(57)【要約】【課題】干渉の影響を低減する地上システムを提供する。【解決手段】本地上システムは、複数の基準受信機であって、単一の干渉源が複数の基準受信機のサブセットを実質的に妨害することがないように一定の間隔を置いて配置され、複数の基準受信機のサブセットは少なくとも２つの基準受信機を含む、複数の基準受信機と、複数の基準受信機に通信可能に接続され、複数の基準受信機のそれぞれからデータを受信するよう構成され、さらに、測定補正値および推定誤差値を計算するためにデータの差分計算を実行するように構成される処理モジュールとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基準受信機（１０２、１０４、１０６、１０８）であって、単一の干渉源が該複数の基準受信機（１０２、１０４、１０６、１０８）のサブセットを実質的に妨害することがないように一定の間隔を置いて配置され、該複数の基準受信機（１０２、１０４、１０６、１０８）のサブセットは少なくとも２つの基準受信機を含む、複数の基準受信機（１０２、１０４、１０６、１０８）と、
前記複数の基準受信機（１０２、１０４、１０６、１０８）に通信可能に接続され、前記複数の基準受信機（１０２、１０４、１０６、１０８）のそれぞれからデータを受信するよう構成され、さらに、測定補正値および推定誤差値を計算するために前記データの差分計算を実行するように構成される処理モジュール（１１８）と
を備える、干渉の影響を低減する地上システム（１００）。
【請求項２】
前記複数の基準受信機は、第１の複数の基準受信機（４１８、５１４）と第２の複数の基準受信機（４２０、５１６）とを含み、
前記第１の複数の基準受信機（４１８、５１４）は、少なくとも３つの基準受信機を含み、
前記第２の複数の基準受信機は、少なくとも３つの基準受信機を含む、請求項１に記載のシステム（１００、４００、５００）。
【請求項３】
前記複数の基準受信機（１０２、１０４、１０６、１０８）は４つを超える基準受信機を含み、
前記４つを超える基準受信機のうちの４つの基準受信機は、一次基準受信機であり、いずれの追加の基準受信機も、代替基準受信機であり、
Ｂ値のアップリンクパラメータは前記一次基準受信機に関連づけられ、
前記代替基準受信機の少なくとも１つは、Ｂ値のアップリンクパラメータで一次基準受信機の１つと組み合わされ、
前記システムが、特定の一次基準受信機が無効である場合、それぞれ関連するＢ値のアップリンクパラメータにおいて、代替基準受信機で特定の一次基準受信機を置換するように構成される、請求項１に記載のシステム（１００、４００、５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
[1]本願は、２０１４年１０月２９日に出願された「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＭＡＩＮＴＡＩＮＩＮＧ  ＭＩＮＩＭＵＭ  ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＡＬ  ＲＥＱＵＩＲＥＭＥＮＴＳ  ＯＦ  Ａ  ＧＲＯＵＮＤ−ＢＡＳＥＤ  ＡＵＧＭＥＮＴＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ（地上型衛星航法補強システムの最低動作要件を維持するための方法およびシステム）」と題する、米国仮特許出願第６２／０７２，１７５号の利益を主張するものであり、この特許出願を、参照により本明細書に組み込む。
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
[2]本発明は、米国連邦航空局、航空機認証サービス（ＡＩＲ−１）により付与された政府契約番号ＤＴＦＡＣＴ−１０−Ｃ−００１３のもと、米国政府の支援によりなされた。米国政府は、本発明の一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００２】
[3]地上型衛星航法補強システム（Ｇｒｏｕｎｄ−Ｂａｓｅｄ  Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＧＢＡＳ）は、精密進入を行う場合航空機を支援するために用いられる。ＧＢＡＳは、精密進入を行う航空機に測定補正値（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）と誤差推定値（ｅｒｒｏｒ  ｅｓｔｉｍａｔｅ）とを提供する。ＧＢＡＳは、ＧＮＳＳ妨害電波（ｊａｍｍｅｒ）と対流圏の勾配などの多くの干渉源からの干渉に影響を受けやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[4]干渉の影響を低減する地上システムは、複数の基準受信機であって、単一の干渉源が複数の基準受信機のサブセットを実質的に妨害することがないように一定の間隔を置いて配置され、複数の基準受信機のサブセットは少なくとも２つの基準受信機を含む、複数の基準受信機と、複数の基準受信機に通信可能に接続され、複数の基準受信機のそれぞれからデータを受信するよう構成され、さらに、測定補正値および推定誤差値を計算するためにデータの差分計算を実行するように構成される処理モジュールとを備える。
【０００５】
[5]図面は、例示的な実施形態のみを描写し、したがって、請求の範囲を限定するものと考えるべきではないことを理解しつつ、例示的な実施形態は、添付の図面の使用を通じてさらに具体的かつ詳細に説明する。図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】[6]本開示の一実施形態の地上局を示すブロック図である。
【図２】[7]本開示の一実施形態の例示的な処理モジュールを示すブロック図である。
【図３】[8]本開示の一実施形態に係る地上システムに対する干渉の影響を低減する方法を示すフローチャートである。
