(57)【要約】【課題】ナビゲーションのための方法およびシステムを提供すること。【解決手段】1つまたは複数の信号が受信される。1つまたは複数のナビゲーションシステムが決定される。1つまたは複数の信号は、ナビゲーションを対象とし、1つまたは複数のナビゲーションシステムから送られる。決定された1つまたは複数のナビゲーションシステムに関連付けられたナビゲーション情報が、1つまたは複数の信号に基づいて取得される。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナビゲーションのための方法であって、
ナビゲーションを対象とする1つまたは複数の信号を受信するステップと、
前記1つまたは複数の信号が送信される1つまたは複数のナビゲーションシステムを決定するステップと、
前記決定された1つまたは複数のナビゲーションシステムに関連付けられたナビゲーション情報を前記1つまたは複数の信号に基づいて取得するステップと、
を備えることを特徴とするナビゲーションのための方法。
【請求項２】
前記1つまたは複数のナビゲーションシステムが、少なくとも2つの衛星ナビゲーションシステムを備え、
前記1つまたは複数の信号が、受信機で受信され、前記少なくとも2つの衛星ナビゲーションシステムに関連付けられた衛星から送信された、少なくとも2つの衛星信号を備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも2つの衛星信号に基づいて、前記受信機と衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスに対応する変位を取得するステップをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項４】
ナビゲーション情報を取得する前記ステップが、
それぞれの衛星ナビゲーションシステムにおける前記衛星にリソースを分配するステップと、
前記分配されたリソースを有する前記衛星を捕捉し、追跡して、それぞれの衛星の衛星情報を取得するステップと、
前記衛星情報に基づいて、前記受信機に関連付けられた前記ナビゲーション情報を計算するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項５】
前記ナビゲーション情報が、前記受信機の位置情報を備え、
前記位置情報が、前記衛星情報に基づいて取得され、
前記衛星情報が、前記衛星の擬似距離および前記衛星の位置座標を含むことを特徴とする請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記ナビゲーション情報が、前記受信機の速度情報をさらに備え、
前記速度情報が、前記受信機の前記衛星情報および前記位置情報に基づいて取得され、
前記衛星情報が、前記衛星の周波数情報、速度ベクトル、および前記衛星の位置座標を含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記周波数情報が、前記衛星信号の受信周波数および前記衛星信号の送信周波数を備えることを特徴とする請求項6に記載の方法。
【請求項８】
1つまたは複数のナビゲーションシステムを決定する前記ステップが、
前記1つまたは複数の信号がBeiDou衛星ナビゲーションシステム、全地球測位システム(GPS)またはGalileo衛星ナビゲーションシステムから送られたかどうかを前記1つまたは複数の信号のIブランチの通常の測距コードに従って判定するステップと、
前記1つまたは複数の信号がGLONASS衛星ナビゲーションシステムから送られたかどうかを前記1つまたは複数の信号の周波数に従って判定するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記1つまたは複数の信号に基づいて、前記1つまたは複数のナビゲーションシステムにおける1つまたは複数の冗長な衛星を識別するステップと、
前記冗長な衛星から送信された信号を破棄するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
ナビゲーションを対象とする1つまたは複数の信号を受信し、
前記1つまたは複数の信号が送信される1つまたは複数のナビゲーションシステムを決定するように構成された検出モジュールと、
前記決定された1つまたは複数のナビゲーションシステムに関連付けられたナビゲーション情報を前記1つまたは複数の信号に基づいて取得するように構成された計算モジュールと、
を備えることを特徴とするナビゲーションのためのシステム。
【請求項１１】
前記1つまたは複数のナビゲーションシステムが、少なくとも2つの衛星ナビゲーションシステムを備え、
前記1つまたは複数の信号が、受信機で受信され、前記少なくとも2つの衛星ナビゲーションシステムに関連付けられた衛星から送信された、少なくとも2つの衛星信号を備えることを特徴とする請求項10に記載のシステム。
【請求項１２】
前記計算モジュールが、前記少なくとも2つの衛星信号に基づいて、前記受信機とそれぞれの衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスに対応する変位を取得するようにさらに構成されることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
【請求項１３】
前記計算モジュールが、
それぞれの衛星ナビゲーションシステムにおける衛星にリソースを分配するように構成された分配ユニットと、
前記分配されたリソースを有する前記衛星を捕捉し、追跡して、それぞれの衛星の衛星情報を取得するように構成された捕捉追跡ユニットと、
前記衛星信号に基づいて、前記受信機に関連付けられた前記ナビゲーション情報を計算するように構成された計算ユニットと、
