(57)【要約】【課題】本発明は疑似衛星を利用して測位するシステムおよびその信号送信装置に関するもので、廉価で、かつ不必要な無線リンクの使用を減らすことができる装置およびシステムを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態による装置は、航法信号を送信するための疑似衛星信号送信装置で、航法用疑似衛星コードを生成して出力する４個以上の疑似衛星と、前記各疑似衛星から出力された信号を前記各疑似衛星と各々対応されて送信するアンテナと、前記各疑似衛星に同期用クロックを提供する１つの同期用クロックを含む。【選択図】図１
2011039062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航法信号を送信するための疑似衛星信号送信装置において、
航法用疑似衛星コードを生成して出力する４個以上の疑似衛星と、
前記各疑似衛星から出力された信号を、前記各疑似衛星と各々対応されて送信するアンテナと、
前記各疑似衛星に同期用クロックを提供する１つの同期用クロックと、
を備えることを特徴とする疑似衛星信号送信装置。
【請求項２】
前記各疑似衛星が、時計補正のための補正情報を共に出力することを特徴とする請求項１に記載の疑似衛星信号送信装置。
【請求項３】
前記航法用疑似衛星コードが、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）信号と同一の疑似衛星のための予備ＰＲＮコードであることを特徴とする請求項１に記載の疑似衛星信号送信装置。
【請求項４】
前記疑似衛星の個数が、５個であることを特徴とする請求項１に記載の疑似衛星信号送信装置。
【請求項５】
前記各疑似衛星において、前記航法用疑似衛星コードがガリレオ／ＧＰＳ複合信号であることを特徴とする請求項１に記載の疑似衛星信号送信装置。
【請求項６】
疑似衛星を利用した測位システムにおいて、
１つの同期用クロックを提供するクロック供給部と、
単一プラットホームで構成され、ＧＰＳ信号と同一のＰＲＮコード（Ｐｓｅｕｄｏ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｎｏｉｓｅ  Ｃｏｄｅ）と予め決定された航法データを生成して前記クロックに同期され出力する４個以上の疑似衛星と、
前記疑似衛星の出力信号を送出する各々のアンテナで構成される疑似衛星信号送信システムと、
前記各疑似衛星アンテナから伝送された航法信号を受信して測位する受信機と、
を備えることを特徴とする疑似衛星を利用した測位システム。
【請求項７】
前記各アンテナが、測位サービス地域の形状に応じてＧＤＯＰ（ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ：幾何学的精度低下率）となるように配置することを特徴とする請求項６に記載の疑似衛星を利用した測位システム。
【請求項８】
前記各疑似衛星が、アンテナが配置された位置による誤差要素を補正することができる情報を共に出力することを特徴とする請求項７に記載の疑似衛星を利用した測位システム。
【請求項９】
前記誤差要素が、初期位相差を含む時計補正のための補正情報であることを特徴とする請求項８に記載の疑似衛星を利用した測位システム。
【請求項１０】
前記疑似衛星の個数が、５個であることを特徴とする請求項６に記載の疑似衛星を利用した測位システム。
【請求項１１】
前記各疑似衛星において、前記航法用疑似衛星コードが、ガリレオ／ＧＰＳ複合信号であることを特徴とする請求項６に記載の疑似衛星を利用した測位システム。
【請求項１２】
前記受信機が、前記航法データがガリレオ／ＧＰＳ複合信号の場合、複合信号を利用して測位を行い、ＧＰＳ信号の場合、各疑似衛星が送出したＰＲＮコードを利用して測位を行うことを特徴とする請求項１１に記載の疑似衛星を利用した測位システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、以下「ＧＰＳ」という）疑似衛星を利用して室内あるいはＧＰＳ信号が到達できない空間で精密測位をする装置および方法とそのシステムに関するものである。
【０００２】
本発明は、知識経済部および情報通信研究振興院の衛星航法地上局システムおよび探索構造端末機開発事業の一環として行われた研究から導出されたものである。
【背景技術】
【０００３】
一般的にＧＰＳシステムは、地球上で一定の高さの中軌道を回転する人工衛星を利用して位置を測定するためのシステムである。このようなＧＰＳシステムは、中軌道を回転する互いに異なる４個以上の人工衛星から信号を受信し、受信された信号を利用して自身の位置を計算するためのシステムである。したがってＧＰＳシステムは、信号の現在の位置だけでなく、必要な場合に高度情報まで獲得することができる。
【０００４】
ところで、このようなＧＰＳシステムは、中軌道を回転している中軌道人工衛星から信号を受信しなければならないため、室内や、高層の建物が密集している都心や深い峡谷では衛星信号を受信することができないので、ＧＰＳシステムを使用することができなくなる。
【０００５】
このように高層の建物や高い山などが密集して衛星信号を受信しにくい場合、または室内空間ではＧＰＳ信号を代替するために疑似衛星を使用する方法が提示されている。それでは、疑似衛星に対して説明する。
【０００６】
疑似衛星とは、中軌道に位置した特定の衛星から送信される信号を代替して送信するために、室内または高層の建物が密集し、衛星信号を受信しにくい場所に衛星から送信するような形式で信号を送信する装置を意味する。
【０００７】
このような疑似衛星システムは、複数の疑似衛星と疑似衛星の信号を監視して主に時刻補正情報のような補正情報を生成する基準局を置く。そしてこのような疑似衛星システムは、基準局から補正情報をユーザに伝送する無線リンクを必要とする。
【０００８】
一方、一段階進歩した疑似衛星システムの形態は１つのマスター疑似衛星と複数のスレーブ疑似衛星を有するようにする。このような疑似衛星システムは、ユーザに主に時刻補正情報のような補正情報を提供する無線リンクを使用しないようにするために１つのマスター疑似衛星に精密時刻ソースを装着する。そして複数のスレーブ疑似衛星の時刻を疑似衛星信号監視基準局でモニターする。基準局でモニタリングされた複数のスレーブ疑似衛星の時刻情報を基準としてスレーブ疑似衛星内に設置されたＰＬＬ制御回路を介して各スレーブ疑似衛星の同期を合わせるようにするシステムが提案されている。このようにマスターとスレーブを置く疑似衛星システムは、室内測位時に複数の疑似衛星システムを各階ごとに設置しなければならないため、これにともなう費用が最も大きい障害となっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって本発明では疑似衛星システムの費用を節減しうる疑似衛星システムおよびその運用方法を提供する。
