(57)【要約】【課題】  全地球的航法衛星システム内の複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の距離依存性大気誤差を軽減する。【解決手段】  残差対流圏遅延及び複数の残差電離層遅延をカルマンフィルタ内の状態としてモデル化する（３４０）。カルマンフィルタの状態更新関数は少なくとも１つの基線距離依存因子を含み、ここで基線距離は基準受信機と移動受信機との間の距離である（３４０）。複数のアンビギュイティ値をカルマンフィルタ内の状態としてモデル化する。アンビギュイティ状態のためのカルマンフィルタの状態更新関数は動的ノイズ因子を含む（図３Ｂの３６０）。残差対流圏遅延（３７２）、複数の残差電離層遅延（３７４）及び／又は複数のアンビギュイティ値（３７６）に従って移動受信機の推定位置を更新する（３７０）。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全地球的航法衛星システム（global navigation satellite system）内の複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減する（mitigating）方法であって、該方法は、
残差対流圏遅延(residual tropospheric delay)を推定することであって、該残差対流圏遅延はカルマンフィルタ内の状態としてモデル化され、該残差対流圏遅延のための前記カルマンフィルタの状態更新関数(state update function)は少なくとも１つの基線距離依存性因子(baseline distance dependent factor)を含み、該少なくとも１つの基線距離依存性因子は基準受信機(reference receiver)と移動受信機(mobile receiver)との間の距離に対応する、推定すること、並びに
前記推定された残差対流圏遅延並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の推定位置を更新することであって、該移動受信機の該推定位置は前記カルマンフィルタ内の座標状態(coordinate states)としてモデル化される、更新すること、
を含む、方法。
【請求項２】
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得すること、
前記取得された測定値から二重差値(double difference values)を計算することであって、二重差コード測定値(double difference code)及び二重差搬送波位相測定値(carrier phase measurements)を形成する、計算すること、並びに
前記推定された残差対流圏遅延並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新すること、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カルマンフィルタは、前記残差対流圏遅延をスケーリングする単一の状態を含む複数の状態を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記残差対流圏遅延のための前記カルマンフィルタの前記状態更新関数は、前記基準受信機及び前記移動受信機に対する衛星の平均仰角に部分的に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記残差対流圏遅延のための前記カルマンフィルタの前記状態更新関数は、前記基線距離、及び前記基準受信機と前記移動受信機との間の高度差に基づく少なくとも１つの因子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの残差電離層遅延を推定することであって、該少なくとも１つの残差電離層遅延は前記カルマンフィルタ内の少なくとも１つの状態としてモデル化され、該少なくとも１つの残差電離層遅延のための該カルマンフィルタの状態更新関数は少なくとも１つの基線距離依存性因子を含む、推定すること、並びに
前記少なくとも１つの推定された残差電離層遅延並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得すること、
前記取得された測定値から二重差値を計算することであって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算すること、並びに
前記推定された残差対流圏遅延、前記少なくとも１つの推定された残差電離層遅延、並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新すること、
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記更新することは、複数の衛星ごとに前記カルマンフィルタ内の区別可能な電離層遅延状態を更新することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの残差電離層遅延のための前記カルマンフィルタの前記状態更新関数は、現地時間及び電離層活動に基づく少なくとも１つの因子を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
Ｎ−１個の残差電離層遅延を推定することであって、該Ｎ−１個の残差電離層遅延は前記カルマンフィルタ内のＮ−１個の状態としてモデル化され、該Ｎ−１個の残差電離層遅延のための該カルマンフィルタの状態更新関数は前記Ｎ−１個の状態のそれぞれのための少なくとも１つの基線距離依存性因子を含み、Ｎは衛星の数を含み、該衛星から信号が受信されると共に、該衛星に関してコード測定及び搬送波測定が行われる、推定すること、並びに
前記Ｎ−１個の推定された残差電離層遅延並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得すること、
前記取得された測定値から二重差値を計算することであって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算すること、並びに
前記推定された残差対流圏遅延、前記推定されたＮ−１個の残差電離層遅延、並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新すること、
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記更新することは、複数の衛星ごとに前記カルマンフィルタ内の区別可能な電離層遅延状態を更新することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記Ｎ−１個の残差電離層遅延のための前記カルマンフィルタの前記状態更新関数は、現地時間及び電離層活動に基づく少なくとも１つの因子を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
全地球的航法衛星システム内の複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減する方法であって、該方法は、
少なくとも１つの残差電離層遅延を推定することであって、該少なくとも１つの残差電離層遅延はカルマンフィルタ内の少なくとも１つの状態としてモデル化され、該少なくとも１つの残差電離層遅延のための該カルマンフィルタの状態更新関数は少なくとも１つの基線距離依存性因子を含み、該少なくとも１つの基線距離依存性因子は基準受信機と移動受信機との間の距離に対応する、推定すること、並びに
