(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位システム距離測定値におけるマルチパス低減方法において、
ａ）  同一の測位ユニット装置の既知の位置における複数のアンテナ要素から複数の同期ユニーク測位信号を送信し、前記複数のアンテナ要素が、送信されるキャリア波長の半分以下の間隔を空けて離されており、前記同期ユニーク測位信号が各アンテナ要素毎にユニークなコードを有しており、
ｂ）  前記複数の同期ユニーク測位信号を観測中の受信機で受信し、
ｃ）  ステップｂ）で受信された前記複数の同期ユニーク測位信号の何れが、前記観測中の受信機に対して、実質的に等しい幾何学的距離および単位ベクトルを示すかを決定し、
ｄ）  ステップｃ）において決定された信号を解読して、最適な前記距離測定値を計算する、前記方法。
【請求項２】
ステップｄ）における前記信号の解読が、前記複数の同期ユニーク測位信号の実質的にコヒーレントなものの選択を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
ステップｄ）における前記信号の解読が、前記複数の同期ユニーク測位信号の最適推定値を決定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
ステップｄ）における前記信号の解読が、前記複数の同期ユニーク測位信号の平均距離測定値を決定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
ステップｄ）における前記信号の解読が、
（ｉ）  前記複数の同期ユニーク測位信号の実質的にコヒーレントなものの選択、
（ii）  前記複数の同期ユニーク測位信号の最適推定値の決定、及び
（iii）  前記複数の同期ユニーク測位信号の平均距離測定値の決定、からなるグループから選択される２つ以上の技術を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
測位システム距離測定値におけるマルチパス低減システムにおいて、
ａ）  同一の測位ユニット装置の既知位置における複数のアンテナ要素からの複数の同期ユニーク測位信号を送信する手段であって、前記複数のアンテナ要素が、送信されるキャリア波長の半分以下の間隔を空けて離されており、前記同期ユニーク測位信号が各アンテナ要素毎にユニークなコードを有している、前記送信する手段、
ｂ）  観測中の受信機において、前記複数の同期ユニーク測位信号を受信する手段、
ｃ）  ステップｂ）において受信された前記複数の同期ユニーク測位信号の何れが、前記観測中の受信機に対して、実質的に等しい幾何学的距離および単位ベクトルを表わすかを決定する手段、
ｄ）  ステップｃ）において決定された信号を解読して、最適な前記距離測定値を計算する手段からなるシステム。
【請求項７】
前記複数の同期ユニーク測位信号の実質的にコヒーレントなものの選択をするように構成された手段をさらに組み込む請求項6記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の同期ユニーク測位信号の最適推定値を決定するように構成された手段をさらに組み込む請求項6記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の同期ユニーク測位信号の平均距離測定値を決定するように構成された手段をさらに組み込む請求項6記載のシステム。
【請求項１０】
（ｉ）  前記複数の同期ユニーク測位信号の実質的にコヒーレントなものの選択、
（ii）  前記複数の同期ユニーク測位信号の最適推定値の決定、および
（iii）  前記複数の同期ユニーク測位信号の平均距離測定値の決定、からなるグループから選択される２つ以上の技術を組み合わせて処理するように構成された手段をさらに組み込む請求項６記載のシステム。
【請求項１１】
観測中の受信機の位置解決におけるマルチパスを低減する方法が、
ａ）  同一の測位ユニット装置の既知の位置における複数のアンテナ要素からの複数の同期ユニーク測位信号を送信し、前記複数のアンテナ要素が、送信されるキャリア波長の半分以下の間隔を空けて離されており、前記同期ユニーク測位信号が各アンテナ要素毎にユニークなコードを有しており、
ｂ）  前記観測中の受信機において、前記複数の同期ユニーク測位信号を受信し、
ｃ）  ステップｂ）において受信された前記複数の同期ユニーク測位信号の何れが、前記観測中の受信機に対して実質的に等しい幾何学的距離および単位ベクトルを表わすかを決定し、
ｄ）  最適距離測定を計算するために、ステップｃ）において、決定された信号を解読し、
ｅ）  前記位置解を決定するために、前記最適距離測定値を処理することからなる、方法。
【請求項１２】
ステップｄ）における前記信号の解読が、前記複数の同期ユニーク測位信号の実質的にコヒーレントなものの選択を含む請求項１１の方法。
【請求項１３】
ステップｄ）における前記信号の解読が、前記複数の同期ユニーク測位信号の最適推定値の決定を含む請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
ステップｄ）における前記信号の解読が、前記複数の同期ユニーク測位信号の平均距離測定値の決定を含む請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
ステップｄ）における前記信号の解読が、
（ｉ）  前記複数の同期ユニーク測位信号の実質的にコヒーレントなものの選択、
（ii）  前記複数の同期ユニーク測位信号の最適推定値の決定、および
（iii）  前記複数の同期ユニーク測位信号の平均距離測定値の決定、からなるグループから選択される２つ以上の技術をさらに含む請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記ステップe）における処理が、受信機オートノモス−インテグリティ−モニタリングアルゴリズムを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップe）における処理が、カルマンフィルタまたは他の最適測位アルゴリズムを含む請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線周波数反射環境における精密位置決定用システムおよび方法に関係している。特に、本発明は、実質的に同じ位置からの測位信号を受信し、解釈して、マルチパスの有害な効果を低減する位置決定システムに適応する。本発明は、特に、しかし排他的ではなく、マルチパス摂動の無い精密な距離情報が正確な測位にとって本質的である測位技術における応用を有している。
【背景技術】
【０００２】
マルチパスは、全てのＲＦ通信および測位システムにとって、いまだに存在する問題である。マルチパスは、信号強度を減少し、通信システム用データ帯域幅を狭め、測位システムに対する距離測定を不正確にする。特に、屋内環境におけるマルチパスは、極めて厳しく、信号は、壁、天井、床、家具、および人体を含む殆どの物体からも反射される。
【０００３】
多数のダイバーシティー方法が、通信ベースシステムにおけるマルチパス効果を低減するために開発された。それらは、空間、周波数、および偏波ダイバーシティーである。これらの伝統的な方法は、破壊的な仕方で相互作用する直接および反射信号によって引き起こされた信号相殺を最小にするように設計された。これらの従来技術は、一般的に、（ａ）最も強い信号強度を有するアンテナ要素を連続的に選択するための制御信号を伴って構成された複数の空間分布受信アンテナ要素を配置するか（空間ダイバーシティー）、または（ｂ）最も強い信号強度を有するアンテナ要素を連続的に選択するための制御信号を伴って構成されたユニークな偏波を有する複数の受信アンテナ要素を配置するか（偏波ダイバーシティー）、あるいは（ｃ）同じ情報を送信する複数の周波数を受信するように構成された単一の受信アンテナ要素を配置し（周波数ダイバーシティー）、最も強い強度の周波数を連続的に選択するための制御手段を構成するかの何れかである。最も強い強度を有するアンテナ要素または周波数は、次に、通信データを復調するために使用される。これらの従来のダイバーシティーシステムは、直接および反射信号を、何らかの方法で区別することはしない。良好な信号強度を有する強い反射信号は、より弱い直接信号に対して許可されるであろう。しかしながら、測位システムが正しく機能するためには、直接経路信号が測定されることが、必須である。それは、必ずしも、最強受信信号強度を有する信号ではない。したがって、伝統的な従来技術の通信ベースのダイバーシティー方法は、測位システムにおけるマルチパスの低減に対しては、適していない。
【０００４】
測位システム用の伝統的なマルチパス低減方法は、以下に記載されるように５つのカテゴリーに大別される。
（１）改良された変調技術
（２）改良された受信機相関技術
（３）マルチパス制限アンテナ
（４）過剰決定された（over-determined）位置解、および
（５）受信機オートノモス−インテグリティ−モニタリング（RAIM）
【０００５】
１）マルチパス低減用の改良された変調技術は、一般的に、コード−ディビジョン−マルチアクセス（CDMA）疑似乱数（PRN）コードの増大されたチッピング（chipping）速度に関係している。チッピング速度が増大すると、マルチパス相関は減少する。しかしながら、ＲＦスペクトル利用、受信機電力消費、および受信機の複雑性も同様に増大する。
【０００６】
２）改良された受信機相関技術は、自動相関トラッキング機能を、マルチパス摂動に対してより早く回復させることにより、受信機相関におけるマルチパスの低減を達成する。本技術分野におけるより多くの有名な技術の一つが、所謂ナローコリレータである。これによって、早いおよび遅いコリレータトラッキングアームは、従来の1/2チップ間隔を1/10のチップ間隔に減少する。この狭い間隔は、長い遅延マルチパスを有さないが、短い遅延マルチパスに依然として、影響を受けやすい。ナローコリレータ技術は、自動相関機能の先鋭度を改善するために、拡張された受信機帯域幅を必要するが、このことは、受信機の電力消費および複雑性を増大する。
【０００７】
３）マルチパス制限アンテナは、受信および／または送信アンテナゲインパターンを、反射、軸ずれ信号の強度を減少するように、成形する。このアンテナの最も共通した形状は、所謂チョーカーリングアンテナであり、これは、地表反射を低減するために、一般的にGPSアンテナで使用されている。マルチパス制限アンテナ方法は、アンテナのビームパターンを一方向に向け、信号が多数の方向から反射される屋内のような高いマルチパス環境において制限された応用を有するようなものである。
【０００８】
４）過剰決定された位置解決は、或る位置解を行うために必要とされるよりもより多くの送信機を使用する。このことは、位置解におけるマルチパス劣化測位信号の影響を減少することによって、位置精度を改良する。追加の利点は、幾何学的により多様な送信機によって与えられる改良されたジオメトリーである。しかしながら、この方法が有効となるためには、測位信号の大多数が、所定の時間に駆逐される必要がある。これは、一般的には、高いマルチパス環境における場合ではない。
【０００９】
５）受信機オートノモス−インテグリティ−モニタリング（RAIM）は、受信された測位信号のインテグリティをチェックし、従って、位置解からアウトライヤー(外れ)測定値を除去するために、位置受信機によって採用されるアルゴリズムである。最も単純な形態において、RAIMアルゴリズは、マルチパス劣化測位アウトライヤー距離を決定するために、送信機測位信号の異なる組合せから、距離残差を観測する。大きな距離残差と関連する送信機は、マルチパス劣化と見なされ、位置解から除去される。異なる送信機の組合せは、追加の送信機からの冗長な測位信号測定値を使用して、達成される。従って、RAIM法は、有効なマルチパス低減のために。かなり多くのの冗長な送信機を必要とし、多くの場合実現不可能である。さらに、RAIMアルゴリズムは、測位信号がマルチパス劣化であると見なすと、送信機は、位置解決から除去され、幾何学的ダイバージティーをさらに減少する。
【００１０】
幾何学的に依存しない測位信号