【図４】[9]本開示の一実施形態の地上局を示すブロック図である。
【図５】[10]本開示の一実施形態の地上局を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[11]記載される様々な特徴は、一定の縮尺で描かれるのでなく、慣例に従って例示的な実施形態に関連する特有の特徴を強調するように描かれる。
[12]以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照し、添付の図面において特定の例示的な実施形態を図示にて示す。しかしながら、他の実施形態も利用可能であり、論理的、機械的、および電気的に変更され得ることを理解されたい。さらに、図面と明細書で示される方法は、個々のステップが実行され得る順序を限定すると解釈されるものではない。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるものではない。
【０００８】
[13]航空機は、空港にて精密進入を行う場合、全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）を頼る。カテゴリーＩ精密進入（ＣＡＴ−Ｉ）は、地上約２００フィート（６１メートル）まで、航空機へ案内を行う。カテゴリーＩＩＩ精密進入（ＣＡＴ−ＩＩＩ）の場合、航空機は視界ゼロの条件で、接地、および接地後の滑走まで案内される。このレベルの精度を達成するために、航空機のＧＮＳＳは、例えば、地上型衛星航法補強システム（ＧＢＡＳ）の地上局によって提供されるような、測定補正値の補充が必要である。ＧＢＡＳ進入サービスタイプＣ（ＧＡＳＴ−Ｃ）の要件を満たすＧＢＡＳは、ＣＡＴ−Ｉの最低要件まで着陸を支援する。ＧＢＡＳ進入サービスタイプＤ（ＧＡＳＴ−Ｄ）ＧＢＡＳの要件を満たすＧＢＡＳは、ＣＡＴ−ＩＩＩの最低要件まで着陸を支援する。
【０００９】
[14]本明細書に記載の全地球的航法衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ：ＧＮＳＳ）には、米国の「全地球測位システム（ＧＰＳ）」、ロシアの「グロナス（ＧＩｏｂａｌ’ｎａｙａ  Ｎａｖｉｇａｔｓｉｏｎｎａｙａ  Ｓｐｕｔｎｉｋｏｖａｙａ  Ｓｉｓｔｅｒｎａ：ＧＬＯＮＡＳＳ）」、中国の「北斗（Ｃｏｍｐａｓｓ）」、欧州連合の「ガリレオ」、フランスの「衛星測位システム（Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｏｒｂｉｔｏｇｒａｐｈｙ  ａｎｄ  Ｒａｄｉｏ−ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｂｙ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ：ＤＯＲＩＳ）」、インドの「インド地域航法衛星システム（Ｉｎｄｉａ’ｓ  Ｉｎｄｉａｎ  Ｒｅｇｉｏｎａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＩＲＮＳＳ）」、および日本の「準天頂衛星システム（Ｑｕａｓｉ−Ｚｅｎｉｔｈ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：ＱＺＳＳ）」などがある。
【００１０】
[15]地上局は、システムの連続性、整合性、可用性に影響を与える干渉を受けやすい。例えば、ＧＮＳＳ信号を妨害する過度の無線周波数干渉は、干渉の一因であるかもしれない。ＧＮＳＳ妨害は、単一のソースデバイスによって生成される可能性があり、ＧＮＳＳのノイズレベルの上昇の原因となる。地上局モニタは、通常の量のノイズを考慮するように構成されている。しかし、ＧＮＳＳの妨害デバイスからの無線周波数干渉は、（モニタがエラーソースを検出しないような）地上局モニタのいくつかを遮蔽する結果になり得るし、および／または、システムのエラーやノイズの上昇により地上局による誤った警報が発せられる結果になり得る。これは、地上局の連続性、整合性、可用性を低下させる。
【００１１】
[16]ＧＮＳＳ受信機のエラーの最大のソースの１つは異常遅延勾配によるものである。異常遅延勾配は電離層に存在し、異常遅延勾配を介して伝播する無線周波数信号の位相に影響を与える。異常遅延勾配は電離層の電子密度の急激な変化による。遅延勾配は、差分補正値を生成するＧＢＡＳ地上局と、この補正値を利用する航空機との間に、空間的無相関エラーをもたらす可能性がある。この空間的無相関エラーは、精密進入を行う航空機に許容できないほど大きな位置誤差をもたらす可能性がある。
【００１２】
[17]電離層勾配を明らかにするため、地上局は電離層勾配の大きさを検出し推定する電離層勾配モニタ（Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｍｏｎｉｔｏｒ：ＩＧＭ）を含む。推定した大きさが選択されたしきい値を超えた場合、ＩＧＭは警報を発し、影響を受けた信号を提供した衛星を、航空機へのナビゲーションシステムのデータの提供から除外する。
【００１３】
[18]対流圏における遅延勾配はまた、ＧＮＳＳの妨害と同様の方法で地上局に干渉することがある。対流圏勾配は、電離層勾配ほど空間的に大きい（通常は１キロ未満）、あるいは重度ではない。対流圏勾配は電離層勾配に比べて誤差のような大きなものを生みだすほど大きくはないが、対流圏勾配は、ＩＧＭの検出能力の妨害、および／またはノイズの上昇やシステムのエラーのせいでＩＧＭによって誤った警告が発せられることになり得る。これは、ＧＮＳＳの妨害と同様に地上局の連続性、整合性、可用性の性能を低下させる。
【００１４】
[19]以下に説明する実施形態は、最低動作要件が一貫して維持可能なように、地上ＧＮＳＳ補強システムを動作させるための方法およびシステムを提供する。以下に説明する実施形態は、地上システム上のノイズの影響を低減し、地上システムの地上局の連続性、整合性、および可用性の性能を向上させる。
