(57)【要約】  長い時間帯に亘って放送軌道暦データなしで位置情報を決定するためのデバイス及び方法が記述されている。サーバ又はクライアントデバイスは、衛星測位システムの衛星の履歴状態データを受信又は収集し、将来の時間帯に亘って将来の衛星軌道の予測を作成する。サーバが予測を作成した場合には、その予測は、その後クライアントデバイスに転送される。クライアントデバイスは、当該時間に適した予測を選択する。この時間は、少なくとも７暦日の期間中の任意の時間であり得る。クライアントデバイスは、予測に関する情報を使用して衛星状態を再構築し、その再構築された衛星状態を使用して、クライアントデバイスの現在の場所及び時間に適した衛星信号を取得する。クライアントデバイスは、衛星状態の情報及び衛星信号のタイミング情報を使用して、その位置を決定及び／又は追跡する。
2008513738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信リンクを介して予測された衛星状態を表すデータを受信する第１の通信システムであって、前記予測された衛星状態が、衛星測位システムの少なくとも１つの衛星の履歴衛星状態データを使用して、将来の時間帯に亘って連続的に作成される、第１の通信システムと、
前記受信されたデータを使用して、少なくとも１つの前記時間帯に亘って少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築する予測ジェネレータと、
前記少なくとも１つの再構築された衛星状態を使用して、衛星信号を取得する少なくとも１つの信号プロセッサと、を備えたポータブル通信デバイス。
【請求項２】
クライアントデバイスの位置を決定する方法であって、
衛星測位システムの少なくとも１つの衛星の履歴状態データを受信する工程と、
前記履歴状態データを使用して、将来の時間帯に亘って衛星状態を連続的に予測する工程と、
前記予測された衛星状態を表すデータを第１の通信リンクを介して前記クライアントデバイスに転送する工程と、
前記転送されたデータを使用して、前記クライアントデバイスにおいて少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築する工程と、
第２の通信リンクで受信された衛星データのタイミング情報と共に、前記少なくとも１つの再構築された衛星状態を使用して、前記クライアントデバイスの位置を決定する工程とを含む方法。
【請求項３】
前記履歴状態データが、衛星位置状態ベクトルと、衛星速度状態ベクトルと、衛星クロックバイアスと、衛星クロック速度誤差との少なくとも１つを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記履歴状態データが、データベースとの少なくとも１つの接続を介して受信され、前記履歴状態データが、少なくとも１つのサーバに伝達される請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記接続が、地上ネットワークとの、有線接続と、無線接続と、有線／無線接続の少なくとも１つを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
衛星状態を連続的に予測する前記工程が、将来の衛星軌道についての衛星位置状態ベクトル及び衛星速度状態ベクトルと前記衛星についての将来の衛星クロックバイアス及び衛星クロック速度誤差との少なくとも１つを予測する工程を含む請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記将来の時間帯が１つまたはそれ以上の連続したサブ期間を含んでおり、
各サブ期間が予め指定された時間間隔に亘る請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記将来の時間帯が、全体で、少なくとも７暦日の長さを有する時間間隔に亘る請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記将来の時間帯が、それぞれ少なくとも４時間の長さを有する複数の時間帯を含む請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記予測された衛星状態を表すデータを転送する前記工程が、
前記予測された衛星状態を複数組の圧縮パラメータに圧縮することにより前記データを作成する工程と、
単一送信及び多重送信の少なくとも１つを使用して、前記複数の組の圧縮パラメータを前記クライアントデバイスに転送する工程とを含む請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
それぞれの組の圧縮パラメータが、前記将来の時間帯の１つの期間についての前記予測された衛星状態に対応する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記期間が、約４時間の長さである請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第１の組の圧縮パラメータが、第１の将来の時間帯についての前記予測された衛星状態のすべてのパラメータを含み、
第２の組の圧縮パラメータが、第２の将来の時間帯についての前記予測された衛星状態のパラメータが計算される差分情報を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記差分情報が、前記第１の組の圧縮パラメータに対して定義される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
データを転送する前記工程が、前記クライアントデバイスから受信された要求信号に応答してデータを転送する工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
データを転送する前記工程が、少なくとも１つの放送メッセージを使用してパラメータを転送する工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の通信リンクが、有線接続と、無線接続と、有線／無線接続との少なくとも１つを含む請求項２に記載の方法。
【請求項１８】
前記クライアントデバイスの少なくとも１つのメモリ領域内に、前記受信されたパラメータを格納する工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項１９】
前記転送されたデータが、ケプラーパラメータを含み、
前記少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築する前記工程において、前記転送されたケプラーパラメータの選択されたものを使用して、ケプラーの運動方程式を解く請求項２に記載の方法。
【請求項２０】
前記転送されたデータが、前記予測された衛星状態のサブセットを含み、
前記少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築する前記工程が、
前記クライアントデバイスの少なくとも１つのメモリ領域から、前記将来の時間帯の少なくとも１つの選択された期間に対応する前記転送された予測された衛星状態を検索する工程と、
前記少なくとも１つの再構築された衛星状態を提供するために、前記検索された転送された予測された衛星状態を使用して、衛星の動的運動についての方程式を数値積分する工程とをさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項２１】
前記衛星からの軌道暦データがないことを検出する工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項２２】
前記デバイスにおいて完全性モニター（Integrity monitoring）を遂行する工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項２３】