幾何学的に依存しない測位信号は、各ユニークな測位信号の単位ベクトルおよび幾何学的距離が観測中の受信機に対して同じであるように、同じ位置から、独立したキャリア周波数で、送信されるユニークな測位信号であると定義される。このことは、同じ物理的アンテナの同じ位相中心を介しての、複数の周波数の送信を要求するが、周波数が分散され始める時に、実際は、困難さが増大し始める。さらに、幾何学的に依存しない測位信号の正確な年代順（chronological）の同期は、同様に困難である。各周波数送信経路内の電子構成要素のグループ遅延およびラインバイアスは、温度および電圧に依存して変化する。幾何学的に依存しない測位信号は、キャリアベースの測位システムにおいて、「サイクルスリップ」と呼ばれる決定に対して一般的に使用される。サイクルスリップは、測位信号の観測可能なキャリア信号における不意の整数、または半サイクルジャンプであるが、このことは、観測中の受信機キャリアトラッキングループ（一般的に、位相ロックループ）のロックが無くなることによって生じる。単一周波数測位信号システムにおいて、サイクルスリップを正確または信頼性良く検出および保守することが困難であることが証明された。伝統的なサイクルスリップ検出方法は、幾何学的に依存しない可観測値の線形結合、典型的には、ＧＰＳのL1およびL2キャリア周波数間での線形結合を利用した。これらの幾何学的に依存しない方法は、幾何学的に依存しない測位信号の積分キャリア位相(ＩＣＰ)時間系列における不連続性を観測することにより、サイクルスリップを検出する。しかしながら、これらの従来技術の方法は、マルチパス劣化を決定するのに、幾何学的に依存しない距離測定値のコヒーレンスを考慮しない。
【００１１】
従来技術のシステム（ａ）は、実質的に同じ位置から送信された直接およびマルチパス劣化測位信号を区別するとこができない。（ｂ）冗長な幾何学的に多様な送信機無しに、マルチパス低減を与えることができない。（ｃ）送信帯域幅を増大すること無く、受信機電力消費を増大すること無く、且つ受信機の複雑性を増大すること無く、マルチパス低減を与えることができない。これらの制約無しに、正確な距離測定値を与えることができるシステムが高く望まれている。
【００１２】
用語の定義
距離ベクトル−距離ベクトルは、第１の点から第２の点への方向および位置を決めることによって、空間中の２つの点の空間的な関係を決めるベクトルである。例えば、空間中に、２つの点p1およびp2が与えられた場合、関連する位置ベクトルは、Ｐ１およびＰ２である。p1からp2への距離ベクトルＲは、Ｒ＝Ｐ１-Ｐ２のように、位置ベクトルのベクトル減算として定義される。Ｒは、点p1からp2への方向および距離を定める。
幾何学的距離−幾何学的距離は、空間における２つの点間のスカラー距離である。例えば、距離ベクトルRの幾何学的距離は、|Ｒ|と定義される。
【００１３】
単位ベクトル−単位ベクトルは、大きさ１のベクトルである。単位ベクトルは、方向をきめるために使用される。例えば、距離ベクトルＲの方向は、Rと同じ方向であり、大きさ1をする単位ベクトルｒによって表わすことができる。
ダイバーシティー−本発明において記載されるように、ダイバーシティーは、無線反射（マルチパス）環境において、ユニークな無線反射を示す無線信号の送信および／または受信である。ダイバーシティーは一般的に、空間、周波数または偏波手段を使用して達成される。
【００１４】
多様無線リンク−多様無線リンク、または無線リンクダイバーシティーは、ダイバーシティー方法を採用する無線信号である。
送信クラスタ−実質的に同じ位置から各々同期して送信されるが、無線リンクダイバーシティーを維持する複数の別個の測位信号であり、「送信クラスタ」として知られている。
受信クラスタ−実質的に同じ位置で各々同期して受信されるが、無線リンクダイバーシティーを維持する複数の別個の測位信号であり、「受信クラスタ」として知られている。
【００１５】
実質的にコヒーレントな測位信号-実質的にコヒーレントな測位信号は、受信中の受信機によって受信され且つ解読される際に実質的に類似の測定値を発生する測位信号である。
測位ユニット装置−測位ユニット装置は、測位信号を送信する測位送信機の一形態である。
観測中の受信機−観測中の受信機は、測位信号を受信し且つ解読する受信機である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、実質的に同じ位置から送信された直接測位信号およびマルチパス劣化測位信号とを区別さすることができるダイバーシティーシステムおよび方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、実質的に同じ位置で受信される直接測位信号およびマルチパス劣化測位信号を区別することができるダイバーシティーシステムおよび方法を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、冗長な送信機の必要無しに、マルチパスの存在下において、精密な測位信号測定を行うためのダイバーシティーシステムおよび方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の更に別の目的は、時間変動群遅延の妨害無しに、精密な測位信号測定値を生成するためのダイバーシティーシステムおよび方法を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、送信帯域幅を増大すること無しに、マルチパスの存在下において、精密な位置決定を行うための測位システムおよび方法を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、マルチパスの存在下において、実質的に同じ位置から送信および／またはで受信された、精密な測位信号測定値を推定するためのダイバーシティーシステムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の本発明の目的は、観測中の受信機に対して、実質的に等しい幾何学的距離および単位ベクトルを示す多様な無線リンクを介して受信された複数の同期測位信号を解読するための手段によって達成される。観測中の受信機は、実質的にコヒーレントな信号を比較し次に選択し、および／または測定された測位信号の最適推定値を生成して、正確な位置測定値がマルチパス影響環境において決定できるようにする。
【００１９】
概観
本発明は、観測中の受信機に対して実質的に等しい幾何学的な距離および単位ベクトルを示す多様な無線リンクを介して受信された同期独立測位信号を解読する手段によって測位システムにおけるコードおよびキャリア位相のマルチパスの低減用システムおよび方法を開示している。これらの多様な無線リンクは、測位信号の「クラスタ」として知られている。マルチパスの無い状態において、測位信号のクラスタは、観測中の受信機において、実質的にコヒーレントな測定値を与える。測位信号測定値のコヒーレンスは、各測位信号に対する幾何学的距離および単位ベクトルが観測中の受信機に関して実質的に同じであるためである。しかしながら、マルチパス状態において、観測中の受信機は、クラスタからの全ての測位信号をコヒーレントには測定しない。測位信号のコヒーレンスは、各々独立リンクを有する測位信号測定値に影響する異なるマルチパス反射を生成する無線リンクの多様性のために、マルチパス環境において、劣化する。測位信号間のコヒーレンスの量は、マルチパス環境の厳しさに依存する。
【００２０】
更に、本発明は、観測中の受信機に対して、実質的に等しい幾何学的距離および単位ベクトルを示す多様な無線リンクを介して受信された複数の同期ユニーク測位信号を解読するための手段を開示している。観測中の受信機は、（ａ）それ自身に対して実質的に等しい幾何学的距離および単位ベクトルを示す同期ユニーク測位信号を決定し、（ｂ）実質的にコヒーレントな測位信号を比較し次に選択し、および／または検出された同期ユニーク測位信号の最適推定値をつくりだし、そして（ｃ）フィルタリングされたまたは最適位置解を決定し、最適距離測定値および後続の正確な位置解がマルチパス影響環境で決定することができる。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態において、観測中の受信機は、測位信号のクラスタを比較し、次に実質的にコヒーレントな測位信号を選択し、マルチパス劣化リンクが距離測定から除去されるように構成される。本発明の更なる実施の形態において、観測中の受信機は、測位信号のクラスタから最適推定値をつくりだし、実質的にマルチパスの無い距離測定値が決定されるように構成される。したがって、本発明は、実質的に同じ位置から送信されるおよび／または受信される測位信号を使用して、直接経路信号とマルチパス劣化信号とを区別する能力を提供する。マルチパスの有害影響の無い正確な位置解は、一度充分な数の送信機が視野内にあると、次に、観測中の受信機によって計算することができる。
【００２２】
システムおよび方法
本発明の第１の実施の形態は、複数の空間的に分布された送信アンテナ要素を介して、同期ユニーク測位信号の送信を開始する。全ての送信アンテナ要素は、観測中の受信機に対して、実質的に同じ幾何学的な距離および単位ベクトルを有して位置され、好ましくは、送信されるキャリア波長の半分以下の間隔を空けて離れていることが好ましい。各アンテナ要素は、既知の位置に位置され、ユニークな測位信号を送信する。好ましくは、各ユニークな測位信号は、ユニークな疑似乱数（PRN）コードでコード化され、コードディビジョンマルチプルアクセス（CDMA）システムを生成するようにし、全てのユニークな測位信号が同じキャリア周波数で送信される。観測中の受信機は、複数の送信されたユニークな測位信号を受信し且つ解読されるように構成され、マルチパスの無い直接経路信号からマルチパス劣化信号を区別するようにし、従って、測位信号精度に関するマルチパスの有害な効果を低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１を参照する。マルチパスの無い環境が示されている。測位ユニット装置１０１は、送信クラスタ１０６として集合的に知られる４個の空間的に分布されたアンテナ要素１０２、１０３、１０４および１０５を組み込む。測位ユニット装置１０１は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素１０２、１０３、１０４および１０５を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード１０７、１０８、１０９、および１１０を送信する。空間的に分布したアンテナ要素１０２、１０３、１０４および１０５は、好ましくは、送信キャリア波長以下間隔を空けて離された既知の位置に設置される。各アンテナ要素は、ユニークな測位信号を同じキャリア周波数上で送信する。第１時刻１１１で、単一の受信アンテナ１１２を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード１０７、１０８、１０９、および１１０を受信する観測中の受信機１１１が示されている。４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード１０７、１０８、１０９、および１１０の単位ベクトル１１３、１１４、１１５、および１１６および幾何学的距離１１７、１１８、１１９および１２０は、送信クラスタ１０６と受信アンテナ１１２との間で実質的に等しい。第２時刻１２１で、単一の受信アンテナ１２２を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード１０７、１０８、１０９、および１１０を受信する観測中の受信機が示されている。同様に、４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード１０７、１０８、１０９、および１１０の単位ベクトル１２３、１２４、１２５、および１２６および幾何学的距離１２７、１２８、１２９および１３０は、送信クラスタ１０６と受信アンテナ１２２との間で実質的に等しい。
【００２４】