【００１５】
[20]図１は、本開示の一実施形態の例示的な地上局１００を示す。より具体的には、図１は、地上局１００を示すブロック図である。例示的な実施形態において、地上局１００は、ＧＢＡＳ地上局である。本明細書に記載の地上局１００は、空港の着陸システムのためのものであるが、本発明は、全地球測位システムの衛星からの正確な入力を必要とするシステムで実施することができ、航空機および／または航空機用の地上局での使用に限定されない。
【００１６】
[21]図１に示すように、地上局１００は、複数の基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８と、処理モジュール１１８と、地上局放送モジュール１２０とを備える。基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８は地上基準受信機である。理解されるように、各基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８は、アンテナを有する無線周波数受信機である。動作時に、基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８は、衛星からの無線周波数信号を受信する。基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８は、有線または無線リンクを介して処理モジュール１１８に通信可能に接続される。
【００１７】
[22]基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８は、互いに、既知の幾何学的関係にある。例示的な実施形態では、基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８は、第１の対、第２の対、および第３の対を含む組に編成される。例示的な実施形態では、第１の対は、基準受信機１０２および１０４を含む。例示的な実施形態では、第２の対は、基準受信機１０２および１０６を含む。例示的な実施形態では、第３の対は、基準受信機１０２および１０８を含む。基準受信機１０４、１０６、１０８は、第１の対、第２の対、および第３の対に共通した、基準受信機１０２に対する既知の位置差を有する。例えば、ベクトルａは、基準受信機１０２および１０４の既知の位置差であり、ベクトルｂは、基準受信機１０２および１０６の既知の位置差であり、ベクトルｃは、基準受信機１０２および１０８の既知の位置差である。既知の位置差は、二次元または三次元であってもよい。
【００１８】
[23]基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８は、互いから既知の間隔を置いて配置されている。例示的な実施形態では、基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８は、単一の干渉源が複数の基準受信機のサブセットを実質的に妨害することがないように一定の間隔を置いて配置されている。例示的な実施形態では、基準受信機の複数のサブセットは、少なくとも２つの基準受信機を含む。例示的な実施形態では、単一の干渉源が地上局１００と干渉した場合に、地上局１００が常に最低動作要件を維持することができるような量を、複数の基準受信機のサブセットは含む。例示的な実施形態では、単一の干渉源は、無線周波数干渉デバイスや対流圏勾配を含む。例示的な実施形態では、単一の干渉源の有効距離は、１キロメートルから３キロメートルの間である。例示的な実施形態では、各基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８の間の距離は１キロメートルから３キロメートルの間で、単一の干渉源の有効距離を超えるような距離である。
【００１９】
[24]地上局１００の最低動作要件は必要とされる進入の種類によって異なる。例示的な実施形態では、２つの基準受信機が利用可能な場合、最低動作要件が満たされる。ＧＡＳＴ−Ｃの実施においては、３つの基準受信機が利用可能な場合、最低動作要件が満たされる。ＧＡＳＴ−Ｄの実施においては、４つの基準受信機が利用可能な場合、最低動作要件が満たされる。４つの基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８を含む地上局１００は、基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８が単一の干渉源の軽減に十分なほど間隔を置いて配置されているため、ＧＡＳＴ−Ｃの実施の最低動作要件を満たすことができる。
【００２０】
[25]動作時には、基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８の異なる組合せを用いて、最低動作要件を満たすことができる。例えば、ＧＡＳＴ−Ｃの実施にとって、単一の干渉源は基準受信機１０２に対しそれが無効になるようなノイズを生成することがあり得る。この場合、基準受信機１０４、１０６、１０８を使用して、ＧＡＳＴ−Ｃの最低動作要件は満たされることになる。最低動作要件を満たすために、基準受信機１０２、１０４、１０６、１０８のうち３つの任意の置換が可能であることを理解されたい。
【００２１】
[26]図１には４つの基準受信機のみが示されているが、地上局１００が４つより多い基準受信機を含み得ることを理解されたい。例示的な実施形態では、地上局１００は、５つ以上の基準受信機を含む。例示的な実施形態では、単一の干渉源が地上局１００と干渉する場合に、地上局１００が常に最低動作要件を維持することができるように、５つ以上の基準受信機が、間隔を置いて配置されている。例示的な実施形態では、５つ以上の基準受信機を有する地上局は、５つ以上の基準受信機が単一の干渉源を緩和するのに十分に間隔を置いて配置されるため、ＧＡＳＴ−Ｄの実施の最低動作要件を維持することができる。
【００２２】