クライアントデバイスの位置を決定する方法であって、
衛星測位システムの少なくとも１つの衛星の履歴状態データを受信する工程と、
前記履歴状態データを使用して、将来の時間帯に亘って衛星状態を連続的に予測する工程と、前記予測された衛星状態を表すパラメータをサーバから前記クライアントデバイスに転送する工程と、
前記転送されたパラメータを使用して、少なくとも１つの前記将来の時間帯についての少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築する工程と、
前記少なくとも１つの再構築された衛星状態を使用して、前記クライアントデバイスにおいて、将来の時間における将来の衛星状態を作成する工程とを含む方法。
【請求項２４】
クライアントデバイスの位置を決定する方法であって、
第１の通信チャネルを通じて衛星測位システムの衛星に対応する履歴軌道データを受信する工程と、
前記履歴状態データを使用して、将来の時間帯に亘って将来の衛星軌道の予測を作成する工程と、
前記予測を使用して、衛星状態を作成する工程と、
前記作成された衛星状態を使用して、第２の通信チャネルを通じて衛星信号を取得する工程と、
前記作成された衛星状態及び前記取得された衛星信号内のタイミングデータを使用して、前記クライアントデバイスの位置を決定する工程とを含む方法。
【請求項２５】
衛星測位システムの衛星の履歴状態データを受信する第１の通信構成要素と、
前記履歴状態データを使用して、将来の時間帯に亘って将来の衛星状態の予測を連続的に作成する第１の信号処理構成要素と、
前記予測された衛星状態を表す複数組のパラメータを作成する第２の信号処理構成要素であって、それぞれの組のパラメータが、前記将来の時間帯の少なくとも１つの期間に亘る予測された衛星状態の情報を含む、第２の信号処理構成要素と、
前記作成された複数組のパラメータをポータブル電子デバイスに転送する第２の通信構成要素であって、前記ポータブル電子デバイスが、前記転送された複数組のパラメータを使用して、少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築する、第２の通信構成要素とを備える通信システム。
【請求項２６】
それぞれの前記ポータブル電子デバイスが、
第１の通信チャネルを介して前記転送された複数組のパラメータを受信する第１の通信システムと、
第２の通信チャネルを介して前記衛星からデータを受信する第２の通信システムと、
前記転送された複数組のパラメータの少なくとも１つを使用して、前記ポータブルデバイスにおいて前記少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築する衛星状態リコンストラクタと、
前記少なくとも１つの再構築された衛星状態を使用して衛星信号を取得するよう構成された少なくとも１つの信号プロセッサとを備えた請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
処理システムにおいて実行されると、デバイスの位置を決定する実行可能な命令を含むコンピュータ読取可能媒体であって、
衛星測位システムの衛星に対応する履歴軌道データを受信する処理と、
前記履歴状態データを使用して、将来の時間帯に亘って将来の衛星軌道の予測を作成する処理と、
前記予測された将来の衛星軌道を使用して、少なくとも１つの再構築された衛星状態を再構築する処理と、
前記少なくとも１つの再構築された衛星状態を使用して、衛星信号を取得する処理と、
前記少なくとも１つの再構築された衛星状態及び前記取得された衛星信号からのタイミングデータを使用して、位置を決定する処理によって、前記デバイスの位置を決定する、コンピュータ読取可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される実施形態は、衛星測位システム及び方法に関する。より詳細には、放送形態の軌道暦（ephemeris）情報を使用しない位置の決定に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星測位システムには、常に軌道情報及び測距信号を受信機に送信している地球周回軌道衛星群が含まれている。衛星測位システムの一例として、地球周回軌道衛星（ＧＰＳ衛星、衛星ビークル、又はスペースビークルとも呼ぶ）の一群を含む、全地球測位システム（ＧＰＳ）がある。ＧＰＳ衛星は、非常に正確な軌道で一日に地球の周りを２周し、信号情報を地球に送信する。衛星信号情報は、ポータブルユニットや移動ユニット内にある、又は基地局及び／又はサーバ上の固定された位置にあるＧＰＳ受信機によって受信される。
【０００３】
ＧＰＳ受信機は、衛星信号情報を使用して、受信機の正確な場所を計算する。一般に、ＧＰＳ受信機は、衛星によりＧＰＳ信号又は衛星信号が送信された時間とその信号が受信機で受信された時間とを比較する。このような衛星信号が受信された時間と送信された時間との差により、送信衛星からの受信機の距離に関する情報が受信機に提供される。受信機は、さらにいくつかの衛星からの擬似距離測定（擬似とは、その距離情報がＧＰＳ衛星クロックと受信機クロックとの間の食い違いに比例する量によって補正されるためである）を使用することによって、その位置を決定することができる。ＧＰＳ受信機は、少なくとも４つの衛星からの受信信号を使用して三次元位置（緯度、経度、及び高度）を計算する、又は（高度がわかっている場合には）少なくとも３つの衛星を使用して二次元位置を計算する。
【０００４】
ＧＰＳ技術がより経済的かつコンパクトなものとなるにつれて、コンシューマアプリケーションとしてより一般的に使用されるようになってきた。例えば、ＧＰＳシステムは、一般航空機及び民間航空機のナビゲーションのために使用されるばかりでなく、仕事や趣味で船に乗る人たちによっても使用されている。他に一般消費者のＧＰＳの使用としてよく知られているものには、数例を挙げれば、自動車のナビゲーションシステム、建設機械、及び農業機械での使用、及びハイキングをする人、マウンテンバイクに乗る人、及びスキーヤーによる使用がある。さらに、資産管理、針路変更ごとの経路設定、及び友達探しなどの、多くの位置情報サービスが現在利用可能である。ＧＰＳ技術が非常に多くのコンシューマアプリケーションを有するため、数例を挙げれば、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、及びパーソナルコンピュータ（ＰＣ）のような、様々なポータブル電子デバイスによって採用される、付加的なアプリケーションとして人気を博してきている。一般消費者におけるＧＰＳ技術の人気の結果として、ＧＰＳにより一般消費者に提供される位置情報に対する依存度が増し、この結果、ＧＰＳシステムが最適でない状況で動作している場合にも、ＧＰＳシステムが信頼できる位置情報を提供することが要求されるようになってきた。
【０００５】
ＧＰＳ衛星信号は、見通し線に沿って伝わる。つまり、雲、ガラス、及びプラスチックは通過するが、建物や山などのほとんどの固体物は通らない。その結果、一般に、ＧＰＳ受信機は、建物の内部、洞窟の中、その他、地中や水中などの、充分な衛星信号を受信することが不可能な場所を除いて、あらゆる所で使用可能である。ＧＰＳ受信機は、位置情報を決定する場合、通常、衛星信号からの情報に頼っており、この情報がない場合には、位置の決定は不可能となる。この衛星信号情報は、受信機への軌道暦及び天体暦（almanac）データと共に、擬似ランダムコードを含む。擬似ランダムコードとは、対応する信号を送信している衛星を識別し、受信機が距離測定を行うことを補助するコードである。天体暦データは、数日又は数週間に亘る長い時間間隔に亘っていつでも、衛星群のそれぞれのＧＰＳ衛星がどこにいるかをＧＰＳ受信機に知らせる。軌道暦データも同じであるが、２、３時間というより短い時間間隔に亘るものであり、はるかに精度が高い。
【０００６】
