(57)【要約】【課題】ＧＰＳの精度及び完全性を改善するための方法を提供する。【解決手段】移動する車両に関するＧＰＳ測定の完全性の検査方法に関しては、移動する第１の車両と第２の車両との間の第１の車間距離を２つの車両において得られたＧＰＳ測定に基づき求め、第１の車両及び第２の車両におけるＩＮＳセンサの使用により得られた第１の車両及び第２の車両の相対的な運動に基づき第２の車間距離を別個に求め、第１の車間距離と第２の車間距離とを比較し、第１の車間距離と第２の車間距離が実質的に等しいか否かに依存してＧＰＳ測定の完全性を確認する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する車両に関するＧＰＳ測定の完全性の検査方法において、
移動する第１の車両と第２の車両との間の第１の車間距離を該２つの車両において得られたＧＰＳ測定に基づき求め、
前記第１の車両及び前記第２の車両におけるＩＮＳセンサの使用により得られた該第１の車両及び該第２の車両の相対的な運動に基づき第２の車間距離を別個に求め、
前記第１の車間距離と前記第２の車間距離とを比較し、
前記第１の車間距離と前記第２の車間距離が実質的に等しいか否かに依存して前記ＧＰＳ測定の完全性を確認することを特徴とする、ＧＰＳ測定の完全性の検査方法。
【請求項２】
前記第１の車間距離を求める前記ステップにおいて、
前記第１の車両におけるＧＰＳ測定の第１のセットを取得し、
前記第２の車両におけるＧＰＳ測定の第２のセットを取得し、
相互的に、前記ＧＰＳ測定の第１のセットは前記第２の車両に伝達され、前記ＧＰＳ測定の第２のセットは前記第１の車両に伝達される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
所定の近辺内の多数の車両間でのＧＰＳデータの通信による特定の車両におけるエラー検出方法において、
１つの衛星からＧＰＳ信号を受信する各車両ペアについて、各車両においてテストシリーズデータを生成し、各ペアに関する該テストシリーズデータは、ＧＰＳデータに基づき計算された前記車両ペアの車両間の第１の車間距離と、前記車両ペアの各車両におけるＩＮＳセンサに基づき別個に計算された第２の車間距離との間の差を包含し、
どのテストシリーズデータがエラーを示す閾値よりも大きい値を有するかを識別し、
エラーが示された場合には、各車両において生成されたテストシリーズデータを比較することにより、多数の車両の内のいずれの車両においてエラーが発生しているかを求めることを特徴とする、特定の車両におけるエラー検出方法。
【請求項４】
特定の車両が特定の衛星に関連して生成される全てのテストシリーズにおいてエラーを有し、複数の他の車両が前記特定の衛星に関連する前記特定の車両に関するテストシリーズにおいてのみエラーを示す場合には、前記特定の車両におけるエラーを検出する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
適当な期間待機し、
前記特定の車両においてエラーが依然として存在するか否かを求め、
前記適当な期間の経過後に前記エラーが依然として存在する場合には、該エラーを受信器エラーとして識別する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記適当な期間の間にエラーの大きさが変化するか、エラーはもはや存在しない場合には、該エラーをＧＰＳマルチパスエラーとして識別する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
エラーの大きさを前記特定の車両の位置におけるＧＰＳマルチパスのレベルとして識別し、
エラーが検出された時点における衛星コンステレーションを取得し、
ＧＰＳマルチパスレベルを前記車両の位置及び前記衛星コンステレーションと関連づける、請求項６記載の方法。
【請求項８】
衛星コンステレーションの全体の範囲に関する近辺内の各地点におけるＧＰＳマルチパスレベルのマッピング方法において、
ａ）衛星コンステレーションに関する前記近辺内の特定の地点におけるＧＰＳマルチパスエラーを複数の移動するＧＰＳ受信器の使用により検出し、
ｂ）前記マルチパスエラーを前記特定の地点及び前記衛星コンステレーションに関するＧＰＳマルチパスレベルとして記録し、
ｃ）衛星コンステレーションの全体の範囲を捕捉するために、前記近辺内の他の全ての地点に関して、異なる時点に前記ステップａ）及びｂ）を繰り返す、
ことを特徴とする、衛星コンステレーションの全体の範囲に関する近辺内の各地点におけるＧＰＳマルチパスレベルのマッピング方法。
【請求項９】