軌道ライン１３１によって示されるように、観測中の受信機は、元の位置１１１から、測位ユニット装置１０１の方向で、新たな位置１２１へ移動する。軌道ライン１３１に沿ったこの移動中に、送信クラスタ１０６からの全てのユニーク疑似乱数（PRN）コード１０７、１０８、１０９および１１０に対する観測中の受信機の疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値は、比例的に減少する。同時に、送信クラスタ106からの全てのユニーク疑似乱数（PRN）コード107、１０８、１０９および１１０に対する観測中の受信機ドップラー測定値および信号強度は比例的に増大する。移動１２１の結果、測位ユニット装置１０６に対する観測中の受信機アンテナ１２２の幾何学的距離１２７、１２８、１２９および１３０および単位ベクトル１２３、１２４、１２５および１２６が変更されるが、重要なこととして、４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード１０７、１０８、１０９、および１１０間での単位ベクトル１２３、１２４、１２５および１２６および幾何学的範囲１２７、１２８、１２９、および１３０の相関関係は、実質的には、変更されない。４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード１０７、１０８、１０９、および１１０からの全ての測定値は、実質的に同じに留まる。従って、マルチパス環境において、観測中の受信機に対して実質的に等しい幾何学的距離および単位ベクトルを示す送信された測位信号の空間的に多様なクラスタは、実質的にコヒーレント測位信号環境を提供することが分かる。
【００２５】
図２を参照する。マルチパス環境が示されている。測位ユニット装置２０１は、送信クラスタ２０６として集合的に知られる４個の空間的に分布されたアンテナ要素２０２、２０３、２０４および２０５を組み込む。測位ユニット装置２０１は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素２０２、２０３、２０４および２０５を介して、４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード２０７、２０８、２０９および２１０を送信する。空間的に分布されたアンテナ要素２０２、２０３、２０４および２０５は、既知の位置に設置される。各々の要素は、同じキャリア周波数でユニーク測位信号を送信する。観測中の受信機２１１が示されている。これは、単一受信アンテナ２１２を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード２０７、２０８、２０９および２１０を受信する。４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード２０７、２０８、２０９、および２１０の単位ベクトル２１３、２１４、２１５および２１６および幾何学的距離２１７、２１８、２１９および２２０は、送信クラスタ２０６と受信アンテナ２１２との間で実質的に同じである。説明の目的にために、４個のスペクトラルマルチパス成分２２１、２２２、２２３、および２２４が同様に示されている。各々は、特定の、空間的に分布されたアンテナ要素２０２、２０３、２０４および２０５から発生された特定のユニーク疑似乱数（PRN）コード２０７、２０８、２０９および２１０と関係している。
【００２６】
第１スペクトラルマルチパス２２１は、第１の空間的に分布されたアンテナ要素２０２から送信された第１のユニーク疑似乱数（PRN）コードから発生される。このスペクトラルマルチパスは、表面２２５で反射し、送信された疑似乱数（PRN）コード２０７に対して、１００度または８０度位相がずれて受信アンテナ２１２に到達する。したがって、第１のユニークな疑似乱数（PRN）コード２０７の破壊的相殺を発生する。この破壊的相殺は、観測中の受信機２１１内において、疑似乱数（PRN）コードおよびキャリア位相トラッキングループの低い受信信号強度および不安定化を生じる。このトラッキングループの不安定化は、第1のユニーク疑似乱数（PRN）コード２０７からの疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定精度を実質的に減少する。
【００２７】
第２スペクトルマルチパス信号２２２は、第２の空間分布アンテナ要素２０３から送信された第２のユニーク疑似乱数（PRN）コード２０８から発生される。このスペクトルマルチパス信号２２２は、表面２２５で反射され、第２のユニーク疑似乱数（PRN）コード208に対して、0度の位相シフトを有して、アンテナ２１２に到達する。したがって、第2のユニーク疑似乱数（PRN）コード２０８の建設的な追加を達成する。この建設的な追加は、０シフトの高い受信信号強度をつくりだす。観測中の受信機２１１内の疑似乱数（PRN）コードおよびキャリア位相トラッキングループは、安定し、第2のユニーク疑似乱数（PRN）コード208から積分キャリア位相（ICP）を変更しない。
【００２８】
第３スペクトラルマルチパス信号２２３は、第３の空間的に分布されたアンテナ要素２０４から送信された第３のユニーク疑似乱数（PRN）コード２０９から発生される。このスペクトラルマルチパス信号２２３は、表面２２６で反射され、第３のユニーク疑似乱数（PRN）コード２０９に対して９０度の位相シフトを有して受信アンテナ２１２に到達する。したがって、第３のユニーク疑似乱数（PRN）コード２０９の穏やかな破壊的相殺を発生する。この穏やかな破壊的相殺は、関連する位相トラッキング誤差内で、低い受信信号強度を穏やかに生成する。観測中の受信機２１１内の疑似乱数（PRN）コードおよびキャリア位相トラッキングループは、穏やかに影響され、第３のユニーク疑似乱数（PRN）コード２０９からの疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値を穏やかに変化する。
【００２９】
第４スペトクラルマルチパス信号２２４は、第４の空間的に分布されたアンテナ要素２０５から送信された第４のユニーク疑似乱数（PRN）コード２１０から発生される。この空間マルチパス信号２２４は、表面２２６で反射され、受信アンテナ２１２によっては受信されない。したがって、第４のユニークな疑似乱数（PRN）コード２１０に何らの妨害も生じない。受信された信号強度は、関連した位相トラッキング誤差無しに、同じに留まる。観測受信機２１１内で、疑似乱数（PRN）コードおよびキャリア位相トラッキングループは、影響されず、第４のユニーク疑似乱数（PRN）コード２１０からの疑似距離および積分キャリア位相（ICP）を変更しない。
【００３０】
観測中の受信機は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素２０２、２０３、２０４および２０５から送信された４個の同期ユニーク疑似乱数番号（PRN）コード２０７、２０８、２０９、および２１０を受信し且つ解読するために、4個のスペクトラルマルチパス構成要素２２１、２２２、２２３、および２２４が組み合わされて構成されている。この構成は、実質的にコヒーレントなユニーク疑似乱数（PRN）コード２０８および２１０を選択し、および/または疑似距離、積分キャリア位相(ICP)、ドップラー、および信号強度測定値の最適推定値を、送信クラスタ206と観測中の受信アンテナ212との間に提供するように構成されている。
【００３１】
図３を参照する。４個の年代順に同期される測位ユニット装置３０１、３０２、３０３、および３０４のネットワークが示されている。各々は、同じキャリア周波数で送信する空間的に分布された送信クラスタ３０５、３０６、３０７および３０８を伴って構成されている。第1の送信クラスタ３０５は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素３１３、３１４、３１５および３１６を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード３０９、３１０、３１１、および３１２を送信する。第2の送信クラスタ３０６は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素３２１、３２２、３２３および３２４を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード３１７、３１８、３１９、および３２０を送信する。第３の送信クラスタ３０７は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素３２９、３３０、３３１および３３２を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード３２５、３２６、３２７、および３２８を送信する。第４の送信クラスタ３０８は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素３３７、３３８、３３９および３４０を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード３３３、３３４、３３５、および３３６を送信する。全ての空間的に分布されたアンテナ要素３１３、３１４、３１５、３１６、３２１、３２２、３２３、３２４、３２９、３３０、３３１、３３２、３３７、３３８、３３９および３４０は、既知の位置に設置されており、各要素は、同じキャリア周波数でユニークな測位信号を送信する。観測中の受信機３４１が示されている。これは、受信アンテナ３４２を介して、４個の空間的に分布された送信クラスタ３０５、３０６、３０７、および３０８から１６個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード３０９、３１０、３１１、３１２、３１７、３１８、３１９、３２０、３２５、３２６、３２７、３２８、３３３、３３４、３３５および３３６を受信する。各送信クラスタから発生された４個の同期ユニーク疑似乱数番号（PRN）コードの単位ベクトル３４３、３４４、３４５、および３４６および幾何学的距離３４７、３４８、３４９、および３５０が、各送信クラスタおよび受信アンテナ３４２との間で実質的に同じである。
【００３２】
観測中の受信機３４１は、位置解決を決定するために、充分な数の測位ユニット装置が視野内にあることを要求する。好ましくは、観測受信機３４１は、２次元位置解決値を決定するために、少なくとも３個の測位ユニット装置、または、３次元位置解決値を決定するために、少なくとも４個の測位ユニット装置を利用する。しかしながら、３個よりも少ない測位ユニット装置を利用する観測中の受信機３４１によって決定された位置解決値は、本発明の範囲内に留まる。観測中の受信機３４１は、４個の測位ユニット装置３０１、３０２、３０３、および３０４から送信された１６個の同期ユニーク測位信号を受信し且つ解読するように構成され、正確な位置を決定することができる。観測中の受信機は、以下のことができる。
【００３３】
１）  全ての受信された測位信号疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を、観測中の受信機測位アルゴリズムに供給し、充分な数の測位ユニット装置が視野に在る場合に、過剰決定された位置解を発生するようにする。各送信クラスタ内の各送信アンテナ要素の位置は、観測中の受信機の測位アルゴリズムにも提供することができ、各送信アンテナ要素と観測中の受信機アンテナとの間で、正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値の決定を援助する。
【００３４】
２）  全ての受信されたユニークな測位信号疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値をRAIM（受信機オートノモス-インテグリティ-モニタリング）アルゴリズムを採用する観測中の受信機測位アルゴリズムに、供給する。充分な数の測位ユニット装置が視野に在る場合、RAIMアルゴリズムは、各測位ユニット装置からマルチパス劣化が最小の測位信号を選択し、次に、位置解決おいて、最適な信号を使用する。クラスタ内の各送信アンテナ要素の位置は、観測中の受信機測位アルゴリズムに提供することができ、各送信アンテナ要素と観測中の受信機アンテナとの間の正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助できる。
【００３５】
