(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の構成要素：
信号回線（１１）を介してフロントエンド（３）に接続された、ＧＰＳ信号の受信用に開発されたアンテナと、
受信したＧＰＳ信号を前処理するディジタル信号用の、前記フロントエンド（３）に接続されたデバイス（５）と、
ＧＰＳ信号を復号し位置を測定するための、前記デバイス（５）に接続された信号処理装置（７）とを有する宇宙飛行用ナビゲーションシステムであって、
前記デバイス（５）は、双方向性データ交換のために、データバス（２０）を介して前記信号処理装置（７）に接続されており、
前記信号処理装置（７）は、双方向性データ交換のために、データバス（２５）を介してボードコンピュータ（９）に接続されていることを特徴とする宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステム。
【請求項２】
データバス（２５）を介して、信号処理装置（７）が、ボードコンピュータ（９）の、動力部固有データを含む一定データ領域に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステム。
【請求項３】
回線（１３）を介してフロントエンド（３）に接続された入力部を有し、且つ回線（１６，１７）を介してフロントエンド（３）及びディジタル信号処理用のデバイス（５）に接続された出力部を有するクロック回路（１５）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステム。
【請求項４】
ボードコンピュータ（９）が、データ回線を介してフロントエンド（３）の入力部に接続された発振器の基準信号の出力部を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステム。
【請求項５】
ボードコンピュータ（９）が逐次推定法による処理用に開発されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステム。
【請求項６】
信号処理装置（７）が逐次推定法による処理用に開発されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステム。
【請求項７】
前記ＧＰＳナビゲーションシステムが４つ以下の平行処理チャネルを備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステム。
【請求項８】
動力部固有データを、データバス（２５）を介して信号処理装置（７）に伝送することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステムの操作方法。
【請求項９】
動力部固有データがジェットの取り付け方向、推力レベル又はジェット始動及び停止切換時間(Ein- und Ausschaltzeiten)を含むことを特徴とする請求項８に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステムの操作方法。
【請求項１０】
人工衛星の質量をデータバス（２５）を介して信号処理装置（７）に伝送することを特徴とする請求項８乃至９の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステムの操作方法。
【請求項１１】
太陽圧力係数をデータバス（２５）を介して信号処理装置（７）に伝送することを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステムの操作方法。
【請求項１２】
ボードコンピュータ（９）の発振器からフロントエンド（３）にデータ回線を介して伝送される基準信号（１２）に基づいてフロントエンド（３）を働かせることを特徴とする請求項８乃至１１の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステムの操作方法。
【請求項１３】
測定をする人工衛星の位置データ、速度、ＧＰＳ時間の決定のために、ボードコンピュータ（９）からのシステムデータを処理する逐次推定法を用いることを特徴とする請求項８乃至１２の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステムの操作方法。
