(57)【要約】全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機で使用するための方法であって、少なくとも４つの衛星（２１０）に対する疑似距離（ＰＮＲ）測定値を決定する工程と、疑似距離測定値に対応する大体の時間（２２０）を決定する工程と、４つの衛星のうちの１つの衛星の周期的ＧＰＳイベントと大体の時間との間の時間差（２４０）を決定する工程と、大体の時間の誤差が周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さい場合に、周期的ＧＰＳイベントの周期、時間差および大体の時間に基づいて時間修正デルタ（２５０）を決定する工程と、大体の時間の誤差が周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さい場合に、大体の時間および時間修正デルタに基づいて修正時間（２６０）を決定する工程と、を含む方法。
2005521863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機で使用するための方法であって、
疑似距離測定に対応する大体の時間に少なくとも４つの衛星に対する疑似距離測定値を決定する工程と、
前記４つの衛星のうちの１つの衛星の周期的ＧＰＳイベントと前記大体の時間との間の時間差を決定する工程と、
前記大体の時間の誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さい場合に、前記周期的ＧＰＳイベントの周期、前記時間差および前記大体の時間に基づいて時間修正デルタを決定する工程と、
前記大体の時間の誤差が、前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さい場合に、前記大体の時間および前記時間修正デルタに基づいて修正時間を決定する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記４つの衛星のうちの第２の衛星の前記周期的ＧＰＳイベントと前記大体の時間との間の時間差に基づいて第２の修正時間を決定する工程と、
前記修正時間を前記第２の修正時間と比較することにより、修正時間の完全性を評価する工程と、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも４つの衛星に対する以降の疑似距離測定の決定に基づいて以降の修正時間を決定する工程と、前記第１の修正時間を前記以降の修正時間と比較することにより、修正時間の完全性を評価する工程と、を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記大体の時間の誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合に、前記周期的ＧＰＳイベントの周期、前記時間差および改善した大体の時間に基づいて、改善した時間修正デルタを決定する工程と、
前記大体の時間の誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合に、前記改善した大体の時間と前記改善した時間修正デルタに基づいて、前記修正時間を決定する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも４つの疑似距離測定値および前記大体の時間に基づいて、ナビゲーション時間の解から前記改善した大体の時間を決定する工程を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記改善した大体の時間が前記ナビゲーション時間の解の直線範囲内に位置している場合に、前記改善した大体の時間および前記改善した時間修正デルタに基づいて、前記修正時間を決定する工程を含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記４つの衛星のうちの第２の衛星の前記周期的ＧＰＳイベントと前記大体の時間との間の時間差に基づいて、第２の修正時間を決定する工程と、前記修正時間を前記第２の修正時間と比較することにより、修正時間の完全性を評価する工程、とを含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
以降の複数の組の疑似距離測定によるその時間決定のステップの少なくとも１回の反復に続いて、前記第１の修正時間を以降の修正時間と比較することにより、修正時間の完全性を評価する工程を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
第１および第２の数量の係数を計算することにより前記改善した時間修正デルタを決定する工程を含み、前記第１の数量が前記改善した大体の時間、時間差、衛星クロック誤差、および前記時間差を決定するために使用した前記周期的イベントを有する前記衛星の伝搬時間の合計であり、前記第２の数量が前記周期的ＧＰＳイベントの周期である、請求項４
に記載の方法。
【請求項１０】
第１および第２の数量の係数を計算することにより、前記時間修正デルタを決定する工程を含み、前記第１の数量が、前記大体の時間、時間差、衛星クロック誤差、および前記時間差を決定するために使用した前記周期的イベントを有する前記衛星の伝搬時間の合計であり、前記第２の数量が前記周期的ＧＰＳイベントの周期である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記大体の時間内の誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合で、前記大体の時間が前記ナビゲーション時間の解の直線的範囲内にある場合に、改善した大体の時間および改善した時間修正デルタに基づいて前記修正時間を決定する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機で使用するための方法であって、
少なくとも４つの衛星に対する疑似距離測定値を決定する工程と、
最小ナビゲーションの解の残留分強度時間を決定する工程と、
前記４つの衛星のうちの１つの衛星の周期的ＧＰＳイベントと前記最小ナビゲーションの解の残分留強度時間との間の時間差を決定する工程と、
前記周期的ＧＰＳイベントの周期、前記時間差、および前記最小ナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて時間修正デルタを決定する工程と、
前記時間修正デルタおよび前記最小ナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて修正時間を決定する工程と、を含む方法。
【請求項１３】
前記ナビゲーションの解の残留分強度時間の誤差が前記ナビゲーションの時間の解の直線的範囲内にあり、前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さい場合に、前記周期的ＧＰＳイベントの周期、前記時間差および前記ナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて前記時間修正デルタを決定する工程と、
前記ナビゲーションの解の残留分強度時間の誤差が前記ナビゲーションの時間の解の直線的範囲内にあり、前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さい場合に、前記ナビゲーションの解の残留分強度時間および前記時間修正デルタに基づいて修正時間を決定する工程と、を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ナビゲーションの解の残留分強度時間の誤差が前記ナビゲーションの時間の解の直線的範囲内にあり、前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合に、前記周期的ＧＰＳイベントの周期、前記時間差および改善されたナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて前記時間修正デルタを決定する工程と、