前記少なくとも１つの残差電離層遅延並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の推定位置を更新することであって、該移動受信機の該推定位置は前記カルマンフィルタ内の状態としてモデル化される、更新すること、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得すること、
前記取得された測定値から二重差値を計算することであって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算すること、並びに
前記少なくとも１つの推定された残差電離層遅延並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新すること、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記更新することは、複数の衛星ごとに前記カルマンフィルタ内の区別可能な残差電離層遅延状態を更新することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
全地球的航法衛星システム内の複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減する方法であって、該方法は、
Ｎ−１個の残差電離層遅延を推定することであって、該Ｎ−１個の残差電離層遅延はカルマンフィルタ内のＮ−１個の状態としてモデル化され、該Ｎ−１個の残差電離層遅延のための該カルマンフィルタの状態更新関数は前記Ｎ−１個の状態のそれぞれのための少なくとも１つの基線距離依存性因子を含み、Ｎは衛星の数を含み、該衛星から信号が受信されると共に、該衛星に関してコード測定及び搬送波測定が行われ、前記少なくとも１つの基線距離依存性因子は基準受信機と移動受信機との間の距離に対応する、推定すること、並びに
前記推定されたＮ−１個の残差電離層遅延並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の推定位置を更新することであって、該移動受信機の該推定位置は前記カルマンフィルタ内の状態としてモデル化される、更新すること、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得すること、
前記取得された測定値から二重差値を計算することであって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算すること、並びに
前記推定されたＮ−１個の残差電離層遅延並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新すること、
を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記更新することは、複数の衛星ごとに前記カルマンフィルタ内の区別可能な残差電離層遅延状態を更新することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
全地球的航法衛星システム内の複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を処理する方法であって、該方法は、
カルマンフィルタ内の複数の状態にアクセスすることであって、該複数の状態は、移動受信機の推定位置に対応する１つ又は複数の状態と、複数のアンビギュイティ値に対応する複数の状態とを含み、該複数のアンビギュイティ値の各該アンビギュイティ値はそれぞれの衛星からのそれぞれの搬送波測定値に対応する、アクセスすること、並びに
前記カルマンフィルタ内の前記複数の状態を更新することであって、
前記複数の推定されたアンビギュイティ値並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新すること、並びに
少なくとも１つの動的ノイズ因子を含む状態更新関数に従って前記アンビギュイティ値を更新すること、
を含む、前記カルマンフィルタ内の前記複数の状態を更新すること、
を含む、方法。
【請求項２１】
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得すること、
前記取得された測定値から二重差値を計算することであって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算すること、並びに
前記複数のアンビギュイティ値並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新すること、
を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記更新することは、複数の衛星ごとに前記カルマンフィルタ内の区別可能なアンビギュイティ値状態を更新することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記更新することは、衛星から受信される複数の信号ごとに前記カルマンフィルタ内の区別可能なアンビギュイティ値状態を更新することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
測位又はナビゲーションシステムであって、
全地球的航法システム内の複数の衛星から衛星信号を受信するように構成される移動受信機と、
前記受信機に結合されるコンピュータシステムであって、該コンピュータシステムは、プロセッサと、該プロセッサに結合されるメモリとを備え、該メモリは前記衛星から受信される前記信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減するための１つ又は複数のプログラムを記憶し、該１つ又は複数のプログラムは、
残差対流圏遅延を推定するための命令であって、該残差対流圏遅延はカルマンフィルタ内の状態としてモデル化され、該カルマンフィルタの状態更新関数は少なくとも１つの基線距離依存性因子を含み、該少なくとも１つの基線距離依存性因子は基準受信機と前記移動受信機との間の距離に対応する、推定するための命令と、
前記推定された残差対流圏遅延並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の推定位置を更新するための命令であって、該移動受信機の該推定位置は前記カルマンフィルタ内の状態としてモデル化される、更新するための命令と、
を含む、コンピュータシステムと、
を備える、測位又はナビゲーションシステム。
【請求項２５】
前記１つ又は複数のプログラムは、
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得するための命令と、
前記取得された測定値から二重差値を計算するための命令であって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算するための命令と、
前記推定された残差対流圏遅延並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新するための命令と、
を含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記カルマンフィルタは、前記残差対流圏遅延を含む単一の状態を含む複数の状態において動作する、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
