(57)【要約】【課題】本発明は、ＳＢＡＳ衛星から伝送されるＳＢＡＳ信号を利用して初期位置確認時間を短縮させることができるＧＰＳ受信装置、ＧＰＳ受信装置の制御方法、ＧＰＳシステムに関する。【解決手段】本発明の実施例に係るＧＰＳ受信装置の制御方法は、ＳＢＡＳ衛星からＳＢＡＳ信号を受信するステップ、そして、受信されたＳＢＡＳ信号を利用してＧＰＳ衛星の衛星時計および衛星位置を算出するステップを含む。ＳＢＡＳ信号は、ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値が含まれていてよい。軌道力データとアルマナックデータの差分値は、ＧＰＳ衛星に対する衛星時計差分値および衛星位置差分値を含むことができる。本発明によれば、ＳＢＡＳ信号に含まれている軌道力データとアルマナックデータの差分値を利用して初期位置確認時間を短縮させることで、現在の位置および時刻情報をより速く、正確に獲得できる。【選択図】      図３
2018084583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＢＡＳ衛星からＳＢＡＳ信号を受信するステップ、そして
前記受信されたＳＢＡＳ信号を利用してＧＰＳ衛星の衛星時計および衛星位置を算出するステップを含み、
前記ＳＢＡＳ信号は、
前記ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値が含まれている、ＧＰＳ受信装置の制御方法。
【請求項２】
前記軌道力データとアルマナックデータの差分値は、
ＧＰＳ衛星に対する衛星時計差分値および衛星位置差分値を含む、請求項１に記載のＧＰＳ受信装置の制御方法。
【請求項３】
前記ＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの衛星時計差分値は、数１により計算でき、
【数１】
2018084583.tif 000035
前記ＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの衛星位置差分値は、数２により計算でき、
【数２】
2018084583.tif 000036
ここで、ｔ０は、地上局で衛星時計差分値を計算する時の時間、
2018084583.tif 000037
は、複数のＧＰＳ衛星のうちｊ番目のＧＰＳ衛星に対して地上局で時間（ｔ０）に計算された衛星時計差分値（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｃｌｏｃｋ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）、
2018084583.tif 000038
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データ、
2018084583.tif 000039
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星時計アルマナックデータであり、
2018084583.tif 000040
は、複数のＧＰＳ衛星のうちｊ番目のＧＰＳ衛星に対して地上局で時間（ｔ０）に計算された衛星位置差分値、
2018084583.tif 000041
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星位置軌道力データ、
2018084583.tif 000042
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星位置アルマナックデータである、請求項２に記載のＧＰＳ受信装置の制御方法。
【請求項４】
前記受信されたＳＢＡＳ信号を利用してＧＰＳ衛星の衛星時計および衛星位置を算出するステップにおいて、
数３により前記ＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データを計算し、
【数３】
2018084583.tif 000043
数４により前記ＧＰＳ衛星の衛星位置軌道力データを計算し、
【数４】
2018084583.tif 000044
ここで、ｔは、ＧＰＳ受信装置で衛星時計軌道力データを計算した時間、
2018084583.tif 000045
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対して時間（ｔ）に計算された衛星時計軌道力データ、
2018084583.tif 000046
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＧＰＳ受信装置が時間（ｔ）に保有していた衛星時計アルマナックデータ、
2018084583.tif 000047
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＳＢＡＳメッセージから獲得した軌道力データとアルマナックデータの衛星時計差分値であり、
2018084583.tif 000048
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対して時間（ｔ）に計算された衛星位置軌道力データ、
2018084583.tif 000049
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＧＰＳ受信装置が時間（ｔ）に保有していた衛星位置アルマナックデータ、