【００１０】
本発明では疑似衛星システムにおいて、時刻情報のような補正情報を、提供しないようにする疑似衛星、必要としない疑似衛星システムおよびその運用方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態による装置は、航法信号を送信するための疑似衛星信号送信装置において、航法用疑似衛星コードを生成して出力する４個以上の疑似衛星と、前記各疑似衛星から出力された信号を、前記各疑似衛星と各々対応されて送信するアンテナと、前記各疑似衛星に同期用クロックを提供する１つの同期用クロックとを備える。
【００１２】
本発明の一実施形態によるシステムは、疑似衛星を利用した測位システムにおいて、１つの同期用クロックを提供するクロック供給部と、単一プラットホームで構成され、ＧＰＳ信号と同一のＰＲＮコード（Ｐｓｅｕｄｏ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｎｏｉｓｅ  Ｃｏｄｅ）と予め決定された航法データを生成して前記クロックに同期され出力する４個以上の疑似衛星と、前記疑似衛星の出力信号を送出する各々のアンテナで構成される疑似衛星信号送信システムと、前記各疑似衛星アンテナから伝送された航法信号を受信して測位する受信機とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
既存の疑似衛星システムの機能を単一クロックで構成することによって、基準局、および補正情報の提供に必要なための無線網なしで測位ができるシステムを提供することによりＧＰＳ衛星が使用できなかった陰影地域での測位が可能なようにすることに必要な疑似衛星システムの実際の適用に最も大きい障害である高費用のシステム構築費用を画期的に節減しつつ同じ性能を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明が適用される疑似衛星測位システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下添付された図を参照して本発明を説明する。本発明を説明するにあって当業者に自明な部分については本発明の要旨を乱さないように省略するものとする。また以下で説明される各用語は本発明の理解を助けるため使用されるのみであり、各製造会社または研究グループでは同一の用途にもかかわらず互いに異なる用語で使用されることに留意しなければならない。
【００１６】
図１は、本発明が適用される疑似衛星測位システムの構成図である。以下、図１を参照して本発明による疑似衛星測位システムの構成およびその動作に対して詳細に説明する。
【００１７】
統合疑似衛星は、本体１００と複数の疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と、これらの同期のために同期用クロック１１０および複数の疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５で生成された信号を同時に送信するためのアンテナ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５で構成される。複数の疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５と、アンテナ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５間のマッチングは、１つの衛星と１つのアンテナがマッチングされる形態を有する。
【００１８】
複数の疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５各々は、該当する１つの疑似衛星にＧＰＳ衛星とは異なった疑似衛星のＰＲＮ識別番号を、各アンテナ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５を介して同時に送信する。このようなＰＲＮ識別番号は航法信号として利用される。したがって受信機は、各疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が各アンテナ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５を介して同時に送信した航法信号のＰＲＮ識別番号を利用して測位を行う。
【００１９】
本発明は、４個以上の疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が各々モジュールで構成され、１つに統合されている統合疑似衛星１００と疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５間の同期のためにクロック情報を分配する１つのモジュールで構成されている同期用クロック１１０を含む。モジュールで構成された疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は、図１に図示したように４個以上で構成し、各疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５から生成された航法信号を対応する各疑似衛星アンテナ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５を介してユーザに伝送する。したがって各疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は単一同期用クロック１１０から受信されたクロックに同期され信号を送信する。また室内外兼用ＧＰＳ受信機２００は、実際のＧＰＳと前記疑似衛星航法システムで信号処理をして精密測位を行うことができる。
【００２０】
一般的にＧＰＳシステムのＧＰＳ受信機２００は、精密な原子時計で同期されたＧＰＳ人工衛星から伝送される航法信号を受信して距離（疑似距離）を測定する。またＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ人工衛星からＡｌｍａｎａｃとＥｐｈｅｍｅｒｉｓデータを受信して衛星の現在の位置を計算する。衛星の現在の位置計算に理論的には３個の衛星から信号を受信すれば三角測量法で受信機の位置を決定することができる。しかし、ユーザ用ＧＰＳ受信機２００に装着されるクロック源がＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：温度補償型水晶発振器）級で時計誤差が大きく、３個の衛星からの信号のみ利用する場合、ＧＰＳ受信機２００のクロック源ら供給される時計誤差を未知数として解かなければならない。したがって、このような問題を解決するために１個の衛星信号をさらに追加してユーザの位置と受信機の時計誤差を算出することになる。このようなメカニズムをＧＰＳ衛星が使用できなかった陰影地域で仮想のＧＰＳ衛星である疑似衛星を利用して測位をすることが疑似衛星システムである。