前記カルマンフィルタの前記状態更新関数は、前記基準受信機及び前記移動受信機に対する衛星の平均仰角に部分的に基づく、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２８】
前記カルマンフィルタの前記状態更新関数は、前記基線距離、及び前記基準受信機と前記移動受信機との間の高度差に基づく少なくとも１つの因子を含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２９】
測位又はナビゲーションシステムであって、
全地球的航法システム内の複数の衛星から衛星信号を受信するように構成される移動受信機と、
前記受信機に結合されるコンピュータシステムであって、該コンピュータシステムは、プロセッサと、該プロセッサに結合されるメモリとを備え、該メモリは、前記衛星から受信される前記信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減するための１つ又は複数のプログラムを記憶し、該１つ又は複数のプログラムは、
Ｎ−１個の残差電離層遅延を推定するための命令であって、該Ｎ−１個の残差電離層遅延はカルマンフィルタ内の状態としてモデル化され、該カルマンフィルタの状態更新関数は少なくとも１つの基線距離依存性因子を含み、該少なくとも１つの基線距離依存性因子は基準受信機と前記移動受信機との間の距離に対応する、推定するための命令と、
前記推定されたＮ−１個の残差電離層遅延並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の推定位置を更新するための命令であって、該移動受信機の該推定位置は前記カルマンフィルタ内の状態としてモデル化される、更新するための命令と、
を含む、コンピュータシステムと、
を備える、測位又はナビゲーションシステム。
【請求項３０】
前記１つ又は複数のプログラムは、
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得するための命令と、
前記取得された測定値から二重差値を計算するための命令であって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算するための命令と、
前記推定されたＮ−１個の残差電離層遅延並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新するための命令と、
を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記更新することは、複数の衛星ごとに前記カルマンフィルタ内の区別可能な残差電離層遅延状態を更新することを含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
前記Ｎ−１個の残差電離層遅延のための前記カルマンフィルタの前記状態更新関数は、現地時間及び電離層活動に基づく少なくとも１つの因子を含む、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３３】
測位又はナビゲーションシステムであって、
全地球的航法システム内の複数の衛星から衛星信号を受信するように構成される移動受信機と、
前記受信機に結合されるコンピュータシステムであって、該コンピュータシステムは、プロセッサと、該プロセッサに結合されるメモリとを備え、該メモリは、前記衛星から受信される前記信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減するための１つ又は複数のプログラムを記憶し、該１つ又は複数のプログラムは、
カルマンフィルタ内の複数の状態にアクセスするための命令であって、該複数の状態は、前記移動受信機の推定位置に対応する１つ又は複数の状態と、複数のアンビギュイティ値に対応する複数の状態とを含み、該複数のアンビギュイティ値の各該アンビギュイティ値はそれぞれの衛星からのそれぞれの搬送波測定値に対応する、アクセスするための命令と、
前記カルマンフィルタ内の前記複数の状態を更新するための命令であって、
前記複数の推定されたアンビギュイティ値並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新するための命令と、
少なくとも１つの動的ノイズ因子を含む状態更新関数に従って前記アンビギュイティ値を更新するための命令と、
を有する、前記カルマンフィルタ内の前記複数の状態を更新するための命令と、
を含む、コンピュータシステムと、
を備える、測位又はナビゲーションシステム。
【請求項３４】
前記１つ又は複数のプログラムは、
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得するための命令と、
前記取得された測定値から二重差値を計算するための命令であって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算するための命令と、
前記アンビギュイティ値並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新するための命令と、
を含む、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
測位又はナビゲーション装置であって、
全地球的航法システム内の複数の衛星から衛星信号を受信するように構成される移動受信機と、
メモリと、
１つ又は複数のプロセッサと、
前記メモリ内に記憶される、前記１つ又は複数のプロセッサによって実行するための１つ又は複数のプログラムであって、該１つ又は複数のプログラムは、前記衛星から受信される前記信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減するためのものであり、該１つ又は複数のプログラムは、
残差対流圏遅延を推定するための命令であって、該残差対流圏遅延はカルマンフィルタ内の状態としてモデル化され、該カルマンフィルタの状態更新関数は少なくとも１つの基線距離依存性因子を含み、該少なくとも１つの基線距離依存性因子は基準受信機と前記移動受信機との間の距離に対応する、推定するための命令と、
前記推定された残差対流圏遅延並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の推定位置を更新するための命令であって、該移動受信機の該推定位置は前記カルマンフィルタ内の状態としてモデル化される、更新するための命令と、
を含む、１つ又は複数のプログラムと、
を備える、測位又はナビゲーション装置。
【請求項３６】
前記１つ又は複数のプログラムは、
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得するための命令と、
前記取得された測定値から二重差値を計算するための命令であって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算するための命令と、
前記推定された残差対流圏遅延並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新するための命令と、
