(57)【要約】既知の場所で位置判定ユニット装置によって生成される固有の位置判定信号を、別の既知の場所で基準位置判定信号を生成している基準送信器に時系列的に同期化させる方法において、ａ）前記基準位置判定信号を受信し、解釈して、基準送信器と位置判定ユニット装置の間の基準位置判定信号の伝播遅延を求める段階と、ｂ）前記固有の位置判定信号を生成し、送信し、受信する段階と、ｃ）前記受信した基準位置判定信号を解釈して、ｉ）前記位置判定ユニット装置で、基準位置判定信号の送信マイナス受信時間と、ｉｉ）前記位置判定ユニット装置で、固有の位置判定信号の送信マイナス受信時と、を推論する段階と、ｄ）段階ｃｉ）とｃｉｉ）を比較して、時系列的な送信差を推論する段階と、ｅ）前記基準信号伝播遅延によってオフセットされた、前記推論された時系列的な送信差によって前記固有の位置判定信号を時系列的に調整する段階と、ｆ）前記固有の位置判定を送信する段階とから成り、前記固有の位置判定信号は、前記基準送信器に時系列的に同期化されるようになっている方法。【選択図】図２
2005507085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知の場所で位置判定ユニット装置によって生成される固有の位置判定信号を、別の既知の場所で基準位置判定信号を生成している基準送信器に時系列的に同期化する方法において、
ａ）前記基準位置判定信号を受信し、解釈して、前記基準送信器と前記位置判定ユニット装置の間の基準位置判定信号の伝播遅延を求める段階と、
ｂ）前記固有の位置判定信号を生成し、送信し、受信する段階と、
ｃ）前記受信した基準位置判定信号及び前記固有の位置判定信号を解釈して、
ｉ）前記位置判定ユニット装置で、前記基準位置判定信号の送信時間マイナス受信時間と、
ｉｉ）前記位置判定ユニット装置で、前記固有の位置判定信号の送信時間マイナス受信時間と、を推論する段階と、
ｄ）前記段階ｃｉ）とｃｉｉ）を比較して、時系列的な送信差を推論する段階と、
ｅ）前記基準信号の伝播遅延によってオフセットされた、前記推論された時系列的な送信差によって、前記固有の位置判定信号を時系列的に調節する段階と、
ｆ）前記固有の位置判定信号を送信する段階と、から成り、
前記固有の位置判定信号が、前記基準送信器に時系列的に同期化されるようにすることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの基準送信器は、位置判定ユニット装置と、広域増強システム衛星（ＷＡＡＳ衛星）と、大域航行衛星システム衛星（ＧＰＳ衛星）と、疑似衛星（スードライト）とを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
位置判定信号は、搬送波成分と、擬似乱数コード成分と、データ成分とを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
場所を判定するための、位置判定ユニット装置の時系列的に同期化されたネットワークを作る方法であって、前記ネットワークは、前記ネットワーク内の全ての位置判定ユニット装置へ基準時間ベースを配信できるようにする方法において、
ａ）
ｉ）場所を判定するための手段と、
ｉｉ）少なくとも１つの基準送信器によって送信された少なくとも１つの基準位置判定信号から基準時間ベースを受信するための手段と、
ｉｉｉ）少なくとも１つの固有の位置判定信号を生成し送信するための手段と、
ｉｖ）前記少なくとも１つの固有の位置判定信号を受信するための手段とを備えている、少なくとも１つの位置判定ユニット装置を展開する段階と、
ｂ）前記少なくとも１つの基準送信器から受信した前記少なくとも１つの基準位置判定信号と、前記位置判定ユニット装置からの前記少なくとも１つの固有の位置判定信号とを解釈して、
ｉ）前記少なくとも１つの基準送信器から前記位置判定ユニット装置までの前記基準位置判定信号の伝播遅延と、
ｉｉ）前記位置判定ユニット装置で、前記少なくとも１つの基準位置判定信号の送信マイナス受信時間と、
ｉｉｉ）前記位置判定ユニット装置で、前記少なくとも１つの固有の位置判定信号の送信マイナス受信時間と、を推論する段階と、
ｃ）前記段階ｂｉｉ）とｂｉｉｉ）を比較して、時系列的な送信差を推論する段階と、
ｄ）前記基準信号の伝播遅延によってオフセットされた、前記推論された時系列的な送信差に基づいて前記固有の位置判定信号を時系列的に調節して、前記少なくとも１つの固有の位置判定信号を、前記少なくとも１つの基準送信器の前記基準時間ベースに時系列的に同期化する段階と、
ｅ）前記基準時間ベースに時系列的に同期化されている前記固有の位置判定信号を送信する段階と、から成り、
１つ又は複数の位置判定ユニット装置が、基準時間ベースを十分な地理的領域に亘って伝播し、前記ネットワーク内に位置している移動する位置受信器がコードと搬送波両方の単一点位置判定を計算できるようにする、位置判定信号の時系列的に一貫性のあるネットワークを作成できるようにすることを特徴とする方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの基準送信器は、位置判定ユニット装置と、広域増強システム衛星（ＷＡＡＳ衛星）と、大域航行衛星システム衛星（ＧＰＳ衛星）と、疑似衛星（スードライト）とを含んでいることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
位置判定信号は、搬送波成分と、擬似乱数コード成分と、データ成分とを含んでいることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
場所を判定するための、位置判定ユニット装置のネットワークを時系列的に同期化するための位置判定ユニット装置において、
ａ）場所を判定するための手段と、
ｂ）少なくとも１つの基準送信器によって送信された少なくとも１つの基準位置判定信号から基準時間ベースを受信するための手段と、
ｃ）少なくとも１つの固有の位置判定信号を生成するための手段と、
ｄ）前記少なくとも１つの固有の位置判定信号を受信するための手段と、
ｅ）前記少なくとも１つの受信した基準位置判定信号を解釈して、前記少なくとも１つの基準送信器と前記位置判定ユニット装置の間の基準信号伝播遅延を推論する手段と、
ｆ）前記受信した少なくとも１つの基準位置判定信号と前記受信した少なくとも１つの固有の位置判定信号を比較して、時系列的な送信差を推論するための手段と、
ｇ）前記基準信号の伝播遅延によってオフセットされた、前記時系列的な送信差に基づいて前記少なくとも１つの固有の位置判定信号を調節して、前記少なくとも１つの固有の位置判定信号を、前記少なくとも１つの基準送信器の前記基準時間ベースに時系列的に同期化するための手段と、
ｈ）前記基準時間ベースに時系列的に同期化されている前記固有の位置判定信号を送信するための手段と、を備えており、
１つ又は複数の位置判定ユニット装置が、基準時間ベースを十分な地理的領域に亘って伝播させることができる、位置判定信号の時系列的に一貫性のあるネットワークを作ることができるようになっていることを特徴とする位置判定ユニット装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの基準送信器は、位置判定ユニット装置と、広域増強システム衛星（ＷＡＡＳ衛星）と、大域航行衛星システムの衛星（ＧＰＳ衛星）と、疑似衛星（スードライト）とを含んでいることを特徴とする、請求項７に記載の位置判定ユニット装置。
【請求項９】
位置判定信号は、搬送波成分と、擬似乱数コード成分と、データ成分とを含んでいることを特徴とする、請求項７に記載の位置判定ユニット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には、移動式装置に関する正確な位置判定を行うためのシステム及び方法に関する。特に、本発明は、正確な到着時間位置判定システムに適用される。本発明は、送信器ビーコンの間の物理的接続、各送信器に接続されている原子時標準の必要性、又は、差分修正技術の必要性の様な先行技術の要件には制約されない。
【背景技術】
【０００２】
正確な到着時間位置判定が、使用されている送信器時計の精度次第であることは、当該技術では周知である。最も初歩的な形態では、既知の位置に配置されており、３つの同じ長さのケーブルで共通の時計に接続されている３つの送信器ビーコンであれば、到着時間位置判定システムのベースとして十分である。しかしながら、この初歩的な位置判定システムは、ビーコンの間の長い可能性のある距離に亘って高周波数のタイミング信号を配送する正確に時間合わせされたケーブルに対する要件のため、製造し設置するのは非常に非現実的ある。替わりに、非常にドリフト率の低い正確な原子時標準を各送信器ビーコンに装着し、既知の位置に配置され、基準時間ベースに接続されている基準受信器を使って監視してもよい。送信器ビーコンから受信した位置判定信号に応えて、時計修正値が、後でユーザーの装置に再送信するのに備えて、基準受信器からＲＦデータリンクを通じて各ビーコンへ送られる。ＧＰＳのような最新の衛星位置判定技術は、この技法を利用しており、各ＧＰＳ衛星にはセシウム及びルビジウム時間標準が設置されており、ＧＰＳ地上管制部は、全ＧＰＳ衛星を連続的に監視し、時計修正値を、各衛星に２４時間毎に伝送している。これらの修正値は、次に各衛星の航行メッセージを介して、ＧＰＳユーザー装置に再度同報通信されるので、ＧＰＳユーザー装置内の位置判定アルゴリズムは、衛星の時計誤差に責任を持つことができる。視界内に少なくとも４つのＧＰＳ衛星があれば、ＧＰＳユーザー装置内で、従来のコードベースのＧＰＳ位置解として知られている標準的な技法を使って、３次元の位置を判定することができる。この標準技法は、当業者には、一般的に「単一点位置」とも呼ばれている。