３）  全ての受信されたユニークな測位信号疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を、最適位置解を発生する、例えば、カルマンフィルタのような、適当な数学的アルゴリズムを採用する受信機測位アルゴリズムに供給する。測位アルゴリズムは、全ての視野内の測位ユニット装置から、測位アルゴリズムに対して利用可能な全ての疑似範囲、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値から最適距離測定値を推定する。各クラスタ内の各送信アンテナ要素の位置は、観測中の受信機測位アルゴリズムにも与えることができ、各送信アンテナ要素と観測中の受信アンテナとの間での正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助することができる。
【００３６】
４）  各送信クラスタからの全ての受信されたユニーク測位信号疑似範囲、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を組合せ且つ平均化して、平均疑似範囲、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を形成する。送信クラスタ内の全てのアンテナ要素の見かけの平均位置と共に、これらのクラスタ測位信号測定値は、次に、観測中の受信機測位アルゴリズムに供給され、充分な数の測位ユニット装置が視野に在ると位置解を直ちに発生する。
【００３７】
５）  送信クラスタからの全ての受信されたユニークな測位信号疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度値を、観測中の受信機距離推定値アルゴリズムに供給する。距離推定アルゴリズムは、送信クラスタから受信された最適距離測定値を推定した後、最適疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を観測中の受信機測位アルゴリズムに通過する。距離推定アルゴリズムは、例えば、最小自乗回帰、加重最小自乗回帰、加重平均、フィルタリング推定、平滑推定、または当業者に周知の技術のような最適解を生じる適当な数学的アルゴリズムを含むことができる。最適測位信号測定値は、送信クラスタ内の全てのアンテナ要素の見かけ上の最適位置を伴って、次に、観測中の受信機測位アルゴリズムに供給され、充分な数の測位ユニット装置が視野にある場合に、位置解を発生する。
【００３８】
６）  同相および直交（ＩおよびQ）キャリアトラッキングループ測定値、疑似乱数コードトラッキング測定値、疑似距離、積分キャリア位相（ICP）測定値、ドップラー測定値、および受信された信号測定値、等からなるグループから選択された情報を比較することによって、各クラスタからの全ての受信されたユニークな測位信号間のコヒーレンスを決定し、
【００３９】
ａ）  各送信機クラスタからの実質的にコヒーレントなユニークな測位信号を選択して、観測中の受信機の測位アルゴリズムに供給する。充分な数の測位信号が視野にある場合に、過剰決定された位置解を発生する。各クラスタ内の各選択された送信アンテナ要素の位置は、観測中の受信機測位アルゴリズムに提供することができ、正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値を決定することができるようにする。
【００４０】
ｂ）  各送信クラスタからの実質的にコヒーレントなユニークな測位信号を選択して、RAIM（受信機オートノモス-インテグリティ-モニタリング）を採用する観測中の受信機測位アルゴリズムに供給する。充分な数の測位ユニット装置が視野に在ると、RAIMアルゴリズムは、各測位ユニット装置の送信クラスタからマルチパス劣化が最小の測位信号を選択し、次に、位置解決においてこれらの最適信号を使用する。各クラスタ内の選択された送信アンテナ要素の位置は、観測中の受信機測位アルゴリズムにも提供することができ、各送信アンテナ要素と観測中の受信アンテナとの間の正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助できる。
【００４１】
ｃ）  各送信クラスタからの実質的にコヒーレントなユニークな測位信号を選択して、適当な数学アルゴリズムを採用する観測中の受信機測位アルゴリズムに供給する。例えば、カルマンフィルタのような最適解を生じる。測位アルゴリズムは、視野内の全ての測位ユニット装置からの測位アルゴリズムに対して利用可能な、全ての選択された実質的にコヒーレントな疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を使用して、各測位ユニット装置からの最適距離測定値を推定する。各クラスタ内の各選択された送信アンテナ要素の位置は、観測中の受信機測位アルゴリズムに提供することができ、各送信アンテナ要素と観測中の受信機アンテナとの間の正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助できる。
【００４２】
ｄ）  疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を組合せ且つ平均化するために、各送信クラスタから実質的にコヒーレントな測位信号を選択して、平均疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を形成する。これらの平均クラスタ測位信号測定値は、送信クラスタ内の全ての選択されたアンテナ要素の見かけ上の平均位置と共に、次に、観測中の受信機測位アルゴリズムに供給され、充分な数の測位ユニット装置が視野に在る場合に、位置解を生じる。
【００４３】
ｅ）  各送信クラスタからの実質的にコヒーレントなユニークな測位信号を選択して、最小自乗回帰、加重最小自乗回帰、加重平均、フィルタリング化推定、平滑推定、または当業者に既知の類似の技術のような、最適距離推定アルゴリズムを使用して最適距離測定値を推定する。推定された疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値は、選択されたアンテナ要素位置の最適推定値と共に、次に、観測中の受信機測位アルコズムに供給され、充分な数の測位ユニット装置が視野に在る場合に、位置解を発生する。
【００４４】
ｆ）  各クラスタからの実質的にコヒーレントなユニークな測位信号を選択する。それらは結合且つ平均化されて、平均測位信号測定値が形成され、それは、次に、RAIM（受信機オートノモス−インテグリティ−モニタリング）測位アルゴリズムに通過される。冗長な測位ユニット装置が視野内に在る場合は、利用可能な最少のマルチパス劣化平均測位信号を選択し、次に、位置解決においてこれらの最適信号を使用する。
【００４５】
ｇ）  各クラスタからの実質的にコヒーレントなユニークな測位信号を選択する。それらは結合且つ平均化されて、平均測位信号測定値が形成され、それは、次に、観測中の受信機測位アルゴリズムに通過される。測位アルゴリズムは、最適解決、例えば、カルマンフィルタをつくりだす適当な数学的アルゴリズムを含むことができる。測位アルゴリズムは、視野内の全ての測位ユニット装置からの測位アルコリズムに利用可能な疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値の全てを使用して、各測位ユニット装置から最適距離測定値を推定する。各クラスタ内の選択された送信アンテナ要素の見かけ上の平均位置は、観測中の受信機測位アルゴリズムにも提供することができ、各送信アンテナ要素と観測中の受信機アンテナとの間での正確な疑似範囲および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助できる。
【００４６】
ｈ）  各送信クラスタからの実質的にコヒーレントなユニークな測位信号を選択する。これらは、最適距離推定値アルゴリズムを通して、最適疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を形成する。これらの最適測位信号測定値は、次に、観測中の受信機のRAIM(受信機オートノモス−インテグリティ−モニタリング)アルゴリズムを使用する測位アルゴリズムへ通過される。冗長な測位ユニット装置が視野内にある場合、RAIMアルコリズムは、利用可能な最少マルチパス劣化測位信号を選択し、次に、位置解決においてこれらの最適信号を使用する。
【００４７】
ｉ）  各送信クラスタからの実質的にコヒーレントなユニークな測位信号を選択する。これは、最適距離推定値アルコリズムを介して最適疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を形成する。これらの最適測位信号測定値は、次に、観測中の測位アルゴリズムに通過される。このアルゴリズムは、最適解決、例えば、カルマンフィルタをつくりだす適当な数学的アルコリズムを採用する。測位アルゴリズムは、視野内の充分な数の測位ユニット装置からの全ての最適測位信号を使用して、各測位ユニット装置から最適な距離測定値を推定する。各クラスタ内の選択された最適送信アンテナ要素の位置は、観測中の受信機推定値アルゴリズムにも提供することができ、各送信アンテナ要素と観測中の受信機アンテナとの間での正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助できる。
【００４８】
上述した実施の形態の如何なる組合せも、本発明の範囲にある。例えば、実質的にコーーレントな測位信号は、最適距離推定値アルゴリズムで事前処理することができ、次に、最適測位アルゴリズムで処理され、次に、RAIM（受信機オートノモス−インテグリティー−モニタリング）アルゴリズムを通過する。
【００４９】
クラスタ要素間隔
空間的に分布された送信クラスタ内には、最小限の要素間隔は存在しない。要素同士がより近く接近して設置されると、疑似乱数（PRN）コード間のマルチパスコヒーレンスはより大きくなり、空間多様性はより小さくなる。最大要素間隔は、送信クラスタから観測中の受信機が最小でどの程度分離されることが予期されるかによって決定される。最適な結果のために、送信クラスタ内の各アンテナ要素から観測中の受信機への単位ベクトルは、実質的に等しく留まる必要がある。送信クラスタからさらに離れて位置される観測中の受信機は、近接して位置する観測中の受信機と比較して、単位ベクトルの類似性がより高い。観測中の受信機の分離が大きい場合には、多数波長分の送信アンテナ要素間隔が、実用可能となる。好適な実施の形態において、アンテナ要素のクラスタは、要素間に１／２のキャリア波長間隔を有して設置され、空間ダイバーシティーが最大にされ、単位ベクトルの分散を最小にする。2.4ＧＨｚのキャリア周波数において、これは、60ｍmのオーダのアンテナ要素間隔を表わしている。
【００５０】
送信クラスタの実施の形態
上述の受信機の実施の形態の全てが、如何なる形態の送信クラスタにも適用することができる。送信クラスタは、使用のために構成することができるが、空間、周波数または偏波ダイバーシティーに限定されることはない。さらに、送信クラスタは、空間、周波数、または偏波ダイバーシティーの如何なる組合せを使用しても構成することができる。送信クラスタの３つの実施の形態が以下に記述される。
【００５１】
ａ）  空間多様送信クラスタ  測位ユニット装置は、複数の空間的に分布されたアンテナ要素からの複数の同期的ユニーク測位信号を送信するように構成される。アンテナ要素は、測位受信機に対して、実質的に等しい幾何学的距離および単位ベクトルで設置される。各要素は、既知の位置に位置して、ユニークな測位信号を送信する。アンテナ要素間隔は、好ましくは、１／２のキャリア波長であり、同期ユニーク測位信号は、好ましくは、同じキャリア周波数で送信された疑似乱数（PRN）コードである。
【００５２】
ｂ）  周波数多様送信クラスタ  測位ユニット装置は、複数周波数で複数の同期ユニーク測位信号を送信するように構成されている。各ユニークな測位信号は、自身のユニークな周波数で送信される。複数の測位信号は、既知の位置に設置された単一のアンテナ要素を介して送信される。同期ユニーク測位信号は、好ましくは、個々のキャリア周波数で送信された疑似乱数（PRN）コードである。
【００５３】
ｃ）  偏波多様送信クラスタ  測位ユニット装置は、複数の直交偏波アンテナ要素から複数の同期ユニーク測位信号を送信するように構成されている。アンテナ要素は、全ての観測中の受信機に対して、実質的に等しい距離および単位ベクトルを有して設置され、各要素は、既知の位置に設置され、ユニークな測位信号を送信する。アンテナ要素は、好ましくは、互いに近接して設置される。ユニークな測位信号は、好ましくは、同じキャリア周波数で送信される疑似乱数（PRN）コードである。