【００２１】
本発明は従来技術で説明したように、このような疑似衛星システムを実際に適用する時に障害となる高費用のシステム構築費用を画期的に節減しつつ同じ性能を有する疑似衛星システムに関するものである。
【００２２】
本発明では４個以上のモジュールで構成された疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が１つに統合されている統合疑似衛星１００において、それぞれの疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５にＴＣＸＯのようなクロックを全て設置せず、１つの同期用クロック１１０から提供し、航法信号を同期させる。このように１つの同期用クロック１００によって各々の疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５で生成された航法信号を最適の位置（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）に配置された疑似衛星アンテナ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５を介して送出する。ここで最適の位置は、疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５から疑似衛星アンテナ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５までの距離が同一になるようにすることが線路による遅延を除去するために好ましい。この時、最適の位置（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）は、陰影地域の形態または室内空間の形態などに応じて変化しうるもので、ここでは詳細に説明しないようにする。
【００２３】
ＧＰＳ受信機２００は、このように最適の位置（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）から送信された信号を受信して可視のＧＰＳ衛星がない陰影地域で精密な測位を行うことができる。この時、ＧＰＳ受信機２００は、疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５から各アンテナ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５を介して疑似衛星ＰＲＮコードと、疑似衛星の位置情報（アンテナ位置）およびアンテナ補正（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）情報などを受信し、前記受信された信号を利用してＧＰＳ受信機２００は、測位を行うようになる。この時、ユーザ端末の時計と統合疑似衛星１００の時計誤差を決定するために疑似衛星の数を５個にしたり２つの時計間の時間差異を決定し４個の疑似衛星を使用する。これによって既存のＧＰＳ受信機に若干の測位アルゴリズムを追加して室内外の連続測位を可能にする疑似衛星システムが構成される。
【００２４】
以上で説明した発明を改めて説明すれば、ＧＰＳ信号と同一のＰＲＮコードと自体航法データを載せた搬送波信号を単一プラットホームに統合し、単一クロックで同期を合わせる少なくとも４個以上の疑似衛星と、この疑似衛星に航法信号を送出するためのアンテナで構成し、前記疑似衛星は、航法信号を放射するアンテナを、最適測位精密度を維持するための幾何構造（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）で配置し、これをＧＰＳユーザ端末で受信して測位することができるようにする。
【００２５】
また本発明による疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は、単一クロック（ＴＣＸＯ等）ソースによって同期されるように１つのプラットホームで構成する。
【００２６】
また信号送出のための各アンテナ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５は、測位サービス地域に、測位に最適のＧＤＯＰ（ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ  ｄｉｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ：幾何学的精度低下率）となるように配置し、その位置と位置による誤差要素を調整（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）する。
【００２７】
またそれぞれのモジュール化されている疑似衛星１１１、１１２、１１３、１１４、１１５は、連結されたアンテナの位置と位置による誤差要素を送出する航法データ（メッセージ）に含むことができる。
【００２８】
またユーザ端末機における測位時に、疑似衛星の時計誤差決定のために既存の航法システムにおける必要な疑似衛星数である４個より１個がさらに多い５個の疑似衛星を利用したり、または４個の疑似衛星を利用してユーザ端末の時計と疑似衛星の時計の差異を決定する方法を使用してユーザ位置の測位をする。
【００２９】
またユーザ端末機で受信航法信号のＰＲＮコードが実際の衛星である場合、既存のＧＰＳシステム測位方法に従い、ＰＲＮコードが疑似衛星のものである場合、疑似衛星から送出された位置情報と補正情報に応じて測位を行う。２つの信号が同時に受信された場合には、最適のＧＤＯＰとなる信号によって測位を行う。
【００３０】
ここで本発明の例示はＧＰＳシステムとして提示されたがガリレオシステムが使用できる場合、ガリレオ／ＧＰＳ複合システムでも簡単に疑似衛星をガリレオ／ＧＰＳ複合信号にしてユーザ端末の測位アルゴリズムのみを交替すれば同一に使用が可能なためＧＰＳにのみ限定しない。
【符号の説明】
【００３１】
１００  疑似衛星システム
１１０  同期用クロック
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５  モジュール化された疑似衛星
１２１、１２２、１２３、１２４、１２５  疑似衛星アンテナ
２００  ＧＰＳ受信機
【図１】
2011039062.tif 000003