(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星によって送出される搬送波信号の第１の搬送波位相を測定する第１の受信機であって、前記第１の搬送波位相は、前記衛星と前記第１の受信機との間を進行する前記搬送波信号の未知の整数個の波長として第１の搬送波位相アンビギュイティを含む、第１の受信機と、
前記衛星によって送出される前記搬送波信号の第２の搬送波位相を測定する第２の受信機であって、前記第２の搬送波位相は、前記衛星と前記第２の受信機との間を進行する前記搬送波信号の未知の整数個の波長として第２の搬送波位相アンビギュイティを含む、第２の受信機と、
前記第１の搬送波位相の測定値と前記第２の搬送波位相の測定値とにおける差分から、前記第１の搬送波位相アンビギュイティと前記第２の搬送波位相アンビギュイティとの間の整数アンビギュイティ差分を求めて、前記整数アンビギュイティ差分の値に基づいて前記搬送波信号のマルチパスを検出するプロセッサと、
を備える、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の測位システムであって、
前記プロセッサは、或る期間にわたって前記整数アンビギュイティ差分の値を追跡して、前記整数アンビギュイティ差分の追跡された値の分布を生成し、或る時点における前記整数アンビギュイティ差分の値を求めたことに応答して、前記整数アンビギュイティ差分の前記分布からの偏差が閾値を超えた場合、前記マルチパスを検出し、前記閾値以下である場合、前記分布を、前記整数アンビギュイティ差分の前記値を用いて更新し、
前記第１の受信機は、前記第２の受信機から所定の距離にわたって空間的に離間されており、前記プロセッサは、前記衛星と前記第１の受信機及び前記第２の受信機との間の幾何学的関係に従って前記整数アンビギュイティ差分を求め、それにより、前記整数アンビギュイティ差分を、前記第１の受信機及び前記第２の受信機の相対位置誤差、並びに前記第１の搬送波位相の前記測定値と前記第２の搬送波位相の前記測定値との間の差分と関連付け、前記求めることにより、前記整数アンビギュイティ差分が反復的に更新されて、前記第１の搬送波位相の測定値及び前記第２の搬送波位相の測定値のセットにわたって前記相対位置誤差がほぼ０に低減されるとともに、前記第１の受信機の相対位置と前記第２の受信機の相対位置との間の距離が前記所定の距離に近付く、システム。
【請求項２】
前記分布は、分散を有する確率分布であり、前記プロセッサは、前記偏差が前記分散を超えた場合、前記マルチパスを検出する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記幾何学的関係は、
【数１】
0006887497.tif 000094
を含み、ここで、∇Δβは、前記整数アンビギュイティ差分であり、Δｘ（ｋ，ｎ）は、反復ｎ及び測定値ｋにおける前記第１の受信機及び前記第２の受信機の前記相対位置誤差であり、ｌ（ｋ，ｎ）は、前記第１の搬送波位相の前記測定値と前記第２の搬送波位相の前記測定値との間の前記差分であり、Ａ（ｋ，ｎ）は、前記衛星と前記第１の受信機及び前記第２の受信機との間の前記幾何学的関係の幾何行列であり、λは、第１の搬送波信号の波長及び第２の搬送波信号の波長であり、
【数２】
0006887497.tif 000095
は、前記測定値＋雑音における誤差を表している、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記期間にわたって収集されたＭ個の前記測定値のセットについての前記相対位置誤差を反復的に更新して、最後の反復ｎｅｎｄにおいて
【数３】
0006887497.tif 000096
を強制し、
【数４】
0006887497.tif 000097
に従って最後の反復の後に前記整数アンビギュイティ差分を求める、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の受信機及び前記第２の受信機は、衛星のセットによって送出される搬送波信号のセットを受信し、前記幾何学的関係は、前記第１の受信機及び前記第２の受信機と前記衛星のセットにおける前記衛星の各々との間の幾何学的関係の組み合わせを含み、前記整数アンビギュイティ差分は、前記搬送波信号のセットの整数アンビギュイティ差分の組み合わせである、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記プロセッサは、
前記衛星の異なる組み合わせについて整数アンビギュイティ差分の分布のパラメータを求めて、パラメータのセットを生成することであって、各組み合わせは、前記衛星のセットからの１つの異なる衛星を除去することによって形成されることと、
前記パラメータのセットからの各パラメータを、前記衛星のセットについて求められた前記分布のパラメータと比較して、統計的差分のセットを生成することと、
最小統計的差分に対応する前記組み合わせに存在しない前記衛星を、前記マルチパスを引き起こしている特定の衛星として選択することと、
を行うように構成される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の受信機及び前記第２の受信機は、衛星のセットによって送出される搬送波信号のセットを受信し、前記セット内の衛星ごとに前記マルチパスの前記検出を実行する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の搬送波位相及び前記第２の搬送波位相は、二重差分手法を用いて求められる、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記プロセッサは、前記整数アンビギュイティ差分の前記値のインパルス変化を検出したことに応答して、前記マルチパスを検出する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサは、前記マルチパスが検出された場合、前記衛星を位置推定からリジェクトし、前記マルチパスが検出されない場合、前記プロセッサは、コード信号と前記衛星によって送出された前記搬送波信号とのうちの少なくとも一方を用いて、前記第１の受信機及び前記第２の受信機のうちの少なくとも一方の位置を推定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）を用いる位置推定の方法であって、前記全地球航法衛星システムは、第１の受信機と、前記第１の受信機から所定の距離にわたって空間的に離間した第２の受信機と、前記方法を実施する記憶された命令と結び付けられたプロセッサとを備え、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記方法の少なくともいくつかのステップを実行し、前記方法は、