を備えることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ナビゲーション情報が、前記受信機の位置情報を備え、
前記位置情報が、前記衛星情報に基づいて取得され、
前記衛星情報が、前記衛星の擬似距離および前記衛星の位置座標を含むことを特徴とする請求項13に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ナビゲーション情報が、前記受信機の速度情報をさらに備え、
前記速度情報が、前記受信機の前記衛星情報および前記位置情報に基づいて取得され、
前記衛星情報が、前記衛星の周波数情報、速度ベクトル、および前記衛星の位置座標を含むことを特徴とする請求項14に記載のシステム。
【請求項１６】
前記計算モジュールは、識別ユニットをさらに備え、
前記識別ユニットは、
前記1つまたは複数の信号に基づいて、前記1つまたは複数のナビゲーションシステムにおける1つまたは複数の冗長な衛星を識別し、
前記冗長な衛星から送られた信号を破棄するように構成されていることを特徴とする請求項10に記載のシステム。
【請求項１７】
前記検出モジュールが、
前記1つまたは複数の信号がBeiDou衛星ナビゲーションシステム、全地球測位システム(GPS)またはGalileo衛星ナビゲーションシステムから送られたかどうかを前記1つまたは複数の信号のIブランチの通常の測距コードに従って判定し、
前記1つまたは複数の信号がGLONASS衛星ナビゲーションシステムから送られたかどうかを前記1つまたは複数の信号の周波数に従って判定するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項10に記載のシステム。
【請求項１８】
ナビゲーションのための、情報を記録した有形の非一時的機械可読媒体であって、前記情報が、機械によって読み取られるときに、前記機械に、
ナビゲーションを対象とする1つまたは複数の信号を受信するステップと、
前記1つまたは複数の信号が送り出される1つまたは複数のナビゲーションシステムを決定するステップと、
前記決定された1つまたは複数のナビゲーションシステムに関連付けられたナビゲーション情報を前記1つまたは複数の信号に基づいて取得するステップと、
を実行させることを特徴とする機械可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、ナビゲーション技術の分野に関し、詳細には、本発明は、1つまたは複数の衛星ナビゲーションシステムに基づく衛星測位のための方法およびシステムに関する。
【０００２】
［関連出願］
本出願は、2012年3月31日に中華人民共和国の国家知識産権局(SIPO)に出願された中国特許出願第201210092729.7号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
現在のところ、世界には、中国、アメリカ合衆国、ロシア、および欧州によってそれぞれ開発された、BeiDou(Compass)衛星ナビゲーションシステム、全地球測位システム(GPS)、Global Navigation Satellite System(GLONASS)衛星ナビゲーションシステム、およびGalileo衛星ナビゲーションシステムの4組の衛星ナビゲーションシステムがある。BeiDou衛星ナビゲーションシステムは中国によって自国で開発されており、他の衛星ナビゲーションシステムから独立して動作することができる。
【０００４】
従来、受信機は、測位またはナビゲーションを実行するために、1つの衛星ナビゲーションシステムからしか衛星信号を受信することができない。しかし、このような従来の受信機は、比較的低い測位精度を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、ナビゲーションのための方法が開示される。1つまたは複数の信号が受信される。1つまたは複数のナビゲーションシステムが決定される。1つまたは複数の信号は、ナビゲーションを対象とし、1つまたは複数のナビゲーションシステムから送られる。決定された1つまたは複数のナビゲーションシステムに関連付けられたナビゲーション情報が、1つまたは複数の信号に基づいて取得される。
【０００６】
別の実施形態では、ナビゲーションのためのシステムが開示される。このシステムは、検出モジュールと、計算モジュールとを備える。検出モジュールは、ナビゲーションを対象とする1つまたは複数の信号を受信するように構成される。検出モジュールは、1つまたは複数の信号が送り出される1つまたは複数のナビゲーションシステムを決定するようにさらに構成される。計算モジュールは、決定された1つまたは複数のナビゲーションシステムに関連付けられたナビゲーション情報を1つまたは複数の信号に基づいて取得するように構成される。
【０００７】
さらに別の実施形態では、ナビゲーションのための、情報を記録した非一時的機械可読媒体が開示される。この情報は、機械によって読み取られると、機械に一連のステップを実行させる。このステップは、ナビゲーションを対象とする1つまたは複数の信号を受信するステップと、1つまたは複数の信号が送り出される1つまたは複数のナビゲーションシステムを決定するステップと、決定された1つまたは複数のナビゲーションシステムに関連付けられたナビゲーション情報を1つまたは複数の信号に基づいて取得するステップとを含む。
【０００８】
