンネルのチッピングレートからの周波数オフセットによる。したがって、１００個の標識信号のために、プロセッサは中心周波数１０．２３ＭＨｚでプラスマイナス２５００Ｈｚの合計サーチインターバルを持つ。特定の標識信号のチッピングレートが識別されると、プロセッサはどの場所、人、あるいは資産に識別タグが割り当てられたかを調べるためにレジストリのデータベースを参照する。 
ＩＳＭ帯域の実施
代替の実施形態において、各標識信号が直接拡散方式の信号の位相一貫の多数のチャンネルを送信するＲＦの実施を説明する。例えば、受信機装置が先験的な位置で５００メートル以内と知られている密閉された環境内で測位を行うためには、１．０２３ｋＨｚ（３ｋｍの波長）のチッピングレートのチャンネルがある。スペクトル圧縮の遅延と乗算の演算を実施する位置センサで結果として生じた信号対雑音比が２０対１の振幅で、位相雑音は０．０５ラジアンまたは２．８度または７．９ミリサイクルまたは２４メートルとなる。 
ＳＮＲ２０とチッピングレート１．０２３ＭＨｚの第２チャンネルで位相範囲の精度は２．４メートルである。ＳＮＲ２０とチッピングレート１０．２３ＭＨｚの第３チャンネルで位相範囲の精度は２４ｃｍである。ＳＮＲ２０とチッピングレート１０２．３ＭＨｚの第４チャンネルで、位相範囲精度は２ｃｍである。 
推定ＳＮＲ２０は非常に控えめな値で有効ＳＮＲ１００の方がより妥当である可能性がある。この高い信号の場合、チッピングレート１０．２３ＭＨｚのチャンネルは５ｃｍの精度を出すであろう。米国規制により、ＩＳＭ帯域は次のとおりである。
【０１０１】
５７２５−５８７５ＭＨｚ（１５０ＭＨｚ中心周波数５８００ＭＨｚ）
２４００−２５００ＭＨｚ（１００ＭＨｚ中心周波数２４５０ＭＨｚ）
領域２の９０２−９２８ＭＨｚ（２６ＭＨｚ中心周波数９１５ＭＨｚ）
標識信号の位置はＧＮＳＳで一貫した基準枠を維持するためにＷＳＧ  ８４座標系で表すことができる。したがって、結果として生じる物理的状態の推定は、ＧＮＳＳ衛星に対して明瞭な視線を持つかのように、ＧＮＳＳ枠内の位置を表すことができる。 
広域の測位への応用
代替の実施形態において、応用は、１００ｍ×１００ｍ（１０，０００の平方メートル、  １１０，０００の平方フィート）で定義された範囲に関する。位置センサが標識信号から離れることができる最大水平距離はおよそ１４１メートルである。傍受された位相測定精度３ｃｍを備えたスペクトル圧縮システムの設計を検討する。最大チッピングレート１０．２３ＭＨｚで、２９．３ｍの波長がある。３ｃｍの精度は、周期の０．１％（０．３６度）の位相測定精度、あるいは６．３ミリラジアンを必要とする。６ミリラジアンの位相精度は、ＳＮＲ１６０のＦＦＴ振幅あるいは信号出力４４ｄＢを必要とする。 
本発明の電気通信の検討
代替の実施形態において、様々なテストケースが説明される。
【０１０２】
テストケース：ＩＳＴＡＣ２００２コードレス  ＧＮＳＳ土地測量システム
受信機の自己雑音が１．５ｄＢの雑音指数の低雑音増幅器であるとすると次のようになる。ＫＴＢ雑音出力  = (1.38 x 10-23 W/Hz-K)(120 ケルビン)(2 x 106 Hz) = 3.3 x 10-15 = -145 dBW =  -115 dBm 
ＧＰＳ  Ｃ／Ａチャンネル信号出力= -130 dBm、ポストＬＮＡ  ＳＮＲ= -130−(-115) = -15 dB  
遅延と乗算プロセッサは信号と雑音を二乗して、ＳＮＲ  Ｄ＆Ｍ= -30 dB
４０秒の時系列のＦＦＴプロセッサはビン幅０．０２５Ｈｚを持ち、実効処理利得はGp = 2 MHz / 0.025 Hz = 79 dBである。
【０１０３】
ＩＳＴＡＣ  ２００２土地測量システム製品の実際のＣ／Ａチャンネル性能と一致して、全体的なシステムＳＮＲ= 79−30 = 49 dB、あるいは２５ｄＢＶ振幅のＳＮＲ= 316:1である。  
倉庫環境における遠近劣化
代替の実施形態において、倉庫環境の遠近劣化が説明される。