衛星によって送出される搬送波信号の第１の搬送波位相を測定することであって、前記第１の搬送波位相は、前記衛星と前記第１の受信機との間を進行する前記搬送波信号の未知の整数個の波長として第１の搬送波位相アンビギュイティを含むことと、
前記衛星によって送出される前記搬送波信号の第２の搬送波位相を測定することであって、前記第２の搬送波位相は、前記衛星と前記第２の受信機との間を進行する前記搬送波信号の未知の整数個の波長として第２の搬送波位相アンビギュイティを含むことと、
前記第１の搬送波位相の測定値と前記第２の搬送波位相の測定値とにおける差分から、前記第１の搬送波位相アンビギュイティと前記第２の搬送波位相アンビギュイティとの間の整数アンビギュイティ差分を求めることと、
前記整数アンビギュイティ差分の値に基づいて前記搬送波信号のマルチパスを検出することと、
前記マルチパスが検出された場合、前記衛星を前記位置推定からリジェクトすることと、
前記マルチパスが検出されない場合、コード信号と前記衛星によって送出された前記搬送波信号とのうちの少なくとも一方を用いて、前記第１の受信機及び前記第２の受信機のうちの少なくとも一方の位置を推定することと、
を含む、方法であって、
或る期間にわたって前記整数アンビギュイティ差分の値を追跡して、前記整数アンビギュイティ差分の追跡された値の確率分布の分散を生成することと、
前記整数アンビギュイティ差分の値の前記確率分布からの偏差が前記分散よりも大きい場合、前記マルチパスを検出することと、
を更に含み、
前記第１の受信機は、前記第２の受信機から所定の距離にわたって空間的に離間されており、前記整数アンビギュイティ差分は、前記衛星と前記第１の受信機及び前記第２の受信機との間の幾何学的関係に従って求められ、それにより、前記整数アンビギュイティ差分を、前記第１の受信機及び前記第２の受信機の相対位置誤差、並びに前記第１の搬送波位相の前記測定値と前記第２の搬送波位相の前記測定値との間の差分と関連付け、前記求めることにより、前記整数アンビギュイティ差分が反復的に更新されて、前記第１の搬送波位相の測定値及び前記第２の搬送波位相の測定値のセットにわたって前記相対位置誤差がほぼ０に低減されるとともに、前記第１の受信機の相対位置と前記第２の受信機の相対位置との間の距離が前記所定の距離に近付く、方法。
【請求項１２】
前記第１の受信機及び前記第２の受信機は、衛星のセットによって送出される搬送波信号のセットを受信し、前記幾何学的関係は、前記第１の受信機及び前記第２の受信機と前記衛星のセットにおける前記衛星の各々との間の幾何学的関係の組み合わせを含み、前記整数アンビギュイティ差分は、前記搬送波信号のセットの整数アンビギュイティ差分の組み合わせであり、前記方法は、前記マルチパスを検出したことに応答して、
前記衛星の異なる組み合わせについて整数アンビギュイティ差分の分布のパラメータを求めて、パラメータのセットを生成することであって、各組み合わせは、前記衛星のセットからの１つの異なる衛星を除去することによって形成されることと、
前記パラメータのセットからの各パラメータを、前記衛星のセットについて求められた前記分布のパラメータと比較して、統計的差分のセットを生成することと、
最小統計的差分に対応する前記組み合わせに存在しない前記衛星を、前記マルチパスを引き起こしている特定の衛星として選択することと、
を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の搬送波位相及び前記第２の搬送波位相は、二重差分手法を用いて求められる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）を用いる位置推定の方法を実行するプロセッサによって実行可能なプログラムを具現化した非一時的コンピューター可読記憶媒体であって、前記全地球航法衛星システムは、第１の受信機と、前記第１の受信機から所定の距離にわたって空間的に離間した第２の受信機とを備え、前記方法は、
衛星によって送出される搬送波信号の第１の搬送波位相を測定することであって、前記第１の搬送波位相は、前記衛星と前記第１の受信機との間を進行する前記搬送波信号の未知の整数個の波長として第１の搬送波位相アンビギュイティを含むことと、
前記衛星によって送出される前記搬送波信号の第２の搬送波位相を測定することであって、前記第２の搬送波位相は、前記衛星と前記第２の受信機との間を進行する前記搬送波信号の未知の整数個の波長として第２の搬送波位相アンビギュイティを含むことと、
前記第１の搬送波位相の測定値と前記第２の搬送波位相の測定値とにおける差分から、前記第１の搬送波位相アンビギュイティと前記第２の搬送波位相アンビギュイティとの間の整数アンビギュイティ差分を求めることと、
前記整数アンビギュイティ差分の値に基づいて前記搬送波信号のマルチパスを検出することと、
前記マルチパスが検出された場合、前記衛星を前記位置推定からリジェクトすることと、
前記マルチパスが検出されない場合、コード信号と前記衛星によって送出された前記搬送波信号とのうちの少なくとも一方を用いて、前記第１の受信機及び前記第２の受信機のうちの少なくとも一方の位置を推定することと、
を含む、非一時的コンピューター可読記憶媒体であって、
前記方法は、
或る期間にわたって前記整数アンビギュイティ差分の値を追跡して、前記整数アンビギュイティ差分の追跡された値の確率分布の分散を生成することと、
前記整数アンビギュイティ差分の値の前記確率分布からの偏差が前記分散よりも大きい場合、前記マルチパスを検出することと、