それぞれの衛星によって連続的に送信される放送軌道暦（broadcast ephemeris）データは、衛星の軌道についての重要な情報と、この軌道情報の有効時間とを含む。特に、ＧＰＳ衛星の放送軌道暦データは、約４時間先までの衛星の状態を予測する。状態の予測は、衛星の位置、速度、クロックバイアス、及びクロックドリフトの予測を含む。より詳細には、放送軌道暦データは、付加的に補正されるケプラー要素楕円を表しており、これにより、放送軌道暦データの有効期間中はいつでも、地球中心−地球固定（ＥＣＥＦ）座標系において衛星の位置を計算することができる。通常、位置を決定するのに、放送軌道暦データは不可欠である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
放送軌道暦データが４時間の間隔に亘ってのみ有効であり、かつ位置決定に不可欠であることを考慮すると、前に収集した放送軌道暦データの有効時間が切れてしまい、受信機が衛星の状態を計算する必要がある場合に、ＧＰＳ受信機は、新しい放送軌道暦データを収集する必要がある。新しい放送軌道暦データは、ＧＰＳ衛星から直接送信されたり、サーバから再送信されて収集される。しかし、ＧＰＳ衛星から又はサーバから、新しい放送軌道暦データを収集することが不可能な状況がある。新しい放送軌道暦データを収集できない状況の例として、数例を挙げれば、衛星信号の信号強度が低いために、受信された衛星信号からの軌道暦データの復号化／復調が妨げられる状況、クライアントがサーバのカバー範囲外にある状況、及び／又は何らかの理由によりサーバが利用できない状況がある。ＧＰＳ受信機は、新しい放送軌道暦データが利用できない場合、通常、位置情報を提供することができない。
【０００８】
さらに、ＧＰＳ受信機が、ＧＰＳ衛星及び／又はサーバから放送軌道暦情報を受信し得る位置にあり、かつ信号を適切に復号する場合にも、受信して復号化するプロセスは、実質的に処理時間に追加される。この追加された処理時間によって、測位するまでの時間（ＴＴＦＦ）が直接的に増加し、また受信機の電力使用が増加する。その使用が受信機及び受信機の電力性能に対するものである場合（例えば、携帯電話などのクライアントデバイスに搭載されるＧＰＳ受信機は、より厳しい電力使用上の制約条件を有する）、ＴＴＦＦ及び電力使用の両方の増加は、ユーザにとって受け入れがたいことであり得る。コンシューマデバイスにおけるＧＰＳの使用が増加してきたため、またこのようなデバイスによって提供される情報に対する依存度が増加してきたため、ＧＰＳ受信機が位置情報を提供し得ない及び／又は時間及び電力効率の良い方法で位置を提供し得ない状況の数を減少させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、第１の通信リンクを介して予測された衛星状態を表すデータを受信する第１の通信システムであって、予測された衛星状態は、衛星測位システムの少なくとも１つの衛星の履歴衛星状態データを使用して、将来の時間帯に亘って連続的に作成され、受信されたデータを使用して、少なくとも１つの時間帯に亘って少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築する予測ジェネレータと、少なくとも１つの再構築された衛星状態を使用して衛星信号を取得する少なくとも１つの信号プロセッサと、を含む、ポータブル通信デバイスが設けられる。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、衛星測位システムの少なくとも１つの衛星の履歴状態データを受信する工程と、履歴状態データを使用して、将来の時間帯に亘って衛星状態を連続的に予測する工程と、予測された衛星状態を表すデータを第１の通信リンクを介してクライアントデバイスに転送する工程と、転送されたデータを使用して、クライアントデバイスにおいて少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築する工程と、第２の通信リンクで受信された衛星データのタイミング情報と共に、少なくとも１つの再構築された衛星状態を使用して、クライアントデバイスの位置を決定する工程とを含む、クライアントデバイスの位置を決定する方法が実現される。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、衛星測位システムの少なくとも１つの衛星の履歴状態データを受信する工程と、履歴状態データを使用して、将来の時間帯に亘って衛星状態を連続的に予測する工程及び予測された衛星状態を表すデータをサーバからクライアントデバイスに転送する工程と、転送されたデータを使用して、少なくとも１つの将来の時間帯についての少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築する工程と、少なくとも１つの再構築された衛星状態を使用して、将来の時間にクライアントデバイスにおいて将来の衛星状態を作成する工程とを含む、クライアントデバイスの位置を決定する方法が実現される。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、第１の通信チャネルを通じて衛星測位システムの衛星に対応する履歴軌道データを受信する工程と、履歴状態データを使用して、将来の時間帯に亘る将来の衛星軌道の予測を作成する工程と、その予測を使用して衛星状態を作成する工程と、作成された衛星状態を使用して、第２の通信チャネルを通じて衛星信号を取得する工程と、作成された衛星状態及び取得された衛星信号内のタイミングデータを使用して、クライアントデバイスの位置を決定する工程とを含む、クライアントデバイスの位置を決定する方法が実現される。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、衛星測位システムの衛星の履歴状態データを受信する第１の通信構成要素と、履歴状態データを使用して、将来の時間帯に亘って将来の衛星状態の予測を連続的に作成する第１の信号処理構成要素と、予測された衛星状態を表す複数組のパラメータを作成する第２の信号処理構成要素であって、それぞれの組のパラメータは、将来の時間帯の少なくとも１つの期間に亘る予測された衛星状態の情報を含んでおり、転送された複数組のパラメータを使用して少なくとも１つの再構築された衛星状態を選択的に再構築するポータブル電子デバイスに、作成された一連のパラメータを転送する第２の通信構成要素とを含む、通信システムが実現される。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、処理システムにおいて実行される場合に、衛星測位システムの衛星に対応する履歴軌道データを受信する処理と、履歴状態データを使用して将来の時間帯に亘って将来の衛星軌道の予測を作成する処理と、予測された将来の衛星軌道を使用して少なくとも１つの再構築された衛星状態を再構築する処理と、少なくとも１つの再構築された衛星状態を使用して衛星信号を取得する処理と、少なくとも１つの再構築された衛星状態及び取得された衛星信号からのタイミングデータを使用して位置を決定する処理とによりデバイスの位置を決定する実行可能な命令を含む、コンピュータ読取可能媒体が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
長期間に亘って放送軌道暦データを使用せずに衛星の軌道暦を決定するためのデバイス及び方法が記述されている。サーバ又はクライアントデバイスは、衛星測位システムの衛星の履歴状態データを受信又は収集し、将来の時間帯に亘る将来の衛星軌道の予測を作成する。サーバが予測を作成すると、その後、その予測はクライアントデバイスに転送される。位置決定の時間を選択すると、クライアントデバイスは、その選択された時間に適した衛星軌道の予測を選択する。クライアントデバイスは、その予測を使用して、将来の時間に亘るナビゲーション解を作成し、そのナビゲーション解を使用して、クライアントデバイスの現在の場所に適した衛星信号を取得する。クライアントデバイスは、予測された衛星状態情報及び衛星信号の測定されたタイミング情報を使用して、自身の位置を決定及び／又は追跡する。