【０１０４】
最近で、１ナノ−Ｗ標識信号は遠隔受信機の１０ｍ以内にある可能性がある。
【０１０５】
距離Ｄの標識信号の束は、Prec = Pxmtr / (4 pi D2), Prec = (1 x 10-9 W)/ 4 pi (10)2 = 8 x 10-13 W = - 121 dBW = - 91 dBm
１４１ｍにある標識信号は−１１４ｄＢｍを示し、１０ｍ離れた標識信号は−９１ｄＢｍを示すであろう。したがって、遠近問題は−９１ｄＢｍから−１１４ｄＢｍを引いた２３ｄＢｍの絶対値である。１２ビットアナログデジタル変換で、受信機は７２ｄＢのダイナミックレンジを持つであろうし、ノイズフロアをシフトできる他の比較的高出力の帯域内信号に対応するために４９ｄＢのマージンを許容できる。
【０１０６】
受信機の単純性
スペクトラム拡散方式を標識信号に使用する利点は、最小電力量を放射して、長期間の稼動用にバッテリー電力供給の可能性がある標識信号のＤＣ電源要件を低減させる。スペクトラム拡散を利用することで帯域内の強力な信号に高耐性を持たせることができ、そうしなければ従来の信号様式に実質的な干渉を提示することになる。 
一般化したシステムアーキテクチャと方法
本システムの様々な実施形態と設定環境における物理的状態の推定の方法に関する前述の説明は多種多様な応用への広い適用可能性を示す。上記で明らかにして示したシステムおよび方法は、以下で説明する一般化したアーキテクチャで要約することができ、その一般化したアーキテクチャは、システムを本質的に放射体、スペクトル圧縮を実施する傍受体、物理的状態の推定器から構成される最も標準な形式にして、アーキテクチャの実施の全て取り上げる、あるいは全てが可能でない場合は大半を取り上げる。本形式は、本発明の好ましい実施形態が広範囲な応用、構成、環境をサポートするために容易に適用可能であることを適切な設計と構成によって示す。
【０１０７】
図１２は、本発明の好ましい実施形態の最も標準な形式であり、システムの基本的要素間の本質的な関係を説明している。少なくとも１つかそれ以上の放射体１２０１がシステムに知られており、その放射体は伝送媒体１２０６を通って伝播するエネルギーを放射する。上記の放射は少なくとも１つの傍受体１２０２によって傍受され、スペクトル圧縮の方法の少なくとも１つでスペクトル圧縮器１２０５によって処理される。少なくとも１つの傍受体から結果として生じた観測量１２０７は、ある通信手段によって物理的状態の推定器１２０３に伝達される。構成データ１２０８と観測量１２０７は、少なくとも１つの放射体１２０１と傍受体１２０２の間で、相対的な物理的状態の推定１２０９の１つかそれ以上の要素を決定するために、物理的状態の推定器によって処理される。多数の放射体からの観測量１２０７は、Ｘ、Ｙ、および／またはＺ軸の位置、ある軸に関する方位、クロックバイアス、場合によっては任意の時間の微分が含まれてもよい相対的な物理的状態の多数の要素を同時に推定するために使用することができる。 
絶対的な物理的状態の推定１２０９を決定するには、相対的な物理的状態の推定に先立って物理的状態のある面が知られている少なくとも１つの放射体または傍受体を基準点として指定する必要がある。絶対的な物理的状態１２０９の決定は、相対的な物理的状態を基準点で定義された先験的な物理的状態に加えることである。 
構成データ１２０８内で定義された1つかそれ以上の基準点は、測位とタイミング情報の狭域の基準枠を形成するために集団的に取り扱うことができる。物理的状態の推定１２０９はすべてこの基準枠内で報告されるのが好ましい。さらに、基準点は１２１０と１２１１を構成データ１２０８内の座標系の信頼基準１２０４で関連付けることができる。上記の関連付けによって、内部の基準枠で決定された推定は、外部の基準枠に変換することができる。 