【０００３】
従来型コードベースＧＰＳ位置解法（単一点位置）
従来型のコードベースＧＰＳでは、地上に近いあらゆる点の緯度、経度、高度を、視界内の少なくとも４つのＧＰＳ衛星からの位置判定信号の伝播時間から計算することができる。ＧＰＳ受信器は、内部的に生成された擬似乱数コード（ＰＲＮ）シーケンスの各ＧＰＳ衛星から受信した擬似乱数コードシーケンスとの相関関係に基づいて、範囲計算を行う。測定された範囲は、衛星上の時計とＧＰＳ受信器内の時計の間に時間差又はオフセットがあるため、擬似範囲と呼ばれる。衛星の擬似乱数コードシーケンス送信と、その擬似乱数コードシーケンスのＧＰＳ受信器による受信との間の経過時間を正確に測定するために、受信器の時計は、衛星配列の時計と確実に同期している必要がある。各衛星からは航行メッセージも送信され、これには、時間情報、衛星軌道情報及び衛星時計修正値の表現が含まれている。３次元の位置判定には、ＧＰＳ受信器は、４つの未知の位置（ｘ、ｙ、ｚ）と時間（ｔ）を解くのに４つの衛星信号を必要とする。２次元（２−Ｄ）の位置判定の際は、高度が固定され、３つの未知の位置（ｘ、ｙ）と時間（ｔ）を解くのに３つの衛星信号を必要とする。従来型のコードベースＧＰＳ位置解法は、視界内に少なくとも４つの衛星があれば、ＧＰＳ受信器に、約１０から２０メートルの精度で絶対３次元（３−Ｄ）位置を判定できる能力を提供することができる。
【０００４】
この従来型のコードベースのＧＰＳ位置解法は自律解法であり、基準受信器からの差分修正データ無しに、位置、速度及び時間（ＰＶＴ）を判定することができる。従って、これは、当該技術では「単一点」位置解法として知られている。
【０００５】
従来型コードベース差分ＧＰＳ（相対位置判定）
正確な原子時間ベースが確立している状態では、ＧＰＳ配列は、ＧＰＳ受信器に、約１０から２０メートルの絶対３次元位置精度を提供できるのみである。これは、６つの主要誤差源、即ち（１）電離層遅延、（２）対流圏遅延、（３）暦表誤差、（４）衛星時計誤差、（５）ＧＰＳ受信器ノイズ、（６）多重経路、による位置判定信号の改変によるものである。電離層遅延は、電磁波が電離層のイオン粒子の帯域を通過する際に電磁波から被る変動時間遅延である。対流圏遅延は、もっと低い大気圏内の水分の間を通過する際に電磁波から被る時間遅延である。暦表誤差は、実際の衛星位置と衛星の軌道データから推測される位置の間の差である。受信器ノイズは、ＧＰＳ受信器の内部電子機器によって生じるノイズである。多重経路は、ＧＰＳ受信器近くの局所的信号反射によって生じる信号遅延である。これら誤差源の多くは、比較的短い距離（例えば数十キロメートル）で空間的に相関関係がある。これは、互いに近接している２つの異なるＧＰＳ受信器が、同じ誤差を観測することを意味している。従って、「差分修正」として知られている技法を使用して空間的に相関関係にある誤差源を改良することができる。周知の位置に配置されている基準受信器は、検出した各衛星信号に対して想定される擬似範囲を計算する。基準受信器は、次に、ＧＰＳ衛星から受信した擬似範囲を測定し、受信した擬似範囲から想定した擬似範囲を減じ、視界内の各衛星に対する差分範囲修正値を導き出す。基準受信器は、次いで、この修正値をデジタルデータとしてＲＦデータリンクを介してＧＰＳ受信器へ送る。ＧＰＳ受信器は、位置解を計算する前に、この修正値を、（基準受信器にとって視界内の同じ衛星に関して）測定した擬似範囲に加える。この手続きによって、基準受信器とＧＰＳ受信器の両方に共通の誤差は、完全に取り除かれる。多重経路及び受信器ノイズのような相関関係の無い誤差源は、擬似範囲内に残り、従って位置精度を悪化させる。数メートル程度の位置精度は、低い多重経路環境であれば、コードベースの差分ＧＰＳ修正によって実現することができる。
【０００６】
従来型の搬送波ベース差分ＧＰＳ（相対位置判定）
従来型の搬送波ベース差分ＧＰＳ（ＣＤＧＰＳ）は、基準受信器とユーザー受信器で測定される衛星の搬送波位相の間の差を使用して、基準位置とユーザー位置の間の差を計算する。周知の位置に設置されているＣＤＧＰＳ基準受信器は、視界内の全衛星について同時搬送波位相測定値を計算して、搬送波位相データを、ＲＦデータリンクを介してユーザー受信器へ同報通信する。ユーザー受信器も、視界内の全衛星について同時搬送波位相測定値を計算し、次いで位相差を計算して、基準受信器位置に対するユーザー受信器の位置を判定する。搬送波位相測定値は、ＧＰＳ衛星からの搬送波周波数に存在するドップラー周波数偏移に基づく移動サイクル計数である。各時期、この移動サイクル計数（先の時期からの値に、現在の時期の間の位相の進行を加えたもの）は、受信器から入手できる。更に具体的には、或る時期の間の搬送波位相の進行は、時期の間隔に亘る搬送波ドップラー偏移を積分することによって求められるので、積分搬送波位相と名付けられている。
【０００７】
ユーザー受信器は、搬送波の端数の位相と任意の数の完全なサイクルの和を測定することができるが、擬似範囲内の完全サイクルの正確な数を直接求めることはできない。「整数サイクル曖昧性」として知られるこの数は、別の手段で求めなければならない。搬送波位相整数曖昧性を解決するための伝統的戦略は、検索方法、濾過方法及び地理的方法の３つの広範なクラスに分かれる。これらの伝統的方法は、瞬間的整数サイクル曖昧性の回答を生み出すものではない。非瞬間的整数サイクル曖昧性問題を克服するために、「ワイドレーニング」として知られる技法が開発されている。ワイドレーニングを、２つの搬送波周波数（通常、ＧＰＳ  Ｌ１とＬ２の周波数）に乗じてフィルターに掛け、うなり周波数信号を形成する。このうなり周波数の波長は、２つの個々の搬送波よりかなり長い。その結果、擬似範囲を観察して、うなり周波数信号によって形成された広い「レーン」の整数曖昧性を求めることによって、整数の解決を達成することができる。これは、次には、整数曖昧性を解決するために探究しなければならない整数の量を大きく低減する。
【０００８】
ＣＤＧＰＳ法に関する主要な制約は、第１に、ＲＦデータリンクの保全性と待ち時間であり、第２に、ユーザー受信器における時間判定の欠如である。ＲＦデータリンクのデータ帯域幅は、差分データ更新速度を制限するので、データ待ち時間を発生させ、位置精度を低下させる。物理的障害と多重経路によって生じる差分データの受信品質の低下は、データを改変し、最善の場合でも位置精度を低下させるので、全体的なリンク故障となり、最悪の場合は位置が更新されない。ＣＤＧＰＳの第２の欠点は、時間判定の欠如である。従来型の単一点位置解法は、４つの未知の位置（ｘ、ｙ、ｚ）と時間（ｔ）に対する解を出す。ＣＤＧＰＳは、「二重差」として知られている処理を使用して基準受信器とユーザー受信器両方に関する受信器時計の項を削除する。従って、ユーザー受信器は、基準受信器位置に対する正確な位置を判定することはできるが、時間を判定することはできない。ユーザーが単に位置のみに関心がある場合には、これは重要ではない。しかしながら、正確なシステム時間ベースの正確な知識は、コンピューターネットワーク及び電話通信システムを含む多くのユーザー装置にとって非常に有用である。時間判定の欠如は、ＣＤＧＰＳ先行技術システムに関わる重要な問題である。
【０００９】
疑似衛星増強
ＧＰＳ位置判定を支援するのに使用されるもう１つの方法は、疑似衛星のような地上ベースの増強システムを使用することである。疑似衛星は、基盤要件を追加することなく、従来型のコード及び搬送波ベースの差分ＧＰＳシステムに組み込むことができる。疑似衛星は、追加の範囲設定信号として、そして差分修正値をユーザー装置に送るためのＲＦデータリンクとしても用いることができる。替わりに、疑似衛星をＧＰＳ時間ベースに同期化させることもできる。ＧＰＳ受信器は、少なくとも４つのＧＰＳ衛星を使って、従来型のコードベースＧＰＳ解法からＧＰＳ時間を判定し、決定された時間を、同時配置された疑似衛星の送信器へ送る。ＧＰＳ時間ベースの精度は、電離層及び対流圏遅延、衛星時間誤差、衛星位置誤差、受信器ノイズ、及び多重経路を含むＧＰＳ誤差源によって制限される。約５０から１００ナノ秒の時間精度は、ＧＰＳ時間ベース法を使用することによって実現できるが、これは、数十メートル程度でしか位置精度に転換できない。この精度は、正確な航行システムには粗すぎる。
【００１０】
「無指向性マーカー」疑似衛星を使用する搬送波ベース差分ＧＰＳ
Ｃｏｈｅｎに発行の米国特許第５，５８３，５１３号「正確なコードベース及び搬送波位相位置判定を行うためのシステムと方法」は、いわゆる「無指向性マーカー」疑似衛星が、差分範囲設定の修正を行うための位置受信器に情報を中継するためのチャネルとして働く差分修正法について記載している（６段、４３行から４６行）。無指向性マーカー疑似衛星は、ＧＰＳ衛星信号が、既知の無指向性マーカー疑似衛星位置から位置受信器へ同位相で「反射される」隠喩的ミラーとして説明できる。従って、各ビーコンマーカー信号の出て行く搬送波及びＰＲＮコード成分は、ＧＰＳ信号内の入ってくる相手に関して正確に位相の一貫性がある（６段、２８行から３２行）。上空を飛行する飛行機に設置されている位置受信器は、ＧＰＳ衛星から位置判定信号を受信し、更に無指向性マーカー疑似衛星から「反射された」ＧＰＳ位置判定信号も受信し、続いて差分範囲測定値を計算する。
【００１１】
Ｃｏｈｅｎの差分法は、従来型のコード及び搬送波ベースの差分システムに必要な伝統的デジタルデータリンクの必要性を取り除く。しかしながら、無指向性マーカー位置受信器は、なおＧＰＳ衛星と無指向性マーカー信号の両方を受信し、差分範囲測定値を計算しなければならない。無指向性マーカー信号を受信するだけでは、位置計算はできない。更に、無指向性マーカーは、視界内の各ＧＰＳ衛星に関する個々の搬送波及びＰＲＮ成分を生成し、送信しなければならず、無指向性マーカーを複雑且つ高価にする。現在、これには、１つの無指向性マーカーから１２もの個別送信が必要である。更に、無指向性マーカー位置受信器には、従来型の差分ＧＰＳ受信器の受信チャネルを倍にする必要があり、経費と複雑さが追加されることになる。