【請求項１４】
逐次推定法が精度評価のために測度数
【数１】
0004474558.tif 000009
但し、Ｍはシステム条件の推定誤差の分散マトリクスである、
を利用することを特徴とする請求項１３に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステムの操作方法。
【請求項１５】
逐次推定法を信号処理装置（７）によって行うことを特徴とする請求項１３乃至１４の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステムの操作方法。
【請求項１６】
逐次推定法をボードコンピュータ（９）によって行うことを特徴とする請求項１３乃至１４の何れか一項に記載の宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステムの操作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宇宙飛行用集積ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）- ナビゲーションシステム(GPS(Global Positioning System)- Navigation-system) に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人工衛星からのナビゲーションデータの、航空機内における自立的決定のために、特に位置、速度及びＧＰＳ時間の測定のために、地球のまわりの軌道において、ＧＰＳナビゲーションシステム又はＧＰＳレシーバが利用される。ＧＰＳ人工衛星の位置に対する、ＧＰＳレシーバを備える人工衛星が位置する位置（軌道高度約２０，０００km）によって、次の相互的関係、即ち一方のＧＰＳ人工衛星の位置よりも下に位置する人工衛星の軌道（低地球軌道、ＬＥＯ）及び他方のＧＰＳ人工衛星の位置よりも上に、通常地球静止軌道（ＧＥＯ、約３６，０００km）上に位置する人工衛星の軌道が測定に考慮されなければならない。
【０００３】
ＬＥＯ人工衛星の場合、ＧＰＳによる通常の測位方法によって航行される。それ故、４つの異なるＧＰＳ人工衛星からＧＰＳレシーバへの少なくとも４つの信号走行時間(Signallaufzeiten)が平行チャネルで測定され、処理され、次いで位置（３つの未知数）と、クロックバイアス、即ち時間基準値との差（１つの未知の値）が算出される。低い軌道上の幾何学的条件に基づき、通常（非常に高い確率で）常に４つ以上のＧＰＳ人工衛星を見ることができる。位置の解の精度は、見ることができるＧＰＳ人工衛星の幾何学的分布に依存する。この精度の測度は４つ以上の人工衛星に対してのみ決定される「精度低下率」("Dilution of Precision") 値（ＤＯＰ）で表される。この測度数は、通常、ナビゲーション計画で、即ち測位のために使用されるＧＰＳ人工衛星の決定のために使用されるもので、生のデータの測定誤差による基づく誤差増加率(Fehlerverstaerkung)についての測度である。
【０００４】
または、ＬＥＯ人工衛星の場合、測位のために逐次推定法（フィルター法、例えばカルマンフィルター(Kalman-Filter) ）も使用される。その場合、時間的に連続する複数の測定値が軌道運動(Bahnbewegung)及び機内時計( Borduhr)についての動的モデルによって互いに結び付けられ、その結果ＬＥＯ人工衛星の場合、前記推定方法によって明らかに改良された評価結果が得られる。逐次推定法によりＬＥＯを利用する場合、通常４つ以上の平行なチャネルを備える通常のＧＰＳレシーバが同様に使用され、その結果この推定法においても、ＤＯＰ測度が、ナビゲーションの解を評価するために、即ち、特に測定情報が幾何学的に独立していることを監視するために用いられる。
【０００５】