[27]図２は、本開示の一実施形態の処理モジュール１１８の例を示している。処理モジュール１１８は、干渉検出モジュール２０２、差分補正モジュール２０４、メモリ２０６、少なくとも１つのプロセッサ２０８、および記憶媒体２１０を含む。干渉検出モジュール２０２は、差分補正モジュール２０４へ情報入力を提供するように通信可能に接続される。少なくとも１つのプロセッサ２０８は、干渉検出モジュール２０２および差分補正モジュール２０４に通信可能に接続される。例示的な実施形態では、干渉検出モジュール２０２と、差分補正モジュール２０４は、記憶媒体２１０に格納されたコンピュータ実行可能命令を使用して実行される。例示的な実施形態では、干渉検出モジュール２０２と差分補正モジュール２０４との機能は、プロセッサ２０８のような処理装置によって実行される。例示的な実施形態では、干渉検出モジュール２０２および差分補正モジュール２０４は同じモジュールである。例示的な差分補正モジュールは、「Ｇｒｏｕｎｄ−Ｂａｓｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｔｏ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｇｒａｄｉｅｎｔｓ（過度の遅延勾配を監視する地上システムと方法）」と題する米国特許第８０９４０６４号に記載されており、米国特許第８０９４０６４号は本明細書にその全体が参照により組み込まれ、以下「‘０６４特許」と呼ぶ。
【００２３】
[28]処理モジュール１１８および／またはプロセッサ２０８は、地上局で使用されるソフトウェアプログラム、ファームウェア、または様々な方法を実行するための他のコンピュータ可読命令、処理タスク、計算、および制御機能を含む、あるいはそれらとともに機能する。これらの命令は、典型的には、記憶媒体２１０のような、コンピュータ可読命令またはデータ構造を格納するために使用される任意の適切なコンピュータ可読媒体に格納されている。記憶媒体２１０のようなコンピュータ可読媒体は、汎用または専用コンピュータまたはプロセッサ、あるいは任意のプログラム可能論理デバイスによってアクセスできる、任意の利用可能な媒体として実施することができる。適切なプロセッサ可読媒体は、磁気的または光学的媒体のような記憶装置またはメモリ媒体を含み得る。例えば、記憶またはメモリ媒体は、従来のハードディスク、コンパクトディスク−読み出し専用メモリ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＣＤ−ＲＯＭ）、（同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレート（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ：ＤＤＲ）ＲＡＭ、ＲＡＭＢＵＳダイナミックＲＡＭ（ＲＡＭＢＵＳ  Ｄｙｎａｍｉｃ  ＲＡＭ：ＲＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  ＲＡＭ：ＳＲＡＭ）、等を含むがそれらに限定されない）ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ：ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、などのような揮発性または不揮発性媒体等を含み得る。適切なプロセッサ読み取り可能な媒体はまた、ネットワークおよび／または無線リンクなどの通信媒体を介して伝送される、例えば、電気的、電磁的、またはデジタル信号などの伝達媒体を含み得る。
【００２４】
[29]例示的な実施形態では、プロセッサ２０８は、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含む。さらに、図２においてプロセッサ２０８およびメモリ２０６は別個の要素として示されているが、例示的な実施形態において、プロセッサ２０８およびメモリ２０６は、（例えば、単一の集積回路デバイスのような）単一のデバイスに実装されている。例示的な実施形態では、プロセッサ２０８は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のようなプロセッササポートチップおよび／またはシステムサポートチップを含む。
【００２５】
[30]図３は、本開示の一実施形態による、地上システムへ干渉の影響を低減する例示的な方法を示すフローチャートである。本方法は、３０２で始まり、複数の基準受信機で衛星データを受信する。複数の基準受信機は相互にほぼ同時に複数の衛星からの無線周波数信号を受信する。信号は、各衛星に固有の擬似ランダムコードおよび／または衛星を識別するために使用される基準受信機によって受信されたいくつかの他のデータを含む。
【００２６】
[31]例示的な実施形態では、複数の基準受信機は、４つ以上の基準受信機を含む。例示的な実施形態では、複数の基準受信機は、単一の干渉源が複数の基準受信機のサブセットを実質的に妨害することがないように間隔を置いて配置される。例示的な実施形態では、複数の基準受信機のサブセットは、少なくとも２つの基準受信機を含む。例示的な実施形態では、複数の基準受信機のサブセットは、単一の干渉源が地上局の１つ以上の基準受信機に干渉する場合に、地上局が常に最低動作要件を維持することができるような量の基準受信機を含む。例示的な実施形態では、地上局の最低動作要件は、２つ、３つ、または４つの基準受信機を使用して満足される。
【００２７】
[32]本方法は、３０４へ進み、処理モジュールで複数の基準受信機からデータを受信する。データは、基準受信機からの搬送波位相測定値を含む。搬送波位相測定値は、衛星無線周波数信号の瞬時搬送波位相角を表す数のレジスタの瞬時読み出しである。各基準受信機は、別個のレジスタを維持し、処理モジュールへ搬送波位相測定値を送信する。
【００２８】