【００１６】
下記には、測位システムの実施形態について十分な理解が得られるよう、かつ、これについての記述を可能にするよう、数多くの具体的な詳細を紹介する。しかし、当業者なら、１つ又は複数の具体的な詳細がなくても、又は他の構成要素、システムなどと共に、測位システムが実現され得ることを認識されるであろう。また、測位システムの態様を曖昧なものにしないよう、周知の構造又はオペレーションについては図示又は詳細な記述をしていない。
【００１７】
以下に示す図は、本発明の実施形態についての記述を補うためであり、限定的なものでも制限的なものでもない。なお、これらの図中の同じ参照符号は、同じ要素を表している。
【実施例】
【００１８】
図１は、放送軌道暦データを使用せずに位置情報を提供する１つまたはそれ以上のクライアントデバイス１１０を備えた、典型的なシステム１００を示すブロック図である。システム１００は、少なくとも１つのクライアントデバイス１１０と、少なくとも１つのサーバシステム１２０又はサーバネットワーク１２０（ここではサーバ１２０と呼ぶ）とを含む。クライアントデバイス１１０は、ＧＰＳ信号１９２を介して視野内のＧＰＳ衛星１９０から情報を受信する。クライアントデバイス１１０及びサーバ１２０は、無線及び／又は有線接続１２２を有する少なくとも１つの通信チャネル又はリンク１２２を介して通信する。一実施形態のサーバ１２０はさらに、少なくとも１つのチャネル又はリンク１３２を介して、過去のＧＰＳ衛星軌道に関するデータを要求及び／又は受信するよう、１つまたはそれ以上のデータベース１３０と通信する。サーバ１２０とデータベース１３０との間のリンク１３２は、無線及び／又は有線接続の少なくとも１つを含む。代替実施形態のリンク１３２は、１つまたはそれ以上のネットワークタイプを有する１つまたはそれ以上のネットワーク（図示せず）を含み得る。
【００１９】
一実施形態のクライアントデバイス１１０は、ポータブル通信デバイス、ポータブル位置追跡デバイス、携帯電話、位置追跡デバイスに接続された及び／又は一体化された携帯電話、モバイル電子デバイス、モバイル通信デバイス、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、及び他のプロセッサベースのデバイスを含むが、これらに制限されるものではない。一例として、クライアントデバイス１１０は携帯電話１１０であり、サーバ１２０は、セルラーサービスプロバイダのネットワークに接続され、通信リンク１２２は無線接続である。別の例として、クライアントデバイス１１０はＰＤＡ１１０であり、サーバ１２０はＧＰＳサービスプロバイダのサーバであり、通信リンク１２２は、インターネットを使用する無線及び／又は有線接続である。これらの形態は、単なる例として示したものであり、本明細書に記述されている実施形態を制限するものではない。
【００２０】
一般に、一実施形態のサーバ１２０は、任意の継続時間の所定の期間に亘ってすべてのＧＰＳ衛星１９０の状態を連続的に予測する。サーバ１２０は、データベース１３０から受信された履歴情報を使用して、パラメータを衛星に対する力のモデルに適合させることにより予測を作成してもよい。衛星に対する力のモデルは、その衛星の過去の軌道データを使用して、それぞれの衛星について導き出される。力のモデルに適合するパラメータが発見されると、サーバ１２０は、衛星の動的運動についての方程式の数値積分法においてその適合されたパラメータを使用する。これから、将来の時間帯に亘る予測された衛星状態が作成される。これらの予測された衛星状態を衛星の軌道暦と表現することもある。
【００２１】
当業者には、用語「軌道暦（ephemeris）」が厳密な意味で使用されていることが理解されよう。ＧＰＳ技術においては、ＧＰＳ衛星によるケプラーパラメータの送信を「放送軌道暦（broadcast ephemeris）」と呼ぶことが慣例であるが、ケプラーパラメータは、「真の」衛星の軌道暦ではなく、衛星の軌道暦から導き出されたパラメータである。ＧＰＳ衛星からのケプラーパラメータの従来の送信を「放送軌道暦」と呼ぶことは、ＧＰＳ技術において確固として定着した慣行であり、単に衛星の軌道暦から導き出されたケプラーパラメータなどのパラメータとの混乱を回避するよう、サーバ１２０による数値積分法の結果を「予測された衛星状態」と呼ぶ。この点において、クライアントデバイス１１０による衛星状態情報の予測もまた、「真の」軌道暦の予測である。しかし、この予測情報をケプラーパラメータなどのパラメータと区別するために、クライアントデバイス１１０からの予測を「再構築された衛星状態」情報と表す。
【００２２】
本明細書にさらに説明するように、サーバ１２０が、予測された衛星状態情報をケプラーパラメータなどのパラメータに圧縮又は短縮し、次いで、これがリンク１２２を通じてクライアントデバイス１１０に送信されるので、この区別は、重要なものとなる。代替形態として、サーバ１２０が、予測された衛星状態情報自体のいくつか又はすべてを、リンク１２２を通じてクライアントデバイス１１０に送信してもよい。クライアントデバイス１１０は、予測された衛星状態情報を受信すると、この予測された状態情報を処理して、所望の再構築された衛星状態情報を提供してもよい。同様に、クライアントデバイス１１０は、ケプラーパラメータなどの「圧縮された状態情報」を受信した場合、この圧縮された状態情報を処理して、所望の再構築された衛星状態情報を提供してもよい。送信される情報のタイプは、送信されなければならない情報量と、サーバ１２０から送信された情報を使用して再構築された衛星状態を決定するようクライアントデバイス１１０が遂行しなければならない処理量との間のトレードオフを意味する。このように、ユーザが、リンク１２２全体の帯域幅の要求とクライアントデバイス１１０における処理要求とのバランスをとってもよい。
【００２３】
再びデータベース１３０について言及すると、データベース１３０の履歴軌道又は状態データは、主に、衛星軌道の履歴位置状態ベクトルと衛星クロックバイアスとを含むが、他の情報も含み得る。より具体的には、履歴状態データは、衛星位置状態ベクトル、衛星速度状態ベクトル、衛星クロックバイアス、及び衛星クロック速度誤差の、少なくとも１つ又はいくつかの組合せを含む。データベース１３０は、サーバシステム１２０の１構成要素でもよく、独立のサーバ又はシステムでもよい。さらに、データベース１３０は、このような履歴情報の適切なプロバイダのデータベースでもよい。履歴衛星情報が受信されるプロバイダの一例に、国際ＧＰＳ機構（ＩＧＳ）がある。代替形態として、履歴衛星データは、サーバ１２０の構成要素によって作成され、提供される。
【００２４】
サーバ１２０によるデータベース１３０からの衛星データの処理についてさらに述べる。サーバ１２０は、データベース１３０からの衛星データを使用して衛星状態を予測する予測ジェネレータ１１６を含む。これらの予測された衛星状態は、将来の時間帯に亘る。上述したように、これらの予測は、パラメータを衛星に対する力のモデルに適合させることによって行ってもよい。衛星に対する力のモデルは、その衛星の過去の軌道データを使用して、それぞれの衛星について導き出される。力のモデルに適合するパラメータが発見されると、予測ジェネレータ１１６は、衛星の動的運動についての微分方程式の数値積分法においてその適合されたパラメータを使用し、それにより、予測された衛星状態が将来の期間に亘って周期的に作成される。予測された衛星状態は、将来の衛星軌道の位置状態ベクトルと、将来の衛星軌道の速度状態ベクトルと、将来の衛星クロックバイアス及び衛星ドリフトとの予測を含むが、これらに制限されるものではない。一般に、予測された衛星状態によって予測される将来の期間の長さは、この結果生じる予測された衛星状態の許容誤差に依存することが理解されよう。例えば、±４０メートルの半径誤差が許容される場合、７暦日の期間に及ぶ予測された衛星状態を提供するよう、衛星の動的運動について従来の数値積分法が使用されることがある。