を更に含み、
前記第１の受信機は、前記第２の受信機から所定の距離にわたって空間的に離間されており、前記整数アンビギュイティ差分は、前記衛星と前記第１の受信機及び前記第２の受信機との間の幾何学的関係に従って求められ、それにより、前記整数アンビギュイティ差分を、前記第１の受信機及び前記第２の受信機の相対位置誤差、並びに前記第１の搬送波位相の前記測定値と前記第２の搬送波位相の前記測定値との間の差分と関連付け、前記求めることにより、前記整数アンビギュイティ差分が反復的に更新されて、前記第１の搬送波位相の測定値及び前記第２の搬送波位相の測定値のセットにわたって前記相対位置誤差がほぼ０に低減されるとともに、前記第１の受信機の相対位置と前記第２の受信機の相対位置との間の距離が前記所定の距離に近付く、媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）に関し、より詳細には、位置推定のために衛星によって送出される搬送波信号のマルチパスの検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）は、モバイル受信機の、地球に対する地理的ロケーションを求めるのに用いることができる衛星のシステムである。ＧＮＳＳは、ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、Ｇｌｏｎａｓｓ及びＢｅｉＤｏｕを含む。種々の全地球航法衛星（ＧＮＳ）補正システムは、ＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳ信号データを受信することと、これらのＧＮＳＳデータを処理することと、ＧＮＳＳデータからＧＮＳＳ補正を計算することと、これらの補正をモバイル機器に提供することとを行うように構成されることが既知であり、モバイル機器の地理的位置のより迅速かつ正確な計算を達成するという目的を有している。
【０００３】
種々の位置推定方法が既知であり、これらの場合、位置計算は、いわゆる擬似距離（pseudo range）の反復測定値及び地球ベースのＧＮＳＳ受信機による搬送波位相観測値に基づいている。「擬似距離」又は「コード」観測値は、ＧＮＳＳ衛星信号の送信時点とこの衛星信号のローカル受信時点との間の差分を表しており、それゆえ、衛星の無線信号によってカバーされる地理的距離を含む。加えて、受信ＧＮＳＳ衛星信号の搬送波と、そのような信号の受信機内で生成されるコピーとの間のアライメントの測定により、衛星と受信機との間の見かけの距離を求めるための別の情報源が提供される。この対応する観測値は、「搬送波位相」と呼ばれ、これは、送信側衛星と受信機との相対運動に起因したドップラー周波数の積分値を表している。
【０００４】
全ての擬似距離観測値は、不可避的な誤差寄与を含み、これらの寄与の中には、受信機と送信機とのクロック誤差、及び大気の非ゼロの屈折率によって引き起こされる追加遅延、機器遅延、マルチパス効果、及び検出器雑音がある。全ての搬送波位相観測値は、この信号アライメントへのロックインが得られる前に経過した未知の整数個の信号サイクル及び／又は整数個の波長を更に含み、この数は、「搬送波位相アンビギュイティ」と称される。通常、観測値は測定、すなわち、一連の離散時点において受信機によってサンプリングされる。観測値が測定される時点のインデックスは、「エポック」と称される。既知の位置判断方法は、一般に、一連のエポックにおいてサンプリングされた観測値の測定値に基づいて、距離及び誤差成分について動的数値推定及び補正方式を伴う。
【０００５】
搬送波位相アンビギュイティを解く整数アンビギュイティ解法（ＩＡＲ）に基づく位置推定のいくつかの方法が提案されてきており、これらの方法において、搬送波位相アンビギュイティは、基準局のネットワークによるＧＮＳＳ観測値の測定に基づいて、リアルタイムにおいて推定される。例えば、いくつかの方法は、同じエポックにおいて異なる受信機によって測定された複数の搬送波位相、及び／又は異なる衛星によって送出された複数の搬送波位相の差分を得ることを用いる。例えば、受信機１の位置は既知であるが受信機２の位置は未知である場合、数値的求根及び最小二乗を用いて受信機２の位置を推定することが可能である場合がある。例えば、整数アンビギュイティの固定厳密点測位の方法を記載している特許文献１を参照されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／００７７２１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、多数の実用的な応用において、異なる複数の受信機の位置は未知である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
いくつかの実施形態は、搬送波位相測定値が、コード測定値よりも（約２桁）正確であるが、対流圏遅延及び電離層遅延、並びに、衛星と受信機との間を進行する搬送波信号の未知の整数個の波長に関連した搬送波位相アンビギュイティ等の未知のアンビギュイティを含むという認識に基づいている。アンビギュイティが求解された場合、搬送波位相測定値は、より正確な位置推定をもたらすことができる。搬送波位相測定値アンビギュイティは、複数の受信機、例えば２つの受信機によって受信された信号の差分を得ることによって部分的に求解することができ、それにより、アンビギュイティのうちの少なくとも幾分かが解消される。この差分において、アンビギュイティのうちの幾分かが解消されて除かれる。しかしながら、残りのアンビギュイティは、搬送波位相アンビギュイティを含む。
【０００９】
いくつかの実施形態は、或る搬送波信号において部分的に解かれた搬送波位相アンビギュイティでも、その搬送波信号のマルチパスを検出するためのインデックスとして用いることができるという理解に基づいている。それゆえ、受信機の位置を推定するのに必要なマルチパスを検出するために搬送波位相アンビギュイティの全てを解く必要はない。マルチパス検出の場合、受信機の既知の相対位置を用いた計算で十分である。マルチパスが検出されない場合、受信機の位置は、コード信号と衛星によって送出された搬送波信号とのうちの少なくとも一方を用いる種々の方法によって推定することができる。