特許請求される主題の実施形態の特徴および利点は、同様の番号が同様の部分を表す図面を参照すれば、以下の詳細な説明が進むにつれて明らかとなろう。これらの例示的な実施形態は、図面を参照しながら詳細に説明される。これらの実施形態は非限定的で例示的な実施形態であり、これらの実施形態において、同様の参照番号は、図面のいくつかの図全体を通して類似の構造を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による例示的な受信機を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるナビゲーションのための方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態によるナビゲーションのための方法におけるプロセスを示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態によるナビゲーションのための例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施形態を詳細に参照する。本発明はこれらの実施形態に関連して説明されるが、これらの実施形態は本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。そうではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲内に含まれ得る代替形態、修正形態および等価形態を網羅することを意図するものである。
【００１１】
さらに、本発明の以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載される。しかし、本発明はこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることが当業者によって認識されよう。他の例では、本発明の態様を不必要にあいまいにしないために、よく知られている方法、手順、構成要素、および回路は詳細に説明されていない。
【００１２】
本発明におけるナビゲーションシステムは、BeiDou(Compass)衛星ナビゲーションシステム、全地球測位システム(GPS)、GLONASS衛星ナビゲーションシステムおよびGalileo衛星ナビゲーションシステムを含み得る。それぞれの衛星ナビゲーションシステムは、1つまたは複数の衛星を含み得る。例えば、BeiDou衛星ナビゲーションシステムは9個のBeiDou衛星を含み、2020年までに30個の利用可能な衛星を含むことになる。本発明では、受信機によって受信することができる信号を送信する衛星は、測位衛星と呼ばれ得る。測位衛星から送られる信号は、衛星信号と呼ばれ得る。例えば、受信機が6個のBeiDou衛星からBeiDou衛星信号を受信することができる場合、これらの6個のBeiDou衛星をBeiDou測位衛星と呼ぶことができる。
【００１３】
図1は、本発明の一実施形態による受信機100のブロック図を示す。この実施形態では、受信機100は、検出モジュール10と、計算モジュール20とを含む。検出モジュール10は、ナビゲーションを対象とする1つまたは複数の信号を検出および/または受信し、1つまたは複数の信号が送り出される1つまたは複数の衛星ナビゲーションシステムを決定するように構成され得る。1つまたは複数の信号は、1つまたは複数の衛星ナビゲーションシステムにおける衛星から送られる衛星信号であってもよい。
【００１４】
検出モジュール10は、受信された衛星信号が1つまたは複数の衛星ナビゲーションシステムから送られたかどうかを検出することができる。例えば、検出モジュール10は、受信された衛星信号のIブランチ(I branch)の通常の測距コード(ranging code)に従って、BeiDou衛星信号、GPS衛星信号およびGalileo衛星信号を検出することができ、受信された衛星信号の周波数に従って、GLONASS衛星信号を検出することができる。
【００１５】
計算モジュール20は、検出モジュール10に結合され、受信機100でナビゲーション情報を1つまたは複数の信号に基づいて取得または計算するように構成され得る。ナビゲーション情報は、決定された1つまたは複数のナビゲーションシステムに関連付けられ得る。計算モジュール20は、受信された衛星信号に基づいて、受信機100と衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスに対応する受信機100の変位を計算するようにさらに構成され得る。例えば、計算モジュール20は、受信された衛星信号に基づいて、受信機100とそれぞれの衛星ナビゲーションシステムとの間のそれぞれのクロックバイアスに対応する受信機100のそれぞれの変位を計算することができる。この例では、計算モジュール20は、分配ユニット21と、捕捉追跡ユニット22と、計算ユニット23とを含む。
【００１６】
分配ユニット21は、それぞれの検出された衛星ナビゲーションシステムにおける測位衛星にリソースを分配するように構成され得る。捕捉追跡ユニット22は、分配ユニット21によって分配されたリソースを有する測位衛星を捕捉し、追跡して、測位衛星から衛星情報を取得するように構成され得る。衛星によって提供された衛星情報は、対応する測位衛星の擬似距離、位置座標、速度情報および周波数情報を含み得る。計算ユニット23は、受信機のナビゲーション情報、および受信機100とそれぞれの衛星ナビゲーションシステムとの間のそれぞれのクロックバイアスに対応する受信機のそれぞれの変位を計算するように構成され得る。
【００１７】