前記複数の移動するＧＰＳ受信器はそれぞれ、同一のＧＰＳ衛星から信号を取得する前記移動する受信器の各ペアに関してテストシリーズデータを生成し、各ペアに関する該テストシリーズデータは、ＧＰＳデータに基づき計算された前記ペアのＧＰＳ受信器間の第１の車間距離と、前記ペアそれぞれにおけるＩＮＳセンサに基づき別個に計算された第２の車間距離との間の差を包含する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
移動する車両に関するＧＰＳ測定の完全性を検査するために車両内に設けられているシステムにおいて、
該システムは
ＧＰＳ信号を受信し、第１の車両のＧＰＳ疑似レンジを求める手段と、
前記第１の車両の近辺内の第２の車両と通信する手段と、
前記第１の車両と前記第２の車両との間の第１の車間距離を、前記第１の車両の疑似レンジ及び前記第２の車両から伝達されたＧＰＳ測定に基づき求めるプロセッサと、
慣性センサを包含するＩＮＳシステムとを有し、該ＩＮＳシステムにより前記第１の車両の相対的な運動をプロセッサが求めるための情報が提供され、
前記プロセッサは前記第１の車両の相対的な運動及び前記第２の車両から伝達された該第２の車両の相対的な運動に基づき第２の車間距離を求め、前記第１の車間距離と前記第２の車間距離とを比較し、前記ＧＰＳ測定の完全性は前記第１の車間距離と前記第２の車間距離とが実質的に等しいか否かに依存して求められることを特徴とする、移動する車両に関するＧＰＳ測定の完全性を検査するために車両内に設けられているシステム。
【請求項１１】
第２の車両と通信する前記手段は無線通信装置を包含する、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記近辺は前記第１の車両の半径１０キロメートル以内の領域を含む、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
衛星コンステレーションの全体の範囲に関する近辺内の各地点におけるＧＰＳマルチパスレベルのマッピングシステムにおいて、
該システムは、
中央情報保存部と、
特定の衛星コンステレーションに関する前記近辺内の特定の地点におけるＧＰＳマルチパスエラーを検出する手段を包含する複数の移動するＧＰＳ受信器とを有し、
前記ＧＰＳマルチパスエラーは前記特定の地点及び衛星コンステレーションに関するＧＰＳマルチパスレベルとして前記中央情報保存部に記録され、
前記マルチパスエラーの検出は、衛星コンステレーションの全体の範囲を捕捉するために、前記近辺内の他の全ての地点に関して、異なる時点に繰り返され、前記マルチパスエラーは前記中央保存部に記憶されることを特徴とする、衛星コンステレーションの全体の範囲に関する近辺内の各地点におけるＧＰＳマルチパスレベルのマッピングシステム。
【請求項１４】
前記中央情報保存部は無線データ信号を受信する手段を包含し、前記複数の移動するＧＰＳ受信器にはデータ信号としてのＧＰＳマルチパスエラーを前記中央情報保存部へと無線形式で伝送する手段が装備されている、請求項１３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動する車両に関するＧＰＳ測定の完全性の検査方法及び所定の近辺内の多数の車両間でのＧＰＳデータの通信による特定の車両におけるエラー検出方法及び衛星コンステレーションの全体の範囲に関する近辺内の各地点におけるＧＰＳマルチパスレベルのマッピング方法に関する。さらに本発明は、移動する車両に関するＧＰＳ測定の完全性を検査するために車両内に設けられているシステム並びに衛星コンステレーションの全体の範囲に関する近辺内の各地点におけるＧＰＳマルチパスレベルのマッピングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、相対ＧＰＳ（DGPS、differential GPS）におけるエラー、例えばクロックエラーの最も系統的なソースは、慣例の技術を使用することにより大部分を相殺又は補正することができる。しかしながら、一般に容易には相殺又は補正できないエラーの２つのソースは受信器エラー及びマルチパス干渉により惹起されるエラーである。受信器エラーは典型的には、特定のＧＰＳ衛星に合わせられた受信器の構成要素における誤動作により発生し、また受信器の位置との相関は僅かでしかない。これに対してマルチパス干渉、すなわち単一のソースからの信号が異なる長さのパスのために僅かに異なる時間で受信器に到着することによって惹起される干渉は、その受信器の近辺における反射性の表面の幾何学に直接的に依存する。
【０００３】