前記ナビゲーションの時間の解の直線的範囲内の前記ナビゲーションの解の残留分強度時間の前記誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合に、前記ナビゲーションの時間の解の直線的範囲内の前記改善したナビゲーションの解の残留分強度時間および前記時間修正デルタに基づいて前記修正時間を決定する工程と、を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも４つの疑似距離測定値および前記ナビゲーション時間の解の直線的範囲内のナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて、ナビゲーション時間の解から改善したナビゲーションの解の残留分強度時間を決定する工程を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
以降の複数の組の疑似距離測定によりその時間決定のステップの少なくとも１回の反復に続いて、前記第１の修正時間を以降の修正時間と比較することにより、修正時間の完全性を評価する工程を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機で使用するための方法であって、
少なくとも４つの衛星に対する疑似距離測定値を決定する工程と、
前記４つの衛星のうちの１つの衛星の周期的ＧＰＳイベントと前記疑似距離測定の時間との間の時間差を決定する工程と、
前記疑似距離測定値、前記決定した時間差、前記周期的ＧＰＳイベントの前記衛星の衛星ＩＤからなる無線メッセージを送信する工程とを含み、
前記無線メッセージが遠隔地の前記ＧＰＳ受信機の位置計算のためのものである方法。
【請求項１８】
周期的ＧＰＳイベント時間差および対応する周期的ＧＰＳイベントに対する周期的ＧＰＳイベントの周期に基づいて前記時間差を決定する工程と、
前記周期的ＧＰＳイベントの時間差および前記対応する周期的ＧＰＳイベントに対する前記周期的ＧＰＳイベントの周期のインジケータを備える前記無線メッセージを生成する工程とを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
遠隔地計算装置のところでＧＰＳ受信機の位置を計算するための方法であって、
前記遠隔地計算装置のところで、少なくとも４つの衛星に対する疑似距離測定値、時間差、および前記４つの衛星のうちの１つに対する衛星ＩＤを備える無線メッセージを受信する工程と、
前記時間差が、前記衛星ＩＤに対応する前記衛星の周期的ＧＰＳイベントと前記疑似距離測定の時間との間の時間差であり、
前記遠隔地計算装置のところで、最小ナビゲーションの解の残留分強度時間を決定する工程と、
前記遠隔地計算装置のところで、前記周期的ＧＰＳイベントの周期、前記時間差、および前記最小ナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて時間修正デルタを決定する工程と、
前記遠隔地計算装置のところで、前記時間修正デルタおよび前記最小ナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて修正時間を決定する工程と、を含む方法。
【請求項２０】
遠隔地計算装置のところでＧＰＳ受信機の位置を計算するための方法であって、
前記遠隔地計算装置のところで、少なくとも４つの衛星に対する疑似距離測定値、疑似距離測定時間、時間差および前記４つの衛星のうちの１つに対する衛星ＩＤを含む無線メッセージを受信する工程と、
前記時間差が、前記衛星ＩＤに対応する前記衛星の周期的ＧＰＳイベントと前記疑似距離測定時間との間の時間差であり、
前記遠隔地計算装置のところで、前記周期的ＧＰＳイベントの周期、前記時間差、および前記疑似距離測定時間に基づいて時間修正デルタを決定する工程と、
前記遠隔地計算装置のところで、前記時間修正デルタおよび前記疑似距離測定時間に基づいて、修正時間を決定する工程と、を含む方法。
【請求項２１】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機で使用するための方法であって、
少なくとも４つの衛星に対する疑似距離測定値を決定する工程と、
前記４つの衛星のうちの１つの衛星の周期的ＧＰＳイベントと前記疑似距離測定時間との間の時間差を決定する工程と、
前記疑似距離測定時間に対応する疑似距離測定現地タイムタグを決定する工程と、
前記疑似距離測定値および前記現地タイムタグを備える無線メッセージを送信する工程とを含み、
前記無線メッセージが遠隔地のところで前記ＧＰＳ受信機の位置を計算するためのものである方法。
【請求項２２】
遠隔地計算装置において時間を計算するための方法であって、
遠隔地のＧＰＳ受信機から無線メッセージを受信する工程と、
前記無線メッセージが、少なくとも４つの衛星に対する疑似距離測定値および疑似距離測定ローカル・タグを含み、
最小ナビゲーションの解の残留分強度時間を決定する工程と、
前記疑似距離測定現地時間タグと前記最小ナビゲーションの解の残留分強度時間の間の時間差を決定する工程と、
前記時間差および周期的ＧＰＳイベントの反復時間に基づいて時間修正デルタを決定する工程と、
前記時間修正デルタおよび前記最小ナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて修正時間を決定する工程と、を含む方法。
【請求項２３】
全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機で使用するための方法であって、
少なくとも４つの衛星に対する疑似距離測定値を決定する工程と、
前記４つの衛星のうちの１つの衛星の周期的ＧＰＳイベントと前記疑似距離測定時間との間の時間差を決定する工程と、
前記時間差および前記疑似距離測定時間に基づいて時間修正デルタを入手する工程と、
前記時間修正デルタおよび前記疑似距離測定時間に基づいて修正時間を入手する工程と、
前記修正時間に基づいて現地リアルタイム・クロックの精度を改善する工程と、を含む方法。
【請求項２４】
前記疑似距離測定の推定時間の誤差が、前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さい場合に、前記４つの衛星のうちの１つの衛星の周期的ＧＰＳイベントと前記疑似距離測定の推定時間との間の時間差を決定する工程と、
前記疑似距離測定の推定時間の誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さい場合に、前記時間差および前記疑似距離測定の前記推定時間に基づいて時間修正デルタを決定する工程と、
前記疑似距離測定の推定時間の誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さい場合に、前記時間修正デルタおよび前記疑似距離測定の前記推定時間に基づいて修正時間を入手する工程と、を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記疑似距離測定の推定時間の誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合に、最小ナビゲーションの解の残留分強度時間を決定する工程と、
前記疑似距離測定の推定時間の誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合に、前記４つの衛星のうちの１つの前記周期的ＧＰＳイベントと前記最小ナビゲーションの解の残留分強度時間との間の前記時間差を決定する工程と、
前記疑似距離測定の推定時間の誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合に、前記時間差および前記最小ナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて前記時間修正デルタを決定する工程と、