計算モジュール20は、識別ユニット(図1に図示せず)をさらに含むことができる。識別ユニットは、受信された衛星情報に従って、それぞれの衛星ナビゲーションシステムにおける冗長な測位衛星を識別するように構成され得る。例えば、識別ユニットは、多くの誤差を有する衛星情報(例えば、擬似距離およびドップラー測定値)を提供する測位衛星を冗長な衛星として識別することができる。識別された冗長な衛星からの衛星信号は破棄され、受信機の位置を計算するために使用されないことがある。一実施形態では、識別ユニットは、受信機自律完全性監視(Receiver Autonomous Integrity Monitoring)(RAIM)の方法に従って、冗長な衛星を識別することができる。また、識別ユニットは、それぞれの受信機ループの出力パラメータ、例えば、搬送周波数の変動、擬似距離測定値の変動などに従って、冗長な衛星を識別することができる。
【００１８】
図2は、本発明の一実施形態によるナビゲーションのための方法を示すフローチャートである。図2は、図1と組み合わせて説明され得る。具体的なプロセスが図2で開示されるが、このようなプロセスは例である。すなわち、本発明は、図2に記載されたプロセスの変形形態を実行するのによく適している。
【００１９】
S10において、受信機100における検出モジュール10は、ナビゲーションを対象とする1つまたは複数の信号を受信することができる。S20において、1つまたは複数のナビゲーションシステムを決定することができる。1つまたは複数の信号を1つまたは複数のナビゲーションシステムから送ることができる。例えば、1つまたは複数のナビゲーションシステムは、異なる衛星ナビゲーションシステムであってもよい。S30において、1つまたは複数の信号に基づいてナビゲーション情報を取得することができる。ナビゲーション情報を、決定された1つまたは複数のナビゲーションシステムに関連付けることができる。受信機100における計算モジュール20は、ナビゲーション情報を計算することができる。また、計算モジュール20は、衛星信号が2つ以上の衛星ナビゲーションシステムから受信されたときに、検出された衛星ナビゲーションシステムから受信された衛星情報に従って、受信機とそれぞれの衛星ナビゲーションシステムとの間のそれぞれのクロックバイアスに対応する受信機100のそれぞれの変位を計算することができる。
【００２０】
測位衛星によって提供された衛星情報は、測位衛星の擬似距離、位置座標情報、周波数情報、ドップラー情報、エフェメリス情報、および速度情報などを含むことができる。受信機100のナビゲーション情報は、受信機100の位置座標情報および受信機100の速度情報を含み得る。
【００２１】
例えば、BeiDou衛星信号、GPS衛星信号およびGalileo衛星信号は符号分割多元接続(CDMA)技術に基づき、GLONASS衛星信号は周波数分割多元接続(FDMA)技術に基づく。したがって、S10における受信機100は、受信された衛星信号が1つまたは複数の衛星信号からのものかどうかを検出することができる。受信機100は、Iブランチの通常の測距コードを使用することによって、GPS衛星信号、BeiDou衛星信号、およびGalileo衛星信号を受信された衛星信号と区別し、周波数に従ってGLONASS衛星信号を受信された衛星信号と区別することができる。
【００２２】
一実施形態では、BeiDou衛星信号およびGPS衛星信号を以下のように式で表すことができる。
Sj=ACjDjcos(2πft+θj)     (1)
ただし、AはIブランチで変調された通常の測距コードの振幅を表し、CはIブランチの通常の測距コードを表し、DはIブランチにおけるナビゲーションメッセージデータを表し、fは衛星信号の搬送周波数を表し、tは衛星信号の送信時間を表し、jは衛星の識別情報(ID)を表し、SjはjのIDを有する衛星から送信された衛星信号を表し、θはそれぞれの衛星信号の初期搬送位相を表し、θの値はそれぞれの衛星で異なり得る。上述のパラメータはすべて、対応する衛星に知られているものとすることができる。衛星信号を捕捉し、追跡することによって、これらのパラメータを受信機100で取得することができる。それぞれの衛星ナビゲーションシステムにおけるfの値は異なっていてもよい。BeiDou衛星信号、GPS衛星信号およびGalileo衛星信号を符号分割多元接続(CDMA)技術に基づくものとすることができるため、同じ信号セグメントにおける3つの衛星ナビゲーションシステムの送信周波数は、同じであり得る。GLONASS衛星信号をFDMA技術に基づくものとすることができるので、GLONASS衛星信号は周波数に従って区別可能である。
【００２３】
BeiDou衛星、GPS衛星、およびGalileo衛星それぞれの擬似乱数(PRN)は一意のものであってもよい。したがって、衛星のタイプを擬似乱数シーケンス、すなわち、式(1)におけるパラメータCに基づいて判定することができる。受信機100の場合、衛星の擬似乱数シーケンスを再確立することによって、利用可能な衛星信号を捕捉し、識別することができる。
【００２４】
例えば、PRNシーケンスを確立するための方法を、それぞれの衛星ナビゲーションシステムのインターフェース管理文書(Interface Control Document)(ICD)から取得することができる。したがって、受信機100は、衛星信号の可能性のある受信周波数およびPRN情報を探索することができる。衛星から衛星信号を受信した後、受信機100は、IブランチにおけるナビゲーションメッセージデータDおよび衛星信号の初期搬送位相θを取得することができる。ベースバンドチャネルは、衛星のPRNシーケンスに従ってPRNシーケンスを確立することができる。受信機100は、衛星を捕捉し、追跡することができる。衛星の捕捉および追跡に成功した場合、現在の衛星信号を入力信号に含めることができる。加えて、確立されたPRNシーケンスが、捕捉され、追跡された衛星信号のPRNシーケンスに従うものであるときのみ、CDMA信号に対する相関ピークが出現し得る。例えば、確立されたPRNシーケンスが、捕捉され、追跡された衛星信号のPRNシーケンスと同じであるとき、CDMA信号に対する相関ピークが出現し得る。したがって、受信機100は、捕捉閾値に基づいてCDMA信号の相関ピークを検出することによって、衛星の捕捉が成功したかどうかを検出することができる。