より正確には、マルチパス干渉は受信アンテナの位置、反射性の対象及び衛星幾何学に依存する。したがってマルチパス干渉が時間にわたって変化する、３つの特有の状況が存在する。衛星の移動により（受信器と衛星との間の）視線ベクトルは緩慢、円滑且つ予測可能に変化する。結果として生じたマルチパスは、低周波数であり、緩慢に変化し且つ「円滑」であることを表す衛星の移動と相関する。反射体を２つのクラス、すなわち（近くの車両のような）移動する反射体及び（地表及び近くの建物のような）固定の反射体に区分することができる。移動する対象からのマルチパス干渉は性質的に高周波数の傾向にあり、アンテナ位置との相関関係は弱いものであるが、これに対し固定の対象によって惹起されるマルチパス干渉のアンテナ（及び衛星）の位置との相関関係は非常に強い。さらには、アンテナが移動する車両に設けられている場合には、自動車自体の運動が速度及び方向の点で大きく変化する。短い距離にわたってさえもこれらの条件は変動するため、一般的に数メートルよりも長いベースラインに関するマルチパスエラーの相関は僅かにしか存在しない。
【０００４】
したがってマルチパス干渉は相対ＧＰＳの達成可能な精度を非常に制限する。建物（潜在的な反射体）の密度が高い都市地区においては、マルチパスの存在しない条件では約１〜２ｍである相対ＧＰＳの精度はすぐに１０ｍにまで品質が落ちる可能性がある。これにより、高い精度及び完全性が要求される用途には相対ＧＰＳは適したものではなくなり、殊に安全性に関連する用途に相対ＧＰＳを使用することを禁止する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、ＧＰＳの精度及び完全性を改善するための方法並びにこれらの方法を実施するために相応に構成されたシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は移動する車両に関するＧＰＳ測定の完全性の検査方法に関しては、移動する第１の車両と第２の車両との間の第１の車間距離を２つの車両において得られたＧＰＳ測定に基づき求め、第１の車両及び第２の車両におけるＩＮＳセンサの使用により得られた第１の車両及び第２の車両の相対的な運動に基づき第２の車間距離を別個に求め、第１の車間距離と第２の車間距離とを比較し、第１の車間距離と第２の車間距離が実質的に等しいか否かに依存してＧＰＳ測定の完全性を確認することによって解決される。
【０００７】
さらにこの課題は所定の近辺内の多数の車両間でのＧＰＳデータの通信による特定の車両におけるエラー検出方法に関しては、１つの衛星からＧＰＳ信号を受信する各車両ペアについて、各車両においてテストシリーズデータを生成し、各ペアに関するテストシリーズデータは、ＧＰＳデータに基づき計算された車両ペアの車両間の第１の車間距離と、車両ペアの各車両におけるＩＮＳセンサに基づき別個に計算された第２の車間距離との間の差を包含し、どのテストシリーズデータがエラーを示す閾値よりも大きい値を有するかを識別し、エラーが示された場合には、各車両において生成されたテストシリーズデータを比較することにより、多数の車両の内のいずれの車両においてエラーが発生しているかを求めることにより解決される。
【０００８】
またこの課題は衛星コンステレーションの全体の範囲に関する近辺内の各地点におけるＧＰＳマルチパスレベルのマッピング方法に関しては、ａ）衛星コンステレーションに関する近辺内の特定の地点におけるＧＰＳマルチパスエラーを複数の移動するＧＰＳ受信器の使用により検出し、ｂ）マルチパスエラーを特定の地点及び衛星コンステレーションに関するＧＰＳマルチパスレベルとして記録し、ｃ）衛星コンステレーションの全体の範囲を捕捉するために、近辺内の他の全ての地点に関して、異なる時点にステップａ）及びｂ）を繰り返すことによって解決される。
【０００９】
システムにおける課題は移動する車両に関するＧＰＳ測定の完全性を検査するために車両内に設けられているシステムに関しては、システムがＧＰＳ信号を受信し、第１の車両のＧＰＳ疑似レンジを求める手段と、第１の車両の近辺内の第２の車両と通信する手段と、第１の車両と第２の車両との間の第１の車間距離を、第１の車両の疑似レンジ及び第２の車両から伝達されたＧＰＳ測定に基づき求めるプロセッサと、慣性センサを包含するＩＮＳシステムとを有し、ＩＮＳシステムにより第１の車両の相対的な運動をプロセッサが求めるための情報が提供され、プロセッサが第１の車両の相対的な運動及び第２の車両から伝達された第２の車両の相対的な運動に基づき第２の車間距離を求め、第１の車間距離と第２の車間距離とを比較し、ＧＰＳ測定の完全性は第１の車間距離と第２の車間距離とが実質的に等しいか否かに依存して求められることによって解決される。