【００１２】
先行技術のシステムは、（ａ）送信器ビーコンの間の物理的接続、（ｂ）各送信器における原子時標準、（ｃ）ＧＰＳ時間ベースへの同期化、（ｄ）何らかの形態の差分修正値の内の少なくとも１つを要求することなしに、到着時間位置判定を行うことはできない。これらの制約なしに、非常に正確な到着時間位置判定信号を提供することのできるシステムが大いに望まれている。本発明は、以下に説明するように、送受信器のシステム（以後、位置判定ユニット装置と呼ぶ）を時系列的に同期化することによって、この望ましい目標を達成する。
【００１３】
【特許文献１】
米国特許第５，５８３，５１３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、位置判定ユニット装置の間の物理的相互接続の必要なしに、正確なコード及び搬送波位相位置判定を行うための位置判定システム及び方法を提供することである。
【００１５】
本発明の又別の目的は、原子時標準の必要なしに、正確なコード及び搬送波位相位置判定を行うための位置判定システム及び方法を提供することである。
【００１６】
本発明の又別の目的は、大域航行衛星システム時間ベースの必要なしに、正確なコード及び搬送波位相位置判定を行うための位置判定システム及び方法を提供することである。
【００１７】
本発明の又別の目的は、差分修正技法の必要なしに、正確なコード及び搬送波位相位置判定を行うための位置判定システム及び方法を提供することである。
【００１８】
本発明の又別の目的は、システム時間ベースは必ずしも絶対精度ではないが、位置判定ユニット装置をシステム時間ベースに時系列的に同期化させることである。
【００１９】
本発明の又別の目的は、地理的に分散されている位置判定ユニット装置を通して基準時間ベースを伝播することである。
【００２０】
本発明の又別の目的は、差分修正の支援無しに単一点コード位相位置解を求めることがきるように、移動する位置受信器に時系列的同期化コード位相擬似範囲を提供することである。
【００２１】
本発明の又別の目的は、整数サイクル曖昧性が解決されると、差分修正の支援無しに単一点搬送波位相位置の解を求めることができるように、移動する位置受信器に時系列的同期化搬送波位相擬似範囲を提供することである。
本発明の又別の目的は、移動する位置受信器に正確なネットワーク時間変換情報を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の上記目的は、基準座標システムに対して既知の位置に配置されている位置判定ユニット装置を含んでいて、基準座標システムに対して既知の位置に配置されている基準送信器から１つ又は複数の基準位置判定信号を受信する位置判定システムによって実現される。基準送信器は、他の位置判定ユニット装置、広域増強システム（ＷＡＳＳ）衛星、大域航行衛星システム（ＧＮＳＳ）衛星、疑似衛星、又はタイミング情報を組み込んでいる何らかの他の信号、を含んでいる。受信された基準位置判定信号は、それぞれ、搬送波成分、擬似乱数コード成分、及びデータ成分を有しているのが望ましい。位置判定ユニット装置は、受信した基準位置判定信号とその既知の位置に応えて、固有の位置判定信号を生成する。固有の位置判定信号は、受信した位置判定信号の１つ又は複数の搬送波成分に時系列的に同期化された搬送波成分と、受信した位置判定信号の１つ又は複数の擬似乱数コード成分に時系列的に同期化された擬似乱数コード成分と、受信した位置判定信号の１つ又は複数のデータ成分に時系列的に同期化されたデータ成分とを有している。位置判定ユニット装置が基準送信器に時系列的に同期化されると、ネットワークに入っている他の位置判定ユニット装置は、その固有の送信された位置判定信号を基準位置判定信号として使用することができる。時系列的に同期化された位置判定ユニット装置の地理的分散は、位置判定信号の、時間一貫性のあるネットワークを作る。それによって、本発明の方法は、非常に正確な時間ベースを実質的な地理領域に亘って伝播させる固有の能力を有することになる。
【００２３】
本システムは、少なくとも１つの移動する位置受信器も含んでいる。移動する位置受信器は、受信された時系列的に同期化されている擬似乱数コード成分それぞれについて擬似範囲測定を行うことにより、コードベースの単一点位置判定を行うことができ、搬送波整数サイクル曖昧性が解決されると、受信された時系列的に同期化されている搬送波成分それぞれについて擬似範囲測定を行うことにより、搬送波ベースの単一点位置判定を行うことができる。時系列的に同期化される位置判定システムの形成は、移動する位置受信器に、差分修正の必要なしに、コードベースと正確な搬送波ベース両方の単一点位置の解を自律的に計算する能力を与える。更に、ネットワーク内の絶対時間精度に関する要件（先行技術では、通常、原子時標準によって導き出される）は、無くなる。
【００２４】
位置判定ユニット装置が少なくとも１つの基準送信器に時系列的に同期化する上記方法を、以後「タイムロック」と呼ぶ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
位置判定ユニット装置は、専用の送受信器であり、既知の位置に配置されており、少なくとも１つの基準送信器から少なくとも１つの基準位置判定信号を受信する。基準送信器は、もう１つの位置判定ユニット装置又はＷＡＡＳ衛星であるのが望ましい。受信した基準位置判定信号に応えて、位置判定ユニット装置は、内部に生成された位置判定信号を基準送信器時間ベースに対して時系列的に同期化させ、その固有の位置判定信号を視界内の他の全ての位置判定受信器へ送信する。自律的位置ネットワークを形成するための最低要件は、少なくとも２つの位置判定ユニット装置が１つの基準送信器に時系列的に同期化されていることである。移動する位置判定受信器は、この自律ネットワーク内の全ての送信信号の点に鑑み、差分修正の必要無しに、自律コードと、搬送波単一点位置の解とを求めることができる。更に、基準送信器の発振器は、先行技術のシステムが必要とする原子時標準の本来的な安定性を必要としないので、位置ネットワーク全体の基準時間ベースとして、安価な水晶体発振器を用いることができる。
【００２６】
従って、以下に説明するように、位置判定ユニット装置は、時系列的に同期化された位置判定信号を移動する位置受信器に配送するための隠喩的「チャネル」として働く。これにより、移動する位置受信器は、位置判定ユニット装置の間の物理的接続の必要なしに、原子時標準又はＧＮＳＳ時間ベースの必要なしに、そして差分修正の必要なしに、コードベース及び搬送波ベース両方の単一点位置判定を計算することができる。
【００２７】
システム及び方法
図１は、コードベースと搬送波ベースの単一点位置計算を使って、正確な位置判定を生成する位置判定システムの１つの構成を示している。複数の位置判定ユニット装置１０１−１、１０１−２は、基準座標システムに関して既知の位置に配置されており、これも基準座標システムに関して既知の位置に配置されている少なくとも１つの基準送信器１０３によって同報通信される少なくとも１つの基準位置判定信号１０２をそれぞれ受信する。受信された基準位置判定信号１０２に応えて、位置判定ユニット装置１０１−１、１０１−２は、１つ又は複数の固有の位置判定信号１０４−１、１０４−２を送信し、それ等は基準送信器１０３に時系列的に同期化されている。装置１０１−１、１０２−２、１０３のネットワーク内に位置している移動する位置受信器１０５は、基準送信器１０３からの基準位置判定信号１０２と、位置判定ユニット装置１０１−１、１０１−２からの固有の位置判定信号１０４−１、１０４−２を受信し、時系列的に同期化された位置判定信号のネットワークから、コードベースと搬送波ベース両方の単一点位置判定を自律的に計算する。
【００２８】
タイムロック
タイムロック位置判定ユニット装置は、共通の時系列的時間ベースに同期化するが、これは任意の値であってもよいし、任意の分散を有していてもよい。従って、水晶体発振器のような簡単で安価な時計源であっても、基準送信器内の基準時計として十分である。好適な実施形態では、温度補正水晶体発振器（ＴＣＸＯ）又はそれより優れたものが用いられている。位置判定ユニット装置は、先ず、基準送信器位置判定信号を入手し、基準送信器の既知の座標と位置判定ユニット装置の既知の座標から、いわゆる経過時間オフセットを計算する。経過時間オフセットは、基準送信器から位置判定ユニット装置へ移動する間に基準位置判定信号に生じる伝播時間遅延を考慮する。自由空間では、電磁波は、３ナノ秒毎に約１メートル移動する。次に、位置判定ユニット装置は、内部的に生成された位置判定信号に経過時間オフセットを適用し、この位置判定信号を入ってくる基準位置判定信号に整列させ、内部的に生成された位置判定信号を基準送信器と時系列的に整列させる。具体的には、タイムロックは、位置判定ユニット装置の内部的に生成された位置判定信号が、入ってくる基準位置判定信号と周波数一貫性を有しており、基準送信器時間ベースと時系列的一貫性を有しているときに実現される。
【００２９】