【００５４】
好適な実施の形態において、同期ユニーク疑似乱数（PRN）コードは、測位ユニット装置から同期して発生され、送信クラスタ内の各アンテナ要素から同期して送信される。代替の実施の形態において、同期ユニーク疑似乱数（PRN）コードは、測位ユニット装置内で連続的に発生することができ、時分割多重アクセス（TDMA）スキームで送信クラスタ内の各アンテナ要素を介して連続的に送信され、各要素は、ユニークな時間スロット内で、ユニークな疑似乱数（PRN）コードを送信するようにする。
【００５５】
クラスタ決定
ユニークな測位信号を得る時に、観測中の受信機は、先ず、どのユニークな測位信号が、各特定の送信クラスタに関連するかを決定する。観測中の受信機は、各ユニークな測位信号を受信し、それに含まれる航法データを解読し、各送信アンテナ要素の位置を決定する。観測中の受信機は、どの送信アンテナ要素の位置が互いに近接しているかを決定し、観測中の受信機に対して、複数の送信アンテナ要素が、実質的に等しい単位ベクトルおよび幾何学的距離を示すか否かを決定する。観測中の受信機は、観測中の受信機に対して、実質的に等しい単位ベクトルおよび幾何学的距離を示す送信アンテナ要素が、或る送信クラスタであることを宣言する。さらに、各ユニークな測位信号は、航法データメッセージ内にクラスタ識別データを送信でき、したがって、観測中の受信機は、このクラスタ識別データを解読して、各ユニーク測位信号を各送信クラスタと関連づける。
【００５６】
受信クラスタ
多様受信アンテナ要素を介して観測中の受信機で受信されたユニークな測位信号は、別個の受信チャンネルを介して個別に解読され、複数の別個の測位信号を生成する。これらの別個の測位信号は、各受信アンテナ要素から送信機への単位ベクトルおよび幾何学的距離が実質的に等しいため、マルチパスの無い環境において実質的にコヒーレントな測定値を示す。しかしながら、マルチパス環境において、多様な受信アンテナ要素から受信された別個の測位信号は、観測中の受信機において非コヒーレントな測位測定値を示す。この非コヒーレントは、観測中の受信機が、各受信アンテナ要素からの異なる反射経路信号を測定するためであり、各直接信号と組み合わされて、各測位信号に対する異なる距離および信号強度測定値を引き出す。測位信号間の非コヒーレントの量は、マルチパス環境の厳しさに依存する。
【００５７】
本発明は、複数の空間的に分布された受信アンテナ要素を介してユニークな測位信号を受信する、または複数の偏波多様受信アンテナを介してユニークな測位信号を受信する手段による、測位システムにおけるコードまたはキャリアマルチパスの低減を開示している。全ての受信アンテナ要素は、送信された信号に対して、実質的に等しい幾何学距離および単位ベクトルを有して位置しており、各要素は、互いに既知の関係で位置されており、独立して、同じユニークな測位信号を受信する。好ましくは、全ての受信アンテナ要素は、半波長キャリア波長またはそれ以下離されて位置されている。観測中の受信機は、複数の別個の測位信号を個別に受信し、トラックし、そして解読し、測位精度におけるマルチパスの有害な効果を低減するようにする。
【００５８】
図４を参照する。４個の測位ユニット装置４０１、４０２、４０３、および４０４が示されている。それぞれは、既知の位置に設置された単一の送信アンテナ要素４０５、４０６、４０７、および４０８で構成されており、各々は、ユニークな同期測位信号４０９、４１０、４１１、および４１２を送信するように構成されている。空間的に多様な受信クラスタ４１３が示されている。これは、４個の空間的に分布された受信アンテナ要素４１４、４１５、４１６、および４１７を組み込んでいる。各受信アンテナ要素４１４、４１５、４１６、および４１７は、観測中の受信機４２２内の別個の受信機経路４１８、４１９、４２０、および４２１に接続される。各受信機経路４１８、４１９、４２０、および４２１は、共通受信機クロック４２３から同期され、処理ユニット４２４に送られる。別個の受信アンテナ要素４１４、４１５、４１６、および４１７は、別個の受信機経路４１８、４１９、４２０、および４２１と接続されており、各受信されたユニークな測位信号４０９、４１０、４１１、および４１２に対して、４個の別個の疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を生成し、したがって、視野内の４個の測位ユニット装置４０１、４０２、４０３、および４０４に対して、１６個の別個の測位信号を生成する。処理ユニット４２４は、これらの１６個の別個の測位信号を受信するように構成されている。
【００５９】
１）  全ての受信された別個の測位信号疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を、観測中の受信測位アルゴリズムに供給する。充分な数の測位ユニット装置が視野にある場合、過剰決定された位置を生成する。参照方位角に対する受信クラスタ内の各受信アンテナ要素の位置を、観測中の受信機アルゴリズムにも供給でき、送信アンテナと観測受信クラスタとの間の正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助できる。
【００６０】
２）  全ての受信された別個の測位信号疑似距離、集積化されたキャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を、RAIM（受信機オートノモス-インテグリティ-モニタリング）観測中の測位アルゴリズムに供給する。充分な数の測位ユニット装置が視野に在る場合、RAIMアルゴリズムは、各測位ユニット装置の送信クラスタからの最少のマルチパス劣化測位信号を選択し、次に、これら最適信号を位置解決において使用する。参照方位角に対する受信クラスタ内の各アンテナ要素の位置は、観測中の受信機測位アルゴリズムに提供することができ、送信アンテナと観測中の受信機クラスタとの間の正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）、および信号強度測定値を、最適位置解決、例えば、カルマンフィルタをつくり出す適当な数学的アルゴリズを採用する観測中の受信機位置アルゴリズムに供給する。測位アルゴリズムは、視野内の全ての測位ユニット装置からの、測位アルゴリズムに利用可能な、全ての疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を使用して、各測位ユニット装置から最適距離測定値を推定する。参照方位角に対する、受信クラスタ内の各受信アンテナ要素の位置が、観測中の受信機位置推定値アルゴリズムにも提供することができ、送信アンテナと観測中の受信機クラスタとの間での正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助できる。
【００６１】
３）  受信クラスタからの全ての受信された別個の信号疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を、最適位置解決、例えば、カマルンフィルタをつくり出すための適当な数学的アルゴリズムを採用する受信機距離推定値アルゴリズムに供給する。測位アルゴリズムは、視野内の全ての測位ユニット装置からの測位アルゴリズに利用可能な、全ての疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、信号強度測定値を使用して、各測位ユニット装置からの最適距離を推定する。参照方位角に対する受信機クラスタ内の各受信アンテナ要素の位置が観測中の受信機位置推定値アルゴリズムにも提供することができ、送信アンテナと観測中の受信機クラスタとの間の正確な疑似距離と積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助できる。
【００６２】
４）  各測位ユニット装置からの全ての受信された別個の測位信号の疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、信号強度測定値を結合し且つ平均して、平均疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を制定する。これらの平均受信クラスタ測位信号測定値は、受信クラスタ内の全てのアンテナ要素の見かけ上の平均位置をともなって、次に、観測中の受信機測位アルゴリズムに供給され、充分な数の測位ユニット装置が視野にある場合に、位置解を生成する。
【００６３】
５）  受信機クラスタからの全ての受信された別個の測位信号疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を、観測中の受信機距離推定値アルゴリズムに供給する。距離推定値アルゴリズムは、最適疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を観測中の受信機測位アルゴリズムに通過する以前に、受信クスタからの最適距離測定値を推定する。距離推定機アルゴリズムは、例えば、最小自乗回帰、加重最小自乗、加重平均、フィルタリング化推定、平滑推定、または当業者に知られている類似の技術の様な最適解決をつくりだす何らかの適当な数学的アルコリズムを含むことができる。これらの最適測位信号測定値は、受信クラスタ内の全てのアンテナ要素の見かけ上最適な位置とともに、次に、観測中の受信機測位アルゴリズムに供給され、充分な数の測位ユニット装置が視野内にある場合、位置解を生成する。
【００６４】
６）  同相および直交（IおよびＱ）キャリアトラッキングループ測定値、疑似乱数コードトラッキングループ測定値、疑似距離、積分キャリア位相（ICP）測定値、ドップラー測定値、および受信された信号強度からなるグループから選択された情報を比較することにより、受信クラスタからの全ての受信された別個の測位信号間のコヒーレンスを決定して、
【００６５】
ａ）  観測中の受信機測位アルゴリズムに供給する各測位ユニット装置から実質的にコヒーレントな測位信号を選択して、充分な数の測位ユニット装置が視野にある場合に、過剰決定された位置解決値を直ちに発生する。参照方位角に対して、受信クラスタ内の各選択された受信アンテナ要素の位置も観測中の受信機測位アルコリズムに提供することができ、正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値が決定できる。
【００６６】
ｂ）  RAIM（受信機-オートノモス-インテグリティ-モニタリング）アルゴリズムを採用する観測中の受信機距離推定値アルゴリズムに供給するために、各測位ユニット装置からの実質的にコヒーレントな測位信号を選択する。充分な数の測位ユニット装置が視野内にある場合、RAIMアルゴリズムは、各測位ユニット装置からのマルチパス劣化が最小の測位信号を選択し、次に、位置解決において、これらの最適信号を使用する。参照方位角に対して、受信クラスタ内の選択された受信アンテナ要素の位置も観測中の受信機アルゴリズムに提供して、各送信アンテナ要素と観測中の受信機アンテナ要素との間の正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助できる。
【００６７】
ｃ）  例えば、カマルンフィルタの様な最適解決をつくりだすための適当な数学アルゴリズムを採用する観測中の受信機測位アルコリズムを供給するための各測位ユニット装置からの実質的にコヒーレントな別個の測位信号を選択する。測位アルゴリズムは、視野内の全ての測位ユニット装置からの測位アルゴリズムに利用可能な、全ての実質的にコヒーレントな疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を使用して、各測位ユニット装置からの最適な距離測定値を推定する。参照方位角に対する受信クラスタ内の各選択された受信アンテナ要素の位置が、観測中の受信機測位アルゴリズムにも提供され、送信アンテナと観測中の受信機クラスタとの間の正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助できる。
【００６８】
