(57)【要約】  マルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システムは、複数の基準局を含むことができる。各基準局は、ナビゲーションデータを複数の異なる全地球航法衛星システムから受信し、そして各異なる全地球航法衛星システムに関するインテグリティデータ及び性能データを監視するように適合させることができる。オペレーションセンターは、前記複数の基準局の各基準局から送信される前記インテグリティデータ及び性能データを受信することができる。通信ネットワークは、前記オペレーションセンターからのメッセージを、ユーザのｎａｖｃｏｍ機器に送信して前記ｎａｖｃｏｍ機器を補強し、そして支援することができる。
2013518249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システムであって：
複数の基準局であって、ナビゲーションデータを複数の異なる全地球航法衛星システムから受信し、そして各異なる全地球航法衛星システムに関するインテグリティデータ及び性能データを監視するように、各々適合された、複数の基準局と；
複数の基準局の各基準局から送信されるインテグリティデータ及び性能データを受信するオペレーションセンターと；
オペレーションセンターからのメッセージを、ユーザのｎａｖｃｏｍ機器に送信してｎａｖｃｏｍ機器を補強し、そして支援する通信ネットワークと
を備える、システム。
【請求項２】
オペレーションセンターは、各基準局からのインテグリティデータ及び性能データを取り込み、分析し、そしてメッセージを、取り込んだインテグリティデータ及び性能データの分析に基づいて生成し、そしてユーザのｎａｖｃｏｍ機器に送信するように適合させ、メッセージは、ｎａｖｃｏｍ機器が補強及び支援のために使用することができる情報を含むことにより、グローバル位置情報及びナビゲーション情報を、ｎａｖｃｏｍ機器が全地球航法衛星システムのうちの少なくとも１つの全地球航法衛星システムから受信するナビゲーションデータを使用してユーザに供給する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
ｎａｖｃｏｍ機器は、複数の異なる全地球航法衛星システムからのナビゲーションデータを使用して、１つの全地球航法衛星システムからのナビゲーションデータが壊れ、少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムからのナビゲーションデータを使用する必要がある環境において、性能を向上させるように適合されており、オペレーションセンターからのメッセージ内の情報は、少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムのインテグリティ及び性能を検証するために使用することができる、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
基準局は：
ナビゲーションデータを複数の異なる全地球航法衛星システムの各全地球航法衛星システムから受信する１つ以上の受信機と；
複数の異なる全地球航法衛星システムからのナビゲーションデータを処理することにより、各異なる全地球航法衛星システムのインテグリティデータ及び性能データを監視し、そしてディファレンシャル補正量を生成するプロセッサ、またはハードウェアコンポーネント及びソフトウェアコンポーネントの組み合わせと；
インテグリティデータ及び性能データ、及びディファレンシャル補正量をオペレーションセンターに送信する通信トランシーバと
を備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
基準局は、自己測位及び自己校正モード、ＲＳ／ＯＣ連動測位及び校正モード、及び通常動作モードを含む複数のモードのうちの１つのモードで選択的に動作するように適合される、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
自己測位及び自己校正モードで動作している基準局は：
受信機自律インテグリティ監視を実行し；
既知であり、かつ静止している基準局の位置に基づいて、ナビゲーションデータの完全性を確認し；
所定期間に亘って収集されるナビゲーションデータを使用して、基準局の位置を求め；そして
受信されている複数のナビゲーション信号の予測精度を求めるように適合され、基準局の位置、及び受信されているナビゲーション信号群の予測精度は、自己測位及び自己校正モードで継続的に更新されて、通常動作モードへの切り替えが可能になる、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
ＲＳ／ＯＣ連動測位及び校正モードで動作している基準局は、全地球航法衛星システムの擬似距離測定データ及び搬送波位相測定データをオペレーションセンターに供給するように適合させ、オペレーションセンターは、既に測位されている別の基準局からの擬似距離測定データ及び搬送波位相測定データ、及びＲＳ／ＯＣ連動測位及び校正モードで動作している基準局からの擬似距離測定データ及び搬送波位相測定データを使用して、基準局の位置を求める、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
通常動作モードで動作している基準局は、使用している全地球航法衛星システムに対するインテグリティ監視を継続的に行うように適合され、インテグリティ監視を継続的に行うステップでは：
現在使用している全地球航法衛星システムの擬似距離を予測し、擬似距離は、現在使用している全地球航法衛星システムからのナビゲーションデータ、基準局の既知の位置、及び別の全地球航法衛星システムからのクロック推定値を使用して予測され；
予測擬似距離を、現在使用している全地球航法衛星システムの測定擬似距離と比較することにより、全ての差を求め；
差が所定閾値を超えるとインテグリティ問題が生じるかどうかを判断する、
請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
オペレーションセンターは：
各基準局のＲＳ／ＯＣ連動測位及び校正が行われる際に、基準局を支援するモジュールを備え、オペレーションセンターは：
ナビゲーションデータを、新規に設置される基準局から受信し；
新規に設置される基準局からのナビゲーションデータを、既に測位及び校正されている基準局からの測定ナビゲーションデータと、ディファレンシャル測位法を使用して組み合わせ、ディファレンシャル測位法では、擬似距離測定値の２重差分、及び搬送波位相測定値の２重差分を使用し；そして
オペレーションセンターは更に、各基準局の識別情報、各基準局の位置、各基準局の校正状態及び精度、各基準局に対応するディファレンシャル補正量パラメータ、及び各全地球航法衛星システムに関する情報を含むデータベースを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
マルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援方法であって：
全地球航法衛星システムからのインテグリティデータ及び性能データを複数の基準局によって監視するステップと；
インテグリティデータ及び性能データを複数の基準局の各基準局からオペレーションセンターに送信するステップと；
各基準局からのインテグリティデータ及び性能データをオペレーションセンターによって取り込み、そして分析するステップと；
メッセージを、インテグリティデータ及び性能データの分析に基づいて生成するステップであって、メッセージが、ユーザのｎａｖｃｏｍ機器が補強及び支援のために使用することができる情報を含むことにより、グローバル位置情報及びナビゲーション情報を、ｎａｖｃｏｍ機器が全地球航法衛星システムから受信するナビゲーションデータを使用してユーザに供給する、メッセージを生成するステップと；
メッセージを、ユーザのｎａｖｃｏｍ機器に送信するステップと
を含む、方法。
【請求項１１】
更に、別の全地球航法衛星システムからのナビゲーションデータをユーザのｎａｖｃｏｍ機器が使用するステップを含み、他の全地球航法衛星システムは、所定の状態になっているｎａｖｃｏｍ機器によって使用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
更に：
基準局が受信するナビゲーションデータ、及び基準局の既知の地理的位置を使用して、各基準局によって局所ディファレンシャル補正量を生成するステップと；
全地球航法衛星システムから受信するナビゲーションデータの完全性を各基準局によって判断するステップと
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ナビゲーションデータの完全性を各基準局によって判断するステップは：
ナビゲーションデータを全地球航法衛星システムから受信するステップと；
クロック推定値を別の全地球航法衛星システムから求めるステップと；
全地球航法衛星システムの擬似距離を、全地球航法衛星システムから受信するナビゲーションデータ、及びクロック推定値、及び基準局の既知の位置を使用して予測するステップと；
全地球航法衛星システムの擬似距離を測定するステップと；
全地球航法衛星システムの予測擬似距離を測定擬似距離と比較して全ての差を求めるステップと；
インテグリティ検証不合格の通知を、差が所定閾値を超える場合に提示するステップと；