基準位置判定信号は、基準送信器から無線周波数（ＲＦ）搬送波を介して送信される。基準位置判定信号は、位置判定ユニット装置、広域増強システム（ＷＡＡＳ）衛星、大域航行衛星システム（ＧＮＳＳ）衛星、疑似衛星、又は有効な源の何らかの組み合わせを含む、何らかの有効な時間源から生成することができる。図２では、基準送信器２０２から既知の距離に配置されている位置判定ユニット装置２０１は、基準送信器２０２が送信する基準位置判定信号２０３を受信する。基準位置判定信号２０３は、搬送波成分、固有擬似乱数コード成分、及びデータ成分を有している。位置判定ユニット装置２０１には、位置受信器２０４と同時配置された送信器２０５が組み込まれている。位置受信器２０４は、視界内の全ての基準位置判定信号からの位置判定信号２０３と、その同時配置されている送信器２０５からの位置判定信号とを受信することができる。位置判定ユニット装置２０１は、受信した基準位置判定信号２０３に応えて、いわゆる従属位置判定信号２０６をその送信器２０５から送信し、それは位置判定ユニット装置位置受信器２０４に受信される。従属位置判定信号２０６は、搬送波成分、固有の擬似乱数コード成分、及びデータ成分を有している。位置判定ユニット装置位置受信器２０４は、基準送信器２０２からの基準位置判定信号２０３と、同時配置されている送信器２０５からの従属位置判定信号２０６を受信し、同時にサンプル採取する。次に、受信した基準位置判定信号２０３と受信した従属位置判定信号２０６の間の送信時間差が計算される。好適な実施形態で用いられている送信時間の差は、
（ａ）基準位置判定信号２０３の搬送波成分から求められた積分搬送波位相（ＩＣＰ）測定値と従属位置判定信号２０６を比較して、搬送波周波数の差を求める段階と、
（ｂ）基準位置判定信号２０３からの航行データ成分と従属位置判定信号２０６を復調して比較し、粗い送信時間の差を求める段階と、
（ｃ）基準位置判定信号２０３の擬似乱数コード成分から求められた擬似範囲測定値と従属位置判定信号２０６を比較し、コード擬似範囲の差を求める段階と、
（ｄ）基準位置判定信号２０３の搬送波成分から求められた瞬間搬送波位相測定値と従属位置判定信号２０６を比較し、搬送波位相の差を求める段階と、
によって求められる。
【００３０】
従属位置判定信号２０６を基準送信器２０２の時間ベースに正確に時間同期化するには、基準送信器アンテナ２０７と位置判定ユニット装置位置受信器アンテナ２０８の間の信号伝播遅延を考慮しなければならない。基準送信器のアンテナ２０７から位置判定ユニット装置位置受信器アンテナ２０８までの、メートルでの既知の地理的距離２０９は、経過時間＝距離／光速の式によって単一の経過時間に変換できる。位置判定ユニット装置２０１には、制御（steering）される送信器時計２１０が組み込まれており、位置判定ユニット装置のＣＰＵ２１１によって周波数調整することができる。制御される送信器時計２１０への修正値は、位置判定ユニット装置のＣＰＵ２１１によって、基準位置判定信号２０３と、位置判定ユニット装置受信器２０４によって測定される従属位置判定信号２０６との間の時間差から決定され、基準位置判定信号の経過時間２０９によってオフセットされる。これにより、従属位置判定信号２０６は、基準送信器２０２の時間ベースと時系列的同期化される。
【００３１】
受信した基準位置判定信号２０３の従属位置判定信号２０６との差を計算するプロセスは、位置判定ユニット装置の位置受信器時計項を削除するので、位置判定ユニット装置２０１は、局所位置判定ユニット装置発振器２１２によって生じる何らの時計バイアス無しに、基準送信器２０２の時間ベースに従うことができる。更に、同じ位置受信器２０４の２つのチャネルの間の差を計算することにより、位置受信器電子機器によって生じる全ての受信器配線バイアス又はグループ遅延が削除される。
【００３２】
位置判定ユニット装置の制御状態
好適な実施形態では、位置判定ユニット装置は、以下の制御状態を使って、基準送信器にタイムロックする。
【００３３】
状態０：リセット
全てのハードウェアをリセットする
【００３４】
状態１：基準を入手
位置判定ユニット装置ＣＰＵ２１１は、位置判定ユニット装置位置受信器２０４によって基準位置判定信号２０３の探索を開始する
【００３５】
状態２：基準にロック
位置判定ユニット装置位置受信器２０４は、基準位置判定信号２０３を入手し、基準送信器２０２の位置と時間は、その航行データー成分から、位置判定ユニット装置ＣＰＵ２１１によって復調される。
【００３６】
状態３：従属を同期化
位置判定ユニット装置ＣＰＵ２１１は、基準位置判定信号航行データ成分との粗い時間整列に配慮するために待機する。次に、内部時計生成器が、ＣＰＵ２１１によって開始される。
【００３７】
状態４：従属を初期化
位置判定ユニット装置ＣＰＵ２１１は、この特定の位置判定ユニット装置２０１に関する適切且つ固有のＰＲＮコードシーケンスを定め、このＲＰＮコードシーケンスを位置判定ユニット装置送信器２０５に割り当てる。基準位置判定信号２０３の（位置判定ユニット装置発振器２１２に対する）現在の周波数オフセットも、位置判定ユニット装置ＣＰＵ２１１によって、位置判定ユニット装置の制御される送信器時計２１０に割り当てられる。これは、位置判定ユニット装置送信器２０５を、基準位置判定信号２０３の周波数とほぼ同じ周波数に初期化するように作用する。位置判定ユニット装置ＣＰＵ２１１は、更に、求められたＰＲＮシーケンスを、位置判定ユニット装置位置受信器２０４内の自由受信器チャネルに割り当てる。受信器チャネルは、位置判定ユニット装置位置受信器２０４による従属位置判定信号２０６の入手を支援するため、位置判定ユニット装置送信器２０５と同じ周波数オフセット及び擬似乱数コード位相値で初期化される。位置判定ユニット装置は、次に、従属位置判定信号２０６の送信を開始する。
【００３８】
状態５：従属を入手
位置判定ユニット装置位置受信器２０４は、従属位置判定信号２０６の探索を開始する。
【００３９】
状態６：従属にロック
位置判定ユニット装置位置受信器２０４は、従属位置判定信号２０６を入手し、その航行データ成分から、粗い従属時間が復調される。
【００４０】
状態７：基準／従属周波数ロック
基準位置判定信号２０３と従属位置判定信号２０６に対する同時積分周波数位相（ＩＣＰ）測定値は、位置判定ユニット装置位置受信器２０４によって初期化（ゼロ化）され、差が計算される。この差の値は、基準位置判定信号２０３と従属位置判定信号２０６の間の周波数及び位相の差を示している。位置判定ユニット装置ＣＰＵ２１１内の制御ループは、位置判定ユニット装置の制御される送信器時計２１０へ修正を継続的に適用し、基準位置判定信号２０３と従属位置判定信号２０６の間のＩＣＰ差をゼロに維持し、周波数ロックを維持する。
代わりに、位置判定ユニット装置位置受信器２０４によって測定される、受信された基準位置判定信号周波数オフセット値を、位置判定ユニット装置の制御される送信器時計２１０へ直接供給し、いわゆる「周波数追跡システム」（ＦＴＳ）を作ることもできる。制御される送信器時計２１０は、入ってくる基準位置判定信号２０３の周波数オフセットを単純にエミュレートし、周波数ロックを維持する。この方法は、位置判定ユニット装置発振器２１２が、位置受信器２０４と送信器２０５の間で共有されていなければならない。
【００４１】
状態８：基準／従属コードロック
状態７の基準／従属周波数ロックが実現されると、基準位置判定信号２０３と従属位置判定信号２０６の間の時間差を正確に測定し、時間バイアスを削除することができる。基準／従属コードロックは、位置判定ユニット装置の制御される送信器時計２１０が必要な時間の量だけ回され、基準及び従属位置判定信号をＰＲＮコードと整列させたときに実現される。経過時間値２０９は、測定された基準とスレーブの時間差をオフセットし、基準信号伝播遅延の影響を排除するのに用いられ、計算された時間差は、次に時計修正値として位置判定ユニット装置の制御される送信器時計２１０に適用される。時計修正は、周波数追跡システム（ＦＴＳ）を係合させ、追加の周波数オフセットを所定の期間に対し制御される送信器時計２１０へ適用することによって実現される。この追加の周波数オフセットは、従属位置判定信号２０６が、基準送信器２０２の時間ベースと時間の一貫性が保てるようになるまで、回転できるようにする。この時間の回転が完了すると、制御ループが再係合される。代わりに、コードロックは、位置判定ユニット装置送信器２０５のＰＲＮコード生成器を、周波数ロックを維持しながら必要量のコード位相（チップ）だけ回転させることによって、実現させることもできる。
コードロックはＰＲＮコードの精度に基いており、ＰＲＮコードは本来的にノイズが多い。好適な実施形態では、静止位置判定ユニット装置は、ＰＲＮコードのノイズにフィルターを掛け、副搬送波サイクルレベルにする。
【００４２】
状態９：基準／従属位相ロック
状態７の基準／従属周波数ロックと状態８の基準／従属コードロックが実現された状態では、（１）１８０度位相曖昧性と（２）経過時間位相オフセットの２つの時間誤差がまだ残っており、修正しなければならない。
【００４３】
（１）１８０度位相曖昧性の修正：データは、当該技術では「コスタスループ」として周知の専用の位相ロックループを使って、ＰＲＮコード位置判定信号から復調される。コスタスループ技法は、本来的に１８０度位相曖昧性を組み込んでいるので、半サイクルの曖昧性で位置判定信号を入手し追跡することができる。この半サイクル曖昧性は、２．４ギガヘルツで約２００ピコ秒の時間オフセットを示す。コスタスループ曖昧性は、一般的に前文と呼ばれるデータビットの所定のシーケンスを参照することによって解決し、ロケーションネットワーク内の送信器によって、航行データ成分で送信することができる。コスタスループ曖昧性が解決されると、周波数ロックされた基準の位置受信器位相レジスタと従属位置判定信号の間の任意固定位相差が明らかになる。この任意位相オフセットは、従属位置判定信号の任意位相によるものであり、以下の段階（２）で調整される。
【００４４】