ｄ）  疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を結合し且つ平均化して、平均疑似範囲、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を形成するために、実質的にコヒーレントな別個の測位信号を選択する。これらの平均クラスタ測位信号測定値は、クラスタ内の全ての選択された受信アンテナ要素の見かけ上の平均位置が、次に、観測中の受信機測位アルゴリズムに供給され、充分な数の測位ユニット装置が視野内にある場合に、位置解を生成する。
【００６９】
ｅ）  各測位ユニット装置からの実質的にコヒーレントな別個の測位信号を選択し、最小自乗回帰、加重最小自乗回帰、加重平均、フィルタリング化推定、平滑化推定、または他の好適な距離推定値アルゴリズムの様な最適距離推定値アルゴリズムを使用して最適距離測定値を推定する。推定された疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、信号強度測定値は、選択されたアンテナ要素位置の最適推定値とともに、次に、測位中の受信機測位アルゴリズムに供給され、充分な数の測位ユニット装置が視野内にある場合、位置解を生成する。
【００７０】
ｆ）  各測位ユニット装置からの実質的にコヒーレントな別個の測位信号を選択する。これは、結合且つ平均されて平均測位信号測定値が形成され、次に、RAIM（受信機-オートノモス-インテグリティ-モニタリング）測位アルゴリズムに通される。冗長な測位ユニット装置が視野に在る場合、RAIMアルゴリズムは、利用可能な最少マルチパス劣化平均測位信号を選択し、次に、位置解決において、これらの最適信号を使用する。
【００７１】
ｇ）  各測位ユニット装置からの実質的にコヒーレントな別個の測位信号を選択する。これらは、結合かつ平均化された平均測位信号測定値が形成され、次に、観測中の受信機測位アルゴリズムに通過される。測位アルゴリズムは、最適解決、例えば、カルマンフィルタをつくり出す何らかの適当な数学的アルゴリズムを含むことができる。測位アルゴリズムは視野内の全ての測位ユニット装置からの測位アルゴリズムに利用可能な、全ての疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を使用して、各測位ユニット装置からの最適距離測定値を推定する。参照方位角に対する受信機クラスタ内の各受信アンテナ要素の位置も、観測中の受信機推定値アルゴリズムに提供され、送信アンテナと観測中の受信機クラスタとの間での正確な疑似距離と積分キャリア位相（ICP）測定値の決定を援助する。
【００７２】
ｈ）  各測位ユニット装置からの実質的にコヒーレントな別個の測位信号を選択する。これらは、最適距離推定値アルゴリズムを通過して、最適疑似距離、積分キャリア位相(ICP)、ドップラー、および信号強度測定値を形成する。これらの最適測定値は、次に、RAIM(受信機-オートノモス-モニタリング)アルゴリズムを含む観測中の受信機測位アルゴリズムに通過される。冗長な測位ユニット装置が視野内にある場合は、RAIMアルゴリズムは、マルチパス劣化が最小の利用可能な測位信号を選択し、次に、これら最適信号を位置解決において使用する。
【００７３】
ｉ）  各測位ユニット装置からの実質的にコヒーレントな別個の測位信号を選択する。これらは、最適距離測定アルゴリズムを通過し、最適疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値が形成される。これらの最適測位信号測定値は、次に、最適解決、例えば、カルマンフィルタをつくり出す適当な数学的アルゴリズムを採用する観測中の受信機の測位アルゴリズムに通過される。測位信号は、視野内の充分な数の測位ユニット装置からの全ての最適測位信号を使用して、各測位ユニット装置からの最適距離測定値を推定する。各クラスタ内の選択された最適受信アンテナ要素の相対位置も、観測中の受信機測位アルゴリズムに提供され、各送信アンテナ要素と観測中の受信機アンテナとの間の正確な疑似距離および積分キャリア位相（ICP）測定値決定を援助することができる。
【００７４】
上述の実施の形態の如何なる組合せも、本発明の範囲に入る。例示説明のために、実質的にコヒーレントな測位信号が、最適距離推定値アルゴリズムによって事前処理され、次に、最適測位アルゴリズムで処理され、次に、RAIM（受信機-オートノモス-インテグリティ-モニタリング）アルゴリズムを通過される。
【００７５】
受信機解読
観測中の受信機は、測位信号クラスタから受信された複数のユニークおよび／または別個の測位信号を受信しかつ解読するように構成されている。観測中の受信機は、トラックされるべき測位信号の数にしたがって受信チャンネルを割り当てる。観測中の受信機は、独立したトラッキングチャンネルを介して、各測位信号を自律的に追跡する。この測位信号の自律的トラッキングは、クラスタからの各測位信号を独立して測定することを可能とするが、如何なる測位信号の測定値も、隣接するマルチパス劣化測位信号によって影響されない。クラスタから利用可能な測位信号の数がより多いと、得られる距離測定値のインテグリティはより良くなる。
【００７６】
図５を参照する。４個の年代順的に同期された測位ユニット装置５０１、５０２、５０３、および５０４からなるネットワークが図示されている。各々の装置は、同じキャリア周波数で送信する空間的に分布した送信クラスタ５０５、５０６、５０７、および５０８を伴って構成されている。第１の送信クラスタ５０５は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素５１３、５１４、５１５および５１６を介して、４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード５０９、５１０、５１１、５１２を送信する。第２の送信クラスタ５０６は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素５２１、５２２、５２３、５２４を介して、４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード５１７、５１８、５１９、および５２０を送信する。第３の送信クラスタ５０７は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素５２９、５３０、５３１、および５３２を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード５２５、５２６、５２７、および５２８を送信する。第４の送信クラスタ５０８は、４個の空間的に分布したアンテナ要素５３７、５３８、５３９、および５４０を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード５３３、５３４、５３５、および５３６を送信する。全ての空間的に分布されたアンテナ要素５１３、５１４、５１５、５１６、５２１、５２２、５２３、５２４、５２９、５３０、５３１、５３２、５３７、５３８、５３９および５４０は、既知の位置に位置しており、各要素は、同じキャリア周波数でユニークな測位信号を送信する。観測中の受信機５４１も図示されている。これは、受信アンテナ５４２を介して４個の空間的に分布された送信クラスタ５０５、５０６、５０７、および５０８からの１６個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード５０９、５１０、５１１、５１２、５１７、５１８、５１９、５２０、５２５、５２６、５２７、５２８、５３３、５３４、５３５、および５３６を受信する。各送信クラスタ５０５、５０６、５０７、および５０８から発生された４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コードの単位ベクトル５３４、５４４、５４５、および５４６および幾何学的距離５４７、５４８、５４９、および５５０は、受信機アンテナ５４２に対して各送信クラスタ５０５、５０６、５０７、および５０８内おいて実質的に等しい。
【００７７】
観測中の受信機５４１は、位置解を決定するために、充分な数の測位ユニット装置を必要とする。好適には、観測中の受信機５４１は、２次元位置解を決定するために、少なくもと３個の測位ユニット装置を利用し、３次元位置解を決定するために、少なくもと４個の測位ユニット装置を利用する。しかしながら、３個未満の測位ユニット装置を利用して、観測中の受信機５４１によって決定される位置解は、本発明の範囲に留まる。観測中の受信機５４１は、全てのユニークな測位信号５０９、５１０、５１１、５１２、５１７、５１８、５１９、５２０、５２５、５２６、５２７、５２８、５３３、５３４、５３５、および５３６を、観測中の受信機測位解アルゴリズム手段５５１へ通過し、（ａ）過剰決定された位置解、（ｂ）RAIM依存位置解、（ｃ）カルマンフィルタのような位置推定アルゴリズムによってフィルタされた位置解、（ｄ）これらの解決値のなんらか組合せを決定するように構成することができる。
【００７８】
図６を参照する。年代順的に同期された測位ユニット装置６０１、６０２、６０３、および６０４からなるネットワークが示されている。それぞれは、同じキャリア周波数で送信する空間的に分布した送信クラスタ６０５、６０６、６０７、および６０８をともなって構成されている。第１の送信クラスタ６０５は、４個の空間的に分布したアンテナ要素６１３、６１４、６１５、および６１６を介して４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード６０９、６１０、６１１、および６１２を送信する。第２の送信クラスタ６０６は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素６２１、６２２、６２３、および６２４を介して、４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード６１７、６１８、６１９、および６２０を送信する。第３の送信クラスタ６０７は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素６２９、６３０、６３１、および６３２を介して、４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード６２５、６２６、６２７、および６２８を送信する。第4の送信クラスタ６０８は、４個の空間的に分布されたアンテナ要素６３７、６３８、６３９、および６４０を介して、４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード６３３、６３４、６３５、および６３６を送信する。全ての空間的に分布されたアンテナ要素６１３、６１４、６１５、６１６、６２１、６２２、６２３、６２４、６２９、６３０、６３１、６３２、６３７、６３８、６３９および６４０は、既知の位置に設置されており、各要素は、同じキャリア周波数でユニークな測位信号を送信する。観測中の受信機６４１も示されている。これは、受信アンテナ６４２を介して４個の空間的に分布された送信クラスタ６０５、６０６、６０７、および６０８から１６個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コード６０９、６１０、６１１、６１２、６１７、６１８、６１９、６２０、６２５、６２６、６２７、６２８、６３３、６３４、６３５、および６３６を受信する。各送信クラスタ６０５、６０６、６０７、および６０８から発生された４個の同期ユニーク疑似乱数（PRN）コードの単位ベクトル６４３、６４４、６４５、および６４６および幾何学的距離６４７、６４８、６４９、および６５０は、受信アンテナ６４２に対して各送信クラスタ６０５、６０６、６０７、および６０８内において実質的に等しい。
【００７９】