前記疑似距離測定の推定時間の誤差が前記周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合に、前記時間修正デルタおよび前記最小ナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて修正時間を決定する工程と、を含む請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、衛星測位システム受信機に関し、特に、例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ）で動作することができるセルラー方式無線通信ハンドセットのような衛星測位システム受信機での時間の決定およびそのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
全地球測位システム（ＧＰＳ）は、その高度を含めて、地球上のすべての場所でＧＰＳ受信機に正確な位置情報を提供するために、米国防総省が開発した衛星をベースとするシステムである。ＧＰＳシステムは、１２時間軌道内に２４またはそれ以上の立体配座の地球周回衛星を備える。衛星は６つの軌道面内に配置されていて、各軌道面は６０度離れていて、赤道面から約５５度傾いている４つの衛星を含む。立体配座構成により、空が晴れている場合には地球上のどの位置においても、任意の時間に４〜１２個の衛星を確実に見ることができる。正しく装備されたＧＰＳ受信機は、通常、三次元で位置座標を形成する。
【０００３】
ＧＰＳ衛星信号は、０．００１秒の反復間隔に対応する１．０２３ＭＨｚチップ速度で、１０２３ビット長のゴールド・スプレッディング・コードで二相変調されるキャリヤ信号を含む。キャリヤ信号は、また、５０ビット／秒（ＢＰＳ）（１データ・ビット当たり２０ミリ秒の速度で送信される）で変調されたナビゲーション・データ・メッセージも含む。ナビゲーション・データ・メッセージは、ＧＰＳ受信機が使用するための衛星位置（位置推算表）（ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ）データおよび衛星クロック修正データ、およびＧＰＳ時間（すなわち、ＧＰＳ衛星のクロック時間）を決定するための情報、および地理的位置を決定するための情報を含むＧＰＳ衛星データを含む。
【０００４】
ＧＰＳ測位を正確に行うためには正確な時間が必要である。正確な位置の推定値を入手するためには、いくつかの対応する疑似距離測定値に関連する衛星位置の正確な推定値が必要であり、疑似距離測定値を決定するためには、ＧＰＳ受信機と各衛星との間の信号伝搬時間を知らなければならない。例えば、およそ１メートル程度の精度で衛星の位置を予測するためには、１ミリ秒の精度で時間を入手しなければならない。何故なら、衛星の運動によるピーク距離速度は、約１ｋｍ／秒であるからである。正確な時間情報がないと、ＧＰＳ受信機コード位相測定は不正確なものとなる。何故なら、このような測定値は、ＧＰＳの商用疑似ランダム・コードの周期である１ミリ秒以内の疑似距離測定値の一部しか表していないからである。
【０００５】
ＧＰＳメッセージに含まれているクロック時間は、衛星のところで正確に同期している絶対時間信号である。より詳細に説明すると、ＧＰＳ立体配座のすべての衛星は、およそ数ナノ秒程度の精度で衛星の絶対時間誤差を正確に制御する地上の基準ステーションに同期している。
【特許文献１】米国特許第５，９４５，９４４号
【特許文献２】米国特許第５，８１２，０８７号
【特許文献３】米国特許第６，３４６，９１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
時間および位置を正確に決定するために、ＧＰＳ受信機は、絶対ＧＰＳ時間信号を使用することができる。おおよその位置が分かれば、受信機と衛星との間の計算可能な伝搬遅延により、衛星同報通信メッセージ内のＧＰＳ受信機が観察した正確な時間を相殺するこ
とによりＧＰＳ受信機の絶対時間を決定することができる。それ故、ＧＰＳ受信機にとって、正確な時間の測定値を入手することができることは望ましいことである。
【０００７】
ＧＰＳ受信機は、いつでも、ＧＰＳ衛星同報通信のナビゲーション・データ・メッセージから現地時間を信頼できるように決定することができるわけではない。ポータブル・タイプであるために、例えば、セル式携帯電話およびハンドヘルド・デバイスに内蔵されているこのようなＧＰＳ受信機は、多くの場合、都会の谷間を走行する車両内およびビル内、および衛星信号を妨害するかまたは有意に劣化する他の環境内で使用される。これらの環境においては、ナビゲーション・データ・メッセージの５０ＢＰＳの絶対時間信号を必ず受信できるとは限らない。
【０００８】
ＧＰＳ受信機は、絶対時間信号と一緒に、５０ＢＰＳナビゲーション・データ・メッセージに内蔵されているタイム・オブ・ウィーク（ＴＯＷ）データ・フィールドを使用することにより、現地時間を正確に信頼できるように決定することができる。すべての衛星は、ＴＯＷデータを６秒間隔で送信する。ＴＯＷデータの検出は、信号の強度に依存する。ある信号強度レベル以下でも距離測定値を入手することができるが、ＴＯＷデータを復号することはできない。例えば、約３０ｄＢ−Ｈｚより低い信号レベルにおいては、５０ＢＰＳメッセージの個々のメッセージ・ビットを復号するのはほとんど不可能である。しかし、約３０ｄＢ−Ｈｚよりかなり低い信号でも、おそらく２０ｄＢ−Ｈｚより低い信号でも、信号の相関関係を入手することはできる。ＧＰＳ受信機で正確な時間を入手することも望ましいが、例えば、３０ｄＢ−Ｈｚより低い信号レベルのような弱い信号環境で時間を正確に決定することも望ましい。
【０００９】
「ＧＰＳ受信機のための時間を決定するための方法および装置」（Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ｔｉｍｅ  Ｆｏｒ  ＧＰＳ
Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ）という名称の米国特許第５，９４５，９４４号は、移動体通信インフラストラクチャから受信した信号を復調することによる無線通信ハンドセットでのＧＰＳ時間の確立について開示している。
【００１０】
「衛星測位システムをベースとする時間測定方法および装置」（Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ
Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｂａｓｅｄ  Ｔｉｍｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）という名称の米国特許第５，８１２，０８７号は、時間的に重なっている衛星ナビゲーション・データ・メッセージの一部を比較することによるＧＰＳ時間の決定について開示している。しかし、このスキームは、時間の誤差が最大で数秒である場合にしか使用することができない。
【００１１】
「ＧＰＳ受信機で時間を決定するための方法および装置」（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ｔｉｍｅ  ｉｎ  ａ  ＧＰＳ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）という名称の米国特許第６，３４６，９１１号は、データ相関法により、予想したビットのシーケンスの到着時間を測定するための方法を開示している。上記の予測したビットのシーケンスに関連する時間は既知の時間である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
通常の当業者であれば、添付の図面を参照しながら、本発明の以下の詳細な説明を注意深く読めば、本発明の種々の態様、特徴および利点をもっとよく理解することができるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、例えば、無線移動体通信ハンドセット１００を内蔵するＧＰＳ受信機のような移動体衛星測位システム受信機を示す。図１は、また、立体配座の地球周回衛星の衛星１
３２、１３４、１３６および１３８から衛星信号を受信するためのハンドセットの例示としてのＧＰＳ受信機部分１２０の略図も示す。
【００１４】
図１の場合には、ＧＰＳ受信機は、一般的に、ＧＰＳアンテナに結合しているダウンコンバータ１２２、アナログ−デジタル変換器１２４、疑似ランダム（ＰＮ）コード相およびドップラー探索空間アーキテクチャを有するＧＰＳ信号プロセッサ１２６、コントローラ１２８およびユーザ・インタフェースを表す入出力（Ｉ／Ｏ）ブロック１３０、無線通信回路インタフェースおよび他の入力および入出力ポートを備える。他の実施形態の場合には、ＧＰＳ受信機は、自立形デバイスであってもよいし、他の装置に内蔵させることもできる。