【００１０】
具体的には、いくつかの実施形態は、異なる複数の受信機、例えば、第１の受信機と第２の受信機とによって測定された或る搬送波信号の搬送波位相同士の間の差分を得ることで、これらの測定値における搬送波位相アンビギュイティ同士の間の整数差分を推定する。本明細書において整数アンビギュイティ差分と称されるこの整数差分は、搬送波信号のマルチパスの存在を示すインデックスとして用いられる。例えば、マルチパスは、整数アンビギュイティ差分の値におけるインパルス変化に応答して検出することができる。
【００１１】
いくつかの実施形態は、整数アンビギュイティ差分は、搬送波位相アンビギュイティを知得することを伴わずとも求めることができるという理解に基づいている。例えば、整数アンビギュイティ差分は、衛星と第１の受信機及び第２の受信機との間の幾何学的関係を用いて求めることができ、それにより、整数アンビギュイティ差分を、第１の受信機及び第２の受信機の相対位置誤差、並びに第１の搬送波位相の測定値と第２の搬送波位相の測定値との間の差分と関連付ける。整数アンビギュイティ差分を知得することは、搬送波位相アンビギュイティを求めるのには不十分であるが、搬送波信号のマルチパスを示すインデックスとして機能するには十分である。
【００１２】
いくつかの実施形態では、整数アンビギュイティ差分は、測定値のセットにわたって更新されて、幾何学的関係における相対位置誤差が反復的に低減されるとともに、第１の受信機の相対位置と第２の受信機の相対位置との間の距離が所定の距離に近付く。相対位置誤差が０値に近づいている場合、幾何学的関係が整数アンビギュイティ差分を求めるのに用いられる。
【００１３】
いくつかの実施形態は、或る期間にわたって整数アンビギュイティ差分の値を追跡して、整数アンビギュイティ差分の追跡された値の分布の分散を生成する。この分布を用いて、整数アンビギュイティ差分の値におけるインパルス変化を検出することができる。例えば、１つの実施形態は、分布を確率分布として求めるとともに、この確率分布の分散を求める。この実施形態は、整数アンビギュイティ差分の値の分布からの偏差が分散よりも大きい場合、マルチパスを検出する。
【００１４】
いくつかの実施形態は、衛星のセットによって送出された搬送波信号におけるマルチパスの存在についてこれらの衛星をテストする。通常、衛星のセットは、位置推定のために少なくとも１つの衛星をリジェクトすることができる少なくとも６つの衛星を含む。例えば、１つの実施形態は、各衛星のマルチパスを個々に、他の衛星のテストから独立してテストする。この実施形態は、追加計算を必要とすることなく位置推定の正確性に影響を与えている特定の衛星を識別することを可能にする。
【００１５】
付加的に又は代替的に、１つの実施形態は、衛星のセットを集合的にテストする。この実施形態は、マルチパスが検出されない状況の計算負荷を低減する。しかしながら、マルチパスが検出された場合、この実施形態は、マルチパスを引き起こしている特定の衛星を識別する追加計算を実行する。
【００１６】
したがって、１つの実施形態は、衛星によって送出される搬送波信号の第１の搬送波位相を測定する第１の受信機であって、第１の搬送波位相は、衛星と第１の受信機との間を進行する搬送波信号の未知の整数個の波長として第１の搬送波位相アンビギュイティを含む、第１の受信機と、衛星によって送出される搬送波信号の第２の搬送波位相を測定する第２の受信機であって、第２の搬送波位相は、衛星と第２の受信機との間を進行する搬送波信号の未知の整数個の波長として第２の搬送波位相アンビギュイティを含む、第２の受信機と、第１の搬送波位相の測定値と第２の搬送波位相の測定値とにおける差分から、第１の搬送波位相アンビギュイティと第２の搬送波位相アンビギュイティとの間の整数アンビギュイティ差分を求めて、整数アンビギュイティ差分の値に基づいて搬送波信号のマルチパスを検出するプロセッサとを備える、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の測位システムを開示する。
【００１７】
別の実施形態は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）による位置推定の方法であって、全地球航法衛星システムは、第１の受信機と、第１の受信機から所定の距離にわたって空間的に離間した第２の受信機と、本方法を実施する記憶された命令と結び付けられたプロセッサとを備え、命令は、プロセッサによって実行されると、本方法の少なくともいくつかのステップを実行する、方法を開示する。本方法は、衛星によって送出される搬送波信号の第１の搬送波位相を測定することであって、第１の搬送波位相は、衛星と第１の受信機との間を進行する搬送波信号の未知の整数個の波長として第１の搬送波位相アンビギュイティを含むことと、衛星によって送出される搬送波信号の第２の搬送波位相を測定することであって、第２の搬送波位相は、衛星と第２の受信機との間を進行する搬送波信号の未知の整数個の波長として第２の搬送波位相アンビギュイティを含むことと、第１の搬送波位相の測定値と第２の搬送波位相の測定値とにおける差分から、第１の搬送波位相アンビギュイティと第２の搬送波位相アンビギュイティとの間の整数アンビギュイティ差分を求めることと、整数アンビギュイティ差分の値に基づいて搬送波信号のマルチパスを検出することと、マルチパスが検出された場合、衛星を位置推定からリジェクトすることと、マルチパスが検出されない場合、コード信号と衛星によって送出された搬送波信号とのうちの少なくとも一方を用いて、第１の受信機及び第２の受信機のうちの少なくとも一方の位置を推定することとを含む。
【００１８】