【００２５】
衛星は、衛星信号のIブランチおよびQブランチにそれぞれロードされる2種類の測距コードを一斉送信することができる。BeiDou衛星ナビゲーションシステムを例に取ると、衛星信号のIブランチは民間の通常の測距コードであり、衛星信号のQブランチは専門の精密な測距コード(例えば、軍用)であり、受信機100は認可された後でのみQブランチを受信することができる。
【００２６】
受信機100の位置情報を計算するための詳細な方法が、図3と組み合わせて以下に説明される。
【００２７】
図3は、本発明の一実施形態による、複数の衛星ナビゲーションシステムに基づくナビゲーションのプロセスを示すフローチャートである。図3は、図1および図2と組み合わせて説明され得る。一実施形態では、図3におけるプロセスは、図2におけるS30に含まれ得る。
【００２８】
受信機100は、検出された衛星ナビゲーションシステムの測位衛星にリソースを分配することができる。例えば、受信機100は、S171において、測位衛星の可視性、性能および環境に基づいて、測位衛星にリソースを分配することができる。分配されたリソースは、ハードウェアリソースである捕捉チャネルおよび追跡チャネル、ならびにソフトウェアリソースであるCPUシステムリソースなどを含み得る。
【００２９】
衛星の可視性は、受信機100によって受信された測位衛星エフェメリス(ephemeris)に基づいて決定することができる。言い換えれば、受信機100は、測位衛星が受信機100の視野内にあるかどうかを検出することができる。測位衛星が受信機100の視野内にある場合、受信機100はその測位衛星にリソースを分配することができる。そうでない場合、受信機100はリソースを分配しなくてもよいまたはその測位衛星に分配されるリソースを低減することがある。加えて、衛星信号の符号化されたフォーマットは異なっていてもよい。異なるフォーマットを有する衛星信号のスキャン時間は同じでなくてもよい。スキャン時間が長すぎる場合、測位効率は低下し得る。したがって、リソースが分配されるとき、スキャン時間も受信機100によって考慮され得る。
【００３０】
受信機100は、S172において、分配されたリソースを有する測位衛星を捕捉し、追跡して、測位衛星から、それぞれの測位衛星の擬似距離、位置座標、速度情報および周波数情報などの衛星情報を取得することができる。測位衛星の測定された擬似距離は、誤差を有することがある。誤差が許容可能であれば、測位衛星の数を増加して、他の衛星によって引き起こされる測定誤差が測位結果に及ぼす影響を弱めることができる。したがって、測位精度を改善することができる。例えば、測位衛星の数を12とすることができる。
【００３１】
S174において、受信機100は、S172において受信された衛星情報に従って、受信機100の位置情報、速度情報、および受信機100とそれぞれの衛星ナビゲーションシステムとの間のそれぞれのクロックバイアスに対応する受信機100のそれぞれの変位を計算することができる。受信された衛星情報がk個の衛星ナビゲーションシステムからのものであるとき(ただし、kは整数であり、1より大きい)、受信機100は、以下のように式に従って、位置情報および変位を計算することができる。
【００３２】
【数１】
2013228380.tif 000003
【００３３】
上記の式内で、ρ11〜ρ1mはそれぞれ、第1の衛星ナビゲーションシステムからのm個の測位衛星の擬似距離を表し、ρ21〜ρ2nはそれぞれ、第2の衛星ナビゲーションシステムからのn個の測位衛星の擬似距離を表し、ρk1〜ρkpはそれぞれ、k番目の衛星ナビゲーションシステムからのp個の測位衛星の擬似距離を表す。受信機100のループを追跡することによって、測位衛星の擬似距離を測定することができる。上記の式内で、(x1i, y1i, z1i)は第1の衛星ナビゲーションシステムからの測位衛星iの位置座標を表し、ただし1≦i≦mであり、(x2j, y2j, z2j)は第2の衛星ナビゲーションシステムからの測位衛星jの位置座標を表し、ただし1≦j≦nであり、(xko, yko, zko)はk番目の衛星ナビゲーションシステムからの測位衛星oの位置座標を表し、ただし1≦o≦pおよび1≦m+n+p≦12である。対応する測位衛星の軌道パラメータおよび測位時間に従って、それぞれの測位衛星の位置座標を計算することができる。上記の式内で、bu1は受信機100と第1の衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスに対応する受信機100の変位、すなわち、受信機100のローカルクロックと第1の衛星ナビゲーションシステムのクロックとの間のクロックバイアスに対応する変位を表し、同様に、bu2は受信機100と第2の衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスに対応する受信機100の変位を表し、bukは受信機100とk番目の衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスに対応する受信機100の変位を表し、(xu, yu, zu)は受信機100の位置座標を表す。
【００３４】
例えば、受信された衛星情報が2つの衛星ナビゲーションシステム、例えば、BeiDou衛星ナビゲーションシステムおよびGPSシステムからのものであると仮定する。したがって、上述の式の場合、kは2に等しく、式(2-11)〜(2-2n)を使用して、受信機100の位置情報を計算することができる。このような状況では、5つの未知数、すなわち、xu、yu、zu、bu1およびbu2があり、その結果として、少なくとも5つの測位衛星について測位計算を実行する必要があり得る。