【００１５】
本発明の場合には、時間は、一般的に、以下にさらに詳細に説明するように、衛星測位システム受信機を、ＧＰＳ衛星（ＳＶ）が送信する信号の周期的ＧＰＳイベントに同期させ、次に、大体の時間の精度に従って、大体の時間または重複決定ナビゲーション時間の解から入手した改善した大体の時間に基づいて時間を計算することにより決定される。この方法は、ＧＰＳナビゲーション・データ・メッセージ信号の各ビットまたはビットの組合わせは、ある周期的間隔のところで不正確な時間に関連しているという事実を利用している。
【００１６】
大体の時間（または改善した大体の時間）の誤差は、ＧＰＳ衛星の運動による疑似距離（ＰＲ）に影響を与える。すなわち、大きさΔｔのＧＰＳ時間の知識の誤差は、下記の式（１）が示すように、ＰＲ残留分（ＰＲから、衛星までの推定距離を引いたもの）に影響を与える。
【００１７】
PRres = vrΔt + arΔt2/2 +...                              式（１）
ここで、ｖｒは、衛星距離速度であり、ａｒは衛星距離加速度である。
式（１）は、任意の大きさのΔｔに対して無限の数の項を有する。それ故、Δｔに対する解を容易に入手することができるように、項の数を制限することが望ましい。より詳細に説明すると、Δｔの一次の項より高次のすべての項が小さいと仮定することができる場合には、式（１）は、ＰＲ残留分と未知の誤差成分Δｔとの間の直線的関係を示す。約０．２メートル／ｓｅｃ２のＧＰＳ衛星距離加速度のピークおよび高次の導関数も同じように小さい。これにより、時間の解に対していわゆる「直線範囲」、すなわち、式（１）の関係が直線的であると仮定することができる、すなわち、Δｔの高次のすべての項を無視することができるΔｔの大きさの範囲が確立される。
【００１８】
直線範囲は、一般的に、使用できる衛星の数、衛星の幾何学的形状、および各信号に関連するＳ／Ｎ比の関数である。大体の時間の直線範囲は、ナビゲーションの解の誤った収束を防止するために、内輪に選択すべきである。より詳細に説明すると、大体の時間の誤差が大きくなると、式（１）内の無視した項が、予想した疑似距離測定誤差の誤差を超える誤差を発生する。大体の時間の誤差が数秒を超える場合には、誤差が有意なものになる恐れがある。例えば、大体の時間の誤差が１０秒である場合には、１０メートルの距離測定誤差を生じる。ある用途の場合には、大体の時間の誤差の範囲は約３〜４秒以下であるが、ある用途の場合には、上記変数により誤差が１０秒以上になる場合がある。
【００１９】
線形推定装置の収束の範囲は、反復により広げることができる。上記の時間の解の場合には、このことは、線形解が、時間誤差Δｔの新しい各線形推定値の下記の編成が行われるループ内で行われることを意味し、上記解が非線形効果に対して補償した疑似距離残留ベクトル（式（１）のＰＲｒｅｓ）により反復されることを意味する。この補償は、ＰＲｒｅｓに対する直列展開の少なくとも次の項を使用して発見される。すなわち、ａｒΔｔ２／２である。ここで、Δｔの値は線形推定装置の前の反復から入手することができる。
それ故、線形推定装置のｋ番目の反復で行われる補償は、下記の式１．１に示す形になる。
【００２０】
PRresck = PRres - arΔtk-12/2                            式（１．１）
ここで、サブスクリプトｋおよびｋ−１は、反復の回数を示す。
図２のブロック２１０において、当業者であれば周知の手段により、受信機のところで少なくとも４つの衛星に対して、疑似距離（ＰＲ）測定が行われる。図２の場合、大体の時間は、ナビゲーションの解の直線範囲内にあるものと仮定する。
【００２１】
図２のブロック２２０において、ＰＲ測定の時間に対応する大体の時間が決定される。大体の時間は、例えば、現地クロックのようないくつかのソースの中の１つから、またはある無線通信ハンドセット実施形態の無線通信ネットワークから推定することができる。
【００２２】
図２のブロック２３０において、大体の時間の誤差が周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さいかどうかについての決定が行われる。この決定は、大体の時間の精度の不確実性を推定することにより行うことができる。例えば、大体の時間が、５０ＢＰＳのナビゲーション・データ・メッセージに含まれているタイム・オブ・ウィーク（ＴＯＷ）データ・フィールドによりすでに校正されている現地リアルタイム・クロック（ＲＴＣ）により発生した場合には、リアルタイム・クロック発振器の予測した安定性に、現在の時点とＲＴＣを校正するためにＴＯＷデータ・フィールドを使用した時点との間の持続時間を掛けることができる。別の方法としては、大体の時間が無線プロトコル・メッセージを通して、セルラー・ネットワーク内のクロックからハンドセットに大体の時間を送信することにより発生した場合には、セルラー・ネットワーク内のクロックの精度に、ネットワークを通してハンドセットにメッセージを送信するための時間の推定待ち時間を加えたものを、大体の時間の誤差を推定するために使用することができる。
【００２３】
図２のブロック２４０において、少なくとも４つの衛星のうちの１つの衛星の周期的ＧＰＳイベントと大体の時間の間の時間差を決定することができる。図３は、時間差（ｄｅｌｔＴ）、周期的ＧＰＳイベントおよびＰＲ測定との間の関係を示す。
【００２４】
例えば、ＧＰＳナビゲーション・データ・メッセージの構造を含む時間差を決定するために、多くの周期的ＧＰＳイベントを使用することができる。より詳細に説明すると、各衛星は、周期的に校正される搭載原子クロックと同期している５０ビット／秒（ＢＰＳ）ナビゲーション・データ・メッセージを送信する。ナビゲーション・データ・メッセージは、５つの３００ビット長サブフレームからなる１５００ビット長フレームである。各サブフレームを送信するのに６秒かかるので、５つのサブフレーム全部を送信するには３０秒かかる。
【００２５】
各サブフレームは、３０ビット長の語１０個からなる。各語のＭＳＢが最初に送信される。各サブフレームおよび／または１つのサブフレームのページは、両方ともＳＶが生成するテレメトリ（ＴＬＭ）語およびハンドオーバ語（ＨＯＷ）を含み、ＴＬＭ／ＨＯＷのペアでスタートする。ＴＬＭ語が最初に送信され、直後にＨＯＷが送信される。ＨＯＷの後には、８つのデータ語が続く。各フレーム内の各３０ビット語は、６つのパリティ・ビットおよび２４の情報ビットを含む。１つの語は、それぞれ０．６秒毎に送信される。１０語からなるグループは、サブフレームと呼ばれる。サブフレームは６秒毎に送信される。１〜５のサブフレームからなるスーパーフレームは、３０秒毎に送信される。
【００２６】
サブフレーム４および５は、それぞれ２５回サブ方向転換され、その結果、完全なデータ・メッセージを送信するには、２５個の全フレームを送信しなければならない。本明細書においては、サブフレーム４および５の２５のバージョンは、各サブフレームのページ
１〜２５と呼ばれる。データ構造の詳細については、１９９３年１０月１０日発行のＡＲＩＮＣリサーチ・コーポレーションの「Ｎａｖｓｔａｒ  ＧＰＳ空間セグメント／ナビゲーション・ユーザ・インタフェース」（Ｎａｖｓｔａｒ  ＧＰＳ  Ｓｐａｃｅ  Ｓｅｇｍｅｎｔ／Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ）という名称のＧＰＳシステム仕様文書ＩＣＤ−ＧＰＳ−２００を参照されたい。
【００２７】
２つのパラメータが、ＧＰＳシステム時間を継続的に追跡し、これらのパラメータは、タイム・オブ・ウィーク（ＴＯＷ）およびウィーク数（ＷＮ）と呼ばれる。ＴＯＷパラメータは、その週の初めからの秒数に基づいていて、毎週のＴＯＷフィールドの範囲は０〜６０４，８００秒の間である。グリニッジ標準時の土曜日の夜の１２時と定義されている週の終わりに、ＴＯＷパラメータはゼロにリセットされ、週の数が１つだけ増大する。ＧＰＳの週の数は、１９８０年の１月５日にゼロからスタートした。それ故、ＧＰＳの週の数およびＴＯＷパラメータを解釈することにより、ＧＰＳ受信機は、現地時間および日付けを計算することができる。