更に別の実施形態は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）による位置推定の方法を実行するプロセッサによって実行可能なプログラムを具現化した非一時的コンピューター可読記憶媒体であって、全地球航法衛星システムは、第１の受信機と、第１の受信機から所定の距離にわたって空間的に離間した第２の受信機とを備える、非一時的コンピューター可読記憶媒体を開示する。上記方法は、衛星によって送出される搬送波信号の第１の搬送波位相を測定することであって、第１の搬送波位相は、衛星と第１の受信機との間を進行する搬送波信号の未知の整数個の波長として第１の搬送波位相アンビギュイティを含むことと、衛星によって送出される搬送波信号の第２の搬送波位相を測定することであって、第２の搬送波位相は、衛星と第２の受信機との間を進行する搬送波信号の未知の整数個の波長として第２の搬送波位相アンビギュイティを含むことと、第１の搬送波位相の測定値と第２の搬送波位相の測定値とにおける差分から、第１の搬送波位相アンビギュイティと第２の搬送波位相アンビギュイティとの間の整数アンビギュイティ差分を求めることと、整数アンビギュイティ差分の値に基づいて搬送波信号のマルチパスを検出することと、マルチパスが検出された場合、衛星を位置推定からリジェクトすることと、マルチパスが検出されない場合、コード信号と衛星によって送出された搬送波信号とのうちの少なくとも一方を用いて、第１の受信機及び第２の受信機のうちの少なくとも一方の位置を推定することとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】いくつかの実施形態による全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）のブロック図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＧＮＳＳのいくつかの実施態様によって用いられる位置推定の方法のブロック図である。
【図２】マルチパス環境内を移動するＧＮＳＳ受信機の概略図である。
【図３】いくつかの実施形態による、相対位置誤差及び整数アンビギュイティ差分の反復的更新の概略図である。
【図４】いくつかの実施形態によって用いられる検出統計値の一例を示す図である。
【図５】いくつかの実施形態による、検出統計値を求める方法のブロック図である。
【図６】いくつかの実施形態による、集合的整数アンビギュイティ差分追跡の方法のブロック図である。
【図７Ａ】１つの実施形態による、或る期間にわたって収集されるスライディングウィンドウ測定内の集合的整数アンビギュイティ差分追跡の方法の概略図である。
【図７Ｂ】別の実施形態による、或る期間にわたって収集されるスライディングウィンドウ測定内の集合的整数アンビギュイティ差分追跡の方法の概略図である。
【図８】いくつかの実施形態によって用いられる受信機のブロック図である。
【図９】いくつかの実施形態による測位システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１Ａは、いくつかの実施形態による全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）のブロック図を示している。図１Ｂは、図１ＡのＧＮＳＳのいくつかの実施態様によって用いられる位置推定の方法のブロック図を示している。ＧＮＳＳは、衛星１０１によって送出された搬送波信号の第１の搬送波位相１６１を測定する（１６０）第１の受信機１３０を備える。第１の搬送波位相は、衛星と第１の受信機との間を進行する（１１０）搬送波信号の未知の整数個の波長として第１の搬送波位相アンビギュイティを含む。同様に、ＧＮＳＳは、衛星によって送出された搬送波信号の第２の搬送波位相１６７を測定する（１６５）第２の受信機１３１を備える。第２の搬送波位相は、衛星と第２の受信機との間を進行する（１１１）搬送波信号の未知の整数個の波長として第２の搬送波位相アンビギュイティを含む。
【００２１】
第１の受信機１３０は、第２の受信機１３１から所定の距離１４０にわたって空間的に離間されている。マルチパス検出は、第１の受信機及び第２の受信機に動作的に接続されたプロセッサ１５１によって実行される。例えば、プロセッサ１５１は、２つの受信機１３０及び１３１から位相ロックループ（ＰＬＬ）出力１３３及び１３５を収集して、マルチパス検出及び位置推定を実行する。
【００２２】
いくつかの実施形態は、或る搬送波信号において部分的に解かれた搬送波位相アンビギュイティでも、その搬送波信号のマルチパスを検出するためのインデックスとして用いることができるという理解に基づいている。それゆえ、受信機の位置を推定するのに必要なマルチパスを検出するために搬送波位相アンビギュイティの全てを解く必要はない。マルチパス検出の場合、受信機の既知の相対位置を用いた計算で十分である。マルチパスが検出されない場合、受信機の位置は、コード信号と衛星によって送出された搬送波信号とのうちの少なくとも一方を用いる種々の方法によって推定することができる。
【００２３】
具体的には、いくつかの実施形態は、異なる複数の受信機、例えば、第１の受信機と第２の受信機とによって測定された或る搬送波信号の搬送波位相同士の間の差分を得ることで、これらの測定値における搬送波位相アンビギュイティ同士の間の整数差分を推定する。本明細書において整数アンビギュイティ差分と称されるこの整数差分は、搬送波信号のマルチパスの存在を示すインデックスとして用いられる。例えば、マルチパスは、整数アンビギュイティ差分の値におけるインパルス変化に応答して検出することができる。
【００２４】
例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ１５１は、第１の搬送波位相１６１の測定値と第２の搬送波位相１６７の測定値とにおける差分から、第１の搬送波位相アンビギュイティと第２の搬送波位相アンビギュイティとの間の整数アンビギュイティ差分１７１を求めて（１７０）、この整数アンビギュイティ差分の値に基づいて搬送波信号のマルチパスを検出する（１７５）ように構成される。
【００２５】
例えば、いくつかの実施形態は、或る期間にわたって整数アンビギュイティ差分の値を追跡して、整数アンビギュイティ差分の追跡された値の分布１６３を生成する。プロセッサは、整数アンビギュイティ差分１７１を分布１６３と比較すること、例えば、整数アンビギュイティ差分１７１の、分布からの偏差の推定によって、マルチパスを検出する（１８０）。例えば、プロセッサは、或る時点において整数アンビギュイティ差分の値を求めたことに応答して、整数アンビギュイティ差分の、分布からの偏差が閾値を超えたときにマルチパスを検出することができる。マルチパスが検出された場合（１８０）、プロセッサは、その衛星を位置推定からリジェクトする（１８５）。マルチパスが検出されない場合、プロセッサは、整数アンビギュイティ差分の値を用いて分布を更新し（１８３）、コード信号と衛星によって送出された搬送波信号とのうちの少なくとも一方を用いて位置推定を実行する。