ＧＥＯ人工衛星の場合、地球静止軌道におけるＧＰＳの利用は今日まで実現されていない。ＧＥＯ人工衛星の場合、４つの人工衛星から同時にデータが受信されることは断じて（殆ど）なく、逐次推定法の利用、即ち時間的に連続する測定値が必要である。だがしかし、ＧＥＯ軌道の視点から見てＧＰＳ人工衛星の幾何学的分布が悪いと、推定結果が機内時計のモデル形成の不確かさに大きく左右されることになる。刊行物、エス・エイブリン(S. Averin) 、ヴィ・ヴィノグラドフ(V. Vinogradov) 、エヌ・イヴァノフ(N. Ivanov) 、ヴィ・ザリシェフ(V. Salischev)著、「限界の状態におけるＧＬＯＮＡＳＳシステムとＧＰＳシステムの複合使用に関して"On Combined Application of GLONASS and GPS Systems in Conditions of Limited"」（「ナビゲーション人工衛星の観察可能性  "Observability of Navigation Satellites"」、ＩＯＮ  ＧＰＳ  ９６，２８７頁以下）に前記した困難性を解消できる可能性として、即ち走行時間測定値を利用する代わりに走行時間測定値の差を測定量として利用することが記載されている。これによって、クロック・バイアス、即ち機内時計の時間差値が除去され、推定フィルターについての動的モデルは、比較的高い精度を有する既知の軌道動力学からなるだけとなり、比較的不確定な時計モデルを含まないこととなる。
【０００６】
普通のＧＰＳ受信機のハードウェアの構造は、通常は次の４つの構成要素、
アンテナ、
ＨＦ（高周波）フロントエンド（前置増幅器、ダウンコンバータ(Abwaerts- mischer)、ＡＤ変換器）、
特に搬送波位相及びコード位相を測定するための相関器を含み、特定のディジタル電子モジュール（ASIC)によって実現されるディジタル信号プロセッサ、及びナビゲーション処理装置（周波数ロックループ、位相ロックループ、遅延ロックループ、ナビゲーションデータのデコーディング、ナビゲーション計画及び測位用の調整ループ(Regelschleifen))
からなる。
【０００７】
既知の処理又は装置が、商業的に入手可能な、自立的装置の形態のＧＰＳナビゲーションシステムで実行され又は同システムに備えられる。これらの装置は、宇宙飛行用途に関して、資源が人工衛星の機上のコンピュータのその他の（ソフトウェアの）用途と共有できないという欠点を有する。それ故、ＬＥＯ人工衛星に設けられたシステムに付加して、特に誤り制御及び誤りデバッグのために(zur Fehlerueberwachung sowie -behand- lung)ソフトウェアモジュールと共に、個別のコンピュータ（ＣＰＵ）、プログラム及びデータ記憶装置、機内時計、動力供給部が、上記ＬＥＯの処理又はＬＥＯの装置に対して備えられなければならない。これによって、全システムの重量、パフォーマンス、複雑さ及び費用が増加する。更に、逐次データ処理（フィルタリング）によって位置を推定するとき、人工衛星のボードコンピュータにあり、且つ位置の推定結果を改善するであろう情報へのアクセスがないか、もしくは僅かに制限されたアクセスがあるにすぎない。この情報は、例えば機内に位置する電源部（動力部）の推力によって生ぜしめられる、人工衛星に働く妨害力、又は太陽光放射圧力を示す人工衛星の固有のデータに関する。これらのデータへのアクセスは、人工衛星の動作中に前記データが実存している場合（例えば人工衛星の質量）、特に重要である。
【０００８】
その他の既知の装置の欠点は、ＧＰＳ受信機の信号処理（相関）の相当部分が電子ハードウェアによって実現されていることである。宇宙飛行の用途に使用されているような耐放射性電子部品は、非常に高価であり、ＧＰＳ受信機の費用を高め、又は前記耐放射性電子部品は全く商業的に自由に入手できないか又は特別に製造しなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、極力多くの機能及び資源を人工衛星の機上に既にある装置と分かち合い、耐放射性に関する通常の要求を満たす，ＬＥＯ又はＧＥＯ人工衛星の機上に搭載される、ＧＰＳナビゲーションシステムを提供することである。その場合において、このナビゲーションシステムは時間の測定、即ちＧＰＳシステム時間の測定をも含むものでなければならない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、本発明によって、『下記の構成要素：
信号回線（１１）を介してフロントエンド（３）に接続された、ＧＰＳ信号の受信用に開発されたアンテナと、