（２）経過時間位相オフセットの修正：端数サイクルの経過時間位相オフセットは、基準送信器アンテナ２０７と位置判定ユニット装置アンテナ２０８の間の基準位置判定信号伝播遅延のために存在する。基準送信器と位置判定ユニット装置の間の地理的距離２０９は、完全搬送波サイクル（整数成分）２１３の数と、端数搬送波サイクル（端数成分）２１４の和で表すことができる。経過時間位相オフセットは、基準送信器アンテナ２０７と位置判定ユニット装置アンテナ２０８の間の既知の地理的距離から計算される端数サイクル量２１４である。整数成分２１３は、上記状態８の基準／従属コードロック制御状態で修正される。しかしながら、端数成分２１４は、状態８の基準／従属コードロック状態で修正するには小さ過ぎるので、搬送波位相調整として修正しなければならない。周波数追跡システム（ＦＴＳ）が係合され、位置判定ユニット装置の制御される送信器時計２１０が、（上記段階（１）で求められたその現在の測定された任意位相値から）新しく求められた経過時間位相値まで、必要な端数サイクル量だけ時間回転される。次にタイムロックループ（ＴＬＬ）が再係合される。位置判定ユニット装置アンテナ２０８から発せられた位置判定ユニット装置搬送波位相従属位置判定信号２０６は、ここで、基準送信器アンテナ２０７から発せられる基準送信器２０２の搬送波位相位置判定信号と時系列的に同期化される。
【００４５】
状態１０：基準／従属全ロック
上記の状態が全て実現されると、ＣＰＵ２１１はタイムロックを宣言し、位置判定ユニット装置２０１は、現在完全に同期化されている固有の位置判定信号２１５の送信を開始する。位置判定ユニット装置の固有の位置判定信号２１５は、ここで基準送信器２０２の時間ベースに、ピコ秒の正確さと実質的に先行技術の能力を超える能力で、時系列的に同期化される。
【００４６】
固有の位置判定信号
好適な実施形態では、各位置判定ユニット装置は、搬送波成分、擬似乱数コード成分及び航行データ成分から成る固有の位置判定信号を送信する。搬送波成分は、２．４ＧＨｚ  ＩＳＭ帯域で送信されるのが望ましい正弦波無線周波数波であるが、本発明の方法は他の周波数帯域にも等しく適用できる。擬似乱数番号（ＰＲＮ）コード成分は、搬送波成分上で変調され、同じ搬送波周波数で他の装置によって送信される他の擬似乱数コードシーケンスの中にあっても識別できる固有コードシーケンスで構成されている。この技法は、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）として知られており、当該技術では周知である。航行データ成分は、擬似乱数コード成分上で変調される私有情報であり、航行情報を位置判定ユニット装置と移動する位置受信器へ伝送するための通信リンクを提供する。航行情報は、ネットワーク時間と、位置判定ユニット装置位置と、隠喩的「基準時計リンケージ」情報と、他の必要なネットワークデータを含んでいる。
【００４７】
タイムロック構成
タイムロックは、多数の異なる構成で実施することができる。これらの構成には、
１．単一の位置判定ユニット装置に同報通信する単一の基準送信器
２．複数の位置判定ユニット装置に同報通信する単一の基準送信器
３．中間の位置判定ユニット装置を通して同報通信する１つ又は複数の基準送信器
４．１つ又は複数の位置判定ユニット装置に同報通信する複数の基準送信器
５．点位置時間同期化
が含まれている。
【００４８】
単一の位置判定ユニット装置へ同報通信する単一の基準送信器
単一の基準送信器を使って、基準位置判定信号を単一の位置判定ユニット装置へ同報通信することができる。図２は、既知の場所に位置している位置判定ユニット装置２０１と、これも既知の場所に位置している基準送信器２０２とを示している。位置判定ユニット装置送信２０１は、基準送信器２０２が送信する基準位置判定信号２０３と、位置判定ユニット装置送信器２０５が送信する従属位置判定信号２０６を受信する。受信した基準位置判定信号２０３に応えて、位置判定ユニット装置送信２０１は、基準位置判定信号伝播遅延２０９を求め、適切な送信器時計修正を適用して、その内部的に生成された従属位置判定信号２０６の搬送波成分、固有のＰＲＮコード成分及びデータ成分を、基準送信器位置判定信号２０３の搬送波成分、ＰＲＮコード成分及びデータ成分と、時系列的に同期化する。位置判定ユニット装置は、次いで、固有の位置判定信号２１５を送信し、位置判定信号２１５は、基準送信器２０２の時間ベースに時系列的に同期化される。
２つの位置判定信号では、移動する位置受信器の位置の解を求めるのに十分ではない。しかしながら、基準送信器がＷＡＡＳ衛星であれば、タイムロックされた位置判定ユニット装置の信号は、ピコ秒レベルまでＧＰＳ時間と同期しているので、位置受信器で、従来のコードベースのＧＰＳ解用の追加の正確な範囲設定源として使用することができる。
【００４９】
複数の位置判定ユニット装置に同報通信する単一の基準送信器
複数の位置判定ユニット装置が基準送信器の明らかに視界内にあれば、単一の基準送信器を使用して位置判定ユニット装置のネットワークを形成することができる。
【００５０】
図３は、既知の場所に位置している複数の位置判定ユニット装置３０１−１、３０１−２と、これも既知の場所に位置している基準送信器３０２とを示している。位置判定ユニット装置３０１−１、３０１−２は、基準送信器３０２が送信する基準位置判定信号３０３を受信する。受信した基準位置判定信号３０３に応えて、各位置判定ユニット装置３０１−１、３０１−２は、基準送信器３０２からの各信号伝播遅延３０４−１、３０４−２を求め、適切な送信器時計修正値を適用して、その内部的に生成された位置判定信号の搬送波成分、固有のＰＲＮコード成分及びデータ成分を、基準送信器位置判定信号３０３の搬送波成分、ＰＲＮコード成分及びデータ成分に時系列的に同期化させる。各位置判定ユニット装置は、続いて固有の位置判定信号３０５−１、３０５−２を送信し、位置判定信号３０５−１、３０５−２は、基準送信器３０２の時間ベースに時系列的に同期化される。
【００５１】
中間の位置判定ユニット装置を通して同報通信する１つ又は複数の基準送信器
全ての位置判定ユニット装置が基準送信器の明確な視界内になくても、１つ又は複数の時間同期化基準送信器を使って、位置判定ユニット装置のネットワークを形成することができる。この構成では、タイミング信号は、中間の位置判定ユニット装置を介して縦続伝送される。中間の位置判定ユニット装置がタイムロックを宣言すると、後続の位置判定ユニット装置は、この中間の位置判定ユニット装置をその基準位置判定信号として使用することができる。
【００５２】
図４は、既知の場所に位置している基準送信器４０１と、これも既知の場所に位置している第１位置判定ユニット装置４０２を示している。第１位置判定ユニット装置４０２は、基準送信器４０１が送信する位置判定信号４０３を受信する。受信した基準位置判定信号４０３に応えて、第１位置判定ユニット装置４０２は、基準送信器４０１からの信号伝播遅延４０４を求め、適切な時計修正値を適用して、その内部的に生成された位置判定信号の搬送波成分、固有のＰＲＮコード成分及びデータ成分を、基準送信器位置判定信号４０３の搬送波成分、ＰＲＮコード成分及びデータ成分に時系列的に同期化させる。第１位置判定ユニット装置４０２は、続けて固有の位置判定信号４０５を送信し、位置判定信号４０５は基準送信器４０１の時間ベースに時系列的に同期化される。
【００５３】
既知の場所に位置しているが、建築物４０９によって生じる信号障害のために基準位置判定信号４１０の視界内にはない第２位置判定ユニット装置４０６は、続いて、第１位置判定ユニット装置４０２から位置判定信号４０５を受信する。受信した位置判定信号４０５に応えて、第２位置判定ユニット装置４０６は、第１位置判定ユニット装置４０２からの信号伝播遅延４０７を求め、適切な時計修正値を適用して、その内部的に生成された位置判定信号の搬送波成分、固有のＰＲＮコード成分及びデータ成分を、第１位置判定ユニット装置の位置判定信号４０５の搬送波成分、ＰＲＮコード成分及びデータ成分に時系列的に同期化させる。第２位置判定ユニット装置４０６は、続けて、搬送波成分、ＰＲＮコード成分及びデータ成分を組み込んでいる固有の位置判定信号４０８を送信する。この固有の位置判定信号４０８は、第１位置判定ユニット装置４０２の時間ベースに時系列的に同期化され、この第１位置判定ユニット装置４０２の時間ベースは、基準送信器４０１の時間ベースに時系列的に同期化される。
【００５４】
１つ又は複数の位置判定ユニット装置に同報通信する複数の基準送信器
複数の時間同期化された基準送信器を使って、基準位置判定信号を１つ又は複数の位置判定ユニット装置に同報通信することができる。この構成では、多重経路及び対流圏遅延のようなどの様な基準誤差源でも基準送信器の間で平均化して、時間ベースの精度を改良することができる。
【００５５】
図５は、既知の場所に位置している位置判定ユニット装置５０１と、これも既知の場所に位置している、共通の時間ベースを有する複数の基準送信器５０２−１、５０２−２を示している。位置判定ユニット装置５０１は、基準送信器５０２−１、５０２−２が送信する基準位置判定信号５０３−１、５０３−２を受信する。受信した基準位置判定信号５０３−１、５０３−２に応えて、位置判定ユニット装置５０１は、各基準送信器５０２−１、５０２−２からの信号伝播遅延５０４−１、５０４−２を求め、適切な時計修正値を適用して、その内部的に生成された位置判定信号の搬送波成分、固有のＰＲＮコード成分及びデータ成分を、２つの基準送信器位置判定信号５０３−１、５０３−２の搬送波成分、ＰＲＮコード成分及びデータ成分に時系列的に同期化させる。位置判定ユニット装置５０１は、続いて固有の位置判定信号５０５を送信し、位置判定信号５０５は基準送信器５０２−１、５０２−２の時間ベースに時系列的に同期化される。
【００５６】
点位置タイムロック