【００２６】
いくつかの例では、ＧＮＳＳは、列車の位置を推定する。例えば、２つのＧＮＳＳ受信機１３０及び１３１が、列車１２２上の異なる場所に設置される。搬送波位相二重位相差の場合、視野内にある衛星１０１、１０２、１０３、及び１０４のセットが用いられて、距離１１０、１１１、１２０、及び１２１にわたって進行する複数の搬送波信号が受信される。いくつかの実施形態では、衛星のセットは、少なくとも６つの衛星を含む。各々によって受信される各搬送波信号は、異なる整数アンビギュイティを含む。
【００２７】
いくつかの例では、ＧＮＳＳは、位置を推定するために、搬送波位相一重位相差（ＳＤ）及び／又は二重位相差（ＤＤ）を用いる。１つの衛星から送信された搬送波信号が２つの受信機によって受信された場合、第１の搬送波位相と第２の搬送波位相との間の差分は、搬送波位相における一重位相差（ＳＤ）と称される。アンテナのペアを用いて、２つの衛星からの無線信号から得られる搬送波位相におけるＳＤ同士の間の差分は、搬送波位相における二重位相差（ＤＤ）と呼ばれる。搬送波位相差分が、波長の数、例えばＬ１  ＧＰＳ信号の場合λ＝１９ｃｍの波長の数に変換される場合、これは、小数部分及び整数部分によって分離される。小数部分は、測位装置によって測定することができるが、一方、測位デバイスは、整数部分を直接測定することが可能ではない。したがって、整数部分は、整数バイアス又は整数アンビギュイティと称される。
【００２８】
いくつかの実施形態では、受信機Ａ１３０と受信機Ｂ１３１との間の物理距離は、固定され、ｌＡＢ＝｜｜ΔｒＡＢ｜｜として知得され、ここで、ΔｒＡＢ＝［ΔＸＡＢ  ΔＹＡＢ  ΔＺＡＢ］Ｔは、受信機Ａと受信機Ｂとの間の相対位置ベクトルであるとともに、そのインテグリティを確実にすることが望ましい関心の測定値である。Ｎ個の追跡される衛星のセットが視野内にあり、Ｎ＞＝６である。いくつかの実施形態は、Ｍ個の時点の単一周波数（Ｌ１）ＧＰＳ信号測定値を用いてマルチパスを求める。
【００２９】
図２は、マルチパス環境内を移動する（２１１）ＧＮＳＳ受信機２００の概略図を示している。ＧＮＳＳ受信機２００は、ＧＮＳＳ衛星２１６及び２１８からのそれぞれＧＮＳＳ信号２０４、２０６、２０８、及び２１０のうちの幾分かを部分的に遮断する構造物２０２の近位に配置され得る。構造物２０２は、一例として、建築物、渓谷の壁等の自然環境構造又は高層建築物を有する市街における通り等の人工環境構造とすることができる。一方で、構造物２０２は、ＧＮＳＳ衛星２２０、及び２２２からのＧＮＳＳ信号２１２、及び２１４は遮断しない。ＧＰＳ２００が移動するにつれて、異なる衛星からの遮断されるＧＰＳ信号及び受信されるＧＰＳ信号の組み合わせは、経時的に変化する。
【００３０】
この例では、ＧＮＳＳアンテナ２２３は、各ＧＮＳＳ衛星２１６、２１８、２２０、及び２２２から、遮断物又は構造物２０２内のあり得るオブジェクトから反射された複数のパスを介して信号を受信する。マルチパス信号により、強め合う干渉又は弱め合う干渉がもたらされる可能性があり、ただし、強め合う干渉は信号パワーを増加させ、弱め合う干渉は信号パワーを減少させる。一般に、ＧＮＳＳアンテナ２２３が、「フラットフェージング（flat fading）」としても知られる弱め合うマルチパス干渉を受信する場合、信号は、復元することができない。
【００３１】
具体的には、一例として、ＧＮＳＳ信号２０４及び２０８は、構築物２０２の一部２２０によって遮断される一方、ＧＮＳＳ信号２０６、２１０、２１２、及び２１４は、自由空間２２４を通過する。ただし、この例では、ＧＮＳＳ信号２１２及び２１４のみがＧＮＳＳ受信機２００によって直接受信される一方、ＧＮＳＳ信号２０６及び２１０は、それぞれ別の構造体２３２から反射されたマルチパスＧＮＳＳ信号２２８及び２３０を介してＧＮＳＳ受信機２００によって間接的に受信される。
【００３２】
マルチパス伝播の別の起こり得る形態は、利用可能な直接視線ＧＮＳＳ信号の、そのＧＮＳＳ信号の反射した、非視線の又は遅延したバージョンとの組み合わせである。この場合、ＧＮＳＳ信号の２つのバージョンは、潜在的に異なる振幅、位相、及び周波数を有する可能性がある。本発明の種々の実施形態は、いかなるタイプのマルチパスＧＮＳＳ信号の存在も検出するように設計されている。
【００３３】
マルチパスＧＮＳＳ信号は正確度の低下を招き、かつ、衛星航法において正確度は過去の主目標であったとともに現在の主目標であり続けているので、種々の実施形態は、衛星航法のためのマルチパスＧＰＳ信号の使用を回避する。受信ＧＮＳＳ信号のパラメータを比較することによって、これらの実施形態は、ＧＮＳＳ航法において、ＧＮＳＳ受信機との直接視線（ＬＯＳ）を有する衛星を選択し、それらの衛星のみのＧＰ  ＧＮＳＳ  Ｓ信号を用いることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態は、整数アンビギュイティ差分は、衛星と第１の受信機及び第２の受信機との間の幾何学的関係を用いて求めることができ、それにより、整数アンビギュイティ差分を、第１の受信機及び第２の受信機の相対位置誤差、並びに第１の搬送波位相の測定値と第２の搬送波位相の測定値との間の差分と関連付けるという理解に基づいている。整数アンビギュイティ差分を知得することは、搬送波位相アンビギュイティを求めるのには不十分であるが、搬送波信号のマルチパスを示すインデックスとして機能するには十分である。
【００３５】
図３は、いくつかの実施形態による、相対位置誤差及び整数アンビギュイティ差分の反復的更新の概略図を示している。
【００３６】