例えば、屋内の応用において、構成データとシステム較正データの組み合わせが標識信号を位置センサ（例えば、傍受体１２０２）の物理的状態の推定の基準点として確立するように、複数個の標識信号（例えば、放射体１２０１）が最初に校正される。上記の基準点の位置は次に、外部ＷＧＳ−８４の基準枠の中で決定される。これは測量を通して、またはＧＮＳＳ測距信号の放射の受信をサポートする位置センサを用いた直接測定を通して、任意の数の方法で遂行することができる、外部の信頼基準がこのように決定されることで、内部の基準枠を外部ＷＧＳ−８４枠に変換する変換マトリックスを指定することができる。好ましい実施形態において、外部の基準点と関連する対応部分が同一線形順序に並んでいない３つの基準点が、三次元の変換を確立するために使用される。これが遂行されると、位置センサ用の結果として生じた物理的状態の推定が、外部の基準枠内に報告することができる。協定世界時（ＵＴＣ）等の内部と外部の時間枠内の時間エポックの報告は、外部の時間枠に関する基準点で時間を使用して同様な方法で遂行することができる。
【０１０８】
いくつかの放射体はシステムに知られていてもよいが、システムによって制御されず外部であると考えられる。ＧＰＳ衛星、クエーサー、通信衛星、テレビ局、自律的な標識信号はすべて、存在は知られておりモニターすることはできるが、システムによって管理することができない基準点の例である。
【０１０９】
システムアーキテクチャの最も標準な形式を定義するのと同様な方法で、関連した最も標準な形式が設定環境の物理的状態を決定する方法のために定義される。図１３Ａは、スペクトル圧縮を使用して設定環境の物理的状態を決定する一般化した方法を示す。１３０１から始めて、少なくとも１つの放射体が伝播媒体の中に広帯域のエネルギー１３０５を放射する。上記の放射は少なくとも１つの傍受体によって１３０２で傍受され処理される。その傍受体は観測量１３０６を生成する。処理１３０２はスペクトル圧縮の少なくとも１つの方法を適用する。少なくとも１つの放射体と傍受体の間で推定された相対的な物理的状態１３０７を決定するために、少なくとも１つの傍受体からの観測量１３０６は１３０３で処理される。推定された相対的な物理的状態は１３０４で報告され、外部で消費される物理的状態１３０８の報告書となる。報告された物理的状態はまた、１３１０でシステム構成データ１３０９を更新するために使用されてもよく、様々な傍受体と放射体の状態変化に応じてシステム稼動を校正し調節する手段を提供する。構成データで指定されたように、物理的状態１３０８は、内部で定義された基準枠の中で、基準点に相対的に、あるいは外部で提供された変換マトリックスによって決定された外部の基準枠の中で、報告することができる。 
この方法から、すべての変種が派生するので、この方法は本発明のすべての実施形態で機能する本質的な処理をさらに説明するのに使うことができる。この一般化された方法の重要な利点は、処理が実施を問わず定義されるということである。処理要素１３０２、１３０３、１３０４間の物理的な位置と通信の制約は方法が具体化されるシステムの論理的なアーキテクチャの単なる機能である。処理の物理的なさまざまな配置は必要に応じて一定の最適化を提供することができる。前述のように、処理ブロック１３０２、１３０３、１３０４はたいてい通信帯域幅を最小限に抑え位置センサの電源要件を低減するように、物理的に配置されている。
【０１１０】
図１３Ｂは、図１３Ａのインタセプトと処理要素１３０２をより詳細に示したものである。広帯域エネルギー放射１３０５は１３１１で傍受され、結果として生じる傍受された広帯域の放射１３１４はある非線形演算１３１２によって操作され、その非線形演算は、物理的状態の推定に必要な変化する物理的特性を含む狭帯域のデータ１３１５を生成する。さらに処理が１３１３で行なわれ、そこで有用な変化する物理的特性を抽出する。この有用な変化する物理的特性が、少なくとも１つのエポックの傍受体用の観測量１３０６となる。観測量は、傍受体と少なくとも１つの放射体の間で変化する物理的特性を少なくとも１つ以上含むことができる。