を含む、請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記カルマンフィルタは、前記残差対流圏遅延を含む単一の状態を含む複数の状態において動作する、請求項３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記カルマンフィルタの前記状態更新関数は、前記基準受信機及び前記移動受信機に対する衛星の平均仰角に部分的に基づく、請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】
前記カルマンフィルタの前記状態更新関数は、前記基線距離、及び前記基準受信機と前記移動受信機との間の高度差に基づく少なくとも１つの因子を含む、請求項３５に記載の装置。
【請求項４０】
測位又はナビゲーション装置であって、
全地球的航法システム内の複数の衛星から衛星信号を受信するように構成される移動受信機と、
メモリと、
１つ又は複数のプロセッサと、
前記メモリ内に記憶される、前記１つ又は複数のプロセッサによって実行するための１つ又は複数のプログラムであって、該１つ又は複数のプログラムは、前記衛星から受信される前記信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減するためのものであり、該１つ又は複数のプログラムは、
Ｎ−１個の残差電離層遅延を推定するための命令であって、該Ｎ−１個の残差電離層遅延はカルマンフィルタ内の状態としてモデル化され、前記カルマンフィルタの状態更新関数は少なくとも１つの基線距離依存性因子を含み、該少なくとも１つの基線距離依存性因子は基準受信機と前記移動受信機との間の距離に対応する、推定するための命令と、
前記推定されたＮ−１個の残差電離層遅延並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の推定位置を更新するための命令であって、該移動受信機の該推定位置は前記カルマンフィルタ内の状態としてモデル化される、更新するための命令と、
を含む、１つ又は複数のプログラムと、
を備える、測位又はナビゲーション装置。
【請求項４１】
前記１つ又は複数のプログラムは、
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得するための命令と、
前記取得された測定値から二重差値を計算するための命令であって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算するための命令と、
前記推定されたＮ−１個の残差電離層遅延並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新するための命令と、
を含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記更新することは、複数の衛星ごとに前記カルマンフィルタ内の区別可能な残差電離層遅延状態を更新することを含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項４３】
前記Ｎ−１個の残差電離層遅延のための前記カルマンフィルタの前記状態更新関数は、現地時間及び電離層活動に基づく少なくとも１つの因子を含む、請求項４０に記載の装置。
【請求項４４】
測位又はナビゲーション装置であって、
全地球的航法システム内の複数の衛星から衛星信号を受信するように構成される移動受信機と、
メモリと、
１つ又は複数のプロセッサと、
前記メモリ内に記憶される、前記１つ又は複数のプロセッサによって実行するための１つ又は複数のプログラムであって、該１つ又は複数のプログラムは、前記衛星から受信される前記信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減するためのものであり、該１つ又は複数のプログラムは、
カルマンフィルタ内の複数の状態にアクセスするための命令であって、該複数の状態は、移動受信機の推定位置に対応する１つ又は複数の状態と、複数のアンビギュイティ値に対応する複数の状態とを含み、該複数のアンビギュイティ値の各該アンビギュイティ値はそれぞれの衛星からのそれぞれの搬送波測定値に対応する、アクセスするための命令と、
前記カルマンフィルタ内の前記複数の状態を更新するための命令であって、
前記複数の推定されたアンビギュイティ値並びに前記コード測定値及び前記搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新するための命令と、
少なくとも１つの動的ノイズ因子を含む状態更新関数に従って前記アンビギュイティ値を更新するための命令と、
を有する、前記カルマンフィルタ内の前記複数の状態を更新するための命令と、
を含む、１つ又は複数のプログラムと、
を備える、測位又はナビゲーション装置。
【請求項４５】
前記１つ又は複数のプログラムは、
前記基準受信機及び前記移動受信機において前記複数の衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値を取得するための命令と、
前記取得された測定値から二重差値を計算するための命令であって、二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成する、計算するための命令と、
前記アンビギュイティ値並びに前記二重差コード測定値及び前記二重差搬送波位相測定値に従って前記移動受信機の前記推定位置を更新するための命令と、
を含む、請求項４４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される実施の形態は、包括的には全地球測位システム（ＧＰＳ）又は欧州ガリレオシステムのような測位システムに関連する技術に関し、より詳細にはコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減する方法に関する。
【０００２】
［関連出願］
本願は、２００７年５月３１日に出願された「Distance Dependent Error Mitigation in Real-Time Kinematic (RTK) Positioning」と題する米国仮特許出願第６０／９４１，２７３号に対する優先権を主張する。該特許文献は参照によりその全体が本明細書に援用される。
【０００３】
本願は、２００８年５月１２日に出願された「Partial Search Carrier-Phase Integer Ambiguity Resolution」と題する米国仮特許出願第１２／１１９，４５０号（代理人整理番号６０８７７−５０１８−ＵＳ）に関連する。該特許出願は参照によりその全体が本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００４】
全地球測位システム（ＧＰＳ）のような広域測位システムは、一群の衛星を使用して地上の物体を測位又は誘導する（navigate）。ＧＰＳシステム内の各衛星は現在、周波数が１．５７５４ＧＨｚで波長が０．１９０３ｍのＬ１と、周波数が１．２２７６ＧＨｚで波長が０．２４４２ｍのＬ２との２つの搬送波信号を送信している。現代的なＧＰＳ及びガリレオシステムのような次世代の全地球的航法（navigation）衛星システム（ＧＮＳＳ）は、３つ目の搬送波信号Ｌ５を提供することになる。ＧＰＳシステムにおいて、Ｌ５は１．１７６５ＧＨｚの周波数、及び０．２５４８ｍの波長を有することになる。
【０００５】
通常、ＧＰＳ受信機によって２種類のＧＰＳ測定、すなわち疑似レンジ測定及び搬送波位相測定が行われる。
【０００６】