受信したＧＰＳ信号を前処理するディジタル信号用の、前記フロントエンド（３）に接続されたデバイス（５）と、
ＧＰＳ信号を復号し位置を決定するための、前記デバイス（５）に接続された信号処理装置（７）とを有する宇宙飛行用ナビゲーションシステムであって、
前記デバイス（５）は、双方向性データ交換のために、データバス（２０）を介して前記信号処理装置（７）に接続されており、
前記信号処理装置（７）は、双方向性データ交換のために、データバス（２５）を介してボードコンピュータ（９）に接続されていることを特徴とする宇宙飛行用ＧＰＳナビゲーションシステム。』によって解決される。
【００１１】
本発明の利点は、信号処理の大部分、特にＧＰＳコードと搬送波信号の相関がソフトウェアによって実現されることである。そのため、高価な耐放射性特殊電子部品（ASICs-使用特定集積回路）の使用が避けられる。
【００１２】
極力小さなコンピュータパフォーマンスを必要とするために、本発明によって、平行処理チャネルの数が、極力小さく維持されなければならず、その場合において好ましくは４つより小さいチャネル（例えば１つ又は２つのチャネル）が使用される。しかし、これは、ＧＰＳ軌道高さ（約２０，０００km）より下の軌道においてさえもＧＰＳ人工衛星の可視度が（人工的に）減じられること、即ち制限された数の人工衛星の測定データが使用されることを意味する。そのとき、測位は直接に可能ではなく、逐次推定法（フィルタ法）によってのみ可能であるにすぎない。しかし、これは、フィルタ法が、軌道モデル並びに妨害力モデル、例えばジェットアクティビティ(Duesenaktivitaeten)に主として依存するものであるので、制限を意味するものではない。軌道モデル並びに妨害力モデルは非常に良く知られており、軌道及び姿勢制御システムのボードコンピュータにソフトウェアプログラムとしてもともと主に設けられるものだからである。更に本発明により、ＧＰＳ（疑似距離）信号の走行時間を測定するために、ＧＰＳ信号は、全ての又は殆どの（幾何学的に）可視のＧＰＳ人工衛星の間で規則的に切替えられ、幾何学的に独立の測定データが得られる。
【００１３】
その他の本発明による位置測定を改善するための構成は、ボードコンピュータの最新の情報、例えば動力部によって生ぜしめられる外部推力の情報にアクセスできることである。これは、本発明により、機内人工衛星のコンピュータ内にＧＰＳ受信機が集積されていることにより、即ち動力部のジェット作動時間、推進方向及び校正パラメータ等がいずれにしても人工衛星のボードコンピュータにもともと存在することによって可能になる。
【００１４】
測量幾何学、即ち測位のために使用されるＧＰＳ人工衛星の分布の質を突き止め、監視するのに、従来のＤＯＰファクタは、それが少なくとも４つの同時に見ることができるＧＰＳ受信機に対して定義されるに過ぎないので、もはや使用することができない。しかし、本発明により、ＤＯＰ測度は、ＧＰＳ人工衛星の幾何学的分布のみならず、人工衛星の時間上の分布及び受信機の公称運動を考慮して修正したＤＯＰ測定値と置き替えられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明について添付の図面を用いて説明する。図面において
図１は、本発明によるナビゲーションシステムの機能を示す図である。
図２は、図１のナビゲーションシステムのＦＰＧＡの機能を示す図である。
【００１６】
図示のＧＰＳナビゲーションシステム１は、主として４つの構成要素：アンテナ（図示せず）、前置増幅器、ダウンコンバータ、及びＡ／Ｄコンバータを備えるＨＦ（高周波）フロントエンド３、信号前処理用ＦＰＧＡ５並びに信号処理装置７を含み、且つボードコンピュータ９が通常のように人工衛星に設けられている。
【００１７】
本発明において、アンテナ及びＨＦフロントエンド３は主として従来の技術によって形成されている。しかしながら、ＦＰＧＡ５、信号処理装置７及びボードコンピュータ９は、特に機能的観点からすると従来の技術から明瞭に異なる。
【００１８】