【００３５】
衛星情報が2つの衛星ナビゲーションシステムから受信される第1の状況を、衛星情報が1つの衛星ナビゲーションシステムから受信される第2の状況と比較すると、第1の状況は、受信機100と追加の衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスに対応する受信機100の追加の変位を計算して、計算されたナビゲーション情報を補正するステップを含み得る。したがって、第2の状況に比べ、第1の状況において測位精度が改善され得る。同様に、受信された衛星情報が4つ以上の衛星ナビゲーションシステムからのものである場合、受信機100とそれぞれの衛星ナビゲーションシステムとの間のそれぞれのクロックバイアスに対応する受信機100のそれぞれの変位を利用して、受信機100の位置情報を計算することができる。加えて、BeiDou衛星ナビゲーションシステム、GPSシステム、GLONASS衛星ナビゲーションシステムおよびGalileo衛星ナビゲーションシステムはすべて、受信機100で利用可能とすることができる、すなわち、受信された衛星情報は、上述の衛星ナビゲーションシステムのうちの1つまたはこれらの組合せからのものとすることができる。
【００３６】
簡潔にするために、上述の式(2-11)〜(2-kp)を、以下のように式(3)として確立することができる。
【００３７】
【数２】
2013228380.tif 000004
【００３８】
ただし、ρijはi番目の衛星ナビゲーションシステムにおけるj番目の測位衛星の擬似距離を表し、buiは受信機100とi番目の衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスに対応する受信機100の変位、すなわち、受信機100のローカルクロックとi番目の衛星ナビゲーションシステムのクロックとの間のクロックバイアスに対応する変位を表し、(xij, yij, zij)はi番目の衛星ナビゲーションシステムにおけるj番目の測位衛星の位置座標を表し、(xu, yu, zu)は受信機100の位置座標を表す。
【００３９】
一部の領域では、衛星ナビゲーションシステムにおける利用可能な測位衛星の数が比較的少ないことがある。したがって、利用可能な測位衛星が比較的少ない、このような衛星ナビゲーションシステムからの衛星情報を使用する場合、測位精度が低下することがある。受信機が複数の衛星ナビゲーションシステムから衛星信号を受信することができる場合、利用可能な測位衛星の数を増加することができる。したがって、測位精度および速度測定精度を両方とも大幅に改善することができる。
【００４０】
以下のように式(4)に従って、受信機100の速度情報を計算することができる。
【００４１】
【数３】
2013228380.tif 000005
【００４２】
ただし、fijはi番目の衛星ナビゲーションシステムにおけるj番目の測位衛星から受信機100によって受信された衛星信号の受信周波数を表し、fTijはi番目の衛星ナビゲーションシステムにおけるj番目の測位衛星によって送信された衛星信号の送信周波数を表す。同じ衛星ナビゲーションシステムからの衛星信号の送信周波数は同じであり得る。例えば、i番目の衛星ナビゲーションシステムが3つの衛星を含む場合、fTi1=fTi2=fTi3である。例えば、BeiDou衛星からの衛星信号B1の送信周波数を1.561098e9Hzとすることができ、GPS衛星からの衛星信号L1の送信周波数を1.57542e9Hzとすることができる。この実施形態では、受信周波数および送信周波数は、周波数情報に含まれ得る。式(4)では、cは光の速度を表し、ただしc=2.99792458e8m/sであり、(vij_x, vij_y, vij_z)はi番目の衛星ナビゲーションシステムにおけるj番目の測位衛星の速度ベクトルを表し、測位衛星エフェメリスおよび現在の時刻に従って計算することができ、(aij_x, aij_y, aij_z)は受信機100に対するi番目の衛星ナビゲーションシステムにおけるj番目の測位衛星の方向ベクトルを表し、aij_x=(xij-xu)/r、aij_y=(yij-yu)/r、aij_z=(zij-zu)/rであり、ただしrは受信機100からi番目の衛星ナビゲーションシステムにおけるj番目の測位衛星までの距離を表し、(xij, yij, zij)はi番目の衛星ナビゲーションシステムにおけるj番目の測位衛星の位置座標を表し、(xu, yu, zu)は受信機の位置座標を表し、
【００４３】
【数４】
2013228380.tif 000006
【００４４】
は受信機の速度ベクトルを表し、
【００４５】
【数５】
2013228380.tif 000007
【００４６】
は受信機100におけるクロックのタイミング変動レート、すなわち、受信機100におけるクロック変動のレートを表す。タイミング変動レートが受信機100のクロックと関連することができるように、衛星ナビゲーションシステムにおけるクロックは安定していると仮定され得る。タイミング変動レートは、受信機100と衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスの一次導関数であってもよい。
【００４７】
上述の式に従って、受信機100の位置情報および速度情報を計算した後、受信機100はナビゲーションのためのナビゲーション経路を生成することができる。
【００４８】