インテグリティ検証合格の通知を、差が所定閾値を超えない場合に提示するステップと
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
更に：
各基準局を測位し、そして校正するステップを含み、各基準局を測位し、そして校正するステップは：
全地球航法衛星システムに対応する擬似距離測定値及び搬送波位相測定値を、新規に設置されている基準局によって、オペレーションセンターに送信するステップと；
既に測位及び校正されている基準局であって、新規に設置されている基準局に近接する基準局からの擬似距離測定値及び搬送波位相測定値を測定して、新規に設置されている基準局の地理的位置を求めるステップと；
新規に設置されている基準局からの測定値を、既に測位及び校正されている基準局からの測定値と組み合わせて、新規に設置されている基準局の正確な位置を求め、そして新規に設置されている基準局を測位し、校正するステップと
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
更に、ディファレンシャル測位法を使用して、新規に設置されている基準局の測定値、及び既に測位及び校正されている基準局の測定値を組み合わせるステップを含み、ディファレンシャル測位法を使用するステップでは、擬似距離測定値の２重差分、及び搬送波位相測定値の２重差分を使用する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全地球測位及びナビゲーション、及び全地球測位または航法衛星システムに関するものであり、特にマルチコンステレーション全地球航法衛星システム補強及び支援（ｍｕｌｔｉ−ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ  ｇｌｏｂａｌ  ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｓｙｓｔｅｍ  ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
米国全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＰＳ）は、個人の地理的位置を特定し、そして個人に対してナビゲーションを行なうために地球の何れの場所でも利用することができるようになっている。ＧＰＳは、米国政府が打ち上げ、そして構築した衛星群のコンステレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ）であり、これらの衛星は、地球を周回して、ナビゲーション信号及び測位信号をユーザのＧＰＳ受信機またはナビゲーション機器に供給する。ＧＰＳ信号を受信し、そして利用することができる数百万台のＧＰＳ受信機またはナビゲーション機器は、一般公衆及び政府事業体によって使用されている。ＧＰＳは広く使用されているにも拘わらず、幾つかの不具合が残っている。１つの不具合は、構造物によって遮られることにより特定の場所では可用性が低くなる、または信号の受信感度が低下することである。例えば、高く林立するビルディングがＧＰＳ信号を遮る場所である所謂「都市の谷間（ｕｒｂａｎ  ｃａｎｙｏｎ）」が存在することにより、ＧＰＳ受信機またはナビゲーション機器を使用してナビゲーションを行ない、そしてタイミングを取るために利用可能なＧＰＳ衛星の数が十分ではない可能性がある。他の国も、全地球測位及びナビゲーションを行なう衛星群のコンステレーション、または全地球航法衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＮＳＳ）と総称される衛星システムを打ち上げ、そして構築している。これらの外国が保有し、そして運用するＧＮＳＳの例として、必ずしもこれらには限定されないが、ロシア空軍がロシア政府のために運用するＧｌｏｎａｓｓ（グロナス：Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、欧州連合が運用するＧａｌｉｌｅｏ（ガリレオ）、及び中国政府が運用するＣｏｍｐａｓｓ（コンパス）を挙げることができる。これらの外国のＧＮＳＳ衛星は、ＧＰＳ衛星群と一緒に使用することができる航法衛星の数を４倍に大幅に増やすことにより、全地球測位及びナビゲーションの可用性及び性能を大幅に高めることができる。しかしながら、マルチコンステレーションＧＮＳＳを使用すると、他の問題が生じる。例えば、他の外国のＧＮＳＳ、または補助ＧＮＳＳからの測位及びナビゲーションデータは、果たして信頼できるのか？このようなシステムは、１つのシステムが別のシステムになりすます、またはそれ以外には、データが不正確である、または偽りであるスプーフィングの影響を受け易いのではないか？他の問題は、最初にフィックス解を得るために要する時間、または十分な数の衛星との通信を妥当な期間内に確立して位置を求め、そしてジャミングまたは他の干渉に対する脆弱性を判断するために要する時間である。
【発明の概要】
【０００３】
１つの実施形態によれば、マルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システムは、複数の基準局を含むことができる。各基準局は、ナビゲーションデータを複数の異なる全地球航法衛星システムから受信し、そして各異なる全地球航法衛星システムに関するインテグリティデータ及び性能データを監視するように適合させることができる。オペレーションセンターは、前記複数の基準局の各基準局から送信される前記インテグリティデータ及び性能データを受信することができる。前記システムは更に、前記オペレーションセンターからの前記メッセージを、ユーザのｎａｖｃｏｍ機器に送信して前記ｎａｖｃｏｍ機器を補強し、そして支援する通信ネットワークを含むことができる。
【０００４】
別の実施形態によれば、マルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援用ユーザｎａｖｃｏｍ機器は、ナビゲーション情報を、複数の異なる全地球航法衛星システムのうちの第１全地球航法衛星システムから受信し、そしてナビゲーション情報を、前記複数の異なる全地球航法衛星システムのうちの少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムから受信する少なくとも１つの受信機を含むことができる。前記ユーザｎａｖｃｏｍ機器は更に、メッセージをオペレーションセンターから受信するトランシーバを含むことができる。前記メッセージは、補強及び支援情報を含むことができ、該情報を前記ｎａｖｃｏｍ機器が使用することにより、グローバル位置情報及びナビゲーション情報をユーザに、前記少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムからのナビゲーションデータを使用して供給する。
【０００５】
別の実施形態によれば、マルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援方法は、全地球航法衛星システムからのインテグリティデータ及び性能データを複数の基準局によって監視するステップを含むことができる。前記方法は更に、前記インテグリティデータ及び性能データを前記複数の基準局の各基準局からオペレーションセンターに送信するステップを含むことができる。前記基準局群の各基準局からの前記インテグリティデータ及び性能データは、前記オペレーションセンターによって取り込まれ、そして分析される。メッセージは、取り込まれた前記インテグリティデータ及び性能データの分析に基づいて生成される。前記メッセージは、ユーザのｎａｖｃｏｍ機器が補強及び支援のために使用することができる情報を含むことができるので、グローバル位置情報及びナビゲーション情報を前記ユーザに、前記ｎａｖｃｏｍ機器が前記全地球航法衛星システムから受信するナビゲーションデータを使用して供給することができる。
【０００６】
更に別の実施形態によれば、マルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援方法は、ナビゲーション情報を、複数の異なる全地球航法衛星システムのうちの第１全地球航法衛星システムから受信するステップを含むことができる。前記方法は更に、ナビゲーション情報を、前記複数の異なる全地球航法衛星システムのうちの少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムから受信するステップを含むことができる。前記方法は更に、メッセージをオペレーションセンターから受信するステップを含むことができる。前記メッセージは、ｎａｖｃｏｍ機器が使用する補強及び支援情報を含むことができるので、グローバル位置情報及びナビゲーション情報をユーザに、前記少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムからのナビゲーションデータを使用して供給することができる。前記オペレーションセンターから受信する前記補強及び支援情報は、前記オペレーションセンターが複数の基準局の各基準局から収集するインテグリティデータ及び性能データから生成することができる。各基準局は、ナビゲーションデータを、前記複数の異なる全地球航法衛星システムから受信し、そして各異なる全地球航法衛星システムに関するインテグリティデータ及び性能データを監視するように適合させることができる。
【０００７】