[33]本方法は、３０６に進み、処理モジュールで受信されたデータを処理して、複数の基準受信機からのデータが実質的に干渉の影響を受けているかどうかを検出する。基準受信機からのすべてのデータは、何らかのノイズ（すなわち、マルチパス）を有するが、無線周波数干渉デバイスや対流圏勾配によって引き起こされる干渉は、はるかに大きい。例示的な実施形態では、処理モジュールは、各基準受信機からのデータに対するノイズの量と、その量が個別のしきい値を超えているかどうか、を決定する。ある基準受信機のノイズレベルが個別のしきい値を超えた場合、その基準受信機は、実質的な干渉によって影響されていることになる。複数の基準受信機からのデータのノイズレベルは、ある基準受信機が干渉の影響を受けているかどうかを決定するために、互いに比較される。ノイズレベルが互いのしきい値の範囲内にある場合は、それらの基準受信機は、実質的に干渉の影響を受けていないと決定される。基準受信機からのデータのノイズの変化がしきい値の範囲を超えている場合、それは、干渉が実質的に基準受信機の少なくとも１つに影響を及ぼしていると決定される。実質的に干渉の影響を受けている基準受信機からのデータは、処理モジュールによって今後の使用から排除または軽減される。
【００２９】
[34]本方法は、３０８へ進み、実質的に干渉の影響を受けていないデータに基づいて、処理モジュールで測定補正値および誤差推定値を計算する。処理モジュールによる計算は、差分補正値を生成するステップと、補正値の整合性を守るステップとを含む。
【００３０】
[35]ＧＡＳＴ−Ｄの実施のための例示的な実施形態では、処理モジュールによる計算は、差分、二重差分、平均化を実行し、水平遅延勾配の大きさを推定するステップをさらに含む。‘０６４特許に記載され、本明細書に全体的に概説されるように、計算は、異なる衛星からの信号間の搬送波位相測定値の差を決定することを含む。計算は、一対の基準受信機の間の二重差分を形成することを含む。そして、二重差分は、平均化され補償される（モジュロ演算を含む）。処理モジュールは、電離層の勾配から生じる水平遅延勾配の大きさを推定する。
【００３１】
[36]本方法は、３１０に進み、計算された測定補正値と誤差推定値を放送する。例示的な実施形態では、計算された測定補正値および誤差推定値は、有線または無線接続を介して地上局放送モジュールに送信される。そして測定補正値および誤差推定値は、地上局放送モジュールを介して外部に放送される。例示的な実施形態では、放送は、超高周波数（ＶＨＦ）アンテナを介してなされる。例示的な実施形態では、放送は、車両によって受信される。
【００３２】
[37]ＧＢＡＳは、外部放送用に４つのＢ値のアップリンクパラメータ（Ｂ−ｖａｌｕｅ  ｕｐｌｉｎｋ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）のみをサポートしている。したがって、地上局１００の特定の実施形態のように、４つを超える基準受信機を備えるＧＢＡＳ地上局には、すべての基準受信機に個別に対応するデータを外部に放送するのに十分なアップリンクパラメータは存在しない。例示的な実施形態では、すべての基準受信機に対応するこのデータは、処理モジュール１１８内部で維持される。例示的な実施形態では、複数の基準受信機は、単一のＢ値のアップリンクパラメータで結合され得る。例示的な実施形態では、２つの基準受信機は、単一のＢ値のアップリンクパラメータに結合される。例示的な実施形態では、２つを超える基準受信機は、単一のＢ値のアップリンクパラメータに結合される。基準受信機を単一のＢ値のアップリンクパラメータへ結合することで地上システムへのノイズの影響をさらに低減する。
【００３３】
[38]例示的な実施形態では、例えば地上局１００の特定の実施形態のように、４つを超える基準受信機を備える地上局は、基準受信機の一部を代替の基準受信機として利用することができる。例示的な実施形態では、４つの基準受信機が、一次基準受信機として指定され、追加の基準受信機は、代替の基準受信機として指定されることになる。４つの一次基準受信機からのＢ値は、放送のために使用される。一次基準受信機が無効となった場合には、代替の基準受信機のいずれか１つからのＢ値が、無効の一次基準受信機のアップリンクパラメータに代用されることになる。一次基準受信機は無線周波妨害またはＢ値の障害が原因で無効になり得る。例示的な実施形態では、一次基準受信機が無効である場合のみ代替の基準受信機のＢ値が使用される。
【００３４】
[39]図４は、本開示の一実施形態の別の例示的な地上局４００を示す。地上局４００は、基準受信機４０２、４０４、４０６、４０８を含む第１の複数の基準受信機４１８と、基準受信機４１０、４１２、４１４、４１６を含む第２の複数の基準受信機４２０と、処理モジュール１１８と、地上局放送モジュール１２０と、を含む。基準受信機４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６は、有線または無線リンクを介して処理モジュール１１８に通信可能に接続されている。
【００３５】
[40]図４は４つの基準受信機を含む複数の基準受信機のそれぞれを示しているが、これは例示のためのものであり、地上局４００は複数の基準受信機のうちの３つ以上の基準受信機を含むことができることを理解されたい。また、図４は、２組の複数の基準受信機を示しているが、これは例示のためのものであり、地上局４００は２組以上の複数の基準受信機を含み得ることを理解されたい。例示的な実施形態では、第１の複数の基準受信機４１８および第２の複数の基準受信機４２０の各々は、個別にＧＡＳＴ−Ｃ  ＧＢＡＳまたはＧＡＳＴ−Ｄ  ＧＢＡＳの最低動作要件を維持可能である。
【００３６】