疑似レンジ測定（又はコード測定）は、すべての種類のＧＰＳ受信機が成すことができるな基本的なＧＰＳ観測量である。疑似レンジ測定は、搬送波信号上に変調されるＣ／Ａ又はＰコードを利用する。ＧＰＳ測定が利用可能である場合、ＧＰＳ受信機と、複数の衛星のそれぞれとの間のレンジ（range）又は距離（distance）が、信号の（衛星から受信機までの）移動時間に光速を乗算することによって計算される。ＧＰＳ測定値は、衛星クロックタイミング誤差、天体暦誤差、電離層屈折効果及び対流圏屈折効果、受信機追跡ノイズ、並びにマルチパス誤差等のようなさまざまな誤差因子に起因する誤差を含む場合があるため、これらのレンジは通常、疑似レンジと呼ばれる。これらの誤差をなくすか又は低減するために、多くのＧＰＳアプリケーションにおいて差動動作が使用されている。差動ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）動作は通常、基地基準ＧＰＳ受信機と、ユーザＧＰＳ受信機と、ユーザ受信機と基準受信機との間の通信機構とを含む。基準受信機は既知のロケーションに配置され、上記の誤差因子のうちのいくつか又はすべてに関連付けられる補正を生成するのに使用される。基準局において生成される補正、又は基準局において測定される生データ、又は基準局（及び場合によっては同様に他の基準局）から受信される情報に基づいて第三者（たとえばコンピュータ若しくはサーバ）によって生成される補正はユーザ受信機に供給され、該ユーザ受信機は該補正又は生データを使用してその計算された位置を適切に補正する。
【０００７】
搬送波位相測定値は、信号が受信機に到達するときに該信号の再構築された搬送波を積分することによって得られる。受信機が信号の搬送波位相の追跡を開始する時点では衛星と受信機との間の遷移における全サイクルの数は分からないため、搬送波位相測定値には全サイクルアンビギュイティが存在する。高精度の搬送波位相測定を達成するために、この全サイクルアンビギュイティを解決しなくてはならない。解決された後の全サイクルアンビギュイティは「整数値アンビギュイティ」としても既知であり、解決する前の全サイクルアンビギュイティは「浮動アンビギュイティ」としても既知である。搬送波位相測定を使用する差動動作はリアルタイムキネマティック（ＲＴＫ）測位／ナビゲーション（navigation）動作と呼ばれることが多い。
【０００８】
高精度ＧＰＳ  ＲＴＫ測位は、地上、海上及び空中の多くの調査及びナビゲーションの用途に広範に使用されている。ユーザ受信機から最も近い基準受信機までの距離は数キロメートルから数百キロメートルに及ぶ場合がある。受信機の分離（すなわち、基準受信機と、その位置を求めている移動受信機との間の距離）が増大すると、距離依存性バイアスを考慮する問題が大きくなり、結果として確実なアンビギュイティ解決がより一層困難になる。主要な課題は、アンビギュイティ解決の目的のためには、二重求差（double-differencing）の後の残差バイアス又は誤差を、２つの受信機の間の距離が約１０ｋｍを下回る場合にしか無視することができないことである。より長い距離の場合に、軌道誤差並びに電離層遅延及び対流圏遅延のような距離依存性誤差が重大な問題となる。確実なアンビギュイティ解決を得るために必要な観測間隔の長さを求めることが、ＧＰＳ  ＲＴＫ測位にとっての課題である。必要な観測間隔が長くなるほど、その間は正確な測位が不可能である「無駄な」時間が長くなる。アンビギュイティ解決プロセスは、ＧＰＳナビゲーション及び／又は調査の開始時に、また、ＧＰＳ信号の多くが遮断されるか又は減衰することによってサイクルスリップ又は測定中断が発生するときはいつでも必要とされる。ＧＰＳ  ＲＴＫ測位の品質管理は重要であり、データ収集、データ処理及びデータ送信のすべてのプロセス中に必要である。品質管理プロシージャは搬送波位相ベースのＧＰＳ  ＲＴＫ測位及び疑似レンジベースのＤＧＰＳの双方に適用される。アンビギュイティ解決に関する品質管理及び検証の基準は、正確なＧＰＳ  ＲＴＫ測位に対する重大な課題を表す。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
コード測定値及び搬送波位相測定値の距離依存性大気誤差を軽減する方法は、残差対流圏遅延、複数の残差電離層遅延及びアンビギュイティ値を推定することを含む。次いで、これらの推定値に従って移動受信機の推定位置を更新する。
【００１０】
一実施の形態では、残差対流圏遅延をカルマンフィルタ内の状態としてモデル化する。一実施の形態では、複数の残差電離層遅延をカルマンフィルタ内の状態としてモデル化する。カルマンフィルタの状態更新関数は、少なくとも１つの基線距離依存性因子を含む。基線距離依存性因子は基準受信機と移動受信機との間の距離に対応する。
【００１１】
一実施の形態では、複数のアンビギュイティ値をカルマンフィルタ内の複数の状態内に記憶する。次いで、これらの状態を、少なくとも１つの動的ノイズ因子を含む状態更新関数に従って更新する。
【００１２】
大気誤差源を推定することによって、ＧＰＳ  ＲＴＫシステムの距離依存性誤差が限定され、位置推定が正確なより長いレンジの用途が可能となる。
【００１３】
図面全体を通じて、同様の参照符号は対応する部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】全地球的航法衛星システムを示す。
【図２】コード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減する方法を実行するために使用することができるコンピュータシステムのブロック図である。
【図３Ａ】いくつかの実施形態による、コード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減する方法を示す流れ図である。
【図３Ｂ】いくつかの実施形態による、コード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減する方法を示す流れ図である。
【図４】いくつかの実施形態による、全地球的航法衛星システム内の構成要素を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態による全地球的航法衛星システム１００を示す。全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）は、複数の衛星１１０−１、１１０−２、．．．、１１０−ｎを含み、ｎは移動受信機１２０、及び通常既知の事前に確立されている位置に配置される基準受信機１３０の視野内の衛星の数である。複数の衛星１１０−ｎ又はそれらのうちの任意の１つ若しくは複数を、本明細書において以降、衛星（複数可）１１０と呼ぶことがある。
【００１６】
移動受信機１２０が、衛星１１０から受信されるＧＰＳ信号１４２及び１４６のコード測定及び搬送波位相測定を行う。基準受信機１３０が、衛星１１０から受信されるＧＰＳ信号１４４及び１４８のコード測定及び搬送波位相測定を行い、該基準受信機の事前に確立されているロケーションに少なくとも部分的に基づいて、それらの測定値に対する補正１３２を生成する。次いで、補正１３２は移動受信機１２０に通信される。本明細書内の記載には用語「ＧＰＳ」及び「ＧＰＳ信号」等が頻繁に使用されるが、本発明は他のＧＮＳＳシステム、及び該システム内のＧＮＳＳ衛星からの信号にも均等に適用可能である。
【００１７】