請求項によってのみ規定される本開示の他の態様及び特徴は、この技術分野の当業者には、本開示に関する以下の非限定的な詳細な説明を、添付の図と併せて精査することにより明らかになる。
【０００８】
本開示は、以下の詳細な記載において、下記の複数の図面を参照しながら、本開示の実施形態の非限定的な例を通して更に詳細に説明され、これらの図面では、同様の参照番号は、これらの図面の幾つかの図を通じて、同様の構成要素を指している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の１つの実施形態によるマルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システムの１つの例の模式ブロック図である。
【図２】図２は、本開示の１つの実施形態によるマルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援方法の１つの例のフローチャートである。
【図３】図３は、本開示の１つの実施形態によるマルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システムにおいて使用することができる基準局の１つの例の模式ブロック図である。
【図４】図４は、本開示の１つの実施形態によるＧＮＳＳのインテグリティを監視する方法の１つの例のフローチャートである。
【図５】図５は、本開示の１つの実施形態による基準局の自己測位及び自己校正方法の１つの例のフローチャートである。
【図６】図６は、本開示の１つの実施形態によるマルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システムにおいて使用することができるオペレーションセンターの１つの例の模式ブロック図である。
【図７】図７は、本開示の１つの実施形態によるマルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システムに使用することができるユーザｎａｖｃｏｍ機器の１つの例の模式ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態に関する以下の詳細な説明では、本開示の特定の実施形態を示す添付の図面を参照する。異なる構造及び動作を有する他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱しない。
【００１１】
本開示の種々の態様は、本開示の実施形態による方法群、装置群（システム群）、及びコンピュータプログラム製品群のフローチャート図、及び／又はブロック図を参照して以下に説明される。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、及びフローチャート図中の、そして／またはブロック図中のブロック群の組み合わせは、コンピュータプログラム命令群によって実行することができる。これらのコンピュータプログラム命令を汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータ、または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに供給してマシン語を生成することにより、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令によって、フローチャート及び／又はブロック図のブロックまたはブロック群に指定される機能／動作を実行する手段を生成する。
【００１２】
これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータ可読メモリに格納することもでき、これらのコンピュータプログラム命令によって、コンピュータ、またはハードウェアコンポーネント及びソフトウェアコンポーネントの組み合わせ、または他のプログラム可能なデータ処理装置に指示して、特定の方式で機能させて、コンピュータ可読メモリに格納されるこれらの命令によって、命令手段を含む製造品が生成されるようになり、当該命令手段がフローチャート及び／又はブロック図のブロックまたはブロック群に指定される機能／動作を実行する。
【００１３】
これらのコンピュータプログラム命令をコンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に読み込んで、一連の動作ステップをコンピュータまたは他のプログラム可能な装置で実行して、コンピュータ実行プロセスを生成し、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置で実行される命令群によって、フローチャート及び／又はブロック図のブロックまたはブロック群に指定される機能／動作を実行するステップ群が行なわれるようになる。
【００１４】
本開示では、マルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援サービスを提供する例示的なシステム、エンドユーザｎａｖｃｏｍ（ナヴコム）デバイス、または機器及び方法について説明する。補強及び支援サービスは、Ｇｌｏｎａｓ，Ｇａｌｉｌｅｏ，及びＣｏｍｐａｓｓのような「外国保有」ＧＮＳＳシステム、他のＧＮＳＳシステム、または補助ＧＮＳＳシステム（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ＧＮＳＳ  ｓｙｓｔｅｍｓ）のインテグリティ（完全性）情報を含むことができる。補強及び支援サービスでは更に、取得支援及び追跡支援、及びディファレンシャル補正を行なうことができる。追跡支援では更に、時間支援を行なう、または時間情報を提供する、周波数支援を行なう、または周波数データを提供する、ナビゲーションデータを支援する、測距機能を補強する、または同様のデータまたは情報を提供することができる。ディファレンシャル補正は、電離層補正、対流圏補正、衛星時計補正、エフェメリス補正、または同様のデータまたは情報を含むことができる。本開示において説明される実施形態によって、ナビゲーションデータの信頼性または完全性に関して特定の信頼性を有する外国のＧＮＳＳ、他のＧＮＳＳ、または補助ＧＮＳＳの使用が可能になり、そして政府市場及び民間／消費者市場の両方に関する衛星利用ナビゲーション能力の可用性、完全性、及び性能を大幅に高めることができる。
【００１５】
本明細書において使用されるように、Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ＳｙｓｔｅｍまたはＧＰＳとは、米国が保有し、かつ運用するＧＮＳＳ、または全地球測位衛星群のコンステレーションを指すことができる。主ＧＮＳＳ（ｐｒｉｍａｒｙ  ＧＮＳＳ）とは、例えばユーザのｎａｖｃｏｍ（ナヴコム）機器により主として使用される、または普段使用されるＧＮＳＳを指すことができる。他のＧＮＳＳ（ｏｔｈｅｒ  ＧＮＳＳ）とは、米国以外の国または事業体が保有する、そして／または運用するＧＮＳＳを指す、またはＧＰＳ  ＧＮＳＳ以外のＧＮＳＳを指すことができる。補助ＧＮＳＳ（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ＧＮＳＳ）とは、例えばユーザのｎａｖｃｏｍ機器により主として使用されることがない、または普段使用されることがないＧＮＳＳを指すことができる。Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  ｓｙｓｔｅｍまたはｓｙｓｔｅｍｓ、またはＧＮＳＳまたはＧＮＳＳ’ｓとは、上に挙げたシステムのうちの何れかを指すことができる。
【００１６】
図１は、本開示の１つの実施形態によるマルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システム１００の１つの例の模式ブロック図である。システム１００は、複数の基準局１０２を含むことができる。各基準局１０２は、地球上の所定の異なる地理的位置に配置することができる。この所定の地理的位置は、概略の地理的位置である。本明細書において詳細に説明されるように、各基準局１０２はまた、基準局群の地理的位置に関する正確な情報またはデータを有する、または保存する。正確な地理的位置は、本明細書において説明されるように、自己測位または自己校正の結果とすることができる。
【００１７】
各基準局１０２は、ナビゲーションデータを複数の異なる全地球航法衛星システムまたはＧＮＳＳ１０４，１０６，及び１０８から、或いは複数のＧＮＳＳ衛星コンステレーションから受信するように適合させることができる。各基準局１０２はまた、各異なるＧＮＳＳ１０４，１０６，及び１０８に関するインテグリティデータ及び性能データだけでなく、本明細書において説明される補強及び支援サービスの提供に役立つ他の全てのデータ、情報、またはパラメータを監視することができる。前に説明したように、各ＧＮＳＳ１０４，１０６，及び１０８は、異なる事業体または国が保有し、そして運用する衛星群のコンステレーションとすることができ、これらの衛星は、地球を周回して、グローバル位置データ及びナビゲーションデータまたは情報をＧＮＳＳ受信機、ナビゲーション機器、エンドユーザ複合ナビゲーション／通信（ｎａｖｃｏｍ：ナヴコム）機器などに供給する。本明細書において使用されるように、ｕｓｅｒ  ｎａｖｃｏｍ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（ユーザナヴコム機器）とは、何れかのこのようなＧＮＳＳ受信機、ナビゲーション機器、エンドユーザ機器、またはナビゲーションデータ及び位置データまたは情報をＧＮＳＳから受信することができる同様の機器を指す。