【００２８】
各衛星に対して、ＧＰＳナビゲーション・メッセージ・シーケンスは、第１のサブフレームの第１の語の第１のビット、およびゴールド・スプレッディング・コードの第１のビットと一致するように、ＧＰＳ時間の土曜の夜の１２時と同期される。正確にＧＰＳ時間の土曜日の夜の１２時に、各衛星に対して、第１のサブフレームの第１の語の第１のビット、およびゴールド・スプレッディング・コードの第１のビットが、衛星から地球への短い旅に出る。衛星から地球までの伝搬遅延は、通常、約６０〜１００ミリ秒で、受信機の位置により異なる。その結果、その時点から送信される先行する各ビットをタイム・クロックとして使用することができる。この場合、「ティック」（ｔｉｃｋ）の増分は、０．０２０秒、すなわち１ビット時間である。もっと正確に説明すると、受信機でデータ・ビットの縁部の到着時間に同期している時間のティックを生成することができ、衛星に対して受信機の伝搬遅延および衛星クロック誤差を補償することができれば、受信機のところで測定したイベントの絶対時間をＮ＊０．０２０秒で表すことができる。ここで、Ｎはその週の頭からのデータ・ビットの整数である。
【００２９】
データ・ビットの縁部の到着時間は、引用により本明細書の記載に援用する、「データ・メッセージ・ビットの同期および現地時間修正を行うための方法およびアーキテクチャ」（Ｄａｔａ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｂｉｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｌｏｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ａｎｄ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ）という名称の同時係属米国特許出願第０９／９３１１２０号に記載されているビット同期検出器のような方法、または１９９６年にアメリカ航空・宇宙協会が発行したパーキンソンの「全地球測位システム：理論と応用第１巻」（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：Ｔｈｅｏｒｙ  Ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｖｏｌｕｍｅ  １）３９５ページ掲載のヒストグラム・ビット同期方法のような他の同期方法により容易に測定することができる。別の方法としては、一般に使用されている早期後期ゲート・ビット同期装置を含む、１９７７年、Ｐｒｅｎｔｉｃｅ  Ｈａｌｌ発行の「衛星によるデジタル通信」（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｂｙ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）の４３１〜４４９ページにＳｐｉｌｋｅｒが記載しているいくつかの他の方法がある。
【００３０】
データ・ビットの周期的性質のために、受信機がデータ・ビット縁部とのビット同期に成功した場合、受信機は０．０２０秒のアンビギュイティで正確な時間を「知っている」ということができる。しかし、受信機は、その週の初めからのビットの整数の数は知らない。それ故、受信機が、ビット同期時間差と呼ぶ周期的イベントの測定した到着時間に基づいて、数十ナノ秒の精度で時間を決定することができるためには、周期的ＧＰＳイベントに対する整数のアンビギュイティＮを解く方法が必要になる。
【００３１】
ナビゲーション・データ・メッセージ構造は、同様に時間を決定するために使用することができる関連する多くの他の検出可能な周期的イベントを有する。例えば、５０ＢＰＳデータ・メッセージは３０ビット語内に収集されるので、各データ語を、３０ビット語のスタートに関連する絶対時間が０．６秒増大するタイムマークとして使用することができる。同様に、各サブフレーム（例えば、各サブフレームの語１の第１のビット）のスタートを、そのビットに関連する絶対時間が６秒単位のティック・マークとして使用することができる。これらおよび他のものを、ＧＰＳ受信機で正確な時間を検出するための基準として使用することができる。
【００３２】
表１は、アンビギュイティを解くための方法と一緒に使用することができる７つのイベントの要約を示す。この表はすべてを網羅した表ではない。何故なら、「既知のビット」の任意のシーケンスを、反復時間と一緒にＧＰＳイベントが増大する周期の整数Ｎと呼ばれる到着時間（ＴＯＡ）を検出するために使用することができるからである。
【００３３】
【表１】
2005521863.tif 000003
図４は、８ビットのプリアンブル「１０００１０１１」の到着時間の観察によるメッセージ・プリアンブルの到着時間の検出を示す。このシーケンスは、サブフレームの境界の始まりを示すために６．０秒毎に各衛星が送信する。検出器は、各ビットがパターン「１０００１０１１」に一致した場合に、受信したデータ・メッセージの８ビット長のシーケンスをビット毎に比較し、次に出力パルスは、その週の初めからのＮ＊６秒であるパルスの時間を６秒のアンビギュイティ時間で示す。別の方法としては、「ＧＰＳ受信機で時間を決定するための方法および装置」（Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ｔｉｍｅ  Ｉｎ  Ａ  ＧＰＳ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）という名称の米国特許第６，３４６，９１１号に記載されているデータ相関法によりこのシーケンスを検出することができる。この場合、信号が弱すぎて、信頼できる方法で個々の各データ・ビットを検出することができない。ビットの８ビットの任意のシーケンスが「１０００１０１１」というプリアンブル・データ・パターンと偶然一致する恐れがあるために、確実にプリアンブルを受信するために任意の形の確認を行う必要がある。１つの確認方法は、正確に６秒間隔で２つの連続しているプリアンブル・パターンを観察する方法である。別の方法としては、もちろん、伝搬時間および項Ｄｔｐｒｏｐ（ｓｖ）およびＴｃｏｒｒ（ｓｖ）で示す衛星クロック誤差の差を補償した後で、２つまたはそれ以上の衛星からの同時プリアンブル到着時間を観察することによりパターンを確認することもできる。
【００３４】
図４の場合には、プリアンブル検出をベースとする時間の定量的表示は下式により表される。
Time = N * 6.0 + 0.160 - Dtprop(sv) + Tcorr(sv)          式（２）
ここで、Ｎはその週の初めから送信されたサブフレームの未知の整数である。定数０．１
６０秒は、８ビットのプリアンブルの送信に関連する時間を表す。この８ビットの検出は、８ビットすべてを受信するまで行われない。プリアンブルは、サブフレームの語１のビット位置１〜８で送信され、サブフレームのスタートは、６．０秒の整数倍に対する時間を表すので、プリアンブル全部の検出は、サブフレームのスタート後、８＊０．０２０＝０．１６０秒経過するまで行うことはできない。パラメータＤｔｐｒｏｐ（ｓｖ）は、位置推算表データ、大体の時間の推定値、およびユーザ端末の大体の位置により計算することができる検出した衛星信号の（衛星とユーザ間の）信号伝搬時間を表す。パラメータＴｃｏｒｒ（ｓｖ）は、ナビゲーション・データ・メッセージおよび大体の時間の推定値で供給される送信したパラメータから計算することができる衛星クロック誤差である。クロック修正パラメータは、各衛星に対してＧＰＳ地上局により測定され、クロック誤差をモデル化するために、ユーザのコミュニティに配布するために衛星にアップロードされる。
【００３５】
図５は、プリアンブルの到着時間に、その組合わせが上記のように検出することができる既知の１０ビットのシーケンスを形成するサブフレーム１の（いつでも「００」である）最後の２つのビット、およびサブフレーム１の最初の８ビットからなる１０ビット長のシーケンスの到着時間を観察することにより、プリアンブルに２つの先行するビット（００）を加えたものの到着時間の検出を示す。図５の場合には、１０ビットのプリアンブル検出をベースとする時間の定量的表示は下式により表される。