2018084583.tif 000050
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＳＢＡＳメッセージから獲得した軌道力データとアルマナックデータの衛星位置差分値であり、ｔ０は、衛星位置差分値が地上局で計算された時間である、請求項３に記載のＧＰＳ受信装置の制御方法。
【請求項５】
前記ＳＢＡＳ信号は、
４基以上のＧＰＳ衛星に対する位置の差分値および時刻補正値の差分値を１秒当たり５０ビット以内で含む、請求項１に記載のＧＰＳ受信装置の制御方法。
【請求項６】
ＳＢＡＳ衛星からＳＢＡＳ信号を受信する受信部、そして
前記受信されたＳＢＡＳ信号を利用してＧＰＳ衛星の衛星時計および衛星位置を算出する制御部を含み、
前記ＳＢＡＳ信号は、
前記ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値が含まれている、ＧＰＳ受信装置。
【請求項７】
前記軌道力データとアルマナックデータの差分値は、
ＧＰＳ衛星に対する衛星時計差分値および衛星位置差分値を含む、請求項６に記載のＧＰＳ受信装置。
【請求項８】
前記ＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの衛星時計差分値は、数５により計算でき、
【数５】
2018084583.tif 000051
前記ＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの衛星位置差分値は、数６により計算でき、
【数６】
2018084583.tif 000052
ここで、ｔ０は、地上局で衛星時計差分値を計算する時の時間、
2018084583.tif 000053
は、複数のＧＰＳ衛星のうちｊ番目のＧＰＳ衛星に対して地上局で時間（ｔ０）に計算された衛星時計差分値（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｃｌｏｃｋ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）、
2018084583.tif 000054
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データ、
2018084583.tif 000055
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星時計アルマナックデータであり、
2018084583.tif 000056
は、複数のＧＰＳ衛星のうちｊ番目のＧＰＳ衛星に対して地上局で時間（ｔ０）に計算された衛星位置差分値、
2018084583.tif 000057
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星位置軌道力データ、
2018084583.tif 000058
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星位置アルマナックデータである、請求項７に記載のＧＰＳ受信装置。
【請求項９】
前記制御部は、
数７により前記ＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データを計算し、
【数７】
2018084583.tif 000059
数８により前記ＧＰＳ衛星の衛星位置軌道力データを計算し、
【数８】
2018084583.tif 000060
ここで、ｔは、ＧＰＳ受信装置で衛星時計軌道力データを計算した時間、
2018084583.tif 000061
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対して時間（ｔ）に計算された衛星時計軌道力データ、
2018084583.tif 000062
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＧＰＳ受信装置が時間（ｔ）に保有していた衛星時計アルマナックデータ、
2018084583.tif 000063
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＳＢＡＳメッセージから獲得した軌道力データとアルマナックデータの衛星時計差分値であり、
2018084583.tif 000064
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対して時間（ｔ）に計算された衛星位置軌道力データ、
2018084583.tif 000065
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＧＰＳ受信装置が時間（ｔ）に保有していた衛星位置アルマナックデータ、
2018084583.tif 000066
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＳＢＡＳメッセージから獲得した軌道力データとアルマナックデータの衛星位置差分値であり、ｔ０は、衛星位置差分値が地上局で計算された時間である、請求項８に記載のＧＰＳ受信装置。
【請求項１０】
前記ＳＢＡＳ信号は、