移動受信機１２０と基準受信機１３０との間の基線距離１５０はｌメートルに等しく、及び移動受信機１２０と基準受信機１３０との間の高度差１５５はΔＨメートルに等しい。基線距離１５０は、移動受信機１２０と基準受信機１３０との間の距離の水平成分を表す。移動受信機１２０に関して、ＧＰＳ信号１４２に関する衛星仰角１６０はαｍ度であり、ＧＰＳ信号１４６に関する衛星仰角１６０はθｍ度である。基準受信機１３０に関して、ＧＰＳ信号１４４に関する衛星仰角１６０はαｒ度であり、ＧＰＳ信号１４８に関する衛星仰角１６０はθｒ度である。
【００１８】
ＧＰＳ信号１４２、１４４、１４６、１４８は、衛星１１０によって地球の電離層１８５及び対流圏１９０を通じて送信される。
【００１９】
対流圏１９０は地表面１９５から約１６ｋｍまでの高さに延在しており、乾燥した気体及び水蒸気から成る。ＧＰＳ信号１４２、１４４、１４６、１４８は対流圏１９０によって屈折する。対流圏遅延の度合いは（受信機から衛星への）衛星仰角１６０によって決まる。対流圏遅延は天頂方向（９０度の仰角）において約２．３ｍに等しく、仰角１６０が５度増すごとに２５ｍ超増加する。乾燥成分は高精度でモデル化することができるが、より小さい湿潤成分はモデル化することがはるかに困難である。主として湿潤大気成分の差分対流圏遅延は通常、基線距離１５０の０．２百万分率（ｐｐｍ）から０．４百万分率までで変動する。残差対流圏遅延の空間的特性及び時間的特性は確立法則又は統計モデルによって特性化することができる。次いで、対流圏が無線波伝播に及ぼす影響を、さまざまな空間次元及び時間的尺度にわたって、所与の確率密度関数に従って又はその変動の空間相関及び時間相関に関連して確率的に予測することができる。一実施形態では、残差対流圏遅延は一次ガウス−マルコフプロセスとみなすことができる。
【００２０】
電離層１８５は地表面１９５の上方約５０ｋｍから始まり、高さ１０００ｋｍ以上まで延在する。電離層１８５における太陽放射によって原子がイオン化され、それによって無線波の伝播に重大な影響を及ぼすのに十分な量の自由電子が存在する。電離層１８５は搬送波位相を促進し、それによって搬送波位相測定値が減少するが、コード変調を遅延させ、それによってコード測定値が増加する。電離層遅延の度合いは信号の周波数及び太陽放射効果によって決まる。したがって、電離層遅延は日中と夜間とで、また季節ごとに異なる。日中には、電離層遅延は通常、現地時間１４：００頃に第１のピークに達し、現地時間２２：００頃に第２のピークに達し、日の出の直前に最小値まで下降する。極端な条件下では、電離層遅延は天頂方向において１５ｍに達し、水平線付近では仰角で２００ｍを超える可能性がある。電離層は通常、差分処理に関して最も大きな誤差源であり、日中の間、中緯度地方における低電離周期の間の基線距離１５０の１百万分率（ｐｐｍ）から、低磁気緯度地方における１０ｐｐｍ超までで変動する。ＧＰＳ衛星はリアルタイムで、単一周波数受信機が平均で電離層屈折効果の約５０％を取り除くことを可能にする補正データ（たとえば、クロブチャールモデルの係数）をブロードキャストする。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態による大気誤差を軽減する方法を実行するのに使用することができるコンピュータシステム２００を示す。コンピュータシステム２００は、コンピュータシステム２００に衛星からの信号に基づくＧＰＳコード測定値及びＧＰＳ搬送波位相測定値を供給する移動受信機１２０に結合される。
【００２２】
いくつかの実施形態において、移動受信機１２０及びコンピュータシステム２００は、携帯可能な、ハンドヘルドの、若しくは装着さえ可能な位置追跡装置、又は車両に搭載されるか若しくは他の様態の移動測位及び／又はナビゲーションシステムのような、単一のハウジング内の単一の装置に一体化される。他の実施形態では、移動受信機１２０及びコンピュータシステム２００は単一の装置に一体化されない。
【００２３】
図２に示すように、コンピュータシステム２００は、１つ又は複数の通信バス２４８によって互いに結合される、中央処理装置（ＣＰＵ）２４０と、メモリ２５０と、入力ポート２４２と、出力ポート２４４と、（任意選択で）ユーザインタフェース２４６とを備える。メモリ２５０は高速ランダムアクセスメモリを含むことができ、１つ又は複数の磁気ディスク記憶装置、光ディスク記憶装置、フラッシュメモリ装置、又は他の不揮発性固体状態記憶装置のような不揮発性大容量記憶装置を含むことができる。メモリ２５０は好ましくは、オペレーティングシステム２５２、データベース２５６、及びＧＮＳＳアプリケーションプロシージャ２５４を記憶する。ＧＮＳＳアプリケーションプロシージャは、より詳細に後述するように、本発明のいくつかの実施形態による大気誤差を軽減する方法を実施するためのプロシージャ２５５を含むことができる。メモリ２５０内に記憶されるオペレーティングシステム２５２及びアプリケーションプログラム並びにプロシージャ２５４及び２５５は、コンピュータシステム２００のＣＰＵ２４０が実行するものである。メモリ２５０は好ましくは、ＧＮＳＳアプリケーションプロシージャ２５４及び２５５の実行中に使用される、ＧＰＳコード測定値及び／又はＧＰＳ搬送波位相測定値２５７を含むデータ構造、並びに本明細書において論述される他のデータ構造も記憶する。
【００２４】
入力ポート２４２は移動受信機１２０からデータを受信するためのものであり、出力ポート２４４はデータ及び／又は計算結果を出力するのに使用される。データ及び計算結果もユーザインタフェース２４６の表示装置上に示すことができる。
【００２５】
図３Ａ及び図３Ｂは、衛星から受信される信号に基づいてコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を軽減する動作を含むナビゲーション方法３００を示す。カルマンフィルタの説明は本明細書の範囲外であるが、コンピュータシステム２００は通常、位置、及びカルマンフィルタ状態とも呼ばれる、ユーザＧＰＳの受信機１２０の状態の他の態様を更新するためのカルマンフィルタを備える。カルマンフィルタ状態は実際には、そのそれぞれがＧＰＳ受信機の位置の一態様（たとえば位置のＸ成分、Ｙ成分、及びＺ成分、すなわち緯度成分、経度成分及び天頂方向成分）、又は動き（たとえば速度及び／若しくは加速度）、又はカルマンフィルタにおいて使用されている計算プロセスの状態を表す多くの状態を含む。
【００２６】
カルマンフィルタは通常、プロセッサによって実行されるプロシージャ、又はプロシージャのセットである。カルマンフィルタは反復して（たとえば１秒間に１回）実行され、そのたびに新たなコード測定値（疑似レンジ測定値とも呼ばれる）及び搬送波位相測定値が使用されて、カルマンフィルタ状態が更新される。カルマンフィルタが使用する式は複雑であるが、カルマンフィルタはナビゲーションの技術分野において広範に使用されており、したがってカルマンフィルタの、本発明に関連する態様のみをいくらか詳細に論述する必要がある。カルマンフィルタはＧＰＳ受信機及び他のナビゲーションシステムにおいて広範に使用されているが、これらのカルマンフィルタの多くの態様は実施態様ごとに変化することを強調すべきである。たとえば、いくつかのＧＰＳ受信機に使用されるカルマンフィルタは他のカルマンフィルタに含まれない状態を含んでもよく、又は他のカルマンフィルタに使用される式とはいくぶん異なる式を使用してもよい。
【００２７】
カルマンフィルタの、本論述に関連する一態様は、カルマンフィルタ状態内に、視野内の衛星から受信される信号の対流圏遅延及び電離層遅延を表す値、並びにこれらの値のステータスが含まれることである。加えて、カルマンフィルタ状態は、複数の衛星からの搬送波位相測定値のアンビギュイティ値を含むことができる。
【００２８】