[41]第１の複数の基準受信機４１８および第２の複数の基準受信機４２０は互いから既知の間隔を置いて配置されている。例示的な実施形態では、第１の複数の基準受信機４１８と第２の複数の基準受信機４２０は、単一の干渉源が地上システムに干渉した場合に、最低動作要件を常に維持可能なように間隔を置いて配置されている。例示的な実施形態では、単一の干渉源は、無線周波数干渉デバイスや対流圏の勾配を含む。例示的な実施形態では、単一の干渉源の有効距離は、１キロメートルから３キロメートルである。例示的な実施形態では、複数の基準受信機の各々の間の距離は、単一の干渉源の有効距離を超えるように、１キロメートルから３キロメートルの間である。
【００３７】
[42]基準受信機４０２、４０４、４０６、４０８は互いに既知の幾何学的関係にある。第１の複数の基準受信機４１８の基準受信機４０２、４０４、４０６、４０８の間の既知の幾何学的関係は、第１の基準受信機４０２から第２の基準受信機４０４へのベクトルｅと、第１の基準受信機４０２から第３の基準受信機４０６へのベクトルｆと、第１の基準受信機４０２から第４の基準受信機４０８へのベクトルｇと、で示される。例示的な実施形態では、基準受信機４０２、４０４、４０６、４０８は、第１の対、第２の対、および第３の対を含む組に編成される。例示的な実施形態では、第１の対は、基準受信機４０２と４０４とを含む。例示的な実施形態では、第２の対は、基準受信機４０２と４０６とを含む。例示的な実施形態では、第３の対は、基準受信機４０２と４０８とを含む。基準受信機４０４、４０６、４０８は、第１の対、第２の対、および第３の対に共通する基準受信機４０２に対する既知の位置差を有する。例えば、ベクトルｅは、基準受信機４０２および４０４の既知の位置差であり、ベクトルｆは、基準受信機４０２および４０６の既知の位置差であり、ベクトルｇは、基準受信機４０２および４０８の既知の位置差である。既知の位置差は、二次元または三次元であってもよい。
【００３８】
[43]基準受信機４１０、４１２、４１４、４１６は、互いに既知の幾何学的関係にある。第２の複数の基準受信機４２０の基準受信機４１０、４１２、４１４、４１６の間の既知の幾何学的関係は、第１の基準受信機４１０から第２の基準受信機４１２へのベクトルｈと、第１の基準受信機４０２から第３の基準受信機４１４へのベクトルｉと、第１の基準受信機４１０から第４の基準受信機４１６へのベクトルｊと、で示される。例示的な実施形態では、基準受信機４１０、４１２、４１４、４１６は、第４の対、第５の対、および第６の対を含む組に編成される。例示的な実施形態では、第４の対は、基準受信機４１０と４１２とを含む。例示的な実施形態では、第５の対は、基準受信機４１０と４１４とを含む。例示的な実施形態では、第６の対は、基準受信機４１０と４１６とを含む。基準受信機４１２、４１４、４１６は、第４の対、第５の対、第６の対に共通する基準受信機４１０に対する既知の位置差を有する。例えば、ベクトルｈは、基準受信機４１０および４１２の既知の位置差であり、ベクトルｉは、基準受信機４１０および４１４の既知の位置差であり、ベクトルｊは基準受信機４１０および４１６の既知の位置差である。既知の位置差は、二次元または三次元であってもよい。
【００３９】
[44]地上局４００のための処理モジュール１１８の動作は、図１〜図３について上述した動作に類似する。
[45]図５は、本開示の一実施形態の例示的な地上局５００を示す。具体的には、図５は、地上局１００の変形例を示すブロック図である。図５に示すように、地上局５００は、基準受信機５０２、５０４、５０６を含む第１の複数の基準受信機５１４と、基準受信機５０８、５１０、５１２を含む第２の複数の基準受信機５１６と、処理モジュール１１８と、地上局放送モジュール１２０と、を含む。図５に示す実施形態は、第１の複数の基準受信機５１４のうちの３つの基準受信機５０２、５０４、５０６と、第２の複数基準受信機５１６のうちの３つの基準受信機５０８、５１０、５１２とを含む。
【００４０】
[46]図５は３つの基準受信機を複数示すが、これは例示のためのものであり、地上局５００は複数の基準受信機の各々において３つ以上の基準受信機を含み得ることを理解されたい。例えば、地上局５００内の第１の複数の基準受信機５１４および第２の複数の基準受信機５１６は、４つまたは６つの基準受信機を含み得る。また、図５は、複数の基準受信機を２組示しているが。これは例示のためのものであり、地上局５００は複数の基準受信機を２組以上含み得ることを理解されたい。例示的な実施形態では、第１の複数の基準受信機５１４および第２の複数の基準受信機５１６の各々は、単一の干渉源の存在下で、ＧＡＳＴ−Ｃ  ＧＢＡＳの最低動作要件を個別に維持することができる。
【００４１】
[47]第１の複数の基準受信機５１４と第２の複数の基準受信機５１６は互いから既知の間隔を置いて配置されている。例示的な実施形態では、第１の複数の基準受信機５１４と第２の複数の基準受信機５１６は、単一の干渉源が地上システムに干渉した場合に、最低動作要件を常に維持可能なように間隔を置いて配置されている。例示的な実施形態では、単一の干渉源は、無線周波数干渉デバイスや対流圏の勾配を含む。例示的な実施形態では、単一の干渉源の有効距離は、１キロメートルから３キロメートルである。例示的な実施形態では、複数の基準受信機の各々の間の距離は、単一の干渉源の有効距離を超えるよう、１キロメートルから３キロメートルの間である。
【００４２】
[48]第１の複数の基準受信機５１４の基準受信機５０２、５０４、５０６は、地上基準受信機である。理解されるように、各基準受信機５０２、５０４、５０６は、アンテナを有する無線周波数受信機である。動作時に、基準受信機５０２、５０４、５０６は、衛星からの無線周波数信号を受信する。基準受信機５０２、５０４、５０６は、有線または無線リンクを介して処理モジュール１１８に通信可能に接続されている。基準受信機５０２、５０４、５０６は、互いに既知の幾何学的関係にある。
【００４３】