４基以上のＧＰＳ衛星に対する位置の差分値および時刻補正値の差分値を１秒当たり５０ビット以内で含む、請求項６に記載のＧＰＳ受信装置。
【請求項１１】
ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値を算出し、前記算出された差分値をＳＢＡＳメッセージに含ませてＳＢＡＳ衛星に伝送する、地上局。
【請求項１２】
前記軌道力データとアルマナックデータの差分値は、
ＧＰＳ衛星に対する衛星時計差分値および衛星位置差分値を含む、請求項１１に記載の地上局。
【請求項１３】
前記ＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの衛星時計差分値は、数９により計算でき、
【数９】
2018084583.tif 000067
前記ＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの衛星位置差分値は、数１０により計算でき、
【数１０】
2018084583.tif 000068
ここで、ｔ０は、地上局で衛星時計差分値を計算する時の時間、
2018084583.tif 000069
は、複数のＧＰＳ衛星のうちｊ番目のＧＰＳ衛星に対して地上局で時間（ｔ０）に計算された衛星時計差分値（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｃｌｏｃｋ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）、
2018084583.tif 000070
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データ、
2018084583.tif 000071
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星時計アルマナックデータであり、
2018084583.tif 000072
は、複数のＧＰＳ衛星のうちｊ番目のＧＰＳ衛星に対して地上局で時間（ｔ０）に計算された衛星位置差分値、
2018084583.tif 000073
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星位置軌道力データ、
2018084583.tif 000074
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星位置アルマナックデータである、請求項１２に記載の地上局。
【請求項１４】
数１１により前記ＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データを計算し、
【数１１】
2018084583.tif 000075
数１２により前記ＧＰＳ衛星の衛星位置軌道力データを計算し、
【数１２】
2018084583.tif 000076
ここで、ｔは、ＧＰＳ受信装置で衛星時計軌道力データを計算した時間、
2018084583.tif 000077
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対して時間（ｔ）に計算された衛星時計軌道力データ、
2018084583.tif 000078
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＧＰＳ受信装置が時間（ｔ）に保有していた衛星時計アルマナックデータ、
2018084583.tif 000079
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＳＢＡＳメッセージから獲得した軌道力データとアルマナックデータの衛星時計差分値であり、
2018084583.tif 000080
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対して時間（ｔ）に計算された衛星位置軌道力データ、
2018084583.tif 000081
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＧＰＳ受信装置が時間（ｔ）に保有していた衛星位置アルマナックデータ、
2018084583.tif 000082
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＳＢＡＳメッセージから獲得した軌道力データとアルマナックデータの衛星位置差分値であり、ｔ０は、衛星位置差分値が地上局で計算された時間である、請求項１３に記載の地上局。
【請求項１５】
前記ＳＢＡＳ信号は、
４基以上のＧＰＳ衛星に対する位置の差分値および時刻補正値の差分値を１秒当たり５０ビット以内で含む、請求項１１に記載の地上局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ受信装置、ＧＰＳ受信装置の制御方法、ＧＰＳシステムに関し、さらに詳細には、ＳＢＡＳ衛星から伝送されるＳＢＡＳ信号を利用して初期位置確認時間を短縮させることができるＧＰＳ受信装置、ＧＰＳ受信装置の制御方法、ＧＰＳシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無人航空機（Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ａｅｒｉａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＵＡＶ）は、操縦士なしに指定された任務を遂行するために事前に入力されたプログラムに従って飛行するか、または飛行体が自ら周囲環境（障害物または航路）を認識して自律的に飛行できる飛行体をいい、ドローン（ｄｒｏｎｅ）とも呼ばれる。