【００１０】
さらにこの課題は衛星コンステレーションの全体の範囲に関する近辺内の各地点におけるＧＰＳマルチパスレベルのマッピングシステムに関しては、システムが中央情報保存部と、特定の衛星コンステレーションに関する近辺内の特定の地点におけるＧＰＳマルチパスエラーを検出する手段を包含する複数の移動するＧＰＳ受信器とを有し、ＧＰＳマルチパスエラーは特定の地点及び衛星コンステレーションに関するＧＰＳマルチパスレベルとして中央情報保存部に記録され、マルチパスエラーの検出は、衛星コンステレーションの全体の範囲を捕捉するために、近辺内の他の全ての地点に関して、異なる時点に繰り返され、マルチパスエラーは中央保存部に記憶されることによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の１つの観点によれば、移動する車両に関するＧＰＳ測定の完全性を検査するための方法が提供される。この方法によれば、第１の車両と第２の車両との間の第１の車間距離がこれらの両方の車両において得られるＧＰＳ測定に基づき求められ、第２の車間距離が両方の車両におけるＩＮＳセンサの使用により得られる第１の車両の相対的な運動及び第２の車両の相対的な運動に基づき別個に求められ、第１の車間距離と第２の車間距離とが比較される。ＧＰＳ測定の完全性は第１の車間距離と第２の車間距離とがほぼ等しいか否かについて検査される。
【００１２】
別の観点によれば、本発明は所定の近辺内の多数の車両の間でＧＰＳデータを通信することにより特定の車両におけるエラーを検出する方法を提供する。この方法では同一の衛星からＧＰＳ信号を受信する各車両ペアに関して各車両においてテストシリーズデータを生成し、各ペアに関するテストシリーズデータは、ＧＰＳデータに基づき計算された車両ペアの車両間の第１の車間距離と、車両ペアの各車両におけるＩＮＳセンサに基づき別個に計算された第２の車間距離との差を包含する。エラーを示す閾値よりも大きい値を有するテストシリーズが識別される。エラーが示された場合には、各車両において生成されたテストシリーズデータを比較することによって、多数の車両のうちのいずれの車両においてエラーが生じているかが求められる。
【００１３】
別の観点においては、衛星コンステレーション（constellation）の全体の範囲に関する近辺内の各地点におけるＧＰＳマルチパスレベルをマッピングする方法が提供される。ＧＰＳマルチパスエラーは、移動（ローブ）している複数のＧＰＳ受信器を使用することにより、特定の衛星コンステレーションに関する近辺内の所定の地点において検出される。マルチパスエラーは特定の地点及び衛星コンステレーションのＧＰＳマルチパスレベルとして記録される。このプロセスは衛星コンステレーションの全範囲を捕捉するために、近辺内の他の全ての点に関して、異なる時点に繰り返される。
【００１４】
また本発明は移動する車両に関するＧＰＳ測定の完全性を検査するための車両システムを提供する。車両システムは、ＧＰＳ信号を受信して、第１の車両に関するＧＰＳ擬似レンジを求める手段と、第１の車両の近辺内の第２の車両と通信する手段と、第１の車両と第２の車両との間の第１の車間距離を第１の車両の擬似レンジ及び第２の車両から伝達されたＧＰＳ測定に基づき求めるプロセッサと、慣性センサを包含するＩＮＳシステムとを有し、このＩＮＳシステムにより第１の車両の相対的な運動をプロセッサが求めるための情報が提供される。プロセッサは第１の車両の相対的な運動及び第２の車両から伝達された第２の車両の相対的な運動に基づき第２の車間距離を求め、第１の車間距離と第２の車間距離を比較し、ＧＰＳ測定の完全性を第１の車間距離と第２の車間距離がほぼ等しいか否かについて検査する。
【００１５】
別の観点においては、本発明は衛星コンステレーションの全範囲に関する近辺内の各地点におけるＧＰＳマルチパスレベルをマッピングするためのシステムを提供する。このシステムは中央情報保存部及び移動している複数のＧＰＳ受信器を包含し、このＧＰＳ受信器は特定の衛星コンステレーションに関する近辺内の所定の地点におけるＧＰＳマルチパスエラーを検出する手段を包含する。マルチパスは特定の地点及び衛星コンステレーションのＧＰＳマルチパスレベルとして中央情報保存部に記録され、マルチパスエラーの検出は衛星コンステレーションの全範囲を捕捉するために、近辺内の他の全ての地点に関して、異なる時点において繰り返され、これらのマルチパスエラーはマルチパスレベルとして中央情報保存部に記憶される。
【実施例】
【００１６】