位置判定ユニット装置は、基準送信器と位置判定ユニット装置の間の地理的距離（基準位置判定信号伝播遅延）が分かっていなくても、ネットワークの時間ベースに同期化することができる。タイムロックのこの実施形態では、少なくとも４つのタイムロックされた位置判定ユニット装置が視界内になければならない。ネットワークへ入ることを求めている位置判定ユニット装置は、その３次元の位置を、位置判定ユニット装置位置受信器時計オフセットを組み込んでいる単一点位置を計算することによって自己調査する。位置判定ユニット装置位置受信器時計オフセットは、位置判定ユニット装置の従属送信器が正確なネットワーク時間ベースとして利用することができる（局所位置受信器時計に対する）ネットワーク時間を正確に提供する。好適な実施形態では、位置判定ユニット装置は、単一点搬送波解法を使って、正確なネットワーク時間をピコ秒まで求めることができ、これは先行技術システムの能力を実質的に超える能力である。
【００５７】
ＷＡＡＳ基準
この好適な実施形態では、基準送信器は広域増強システム（ＷＡＡＳ）衛星である。ＷＡＡＳ衛星は、静止通信衛星であり、ＧＰＳ受信器にＧＰＳ差分修正値を送信する。ＷＡＡＳ衛星は、更に、固有の位置判定信号を、１５７５．４２ＭＨｚのＧＰＳＬ１搬送波周波数で送信する。この固有の位置判定信号は、ＵＴＣに提供される修正値でＧＰＳ時間に正確に同期化されている。従って、ＷＡＡＳ衛星は、ＵＴＣの世界標準時間ベースと同期している理想的な基準送信器になる。
【００５８】
好適な実施形態では、位置判定ユニット装置の位置受信器は、２．４ＧＨｚＩＳＭ帯域で他の位置判定ユニット装置から位置判定信号を、そしてＬ帯域周波数でＷＡＡＳ及びＧＮＳＳ衛星から位置判定信号を受信するための手段を組み込んでいる。位置判定ユニット装置は、ＷＡＡＳ衛星を基準送信器として使用し、その２．４ＧＨｚの従属位置判定信号を１５７５．４２ＭＨｚのＷＡＡＳ位置判定信号にタイムロックすることができる。異種の搬送波周波数の間のタイムロックは、入ってくるＷＡＡＳ及び位置判定ユニット装置の搬送波を、位置判定ユニット装置位置受信器の共通のベースバンド周波数に一貫性をもってダウンコンバートすることによって開始される。次に、タイムロックは、先に述べた方法によって実行される。一貫したダウンコンバートには、位置判定ユニット装置の位置受信器の局所発振器が、共通の発振器で駆動されている必要がある。好適な実施形態では、共通の発振器は、位置受信器、送信器及び中央演算処理装置を含む位置判定ユニット装置の全構成要素に時計情報を生成する。周波数間のタイムロックを計算する場合、ダウンコンバート前のＷＡＡＳ及び位置判定ユニット装置の搬送波周波数の受信経路が異なるために、配線バイアス及びグループ遅延が考慮される。
【００５９】
図６では、位置判定ユニット装置６０１−１、６０１−２、６０１−３、６０１−４は、空がよく見えて、望ましくは丘の上６０２−１、６０２−２及び／又は高い建築物６０３−１、６０３−２のような高い位置にある既知の場所に配置されている。必要ならば、指向性受信アンテナ６０４−１、６０４−２、６０４−３、６０４−４を、各位置判定ユニット装置６０１−１、６０１−２、６０１−３、６０１−４に組み込んで、静止ＷＡＡＳ衛星６０５に向けてもよい（これら追加のアンテナは、好ましいが、本方法にとって不可欠ではない）。位置判定ユニット装置に指向性アンテナを展開すると、多重経路を減らし、ＷＡＡＳ信号の受信される信号対ノイズ比が改善され、その結果、基準時間ベース精度が改善される。各位置判定ユニット装置６０１−１、６０１−２、６０１−３、６０１−４は、ＷＡＡＳ衛星信号６０６にタイムロックされ、ピコ秒の精度を有する正確なＵＴＣ同期化ネットワークが作られる。歩行者６０８が保持している位置受信器６０７は、建築物６０９内に位置している。ＷＡＡＳ衛星信号６０６は、信号出力が低いため、建築物６０９を貫通できない。しかしながら、位置判定ユニット装置６０１−１、６０１−２、６０１−３、６０１−４からの位置判定ユニット装置信号６１０−１、６１０−２、６１０−３、６１０−４は、近接しているので、建築物６０９を貫通することができる。位置受信器６０７は、４つの位置判定ユニット装置の全てから位置判定ユニット装置の位置判定信号を受信することができるので、衛星から遮蔽された領域内でも正確な単一点位置判定を行うことができる。更に、位置受信器６０７が位置の解を算出すると、ＵＴＣを正確に判定することができる。従って、本発明は、更に、衛星遮蔽領域内でも正確なＵＴＣ時間伝送を提供する。更に、位置受信器６０７が建築物６０９を出ると、視界内のあらゆる位置判定ユニット装置６０１−１、６０１−２、６０１−３、６０１−４、ＷＡＡＳ衛星６０５又はＧＮＳＳ衛星からの信号を用いて、過剰規定されている位置の解を形成し、歩行者計算位置に位置の完全性を追加する。
【００６０】
中間のＷＡＡＳ基準
別の実施形態では、ＷＡＡＳ衛星の明確な視界内に配置されている位置判定ユニット装置を、中間基準信号としても使用する。ＷＡＡＳ衛星信号を受信することができない位置判定ユニット装置は、その時間基準源として中間の「バックボーン」位置判定ユニット装置を使用することができる。従って、ＵＴＣは、全ての位置判定ユニット装置が基準ＷＡＡＳ衛星の明確な視界内になくても、ネットワーク中に配布される。
【００６１】
位置判定ユニット装置基準
ＷＡＡＳ衛星が使用できない場合、少なくとも１つの位置判定ユニット装置が、位置判定ユニット装置のネットワーに時間ベースを提供するのが望ましい。図７では、既知の場所に位置している第１位置判定ユニット装置７０１は、基準送信器として規定されており、その内部的に生成された時計７０２からシステムの時間ベースを作り出す。既知の場所に位置している２つの後続の位置判定ユニット装置７０３、７０４は、第１位置判定ユニット装置の基準位置判定信号７０５にタイムロックされる。既知の場所ではあるが第１位置判定ユニット装置７０１の範囲外に位置している第４位置判定ユニット装置７０６は、第２位置判定ユニット装置の固有位置判定信号７０７にタイムロックされる。従って、システムは、中間位置判定ユニット装置を通して、正確に縦続接続された時間伝送を行うことができる。位置受信器７０８は、視界内の全ての位置判定ユニット装置７０１、７０３、７０４、７０６が送信する時間同期化位置判定信号７０９を受信し、続いて単一点位置の解を計算する。更に、位置受信器７０８で計算される時間は、基準位置判定ユニット装置７０１の基準時計７０２と時系列的に同期化される。ユーザーが位置判定のみに関心がある場合、位置判定ユニット装置７０１内の基準時計７０２の任意時間値は重要ではない。ユーザーが大域の時間ベースとの時間整列を行いたい場合は、基準位置判定ユニット装置７０１内の基準時計７０２をＵＴＣに合わせる必要がある。
【００６２】
ＧＮＳＳ時間ベースに制御される位置判定ユニット装置基準
ＷＡＡＳ衛星信号を使用することができず、ネットワークを大域時間ベースに整列させなければならない場合、基準位置判定ユニット装置をＧＮＳＳ時間ベースによって制御しＵＴＣに合わせるのが望ましい。ＧＮＳＳ時間ベースは、少なくとも１つのＧＮＳＳ衛星を使って時間解を計算するのに、既知の場所に配置されている位置受信器を必要とする。この技法を使えば、５０ナノ秒オーダーの時間精度を実現することができる。基準位置判定ユニット装置にタイムロックされている位置判定ユニット装置の間の相対的な時間精度は、ピコ秒レベルに留まる。
【００６３】
ネットワーク内位置の解
複数の基準送信器を使用して、複数の自律ネットワークを作ることができる。自律ネットワークは、基準送信器によって生成される固有の時間ベースを有している。単一の自律ネットワーク内に位置している位置受信器は、単一点の位置の解を使って位置、速度及び時間（ＰＶＴ）を判定することができる。位置受信器の時間は、ネットワーク時間ベースに対して判定され（即ち、基準送信器時計）イントラネットワーク位置解と称される。２つの自律ネットワークの境界に位置していて、位置判定ユニット装置からの位置判定信号を両方のネットワークから受信する位置受信器は、位置を判定する前に、先ず２つのネットワーク時間ベースの間で識別を行わなければならない。これは、ネットワーク内位置の解として説明することができ、移動する位置受信器は、先ず単一の時間ベースを選択し、単一点位置の解を計算する前に第２時間ベースに時計修正値を適用する必要がある。
【００６４】
好適な実施形態では、位置判定ユニット装置は、ネットワークデータ内のネットワーク識別（ネットワークＩＤ）情報も含んでいる。ネットワークＩ．Ｄ．は、位置判定ユニット装置の基準時間相互接続性を、位置判定ユニット装置と位置受信器が、視界の中の各位置判定ユニット装置毎に、基準時計データの元の及び隠喩的「血統」を判定することができるように、マップする。これにより、２つの自律ネットワークの境界に位置する位置判定ユニット装置又は位置受信器が、どの位置判定ユニット装置が各ネットワークと関係付けられているか、従って、どの位置判定ユニット装置が、移動する位置受信器の位置計算で時計修正値を必要としているか、判定できるようになる。各位置判定ユニット装置は、視界内の他の全ての位置判定ユニット装置からネットワークＩ．Ｄ．情報を受信し、それに応えて、それ自身のネットワークＩ．Ｄ．情報を生成し、視界内の他の全ての位置判定ユニット装置及び移動する位置受信器に送信する。
【００６５】