【０００３】
このような無人航空機は、一般の飛行体とは異なり、操縦士のための空間と安全装置を別に備えないため、小型化および軽量化が可能であり、人の接近が難しい所の情報収集と偵察のために広く利用される。一例として、無人航空機は、気象観測、接近の難しい災難および災害地域の空中映像を獲得するか、または電力線検査などの様々な目的のために用いられている。
【０００４】
無人航空機の飛行のためには、航法装備が必要であるが、航法装備は、姿勢制御を担当する慣性航法装置（ｉｎｅｒｔｉａｌ  ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）と、経路誘導を担当するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）とからなる。無人航空機は、ＧＰＳを利用して現在の位置を把握することができるが、従来は、無人航空機の初期離陸時、ＧＰＳ信号を受信して現在の位置を把握するために必要となる時間である初期位置確認時間（ＴＴＦＦ：Ｔｉｍｅ  Ｔｏ  Ｆｉｒｓｔ  Ｆｉｘ）が長くかかる問題点があった。
【０００５】
ＧＰＳ受信装置は、最新のアルマナック（Ａｌｍａｎａｃ）データを通してどのような衛星の信号が受信できるかを予め把握し、最新の軌道力（Ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ）データを受信した衛星のうち１つの衛星から信号を受けて衛星との時刻同期（Ｃｌｏｃｋ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）をなし、他の３つ以上の衛星から信号を受けて各衛星までの距離を測定し、自己位置を把握することとなる。
【０００６】
ＧＰＳ受信装置の電源を入れた後、アルマナックデータと軌道力データの受信の有無によって、Ｆａｃｔｏｒｙ  Ｓｔａｒｔ、Ｃｏｌｄ  Ｓｔａｒｔ、Ｗａｒｍ  Ｓｔａｒｔ、Ｈｏｔ  Ｓｔａｒｔなどに区分し、ＴＴＦＦが変わり得る。この中で、ＧＰＳ受信装置の電源を切った後、数分以内にまた用いる場合と、ＧＰＳ受信機の使用中、障害物（建物、トンネル等）により一時的にＧＰＳ衛星信号が受信できない場合であるＨｏｔ  Ｓｔａｒｔを除き、アルマナックデータと軌道力データの受信が必要な場合は、略３０秒〜１５分程度のＴＴＦＦが必要となった。
【０００７】
このように、ＴＴＦＦによって無人航空機が動作する時間がかなり遅延する問題点があった。
【０００８】
そこで、無人航空機の動作時間を減らし、非常時に無人航空機の位置を迅速に把握するために、初期位置確認時間を短縮させることができる技術の開発が必須的に求められている。もちろん、無人航空機の他にも、ＧＰＳ受信装置の電源を入れたとき、現在の位置を把握する時間を短縮することが必要な分野などでも、関連技術の開発が必須的に求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２５５０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明が解決しようとする技術的課題は、軌道力データとアルマナックデータの差分値を含むＳＢＡＳ信号を利用して初期位置確認時間を短縮させることで、現在の位置および時刻情報をより速く、正確に獲得できるＧＰＳ受信装置、ＧＰＳ受信装置の制御方法、ＧＰＳシステムを提供することである。
【００１１】
また、本発明は、明示的に言及された目的以外にも、後述する本発明の構成から達成できる他の目的も含む。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した技術的課題を解決するための本発明の実施例に係るＧＰＳ受信装置の制御方法は、ＳＢＡＳ衛星からＳＢＡＳ信号を受信するステップ、そして、前記受信されたＳＢＡＳ信号を利用してＧＰＳ衛星の衛星時計および衛星位置を算出するステップを含む。
【００１３】
前記ＳＢＡＳ信号は、前記ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値が含まれていてよい。
【００１４】
前記軌道力データとアルマナックデータの差分値は、ＧＰＳ衛星に対する衛星時計差分値および衛星位置差分値を含むことができる。
【００１５】
前記ＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの衛星時計差分値は、数１により計算できる。
【００１６】
【数１】
2018084583.tif 000003
前記ＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの衛星位置差分値は、数２により計算できる。
【００１７】
【数２】
2018084583.tif 000004
ここで、ｔ０は、地上局で衛星時計差分値を計算する時の時間、
2018084583.tif 000005