【００１８】
基準局の１つの例は、図３を参照しながら詳細に説明されることになる。簡単に説明すると、基準局１０２は、ナビゲーションデータ及びグローバル位置データまたは情報を含むＧＰＳ信号及び他のＧＮＳＳ信号を受信する受信機１１０または受信機群を含むことができる。本明細書において使用されるように、ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ｄａｔａ  ｏｒ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ナビゲーションデータまたは情報）とは、グローバル位置データまたは情報を意味することもできる、または含むこともできる。受信機１１０はまた、ナビゲーションデータの完全性または信頼性を検証し、そしてＧＮＳＳの性能を評価するための他の情報またはデータを受信することができる。
【００１９】
基準局１０２はまた、インテグリティ（完全性）情報及び性能情報のような情報を送信し、そして受信する通信トランシーバ１１２を含むことができる。通信トランシーバ１１２は、インテグリティ（完全性）データ及び性能データをオペレーションセンター１１８にネットワーク１２０を介して送信することができる。ネットワーク１２０は、暗号化または他の技術のような適切なセキュリティ対策を使用して、送信されているデータに関する妨害または改ざんを防止するセキュアネットワークとすることができる。ネットワーク１２０は、通信衛星（図を分かり易くするために図１には示していない）、セルラー通信ネットワーク、インターネットまたはプライベートウェブベースネットワーク、または他の通信ネットワーク、或いはこれらの何れかの組み合わせを使用する空間ネットワークとすることができる。
【００２０】
基準局１０２はまた、基準局１０２の全体動作を制御するプロセッサ１１４を含むことができる。本明細書において詳細に説明するように、プロセッサ１１４を基準局１０２が更に使用して、インテグリティチェックまたはインテグリティ検証を行ない、そして各異なるＧＮＳＳ１０４，１０６，及び１０８に関するインテグリティ及び性能を監視することができる。
【００２１】
基準局１０２はまた、各ＧＮＳＳ１０４，１０６，及び１０８に関するインテグリティ及び性能に関するデータまたは情報だけでなく、他のパラメータ及び情報を含むデータベースを格納するメモリ１１６を含むことができる。
【００２２】
前に説明したように、システム１００は更に、複数の基準局１０２の各基準局からネットワーク１２０を介して送信されるインテグリティデータ及び性能データを受信するオペレーションセンター１１８を含むことができる。本明細書において詳細に説明するように、オペレーションセンター１１８は、基準局群１０２の各基準局からのインテグリティデータ及び性能データを取り込み、そして分析し、そしてメッセージまたはメッセージ群を、取り込んだインテグリティデータ及び性能データの分析に基づいて生成し、そしてユーザのｎａｖｃｏｍ（ナヴコム）機器１２２に送信するように適合させる。当該メッセージは、ｎａｖｃｏｍ機器１２２が補強及び支援のために使用することができる情報を含むことができるので、グローバル位置情報及びナビゲーション情報をユーザに、他のＧＮＳＳ群または補助ＧＮＳＳ群のうちの１つのＧＮＳＳからのように、全地球航法衛星システム１０４，１０６，及び１０８のうちの少なくとも１つの全地球航法衛星システムからｎａｖｃｏｍ機器が受信するナビゲーションデータを使用して供給することができる。システム１００は、複数のオペレーションセンター１１８を含むことができる。これらのオペレーションセンター１１８は、基準局群１０２と同様に地理的に分散させることができ、そして選択される地理的位置に、基準局グループ群１０２に対して配置することにより、システム１００の異なる構成要素の間の動作及び通信をより効率的に、かつより高い信頼度で行なうことができる。
【００２３】
オペレーションセンター１１８の１つの例は、図５を参照しながら詳細に説明されることになる。しかしながら、簡単に説明すると、図１に示す例示的なオペレーションセンター１１８は、ナビゲーションデータ及び他の情報を含む信号をＧＰＳ衛星、主衛星、及び他のＧＮＳＳ衛星または補助ＧＮＳＳ衛星から受信する受信機１２４または受信機群を含むことができる。オペレーションセンター１１８はまた、インテグリティデータ及び性能データを基準局群１０２からネットワーク１２０を介して受信するトランシーバ１２６を含むことができる。トランシーバ１２６または別のトランシーバは、補強情報及び支援情報を含むメッセージをユーザｎａｖｃｏｍ機器１２２にネットワーク１２０を介して、または別のセキュアネットワークを介して送信することができる。
【００２４】
オペレーションセンター１１８はまた、オペレーションセンター１１８の全体動作を制御するプロセッサ１２８を含むことができる。プロセッサ１２８はまた、インテグリティデータ及び性能データを取り込み、そして分析し、そしてユーザｎａｖｃｏｍ機器１２２宛のメッセージを、取り込んだインテグリティデータ及び性能データの分析に基づいて生成することができる。
【００２５】
オペレーションセンター１１８は更に、基準局群１０２に関連するデータ、及び全てのＧＰＳ、主ＧＮＳＳ衛星、及び他のＧＮＳＳ衛星、または補助ＧＮＳＳ衛星に関連するデータ、及びインテグリティデータ及び性能データの分析に関連するデータを含むデータベースを格納するメモリ１３０を含むことができる。
【００２６】
ユーザ機器１２２の１つの例は、図６を参照しながら詳細に説明されることになる。簡単に説明すると、ユーザ機器１２２は、ナビゲーションデータ及び他の情報をＧＰＳ衛星、または主ＧＮＳＳ衛星、及び他のＧＮＳＳ衛星または補助ＧＮＳＳ衛星から受信する受信機１３２または受信機群を含むことができる。ユーザ機器１２２はまた、メッセージ群をオペレーションセンター１１８から受信し、そして他のデータ、音声、及び／又はビデオを送受信する通信トランシーバまたはトランシーバ群１３４を含むことができる。
【００２７】
ユーザ機器１２２は更に、ユーザ機器１２２の全体動作を制御するプロセッサ１３６を含むことができる。プロセッサ１３６はまた、本明細書において説明される多段階インテグリティ検証、テスト、またはチェックだけでなく、ユーザの正確なグローバル位置情報及びナビゲーション情報を供給することに関連する他の動作を行なうように適合させることができる。
【００２８】
ユーザ機器１２２はまた、ユーザ機器１２２が正しく動作し、そして補強及び支援をユーザに対して行なって、全地球測位及びナビゲーションを極めて正確に行なうためのデータまたはデータベースを格納するメモリ１３８を含むことができる。
【００２９】
図２は、本開示の１つの実施形態によるマルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援方法２００の１つの例のフローチャートである。方法２００は、前に説明したシステム１００、及びシステム１００のシステム構成要素群において具体化することができ、そしてシステム１００、及びシステム１００のシステム構成要素群によって行なうことができる。図２の動作または機能は、システム１００のようなシステムの複数の異なる構成要素によって行なうことができる。従って、図２のフローチャートは複数の欄に分割され、各欄には、特定の欄における動作または機能を実行することができる構成要素の名前が付されている。
【００３０】
ブロック２０４では、ナビゲーション信号をＧＮＳＳ衛星２０６から宇宙空間に放送することができる。ＧＮＳＳ衛星は、米国衛星、またはＧＰＳ衛星、主衛星、または別のＧＮＳＳ衛星または補助ＧＮＳＳ衛星とすることができる。
【００３１】
ブロック２０８では、ナビゲーション信号を基準局２１０が受信することができる。基準局２１０が行なうとして以下に説明される動作または機能は、システム内の複数の基準局の各基準局に適用される。ブロック２１２では基準局２１０は、ナビゲーションデータを複数のＧＮＳＳ衛星から所定期間に亘って収集することができる。ブロック２１４では、局所ディファレンシャル補正量を基準局２１０によって求める、または生成することができる。局所ディファレンシャル補正量は、ブロック２１２において収集されるナビゲーションデータを使用して、そして基準局２１０の既知の地理的位置、及び基準局が静止しているという事実を利用して生成することができる。別の事業体によって普段は使用されることがない、または運用されない、或いは保有されない別のＧＮＳＳまたは補助ＧＮＳＳからの信号のようなＧＮＳＳ衛星信号の完全性は、基準局群２１０が静止しており、かつ所定ベクトルとして正確に判明している基準局群の位置が、衛星信号から得られる情報を使用するときの所定の許容誤差閾値を上回ることにより違反になる場合に、疑わしくなると考えられる。
【００３２】
ブロック２１６では、基準局２１０は、局所的なインテグリティ検証、テスト、またはチェックを行なって、ＧＮＳＳ２０６から受信するナビゲーション信号またはデータの信憑性または信頼性を検証することができる。インテグリティ検証を行なう方法の１つの例について、図４を参照しながら詳細に説明する。ブロック２１８では、インテグリティデータ及び性能データをオペレーションセンター２２０に送信することができる。データまたはメッセージ２２２は、前に説明したネットワークと同様の通信ネットワーク２２４を介して送信することができる。データまたはメッセージ２２２は、暗号化のような適切なセキュリティ対策を用いて送信することにより、セキュアネットワークを実現することができる、または当該ネットワークは、他の手段によって安全性を確保することにより、データまたはメッセージ２２２に対する改ざん、または妨害を防止することができる。