一例では、衛星擬似距離およびドップラー測定値の測定値において比較的少ない誤差があるとき、測位衛星の数を増加することによって、測位計算の精度を高めることができる。衛星の追跡品質が悪い場合、例えば、衛星によって提供された衛星情報における衛星擬似距離およびドップラー測定値に多くの測定誤差があることがある。その状況では、測位衛星の数を増加すると、測位精度が低下する可能性がある。したがって、多くの誤差を有する衛星情報(例えば、擬似距離およびドップラー測定値)を提供する測位衛星を識別することが必要になり得る。
【００４９】
したがって、S172を実行した後およびS174を実行する前に、別のプロセスS173(図3に図示せず)を実行することができる。受信機100の計算モジュール20における識別ユニットは、受信された衛星情報に従って、それぞれの衛星ナビゲーションシステムにおける冗長な測位衛星を識別することができる。識別された冗長な衛星からの衛星信号は破棄され、受信機100の位置を計算するために使用されないことがある。例えば、識別ユニットは、多くの誤差を有する衛星情報(例えば、擬似距離およびドップラー測定値)を提供する測位衛星を冗長な衛星として識別することができる。一実施形態では、受信機自律完全性監視(RAIM)の方法に従って、冗長な衛星を識別することができる。また、識別ユニットは、それぞれの受信機ループの出力パラメータ、例えば、搬送周波数の変動、擬似距離測定値の変動などに従って、冗長な衛星を識別することができる。
【００５０】
図4は、本発明の一実施形態によるナビゲーションのための例示的な方法を示すフローチャートである。図4は、BeiDou(Compass)衛星ナビゲーションシステムおよび全地球測位システム(GPS)の例を取り、図1と組み合わせて説明され得る。
【００５１】
受信機100における検出モジュール10は、S11において、GPS衛星信号を受信することができる。受信機100がGPS衛星信号を受信した場合、検出モジュール10は、S12において、受信機100がBeiDou衛星信号を受信したかどうかをさらに検出することができる。そうでなければ、受信機100がGPS衛星信号を受信しなかった場合、受信機100における検出モジュール10はやはり、S13において、BeiDou衛星信号が受信されたかどうかを検出することができる。GPSシステムまたはBeiDouシステムのいずれからも衛星信号が受信されなかった場合、S14において、測位を実行しなくてもよく、検出モジュール10は衛星信号の検出を継続する、すなわち、再びS11に戻ることができる。
【００５２】
BeiDou衛星信号およびGPS衛星信号は符号分割多元接続(CDMA)技術に基づくので、受信機100は、S11、S12、およびS13においてそれぞれ、Iブランチの通常の測距コードを使用することによって、GPS衛星信号およびBeiDou衛星信号を受信された衛星信号と区別することができる。
【００５３】
受信機100が、BeiDou衛星信号ではなくGPS衛星信号を受信したことを検出した場合、受信機100は、S15において、GPS衛星信号に基づくシングルモードでの測位を実行することができる。受信機100がGPS衛星信号を受信せずに、BeiDou衛星信号を受信した場合、受信機100は、S16において、BeiDou衛星信号に基づくシングルモードでの測位を実行することができる。
【００５４】
例えば、S16において、受信機100がBeiDou衛星信号を受信したとき、以下のように式(5-1)〜(5-m)に従って、受信機100の位置情報および受信機100とBeiDou衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスに対応する受信機100の変位を計算することができる。
【００５５】
【数６】
2013228380.tif 000008
【００５６】
ただし、ρ1〜ρnはそれぞれ、n個のBeiDou測位衛星の擬似距離を表し、受信機100のループを追跡することによって、ρ1〜ρnを計算することができ、(xi, yi, zi)はi番目のBeiDou測位衛星の位置座標を表し、ただし1≦i≦nである。i番目のBeiDou測位衛星の軌道パラメータおよび測位時間に従って、(xi, yi, zi)を計算することができる。衛星信号が追跡され、ロックされた後に、IブランチでナビゲーションメッセージデータDを復調し、衛星ナビゲーションシステムのICD文書を分析し、収集することによって、軌道パラメータを取得することができる。座標(xi, yi, zi)は地球中心地球固定(Earth-centered Earth-fixed)(ECEF)座標とすることができる。地球中心地球固定(ECEF)座標系では、地球の中心は座標の原点を表す。Z軸は地球の回転軸方向に沿った北方を指し、X軸は緯度位置および経度位置(0, 0)を指し、Y軸は経度90度を指し、ただしX軸、Y軸およびZ軸は右手座標系からなる。式(5-1)〜(5-m)では、buは受信機100とBeiDou衛星ナビゲーションシステムとの間のクロックバイアスに対応する受信機100の変位を表し、(xu, yu, zu)は受信機100の位置座標を表す。式(5-1)〜(5-m)において4つの未知数、すなわち、xu、yu、zuおよびbuがある。少なくとも4つのBeiDou測位衛星からの衛星情報に従って、4つの未知数を計算することができる。
【００５７】
受信機100がGPS衛星信号だけでなくBeiDou衛星信号も受信した場合、受信機100は、S17において、デュアルモードでの測位を実行することができる、すなわち、受信機100は、S17において、GPS衛星信号およびBeiDou衛星信号に同時に従って、測位を実行することができる。受信機100は、式(2-11)〜(2-2n)に従って、位置情報を計算することができる。このような状況では、5つの未知数、すなわち、xu、yu、zu、bu1およびbu2があり、その結果として、少なくとも5つの測位衛星について測位計算を実行する必要があり得る。