は、複数のＧＰＳ衛星のうちｊ番目のＧＰＳ衛星に対して地上局で時間（ｔ０）に計算された衛星時計差分値（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｃｌｏｃｋ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）、
2018084583.tif 000006
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データ、
2018084583.tif 000007
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星時計アルマナックデータであり、
2018084583.tif 000008
は、複数のＧＰＳ衛星のうちｊ番目のＧＰＳ衛星に対して地上局で時間（ｔ０）に計算された衛星位置差分値、
2018084583.tif 000009
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星位置軌道力データ、
2018084583.tif 000010
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星位置アルマナックデータであってよい。
【００１８】
数３により、前記ＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データを計算できる。
【００１９】
【数３】
2018084583.tif 000011
数４により、前記ＧＰＳ衛星の衛星位置軌道力データを計算できる。
【００２０】
【数４】
2018084583.tif 000012
ここで、ｔは、ＧＰＳ受信装置で衛星時計軌道力データを計算した時間、
2018084583.tif 000013
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対して時間（ｔ）に計算された衛星時計軌道力データ、
2018084583.tif 000014
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＧＰＳ受信装置が時間（ｔ）に保有していた衛星時計アルマナックデータ、
2018084583.tif 000015
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＳＢＡＳメッセージから獲得した軌道力データとアルマナックデータの衛星時計差分値であり、
2018084583.tif 000016
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対して時間（ｔ）に計算された衛星位置軌道力データ、
2018084583.tif 000017
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＧＰＳ受信装置が時間（ｔ）に保有していた衛星位置アルマナックデータ、
2018084583.tif 000018
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＳＢＡＳメッセージから獲得した軌道力データとアルマナックデータの衛星位置差分値であり、ｔ０は、衛星位置差分値が地上局で計算された時間であってよい。
【００２１】
前記ＳＢＡＳ信号は、４基以上のＧＰＳ衛星に対する位置の差分値および時刻補正値の差分値を１秒当たり５０ビット以内で含むことができる。
【００２２】
本発明の他の実施例に係るＧＰＳ受信装置は、ＳＢＡＳ衛星からＳＢＡＳ信号を受信する受信部、そして、前記受信されたＳＢＡＳ信号を利用してＧＰＳ衛星の衛星時計および衛星位置を算出する制御部を含む。
【００２３】
本発明の他の実施例に係る地上局は、ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値を算出し、前記算出された差分値をＳＢＡＳメッセージに含ませてＳＢＡＳ衛星に伝送する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ＳＢＡＳ信号に含まれている軌道力データとアルマナックデータの差分値を利用して初期位置確認時間を短縮させ、ＧＰＳ受信装置が現在の位置および時刻情報をより速く、正確に獲得することで、速い運営を可能とする長所がある。そして、ＧＰＳ受信装置でＳＢＡＳ信号を受信することができるため、別途の受信装備が不要であり、ＳＢＡＳ信号が及ぶ全ての空間で使用可能であるため、空間的な制約事項がない長所がある。
【００２５】
さらに、無人航空機の分野では、初期離陸時に求められる現在の位置および時刻情報をＳＢＡＳ信号を通して速く、正確に獲得でき、無人航空機の精密な制御が可能な長所がある。これと共に、位置および時刻情報が求められる様々な分野で適用可能な長所がある。一方、本発明の効果は、上述のものに限定されず、後述の本発明の構成から導き出され得る他の効果も本発明の効果に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例に係るＧＰＳシステムの概略的な構成図である。
【図２】図１に示したＧＰＳ受信装置の詳細構成図である。
【図３】本発明の一実施例に係るＧＰＳシステムの動作過程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