本発明によれば、車両内ナビゲーションシステム及び車両間データ通信は受信器エラーを補正するため、またマルチパス干渉（以下では「マルチパス」と称する）を検出するために使用される。同一の近辺内の車両の各ペアに関して比較データのテストシリーズが生成される。
【００１７】
図１は本発明による、同一の近辺におけるＧＰＳを使用できる車両のペアに関してデータのテストシリーズを生成するための例示的な方法のフローチャートを示す。一般的に、相互に１〜２キロメートル以内に存在する車両は同一の近辺に存在するとみなされる。初期ステップ１００では、各車両が同一のＧＰＳ衛星から疑似レンジ測定ｄ１、ｄ２を受け取る。ステップ１１０では、これらの疑似レンジ測定が双方向通信又は他の適切な無線通信システムの使用により各車両から別の車両へと通信される。ステップ１１５では、各車両が測定の差Δ１（＝ｄ１−ｄ２）を計算する。各車両とＧＰＳ衛星との間の距離は車両の間の距離（「車間距離」）よりも遥かに長いので、測定された値の間のベースライン差Δ１は衛星までの視線ベクトルに投影される車両間の距離ベクトルと等しい。したがって、差Δは車間距離の尺度として使用される。
【００１８】
さらには、それぞれの車両における受信器に到来するＧＰＳ信号はほぼ等しい雰囲気条件を通過し、位置推算表エラーは２つの信号測定において同一の作用を有するので、差分測定Δ１におけるエラーのソースはマルチパス、受信器エラー及びクロックエラーだけである。クロックエラーはシングルディファレンス（single difference）法を使用することにより除去できるので、マルチパスエラー及び受信器エラーのみが、容易には補正できない車間距離測定をひずませるエラーのソースである。
【００１９】
各車両は移動するので、ステップ１２０ではΔの値も変化する。各車両は慣性航法システム（ＩＮＳ）における独立したモーションセンサのセットを装備することができる。これらのセンサは車輪速度センサ、及びジャイロスコープ及びアクセルメータのような慣性センサ（集合的に以下ではＩＮＳセンサと称する）を含むことができ、これらのセンサによって地点間の車両の相対的な動きを求めることができる。一般に相対的な動きを求めるためのＩＮＳにおける慣性センサの使用は、共同譲渡された同時係属出願中の出願番号１０／３０８，７３０、発明の名称「INS-based User Orientation and Navigation」により詳細に記述されている。ステップ１２５では、各車両がＩＮＳセンサ及び最初のベースライン差Δ１を使用して新たな車間距離（ΔＩＮＳ）を計算する。これと同時に又はこの直後に、ステップ１３０ではＧＰＳ測定値の新たなセットが得られ、新たな車間距離Δ２が計算される。ステップ１３５では、ＩＮＳを基礎とする距離ΔＩＮＳとＧＰＳを基礎とする差Δ２との差（Ｔ）が計算される。短い期間にわたり、ΔＩＮＳに関する値とΔ２に関する値は相互に近づき、Ｔ（＝ΔＩＮＳ−Δ２）の値は０に近づく。
【００２０】
両方の車両は移動するのでステップ１２０から１３５は複数回繰り返され、「テストシリーズ」と称される一連の比較データ地点が時間にわたり収集され、またプロットされる。エラーの無い状況では、テストシリーズはほぼ１メートルの僅かな標準的な偏差を有する偏りのないノイズとして現れなければならない。ステップ１４０において、テストシリーズがεメートルの所定の閾値よりも大きい系統的な偏りを示す場合には、ステップ１５０においてエラーが存在すると判定される。この場合エラーは３つのソースに由来する可能性がある。すなわち、車両の内の一方における受信器エラー、車両の一方又は両方におけるマルチパスエラー及び車両の内の一方におけるＩＮＳエラーである（両方の車両における同時的な受信器／センサのエラーの可能性は非常に小さいものとみなされる）。特定の衛星に合わせられている受信器におけるエラーは、各可視ＧＰＳ衛星に関して上述したプロセスを繰り返すことによって、マルチパスエラー及びＩＮＳエラーと区別することができる。このプロセスはエラー状態にある特定の衛星／受信器リンクを分離させる。例えば車両の内の１つの受信器が衛星１に関してエラー状態にあるのに対し、衛星２に関して受信器は適切に機能することを表すが、車両ペアのいずれにおいてエラーが生じているかは表されない。２つのタイプのエラー及びエラーが生じている車両を正確に識別することは既に提供されているＧＰＳデータ及びＩＮＳデータを使用する仮説検査を用いることにより達成することができる。択一的に、そのような識別を同一近辺内の複数の車両間でＧＰＳデータを共有することにより達成することができる。ここで「複数」とは２よりも多い車両数を指す。
【００２１】