観測中の受信機６４１は、位置解を決定するために、視野内に充分な数の測位ユニット装置を必要とする。好ましくは、観測中の受信機６４１は、２次元位置解を決定するために、少なくとも３個の測位ユニット装置を利用し、３次元位置解を決定するために少なくとも４個の測位ユニット装置を利用する。しかしながら、３個未満の測位ユニット装置を利用する観測中の受信機６４１によって決定される位置解は、本発明の範囲内に含まれる。観測中の受信機６４１は、ユニークな測位信号６０９、６１０、６１１、６１２を第１の事前処理アルゴリズム手段６５２に、ユニークな測位信号６１７、６１８、６１９、および６２０を第２の事前処理アルゴリズム手段６５３に、ユニークな測位信号６２５、６２６、６２７、および６２８を第３の事前処理アルゴリズム手段６５４に、ユニークな測位信号６３３、６３４、６３５、および６３６を第４の事前処理アルゴリズム手段６５５に、通過するように構成されている。事前処理アルゴリズム手段６５２、６５３、６５４、および６５５は、（ａ）各クラスタの平均疑似距離を発生するための平均化アルゴリズム、（ｂ）各クラスタからの最適疑似範囲推定値を発生するための距離推定値アルゴリズム、（ｃ）各クラスタからの実質的にコヒーレントな疑似距離を選択するためのコヒーレント決定アルゴリズム、（ｄ）上述のアルゴリズムの何らかの組合せの何れかを使用して、受信されたクラスタ化測位信号を処理する。事前処理された測位信号は、次に、観測中の受信機測位アルゴリズムに通過され、（ａ）過剰決定された位置解決値、（ｂ）RAIM依存位置解決値、（ｃ）カルマンフィルタのような位置測定値アルゴリズムによってフィタされた位置解、（ｄ）これらの解決値の何らかの結合を決定するようにされる。
【００８０】
図７を参照する。測位ユニット装置７０１、７０２、７０３、および７０４が示されている。各々は、既知の位置に設置された単一の送信アンテナ要素７０５、７０６、７０７、および７０８をともなって構成されている。各々は、ユニークな同期測位信号７０９、７１０、７１１、７１２を送信するように構成されている。空間的に多様な受信クラスタ７１３が示されている。これは、４個の空間的に分布された受信アンテナ要素７１４、７１５、７１６、および７１７を組み込んでいる。各受信アンテナ要素７１４、７１５、７１６、および７１７は、観測中の受信機７２２内の別個の受信機経路７１８、７１９、７１６および７１７に接続されている。各受信機経路７１８、７１９、７２０および７２１は共通受信機クロック７２３から同期されている。別個の受信機経路７１８、７１９、７２０および７２１に接続された別個の受信アンテナ要素７１４、７１５、７１６および７１７は、各受信されたユニークな測位信号７０９、７１０、７１１、および７１２に対して、４個の別個の疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を生成し、したがって、視野内の４個の測位ユニット装置７０１、７０２、７０３、および７０４に対して１６個の別個の測位信号を生成する。
【００８１】
観測受信機７２２は、位置解を決定するために充分な数の測位ユニット装置が視野内にあることを要求する。好ましくは、観測中の受信機７２２は、２次元位置解決値を決定するために少なくとも３個の測位ユニット装置を利用し、３次元位置解決値を決定するために少なくとも４個の測位ユニット装置を利用する。しかしながら、３未満の測位ユニット装置を利用する観測中の受信機７２２によって決定される位置解決は、本発明の範囲内にある。観測中の受信機７２２は、全てのユニークな測位信号７０９、７１０，７１１、７１２を観測中の受信機測位アルゴリズム手段７２４に通して、（ａ）過剰決定された位置解決値、（ｂ）RAIM依存位置解、（ｃ）カウフマンフィルタの様な位置推定値アルゴリズムによってフィルタされた位置解、（ｄ）これらの解決値の何らかの結合を決定するようにするように構成されている。
【００８２】
図８を参照する。測位ユニット装置８０１、８０２、８０３、および８０４が示されている。各々は、既知の位置に設置された単一の送信アンテナ８０５、８０６、８０７、８０８をともなって構成されている。各々は、ユニークな同期測位信号８０９、８１０、８１１、および８１２を送信するように構成されている。空間的に多様な受信クラスタ８１３が示されている。これは、４個の空間的に分散された受信アンテナ要素８１４、８１５、８１６、および８１７を組み込んでいる。各受信アンテナ要素８１４、８１５、８１６、および８１７は、観測中の受信機８２２内の別個の受信機経路８１８、８１９、８２０、および８２１に接続される。各受信経路８１８、８１９、８２０、および８２１は、共通の受信機クロック８２３から同期される。別個の受信アンテナ要素８１４、８１５、８１６、および８１７は、別個の受信機経路８１８、８１９、８２０、および８２１と接続しており、各受信されたユニークな測位信号８０９、８１０、８１１および８１２に対して４個の別個の疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および信号強度測定値を生成し、したがって、視野内の４個の測位ユニット装置８０１、８０２、８０３、および８０４に対する１６個の別個の測位信号を生成する。
【００８３】
観測中の受信機８２２は、位置解を決定するために、視野内に充分な数の測位ユニット装置を必要とする。好適には、観測中の受信機８２２は、２次元位置解を決定するために少なくとも３個の測位ユニット装置を利用し、３次元位置解を決定するために少なくとも４個の測位ユニット装置を利用する。しかしながら、３個未満の測位ユニット装置を利用する観測中の受信機８２２によって決定される位置解決は、本発明の範囲に含まれる。観測受信機８２２は、ユニークな測位信号８０９、８１０、８１１、および８１２を第1の受信アンテナ要素８１４から第１の事前処理手段８２５へ、ユニークな測位信号８０９、８１０、８１１、および８１２を第2の受信アンテナ要素８１５から第２の事前処理手段８２６へ、ユニークな測位信号８０９、８１０、８１１、および８１２を第３の受信アンテナ要素８１６から第３の事前処理手段８２７へ、そしてユニークな測位信号８０９、８１０、８１１、および８１２を第４の受信アンテナ要素８１７から第４の事前処理手段８２８へ、通過するように構成される。事前処理されたアルゴリズム手段８２５、８２６、８２７、および８２８は、（ａ）各クラスタの平均距離を生成するための平均化アルゴリズム、（ｂ）各クラスタからの最適距離推定値を生成する距離推定値アルゴリズム、（ｃ）各クラスタからの実質的にコヒーレントな距離を選択するためのコヒーレント決定アルゴリズム、（ｄ）上記アルゴリズムの何らかの組合せの何れかを利用して受信されたクラスタ化測位信号を処理する。事前処理された測位信号は、次に、観測中の受信機測位アルゴリズム手段８２４に通過され、（ａ）過剰決定された位置解、（ｂ）RAIM依存位置解決値、（ｃ）カウスマンフィルタのように位置推定値アルゴリズムによってフィルタされた位置解、または（ｄ）これらの解の何らかの結合を決定するようにする。
【００８４】
図１乃至８は、明瞭のために、一つのクラスタ内の定められた数の測位信号およびアンテナ要素を使用して、実施の形態を図示しているが、クラスタ内の測位信号またはアンテナ要素に可能な数に、本来的な制限はない。一つのクラスタから送信されたまたは受信された測位信号の数がより大きいと、より良い距離測定値のインテグリティが得られる。さらに、クラスタシステムによって送信または受信される測位信号が多い場合、受信機は、本発明に従って動作するために全ての送信された信号を受信する必要はない。この冗長性の本来的なレベルは、従来の測位システムからは利用可能ではない。
【００８５】
測位信号測定
本発明の範囲内において、特定の注意が、疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、および測位信号の信号強度測定値に払われていた。しかしながら、測位信号から得ることができ、かつ測位信号のインテグリティを推測する他の如何なる測位情報も、本発明の範囲に入る。例えば、観測中の受信機のキャリアトラッキングループの同相および直交（Ｉ&Ｑ）測定値の測定、または観測中の受信機疑似乱数（PRN）コード遅延ロックループ（DLL）の早い遅い相関トラッキングアーム測定を、測位信号のインテグリティの更なるインジケータとして使用することができ、したがって、これらは、本発明の範囲内にある。
【００８６】
疑似距離測定値は、観測中の受信機からの受信された疑似乱数（PRN）と内部発生疑似乱数（PRN）との相関によって生成される。このプロセスは、本来的に雑音に富んでおり、マルチパスに大きく影響される。これらの本来的に雑音のある測定を改良するための伝統的な方法は、疑似距離雑音を減少するために疑似乱数（PRN）コードのチッピング（chipping）速度を増加し、同時にマルチパスをより低減することにある。しかしながら、チッピング速度が増大すると、ＲＦ帯域幅、受信機電力消費、および受信機の複雑性を増大する。本発明の方法は、実質的に等しい単位ベクトルおよび幾何学的距離を表わす複数の多様なユニークおよび／または別個の測位信号が並列的に解読されて、より高速なチッピング速度によって引き起こされる制約無しに、瞬時疑似距離雑音を減少しかつマルチパスを低減するシステムおよび方法を開示する。
【００８７】
本発明の開示内容におけるドップラーは、測位ユニット装置と観測中の受信機との間の相対運動の測定である。ドップラーは、各トラッキングチャンネルの観測中の受信機キャリアトラッキングループのデジタル的に制御される発振器（DCO）を使用して、測定される。キャリアトラッキングループのデジタル的に制御される発振器（DCO）は、観測中の受信機ローカルクロックに対して参照することにより、各測位ユニット装置に対する観測中の受信機の速度をトラックかつ測定する。このことは、デジタル的に制御される発振器（DCO）は同様に共通モード受信機クロックドリフトをトラックすることを意味している。一つのクラスタからの全てのドップラー測定値は、何らかのユーザの移動または共通モード受信機クロックドリフトに関係なく、マルチパスの無い環境で実質的に等しい。マルチパス環境において、キャリアトラッキングループのデジタル的に制御される発振器（DCO）は、破壊的仕方で結合される反射信号によって引き起こされる位相および信号電力における大きな変動によって容易に不安定化される。一つのクラスタからの全てのデジタル的に制御される発振器（DCO）値は、マルチパスの無い環境で実質的に等しいと考えると、マルチパス状態において正確にデジタル的に制御される発振器（DCO）値を正確に推定することが可能である。このことは、一つのクラスタからの全ての瞬間的にサンプルされたデジタル的に制御された発振器（DCO）値を比較し、かつ各測定期間において実質的にコヒーレントなおよび/または最適なデジタル的に制御された発振器（DCO）値を決定することによって、達成される。
【００８８】
積分キャリア位相（ICP）は、ドップラー測定によって導かれる。これは、正確な距離変化測定値を決定するために観測中の受信機において使用される。従って、実質的にコヒーレントかつ/または最適キャリアトラッキングループのデジタル的に制御される発振器(DCO)値は、正確な積分キャリア位相（ICP）測定値の決定において重要な利益を提供する。
【００８９】
信号強度測定値は、受信測位信号をトラッキングするための測定中の受信機の能力を決定する。受信信号強度が所定値以下に低下した場合、観測中の受信機による測位信号のトラッキングは、不十分になり、完全に無くなる場合もある。このことは、観測中の受信機が、送信源から相当な距離移動した時に生じる。また、破壊的マルチパス反射が、劣化した信号強度を生じる場合にも生じる。送信源からの一つの信号のみに対するアクセスを有する観測中の受信機は、それが送信源の距離を超えたか、マルチパスフェード内にあるかを決定する方法を有していない。マルチパスの無い環境において、一つのクラスタ内の各アンテナ要素間の距離が、送信源および観測中の受信機との間の距離と比較して比較的小さい場合は、一つのクラスタからの受信信号強度は、実質的に等しい。しかしながら、マルチパス環境において、受信信号強度は大きく変化する。一つのクラスタからの全ての信号強度値がマルチパスの無い環境において実質的に等しいと考えると、一つのクラスタからの全ての信号強度値を比較し、実質的に、コヒーレントなかつ/または最適信号強度値を決定することにより、マルチパス状態における正しい信号強度値を正確に推定することが可能である。さらに、実質的にコヒーレントでなくかつ/または最適信号強度値以下に測定された測位信号は、マルチパスの影響を受けており、距離推定から除去されるものであると見なされる。
【００９０】