それでは、添付の図面を参考にして、本発明の実施例について、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施例に係るＧＰＳシステムの概略的な構成図を示す。
【００２９】
図１に示したように、ＧＰＳシステム１は、地上局１００、ＳＢＡＳ衛星２００およびＧＰＳ受信装置３００を含んで構成される。
【００３０】
地上局１００は、基準局（図示しない）、中央局（図示しない）、衛星通信局（図示しない）などを含むことができる。具体的には、広い地域に分散された基準局でそれぞれＧＰＳ信号を受信し、航法データおよび距離測定値を生成して中央局に伝達できる。中央局は、基準局で収集された情報を活用してＧＰＳ受信装置３００で位置計算に利用するＧＰＳ衛星に対する軌道および時計誤差、電離層遅延誤差補正のための補正情報を生成し、ＧＰＳ信号の異常の有無を判断するための無欠性情報などを生成することができる。中央局で生成された補正情報および無欠性情報は、ＳＢＡＳメッセージに含まれて衛星通信局に伝達され得る。すると、衛星通信局は、ＳＢＡＳメッセージを含むＳＢＡＳ信号をＳＢＡＳ衛星２００に送信できる。
【００３１】
ここで、ＳＢＡＳ（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｂａｓｅｄ  Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、ＧＰＳ信号の誤差を補正し、静止軌道衛星を通して正確な位置情報を提供する衛星基盤補正システムをいう。ＳＢＡＳは、ＧＰＳ誤差を略１ｍ級に補正できる。
【００３２】
地上局１００は、複数のＧＰＳ衛星（図示しない）に対してそれぞれの軌道力（Ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ）データとアルマナック（Ａｌｍａｎａｃ）データの差分値を計算できる。そして、地上局１００は、ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値をＳＢＡＳメッセージに含ませてＳＢＡＳ衛星２００に伝送することができる。
【００３３】
ＧＰＳ衛星の軌道力データは、ＧＰＳ衛星の非常に精密な軌道および時計補正情報を示し、略５時間毎に新たに更新され得る。ＧＰＳ衛星は、軌道力データを略３０秒間で伝送完了し、持続的にこれを再伝送する。
【００３４】
ＧＰＳ衛星のアルマナックデータは、ＧＰＳ衛星の概略的な軌道パラメータ情報を示し、数ヶ月に一回ずつ更新され得る。ＧＰＳ衛星は、アルマナックデータを略３０秒間で伝送完了し、持続的にこれを再伝送する。
【００３５】
地上局１００は、ＧＰＳ衛星から軌道力データとアルマナックデータを受信し、受信されたデータに基づいて該当ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値を計算できる。
【００３６】
ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値は、衛星時計差分値と衛星位置差分値を含むことができる。
【００３７】
ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの衛星時計差分値は、下記数５により計算できる。
【００３８】
【数５】
2018084583.tif 000019
ここで、ｔ０は、地上局で衛星時計差分値を計算する時の時間、
2018084583.tif 000020
は、複数のＧＰＳ衛星のうちｊ番目のＧＰＳ衛星に対して地上局で時間（ｔ０）に計算された衛星時計差分値（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｃｌｏｃｋ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）、
2018084583.tif 000021
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データ、
2018084583.tif 000022
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星時計アルマナックデータである。
【００３９】
ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの衛星位置差分値は、下記数６により計算できる。
【００４０】
【数６】
2018084583.tif 000023
ここで、ｔ０は、地上局で衛星時計差分値を計算する時の時間、
2018084583.tif 000024
は、複数のＧＰＳ衛星のうちｊ番目のＧＰＳ衛星に対して地上局で時間（ｔ０）に計算された衛星位置差分値、
2018084583.tif 000025
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星位置軌道力データ、
2018084583.tif 000026
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星の衛星位置アルマナックデータである。
【００４１】
ＳＢＡＳ衛星２００は、地上局１００から伝送されたＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値を含むＳＢＡＳメッセージをＳＢＡＳ信号に含ませてサービス領域内のＧＰＳ受信装置３００に対して伝送することができる。