図２は、４つの車両１、２、３、４が３つの異なるＧＰＳ衛星Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に関してＧＰＳ通信データを共有するという例示的なシナリオにおいて、テストシリーズデータを使用することにより特定の車両における受信器エラーを識別するための方法を概略的に示している。図示されているように、車両１は各衛星について、通信する他の各車両に関するテストシリーズを得る。第１の衛星Ｓ１に関しては、車両１は上述したようにしてテストシリーズＴ１／２（Ｓ１）を得る。ここで１／２はテストシリーズが車両１と車両２とを比較することを表し、（Ｓ１）はテストシリーズが衛星Ｓ１からのＧＰＳ測定に関して得られたことを表す。同様にして、車両１はテストシリーズＴ１／３（Ｓ１）及びＴ１／４（Ｓ１）も得る。これらのテストシリーズはそれぞれ車両３並びに車両４との比較である。テストシリーズは関連するＧＰＳ衛星に応じて分類されて示されている。テストシリーズは衛星Ｓ２及びＳ３に関しても得られる。他の各車両も相応のテストシリーズを得る。例えば衛星Ｓ１、Ｓ２及びＳ３に関して、車両２はテストシリーズ２／１、２／３及び２／４を得て、車両３はテストシリーズ３／１、３／２及び３／４を得て、車両４はテストシリーズ４／１、４／２及び４／３を得る。一般的に、車両番号“ｎ”に関するテストシリーズＴ“ｎ”／“ｍ”（Ｓ“ｒ”）はテストシリーズＴ“ｍ”／“ｎ”（Ｓ“ｒ”）と等価的であることを言及しておく。ここでｎ、ｍ及びｒは整数である。
【００２２】
受信器エラーを求めるための方法を説明するために、衛星Ｓ１に合わせられている車両１における受信器が系統的なエラーを有するものと仮定する。したがって、車両１及び衛星Ｓ１に関連する全てのテストシリーズはエラーを表す閾値レベルを超えた系統的な偏りを示す。これらの系統的な偏りを示すテストシリーズはそれぞれ図２においてハッチングされて表されている。通信している車両が２つ以上存在するので、テストシリーズの分析により、衛星Ｓ１について車両１と関連する全てのテストシリーズがエラー状態にあるのに対し、車両１と関連のないテストシリーズ、すなわちＴ２／３（Ｓ１）、Ｔ２／４（Ｓ１）、Ｔ３／４（Ｓ１）はいずれもエラーを示さないことが証明される。このことからエラーのソースが車両１に存在し、その他の車両には存在しないことを演繹できる。しかしながら車両１が衛星１に関するマルチパスの影響を受けているのか、またはより一般的に受信器エラーの影響を受けているのかを区別するためにより多くの情報が必要とされる。テストシリーズの値がエラーの確定後のある時間（例えば数秒）の間に突然変化する場合には、エラーはマルチパスによって惹起されており、車両１は建物又は他の反射性の対象の近くを通過している可能性があることを演繹できる。
【００２３】
図３は、図２に示したものと同一の車両と衛星の組合せについてのテストシリーズデータを使用して特定の車両におけるＩＮＳエラーを識別するための方法を示す。図示されているように、車両１がエラーを有する。ＩＮＳエラーは車両の運動パラメータを検出するセンサの内の１つ又は複数のセンサにおける誤動作によって惹起される可能性がある。このエラーにより車両１の相対的な運動の全ての推定は基準から外れることになり、したがって車両１に関するテストシリーズは、車両１の相対的な運動が車両１から特定の衛星までの視線ベクトルに直交する場合には系統的なエラー（ハッチングによって示されている）を示す。後者の場合にはその衛星に関するテストシリーズにおけるエラーは検出されない。車両１の運動が全ての衛星までの視線ベクトルと完全には直交しない一般的な場合には、この状況は受信器エラーを表す図２に示されたシナリオとは異なるものであり、この状況においては衛星Ｓ１に関するテストシリーズのみではなく、３つ全ての衛星Ｓ１、Ｓ２及びＳ３に関するテストシリーズがエラーを示している。このようにして、ＩＮＳエラーを容易に受信器エラー及びマルチパスエラーと区別することができる。
【００２４】
上述したようなエラーの検出及び識別に関する方法は、関連する車両の数が多くまたエラーの数が少ない場合に最も信頼性が高い。誤測定の数がその時点の測定の数のかなりの比率に達するとこれらの方法は良好に機能しない。しかしながら車両相互通信に関するベースラインの限界を１０キロメートルまで拡張することにより、たとえ精度のレベルが多少下がったとしても、テストシリーズに関してサンプリングされる車両の数を増加させることができる。この大きさの領域内では良好でエラーの無い条件を有する車両の制御グループを発見することが一般的に可能である。この制御グループを基準としてその領域内の他の車両によって使用することができる。最適な性能を維持するために、例えば制御グループ内の幾つかの車両が例えば広範囲なマルチパスの領域のようなより劣悪な状況に直面し、別の車両がより良好な領域に進入するような場合には、基準グループを動的に変更することができる。