アンテナ（図示せず）から、ＨＦフロントエンド３が、適当なデータ回線を介して入力信号１１を受け取る。更にＨＦフロントエンド３は、ＦＰＧＡ５と同期するように、好ましくは１０ MHzの基準信号１２を受け取る。それから、ＨＦフロントエンド３は、好ましくは４０ MHzのクロック周波数を有するマスタ信号１３を取り出し、このマスタ信号は適当な信号線を介してクロック回路１５（クロックシンセサイザー）に送られる。クロック回路１５は、適当な回線１６、１７を介して、適当な走査タイム信号１８をフロントエンド３及びＦＰＧＡ５に送る。更にクロック回路１５は、適当な入力信号回線を介してシンセサイザー制御信号１９を受け取る。このシンセサイザー制御信号１９に基づいて、クロック回路１５は、（ここで説明しない）内部機能に基づいて、ＨＦフロントエンド３及びＦＰＧＡ５が必要とする周波数の、特に周波数５．７１ MHz及び６．６７ MHzの走査タイム信号１８を送出する。ＦＰＧＡ５はデータバス２０を介して信号処理装置７に接続されており、２つのモジュールはデータを交換することができる。更に、ＦＰＧＡ５と信号処理装置７の間の適当なデータ通信を保証するように、ＦＰＧＡ５は、２つの適当な回線２１を介して信号処理装置７へ割り込み信号を送ることができる。更に信号処理装置７及びボードコンピュータ９はデータバス２５を介してデータ交換をしている。
【００１９】
ＦＰＧＡ（フィ−ルドプログラマブルゲートアレー）５は、ＨＦフロントエンド３からディジタル信号回線１４を介してＨＦフロントエンド３が前処理をした一連のデータを受け取る。信号処理装置７は、測定値の生データを発生し、そのデータはボードコンピュータ９において更に処理される。信号処理装置７によって発生せしめられたデータは、なかんずく走行時間測定データ、ドップラー周波数データ又はナビゲーションデータ、例えば天体暦データ及び暦データを含む。ボードコンピュータ９は人工衛星の軌道及び姿勢制御システムの全ての機能モジュール及びハードウェアモジュール(Geraetetechnischen Module)を含む。基準信号１２はボードコンピュータ９に設けられた発振器によってデータ回線を介してＨＦフロントエンド３に送られる。
【００２０】
信号前処理のために使用されるＦＰＧＡ５を図２に略図示する。このＦＰＧＡ５は、低域フィルタ及び信号値を固定する比較器（図２に明瞭に図示されていない）を有するベースバンドへのディジタルダウンコンバータ３１（入力信号の低周波信号への変換）、ビット情報をプロセッサワードに集約し、それらのワードをＦＩＦＯ記憶装置３５に記憶させるためのパッカー(Packer)３３を備える。ＦＩＦＯ記憶装置３５の「出力」は、普通同相分及び直角位相分によって示され、その周波数は本質的にドップラ周波数を示すディジタルベースバンド信号３６である。このディジタルベースバンド信号３６には、疑似ランダムノイズコード（ＰＲＮコード）及びナビゲーションデータ（５０Hz）が含まれる。
【００２１】
更に、ＦＰＧＡ５は、モニタリングレジスタ(Kontrollresister)３７、時間基準ジェネレータ３８及び参照シンセサイザー３９を備える。その場合において、モニタリングレジスタ３７はデータバス２０に接続されており、また信号回線又はデータ回線３７ａ、３７ｂ、３７ｃを介して、ＦＩＦＯ記憶装置３５、パッカー３３及び時間基準ジェネレータ３８に接続されている。時間基準ジェネレータ３８は、回線４１を介して参照シンセサイザー３９に接続されており、参照シンセサイザー３９は回線４２によってダウンコンバータ３１に接続されている。
【００２２】
信号処理装置７における信号３６の処理は、ＧＰＳコードとその搬送波周波数の相関、搬送波位相及び／又は周波数エラー及びコード遅延エラーの検出、周波数ロックループ、位相ロックループ、及び遅延ロックループ用制御ループのフィルタ並びにナビゲーションデータのデコーディングを含む。これらの機能はソフトウェアによって実現され、信号処理装置７によって果たされる。本発明によれば、信号処理装置７は、ＦＰＧＡ５が非常に高い周波数で果たされなければならないダウンコンバータ３１及びパッカー３３の機能を担うことによって負担が軽減される。信号処理装置７の結果は、なかんずく、位置の解明に必要な上記測定値である。
【００２３】