【００４２】
ＧＰＳ受信装置３００は、ＧＰＳ衛星から受信されたＧＰＳ信号と、ＳＢＡＳ衛星２００から受信されるＳＢＡＳ信号を利用して精密に自己位置を把握できる。
【００４３】
特に、本発明に係るＧＰＳ受信装置３００は、電源が入った後、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、軌道力データおよびアルマナックデータを獲得する前にも自己位置を計算できる。
【００４４】
ＧＰＳ受信装置３００は、ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値をＳＢＡＳ信号から獲得できる。そして、ＧＰＳ受信装置３００は、獲得された軌道力データとアルマナックデータの差分値を既に保有していたアルマナックデータに対して適用することで、ＧＰＳ衛星の軌道力データを獲得できる。これについては、下記において詳細に説明する。
【００４５】
図２は、図１に示したＧＰＳ受信装置の詳細構成図である。
【００４６】
ＧＰＳ受信装置３００は、受信部３１０、制御部３３０および格納部３５０を含むことができる。
【００４７】
受信部３１０は、アンテナを通してＳＢＡＳ衛星２００からＳＢＡＳ信号を受信することができる。
【００４８】
制御部３３０は、受信されたＳＢＡＳ信号を利用して、ＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データおよび衛星位置軌道力データを算出することができる。アルマナックデータは、ＧＰＳ受信装置３００で既に保有している情報を利用できる。
【００４９】
さらに詳細には、制御部３３０は、ＳＢＡＳメッセージに含まれているＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値を利用して、該当ＧＰＳ衛星の衛星時計情報および衛星位置情報を算出することができる。
【００５０】
下記数７は、ＧＰＳ受信装置３００でのＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データの計算を示したものである。
【００５１】
【数７】
2018084583.tif 000027
ここで、ｔは、ＧＰＳ受信装置で衛星時計軌道力データを計算した時間、
2018084583.tif 000028
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対して時間（ｔ）に計算された衛星時計軌道力データ、
2018084583.tif 000029
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＧＰＳ受信装置が時間（ｔ）に保有していた衛星時計アルマナックデータ、
2018084583.tif 000030
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＳＢＡＳメッセージから獲得した軌道力データとアルマナックデータの衛星時計差分値であり、ｔ０は、衛星時刻差分値が地上局で計算された時間である。
【００５２】
下記数８は、ＧＰＳ受信装置３００でのＧＰＳ衛星の衛星位置軌道力データの計算を示したものである。
【００５３】
【数８】
2018084583.tif 000031
ここで、ｔは、ＧＰＳ受信装置で衛星位置軌道力データを計算した時間、
2018084583.tif 000032
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対して時間（ｔ）に計算された衛星位置軌道力データ、
2018084583.tif 000033
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＧＰＳ受信装置が時間（ｔ）に保有していた衛星位置アルマナックデータ、
2018084583.tif 000034
は、ｊ番目のＧＰＳ衛星に対してＳＢＡＳメッセージから獲得した軌道力データとアルマナックデータの衛星位置差分値であり、ｔ０は、衛星位置差分値が地上局で計算された時間である。
【００５４】
制御部３３０は、上述した方式で計算されるＧＰＳ衛星の衛星時計軌道力データと衛星位置軌道力データを利用して、ＧＰＳ受信装置３００の現在の位置および時刻情報を算出することができる。
【００５５】
制御部３３０は、算出されたＧＰＳ受信装置３００の現在の位置および時刻情報を格納部３５０に格納するか、またはＧＰＳ受信装置３００と連結された装置（例えば、無人航空機の制御手段）に伝送することができる。
【００５６】
格納部３５０は、ＧＰＳ衛星から受信したアルマナックデータを格納し、制御部３３０でＳＢＡＳ信号に含まれた差分値を利用して軌道力データを計算する時に提供することができる。
【００５７】
一方、４〜５基以上のＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの差分値をＳＢＡＳメッセージに１秒当たり５０ビット以内で含ませて提供することができる。
【００５８】