実際、以下の説明においては、予測される期間は７暦日であると仮定する。しかし、本発明は、この特定の予測期間に制限されるものではなく、いろいろな範囲の期間を含む。さらに、予測された衛星状態の間の期間（「サブ期間」と表すこともある）もまた、任意である。以下の説明においては、１５分であると仮定する。出願時に３２機である動作中のＧＰＳ衛星のすべてについてこの予測が行われる。したがって、予測ジェネレータ１１６が、相当な数の予測された衛星状態（即ち、７日×３２衛星×２４時間／日×（４つの１５分の期間）／時＝２１,５０４の予測された衛星状態）を作成することが理解されよう。一実施形態においては、サーバ１２０は、単にこれらの予測された衛星状態のすべてをクライアントデバイス１１０に送信してもよい。予測された衛星状態が１５分間隔で衛星の軌道暦の予測を表すので、クライアントデバイス１１０は、任意の時間に関連して、適切な予測された衛星状態を単に補間することにより、７暦日期間内の任意の時間で再構築された衛星状態を決定し得る。しかし、このような実施形態においては、無線リンク１２２に対してかなりの帯域幅の要求が生じ、またクライアントデバイス１１０においてメモリ１０６内にかなりのメモリ空間が必要となることが理解されよう。したがって、送信される予測された衛星状態はもっと少なくてもよい。例えば、１５分間隔ではなく、７暦日内の２４時間のサブ期間に亘って一定の間隔で１つの予測された衛星状態が送信される。クライアントデバイス１１０は、この結果生じた、送信された７暦日の予測された衛星状態からの関連状態を使用して、７暦日期間内の任意の時間で再構築された衛星状態を決定し得る。しかし、このような作成は、必然的にすべての２１,５０４の予測された状態を受信する場合より複雑なものとなる。実際、このような作成は��サーバ１２０について述べた衛星の運動の一組の修正された微分方程式の数値積分法を使用して遂行してもよい。したがって、システム１００内に移植される「データ圧縮」の一形態には、予測された衛星状態の１サブセットの送信が必要であることが理解されよう。
【００２５】
無線リンク１２２に対する帯域幅の要求を制限するための別の形態のデータ圧縮が、予測された状態をケプラーパラメータなどのパラメータに変換することによって遂行されてもよい。したがって、サーバ１２０は、パラメータジェネレータ１１７を含んでもよい。チェビシェフ近似などの他のタイプのパラメータが使用されることがあるが、以下の説明においては、パラメータジェネレータ１１７によって作成されるパラメータはケプラーパラメータであると仮定する。データ圧縮が実施されるかどうかに関係なく、サーバ１２０は、通信システム１１３と、プロセッサ１１４と、メモリ１１５とを含んでいてもよい。サーバ通信システム１１３は、クライアントデバイス１１０及び他の任意のシステムサーバとの通信をサポートするための任意の数の有線／無線通信チャネルと同調する構成要素と、他の通信デバイスとを含む。一例として、通信システム１１３は、アナログプロトコル及びディジタルプロトコルの少なくとも１つを使用して、携帯電話通信及び無線周波数（ＲＦ）通信の少なくとも１つを提供する構成要素を含むが、当業者に公知の他の通信タイプ／プロトコルもサポートされ得る。
【００２６】
サーバ１２０は、適宜、スタンドアロンデバイス、プロプライエタリネットワーク（図示せず）の一部、及び／又はサービスプロバイダのインフラストラクチャ（図示せず）の一部、であり得るが、これに制限されるものではない。一例として、クライアントデバイス１１０がＧＰＳシステムを含む携帯電話である場合、サーバ１２０は、携帯電話サービスプロバイダのネットワークの構成要素、又はサービスプロバイダのネットワークの構成要素を介してクライアントデバイス１１０にデータを転送する独立のサーバであり得る。
【００２７】
動作中、サーバ１２０の通信システム１１３は、データベース１３０から通信リンク１３２を介して履歴情報を受信する。システム１００の代替実施形態は、データベース１３０の代わりに履歴情報を作成及び提供するサーバ１２０を含む。サーバ予測ジェネレータ１１６は、データベース１３０から受信された履歴情報を使用して、将来の時間帯に亘って全てのＧＰＳ衛星１９０の状態を連続的に予測する。一実施形態においては、サーバ予測ジェネレータ１１６は、パラメータを衛星の過去の軌道データから導き出された衛星に対する力のモデルに適合させ、次いで、衛星の動的運動の適切な方程式の数値積分法において、これらの適合されたパラメータを使用することにより、予測を作成する。
【００２８】
データ圧縮が使用されるかどうかにより、及び実施されるデータ圧縮のタイプにより、無線リンク１２２を通じて送信されるデータのタイプが変化する。無線リンク１２２全体のデータストリームは、１つまたはそれ以上の送信を使用して、クライアントデバイス１１０に転送される。ここで、送信とは、送信媒体に適した任意の数のプロトコルを介した送信である。
【００２９】
クライアントデバイス１１０は、適切な要求の少なくとも１つに応答してサーバ１２０から、及び／又はサーバ１２０によって送信されたデータから、データストリームを得る。データストリームを受信すると、クライアントデバイス１１０は、サーバ１２０又は他の任意の軌道暦情報源とさらに通信する必要がなくなる。例えば、データストリームがケプラーパラメータを有する場合、クライアントデバイス１１０は、受信されたパラメータを選択的に使用して予測された衛星軌道を再構築するが、その後、この予測された衛星軌道を使用して、衛星捕捉情報及び／又はナビゲーション解が、軌道暦データの使用と同じ方法で作成される。少なくとも１週間の長さの将来の時間帯に亘って有効な予測された衛星軌道を使用して、正確な位置決定がクライアントデバイス１１０によって作成されるが、この実施形態はこれに制限されるものではない。放送軌道暦データへの依存を取り除くことに加えて、クライアントデバイス１１０による予測された衛星軌道データを使用することにより、低い信号対雑音比（ＳＮＲ）環境及び干渉を受けやすい環境での性能が比較的向上し、かつ、測位するまでの時間（ＴＴＦＦ）が向上する。クライアントデバイスが如何に衛星状態を再構築するか又は合成するかに関係なく、このような状態は、サーバ１２０によって作成される予測された衛星状態と区別するよう、「新しい」衛星状態として表されていてもよい。
【００３０】
一実施形態のクライアントデバイス１１０は、ＧＰＳシステム１０３と、通信システム１０４と、プロセッサ１０５と、メモリ１０６と、衛星状態リコンストラクタ１０７との少なくとも１つを含む、いくつかのシステムを備える。一実施形態の、ＧＰＳシステム１０３、通信システム１０４、メモリ１０６、及び衛星状態リコンストラクタ１０７は、自律的に又はプロセッサ１０５の制御によって動作するが、これらに制限されるものではない。ＧＰＳシステム１０３は、ＧＰＳ信号１９２を介して視野内のＧＰＳ衛星１９０から情報を受信する受信機を含む。ＧＰＳ信号１９２を介してクライアントデバイス１１０によって受信される情報は、軌道暦及び天体暦データと共に、擬似ランダムコードを含むが、これらに制限されるものではない。軌道暦及び天体暦データは、ＳＮＲが低すぎる場合には、復調可能でないことがある。本発明により、クライアントデバイス１１０がたとえ放送軌道暦データが復調できない場合にも、標準的なＧＰＳ処理技術を使用して、引き続きその位置を決定できることが好ましい。放送軌道暦は、衛星状態リコンストラクタ１０７によって提供される再構築された衛星状態に交換可能である。
【００３１】
通信システム１０４は、任意の数の有線／無線通信チャネルと同調する、かつ任意の数の通信プロトコルを使用して、クライアントデバイス１１０とサーバ１２０との間の通信をサポートする構成要素と、他の通信デバイスとを含む。一例として、通信システム１０４は、アナログプロトコル及びディジタルプロトコルの少なくとも１つを使用して、携帯電話通信及び無線周波数（ＲＦ）通信の少なくとも１つを提供する構成要素を含むが、当業者に公知の他の通信タイプ／プロトコルもサポートされる。