[49]基準受信機５０２、５０４、５０６の間の既知の幾何学的関係は、第１の基準受信機５０２から第２の基準受信機５０４へのベクトルｋと、第１の基準受信機５０２から第３の基準受信機５０６のベクトルｌとで示される。例示的な実施形態では、基準受信機５０２、５０４、５０６は、第１の対、第２の対に編成される。例示的な実施形態では、第１の対５２２は、基準受信機５０２および５０４を含む。例示的な実施形態では、第２の対５２４は、基準受信機５０２および５０６を含む。基準受信機５０４、５０６は、第１の対５２２と第２の対５２４に共通する基準受信機５０２に対する既知の位置差を有する。例えば、ベクトルｋは、基準受信機５０２と５０４の既知の位置差であり、ベクトルｌは、基準受信機５０２および５０６の既知の位置差である。既知の位置差は、二次元または三次元であってもよい。
【００４４】
[50]第２の複数の基準受信機５１６の基準受信機５０８、５１０、５１２は、地上基準受信機である。各基準受信機５０８、５１０、５１２は、アンテナを有する無線周波数受信機である。動作時に、基準受信機５０８、５１０、５１２もまた衛星からの無線周波数信号を受信する。基準受信機５０８、５１０、５１２は、有線または無線リンクを介して処理モジュール１１８に通信可能に接続されている。基準受信機５０８、５１０、５１２は、互いに既知の幾何学的関係にある。
【００４５】
[51]基準受信機５０８、５１０、５１２の間の既知の幾何学的関係は、第１の基準受信機５０８から第２の基準受信機５１０へのベクトルｍと、第１の基準受信機５０８から第３の基準受信機５１２へのベクトルｎと、で示される。例示的な実施形態では、基準受信機５０８、５１０、５１２は、対に編成される。例示的な実施形態では、第３の対５２６は、基準受信機５０８と５１０とを含む。例示的な実施形態では、第４の対５２８は、基準受信機５０８と５１２とを含む。基準受信機５１０、５１２は、第３の対５２６と第４の対５２８に共通する基準受信機５０８に対する既知の位置差を有する。例えば、ベクトルｍは、基準受信機５０８と５１０との既知の位置差であり、ベクトルｎは基準受信機５０８と５１２との既知の位置差である。既知の位置差は、二次元または三次元であってもよい。
【００４６】
[52]地上局５００のための処理モジュール１１８の動作は図１〜図３について上述した動作に類似する。
[53]上記のシステムおよび方法は、多くの利点を提供する。例えば、二重差分はより良い平均値を生成するため、少なくとも２組の複数の基準受信機を使用することで、計算後の測定補正値の誤差を低減する。このことは、地上局を用いた車両へより正確な情報を提供し、ＧＮＳＳシステムを強化する。航空機の場合、これは垂直保護制限の縮小へとつながる。
【００４７】
[54]上述のように、干渉の存在が地上局の動作を中断し得るため、電離層勾配の検出が不安定である。これは誤った警告や電離層勾配モニタの検出能力の遮蔽につながることがある。上述の地上局の例示的な実施形態では、基準受信機は、単一の干渉源がシステムと干渉した場合、当該システムがＧＡＳＴ−ＣとＧＡＳＴ−Ｄシステムに対する最低動作要件を維持できるように間隔を置いて配置される。このように間隔を置いた基準受信機を有する地上局を配備することにより、地上局に対する干渉の影響を低減し、常に最低動作要件を維持することが可能となる。このように、上記のシステムおよび方法は、地上システムの連続性、利用可能性、および整合性を向上させる。
【００４８】
[55]本明細書において特定の実施形態を図示し説明してきたが、同一の目的を達成するために計算される任意の構成で、開示されている特定の実施形態を代用できることは、当業者には理解されるであろう。それゆえ、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物によるもののみに限定されることが明白に意図される。
【実施例】
【００４９】
[56]実施例１は干渉の影響を低減する地上システムを含み、地上システムは複数の基準受信機を備え、基準受信機は、単一の干渉源が複数の基準受信機のサブセットを実質的に妨害することがないように間隔を置いて配置されており、複数の基準受信機のサブセットは、少なくとも２つの基準受信機を含み、地上システムは、複数の基準受信機と通信可能に接続し複数の基準受信機のそれぞれからデータを受信するよう構成された処理モジュールを備え、処理モジュールは、さらに、測定補正値および推定誤差値を計算するためにデータの差分計算を実行するように構成される。
【００５０】
[57]実施例２は、実施例１のシステムを含み、特定の基準受信機からのデータが実質的に干渉の影響を受けていると決定された場合、複数の特定の基準受信機のうちその特定の基準受信機のデータを除外するように構成される。
【００５１】
[58]実施例３は実施例１〜２のいずれかのシステムを含み、複数の基準受信機は少なくとも４つの基準受信機を含む。
[59]実施例４は実施例１〜３のいずれかのシステムを含み、複数の基準受信機は４つを超える基準受信機を含み、４つを超える基準受信機のうちの４つの基準受信機は、一次基準受信機であり、いずれの追加の基準受信機も、代替基準受信機である。
【００５２】
[60]実施例５は実施例４のシステムを含み、Ｂ値のアップリンクパラメータは、一次基準受信機に関連づけられており、代替基準受信機の少なくとも１つは、Ｂ値のアップリンクパラメータで一次基準受信機と組み合わされる。
【００５３】
[61]実施例６は、実施例４〜５のいずれかのシステムを含み、特定の一次基準受信機が無効である場合、その特定の一次基準受信機はＢ値のアップリンクパラメータの代替基準受信機に置換される。
【００５４】
[62]実施例７は実施例１〜６のいずれかのシステムを含み、複数の基準受信機は、第１の複数の基準受信機と第２の複数の基準受信機とを含み、第１の複数の基準受信機は、少なくとも３つの基準受信機を含み、第２の複数の基準受信機は、少なくとも３つの基準受信機を含む。
【００５５】
[63]実施例８は、実施例７のシステムを含み、処理モジュールは第１の複数の基準受信機と第２の複数の基準受信機の一方のみからのデータを使用してシステムを動作させるように構成される。
【００５６】