位置の解明は、普通カルマンフィルタによってなされる逐次推定法に基づく。カルマンフィルタはまた従来技術においてナビゲーションの解を決定するために使用される。そのために必要とされる動的モデルは、１チャネルナビゲーションシステムの場合、軌道動力学並びにクロック動力学を含む。２チャネルレシーバの場合、クロックバイアスは、クロックバイアスの所謂単一差(Einfach-Differenzen)の形成によって除くことができ、それによって（不確定な）クロック動力学のモデル化を避けることができる。
【００２４】
人工衛星の軌道動力学のモデル化によって、制限された数のレシーバチャネル（１又は２）であるにもかかわらず、非常に多数のレシーバキャネルを使用する場合に匹敵した又は問題にならない程度にほんの僅か悪いにすぎない比較的正確なナビゲーション精度が得られる。信号処理装置７のナビゲーションアルゴリズムがデータバス２５を介してボードコンピュータ９と直接にデータ交換をしており、それ故必要な（最新の）データ、例えばジェットの取り付け方向、推力レベル、ジェットの始動時間及び停止時間、人工衛星の質量、及び／又は太陽光圧係数等の動力部の特定データへのアクセスができることにより、正確なモデル化が可能である。よって、信号処理装置７は好ましくはボードコンピュータ９と共にハードウェアのようにラック内に取り付けられると良い。
【００２５】
本発明では、人工衛星の測位のために、好ましくは４つ未満の処理チャネルが利用されるので、即ち４つ未満のＧＰＳ人工衛星が平行に受信され、処理されるので、普通使用される、精度評価のためのＤＯＰ測度は、それが少なくとも４つの平行処理チャネルに対して決定されるに過ぎないものであるので、用いることが出来ない。
【００２６】
本発明により、特に４つ未満の処理チャネルのとき、ナビゲーションのために、時間的に連続する測定値が処理される（逐次評価法）。この処理法に相応して、測定値の幾何学的な分布のみならず時間的な分布も考慮に入れた、相応の精密測度μが決定される。
【００２７】
この測度数μは下記の式によって算出される。
【００２８】
【数２】
0004474558.tif 000002
上記の式において関数trace 、即ち数学上のtraceマトリクスＭの対角成分の和を示す。このマトリクスＭは下記の時点
【数３】
0004474558.tif 000003
における状態誤差
【外１】
0004474558.tif 000004
の分散マトリクスを示し、ナビゲーションシステムにおいては下記の式のように求められる。
【００２９】
【数４】
0004474558.tif 000005
上記の式においてＥは相関を示し、Φは遷移マトリクス(Transitionmatrix)であり、これは測定をする人工衛星の軌道運動の動力学及びナビゲーションシステムのクロックの動力学を示し、ナビゲーションシステムにおいてモデル想定によって求められる。Ｃ及びvを表すために、時点ｔ＝ｋのときの状態ｘ（ｋ）は一般的に下記の式によって決定される。
【００３０】
【数５】
0004474558.tif 000006
上記の式において、ｘ（０）は初期の時点における人工衛星の状態を示す。更にＭを求める場合、Ｃも同様に測定値マトリクスであり、移動状態ｘ（ｋ）と測定値ｙ（ｋ）の相関を示し、Ｓは測定雑音(Messrauschen）ｖの分散マトリクスを示し、Ｓδkm＝Ｅ｛ｖ(k)ｖ(m)T｝を満足する。ナビゲーションシステムにより測定された測定値ｙのＣ及びｖの意義は下記の式によって一般的に示される。
【００３１】
【数６】
0004474558.tif 000007
【００３２】
Ｃはナビゲーションシステムから夫々のＧＰＳ人工衛星までの視線（方向ベクトル）に本質的に依存する。Ｓは、モデル想定に基づいて一定であり、測定値ｙ（ｋ）の質（不正確さ）を示す。
【００３３】
信号走行時間を同様にドップラー周波数として提供する、単一チャネルナビゲーションシステムの場合、ベクトルＹはディメンション２×１を有し、マトリックスＣはディメンション２×８を有する。多数のチャネルがあり、及び／又はドップラー情報がないと、ディメンションは相応に変化する。トップラー情報はなくチャネルが３つある場合、ベクトルＹはディメンション３×１を有し、測定値マトリクスＣはディメンション３×８を有し、一方ドップラー情報を有する３つのチャネルの場合Ｙ及びＣのディメンションは６×１乃至６×８である。
【００３４】
現在から過去までの考慮された測定回数ｎは、（幾何学的な／時間的な）独立の測定に関して不利な状況を明瞭に認識するために、あまり大きすぎてはならない。