【００３２】
衛星状態リコンストラクタ１０７の実装形態は、上述したデータ圧縮のどれが使用されるかどうかに依存する。上述したように、サーバ１２０によって提供されたすべての予測された衛星状態がデータ圧縮されずに送信された場合、衛星状態リコンストラクタ１０７は、予測された時間帯内の任意の時間に関連して、予測された衛星状態を単に線形補間し得る。代替形態として、上述した一日一回の予測された衛星状態のような、ごく少量の予測された衛星状態が送信された場合、衛星状態リコンストラクタ１０７は、サーバ１２０に関して述べた、一組の修正された微分方程式の数値積分法により、予測された期間内の任意の時間で再構築された衛星状態を決定し得る。さらに別の代替形態として、ケプラーパラメータが送信され、次いで、衛星状態リコンストラクタ１０７がそれらのパラメータを使用して適切な時間に衛星状態を再構築するが、これらの衛星状態は、本明細書において上述したように、その後ナビゲーション解を作成するのに使用される。一実施形態の衛星状態リコンストラクタ１０７は、クライアントデバイス１１０の専用プロセッサ及び／又は他のプロセッサの制御によって動作する、ハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの少なくとも１つを含む。
【００３３】
プロセッサ１０５は、当業者に公知の、共に動作するソフトウェアとデバイスと計算構成要素との任意の集合を含む。プロセッサ１０５はまた、より大型のコンピュータシステム又はネットワーク内の構成要素又はサブシステムであり得る。プロセッサ１０５はまた、当業者に公知の任意の数の構成要素（図示せず）、例えば、他のバスやコントローラやメモリデバイスやデータ入出力（Ｉ／Ｏ）デバイスの任意の組合せで結合され得る。さらに、プロセッサ１０５の機能は、クライアントデバイス１１０の他の構成要素全体に分散され得る。
【００３４】
通信リンク又はチャネル１２２、１３２、１９２、及び１９４は、無線接続、有線接続及びトレース接続の少なくとも１つを含む。通信リンク１２２、１３２、１９２、及び１９４はまた、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）と、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）と、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）と、プロプライエタリネットワークと、プロプライエタリ又はバックエンドネットワークとを含むネットワークと同様に他のシステムとの結合又は接続を含む。
【００３５】
クライアントデバイス１１０は、デバイス通信システム１０４を使用して、サーバ１２０からデータストリームを受信する。データストリームは、クライアントデバイス１１０からの及び／又はサーバ１２０から送信されるデータからの、適切な電子的な要求に応答して受信されるが、これらに制限されるものではない。いくつかの実施形態のクライアントデバイス１１０は、クライアントデバイス１１０の１つまたはそれ以上のメモリエリア１０６内に受信されたデータを格納するが、これに制限されるものではない。クライアントデバイス１１０の代替実施形態においては、受信されたデータは格納されない。デバイス衛星状態リコンストラクタ１０７は、データストリームを選択的に使用して、再構築された衛星状態を決定する。その後、クライアントデバイス１１０の様々な構成要素が、衛星１９０から受信された他の衛星データと共に、１つ又は複数の再構築された衛星状態を使用して、公知のＧＰＳ信号処理方法を使用してナビゲーション解を作成する。放送軌道暦データの代わりに圧縮された衛星パラメータの情報を使用して、少なくとも１週間の長さの期間に亘って、正確な位置決定がクライアントデバイス１１０によって作成され得る。
【００３６】
パラメータデータの圧縮が実施された場合、それらのパラメータは、全体として少なくとも７暦日又は１暦週の長さに及ぶ１つまたはそれ以上の連続したサブ期間又はサブ時間間隔を含む将来の時間帯に亘って表されるが、これに制限されるものではない。それぞれのサブ期間は、予め指定された時間間隔に亘り、サブ期間はそれぞれ、同じ又は異なる長さの時間間隔に亘り得る。一実施形態のサブ期間はそれぞれ、４時間の間隔に亘るが、代替実施形態のサブ期間は、これより長い又は短い時間に亘り得る。
【００３７】
放送軌道暦データを使用せずに将来の長い時間帯中、位置決定をサポートする場合、上述したように、１つまたはそれ以上のデータストリームがクライアントデバイス１１０に転送される。データストリームは、圧縮形態で衛星軌道を表すケプラーパラメータを含み、受信するとデバイスメモリ１０６のエリア内に格納される。一実施形態においては、ケプラーパラメータは複数組のケプラーパラメータを有し、それぞれの組が、それにまたがる時間帯の１サブ期間に対応するケプラーパラメータを含む。代替形態として、第１の組のケプラーパラメータは、第１のサブ期間に亘る予測された衛星軌道を表すすべてのパラメータを含み、それぞれのその後の組のパラメータは、これからこれに対応するサブ期間に亘って予測された衛星状態のパラメータが計算される差分情報を含む。差分情報は、第１の組のパラメータに対してであるが、これに制限されるものではない。
【００３８】
デバイス衛星状態リコンストラクタ１０７は、パラメータを選択的に使用する際に、取得及び／又はナビゲーションのために衛星状態が必要とされる時間を含むサブ期間に対応する１組のケプラーパラメータを選択する。次いで、選択された組のケプラーパラメータを使用して、再構築された衛星状態が再構築され、衛星信号からの測距情報を使用することにより、ナビゲーション解が作成される。
【００３９】
様々な代替実施形態のサーバ１２０は、１つの又は他の任意の数の組のケプラーパラメータを転送し得る。さらに、ケプラーパラメータは、最初に格納されることなく予測を作成するのに使用され得る。しかも、さらに他の代替実施形態においては、すべての予測が、将来の時間帯の全期間に亘って（受信と同時に又は受信後に）作成され、次いで、予測がクライアントデバイスメモリ内に格納され得る。
【００４０】
一実施形態においては、ケプラーパラメータの集合のための現在の曲線の当てはめの間隔は、公称で４時間であり、モデルが有効である期間は、ＧＰＳ衛星１９０に対する力とケプラーパラメータを使用する曲線の当てはめの品質の関数である。衛星１９０に対する力は、重要な順に、地球の重力場、月の重力場、太陽の重力場、放射圧力（衛星によって吸収された／反射された太陽光）、衛星からの熱放射、衛星本体からのガス放出、地球の照り返し（地球から反射した光）、及び金星及び木星の重力を含む。
【００４１】
本明細書に記述したデバイス及び方法は、将来の衛星状態の正確な予測を使用することにより、放送軌道暦データなしで、長い時間帯に亘って正確なナビゲーション解を作成するのに用いられる。予測は、正確な衛星状態、及び過去の衛星状態のデータから導き出された力のモデルを使用して作成される。モデルを作成するために過去の衛星状態を使用することにより、上述したように、衛星に作用する力のよりよい説明となる、より正確なモデルが作成される。より高い精度のモデルを使用することにより、比較的より低い精度のモデルによって導入される伝播誤差が減少する。これはまた、軌道暦情報において使用される衛星軌道のための準ケプラーパラメータに関連する曲線の当てはめ誤差を減少させることを補助する。力のモデルに適合するパラメータを識別すると、将来の時間の衛星状態の予測が、高忠実度の衛星の動的運動モデルを使用して作成される。
【００４２】