【００３６】
Time = N * 6.0 - 0.160 - Dtprop(sv) + Tcorr(sv)          式（３）
２つの余分なビットは、シーケンスの前端部に位置しているが、実際には先行サブフレームの最後の２つのビットである。それ故、１０ビットのシーケンスの一番目のビットのスタートに関連する時間は０．０４０秒速く、そのため、１０ビットのシーケンス全部を検出するためのサブフレームのスタートからの時間差は、依然として０．１６０秒である。
【００３７】
図６の場合には、各サブフレームの語１のビット９〜２２に位置する１４ビット長のビット・シーケンスを有するＴＬＭメッセージの検出が、時間決定の基礎となる。ＴＬＭ語を受信機により知ることができる（例えば、他のソースから受信機に送信された、または前のサブフレームから観察した）。それ故、ＴＬＭ語のＴＯＡは、周期的イベントのソースとして使用することができる。図５の場合には、１４ビットのＴＬＭメッセージをベースとする時間の定量的表示は下式により表される。
【００３８】
Time = N * 6.0 + 0.480 - Dtprop(sv) + Tcorr(sv)          式（４）
図７の場合には、３２ビット語のパリティの検出は、時間が決定される周期的ＧＰＳイベントである。パリティ検出器が、正のパリティを表示する場合には、１０語の境界の中の１つのＴＯＡが検出済みであり、０．６秒のアンビギュイティで時間が分かる。この場合、時間の式は下記のようになる。
【００３９】
Time = N * 0.60 - Dtprop(sv) + Tcorr(sv)                  式（５）
ここで、Ｎはその週の初めから衛星が送信した語の数である。すなわち、反復間隔である。
【００４０】
図７の場合には、新しいビットが受信される度に（０．０２０秒毎）、受信した最新のビットと、パリティ同期が観察されるまでの前の３１ビットからなる３２ビットを試験することにより、このプロセスが反復される。パリティ・アルゴリズムは、３０ビット語上で動作するが、また前の語からの最後の２つのビットも含む。それ故、このアルゴリズムは、パリティ合否の表示を行うために、受信した前の３２ビットをチェックする必要がある。
【００４１】
図８全体は、時間を決定するために、「既知のビット」の任意のシーケンスを使用することができることを示す。ここで、時間は、ある整数Ｎに既知のビットの反復時間（ＲＴ）を掛けたものにある時間差Ｙを加えたものである。この場合、Ｙは、ＧＰＳ周期的イベントの反復時間のスタートに関連する既知のビット検出イベントの時間差である。図４および図５の例の場合には、ＲＴは６．０秒であり、Ｙは０．１６０秒である。
【００４２】
図２のブロック２５０において、時間修正デルタが、周期的ＧＰＳイベントの周期、時間差、および第１および第２の数量のモジュラスを計算することによる大体の時間値に基づいて決定される。第１の数量は、時間値、時間差、衛星クロック誤差、および時間差を決定するために使用した周期的イベントを有する衛星の伝搬時間を合計したものであり、第２の数量は周期的ＧＰＳイベントの周期である。定量的表示は下式により表される。
【００４３】
Fmod(a, b) = [(a/b) - int(a/b)] * b                      式（６）
ここで、「ａ」は、時間値、時間差、衛星クロック誤差、および伝搬時間を合計したものであり、「ｂ」は、周期的ＧＰＳイベントの周期であり、「ｉｎｔ（ａ／ｂ）」は「ａ／ｂ」比の整数部分である。
【００４４】
図２のブロック２６０において、大体の時間の誤差が周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さい場合には、修正時間は、大体の時間および時間修正デルタに基づいて決定される。ある実施形態の場合には、修正時間の統合性は、追加衛星の対応する数の周期的ＧＰＳイベントと、大体の時間との間の時間差に基づいて追加の修正時間を決定し、次に第１の修正時間を他の修正時間と比較することにより査定される。さらに他の実施形態の場合には、修正時間の統合性は、追加の複数の組の疑似距離測定で時間決定プロセスを反復し、次に修正時間の解の安定性を観察することにより査定される。
【００４５】
図２のブロック２３０において、大体の時間の誤差が周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合には、処理は図９に進む。より詳細に説明すると、図９のブロック９１０において、大体の時間が、直線範囲内にあるが周期的ＧＰＳイベントの周期の半分以上である場合に、改善した大体の時間が決定される。改善した大体の時間は、例えば、少なくとも４つの疑似距離測定値および大体の時間に基づく優決定ナビゲーション時間の解（ｏｖｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を計算することにより決定することができる。
【００４６】
図９のブロック９２０において、４つの衛星のうちの１つの衛星の周期的ＧＰＳイベントと改善した大体の時間との間の改善した時間差が、図３のところで概略説明した方法で決定される。その後で、ブロック９３０において、改善した時間修正デルタが、周期的ＧＰＳイベントの周期、改善した時間差、および式（６）による改善した大体の時間に基づいて決定される。その後で、ブロック９４０において、修正時間が、改善した大体の時間および改善した時間修正デルタに基づいて決定される。
【００４７】
大体の時間が直線範囲内に存在しない場合には、修正時間が図１０のプロセスにより決定される。ブロック１１００において、少なくとも４つの衛星に対する疑似（ＰＲ）測定が、すでに説明したように、受信機のところで行われる。ブロック１１１０において、最小ナビゲーションの解の残留分強度時間が決定される。ブロック１１２０において、４つの衛星のうちの１つの衛星の周期的ＧＰＳイベントと、最小ナビゲーションの解の残留分の強度の時間との間の時間差が決定される。ブロック１１３０において、周期的ＧＰＳイベントの周期、時間差、および最小ナビゲーションの解の残留分強度時間に基づく時間修正デルタが決定され、ブロック１１４０において、修正時間が、時間修正デルタおよび最小ナビゲーションの解の残留分強度時間に基づいて決定される。
【００４８】
最小ナビゲーションの解の残留分強度時間は、少なくとも４つの疑似距離測定および、例えば、大体の時間の誤差の推定範囲のような所定の範囲上の増分時間値により増大した大体の時間に基づいて、ナビゲーションの解の残留分強度を反復計算することにより決定される。図１１は、残留分強度対時間を示す。
【００４９】
ある実施形態の場合には、時間が増大する範囲は、最小ナビゲーションの解の残留分強度時間が周期的イベントの周期の半分より小さくなる周期的イベントの周期の半分より小さくなるまで低減する。図１１の場合には、例えば、データ点ＡおよびＢは、最小ナビゲーションの解の残留分強度が、推定グラフＭＲ１に基づいて位置しているのが分かっている比較的大きな時間の増分を表す。その後で、時間の増分は、グラフＭＲ２が示すように、データ点ＡおよびＢの間に最小ナビゲーションの解の残留分強度、および対応する時間が位置する場所をもっと正確に決定するために低減される。
【００５０】
ある実施形態の場合には、ナビゲーションの解の残留分強度は、ナビゲーションの解の残留分強度時間の誤差が、例えば、時間値が増大する範囲が、すでに説明したように約３または４秒である場合のように、ナビゲーション時間の解の直線範囲に入るまで計算される。この時点で、最小ナビゲーションの解の残留分強度時間の値を、修正時間を直接計算するために図９のプロセスで使用することができる。最小ナビゲーションの解の残留分強度時間の誤差が周期的ＧＰＳイベントの周期の半分より小さくなるまで継続して反復する場合には、修正時間を図２のプロセスにより計算することができる。
【００５１】
すでに説明したように、図１０および／または図２および図９のプロセスにより計算した修正時間の統合性は、１つまたはそれ以上の追加の衛星に対するオフセットに基づいて修正時間を再計算することにより、または別の複数の組の疑似距離測定で時間決定ステップを反復し、次に結果を比較することにより査定することができる。