【００５８】
このような説明は例示のみを目的とするものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解され得る。検出モジュール10は、受信された衛星信号がGalileo衛星信号かまたはGLONASS衛星信号かをさらに検出することができることが理解され得る。また、異なる衛星ナビゲーションシステムから衛星信号を検出する順序を無作為に選択することができ、この順序は上記の例における開示された順序に限定されなくてもよいことが理解され得る。
【００５９】
上記に概説したナビゲーションのための方法の態様は、プログラミングにおいて具現され得る。本技術のプログラム態様は、典型的には実行可能コード、および/または機械可読媒体の種類において実施または具現される関連データ、の形態の「製品」または「製造品」であると考えられ得る。有形の非一時的(tangible non-trasitory)「ストレージ」タイプの媒体は、ソフトウェアプログラミングにいつでも記憶を提供することができる、コンピュータ用のメモリもしくは他の記憶装置、プロセッサなど、または様々な半導体メモリ、テープドライブ、ディスクドライブなどのこれらの関連モジュールのうちのいずれかまたはすべてを含む。
【００６０】
ソフトウェアのすべてまたは一部は、時には、インターネットなどのネットワークまたは様々な他の通信ネットワークを通じて通信され得る。このような通信は、例えば、あるコンピュータまたはプロセッサから別のコンピュータまたはプロセッサへのソフトウェアのローディングを可能にすることができる。したがって、ソフトウェア要素を運ぶことができる別のタイプの媒体は、有線の地上光ネットワークを通じておよび様々なエアリンクを介して、ローカルデバイス間の物理インターフェースを介して使用されるものなどの光波、電気波、および電磁波を含む。有線リンクまたは無線リンク、光リンクなどの、このような波を搬送する物理要素も、ソフトウェアを担持する媒体とみなされ得る。本明細書で使用される場合、有形「記憶」メディアに限定されない限り、コンピュータまたは機械「可読媒体」などの用語は、実行するためにプロセッサに命令を与えることに関与する任意の媒体を指す。
【００６１】
したがって、機械可読媒体は、有形記憶媒体、搬送波媒体または物理伝送媒体を含むがこれらに限定されない、多くの形態を取ることができる。不揮発性記憶媒体は、例えば、図面に示されるシステムまたはその構成要素のいずれかを実施するために使用することができる、任意のコンピュータなどにおける記憶デバイスのいずれかなどの光ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性記憶媒体は、このようなコンピュータプラットフォームのメインメモリなどの動的メモリを含む。有形伝送媒体は、同軸ケーブル、コンピュータシステム内でバスを形成する電線を含む銅線および光ファイバを含む。搬送波伝送媒体は、電気信号もしくは電磁信号、または無線周波数(RF)および赤外線(IR)データ通信中に生成されるものなどの音波もしくは光波の形態を取ることができる。したがって、コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、CD-ROM、DVDもしくはDVD-ROM、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する任意の他の物理記憶媒体、RAM、PROMおよびEPROM、FLASH-EPROM、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、データもしくは命令を伝達する搬送波、このような搬送波を伝達するケーブルもしくはリンク、またはコンピュータがプログラミングコードおよび/またはデータを読み取ることができる任意の他の媒体を含む。コンピュータ可読媒体のこれらの形態の多くは、実行するためにプロセッサに1つまたは複数の命令の1つまたは複数のシーケンスを搬送することに関与し得る。
【００６２】
上記の説明および図面は本発明の実施形態を表すが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の原理の趣旨および範囲を逸脱することなく、説明および図面において様々な追加、修正、および置換を行うことができることを理解されたい。当業者であれば、本発明を形態、構造、配置、比率、材料、要素、および構成要素の多くの修正とともに使用することができ、そうでない場合は本開示の実施において使用することができ、これらの修正は、本発明の原理を逸脱することなく、具体的な環境および動作要件に特に適合されることを理解されよう。したがって、現在開示されている実施形態は、すべての点で、例示的なものであって限定的なものではないとみなされるべきであり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的な等価物によって示され、上記の説明に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６３】
10  検出モジュール
20  計算モジュール
21  分配ユニット
22  捕捉追跡ユニット
23  計算ユニット
100  受信機
【図１】
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【図２】
2013228380.tif 000010
【図３】
2013228380.tif 000011
【図４】
2013228380.tif 000012
【外国語明細書】
2013228380000001.pdf