【００３３】
ブロック２２６では、オペレーションセンター２２０は、データを、複数の  基準局２１０の各基準局から収集することができる。ブロック２２８では、オペレーションセンターは、収集したインテグリティ情報を組み合わせることができ、そして別のグローバルインテグリティ検証またはチェックを、基準局群２１０の全てから取り込んだデータを使用して行なうことができる。グローバルインテグリティ検証またはインテグリティ監視の１つの例では、基準局位置が所定の値であると判明しており、かつ基準局速度がゼロであるという事実をモデル化する方程式系を使用することができる。全てのソースまたは基準局群２１０からの測定値群の全てを使用して、「パリティ」チェックを行なうことにより、異常測定値を、最小自乗パリティ空間（ｌｅａｓｔ  ｓｑｕａｒｅ  ｐａｒｉｔｙ  ｓｐａｃｅ）を使用して検出し、そして排除することができる。全てのインテグリティ問題をグローバルに検出する利点は、最良解が、入手可能な情報の全てを用いて得られることである。
【００３４】
ブロック２３０では、オペレーションセンター２２０は、ディファレンシャルグローバル補正量を生成することができる。ディファレンシャルグローバル補正量の生成は、基準局２１０に対応するブロック２１４に関連して説明した生成と同様とすることができ、そして当該生成では、局所ディファレンシャル補正量を基準局２１０から取り込むことができる。
【００３５】
ブロック２３２では、オペレーションセンター２２０は、エンドユーザｎａｖｃｏｍ機器に関する補強及び支援情報を含むメッセージまたはメッセージ群を、ブロック２２８におけるグローバルインテグリティ検証、及びブロック２３０におけるディファレンシャルグローバル補正量、及びオペレーションセンター２２０における他の分析に基づいて生成することができる。補強及び支援情報は、インテグリティ情報、支援情報、及びディファレンシャル補正量情報を含むことができる。インテグリティ情報は、各ＧＮＳＳに対応する完全性指標または表示、特定のＧＮＳＳに関する通知または警告、または他のインテグリティ関連情報またはデータを含むことができる。支援情報は、異なるＧＮＳＳへのアクセスに関する情報、何れのＧＮＳＳを使用するかに関する嗜好、最初にフィックス解を得るために要する時間などを含むことができる。ディファレンシャル補正量は、特定のＧＮＳＳから受信するナビゲーションデータを正しく使用するためのユーザｎａｖｉｃｏｍ機器に関する設定情報または調整情報を含むことができる。
【００３６】
ブロック２３４では、メッセージ２３６またはメッセージ群をユーザｎａｖｉｃｏｍ機器２３８に通信ネットワーク２３９を介して放送することができる。通信ネットワーク２３９は、通信ネットワーク２２４と同じとすることができる、または異なる通信ネットワークとすることができる。適切なセキュリティ対策を用いて、セキュアネットワークを実現することができる。例えば、メッセージ２３６を暗号化することができる、または他のセキュリティ技術を施すことができる。
【００３７】
ブロック２４０では、メッセージ２３６またはメッセージ群をユーザ機器２３８が受信することができる。ブロック２４２では、ユーザ機器２４２は更に、ナビゲーションデータまたはナビゲーション信号を含むＧＰＳ信号を、ユーザ機器２３８が主として、または普段使用する主ＧＮＳＳから受信することができる。ブロック２４４では、ユーザ機器２３８は、ＧＮＳＳ信号を別のＧＮＳＳ、または補助ＧＮＳＳ２０６から受信することができる。他のＧＮＳＳ、または補助ＧＮＳＳ２０６からのＧＮＳＳ信号は、ユーザ機器２３８が所定の状態において使用することができる。このような所定の状態の例では、１つのＧＮＳＳからのナビゲーションデータが壊れて、少なくとも１つの他のＧＮＳＳからのナビゲーションデータを使用して都市の谷間においてナビゲートされ、そして位置判定する必要がある環境において、または補強及び支援が利点をもたらす他の状況または環境において性能を向上させることができる。
【００３８】
ブロック２４６では、ナビゲーションデータを、オペレータセンター２２０からのメッセージ２３６で受信されるインテグリティ情報を使用してスクリーニングすることができる。ブロック２４８では、メッセージ２３６またはメッセージ群に含まれる全ての支援情報を適用して、ユーザ機器２３８を支援することにより、ユーザ機器２３８がグローバル位置情報及びナビゲーション情報をユーザに供給し易くすることができる。
【００３９】
ブロック２５０では、全てのディファレンシャル補正量をナビゲーションデータに、オペレータセンター２２０からのメッセージ２３６またはメッセージ群に含まれる情報に基づいて適用することができる。ブロック２５２では、ナビゲーション解またはグローバル位置を求めることができる。ナビゲーション解の計算では、公知の技術を使用する幾つかの異なるＧＮＳＳシステムからの擬似距離測定値及び搬送波位相測定値のような測定値を使用することができる。
【００４０】
図３は、本開示の１つの実施形態によるマルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システムにおいて使用することができる基準局３００の１つの例の模式ブロック図である。基準局３００は、図１の基準局群１０２の代わりに使用することができる。図２の基準局２１０の動作は、基準局３００において具体化することができ、そして基準局３００によって行なうことができる。基準局３００は、ナビゲーションデータを複数の異なるＧＮＳＳの各ＧＮＳＳから受信する１つ以上の受信機３０２を含むことができる。例えば、基準局３００は、ナビゲーションデータ及びグローバル位置データを米国ＧＰＳ衛星コンステレーションまたは主ＧＮＳＳから受信するＧＰＳ受信機または主受信機を含むことができる。基準局３００は更に、ナビゲーション信号及びグローバル位置信号を、ロシアＧｌｏｎａｓｓ（グロナス）ＧＮＳＳ、欧州Ｇａｌｌｉｌｅｏ（ガリレオ）ＧＮＳＳ、または中国Ｃｏｍｐａｓｓ（コンパス）ＧＮＳＳのような他のＧＮＳＳまたは補助ＧＮＳＳから受信する１つ以上の他のＧＮＳＳ受信機または補助ＧＮＳＳ受信機を含むことができる。
【００４１】
基準局３００は更に、１つ以上の受信機３０２が複数の異なるＧＮＳＳから受信するナビゲーションデータを処理するプロセッサ３０４を含むことができる。プロセッサ３０４は、ＧＰＳ衛星または主衛星から受信するＧＰＳ信号または主ＧＮＳＳ信号、及びナビゲーションデータを処理するモジュール３０６と、そして他のＧＮＳＳ衛星または補助ＧＮＳＳ衛星からの信号及びナビゲーションデータを処理するモジュール３０８と、を含むことができる。
【００４２】
プロセッサ３０４は、各異なるＧＮＳＳのインテグリティデータ及び性能データを監視し、そして各ＧＮＳＳに対応するディファレンシャル補正量を生成するように適合させる、またはプログラムすることができる。インテグリティデータ、性能データ、ディファレンシャル補正量データだけでなく、本明細書において説明される補強及び支援サービスを提供するために使用することができる他の情報は、メモリ３１０に保存することができる。メモリ３１０は、補強及び支援のためにエンドユーザ機器によって使用することができる異なるデータ及び情報を含むデータベースを維持し、そして格納することができる。
【００４３】
基準局３００は更に、インテグリティデータ及び性能データ、ディファレンシャル補正量データだけでなく、本明細書において説明される補強及び支援サービスを提供するために有用となり得る他の情報を、図１のオペレーションセンター１１８、及び図２のオペレーションセンター２２０のようなオペレーションセンターに送信する通信トランシーバ３１２を含むことができる。プロセッサ３０４は、インテグリティデータ及び性能データ、ディファレンシャル補正量データ、及び他の情報を暗号化して、セキュア送信を、図１のネットワーク１２０のような通信ネットワークを介して行なうように適合させることができる。
【００４４】
基準局３００は更に、複数のモードのうちの１つのモードで選択的に動作するように適合させることができる。例えば、これらのモードは、必ずしもこれらには限定されないが、自己測位及び自己校正モード、基準局／オペレーションセンター（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｓｔａｔｉｏｎ／ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｃｅｎｔｅｒ：ＲＳ／ＯＣ）連動測位及び校正モード、及び通常動作モードを含むことができる。プロセッサ３０４は、モジュール３１４〜３１８を含むことができ、これらのモジュールは、プロセッサ３０４上で動作して、選択することができる異なる動作モードの各動作モードを実行することができる。例えば、モジュール３１４は通常動作モードの場合に、プロセッサ３０４上で動作することができる。モジュール３１６は、プロセッサ３０４上で、ＲＳ／ＯＣ連動測位／校正モードの場合に動作することができ、そしてモジュール３１８は自己測位／自己校正モードの場合に、プロセッサ３０４上で動作することができる。通常モードで動作している基準局３００は、各ＧＮＳＳに対するインテグリティ監視を継続的に行なう、または補強及び支援のために現在使用されている特定の他のＧＮＳＳ、または補助ＧＮＳＳに対する監視を継続的に行なうように適合させる。インテグリティ監視を継続的に行なうために基準局３００において使用することができるインテグリティ監視方法の１つの例について、図４を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