図１に関して上述したように、信号は衛星１１０から受信され、補正１３２は基準受信機から受信される（３１０）。動作は、コード測定値及び搬送波位相測定値を取得することを含む。二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値を形成して（３２０）ＧＰＳ測定値内に存在する定誤差の多くを相殺する。メートル単位の二重差コード観測量及び二重差搬送波位相観測量は以下のように形成することができる。
【００２９】
▽△Ｐｉ＝▽△ρ＋▽△Ｔ＋（▽△Ｉ）／（ｆｉ２）＋▽△Ｏ＋ε▽△Ｐｉ           
（１）
λｉ▽△φｉ=▽△ρ+▽△Ｔ-（▽△Ｉ）/（ｆｉ２）+▽△Ｏ+λｉ・▽△Ｎｉ+ε▽△φｉ                                                                                                                    （２）
式中、下付き文字ｉは周波数、すなわちＬ１、Ｌ２又はＬ５を表す。Ｐｉはコード観測量であり、φｉは搬送波位相観測量である。∇Δは二重差演算子である。ρは衛星から受信機までの幾何学的距離である。∇ΔＴは、仰角に対する依存性を記述するマッピング関数と共に残差天頂方向対流圏遅延の関数として表すことができる残差差分対流圏バイアスである。∇ΔＩは二重差分電離層バイアスである。∇ΔＯは、Navcom Technology社のＳｔａｒＦｉｒｅ（商標）ネットワークのようなネットワークＲＴＫシステム又は広域補強システム（ＷＡＡＳ）から取得することができる二重差分軌道遅延補正である。λｉはｉ番目の搬送波周波数の波長であり、ｆｉはｉ番目の搬送波周波数の周波数である。∇ΔＮｉはｉ番目の搬送波周波数の二重差整数アンビギュイティである。項ε▽△Ｐｉはコード誤差を表し、項ε▽△φｉは位相誤差を表し、これらは受信機のランダムノイズ、及びマルチパス誤差、残差軌道誤差等のような任意のモデル化されていない定誤差を含む。
【００３０】
二重差搬送波位相観測の線形化を以下の式のセットによって表すことができる。
【００３１】
Ｖ＝ＨＸ−Ｚ                                                            （３）
式中、Ｖはエポックｋにおける近似後の（post-fit）残差ベクトルである。Ｚは現在のエポックの二重差測定値に基づく近似前の（prefit）残差である。Ｈはデザイン行列である。Ｘは、３つの位置成分、すなわち残差電離層バイアス及び残差対流圏バイアス、並びに二重周波数アンビギュイティ又は三重周波数アンビギュイティを含む推定状態ベクトルである。推定状態ベクトルＸの値はカルマンフィルタ状態内に記憶される。
【００３２】
一実施形態では、カルマンフィルタは、それぞれが異なる方向又は次元に対応する３つの位置状態、残差対流圏遅延状態、Ｎ−１個の残差電離層遅延状態を含むがこれらに限定されない複数の状態を含む。カルマンフィルタ状態は任意選択的に、それぞれが異なる方向又は次元に対応する３つの速度状態を含むことができ、任意選択的に、それぞれが異なる方向又は次元に対応する３つの加速度状態を含むことができる。いくつかの実施形態では、カルマンフィルタ状態はＮ−１個のＬ１二重差アンビギュイティ状態、及びＮ−１個のＬ２二重差アンビギュイティ状態を含み、Ｎは測定値が取得される衛星の数である。
【００３３】
一実施形態では、カルマンフィルタ投射及び状態更新が取得される。ｋ−１エポック後のカルマンフィルタ推定値は分散Ｐ＋ｋ−１で
【００３４】
【数１】
2010528320.tif 000003
【００３５】
であると仮定され、エポックｋにおける予測状態ベクトルは以下の状態式（４）及び（５）から取得することができる。
【００３６】
【数２】
2010528320.tif 000004
【００３７】
式中、
【００３８】
【数３】
2010528320.tif 000005
【００３９】
は、エポックｋ−１におけるカルマンフィルタ状態に基づいて予測される、エポックｋにおける予測カルマンフィルタ状態ベクトルである。Φｋ，ｋ−１は、Ｘｋ−１をＸｋに関連付ける遷移行列である。Ｗｋは動的行列である。Ｗｋは、残差対流圏遅延値、残差電離層遅延値、及びアンビギュイティ値を含む。
【００４０】
エポックｋにおける測定値ベクトルを使用する更新状態及び分散行列は以下の式によって与えられる。
【００４１】
【数４】
2010528320.tif 000006
【００４２】
式中、Ｋは利得行列である。Ｒは観測量の分散共分散である。Ｉは恒等行列である。
【００４３】
図３Ａに示すように、方法３００はコード測定値及び搬送波位相測定値の大気誤差を推定すること（３３０）を含み、これは次に記載する動作のうちの２つ以上を含むことができる。
【００４４】
残差対流圏遅延を推定する（３４０）。一実施形態では、これは、対流圏遅延を、残差対流圏天頂方向遅延（ＲＴＺＤ）、及び任意の所与の衛星仰角１６０における遅延を取得するマッピング関数として表すこと（３４２）を含む。大気状態の、標準状態からのすべてのずれがＲＴＺＤ内に含まれる。対流圏遅延モデルを適用した後、残差二重差分対流圏遅延を以下の式によって近似することができる。
【００４５】
▽△Ｔ＝ＲＴＺＤ／［ＭＦ（εｐ）−ＭＦ（εｑ）］                          （９）
式中、εｐは衛星ｐに対する移動受信機１２０及び基準受信機１３０の平均衛星仰角であり、εｑは衛星ｑに対する移動受信機１２０及び基準受信機１３０の平均衛星仰角である。衛星ｑは最も高い衛星１１０である。衛星ｐは、受信機が測定可能な信号を受信している任意の他の衛星１１０である。一実施形態では、単一のＲＴＺＤ推定値がすべての見えている衛星に使用される。ＲＴＺＤ値はカルマンフィルタ状態の成分（すなわち対流圏遅延成分）であり、カルマン状態更新関数によってエポックごとに更新される。したがって、どのような衛星仰角１６０であっても、式（１）及び（２）の∇ΔＴは、式（９）を使用して移動受信機１２０及び基準受信機１３０のロケーションのマップ関数因子によってスケーリングされる。
【００４６】
一実施形態では、残差対流圏遅延を推定すること（３４０）は、残差対流圏遅延（たとえばＲＴＺＤ）をカルマンフィルタ内の状態としてモデル化すること、及び、少なくとも１つの基線距離１５０依存性因子を含む（すなわち、基準受信機と、そのロケーションを求めている移動受信機との間の距離に対応する）状態更新関数を使用することを含む。いくつかの実施形態では、残差対流圏遅延を推定すること（３４０）は、基線距離１５０及び基準受信機と移動受信機との間の高度差１５５に基づく少なくとも１つの因子を有する状態更新関数を使用すること（３４４）を含む。これらの実施形態のうちのいくつかでは、遷移行列φｋ，ｋ−１及び動的モデルＱｋは以下の式によって与えられる。
【００４７】
【数５】
2010528320.tif 000007
【００４８】
式中、１／βｔｒｏｐは対流圏湿潤成分の相関時間であり、通常６００秒〜１８００秒である。σ２ｔｒｏｐは対流圏湿潤分散成分であり、基線距離ｌ及び高度差ΔＨの関数である。σ２ｈｏｒは水平湿潤成分の分散であり、通常、基線距離ｌの０．１ｐｐｍ〜０．５ｐｐｍである。σ２ｖは垂直湿潤成分の分散であり、通常、基線距離ｌの１ｐｐｍ〜１０ｐｐｍである。Ｑｋは式（５）内のＷｋの残差対流圏遅延部分であり、φｋ，ｋ−１は式（４）内のΦｋ，ｋ−１の残差対流圏遅延部分である。いくつかの実施形態では、σ２ｈｏｒは０．１ｐｐｍのような固定値に設定され、１／βｔｒｏｐは６００秒のような固定値に設定される。いくつかの他の実施形態では、σ２ｈｏｒ及び１／βｔｒｏｐの値は、移動受信機と基準受信機との間の基線距離のような、移動受信機が利用可能な情報に基づいて計算される。いくつかの実施形態では、σ２ｈｏｒ及び１／βｔｒｏｐの値は、移動受信機と基準受信機との間の基線距離（又は基線距離に関連する値）をルックアップテーブル内へのインデックスとして使用してルックアップテーブルから取得される。