図８では、位置判定ユニット装置の２つの自律ネットワーク８０１、８０２を描いている。位置判定ユニット装置８０１−１、８０１−２及び８０１−３は、互いに視界内にあり、位置判定信号８０３−１、８０３−２及び８０３−３を介して互いに通信する。位置判定ユニット装置８０２−１、８０２−２及び８０２−３は、互いに視界内にあり、位置判定信号８０４−１、８０４−２及び８０４−３を介して互いに通信する。２つのネットワーク８０１−３の境界付近に位置する位置判定ユニット装置は、隣接するネットワーク位置判定ユニット装置８０２−３から位置判定ユニット装置の位置判定信号８０４−３を受信し、それ自身のネットワーク８０１の時間ベースに対する隣接ネットワーク時間ベースの時間ベースの差、即ち時計バイアスを測定する。位置判定ユニット装置８０１−３は、隣接するネットワーク位置判定ユニット装置８０２−１、８０２−２、８０２−３に関する時計修正値を、位置判定信号８０３−３内に組み込まれているネットワークデータで送信する。１つの自律ネットワーク内の全ての時計は時間に一貫性があるので、ネットワーク修正値を形成する際、位置判定ユニット装置８０１−３は、隣接するネットワークの位置判定ユニット装置８０２−３からの位置判定信号を１つだけ受信すればよい。更に、位置判定ユニット装置８０１−３の１つだけが、隣接するネットワークを測定すればよく、そうすれば、それ自身の位置判定信号８０３−３で送信されるネットワーク時計修正値が、それ自身のネットワーク内の他の位置判定ユニット装置に受信され、中継され、その後に続く送信８０３−１、８０３−２で、移動する位置判定受信器８０５に送信されることになる。
【００６６】
位置判定ユニット装置８０１−３の位置判定信号８０３−３のネットワークデータで送信される修正値は、ネットワーク８０１と８０２の間を移動している位置受信器８０５に受信される。移動する位置受信器は、位置判定ユニット装置８０１−３から受信したネットワーク時計修正値を適用し、次いで、視界内の全ての位置判定ユニット装置の位置判定信号８０３−１、８０３−２及び８０３−３と、隣接するネットワークの位置判定ユニット装置の位置判定信号８０４−３とを使って、単一点位置の解を計算する。単一点位置の解が計算されると、移動する位置受信器８０５の時計は、時計修正値を提供するネットワーク８０１の時間ベースと時間一貫性を持つことになる。更に、隣接するネットワークの位置判定ユニット装置８０２−３は、第１位置判定ユニット装置８０１−３から位置判定信号８０３−３を受信し、自身のネットワーク８０２の時間ベースに対する第１ネットワーク８０１の時間ベース差を測定することができる。隣接するネットワークの位置判定ユニット装置８０２−３は、次に、その隣接するネットワークの位置判定ユニット装置８０１−１、８０１−２及び８０１−３に対する時計修正値を、その位置判定信号８０４−３内の自身のネットワークデータで送るので、必要であれば、移動する位置受信器８０５は、時間ベース間で選択できるようになる。
【００６７】
多重周波数タイムロック
好適な実施形態では、複数の位置判定信号は、各位置判定ユニット装置から複数の周波数で送信される。位置受信器は、次いで複数の位置判定信号を解釈して、整数搬送波サイクル曖昧性の解（ＡＲ）にいわゆるワイドレーンを作る。ＲＦ搬送波信号は、送信器と受信器の電子機器を通過する間に、「グループ遅延」として知られている時間遅延を経験する。グループ遅延は、周波数と周囲温度次第で数ナノ秒変動することもある。従って、共通の発振器から生成され、同じ送信経路を通して送信される複数の搬送波周波数は、搬送波周波数の差によって等しくない時間遅延を経験し、更に送信器電子機器の温度変化によって生じる変動する時間遅延を経験することになる。その結果、位相一貫性のない位置判定信号が送信されることになる。位相一貫性のない位置判定信号は、ワイドレーン曖昧性の解（ＡＲ）の段階に範囲誤差を誘発する。
【００６８】
位置判定ユニット装置は、それぞれの入ってくる基準位置判定信号に個々にタイムロックされている複数の多様な周波数の位置判定信号を送信することにより、非一貫性の位相問題を基準送信器から削除することができる。位置判定ユニット装置は、複数の搬送波周波数で送信される複数の位置判定信号を制御することのできる複数の制御される送信器時計を組み込んでいる。位置判定ユニット装置の位置受信器は、複数の多様な周波数の基準位置判定信号を追跡し、複数の多様な周波数の従属位置判定信号も追跡する。位置判定ユニット装置は、多様な周波数の基準位置判定信号それぞれを、そのそれぞれの多様な周波数の従属位置判定信号に、各従属位置判定信号が基準送信器と時系列的に同期化されるようにタイムロックする。位置判定ユニット装置は、次に、基準送信器からのグループ遅延と時間一貫性のある、その複数の多様な周波数の位置判定信号を送信する。視界内に少なくとも３つのタイムロックされた位置判定ユニット装置があれば、位置受信器は、視界内の各位置判定ユニット装置からワイドレーン整数曖昧性の解（ＡＲ）を求めることができる。基準送信器のグループ遅延は、タイムロックされた位置判定ユニット装置には一般的なＡＲ範囲誤差を作ってきた。従って、各位置判定ユニット装置の擬似範囲には、同一のＡＲ誘発範囲誤差が明白に存在する。位置受信器は、この共通の擬似範囲誤差を受信器時計バイアスと解釈し、単一点位置計算内の誤差を削除する。
【００６９】
ネットワーク座標フレーム
タイムロックの前提条件は、基準座標フレームに対する位置判定ユニット装置の位置が分かっていることである。有効な座標フレームであれば何を使用してもよいが、好適な実施形態では、地球中心地球固定（ＥＣＥＦ）座標フレームが用いられ、これはＧＰＳ及びＷＡＡＳが使用している座標フレームでもある。好適な実施形態では、位置判定ユニット装置は、ＧＮＳＳ及び／又はＷＡＡＳ及び／又は他の位置判定ユニット装置から自己調査し、ＥＣＥＦ座標を判定する。
【００７０】
送信周波数
好適実施形態では、位置判定ユニット装置は、２．４ＧＨｚから２．４８ＧＨｚの許可を与えられていない科学医療（ＩＳＭ）帯域で送信する。２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域は、規制を受ける制約無しに、そしてＧＰＳのような現在の航行システムとの干渉無しに、位置判定ユニット装置のネットワークを展開することができる。２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域は、直列拡散スペクトル位置判定信号の高速化したチッピング速度に用いることができる８３．５ＭＨｚの帯域幅、又はワイドレーンの整数サイクル曖昧性解のための多重搬送波の使用も可能にする。
【００７１】
位置判定ユニット装置ハードウェアの説明
好適な実施形態では、位置判定ユニット装置には、位置受信器、送信器、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及び共通の発振器が組み込まれている。位置受信器には、それぞれ搬送波成分、ＰＲＮコード成分及びデータ成分を備えている複数の位置判定信号を受信することのできる複数の受信チャネルが組み込まれている。送信器には、少なくとも１つのＲＦ搬送波生成器と、少なくとも１つのＰＲＮコード生成器と、少なくとも１つの制御される時計が組み込まれている。ＣＰＵは、位置受信器が受信した位置判定信号を解釈するための手段と、送信器の制御される時計を制御するための応答手段と、航行データを生成するための手段を備えている。共通の発振器は、位置判定ユニット装置の全構成要素に一貫する局所時間ベースを提供する。
【００７２】
図９では、位置受信器９０２、送信器９０３、中央演算処理装置（ＣＰＵ）９０４及び共通の発振器９０５が組み込まれている位置判定ユニット装置９０１を示している。位置受信器９０２には、複数の受信チャネル９０６が組み込まれており、送信器９０３には、１つ又は複数の搬送波生成器９０７と、１つ又は複数のコード生成器９０８と、１つ又は複数の制御される時計９０９が組み込まれている。ＣＰＵ９０４には、位置受信器通信用の手段９１０と、送信器通信用の手段９１１と、送信器の制御される時計通信用の手段９１２が含まれている。
【００７３】
位置判定ユニット装置の位置受信器
位置判定ユニット装置の位置受信器は、基準送信器からの少なくとも１つの基準位置判定信号を受信し復調することができる少なくとも１つの受信チャネルと、少なくとも１つの同時配置された送信器の従属位置判定信号を受信し復調することができる少なくとも１つの受信チャネルとを備えている。位置判定ユニット装置の位置受信器は、精度と保全性を増すために、複数の基準位置判定信号を受信できるのが望ましい。位置判定ユニット装置の位置受信器は、他の位置判定ユニット装置から２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域で位置判定信号を、そしてＷＡＡＳ及びＧＮＳＳ衛星から電磁波Ｌ帯域周波数で送信している位置判定信号を受信できるのが望ましい。位置判定ユニット装置の位置受信器は、従来型のＧＰＳ受信器の設計で使用されているのと同じ方法を使って位置判定信号を追跡し、復調し、解釈する。ＧＰＳ受信器の処理と設計は、当該技術では周知であり、本明細書で説明する問題ではない。
【００７４】
位置判定ユニット装置の送信器
位置判定ユニット装置の送信器は、従来型のＧＰＳの疑似衛星と多くの類似点を有し、主要且つ重要な１つの改良点が制御される送信器時計である。好適な実施形態では、制御される送信器時計は、直接デジタル合成（ＤＤＳ）技法を使ってデジタルドメインで生成される。ＤＤＳ技術は、ミリヘルツの精度まで周波数制御することのできる、デジタル的に生成される発振器を作り、送信器時計を、入ってくる基準信号に正確に「従属」させることができるようにする。送信器には、少なくとも１つの無線周波数（ＲＦ）搬送波生成器と、少なくとも１つの擬似乱数番号（ＰＲＮ）コード生成器も組み込まれている。ＲＦ搬送波生成器は、正弦波無線周波数波で、望ましくは２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域で送信される搬送波成分を作り、ＰＲＮコード生成器は、同じ搬送波周波数で送信される他の擬似乱数コードシーケンスの中で識別できる固有のコードシーケンスを備えたコード成分を作る。複数のコードを複数の周波数上で生成していわゆる「ワイドレーン」を作ることができ、そうすれば、搬送波整数サイクルの曖昧性を移動する位置受信器で解明することができる。好適な実施形態では、位置判定ユニット装置の送信器は、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）方式でパルス状に駆動されるので、強力なＣＤＭＡ位置判定信号は、同じ搬送波周波数で送信される弱いＣＤＭＡ位置判定信号を妨害しない。この現象は「近／遠問題」として知られており、当該技術では周知である。