測位信号測定値の結合は、測位信号コヒーレンスを評価するためにも使用することができる。例えば、一つのクラスタからの実質的にコヒーレントなデジタル的に制御される発振器（DCO）値は、コヒーレンシーのインテグリティを改良するために、実質的にコヒーレントな信号強度と比較することができる。
【００９１】
実質的にコヒーレントな測位信号
実質的にコヒーレントな測位信号は、実質的に類似な観測中の受信機発生測定値によって受信および解読される時に、実質的に類似な測定値を発生する測位信号と定義される。観測中の受信機で発生された測定値の例は、疑似距離、積分キャリア位相（ICP）、ドップラー、信号強度、および同相および直交（IおよびＱ）トラッキングループ値に限定されない。実質的に類似の測定値の選別は、１）測定値の差を求め、この差を閾値または許容値と比較する、２）スペクトラル解析、３）コンボリューション、４）相関、５）フーリエ変換解析、または数学的コヒーレンスの当業者に知られるコヒーレンスを観測することができる他の技術のような、数学的手順を介して達成することが好ましい。特定のコヒーレンス選別値は、本発明の各特定の実施の形態と関連する設定によって決定される。例示的説明の目的のためだけであるが、許容値は、互いに1メートル以内の測定された疑似距離が、コードコヒーレントであると見なされ、互いに0.1キャリアサイクル内にある積分キャリア位相（ICP）測定値がキャリアコヒーレントであると見なされ、互いに0.1Ｈｚ以内にあるキャリアトラッキングループデジタル的に制御される発振器（DCO）値がドップラーコヒーレントであると見なされ、互いに1ｄＢ以内にある受信信号強度が信号強度コヒーレントであると見なされるように構成することができる。許容値の割り当ては、システム構成およびユーザの要求に依存し、各観測中の受信機に独立して設定できるようにされる。例えば、システム構成は、各送信クラスタから利用できる測位信号の数、したがって、どれだけ多くのオブザーバブル（可観測信号）観測中の受信機が事前処理しかつ／または測位アルゴリズムがアクセスするかを決定する。オブザーバブルがより多いと、コヒーレントのインテグリティがより良くなる。したがって、割り当てられた許容値を、より狭く設定できる。ユーザの要求も異なる。或るユーザは、システムの可用性に対してクラスタコヒーレンシー（即ち、マルチパス状態におけるシステムの正確性）をトレードオフすることを選択することができ、他のユーザは、増大したシステムインテグリティーを保証するために増大したクラスタコヒーレンシーを選択することができる。
【００９２】
ダイバーシティー
多様無線リンクは、送信機または受信機の何れか、または送信機および受信機で同時に発生することができる。送信多様性は、好ましくは、空間、周波数、または偏波手段を使用して達成される（以下に記述される）が、多様性の他の形態を使用することができ、これも、本発明の範囲に入る。
【００９３】
ａ）  送信空間ダイバーシティーは、互いに近接して(好ましくは、キャリア波長の半波長以下)設置された複数のアンテナ要素を必要とする。各要素は、既知の位置に位置しており、ユニークな同期測位信号を送信する。
ｂ）  送信周波数ダイバーシティーは、既知の位置に設置された或るアンテナ要素を介して複数の周波数の送信を必要とする。各周波数は、同期ユニーク測位信号を送信する。
ｃ）  送信偏波ダイバーシティーは、互いに近接して（好ましくは、キャリアサイクルキャリア波長の半分未満）設置されることを要求する。各要素は、既知の位置に位置しており、ユニークな同期測位信号を送信する。
【００９４】
空間、周波数、偏波ダイバーシティーは、さらにより大きい多様性を生成するよう組み合わせることができる。例えば、ユニークな偏波特性を有する空間的に分布した複数のアンテナ要素からなる一つのクラスタは、各々複数のキャリア周波数で複数のユニークな測位信号を送信することができる。
【００９５】
受信ダイバーシティーは空間、周波数、または偏波手段を使用して達成することが同様に好ましいが、多様性の他の形態も使用でき、これは本発明の範囲に入る。
ａ）  受信空間ダイバーシティーは、複数のアンテナ要素が互いに近接して（好ましくは、キャリア波長の半分）設置されることが要求される。各要素は、同じ送信ユニーク測位信号を独立して受信しかつトラッキングする。
ｂ）  受信周波数ダイバーシティーは、複数の周波数で送信された複数の同期ユニーク測位信号の独立した受信を要求する。
ｃ）  受信偏波ダイバーシティーは、複数のユニークな偏波アンテナ要素が互い近接して（好ましくは、キャリア波長の半分未満）設置されることを要求する。各要素は、独立して、同じユニークな測位信号を受信かつトラッキングする。
受信空間、周波数または偏波ダイバーシティーは、さらにより大きな多様性を生成するように組み合わせることができる。例えば、ユニークな偏波特性を有する空間分布アンテナ要素の一つの受信クラスタは、各々複数のキャリア周波数で複数のユニークな測位信号を受信することができる。
【００９６】
本発明は、増大したダイバーシティーに対応して、上述された多様な無線リンク方法の何らかの組合せをさらに具体化することができる。これらの方法は、単一の周波数ダイバーシティー組合せおよび複数周波数ダイバーシティー組合せの両方を含む。単一の周波数多様性の場合、観測中の受信機は、同じキャリア周波数で送信される複数のユニークな測位信号を解読する。単一キャリア周波数での測位信号の送信は、複数周波数システムによって経験するグループ遅延の変動の影響を受けないという利点を有する。単一周波数ダイバーシティー組合せは、限定するものではないが、
【００９７】
ａ）  複数のユニークな測位信号を空間多様受信機クラスタに送信する空間多様送信クラスタ、
ｂ）  複数のユニークな測位信号を偏波多様受信機クラスタに送信する空間多様送信クラスタ、
ｃ）  複数のユニークな測位信号を偏波多様受信機クラスタに送信する偏波多様送信クラスタ、
ｄ）  複数のユニークな測位信号を空間的多様受信機クラスタに送信する偏波多様送信クラスタ、を含む。
【００９８】
さらに、本発明は、複数周波数ダイバーシティー組合せが単一アンテナの観測中の受信機に送信することを可能にする。この複数周波数ダイバーシティー組合せは、限定するものではないが、
【００９９】
ａ）  複数のユニークな測位信号を複数周波数観測中の受信機の単一アンテナに送信する周波数多様送信クラスタと組み合わされた空間多様送信クラスタ、
ｂ）  複数のユニークな測位信号を複数周波数観測中の受信機の単一アンテナに送信する周波数多様送信クラスタと組み合わされた偏波多様送信クラスタ、
ｃ）  複数のユニークな測位信号を単一周波数観測中の受信機に送信する偏波多様送信クラスタと組み合わされた空間多様送信クラスタ、
ｄ）  複数のユニークな測位信号を複数周波数観測中の受信機の単一アンテナに送信する周波数多様送信クラスタと組み合わされた空間多様送信クラスタ、を含む。
【０１００】
マルチパス重大度インジケータ
クラスタから測定された測位信号の非コヒーレンスのレベルを、マルチパス重大度インジケータ（MAI）として使用することもできる。低いクラスタコヒーレンスは、重いマルチパス状態を示し、高いクラスタコヒーレンスは、低いマルチパス状態を示す。冗長な測位ユニット装置の信号が利用可能な状況において、観測中の受信機は、各測位ユニット装置からのマルチパス重大度を決定するために、計算されたマルチパス重大度インジケータ（MSI）を使用することができ、次に、位置アルゴリズムに提供するために、測位ユニット装置の最小マルチパス劣化の組を選択する。さらに、マルチパス重大度インジケータ（MSI）は、マルチパスインテグリティチェックとして使用することができる。全てのクラスタからの全ての測位信号が、低いクラスタコヒーレンスを示す場合、警告をユーザに提供して、位置精度が推定された劣化を示すことができる。
【０１０１】
サイクルスリップ検出および修正
クラスタからコヒーレントおよび／または最適測位信号を次に選択するプロセスは、本明細書で上述された様に、サイクルスリップ現象を除去する。しかしながら、完全のために、上述の受信機技法を組み込まない受信機システムは、クラスタからの測位信号の非コヒーレンスを使用でき、明確なキャリアサイクルスリップおよび修正方法を提供することに留意すべきである。サイクルスリップは、クラスタからの測位信号を比較し、かつ以下の非コヒーレントを識別することにより検出される。
【０１０２】
ａ）  積分キャリア位相（ICP）測定値における半または全サイクルステップ機能、および/または
ｂ）  キャリアDCO値における「スパイク」、および/または
ｃ）  疑似距離測定値における「スパイク」、および/または
ｄ）  突然の信号強度フェード、および/または
ｅ）  キャリアトラッキングループのＩおよびQ値の突然の変化。
【０１０３】
サイクルスリップが検出される時、障害チャンネルとなる積分キャリア位相（ICP）測定値は、クラスタ内の実質的にコヒーレントな測位信号の積分キャリア位相（ICP）測定値と一致するように戻すために必要とされる半分または全サイクルの数によって、修正される。
【０１０４】
上述はこの発明の例示的説明によって与えられたが、全てのこの様なもの、他の改良、および変形は、当業者に明らかな様に、本発明の範囲に入る。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明に従った送信クラスタの第１の実施の形態の図であり、空間的に多様な送信クラスタを組み込む測位ユニット装置は、４個の空間的に分布するアンテナ要素を介して、マルチパスの無い環境において、観測中の受信機に４個のユニークな測位信号をブロードキャストする。
【図２】本発明に従った送信クラスタの第１の実施の形態の図であり、空間的に多様な送信クラスタを組み込む測位ユニット装置は、４個の空間的に分布するアンテナ要素を介して、マルチパス劣化環境において、観測中の受信機に４個のユニークな測位信号をブロードキャストする。
【図３】本発明に従った送信クラスタの第１の実施の形態の図であり、各々空間的に多様な送信クラスタを組み込む４個の年代順的に同期させられる測位ユニット装置のネットワークは、１６個の空間的に分布するアンテナ要素を介して、観測中の受信機に１６個のユニークな測位信号をブロードキャストする。
【図４】本発明に従った受信クラスタの第１の実施の形態の図であり、空間的に多様な受信クラスタを組み込む観測中の受信機が、４個の空間的に分布する受信アンテナ要素を介して、４個の測位ユニット装置からの１６個の測位信号を受信する。
【図５】本発明に従う観測中の受信機構成の図であり、各々空間的に多様な送信クラスタを組み込む４個の年代順的に同期させられる測位ユニット装置のネットワークは、１６個の空間的に分布するアンテナ要素を介して、観測中の受信機に１６個のユニークな測位信号をブロードキャストする。観測中の受信機は、１６個全てのユニークな測位信号を位置解決アルゴリズムに通過するように構成されている。
【図６】本発明に従う観測中の受信機構成の図であり、各々空間的に多様な送信クラスタを組み込む４個の年代順的に同期させられる測位ユニット装置のネットワークは、１６個の空間的に分布するアンテナ要素を介して、観測中の受信機に１６個のユニークな測位信号をブロードキャストする。観測中の受信機は、１６個全てのユニークな測位信号を事前処理し、この後この事前処理した測位信号を位置解決アルゴリズムに通過するように構成されている。
【図７】本発明に従う観測中の受信機構成の図であり、空間的に多様な受信クラスタを組み込む観測中の受信機は、４個の空間的に分布するアンテナ要素を介して、４個の測位ユニット装置から１６個の別個の測位信号を受信する。観測中の受信機は、１６個全ての別個の測位信号を位置解決アルゴリズムに通過するように構成されている。
【図８】本発明に従う観測中の受信機構成の図であり、空間的に多様な受信クラスタを組み込む観測中の受信機は、４個の空間的に分布するアンテナ要素を介して、４個の測位ユニット装置から１６個の別個の測位信号を受信する。観測中の受信機は、１６個全ての別個の測位信号を事前処理し、この後この事前処理した測位信号を位置解決アルゴリズムに通過するように構成されている。
【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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【図８】
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