さらに詳細には、ＳＢＡＳ衛星２００から伝送されるＳＢＡＳ信号の伝送速度（ＳＢＡＳメッセージの伝送速度）は、１秒当たり２５０ビットであり、この中で、プリアンブルとメッセージＩＤを除くデータフィールドは２１２ビットである。現在、標準ＳＢＡＳメッセージフォーマットでＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの差分値に利用できる容量は、１秒当たり５０ビットである。４基以上のＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値を１つのＳＢＡＳメッセージに入れれば、５秒毎に伝送できるため、初期位置確認時間を略５秒程度に短縮させることができるようになる。
【００５９】
初期位置確認時間を短縮させる技術は、無人航空機の分野またはＧＰＳ受信装置を用いて位置および時刻情報の提供を受ける全ての技術分野で適用可能である。無人航空機の分野では、初期離陸時に求められる位置および時刻情報をＳＢＡＳ信号を通して速く、正確に獲得して無人航空機の精密制御を可能とし、Ｒｅａｄｙ  ｔｏ  Ｆｌｙ  Ｍｏｄｅ、Ｒｅｔｕｒｎ  ＨｏｍｅまたはＷａｙｐｏｉｎｔなどのように位置および時刻情報が求められる様々な機能の性能向上が可能である。
【００６０】
そして、位置情報が提供される科学分野などで活用可能であるが、例えば、クジラなどのような動く海洋生態などを調査するために位置情報が必要であるが、クジラが海に潜水した時は位置情報を把握できないので、海水面に浮上する略３０秒の時間の間位置情報を獲得し、その位置を送出しなければならない。
【００６１】
そこで、初期位置確認時間を短縮して位置情報獲得時間を短縮できれば、より精密にクジラの動きなどを追跡し、正確な生態調査ができるようになる。
【００６２】
以下においては、本発明の一実施例に係る制御システムの制御方法について説明する。
【００６３】
図３は、本発明の一実施例に係るＧＰＳシステムの動作過程を説明するための図である。
【００６４】
図３に示したように、地上局がＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値を算出して伝送できる（Ｓ３００）。
【００６５】
さらに詳細には、地上局は、ＧＰＳ信号を常時観測して生成されたＧＰＳ衛星情報に基づいてＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータを差分した値を算出してＳＢＡＳメッセージに含ませ、ＳＢＡＳ衛星に伝送することができる。
【００６６】
ステップＳ３００で地上局は、ＳＢＡＳメッセージのデータフィールドに１秒当たり５０ビット以内で４〜５基内のＧＰＳ衛星に対する軌道力データとアルマナックデータの差分値を含ませて伝送することができる。
【００６７】
次に、ＳＢＡＳ衛星は、ＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値が含まれたＳＢＡＳメッセージをＳＢＡＳ信号に含ませて伝送することができる（Ｓ３１０）。
【００６８】
すると、ＧＰＳ受信装置は、ＳＢＡＳ衛星からＧＰＳ衛星の軌道力データとアルマナックデータの差分値が含まれたＳＢＡＳメッセージを受信することができる（Ｓ３２０）。ステップＳ３２０は、ＧＰＳ受信装置の電源が入った後、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して軌道力データを獲得する前になされ得る。
【００６９】
次に、ＧＰＳ受信装置は、受信されたＳＢＡＳメッセージに含まれた軌道力データとアルマナックデータの差分値を利用し、上で説明した数３や数４を利用してＧＰＳ衛星の軌道力データを獲得でき、それを利用して自己位置および時刻情報を算出することができる（Ｓ３３０）。
【００７０】
本発明の実施例は、様々なコンピュータで具現される動作を遂行するためのプログラム命令を含むコンピュータで読み取り可能な媒体を含む。この媒体は、先に説明したＧＰＳ受信方法を実行させるためのプログラムを記録する。この媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独で、または組み合わせて含むことができる。このような媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスクおよび磁気テープのような磁気媒体、ＣＤおよびＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｋ）と磁気−光媒体、ロム、ラム、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を格納し、遂行するように構成されたハードウェア装置などがある。プログラム命令の例には、コンパイラにより作られるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータにより実行され得る高級言語コードを含む。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではなく、下記の請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形および改良形態もまた本発明の権利範囲に属するものである。
【符号の説明】
【００７２】
１００…地上局、２００…ＳＢＡＳ衛星、３００…ＧＰＳ受信装置。
【図１】
2018084583.tif 000083
【図２】
2018084583.tif 000084
【図３】
2018084583.tif 000085