【００５２】
以下の説明は、１つの時間解アプローチの詳細なレベルを示す。時間決定アプローチは下記のように行われる。「大体の」ＧＰＳ時間は、すべての取得した衛星に対してＧＰＳ受信機が入手した一組のコード相（または疑似範囲）に関連づけられる。時間はまだ正確に分かっていないが、ビット同期プロセスは、取得した衛星に対するナビゲーション・データ・ビットの縁部の位置をすでに識別している。別の方法としては、表１に示す他の周期的イベントの中の１つの時間を、本明細書にすでに説明した方法で検出することができる。以下にビット同期イベントについて説明する。しかし、別の方法としては、ビット同期について説明した同じ方法を、ビット同期イベントの反復間隔（すなわち、２０ミリ秒）を、特定の周期的イベントの反復間隔で置き換えることにより、表１に示す任意の周期的ＧＰＳイベントに適用することができる。例えば、プリアンブル・イベントを周期的イベントに対して使用する場合には、反復時間は６．０秒になる。以下同じ。
【００５３】
図３に示すように、ビット同期プロセスは、疑似距離測定と次のナビゲーション・データ・ビット縁部との間の時間間隔を示す図の間隔Δｔをすでに識別している。この大体のＧＰＳ時間（図３のＰＲ測定時間である）は、数秒または数分の誤差を含んでいる場合がある。最適な時間決定アプローチの選択は、この大体の初期時間の推定値の予想精度に依存する。大体の時間の誤差が数分である場合には、おそらく後で時間差に対して直接直線の解が適用される反復解法が必要になる。別の方法としては、大体の時間の誤差が数秒にすぎない場合には、反復の代わりに、時間のかかる反復を使用しないもっと簡単な直接直線解法を使用することができる。
【００５４】
反復アプローチの場合には、アンビギュイティを解決するために、時間の仮定の接近度の測定値としてナビゲーションの解の残留分を使用することができる。
図１１は、−２００ミリ秒から＋２００ミリ秒の間で、２０ミリ秒の固定整数間隔で仮
定した時間を変化させることにより、６つの衛星の解の残留分の合計である。この合計は、＋／−１０ビット同期時間または＋／−１０ビットのプリアンブル周期の持続時間である。図を見れば分かるように、残留分の合計は、仮想の解の時間の誤差を測定するための有効な統計データであり、試験を必要とする「トライアル」だけが、ある仮定時間からＮ＊２０ミリ秒の間隔内に位置していて、時間モジュロ２０ミリ秒はビット同期方法と呼ばれる。
【００５５】
初期時間誤差が数秒であると考えられる場合で、もっと大きい初期時間誤差からの反復が数秒以内に収束している場合には、直接解アプローチを使用することができる。このようなアプローチはうまく動作する。何故なら、衛星距離加速度および高次の導関数による非線形効果は、式（１）に示すように、公称疑似距離誤差と比較すると無視できる程度のものであるからである。この直線性により、時間差を一組の疑似距離測定からの位置およびクロック・オフセットに対する最小二乗法（ＬＳ）または加重最小二乗法（ＷＬＳ）の解で、追加の未知のものとして直接モデル化することができる。ＧＰＳ測定時間（すなわち、疑似距離測定時間）を知る際の誤差を表すこの追加の未知数は、各衛星への推定距離速度を通して観察することができる。距離速度は、各衛星の速度を計算するための衛星位置推算表データを使用し、次に各衛星への視線に沿って各速度ベクトルを投影することにより推定することができる。これにより改訂した測定勾配ベクトルを入手することができる。
【００５６】
hiT = [uiT 1 Rdoti]                      式（７）
式７は、（ｕｉＴを通して観察することができる）３つの位置誤差成分およびユーザ・クロック誤差の他にＧＰＳ時間オフセットを含む４つの推定状態に対する測定の観察の可能性を示す。
【００５７】
いずれかの方法、またはおそらく上記方法の組合わせにより、「大体の」ＧＰＳ時間が修正された場合、所望の１ミリ秒の精度が、ビット同期データに従って時間の解を積分することにより達成される。図３を再び参照すれば、よりよく理解することができる。時間の初期決定の残留分誤差が１０ミリ秒以内（すなわち、周期的イベントの時間の周期の半分）である限りは、修正ナビゲーション・データ・ビット縁部時間をサブミリ秒の精度で決定することができる。時間決定によるビット同期情報の積分の詳細は下式により表される。
【００５８】
tGPSc1 = tGPSi − Δtcorr                        式（８）
ここで、ｔＧＰＳｃ１は、時間決定の第１のステップの後の疑似距離測定のＧＰＳ時間であり、すなわち、修正した大体の時間（ｔＧＰＳｉは大体の時間）であり、Δｔｃｏｒｒは、時間決定の第１のステップにより生成した初期仮定ＧＰＳ時間ｔＧＰＳｉへの修正である。
【００５９】
tGPSb = tGPSc1 ＋ Δtbs                          式（９）
ここで、ｔＧＰＳｂは、疑似距離測定時間の後の最も近いビット縁部（周期的イベント）の修正したＧＰＳ時間である。
【００６０】
tGPSt1 = tGPSb - (R/c) + ΔtSV                  式（１０）
ここで、ｔＧＰＳｔ１は、ナビゲーション・データ・ビット縁部の（ビット同期を決定するために使用した衛星からの）送信時間の推定値であり、Ｒは、衛星までの推定距離であり、ｃは光の速度であり、ΔｔＳＶは、衛星クロックに対する計算した修正である。
【００６１】
tGPSt20 = (int) ((tGPSt1 + 0.01) / 0.02)            式（１１）
式１１で計算した時間は、衛星のところでのナビゲーション・データ・ビット縁部の修正
ＧＰＳ送信時間を表す。それ故、２０ミリ秒（式１１の０．０２秒）の整数倍でなければならない。それ故、残留分誤差は、以下の式５により計算することができる。
【００６２】
Δtcorr2 = tGPSt1 - 0.02 tGPSt20                  式（１２）
サブミリ秒の精度の最後の修正ＧＰＳ時間は下式により表される。
tGPSc2 = tGPSc1 - Δtcorr2                    式（１３）
上記方法はビット同期イベントに関するものであるが、このプロセスは、表１に示す任意の周期的イベントに使用できるように若干修正することができる。実際には、周期的イベント時間がもっと長い場合（すなわち、ビット同期イベントまたはコード相関イベントの代わりに、プリアンブル同期、ＴＯＷ同期、ＴＬＭ語同期またはパリティ同期の場合）うまく動作する。
【００６３】
今まで説明してきた方法は、最後の位置の解が受信機内部で計算されるＭＳをベースとするＧＰＳで動作することができるハンドセットまたは自律ＧＰＳ受信機で時間を設定するための方法である。ＧＰＳ受信機を装備しているＭＳをベースとするハンドセットにおいては、ハンドセットで位置を計算するために必要な大体の位置、位置推算表データ、および衛星クロック修正データは、前のＧＰＳ衛星復調により、または無線プロトコル・メッセージを介してのハンドセットへの配信によりすでに分かっている。この場合、ＧＰＳ受信機は、１つまたは多数の疑似距離測定を行い、次に測定時間と表１内の周期的イベントの中の１つの少なくとも１つの衛星からの到着時間の間の時間を測定する。到着時間は、反復間隔を有する不正確なものと見なされ、時間のアンビギュイティを解決するために直接または反復優決定ナビゲーション解が使用される。時間内のアンビギュイティが解決された後で、時間の誤差に関連する誤差を含まない修正ナビゲーション解を計算することができる。
【００６４】
遠隔地計算装置（ＰＤＥ）内のＧＰＳを装備しているハンドセットの外部で位置の解が計算されるＭＳ援用ハンドセットで上記方法を使用することができる。遠隔地計算装置は、現地ＧＰＳ受信機またはウェブをベースとするサーバから、すべての可視衛星に関するほぼリアルタイムの位置推算表および衛星クロック修正データを入手する。ＭＳ援用ハンドセットは、単に、一連の可視衛星への疑似距離を測定し、少なくとも１つの衛星に基づいて測定値にタイムタグを貼付し、次に最後の位置計算用の疑似距離およびＰＤＥのところで観察したタイムタグを送信する。本発明はＭＳ援用ハンドセットからの疑似距離測定値にタイムタグを貼付するために使用することができるので、遠隔ＰＤＥは、疑似距離測定時間を計算することができ、最終的にこれらの測定値および衛星位置推算表、クロック修正データ、およびおそらく移動局の大体の位置を含む他のデータに基づいて位置を計算することができる。