【００２５】
上述したエラー分離技術を本発明によるマルチパス補正のための方法に使用することもできる。マルチパスは受信アンテナの位置、すなわち受信車両の位置及び衛星位置に依存すると見なすことができる：
マルチパス＝Ｍ（ｌｖｈ , ｌｓａｔ１ , ... ,ｌｓａｔｎ）
ここでｌｖｈ及びｌｓａｔ１ , ... ,ｌｓａｔｎは車両の位置及び衛星Ｓ１からＳ（ｎ）の位置をそれぞれ表す。図４はマルチパスがＧＰＳ測定に影響を及ぼす走行状況の一例を示す。図示された領域１０は大凡２００ｍ×２００ｍの領域であり、車両１、２、３及び４及び建物２０を包含する。車両１が右方向に建物２０を通過する時に、この車両１は建物２０に隣接する領域３０に進入し、この領域３０内ではＧＰＳ信号は反射によって妨害され、マルチパスの影響を受ける。しかしながら衛星１のみが影響を受ける方位角及び仰角にあり、他の衛星からの受信はマルチパスの縮退の影響を受けない。建物が方形であり且つ平坦な表面を有する場合には、車両１が領域３０に入る時と、この領域３０から出る時のマルチパスにおける差を検出できるようになる。
【００２６】
図５Ａ及び図５Ｂは、車両によって取得されるテストシリーズにおける、図４に示した領域３０に入る直前の時点（図５Ａ）及びその領域３０内に存在する間の時点（図５Ｂ）の２つの時点の間の例示的な差を示す。図５Ａには車両１及び衛星Ｓ１に関する各テストシリーズはほぼ０ｍ（又は受信器ノイズ）のレベルを示す。図５Ｂに示されているように、車両１が領域３０に進入すると、車両１及び衛星１に関するテストシリーズは例えば１０ｍにジャンプする。車両が領域３０を通過すると、テストシリーズの示すレベルは再び０に戻る（図示せず）。上述したように、マルチパスは車両位置及び衛星位置に依存するるので、Ｓ１の座標が車両１の領域３０への進入時に既知であり、且つ比較的小さい領域３０の地理的な座標も既知である場合には、１０ｍのテストシリーズの測定値はこれら２つの位置についてのマルチパスのレベルを示す。
【００２７】
重要なことには、この検出されたマルチパスレベルを近辺における他の車両２、３、４に伝達することができる。他の車両は、Ｓ１の位置がほぼ同じ位置に留まっている場合（すなわち最初の測定値の取得から僅かな時間しか過ぎていない場合）にこれら他の車両が同じ位置を通過するならば、マルチパスレベルを補正するためにこの情報を使用することができる。このことは、テストシリーズがジャンプする領域３０内において行われたＧＰＳ測定から、例示した場合では１０ｍを加算又は減算するように、単純な加算又は減算によって行うことができる。マルチパス測定値に関してさらなる信頼性を提供するために、領域３０を通過する他の車両に関するテストシリーズを初期測定値の確認に使用することができる。
【００２８】
マルチパスを検出及び補正するプロセスを、衛星コンステレーションの範囲に関する所定の領域内のマルチパスの完全なモデリング又はマッピングへと拡張することができる。建物に隣接する領域におけるマルチパスの変化の例が図６Ａから６Ｄに示されている。図６Ａに示されているように、時点ｔ１においては、衛星Ｓ１及び建物Ｂの配置により、建物Ｂに隣接してマルチパス領域ＭＳ１ａが形成される。ＧＰＳ受信器を包含する固定の対象４０は領域ＭＳ１ａ内にあり、その時点におけるマルチパスのレベルを検出し記録することができる。図６Ｂに示されているように、その後の時点ｔ２においては、衛星Ｓ１への視線は移動しており、マルチパスの領域はＭＳ１ａからＭＳ１ｂに変化している。対象４０はＭＳ１ｂ内に存在するので、この対象４０は時点ｔ１において検出されたレベルと等しい又は等しくないマルチパスのレベルを検出して記録する。図６Ｃに示されているように、時点ｔ３においては、衛星Ｓ１への視線は再び移動しており、また衛星Ｓ２がこの領域において衛星Ｓ２の信号を検出できる位置へと移っている。衛星Ｓ１の新しい位置においてはマルチパスに関する領域ＭＳ１ｃが移動しているので、対象４０はもはや衛星Ｓ１に関するマルチパス受信による影響を受けることはない。しかしながらここで対象４０は衛星Ｓ２に関するマルチパス領域ＭＳ２ａ内に存在する。したがって、衛星Ｓ２に関するマルチパスを反映する、対象４０によって検出されて記録されたマルチパスのレベルは、時点ｔ３における可視の衛星Ｓ１、Ｓ２の全体のコンステレーションに関する衛星の位置における全マルチパスを実際に記録する。時点ｔ４における可視のコンステレーションを示している図６ＤにおいてはＳ１が可視領域から離れており、領域ＭＳ２ｂ内の対象４０は衛星Ｓ２に関する新たなマルチパスレベルを検出して記録する。