上述したように、サーバ１２０上に採用される処理機能は、代替形態として、代替実施形態のクライアントデバイス１１０によっても採用され得る。図２は、代替実施形態における、現在の軌道暦データを使用せずに位置情報を提供するクライアントデバイス２１０を備えたシステム２００を示すブロック図である。システム２００は、ＧＰＳ衛星１９０からＧＰＳ信号１９２を介して情報を受信するクライアントデバイス２１０を含む。クライアントデバイス２１０はまた、少なくとも１つのリンク２３２を介して、過去のＧＰＳ衛星軌道に関するデータを要求及び／又は受信するよう、１つまたはそれ以上のデータベース１３０と通信する。クライアントデバイス２１０とデータベース１３０との間のリンク２３２は、無線接続及び／又は有線接続の少なくとも１つを含む。代替実施形態のリンク２３２は、１つまたはそれ以上のネットワークタイプを有する１つまたはそれ以上のネットワーク（図示せず）を含み得る。
【００４３】
一実施形態のクライアントデバイス２１０は、ＧＰＳシステム２０３と、通信システム２０４と、プロセッサ２０５と、メモリ２０６と、予測ジェネレータ２０７の少なくとも１つを含むいくつかのシステムを備え、これらのすべてが、自律的に又はプロセッサの制御によって動作する。ＧＰＳシステム２０３は、上述したように、ＧＰＳ信号１９２を介して見える視野内のＧＰＳ衛星１９０から情報を受信する受信機を含む。通信システム２０４は、クライアントデバイス２１０とデータベース１３０との間の通信をサポートするために、任意の数の有線／無線通信チャネルと同調する構成要素と、他の通信デバイスとを含む。一例として、通信システム２０４は、とりわけ、携帯電話通信と、無線周波数（ＲＦ）通信と、アナログ通信と、ディジタル通信との少なくとも１つを提供する構成要素を含む。
【００４４】
予測ジェネレータ２０７の構成要素は、データベース１３０から受信された履歴情報を使用して、将来の時間帯に亘ってすべてのＧＰＳ衛星１９０の状態を連続的に予測する。予測ジェネレータ２０７は、パラメータを衛星１９０の過去の軌道データからの衛星に対する力のモデルに適合させ、次いで衛星の動的運動についての方程式の数値積分法においてこれらの適合されたパラメータを使用することにより、予測を作成するが、これに制限されるものではない。代替実施形態においては、クライアントデバイス２１０は、衛星の予測を一組の短縮パラメータに局所的に圧縮し得る。これらのパラメータは、局所的に格納される。衛星状態ベクトルは、後に、これらの局所的に格納されたパラメータから再構築される。
【００４５】
クライアントデバイス２１０は、長い時間帯に亘って放送軌道暦データを使用せずに、その位置を自動的に決定する。動作中、通信システム２０４は、データベース１３０から通信リンク２３２を介して履歴情報を受信する。履歴情報は、クライアントデバイス２１０から、データベース１３０によるデータ送信から、及び／又はデータベース１３０とのネットワーク接続を介して、適切な要求に応答して受信されるが、これらに制限されるものではない。予測ジェネレータ２０７は、履歴情報を使用して、将来の時間帯に亘ってすべてのＧＰＳ衛星１９０の状態を連続的に予測する。代替実施形態においては、所定の時間に、予測ジェネレータ２０７が、すべての衛星の将来の状態を予測し、その結果をパラメータとして格納し得る。別の実施形態においては、パラメータは圧縮形式で格納され得る。クライアントデバイス２１０の様々な構成要素は、その後、予測された衛星軌道又はパラメータを使用して、ナビゲーション解において必要な適切な時間に衛星状態を作成する。予測された衛星軌道は、約１暦週の期間に亘って有効である。
【００４６】
上述したシステム及びデバイスは、以下に記述するように、１つまたはそれ以上の方法で動作する。図３は、一実施形態における、放送軌道暦データなしで位置情報を決定するためのフローチャート３００である。ブロック３０２で、動作中、プロセッサベースのデバイスが、衛星測位システムの衛星に対応する履歴状態又は軌道データ（履歴データとも呼ぶ）を受信する又は収集する。プロセッサベースのデバイスは、上述したように、例えばサーバ又はクライアントデバイスのいずれかであり得るが、これらに制限されるものではない。履歴データは、第１の通信チャネル又はリンク、例えばデータプロバイダとの有線及び／又は無線リンクを通じて受信される。
【００４７】
ブロック３０４で、サーバ又はクライアントデバイスは、履歴データの受信に応答して、履歴データを使用して将来の時間帯に亘って将来の衛星軌道の予測を作成し、予測された軌道の品質評価を遂行する。軌道予測を作成するのにサーバが使用された場合には、その予測は、その後クライアントデバイスに転送される。予測は、圧縮された又は圧縮されていないデータストリームの１つを使用してパラメータの形で転送されるが、これらに制限されるものではない。予測の転送は、１つまたはそれ以上の予め指定された間隔を使用してサーバにより自動的に遂行され得るか、又はクライアントデバイスからの電子的な要求に応答して遂行され得る。一例として、クライアントデバイスのユーザが、本明細書に記述した拡張性能が必要となることが予想されるキャンプ旅行の前に、データ転送のための電子的な要求を始動し得る。クライアントデバイスが履歴データから予測を作成する場合には、転送は不要である。
【００４８】
位置決定が必要とされる将来の時間を選択すると、ブロック３０６で、クライアントデバイスは、取得及び／又はナビゲーションに衛星状態が必要となる時間に適した予測を選択する。ブロック３０８で、クライアントデバイスは、ブロック３０６で選択された衛星状態を使用して、クライアントデバイスの現在の場所及び時間に適したＧＰＳ衛星信号を取得する。ＧＰＳ衛星信号は、第２の通信チャネルを通じて取得され、受信されるが、これに制限されるものではない。ブロック３１０で、クライアントデバイスは、インテグリティチェックを遂行し、代表的なＧＰＳ信号処理に適した、衛星状態の情報及び衛星信号の情報を使用して、その位置を決定及び／又は追跡する。
【００４９】
上述したシステムの実施形態は、クライアントデバイスが使用するための予測された衛星状態の情報を作成する、１つまたはそれ以上のプロセッサベースのデバイスを含む。図４は、一実施形態における、放送軌道暦データを使用せずに位置情報を決定する際にクライアントデバイスが使用するための予測された衛星状態の情報を作成するためのフローチャート４００である。動作中、ブロック４０２で、上述したサーバ又はサーバシステムのようなプロセッサベースのデバイスが、衛星測位システムの１つまたはそれ以上の衛星のための履歴状態データを受信又は収集する。ブロック４０４で、サーバの構成要素が、履歴状態データを使用して、将来の時間帯に亘って衛星状態を連続的に予測し、予測された状態の品質評価を遂行する。サーバは、ブロック４０６で、１つまたはそれ以上の組の圧縮パラメータを形成するために予測された衛星状態の情報を圧縮する。その後、ブロック４０８で、サーバは、複数組の圧縮パラメータをクライアントデバイスに転送する。いくつかの代替実施形態におけるサーバは、情報を短縮及び／又は圧縮せずに予測された衛星状態の情報を転送することがあるが、これに制限されるものではない。再び図１について言及すると、無線リンク１２２を通じて送信されるデータストリームのフォーマットに関係なく、サーバ１２０は、従来のデータ圧縮アルゴリズムを使用してこのデータストリームを圧縮することがあることを理解されよう。次いで、クライアントデバイス１１０は、圧縮されたデータストリームをしかるべく解凍してもよい。例えば、すべての予測された衛星状態が送信された場合、これらの予測衛星状態は、従来のデータ圧縮アルゴリズムを使用して圧縮されてもよい。代替形態として、ケプラーパラメータが送信された場合、これらのケプラーパラメータは、従来のデータ圧縮アルゴリズムを使用して圧縮されてもよい。
【００５０】
上述したシステムの実施形態は、放送軌道暦データを使用せずに、少なくとも７暦日の長い期間に及ぶデバイスによる位置決定をサポートするよう衛星状態についての予測情報を使用する、プロセッサベースのクライアントデバイスを含む。図５は、一実施形態における、放送軌道暦データなしで位置情報を決定する際に使用するためのクライアントデバイスにおいて予測された衛星状態を作成するためのフローチャート５００である。ブロック５０２で、動作中、プロセッサベースのクライアントデバイスは、少なくとも１つのデータストリームを受信する。データストリームは、将来の時間帯に及ぶ予測された衛星状態の情報を表す１つまたはそれ以上の組の圧縮パラメータを含む。代替実施形態のデータストリームは、追加情報を含み得る。