モジュール３１６によって表わされるＲＳ／ＯＣ連動測位及び校正モードで動作している基準局３００は、各補助ＧＮＳＳ、または補強及び支援のために現在使用されているＧＮＳＳの擬似距離測定データ及び搬送波位相測定データを供給し、そして送信するように適合させることができる。図６を参照して詳細に説明されるように、オペレーションセンターは、別の基準局からの既に測位されている擬似距離測定データ及び搬送波位相測定データ、及びＲＳ／ＯＣ連動測位及び校正モードで動作している現在の基準局からの擬似距離測定データ及び搬送波位相測定データを使用することにより、このモードで動作している現在の基準局の正確な位置を求めることができる。
【００４６】
モジュール３１８によって表わされる自己測位及び自己校正モードで動作している基準局３００は、受信機自律型インテグリティ監視（ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ  ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ：ＲＡＩＭ）動作またはアルゴリズムを実行することができる。自己測位及び自己校正モードでは、基準局３００は更に、他のＧＮＳＳまたは補助ＧＮＳＳからのナビゲーションデータ及び他の全ての情報のインテグリティの検証を行なうことができ、そして基準局３００の所在地を求めることができる。自己測位及び自己校正方法の１つの例は、図５を参照しながら詳細に説明されることになる。
【００４７】
図４は、本開示の１つの実施形態によるＧＮＳＳのインテグリティを監視する方法４００の１つの例のフローチャートである。方法４００は、図３の基準局３００の通常動作モードの場合にモジュール３１４において具体化することができ、そして／またはモジュール３１４によって行なうことができる。ブロック４０２では、ナビゲーションデータを別のＧＮＳＳまたは補助ＧＮＳＳから受信することができる。ブロック４０４では、クロック推定値（または、ＧＰＳ衛星からの値である場合のＧＰＳクロック推定値）を、ＧＰＳ衛星群からのＧＰＳ信号群、または主衛星群からの信号群から求めることができ、これらの主衛星は利用することができる、またはこれらの主衛星から、基準局はＧＰＳ信号群または主信号群を受信することができる。
【００４８】
ブロック４０６では、基準局の通信範囲内の、または補強及び支援のために現在使用されているＧＮＳＳ衛星またはＧＮＳＳ衛星群の擬似距離は、補助ＧＮＳＳから受信するナビゲーションデータ、クロック推定値（または、ＧＰＳ衛星群からの値である場合のＧＰＳクロック推定値群）、及び基準局の既知の正確な位置を使用して予測することができる。
【００４９】
ブロック４０８では、ＧＮＳＳ利用可能衛星またはＧＮＳＳ利用可能衛星群、または基準局の視野に現在入っており、かつ補強及び支援サービスを提供するために使用されているＧＮＳＳ衛星群の擬似距離を測定することができる。
【００５０】
ブロック４１０では、予測擬似距離を測定擬似距離と比較することにより、予測擬似距離と測定擬似距離との間に差があるかどうかを判断することができる。ブロック４１２では、予測擬似距離と測定擬似距離との差が、所定閾値を上回っているかどうかを判断することができる。当該差が所定閾値を上回っている場合、方法４００はブロック４１４に進むことができる。ブロック４１４では、インテグリティ検証、テストまたはチェックが不合格になってインテグリティ検証不合格を示していることを通知する通知を生成し、そして／または提示することができる。他のＧＮＳＳまたは補助ＧＮＳＳからのナビゲーションデータは、補強及び支援サービスの提供に使用されるためには信頼することができない。
【００５１】
ブロック４１２において、予測擬似距離と測定擬似距離との差が所定の値を上回っていない場合、方法４００はブロック４１６に進むことができる。ブロック４１６では、インテグリティ検証、テストまたはチェックが合格になって、他のＧＮＳＳまたは補助ＧＮＳＳからのナビゲーションデータが、補強及び支援サービスの提供に使用されるために信頼できることを通知する通知を生成し、そして／または提示することができる。
【００５２】
図５は、本開示の１つの実施形態による基準局の自己測位及び自己校正方法５００の１つの例のフローチャートである。方法５００は、図３のモジュール３１８において具体化することができ、そして／またはモジュール３１８によって行なうことができる。ブロック５０２では、ＧＰＳ信号群または主信号群を、基準局の視野内の、または基準局が利用可能なＧＰＳ衛星群または主衛星群から受信することができる。ブロック５０４では、補助ＧＮＳＳ信号群を、基準局の視野内の、または基準局が利用可能な他のＧＮＳＳ衛星群または補助ＧＮＳＳ衛星群から受信することができる。
【００５３】
ブロック５０６では、受信機自律インテグリティ監視（ＲＡＩＭ）プロセスまたはアルゴリズムを、ＧＰＳ受信信号及びＧＮＳＳ受信信号または主ＧＮＳＳ受信信号及び補助ＧＮＳＳ受信信号を使用して実行することができる。自己測位及び自己校正モードは、Ｐ／Ｙ−コードＧＰＳ信号及び／又はＭ−コードＧＰＳ信号を基準局が受信することができる場合に、ＧＰＳナビゲーションデータまたは主ナビゲーションデータのみを使用して実行することができる。
【００５４】
ＲＡＩＭでは、冗長ＧＰＳ擬似距離測定値または冗長ＧＮＳＳ擬似距離測定値に関する異常（ｆａｕｌｔ）を検出する。すなわち、位置フィックスを得るために必要な数よりも多くの衛星を利用することができる場合、余剰の擬似距離は全て、算出位置に一致する必要がある。予測値とは大きく異なる擬似距離（すなわち、異常値）は、関連する衛星の故障、または別の信号インテグリティ問題（すなわち、電離層散乱など）を示唆することができる。従来のＲＡＩＭでは、故障検出（ＦＤ）しか利用しないが、より新規のＧＰＳ受信機は、故障衛星排除アルゴリズム（ｆａｕｌｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ：ＦＤＥ）を用いることができ、この故障衛星排除アルゴリズムによって、これらの受信機は、ＧＰＳ故障が発生している状態で動作を継続することができる。使用されるテスト統計は、擬似距離測定値残差（予測測定値と観測測定値との差）、及び冗長度の関数である。テスト統計は閾値と比較され、この閾値は、偽アラーム（Ｐｆａ）の確率、及び検出漏れ（Ｐｍｄ）の確率に関する要求に基づいて決定される。
【００５５】
ブロック５０８では、ナビゲーションデータの完全性は、基準局の既知の地理的位置、及び基準局が移動していない、または静止している事実に基づいて確認することができる。
【００５６】
ブロック５１０では、基準局の地理的位置は、ＧＰＳナビゲーションデータまたは所定の期間に亘って収集される主ナビゲーションデータを使用して、かつＧＰＳ利用測位技術を使用して求めることができる。ＧＰＳ利用測位技術は公知であり、例えば簡易最小二乗法を使用することができ、これにより、基準局位置、受信機クロックバイアス、及びクロックレート誤差を、或る期間に亘って受信する測定値によって求めることができる。
【００５７】
ブロック５１２では、受信しているナビゲーション信号群の予測精度を求めることができる。例えば、予測精度は、受信ナビゲーション信号群に関連する誤差群の共分散行列を使用して求めることができる。共分散行列は、誤差群の「共分散」及び「相関」を特徴量とする。当該行列の対角要素はベクトルの誤差群の各誤差の共分散である。共分散が大きくなると、誤差が変化する可能性が高くなり、その結果、誤差が大きくなることを意味する。より多くの測定値を時間の経過とともに受信すると、誤差に関する情報がより詳細になり、その結果、共分散がより小さくなる。受信しているナビゲーション信号群の予測精度、及び基準局の位置は、自己測位及び自己校正モードで継続的に更新することができるので、誤差群の共分散が十分小さくなると通常動作モードへの切り替えが可能になる。
【００５８】
図６は、本開示の１つの実施形態によるマルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システムにおいて使用することができるオペレーションセンター６００の１つの例の模式ブロック図である。オペレーションセンター６００は、図１のオペレーションセンター１１８の代わりに使用することができ、そして図２のオペレーションセンター２２０の動作または機能は、オペレーションセンター６００において具体化することができる、またはオペレーションセンター６００によって行なうことができる。オペレーションセンター６００は、ＧＮＳＳ信号群を受信する受信機６０２または受信機群を含むことができ、これらのＧＮＳＳ信号は、ＧＰＳ信号群または主ＧＮＳＳからの信号群、及び他のＧＮＳＳまたは補助ＧＮＳＳからの信号群を含むことができる。オペレーションセンター６００は更に、信号群及び／又はメッセージ群を本明細書に記載される基準局群及びユーザｎａｖｃｏｍ機器との間で送受信する通信トランシーバ６０４または通信トランシーバ群を含むことができる。
【００５９】