【００２９】
各時点において記録された各マルチパスレベルはさらなる使用のために記録されて、記憶される。実際のところＧＰＳ受信器は移動する（ロービングする）車両であるので、マルチパスレベルを記録する位置は固定されておらず、それにもかかわらずマルチパスレベルは時間にわたり変化する。このようにしてマルチパスレベルは異なる時点において、また異なる地表位置において記録されているので、適切なサンプリング周期にわたりマルチパス情報を蓄積することが可能となり、これらの蓄積されたマルチパス情報は考えられる全ての衛星コンステレーションに関して建物Ｂの特定の近辺におけるマルチパスレベルを表す。同様にして、１つの領域のマルチパス「マップ」を蓄積するために単一の建物の近辺を超えて地理的にこのプロセスを拡張することができる。このことは膨大なデータ量の記憶を必要とし、したがって集中型のインフラストラクチャをデータ保存部として使用することができる。集中型のインフラストラクチャを、この情報が無線でブロードバンドにブロードキャストされるために装備することができ、各車両はそれぞれが走行する領域におけるマルチパスを補正するために、必要に応じてこの情報の一部を得る。このようにして、マッピングされた領域の近辺におけるマルチパスを全てのコンステレーションに関して補正することができ、これによって各車両について仮想的にマルチパスをなくすことができる。建物の周りの領域をマルチパスエラーの発生しない「良好な」領域と見なすことができるので、全体のＧＰＳナビゲーションシステムは他のエラーに対してより頑強になり、また建物の近辺における車両を基準グループとして使用することができる。付加的に各車両は、頻繁に使用する道路（例えば通勤に使用する道路）及びこの近辺における道路に関するデータを節約することができ、またこのような情報を有していない区域に車両が進入する場合には、局所的なマルチパスマップを得るためにこの領域について局所的な他の車両と通信することができる。
【００３０】
前記の説明においては、本発明の方法及びシステムを多数の例に関連させて説明したが、これは本発明を制限するものではない。むしろ、ここに述べた方法及びシステムの原理における変更が当業者によってなされると解され、またこのようなことが予期される。またそのような修正、変更及び／又は置換は請求項に記載されている本発明の範囲に包含されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による、単一のＧＰＳ衛星を考慮した同一の近辺におけるＧＰＳを使用できる車両に関するデータのテストシリーズを生成させるための方法のフローチャートである。
【図２】例示的なシナリオにおいて、テストシリーズデータを使用して特定の車両における受信器エラーを識別するための方法の概略図である。
【図３】図２に示した車両と衛星の同一の配置に関するテストシリーズデータを使用して、特定の車両におけるＩＮＳエラーを識別するための方法の概略図である。
【図４】マルチパスがＧＰＳ測定に影響を及ぼす例示的な運転状況の概略的なブロック図である。
【図５Ａ】マルチパス領域に進入する直前の時点とマルチパス領域にいる間の時点との間の、車両によって得られるテストシリーズにおける差の一例を示す。
【図５Ｂ】マルチパス領域に進入する直前の時点とマルチパス領域にいる間の時点との間の、車両によって得られるテストシリーズにおける差の一例を示す。
【図６Ａ】衛星位置の変化により変化する建物に隣接する領域におけるマルチパスのトラッキングを概略的に示す。
【図６Ｂ】衛星位置の変化により変化する建物に隣接する領域におけるマルチパスのトラッキングを概略的に示す。
【図６Ｃ】衛星位置の変化により変化する建物に隣接する領域におけるマルチパスのトラッキングを概略的に示す。
【図６Ｄ】衛星位置の変化により変化する建物に隣接する領域におけるマルチパスのトラッキングを概略的に示す。
【符号の説明】
【００３２】
１、２、３、４  車両、  ２０  建物、  ４０  対象
【図１】
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【図５Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2005031082.tif 000009
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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