【００７５】
位置判定ユニット装置の中央演算処理装置
位置判定ユニット装置のＣＰＵは、以下の手段を備えている。
ａ）位置判定ユニット装置の現在の位置を判定するための手段。位置判定は、自己調査又は手動初期化の何れかを通して実現することができる。自己調査では、３次元の単一点位置の解を求めるには、位置判定ユニット装置が、少なくとも４つの他の基準位置判定ユニット装置の視界内に在るか、或いは、位置判定ユニット装置が、少なくとも３つのＧＮＳＳ衛星と少なくとも１つの基準位置判定ユニット装置の視界内に在る必要がある。この実施形態では、基準位置判定ユニット装置は、視界内の全てのＧＮＳＳ衛星に関するコードと搬送波両方の差分修正値を位置判定ユニット装置に供給する。すると、位置判定ユニット装置は、基準位置判定ユニット装置に対する正確な位置を計算する。
手動初期化は、所定の場所に位置判定ユニット装置を配置し、地理的座標値を位置判定ユニット装置メモリに手動入力することによって実現される。好適な実施形態では、第１位置判定ユニット装置は、正確に分かっている座標を使って手動で初期化され、次いでＧＮＳＳ衛星及び第１位置判定ユニット装置からの位置判定ユニット装置の自己調査が行われる。
ｂ）位置受信器による基準信号探索を開始する手段。
位置受信器の全チャネルは、視界内のあらゆる基準位置判定信号を探索するよう設定される。
ｃ）少なくとも１つの基準位置判定信号を入手し、航行データ成分からネットワーク時間とネットワークデータを抽出する手段。
ｄ）基準送信器から位置判定ユニット装置への単一の伝播遅延を判定する手段。
先ず、基準位置判定信号航行データから基準送信器の位置座標が抽出され、既知の位置判定ユニット装置の場所と比較される。基準送信器と位置判定ユニット装置の間の計算された地理的距離は、経過時間オフセットに変換される。
ｅ）適切な固有のＰＲＮコードによって従属送信器コード生成器を初期化する手段。
ｆ）従属位置判定信号内の航行データ成分として送信される適切なネットワーク時間及びネットワークデータを生成して、送信器に送る手段。
航行データは、送信器で生成されるＰＲＮコード上で変調され、続いて送信器で生成されるＲＦ搬送波上で変調される。航行データは、週の時間情報と、位置判定ユニット装置の場所と、他の位置判定ユニット装置及びＧＮＳＳ衛星の場所及び状態のような他のネットワークデータを含んでいる。
ｇ）計算された経過時間オフセットを適用し、従属送信器を初期化して、ネットワークの時間と周波数に近似させる手段。
ｈ）位置受信器を初期化して、従属位置判定信号を探索する手段。
ｉ）従属位置判定信号を入手し、制御ループを適用して、基準位置判定信号と従属位置判定信号の間に周波数一貫性を得る手段。
ＣＰＵは、基準位置判定信号と従属位置判定信号の瞬間積分搬送波位相（ＩＣＰ）差を測定し、「タイムロックループ（ＴＬＬ）」として知られている制御ループを適用する。ＴＬＬの出力は、ＩＣＰ差をゼロにするために、制御される送信器時計に修正値を適用する。
ｊ）従属位置判定信号の航行データ成分から送信された従属時間を抽出し、基準位置判定信号と従属位置判定信号の間の時間差を求める手段。
ｋ）制御される送信器時計を必要量タイムスルーして、基準位置判定信号と従属位置判定信号の間の時間差をゼロにして、従属位置判定信号が、基準送信器時間と時系列的に整列するようにする手段。
ｌ）タイムロック状態を宣言する手段。
【００７６】
共通の発振器
共通の発振器は、位置判定ユニット装置の全ての構成要素に一貫性のある局所時間ベースを提供する。特に、同じ発振器を使用して、位置受信器、ＣＰＵ、及び制御される送信器時計を駆動している。一貫性のある局所時間ベースによって、いわゆる周波数追跡システム（ＦＴＳ）を使って、受信した基準位置判定信号のオーブンループ周波数を追跡できるようになる。受信した基準位置判定信号の、位置判定ユニット装置位置受信器が測定した周波数オフセットは、ＦＴＳで、位置判定ユニット装置の制御される送信器時計に直接送られる。制御される送信器時計は、入ってくる基準位置判定信号の周波数オフセット値を単純にエミュレートし、共通の発振器項を削除して、基準位置判定信号と従属位置判定信号の間の基準／従属周波数ロックを維持する。ＦＴＳは、従属位置判定信号の入手及び時間調整を支援する。
【００７７】
移動システムの説明
移動する位置受信器は、望ましくは２．４ＧＨｚのＩＳＭ帯域内で送信されている位置判定ユニット装置からの位置判定信号を受信し解釈することのできる複数の受信チャネルを備えているのが望ましい。移動する位置受信器は、更に、Ｌ帯域周波数で送信されているＧＮＳＳ及びＷＡＳＳ衛星からの位置判定信号を受信し解釈できることが望ましい。移動する位置受信器は、視界内の全ての位置判定信号からのネットワークデータが組み込まれている航行データを復調できるのが望ましい。これにより、位置判定ユニット装置のネットワーク時間、ＧＮＳＳ時間、位置判定ユニット装置の場所、衛星の場所、及び他のネットワーク及びＧＮＳＳデータの判定が行えるようになる。好適な実施形態では、ネットワーク時間は、ＷＡＳＳ衛星経由でＧＮＳＳ時間から抽出されるので、ネットワーク時間とＧＮＳＳ時間に時間の一貫性を持たせることができる。移動する位置受信器には、更に、視界内の各位置判定信号毎にコードベース擬似範囲測定を行う手段と、視界内の各位置判定信号毎に搬送波位相測定を行う手段と、単一点位置判定を使用して位置、速度及び時間（ＰＶＴ）を解く手段が組み込まれているのが望ましい。単一点位置判定は、従来型のＧＰＳ位置解法を使用して実現することができるが、これは、一般的には、当該技術では周知の最小二乗回帰の形をしている。
【００７８】
移動する位置受信器には、整数サイクル曖昧性を判定する手段が組み込まれているのが望ましい。好適な実施形態では、整数サイクルの曖昧性は、ワイドレーン技法を使って解かれる。整数サイクルの曖昧性が解明されると、移動する位置受信器から位置判定ユニット装置まで、正確な搬送波位相擬似範囲が求められる。搬送波擬似範囲は、整数の搬送波サイクル（整数成分）と、端数の搬送波サイクル（分数成分、即ち位相成分）の和から成り、位置受信器の時計バイアスが分かっていないため擬似範囲と称される。タイムロックされた位置判定ユニット装置は、１０ピコ秒まで時間一貫性を呈するので、単一点位置の解を、正確な搬送波擬似範囲から、差分修正値の必要なしに形成することができる。
【００７９】
位置受信器は、タイムロックされた位置判定ユニット装置のネットワークによって生成された位置判定信号を、従来型のＧＰＳ受信器設計で用いられているのと同じ方法で、追跡し、復調し、解釈する。ＧＰＳ受信器の処理と設計は、ワイドレーンの曖昧性解析同様に、当該技術では周知であり、本明細書で説明すべき対象ではない。
【００８０】
上記説明は本発明の例を示すためのものであり、上記及びその他の修正及び変更は、当業者には自明のように、本明細書に説明する本発明の広い範囲と領域内に入るものとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明によるタイムロックの或る実施形態の図であり、複数の位置判定ユニット装置に同報通信する単一の基準送信器と、自律した単一点位置の解を求める移動する位置受信器とが描かれている。
【図２】本発明によるタイムロックの別の実施形態の図であり、単一の位置判定ユニット装置に同報通信する単一の基準送信器が描かれている。
【図３】本発明によるタイムロックの別の実施形態の図であり、複数の位置判定ユニット装置に同報通信する単一の基準送信器が描かれている。
【図４】本発明によるタイムロックの別の実施形態の図であり、中継の位置判定ユニット装置を通して同報通信する基準送信器が描かれている。
【図５】本発明によるタイムロックの別の実施形態の図であり、単一の位置判定ユニット装置に同報通信する複数の基準送信器が描かれている。
【図６】本発明によるタイムロックの別の実施形態の図であり、４つの位置判定ユニット装置に同報通信する広域増強システム（ＷＡＡＳ）基準送信器が描かれている。位置判定ユニット装置は、次いで、その固有の時系列的に同期化された位置判定信号を、衛星から遮蔽された環境内に位置している移動する位置受信器へ送る。
【図７】本発明によるタイムロックの別の実施形態の図であり、３つの他の位置判定ユニット装置に同報通信する位置判定ユニット装置基準送信器が描かれている。位置判定ユニット装置は、続いて、その固有の時系列的に同期化された位置判定信号を、移動する位置受信器へ送信する。
【図８】本発明によるタイムロックの別の実施形態の図であり、位置判定ユニット装置の２つの自律的ネットワークと、２つのネットワークの境界上に位置している移動する位置受信器とが描かれている。境界上の位置判定ユニット装置は、続いて、移動する位置受信器にインターネットワークの修正を送る。
【図９】本発明による位置判定ユニット装置ハードウェアのブロック図である。
【図２】
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【図４】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2005507085.tif 000043
2005507085.tif 000044