【００６５】
この計算を行うために、ハンドセットは、ＰＤＥへのフォーマット化したメッセージ内で、周期的イベントと疑似距離測定の時間との間の時間差を測定するために、どの衛星を使用したのかを識別しなければならない。この識別は、周期的イベント測定を行うために使用した衛星に対して衛星ＩＤを送信することにより行うことができる。さらに、フォーマット化したメッセージは、選択した衛星の周期的イベント時間と疑似距離測定の時間との間の時間差を含む。最後に、ハンドセットは、観察をするために使用した周期的イベントのタイプを識別し、それによりＰＤＥは、周期的イベントの時間間隔を、時間のアンビギュイティを解決するプロセスに計算に入れることができる。
【００６６】
１つの衛星上で観察した周期的イベントと疑似距離測定との間の時間差を送信する代わりに、周期的イベントの時間周期のモジュロであるＧＰＳ時間単位で、疑似距離測定のタイムタグを送信することができる。ハンドセットが衛星位置推算表、クロック修正および（ＭＳをベースとするハンドセットに対して必要なように）内部に記憶している大体の位
置データを含んでいる場合には、衛星とＧＰＳ受信機との間の伝搬時間および衛星クロック修正データを、ハンドセット内で位置を計算しなくてもタイムタグの生成に使用することができる。そのため、どの衛星を周期的イベントの観察時間をするために使用したのかを識別したり、ＰＤＥに送信したりする必要がなくなる。このことは、下式を適用することによりハンドセット内で行うことができる。
【００６７】
Tgps_local_ambiguous = fmod(Tperiodic + dt1, Trepeat)      式（１４）
ここで、Ｔｐｅｒｉｏｄｉｃは、周期的イベントのタイプ、位置推算表、大体の位置、および大体の時間（ｄＴｐｒｏｐを計算するための）、およびＴｃｏｒｒを計算するためのクロック修正データに基づいて表１に示す式により入手される。Ｔｒｅｐｅａｔは、周期的イベントの反復時間である。Ｄｔ１は、周期的イベントの観察と疑似距離測定の時間との間の時間差である。ｄＴ１は、正であってもよいし（すなわち、疑似距離測定を行う前に周期的イベントが観察された場合）、または負であってもよい（疑似距離測定を行った後に周期的イベントが観察された場合）ことに留意されたい。
【００６８】
例えば、観察した周期的イベントがプリアンブルの到着である場合には、Ｔｇｐｓ＿ｌｏｃａｌ＿ａｍｂｉｇｕｏｕｓは、疑似距離測定の時間の（ＧＰＳ時間座標の）現地時間測定値である。Ｔｇｐｓ＿ｌｏｃａｌ＿ａｍｂｉｇｕｏｕｓの値は、０〜６秒の範囲内にある。観察した周期的イベントがパリティ同期イベントである場合には、Ｔｇｐｓ＿ｌｏｃａｌ＿ａｍｂｉｇｕｏｕｓは、０〜０．６秒の範囲内にある。ハンドセットはＴｇｐｓ＿ｌｏｃａｌ＿ａｍｂｉｇｕｏｕｓを計算し、それを観察を行うために使用した周期的イベントの周期を示すあるタイプのインジケータと一緒に、ＰＤＥに疑似距離測定のタイムタグとして送信する。ＰＤＥは、タイムタグ（Ｔｇｐｓ＿ｌｏｃａｌ＿ａｍｂｉｇｕｏｕｓ）および周期的イベントの周期（例えば、６秒または０．６秒）に注目し、タイムタグＴｇｐｓ＿ｌｏｃａｌ＿ａｍｂｉｇｕｏｕｓのアンビギュイティを発見するために上記方法を使用する。すなわち、Ｔｇｐｓ＿ｌｏｃａｌ＿ａｍｂｉｇｕｏｕｓはモジュロであるので、反復時間、疑似距離観察の実際の時間は下式により表される。
Tgps_local_unambiguous = N * Trepeat + Tgps_local_ambiguous  式（１５）
ここで、アンビギュイティＮは、すでに説明したように、直接または反復優決定ナビゲーション解法により、ＰＤＥで解かれる。
【００６９】
ネットワーク内で位置の決定が行われる場合で、ＰＤＥが移動局の位置および測定に関連する正確な現地時間を決定した場合には、ネットワークは、移動局で使用するためにその計算した位置を移動局に返送することができる。この新しい推定位置は、次回に位置が必要になった場合、大体の位置のベースとして使用することができる。さらに、ネットワークは、移動局に、ＰＤＥで位置を計算するために使用した疑似距離測定の解いた絶対時間を送信することができる。疑似距離測定の正確ではっきりした時間がハンドセットに送信されると、ハンドセットは、この正確な時間を、ハンドセット内で現地リアルタイム・クロックを計算するためのベースとして使用することができる。最後尾の時間を校正するために、ハンドセットは、疑似距離測定時に、同時に現地リアルタイム・クロックを読み出し、メモリＴｒｔｃ＿ｍｅａｓにその時間を記憶する。疑似距離測定は、下記のもののいずれか１つと一緒にネットワークＰＤＥ装置に送信される。
【００７０】
１）ネットワークが、周期的イベントを観察するためにどの衛星を使用したのかを決定することができるような疑似距離測定の時間と周期的イベントおよび衛星ＩＤまたは他の識別子の観察時間との間の時間の差である時間差。
【００７１】
２）１）で測定した時間差に基づく、およびユーザ伝搬時間および衛星クロック修正への推定衛星に基づく不正確な現地タイムタグ
それ故、ネットワークＰＤＥ装置は、すでに説明したように、移動局の位置および疑似
距離測定の時間を知る。次に、ネットワークは、移動局に移動局の位置および測定の解いた時間を送信し、このＴｒｅｓｏｌｖｅｄを呼び出す。次に、移動局は、ＴｒｅｓｏｌｖｅｄおよびＴｒｔｃ＿ｍｅａｓを微分することにより現地ＲＴＣの時間誤差を計算し、ＲＴＣ内に現在記憶している時間を調整または校正するためにこの差を使用する。例えば、現地ＲＴＣ時間は、式（１６）に示すように調整することができる。
【００７２】
Local_RTC_Time = Local_RTC_Time + (Tresolved - Trtc_meas)      式（１６）
ＴｒｅｓｏｌｖｅｄとＴｒｔｃ＿ｍｅａｓとの差は、位置を地域的に計算するために、または将来の疑似距離測定値に正確ではっきりした現地時間のタグを貼付するために必要な正確な時間源として使用するために、現地ＲＴＣ内に記憶している時間を校正または改善するために使用することができる。現地リアルタイム・クロック時間の精度は、またネットワーク上ではなく、ハンドセット上で修正した疑似距離測定値時間に基づいて改善することができる。
【００７３】
発明者によるその所有を確立し、通常の当業者が本発明を使用することができる方法で、本発明およびその現在最良と思われる形態について説明してきたが、本明細書に開示している例示としての実施形態には多くの等価物が存在すること、また例示としての実施形態によってではなく、添付の特許請求の範囲によってだけ制限される本発明の範囲および精神から逸脱することなしに、種々様々な修正および変更を行うことができることを理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】例示としての移動体ＧＰＳ受信機ハンドセット。
【図２】本発明のある例示としての実施形態による時間を決定するためのプロセスのフローチャート。
【図３】周期的ＧＰＳイベントに関連する疑似距離測定の時間差。
【図４】メッセージ・プリアンブルの到着時間の検出および時間に対するその関連。
【図５】メッセージ・プリアンブルに２つの追加ビットを加えたものの到着時間の検出および時間に対するその関連。
【図６】ＴＬＭメッセージの到着時間の検出および時間に対するその関連。
【図７】パリティ同期ビットの到着時間の検出および時間に対するその関連。
【図８】任意の既知のビット・シーケンスの到着時間の検出および時間に対するその関連。
【図９】本発明のもう１つの例示としての実施形態による時間を決定するためのプロセスのフローチャート。
【図１０】本発明のさらにもう１つの例示としての実施形態による時間を決定するためのプロセスのフローチャート。
【図１１】ナビゲーションの解の残留分強度対時間のグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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