それらの実施形態では、整数アンビギュイティ差分は、測定値のセットにわたって更新されて、幾何学的関係における相対位置誤差が反復的に低減されるとともに、第１の受信機の相対位置と第２の受信機の相対位置との間の距離が所定の距離に近付く。相対位置誤差が０値に近づいている場合、幾何学的関係が整数アンビギュイティ差分を求めるのに用いられる。
【００３７】
例えば、プロセッサ１５１は、衛星と第１の受信機及び第２の受信機との間の幾何学的関係３１０に従って整数アンビギュイティ差分を求め（３３０）、それにより、整数アンビギュイティ差分を、第１の受信機及び第２の受信機の相対位置誤差、並びに第１の搬送波位相の測定値と第２の搬送波位相の測定値との間の差分と関連付ける。上記求めることにより、整数アンビギュイティ差分が反復的に更新されて（３２０）、第１の搬送波位相の測定値及び第２の搬送波位相の測定値のセットにわたって相対位置誤差が低減されるとともに、第１の受信機の相対位置と第２の受信機の相対位置との間の距離が所定の距離に近付く（３４０）。
【００３８】
例えば、幾何学的関係は、
【数１】
0006887497.tif 000002
を含み、ここで、∇Δβは、整数アンビギュイティ差分であり、Δｘ（ｋ，ｎ）は、反復ｎ及び測定値ｋにおける第１の受信機及び第２の受信機の相対位置誤差であり、ｌ（ｋ，ｎ）は、第１の搬送波位相の測定値と第２の搬送波位相の測定値との間の差分であり、Ａ（ｋ，ｎ）は、衛星と第１の受信機及び第２の受信機との間の幾何学的関係の幾何行列であり、λは、第１の搬送波信号の波長及び第２の搬送波信号の波長であり、
【数２】
0006887497.tif 000003
は、測定値＋雑音における誤差を表している。
【００３９】
この幾何学的関係を用いて、１つの実施形態は、その期間にわたって収集されたＭ個の測定値のセットについての相対位置誤差を反復的に更新して（３２０）、最後の反復ｎｅｎｄにおいて
【数３】
0006887497.tif 000004
３４０を駆動するか又は強制し、
【数４】
0006887497.tif 000005
に従って最後の反復の後に整数アンビギュイティ差分を求める（３３０）。
【００４０】
例えば、受信機Ａ（ＲＡ）において受信される搬送波位相測定値は、
【数５】
0006887497.tif 000006
によって与えられ、ここで、λは、波長であり、ｃは、光の速さを示し、
【数６】
0006887497.tif 000007
は、ＲＡから衛星ｉまでの距離であり、δＡは、受信機クロックバイアスであり、δｉは、衛星クロックバイアスであり、
【数７】
0006887497.tif 000008
は、対流圏遅延であり、
【数８】
0006887497.tif 000009
は、電離層遅延であり、
【数９】
0006887497.tif 000010
は、整数アンビギュイティであり、
【数１０】
0006887497.tif 000011
は、搬送波位相測定値誤差である。
【００４１】
２つの受信機の間の一重位相差（ＳＤ）搬送波位相は、
【数１】
0006887497.tif 000012
によって与えられ、これは、２つの受信機において大気遅延差分が存在しない、すなわち、
【数２】
0006887497.tif 000013
であるという仮定の下、
【数３】
0006887497.tif 000014
によって近似することができる。これは、ｌＡＢ≦１０ｋｍの短い相対距離の場合に妥当であることが述べられている。また、
【数４】
0006887497.tif 000015
、及び
【数５】
0006887497.tif 000016
も規定される。２つの衛星ｉ及びｊからの搬送波位相測定値を用いることによって、二重位相差（ＤＤ）搬送波位相は、
【数６】
0006887497.tif 000017
によって与えられ、ここで、
【数７】
0006887497.tif 000018
である。
【００４２】
二重位相差搬送波位相又は一重位相差搬送波位相と統合されたＩＡＲベースインテグリティモニタリングの展開において、いくつかの実施形態は、以下の仮定を用いる。
・受信機のうちの少なくとも１つについて、コード位相測定値による擬似距離解が利用可能であり、ここで、これはＢであると仮定され、時点ｋにおける受信機Ｂの擬似距離解は、
【数１８】
0006887497.tif 000019
によって与えられ、ここで、
【数１９】
0006887497.tif 000020
は、時点ｋについての受信機Ｂにおける推定受信時点を示している。
・受信機Ａの擬似距離解は、
【数２０】
0006887497.tif 000021
に基づいて、
【数２１】
0006887497.tif 000022
によって与えられる。
【００４３】
一般性を失うことなく、
【数２２】
0006887497.tif 000023
及び添字ＡＢは、表記を簡略化するために以下の方程式には含まれないことに留意されたい。受信機Ｂから得られるコード位相解を用いて、ＳＤ搬送波位相測定値及びＤＤ搬送波位相測定値は、
【数２３】
0006887497.tif 000024
と書き換えることができ、ここで、
【数２４】
0006887497.tif 000025
及び
【数２５】
0006887497.tif 000026
は、後続する整数アンビギュイティ解法反復中に同時に更新される必要がある擬似距離測定値を示し、一方で、
【数２６】
0006887497.tif 000027
及び
【数２７】
0006887497.tif 000028
は、上記で述べたように既に利用可能であり、したがって、これが、上に添えられる記号「〜」と「＾」とにおける差である。受信機Ｂにおける推定距離は、それぞれ、
【数２８】
0006887497.tif 000029
及び
【数２９】
0006887497.tif 000030
によって与えられ、ここで、ｒｉ及びｒｊは、衛星ｉ及びｊの位置である。
【００４４】
一方で、推定される距離
【数３０】
0006887497.tif 000031
及び
【数３１】
0006887497.tif 000032
は、受信機Ａの位置に対して非線形であるので、まず、以下のように、
【数３２】
0006887497.tif 000033
の現在の（第ｎの）反復に対して、衛星ｉから受信機Ａへの方向において１次線形化が適用される。