【００４９】
少なくとも１つの残差電離層遅延を推定する（３５０）。一実施形態では、コード測定値及び搬送波位相測定値がブロードキャスト電離層モデルによって調整されて基準受信機１３０からの補正１３２との差が求められた後、残りの電離層遅延がカルマンフィルタにおいて状態ベクトルの成分として推定される。一実施形態では、残差電離層遅延を推定すること（３５０）は、残差電離層遅延をカルマンフィルタ内の状態としてモデル化すること、及び少なくとも１つの基線距離１５０依存性因子を含む状態更新関数を使用することを含む。別の実施形態では、現地時間及び電離層活動に基づく少なくとも１つの因子を有する状態更新関数を使用する（３５４）。この実施形態では、状態更新関数の遷移行列φｋ−１，ｋ及び動的モデルＱｋは以下の式によって与えられる。
【００５０】
【数６】
2010528320.tif 000008
【００５１】
式中、１／βｉｏｎは差分電離層バイアスの相関時間であり、通常３０秒〜３００秒である。σｓｉｏｎ及びσｖｉｏｎは差分傾斜電離層バイアス及び差分垂直電離層バイアスの分散を表し、σｖｉｏｎは現地時間及び電離層活動の関数である。ｌは基線距離１５０である。Ｅは衛星仰角１６０である。Ｈは電離層１８５の高さであり、たとえば３５０ｋｍと仮定することができる。Ｒは６３７１ｋｍ、すなわち地球の平均半径である。σｖｉｏｎは通常、基線距離１５０の０．５ｐｐｍ〜２ｐｐｍで変動する。Ｑｋは式（５）内のＷｋの残差電離層遅延部分であり、φｋ，ｋ−１は式（４）内のΦｋ，ｋ−１の残差電離層遅延部分である。いくつかの実施形態では、σｖｉｏｎは１ｐｐｍのような固定値に設定され、１／βｉｏｎは３０秒のような固定値に設定される。いくつかの実施形態では、σｖｉｏｎ及び１／βｉｏｎの値は、ＧＭＴ又はＧＰＳ時間を使用して予備ＧＰＳソリューションから計算される現地時間及び受信機の計算される経度のような、移動受信機が利用可能な情報に基づいて計算される。いくつかの実施形態では、σ２ｈｏｒ及び１／βｔｒｏｐの値はルックアップテーブルから取得される。
【００５２】
残差対流圏バイアスとは異なり、残差電離層遅延は基準衛星以外のすべての衛星に関して推定される（３５２）。したがって、Ｎ−１回の電離層バイアス推定、及び該Ｎ−１回の電離層バイアス推定を表すＮ−１個のカルマンフィルタ状態値が存在することになる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、本方法は、カルマンフィルタ内の、複数のアンビギュイティ値に対応する複数の状態にアクセスすること（３６０）をさらに含む。次いで、これらの状態は少なくとも１つの動的ノイズ因子を含む状態更新関数に従って更新される。状態更新関数の遷移行列φｋ−１，ｋ及び動的モデルＱｋは以下の式によって与えられる。
【００５４】
φｋ−１，ｋ＝１                                                  （１６）
Ｑｋ＝δamb２（ｔｋ−ｔｋ−１）                                    （１７）
式中、δａｍｂは０．００１サイクルのような小さな動的ノイズ値である。Ｑｋは式（５）内のＷｋのアンビギュイティ値部分であり、φｋ，ｋ−１は式（４）内のΦｋ，ｋ−１のアンビギュイティ値部分である。
【００５５】
いくつかの実施形態では、ナビゲーション方法３００は移動受信機１２０の推定位置を更新すること（３７０）を含む。通常、推定位置は二重差コード測定値及び二重差搬送波位相測定値（３７８）、並びに移動受信機（又は移動受信機のロケーションを求めているコンピュータシステム）が利用可能な他の情報に従って更新される。いくつかの実施形態では、推定位置を推定残差対流圏遅延に従って更新する（３７２）。いくつかの実施形態では、推定位置は推定残差電離層遅延に従って更新される（３７４）。これらの実施形態のうちのいくつかでは、複数の衛星１１０ごとに（たとえば、最も頭上に近い衛星以外の視野内のすべての衛星に関して）、カルマンフィルタ内の区別可能な残差電離層遅延状態を更新する（３７５）。いくつかの実施形態では、推定位置をカルマンフィルタ状態におけるアンビギュイティ状態値に従って更新する（３７６）。
【００５６】
図４はコンピュータシステム２００の一実施形態を示す。コンピュータシステム２００は、信号プロセッサ４２０と、少なくとも１つのプロセッサ４３０と、メモリ２５０とを備える。高速ランダムアクセスメモリを含むことができ、１つ又は複数の磁気ディスク記憶装置、ＥＥＰＲＯＭ及び／又はフラッシュＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリを含むこともできるメモリ２５０は、オペレーティングシステム２５２と、コード測定値及び搬送波位相測定値２５７と、カルマンフィルタ更新プログラム４６０と、カルマンフィルタ状態４７０と、プログラム４３０によって実行される少なくとも１つの大気誤差推定プログラムモジュール２５５とを含む。カルマンフィルタ状態４７０内には複数の状態値、すなわち位置４７２と、残差対流圏遅延値４７４と、複数の（たとえばＮ−１個の）残差電離層遅延値４７６と、複数の（たとえばＮ−１個の）Ｌ１整数アンビギュイティ値４７８と、複数の（たとえばＮ−１個の）Ｌ２整数アンビギュイティ値４７９とが記憶され、これらのそれぞれは上記で論述されている。少なくとも１つの大気誤差推定プログラムモジュール２５５は、少なくとも１つの残差電離層遅延推定プログラム４５２と、少なくとも１つの残差対流圏遅延推定プログラム４５４と、少なくとも１つの整数アンビギュイティ値推定プログラム４５６とを含む。
【００５７】
実施形態によっては、２つ以上のプログラム４３０が存在してもよい。他の実施形態では、コンピュータシステム２００は、大気誤差推定プログラムモジュール２５５の機能のいくつか又はすべてを実施する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含んでもよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、コンピュータシステム２００は移動受信機１２０（図１）のような受信機４１０に結合される。他の実施形態では、コンピュータシステム２００及び受信機４１０は単一の装置に一体化される。
【００５９】
説明を目的とする上記の記述は特定の実施形態を参照して記載されている。しかしながら、上記の例示的な論述は網羅的であることも、本発明を開示されている正確な形式に限定することも意図していない。上記の教示に鑑みて多くの変更及び変形が可能である。実施形態は、本発明の原理及びその実際の用途を最良に説明し、それによって当業者が、本発明、及び意図される具体的な使用に適しているさまざまな変更を伴うさまざまな実施形態を最良に利用することが可能となるように選択及び記載されている。
【図１】
2010528320.tif 000009
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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