オペレーションセンター６００は更に、プロセッサ６０６を含むことができる。プロセッサ６０６は、オペレーションセンター６００の機能及び動作全体を制御することができる。プロセッサ６０６は、ＧＰＳ信号群及びデータ、または主ＧＮＳＳからの信号群及びデータを処理するモジュール６０８を含むことができる。プロセッサ６０６は更に、他のＧＮＳＳ信号及びデータ、または補助ＧＮＳＳ信号及びデータを処理するモジュール６１０またはモジュール群を含むことができる。
【００６０】
プロセッサ６０６は更に、複数の基準局からのインテグリティ情報を補強するモジュール６１２または手段を含むことができる。分析をオペレーションセンターによってインテグリティ情報に対して行なって、補強及び支援サービスを提供するために役立つ全てのパターン、傾向、または他の統計情報を求めることができる。
【００６１】
プロセッサ６０６は更に、基準局群を、各基準局がＲＳ／ＯＣ連動測位及び校正を行なう際に支援するモジュール６１４を含むことができる。これに関連して、オペレーションセンター６００は、ナビゲーションデータを、新規に設置される基準局から受信することができる。オペレーションセンター６００は、新規に設置される基準局からのナビゲーションデータを、既に測位及び校正されている基準局からの測定ナビゲーションデータと、ディファレンシャルＧＰＳ方式または同様の方式を使用して組み合わせることができる。ディファレンシャルＧＰＳ方式の１つの例では、擬似距離測定値の二重差、及び搬送波位相測定値の二重差を使用して、新規に設置される基準局を校正することができる。
【００６２】
オペレーションセンター６００は更に、メモリ６１６を含むことができる。メモリ６１６は、１つ以上のデータベースを格納することができる。１つのデータベース６１８には、必ずしもこれらには限定されないが、各基準局の識別情報、各基準局の位置、各基準局の校正状態及び精度、各基準局に対応するディファレンシャル補正量パラメータを含むデータを格納することができる。別のデータベース６２０には、ＧＰＳ衛星コンステレーションまたは主衛星コンステレーションに関するデータまたは情報を格納することができる。更に別のデータベース６２２〜６２４には、他のＧＮＳＳ衛星コンステレーションまたは補助ＧＮＳＳ衛星コンステレーションに関連するデータを格納することができる。
【００６３】
図７は、本開示の１つの実施形態によるマルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援システムに使用することができるユーザｎａｖｃｏｍ機器７００またはユーザｎａｖｃｏｍデバイスの１つの例の模式ブロック図である。ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００はモバイル機器であり、そしてＧＰＳ受信機または主ＧＮＳＳ受信機、補助ＧＮＳＳ受信機、及び本明細書において説明されるオペレーションセンターと通信し、そして他の通信デバイスまたは機器とデータ、音声、及びビデオ通信する通信機器の組み合わせとすることができる。ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００は、図１のシステム１００に使用されるモバイルユーザ機器１２２の代わりに使用することができる。図２のユーザ機器２３８に関連して説明される機能及び動作は、ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００において具体化することができる、またはユーザｎａｖｃｏｍ機器７００によって行なうことができる。
【００６４】
ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００は、複数の異なるＧＮＳＳからのナビゲーションデータを使用して、１つのＧＮＳＳからのナビゲーションデータが壊れている環境において、または他の或る理由により、少なくとも１つの他のグローバルナビゲーションシステムからのナビゲーションデータの使用を必要とする、または当該使用が利点をもたらす環境において性能を向上させるように適合させる。前に説明した機器と同じように、ｎａｖｃｏｍ機器７００は更に、メッセージまたはメッセージ群をオペレーションセンターから受信するように適合させる。オペレーションセンターからのメッセージに含まれる情報は、ｎａｖｃｏｍ機器７００が使用することができるので、少なくとも１つの他のＧＮＳＳのインテグリティ及び性能を検証することができる。
【００６５】
ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００は、ナビゲーション情報及び他のデータを、複数の異なる全地球航法衛星システムのうちの第１全地球航法衛星システムから受信する受信機及びアンテナ７０２を含むことができる。第１全地球航法衛星システムは、ＧＰＳ衛星システムまたは主ＧＮＳＳとすることができる。
【００６６】
ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００は更に、ナビゲーション情報及び他のデータを、複数の異なるＧＮＳＳのうちの少なくとも１つの他のＧＮＳＳまたは補助ＧＮＳＳから受信する１つ以上の更に別の受信機７０４を含むことができる。例えば、ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００は、信号群及びデータを、ロシアＧｌｏｎａｓｓ（グロナス）航法衛星コンステレーション、欧州Ｇａｌｉｌｅｏ（ガリレオ）ＧＮＳＳ、中国Ｃｏｍｐａｓｓ（コンパス）ＧＮＳＳ、及び他の何れかのＧＮＳＳから受信する受信機群及び関連するアンテナ群を含むことができる。別の実施形態では、ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００は、信号群及びデータを、複数の異なるＧＮＳＳから受信するように適合させた単一の受信機、及び関連するアンテナを含むことができる。
【００６７】
ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００は更に、メッセージまたはメッセージ群を、前に説明したオペレーションセンターと同様のオペレーションセンターから受信する通信トランシーバ７０８を含むことができる。当該メッセージは、補強及び支援情報を含むことができ、この情報をユーザｎａｖｃｏｍ機器７００が使用することにより、グローバル位置情報及びナビゲーション情報をユーザに、少なくとも１つの他のＧＮＳＳまたは補助ＧＮＳＳからのナビゲーションデータを使用して供給する。トランシーバ７０８は、他のデータ、音声、またはビデオ通信にも使用することができる、またはユーザｎａｖｃｏｍ機器は、このような通信を行なう１つ以上の他のトランシーバを含むことができる。
【００６８】
前に説明したように、ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００がオペレーションセンターから受信する補強及び支援情報は、オペレーションセンターが複数の基準局の各基準局から収集したインテグリティデータ及び性能データから生成することができる。各基準局は、ナビゲーションデータを複数の異なるＧＮＳＳから受信し、そして各異なるＧＮＳＳまたは補助ＧＮＳＳに関するインテグリティデータ及び性能データを監視するように適合させることができる。
【００６９】
ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００は更に、インテグリティ及び性能に関するデータ、及び補強及び支援に使用される他の情報を含むデータベースを格納するメモリ７１０を含むことができ、他の情報として、これらには限定されないが、航法衛星群の取得及び追尾支援、異なるＧＮＳＳ及び関連する衛星群に対応するディファレンシャル補正量、及び他のデータを挙げることができる。
【００７０】
ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００は更に、プロセッサ７１２を含むことができる。プロセッサ７１２は、ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００の動作全体を制御することができる。例えば、プロセッサ７１２は、プロセッサ７１２上で動作して、ＧＰＳ信号群及びデータ、または主ＧＮＳＳからの信号群及びデータを処理することができるモジュール７１４と、そしてプロセッサ７１２上で動作して、他のＧＮＳＳ信号群、または補助ＧＮＳＳ信号群及びデータを処理することができるモジュール７１６と、を含むことができる。
【００７１】