スペクトル圧縮用に、これらの観測量はたいてい周波数、傍受された広帯域の放射のそれぞれの振幅と位相、および適用された非線形の方法の各インスタンスとして表わされる。各個別の非線形演算の実施は、多数の広帯域の傍受が１３０６で観測することができるチャンネルを形成する。傍受体用に傍受された広帯域の放射１３１４に関する特定の非線形演算１３１２は、次を含んでもよいがこれに制限されるものではない。１３１４がそれ自体で乗じられる二乗、１３１４が遅延バージョンのそれ自体で乗じられ、遅延量は広帯域のエネルギー放射の既知または推測される物理的特性（例えば変調するＣＤＭＡのＰＲＮの拡散関数のチッピングレート）のうちの１つで決定される遅延と乗算、一緒に乗じると結果として単一の狭帯域データを生成するように、１３１４が特定の帯域幅と周波数オフセットの２つの異なる帯域でサンプリングされた帯域幅合成で、ここでの周波数オフセットと帯域幅は広帯域のエネルギー放射の物理的特性の関数である、１３１４がそれ自体で差を取られ近似の一次導関数を生成する差分、１３１４のサンプルレートが下げられて広帯域のエネルギー放射の分数である狭帯域の出力が結果として生じるデシメーション。差分は、さらに１３１４の前の導関数の差分をとることで付加的な導関数を生成することができる。デシメーションでは、狭帯域のデータを希望の物理的特性を含む対象帯域に限定するために１０分の１にされた出力はエイリアシング、あるいはダウンコンバージョと低域フィルタリングを用いることができる。
【０１１１】
図１３Ｃは、図１３Ｂの狭帯域のデータ処理要素１３１３の１つの実施形態を示す。狭帯域のデータ１３１５は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって処理され結果として１３１５の周波数スペース変換（振幅、周波数、位相）が生じる。上記のデータは次にピーク検出器によって処理され、その検出器は構成データ１３０９が指定する特定の要件を満たしたピーク値の振幅、周波数、位相を抽出するのが好ましい。一般に特定のしきい値（例えば振幅信号対雑音比５）と周波数範囲（例えば−１０〜５０Ｈｚであるはず）を満たすピークが選ばれる。各チャンネルの選択されたピークは観測量１３０６を形成するためにグループ化される。その観測量は少なくとも１つのエポックの周波数、振幅、位相値を含んでいる。 
図１３Ｄは、図１３Ｂの狭帯域のデータ処理要素１３１３の代替の実施形態を示す。狭帯域のデータ１３１５は少なくとも１つかそれ以上の位相追跡ループ１３２２によって処理される。そのループは狭帯域のデータ内に含まれる予想周波数に一致する信号を追跡するように構成される。各追跡ループ１３２２は周波数、位相、および信号対雑音比の推定を出力し、総合して少なくとも１つのエポックの１組の観測量１３０６を形成する。様々な種類の位相追跡ループが特定の応用の要件によって実施することができる。しばしば追跡ループはある種のレート補助機能で実施されて非常に狭められた検出後の帯域幅が可能になり、積分時間を増加させ、結果として信号対雑音比の向上と測定精度となる。
【０１１２】
図１３Ｅは、図１３Ｂの狭帯域のデータ処理要素１３１３のまた別の実施形態を示す。少なくとも２つの傍受体からの狭帯域のデータ１３１５が１３３１で選択されて、第１傍受体から狭帯域のデータ１３３５と第２傍受体からの狭帯域のデータ１３３６を形成する。狭帯域のデータ１３３６は、構成データが指定した量で、および／または放射体、第１傍受体、第２傍受体の物理的状態が決定した量で、１３３５に関して時間遅延される。結果として生じた狭帯域データは次に相互相関され相関データ１３３７を生成する。そのデータは時間の関数として最大相関値と最小相関値を示す。上記のデータは次に１３３４で処理されて最大相関ピーク値を検出する。それは第１傍受体と第２傍受体の間の変化する物理的特性を抽出することになる。１３３４は多くの方法で実施することができるが、最も一般的な方法は遅延ロックループまたは図１３Ｃに図示したものと類似のＦＦＴ／相関ピーク検出の採用である。１３３４で生成される観測量は一般に周波数、位相、信号対雑音比である。