【００３５】
応用次第で、測度数μはマトリクスＭの選択された対角成分からだけでも算出することができる。例えば位置測定値だけしか関連がないとすると、下記の式を利用することができる。
【００３６】
【数７】
0004474558.tif 000008
上記μｐ  は位置の時間的な点の決定のときの古典的なＰＤＯＰに相当する。
【００３７】
一時的なナビゲーション精度に関して説明をするために、測度数μは予め設定可能な期間にわたり実際に得られたＧＰＳ人工衛星について、例えば最後のｎ−個の測定点を用いて算出することができる。それによって、追跡された測定データが良好に調整された位置の評価として許容されるかどうかを容易に監視することができる。もし監視ができなかったとすれば、地上のステーションにおいて遠隔測定された生データを使って適当な解析を行わなければならず、これは非常に高い費用を生ぜしめるであろう。
【００３８】
本発明により、位置データ、速度データ及び／又はＧＰＳシステム時間を求めるために、従来の技術によって逐次評価法が用いられる。その場合において通常使用されるＤＯＰ測度の代わりに本発明による測度数μが用いられる。前記逐次評価法は、ブラッドフォード・ダブリュー．・パーキンソン、ジェームス・ジェー．・スピルカー、ペニナ・アクセルラード，ペル・エンゲ著「グローバル・ポジショニング・システム：理論及び応用，巻１」（プログレス・イン・アストロノーティクス・アンド・アエロノーティクス，巻１６３，アメリカン・インスティテュート・オブ・アエロノーティクス・アンド・アストロノーティクス）(Bradford W. Parkinson, James J.Spilker, Penina Axelrad, Per Enge, "Global Positioning System: Theory and Application, Volume 1"("Progress in Astronaustics and Aeronautics, Volume 163, American Institute ofAeronautics and Astronaustics") に記載されている。
【００３９】
逐次評価法はボードコンピュータ９又は信号処理装置７において実行することができる。本質的なことは、この逐次評価法によって現存する最新のシステムデータ、例えば動力源のデータが処理され、その場合においてこれらのデータが通常の方法で考慮されるということである。システムデータは、本発明においては、人工衛星の移動及び時計の時間的な変化の動的モデルを示し、ナビゲーションアルゴリズムに影響を及ぼすデータである。
【００４０】
信号処理装置７における生データ測定値の発生は相当数の平行チャネルで行われる。その場合において平行チャネル数は、好ましくは信号処理装置７の負担を最小にするために、４つ未満である。その場合、平行チャネルの設置は時間的に同時に信号処理するために、信号処理装置７を増加することを意味するものではない。更にディジタルソフトウェア技術による実時間処理が通常信号処理装置７で実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるナビゲーションシステムの機能を示す図。
【図２】図１のナビゲーションシステムのＦＰＧＡの機能を示す図。
【符号の説明】
１  ＧＰＳナビゲーションシステム
３  ＨＦフロントエンド
５  ＦＰＧＡ
７  信号処理装置
９  ボードコンピュータ
１１  入力信号
１２  基準信号
１３  マスタ信号
１４  ディジタル信号回線
１５  クロック回路（クロックシンセサイザー）
１６  回線
１７  回線
１８  走査タイム信号
１９  シンセサイザー制御信号
２０  データバス
２１  回線
２５  データバス
３１  ダウンコンバータ
３３  パッカー
３５  ＦＩＦＯ記憶装置
３６  ディジタルベースバンド信号
３７  モニタリングレジスタ
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ  データ回線
３８  時間基準ジェネレータ
３９  参照シンセサイザー
【図１】
0004474558.tif 000010
【図２】
0004474558.tif 000011