[64]実施例９は実施例７〜８のいずれかのシステムを含み、第１の複数の基準受信機は第２の複数の基準受信機から１キロメートル〜３キロメートルの間の間隔を置いて配置される。
【００５７】
[65]実施例１０は実施例１〜９のいずれかのシステムを含み、測定補正値および推定誤差値を放送するように構成された放送モジュールをさらに含む。
[66]実施例１１は地上型衛星航法補強システム（ＧＢＡＳ）に対する干渉の影響を低減する方法を含み、方法は複数の基準受信機で衛星データを受信するステップを備え、基準受信機は、単一の干渉源が複数の基準受信機のサブセットを実質的に妨害することがないように間隔を置いて配置され、複数の基準受信機のサブセットは、少なくとも２つの基準受信機を含み、さらに方法は、複数の基準受信機の処理モジュールでデータを受信するステップと、データが実質的に干渉の影響を受けているかどうか決定するために処理モジュールにおいてデータを処理するステップと、実質的に干渉を受けていないデータに基づいて、測定補正値および誤差推定値を計算するステップとを備える。
【００５８】
[67]実施例１２は実施例１１の方法を含み、特定の基準受信機からのデータが実質的に干渉の影響を受けていると決定された場合、複数の特定の基準受信機からその特定の基準受信機のデータを除外するステップをさらに備える。
【００５９】
[68]実施例１３は実施例１１〜１２のいずれかの方法を含み、複数の基準受信機は少なくとも４つの基準受信機を含む。
[69]実施例１４は実施例１１〜１３のいずれかの方法を含み、複数の基準受信機は４つを超える基準受信機を含み、４つを超える基準受信機のうちの４つの基準受信機は一次基準受信機であり、いずれの追加の基準受信機も代替基準受信機である。
【００６０】
[70]実施例１５は実施例１４の方法を含み、Ｂ値のアップリンクパラメータで一次基準受信機と代替基準受信機の少なくとも１つを組み合わせるステップをさらに備え、Ｂ値のアップリンクパラメータは、一次基準受信機に関連づけられる。
【００６１】
[71]実施例１６は実施例１４〜１５のいずれかの方法を含み、特定の一次基準受信機が無効である場合、特定の一次基準受信機を、Ｂ値のアップリンクパラメータの代替基準受信機で置換するステップをさらに備える。
【００６２】
[72]実施例１７は実施例１６の方法を含み、特定の時間の後に特定の基準受信機が無効であるかどうかを再評価するステップをさらに備える。
[73]実施例１８は実施例１１〜１７のいずれかの方法を含み、複数の基準受信機は、第１の複数の基準受信機および第２の複数の基準受信機を含み、第１の複数の基準受信機は、少なくとも３つの基準受信機を含み、第２の複数の基準受信機は、少なくとも３つの基準受信機を含む。
【００６３】
[74]実施例１９は実施例１７〜１８のいずれかの方法を含み、第１の複数の基準受信機は第２の複数の基準受信機との間に１キロメートル〜３キロメートルの間の間隔を置いて配置される。
【００６４】
[75]実施例２０は実施例１１〜１９のいずれかの方法を含み、測定補正値および誤差推定値を放送するステップをさらに備える。
[76]実施例２１は処理モジュールを含み、処理モジュールは、メモリと、記憶媒体と、干渉検出モジュールとを備え、干渉検出モジュールは複数の基準受信機から、データを受信するよう構成され、基準受信機は、単一の干渉源が複数の基準受信機のサブセットを実質的に妨害することがないように間隔を置いて配置され、複数の基準受信機のサブセットは少なくとも２つの基準受信機を含み、さらに干渉検出モジュールはデータが実質的に干渉を受けているかどうかを決定するためにデータを処理するよう構成され、処理モジュールは、さらに差分補正モジュールを備え、差分補正モジュールは、干渉検出モジュールと通信可能に接続され、差分補正モジュールは、干渉の影響を実質的に受けていないデータに基づいて、測定補正値および誤差推定値を計算するように構成されている。
【００６５】
[77]実施例２２は実施例２１の処理モジュールを含み、複数の基準受信機は４つを超える基準受信機を含む。４つを超える基準受信機のうちの４つの基準受信機は、関連するＢ値のアップリンクパラメータを有する一次基準受信機である。そしていずれの追加の基準受信機も代替の基準受信機である。
【００６６】
[78]実施例２３は、実施例２２の処理モジュールを含み、処理モジュールは、さらに、Ｂ値のアップリンクパラメータで一次基準受信機を少なくとも１つの代替の基準受信機と組み合わせるように構成されている。
【符号の説明】
【００６７】
１００  地上局、地上システム
１０２  基準受信機
１０４  基準受信機
１０６  基準受信機
１０８  基準受信機
１１８  処理モジュール
１２０  地上局放送モジュール
２０２  干渉検出モジュール
２０４  差分補正モジュール
２０６  メモリ
２０８  プロセッサ
２１０  記憶媒体
４００  地上局、地上システム
４０２  基準受信機
４０４  基準受信機
４０６  基準受信機
４０８  基準受信機
４１０  基準受信機
４１２  基準受信機
４１４  基準受信機
４１６  基準受信機
４１８  第１の複数の基準受信機
４２０  第２の複数の基準受信機
５００  地上局、地上システム
５０２  基準受信機
５０４  基準受信機
５０６  基準受信機
５０８  基準受信機
５１０  基準受信機
５１２  基準受信機
５１４  第１の複数の基準受信機
５１６  第２の複数の基準受信機
５２２  第１の対
５２４  第２の対
５２６  第２の対
５２８  第４の対
【図１】
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【図２】
2016090567.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016090567.tif 000006
【図５】
2016090567.tif 000007
【外国語明細書】
2016090567000001.pdf