【０１１３】
以上、発明の好ましい実施形態が示され説明されたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく数多くの変更を実施することができる。したがって、発明の範囲は好ましい実施形態の開示によって制限されない。代わりに、本発明は次の請求項の参照によって完全に判断されるべきである。排他的な所有権または特権を主張する本発明の実施形態は特許請求の範囲により定義される。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態による測距信号送信機、スペクトル圧縮器および変換器、傍受されたエネルギーを使って物理的状態を決定する処理構成要素を含む本発明の構成要素を示すシステムの論理図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による既存の通信資産との本発明の統合を示す。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による物理的状態の決定プロセッサに統合されたスペクトル圧縮器および変換器の構成要素を示す。
【図２Ｃ】本発明の実施形態による通信資産に統合されたスペクトル圧縮器および変換器のブロックレベルの構成要素を示す。
【図２Ｄ】本発明の実施形態による通信資産に統合されたスペクトル圧縮器および変換器のブロックレベルの構成要素を示す。
【図２Ｅ】本発明の実施形態によるスペクトル圧縮器および変換器の追加のブロックレベルの統合シナリオを示す。
【図２Ｆ】本発明の実施形態によるスペクトル圧縮器および変換器の追加のブロックレベルの統合シナリオを示す。
【図３】本発明の実施形態による本発明がＧＮＳＳ信号とハイブリッド演算モードで結合されたシナリオ用の論理図を示す。
【図４Ａ】本発明の実施形態による測距信号送信機の詳細を示す。
【図４Ｂ】本発明の実施形態によるＲＳＴ内の測距信号の生成を示す。
【図５Ａ】本発明の実施形態によるスペクトル圧縮器および変換器の機能を示す。
【図５Ｂ】本発明の実施形態によるＳＣＴチャンネルプロセッサ構成要素の機能性を示す。
【図６】本発明の実施形態による測定値を物理的状態の要素に変換する物理的状態の推定器を示す。
【図７】本発明の実施形態による基準の補正データセットを生成するための連合したフィルタリングの過程を示す。
【図８Ａ】本発明の実施形態による相対的および絶対的な差分測位の間の差を示す。
【図８Ｂ】本発明の実施形態による相対的および絶対的な差分測位の間の差を示す。
【図９】本発明の実施形態による３次元測位の配置シナリオを示す。
【図１０】本発明の実施形態によるＲＳＴおよびＧＮＳＳの信号の両方がハイブリッド測位に利用可能である配置シナリオを示す。
【図１１】本発明の実施形態による捜索救難活動用に本発明を応用する例を示す。
【図１２】本発明の実施形態による傍受されたエネルギーを使って物理的状態を決定するために使用される放射体、傍受体、および物理的状態の推定器を含む本発明の構成要素を示すシステムの論理図である。
【図１３Ａ】本発明の実施形態による設定環境内で物理的状態の情報を提供する方法を示す。
【図１３Ｂ】本発明の実施形態による設定環境内で物理的状態の情報を提供するためのエネルギー放射を傍受および処理する方法を示す。
【図１３Ｃ】本発明の実施形態によるピーク検出器を使って狭帯域のデータを処理する方法を示す。
【図１３Ｄ】本発明の実施形態による位相追跡ループを使って狭帯域のデータを処理する方法を示す。
【図１３Ｅ】本発明の実施形態による相互相関を使って狭帯域のデータを処理する方法を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【国際調査報告】
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