【００５１】
ブロック５０４で、クライアントデバイスは、受信された複数組のパラメータを使用して衛星状態を選択的に再構築する。代替実施形態における衛星状態の選択的再構築は、現在の軌道暦データがないことを検出したことに応答して遂行される。さらに別の代替実施形態においては、選択的再構築は、クライアントデバイスが動作しているモードに従って遂行される。一例として、擬似自律モードで動作するクライアントデバイスは、たとえ利用可能であっても放送軌道暦情報が収集されないよう構成される。したがって、再構築された状態の選択的再生は、軌道暦が収集されないモードで動作していることに応答して遂行される。
【００５２】
ブロック５０６で、クライアントデバイスは、再構築された衛星状態を使用して、クライアントデバイスの現在の場所及び時間に適したＧＰＳ衛星信号を取得する。ＧＰＳ衛星信号は、第２の通信チャネルを通じて取得され、受信されるが、これに制限されるものではない。クライアントデバイスは、インテグリティチェックを遂行し、ＧＰＳ信号処理技術により適宜衛星状態及び捕捉された衛星信号の情報を使用して、その位置を決定及び／又は追跡する。
【００５３】
インテグリティチェック／整合性検査は、例えば、受信機自立型完全性モニター（ＲＡＩＭ）を含む。しかし、代替実施形態では、異なるインテグリティチェック／整合性検査を遂行し得る場合もあれば、インテグリティチェック／整合性検査を省く場合もある。
【００５４】
再構築された衛星ベクトルに対して遂行されるインテグリティチェック／整合性検査を簡単なものにするために、本明細書における様々な実施形態のサーバ又はクライアントデバイスは、例えばインターネットのようなネットワーク接続を介して検索された、ＮＡＮＵ（Notice Advisory to NAVSTAR Users）情報を利用する。ＮＡＮＵ情報は、スケジュールされた衛星が利用不可能であること（保全作業のため）又は計画された衛星の操作に関する早期情報を含む。このＮＡＮＵ情報を使用する際に、計画された将来の活動（保全作業及び／又は操作）が予測の信頼性に悪影響を及ぼすような場合、衛星を予測から除外することができる。
【００５５】
一実施形態の測位システムの態様が、フィールドプログラマブルゲート配列（ＦＰＧＡ）、プログラマブルアレー論理（ＰＡＬ）デバイス、電気的にプログラム可能な論理及びメモリデバイス、及び標準的なセルベースのデバイスなどの、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）を含む、様々な回路のいずれかにプログラムされた機能として、及び特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として実施されていてもよい。一実施形態の測位システムの態様を実施するためのいくつかの他の可能性には、メモリを備えたマイクロコントローラ（電子的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ））、埋め込まれたマイクロプロセッサ、ファームウェア、ソフトウェアなどが含まれる。さらに、一実施形態の測位システムの態様が、ソフトウェアベースの回路エミュレーション、離散論理（順次及び組合せ）、カスタムデバイス、ファジィ（ニューラル）論理、量子デバイス、及びこれらのデバイスタイプのいずれかの混成を有するマイクロプロセッサにおいて具現化されていてもよい。勿論、基礎をなすデバイス技術が、様々な構成要素タイプで提供していてもよい。例えば、相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）のような金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）技術、エミッタ結合論理（ＥＣＬ）のようなバイポーラ技術、高分子技術（例えば、シリコン共役高分子及び金属共役高分子金属構造）、アナログとディジタルとの混合などである。
【００５６】
文脈において特に必要とされる場合を除いて、記述及び特許請求の範囲全体に亘って、「有する」、「備える」などの単語は、排他的又は網羅的な意味ではなく、包括的な意味で解釈されるものとする。つまり、「〜を含むが、これらに制限されるものではない」という意味である。単数形又は複数形の単語も、それぞれ、単数又は複数を含む。さらに、単語「本明細書において」、「下記に」、「上記に」、「以下に」、及び同様の意味を有する単語は、本特許全体について使用されているものであり、本特許の特定の部分を指すものではない。２つ以上の項目のリストに単語「又は」が使用されている場合、この単語は、この単語についての以下の解釈のすべてを包含する。即ち、リスト内の項目のいずれか、リスト内の項目のすべて、リスト内の項目の任意の組合せである。
【００５７】
上記に測位システム及び測位方法について例示した実施形態の記述は、網羅的なものではなく、またこれらの実施形態を開示されている正確な形態に制限するものでもない。測位システム特有の実施形態及び実施例は、本明細書において例示目的で記述したものであり、実施形態の範囲内において様々な同等の修正形態が可能であることは、当業者には自明のことであろう。本明細書において提供された測位システムの教示は、上述した電子システムだけでなく、他の電子システムにも適用され得るものである。
【００５８】
上述した様々な実施形態の要素及び動作は、さらなる実施形態を提供するよう組み合わせられ得る。上記の詳細な記述を考慮することにより、一実施形態の測位システムについて、上記の変更及び他の変更が行われ得る。
【００５９】
一般に、特許請求の範囲において使用される用語を、測位システムを本明細書及び特許請求の範囲に開示されている特有の実施形態に制限するものと解釈してはならず、測位情報を提供するよう特許請求の範囲内で動作するすべての電子システムを含むものと解釈すべきである。したがって、測位システムは本明細書によって制限されるものではなく、測位システムの範囲は、特許請求の範囲全体で判断されるものとする。
【００６０】
測位システムのある態様がある請求項に提示されているが、発明者らは、いずれの請求項における測位システムの様々な態様を想定している。例えば、測位システムの１つの態様がコンピュータ読取可能媒体において具現化されるものとして引用されているが、他の態様も同様にコンピュータ読取可能媒体において具現化されることがある。したがって、発明者らは、測位システムの他の態様についてこのような追加請求項を訴求するよう、本明細書の出願後に追加請求項を追加する権利を留保するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】一実施形態における、現在の軌道暦データなしで位置情報を提供するクライアントデバイスを備えたシステムを示すブロック図である。
【図２】代替実施形態における、軌道暦データを使用せずに位置情報を提供するクライアントデバイスを備えたシステムを示すブロック図である。
【図３】一実施形態における、軌道暦データなしで位置情報を決定するためのフローチャートである。
【図４】一実施形態における、軌道暦データを使用せずに位置情報を決定する際にクライアントデバイスが使用するための、予測された衛星状態の情報を作成するためのフローチャートである。
【図５】一実施形態における、軌道暦データなしで位置情報を決定する際に使用するための、クライアントデバイスにおいて予測された衛星状態を作成するためのフローチャートである。
【図１】
2008513738.tif 000003
【図２】
2008513738.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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