ユーザｎａｖｃｏｍ機器７００は更に、プロセッサ７１２上で動作して、ＧＮＳＳ群の各ＧＮＳＳからの、または補強及び支援のために現在使用されているＧＮＳＳからのナビゲーションデータに関する多段階インテグリティ検証、テスト、またはチェックを行なうモジュール７１８を含むことができる。多段階インテグリティ検証は、第１段階インテグリティ検証７２０を含むことができ、第１段階インテグリティ検証７２０では、第１インテグリティ指数を、ＧＮＳＳのインテグリティ及び性能に関するオペレーションセンターからのメッセージまたはメッセージ群から求めることができる。第２段階インテグリティ検証７２２では、第２インテグリティ指数を、ＲＡＩＭプロセスまたはアルゴリズムを使用して求めることができる。第３段階インテグリティ検証７２４では、第３インテグリティ指数を、センサ統合（ｍｕｌｔｉ−ｓｅｎｓｏｒ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を使用して求めることができる。センサ統合を使用する１つの例では、カルマンフィルタの観測残差（Ｋａｌｍａｎ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｒｅｓｉｄｕａｌｓ）、または残差による同様の方式を使用することができる。カルマンフィルタリングは、複数のソース（複数のセンサのような）からの測定値を組み合わせる（または、融合する）ために使用することができる方式である。カルマンフィルタでは、複数のソースからの測定値または情報を使用して、新規の測定値がどのような値になるのかを予測する。次に、新規の実際の測定値を、予測される測定値と比較する。測定された測定値と予測される測定値との差が、カルマンフィルタの観測残差として知られる（「ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ（イノベーション）」としても知られる）。更に、「共分散情報」に基づいて、「残差」がどの位大きな変動を持ち得るかについて予測を行なう。実際の残差値が、予測変動範囲を大幅に超える場合、これらの測定値が壊れていると疑われ、そしてこれによって、検出の問題またはインテグリティ問題が生じる。
【００７２】
更に別の実施形態が、以下に示すように更に権利請求される。
【００７３】
Ａ１０．マルチコンステレーション補強及び支援用ユーザｎａｖｃｏｍ機器であって：
ナビゲーション情報を、複数の異なる全地球航法衛星システムのうちの第１全地球航法衛星システムから受信し、そしてナビゲーション情報を、前記複数の異なる全地球航法衛星システムのうちの少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムから受信する少なくとも１つの受信機と；
メッセージをオペレーションセンターから受信するトランシーバと、を備え、前記メッセージは、補強及び支援情報を含み、該補強及び支援情報を前記ｎａｖｃｏｍ機器が使用することにより、グローバル位置情報及びナビゲーション情報をユーザに、前記少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムからのナビゲーションデータを使用して供給する、ユーザｎａｖｃｏｍ機器。
【００７４】
Ａ１１．前記オペレーションセンターから受信する前記補強及び支援情報は、前記オペレーションセンターが複数の基準局の各基準局から収集するインテグリティデータ及び性能データから生成され、各基準局は、ナビゲーションデータを前記複数の異なる全地球航法衛星システムから受信し、そしてインテグリティデータ及び性能データから生成され、各基準局は、ナビゲーションデータを前記複数の異なる全地球航法衛星システムから受信し、そして各異なる全地球航法衛星システムに関するインテグリティデータ及び性能データを監視するように適合させる、請求項Ａ１０に記載のユーザｎａｖｃｏｍ機器。
【００７５】
Ａ１２．更に、前記少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムからの前記ナビゲーションデータに関する多段階インテグリティ検証を行なうモジュールを備える、請求項Ａ１０に記載のユーザｎａｖｃｏｍ機器。
【００７６】
Ａ１３．前記多段階インテグリティ検証は：
第１インテグリティ指数を、前記オペレーションセンターからの前記メッセージ群から求める第１段階インテグリティ検証と；
第２インテグリティ指数を受信機自律インテグリティ監視アルゴリズムから求める第２段階インテグリティ検証と；
第３インテグリティ指数を、センサ統合を使用して求める第３段階インテグリティ検証と、
を含む、請求項Ａ１２に記載のユーザｎａｖｃｏｍ機器。
また、別の実施形態が以下に示すように更に権利請求される。
【００７７】
Ａ２０．マルチコンステレーションＧＮＳＳ補強及び支援方法であって：
ナビゲーション情報を、複数の異なる全地球航法衛星システムのうちの第１全地球航法衛星システムから受信するステップと；
ナビゲーション情報を、前記複数の異なる全地球航法衛星システムのうちの少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムから受信するステップと；
メッセージをオペレーションセンターから受信するステップであって、前記メッセージが、補強及び支援情報を含み、該補強及び支援情報をｎａｖｃｏｍ機器が使用することにより、グローバル位置情報及びナビゲーション情報をユーザに、前記少なくとも１つの他の全地球航法衛星システムからのナビゲーションデータを使用して供給する、前記受信するステップと、を含み、前記オペレーションセンターから受信する前記補強及び支援情報は、前記オペレーションセンターが複数の基準局の各基準局から収集するインテグリティデータ及び性能データから生成され、各基準局は、ナビゲーションデータを前記複数の異なる全地球航法衛星システムから受信し、そしてインテグリティデータ及び性能データから生成され、各基準局は、ナビゲーションデータを前記複数の異なる全地球航法衛星システムから受信し、そして各異なる全地球航法衛星システムに関するインテグリティデータ及び性能データを監視するように適合させる、方法。
【００７８】
特定の実施形態を本明細書において例示し、そして説明してきたが、この技術分野の当業者であれば、同じ目的を達成するために想定される全ての構成を、提示されるこれらの特定の実施形態の代わりに用いることができ、そして本明細書におけるこれらの実施形態は、他の用途を他の環境において有することができることを理解できるであろう。本出願は、本開示の如何なる適応形態または変更形態も包含するものである。以下の請求項は決して、本開示の範囲を本明細書において説明される特定の実施形態に限定するものではない。
【００７９】
これらの図におけるフローチャート及びブロック図は、本開示の種々の実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実施形態のアーキテクチャ、機能、及び動作を示している。この点に関して、フローチャートまたはブロック図における各ブロックは、指定論理機能（群）を実行する１つ以上の実行可能な命令を含むコードのモジュール、セグメント、または一部を表わすことができる。また、幾つかの別の実施形態では、ブロックに記載される機能群は、これらの図に説明される順番とは異なる順番で実行することができることに留意されたい。例えば、連続して示される２つのブロックは実際には、略同時に実行することができる、またはこれらのブロックは、実行される機能によって異なるが、逆の順番で実行することができる場合がある。また、ブロック図及び／又はフローチャート図の各ブロック、及びブロック図及び／又はフローチャート図のブロック群の組み合わせは、特定用途向けハードウェア系システム、または指定される機能または作用を実行するハードウェアコンポーネント及びソフトウェアコンポーネントの組み合わせ、或いは特定用途向けハードウェア及びコンピュータ命令の組み合わせによって実行することができることに留意されたい。
【００８０】
本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態について記述するためにのみ用いられるのであり、本開示を限定するために用いられるのではない。本明細書において使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、本文中に明確にそうではないことが指示されていない限り、複数形も含むように用いられる。更に、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び／又は「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という用語は、本明細書において使用される場合には、記載の特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又はコンポーネントの存在を指定し、かつ１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はこれらのグループの存在または追加を排除しないことを理解されたい。
【００８１】
以下の請求項における全ての手段またはステッププラス機能要素の対応する構造、材料、作用、及び均等物は、機能を、具体的に請求される他の請求要素と組み合わせて実行する如何なる構造、材料、または作用も含むものである。本開示の記載は、例示及び説明のためにのみ提示されており、網羅的に提示されるのではない、または開示される形態の開示内容に限定されるものではない。多くの変形及び変更は、この技術分野の当業者であれば、本開示の範囲及び思想から逸脱しない範囲で想到し得るであろう。実施形態は、本開示及び実際の応用形態の原理を最良に説明するために、かつこの技術分野の当業者が、種々の実施形態に、想定される特定の用途に適合するように種々の変形を加えた場合の開示内容を理解することができるように選択され、そして記載されている。
【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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【国際調査報告】
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