【数３３】
0006887497.tif 000034
ここで、
【数３４】
0006887497.tif 000035
であり、ただし、
【数３５】
0006887497.tif 000036
は、相対距離における変位増分を示し、
【数３６】
0006887497.tif 000037
は、時点ｋにおける２つの受信機の間の相対距離ベクトルの第ｎの推定値を示している。次の反復について、
【数３７】
0006887497.tif 000038
及び
【数３８】
0006887497.tif 000039
は、以下、すなわち、
【数３９】
0006887497.tif 000040
のように更新することができる。
【数４０】
0006887497.tif 000041
は、時点ｋ及び反復ｎについて提案される手法によって提供される最適解を示している。（９）において、時点ｋについての反復ｎにおける衛星ｉから受信機Ａまでの単位ベクトルを示しており、それにより、Ｊ１は、衛星ｉから受信機Ａへの方向上の
【数４１】
0006887497.tif 000042
の射影を示していることに留意されたい。
【００４５】
（１０）を（８）に置き換えることにより、ＳＤ搬送波位相及びＤＤ搬送波位相について以下の形式を有することができる。
【数４２】
0006887497.tif 000043
【００４６】
したがって、（１２）及び（１３）から、以下の形式を有することができる。
【数４３】
0006887497.tif 000044
ここで、
【数４４】
0006887497.tif 000045
及び
【数４５】
0006887497.tif 000046
である。
【００４７】
いくつかの実施形態は、衛星のセットによって送出された搬送波信号におけるマルチパスの存在についてこれらの衛星をテストする。通常、衛星のセットは、位置推定のために少なくとも１つの衛星をリジェクトすることができる少なくとも６つの衛星を含む。例えば、１つの実施形態は、各衛星のマルチパスを個々に、他の衛星のテストから独立してテストする。この実施形態は、追加計算を必要とすることなく位置推定の正確性に影響を与えている特定の衛星を識別することを可能にする。
【００４８】
付加的に又は代替的に、１つの実施形態は、衛星のセットを集合的にテストする。この実施形態は、マルチパスが検出されない状況の計算負荷を低減する。しかしながら、マルチパスが検出された場合、この実施形態は、マルチパスを引き起こしている特定の衛星を識別する追加計算を実行する。
【００４９】
例示の実施形態
いくつかの実施形態では、整数アンビギュイティ解法（ＩＡＲ）ベース方法は、１つ又は複数の衛星の視線外（ＮＬＯＳ：non-light-of-sight）信号によって誘発される受信ＧＮＳＳ信号上の擾乱を検出するとともにこの擾乱を求めるように設計される。この方法は、鉄道車両上に配置された２つの受信機から収集される一重位相差（ＳＤ）搬送波位相測定値又は二重位相差（ＤＤ）搬送波位相測定値を用いて、スライディングウィンドウ方式においてＩＡＲを実行する。ＩＡＲは、後に利用されて、ＮＬＯＳ効果を検出する検出統計値が形成される。いくつかの実施態様では、１つの衛星の場合又は複数の衛星の場合においてＮＬＯＳ信号によって影響を受けた衛星を更に求める衛星除外手順が実行される。それらの実施形態は、ＳＤ／ＤＤ搬送波位相相対位置解の正確性を維持することにおいてコード測定値ではなく搬送波位相測定値上の擾乱に対する高い感度を利用する。
【００５０】
Ｎ個の追跡される衛星の協調を用いるＳＤ搬送波位相
１つの実施形態では、Ｎ個の追跡される衛星の協調を用いて、２Ｎ個の搬送波位相測定値が利用可能であり、ＳＤ搬送波位相測定値ベクトルは、以下によって与えられる。
【数４６】
0006887497.tif 000047
【００５１】
（１４）に従って、（１６）は、以下のように評価される。
【数４７】
0006887497.tif 000048
ここで、
【数４８】
0006887497.tif 000049
である。
【００５２】
Ｎ個の追跡される衛星の協調を用いるＤＤ搬送波位相
１つの実施形態では、Ｎ個の追跡される衛星の協調を用いて、２Ｎ個の搬送波位相測定値が利用可能である。第１の衛星を基準衛星として用いて、ＤＤ搬送波位相測定値ベクトルは、以下のように与えられる。
【数４９】
0006887497.tif 000050
【００５３】
（１５）に従って、（１９）は、以下のように評価される。
【数５０】
0006887497.tif 000051
ここで、
【数５１】
0006887497.tif 000052
である。
【００５４】
相対位置及び整数アンビギュイティのバッチ推定
この実施形態では、ＤＤ搬送波位相測定値についての説明のみが一例として提示される。なぜならば、ＳＤ搬送波位相は、同じ方法論を共有するためである。
【００５５】
Ｍ個の二重位相差搬送波位相測定値ベクトルのセットについて、Δｘｋ，ｎ及び∇Δβの推定値を、以下のように残差の平方の和を最小化することによって得ることができる。
【数５２】
0006887497.tif 000053
ここで、
【数５３】
0006887497.tif 000054
であり、ここで、１Ｍは、１からなるＭ×１ベクトルを示しており、ＩＮ−１は、（Ｎ−１）×（Ｎ−１）単位行列を示しており、Ｎは、クロネッカー積を示している。
【００５６】
同等の誤差共分散行列
【数５４】
0006887497.tif 000055
は、以下によって規定される。
【数５５】
0006887497.tif 000056
【００５７】
（２２）を平方根情報形式に変換するために、コレスキー分解（ＲＴＲ＝Ｑ−１）を雑音白色化として適用し、すなわち、以下を得る。
【数５６】
0006887497.tif 000057
ここで、
【数５７】
0006887497.tif 000058
である。
【００５８】
整数アンビギュイティを、増分的相対距離から隔離するために、以下のように変換に基づくＱＲ分解を適用する。
【数５８】
0006887497.tif 000059
Ｑａは、Ｍ（Ｎ−１）×Ｍ（Ｎ−１）正規直交行列であり、
【数５９】
0006887497.tif 000060
及び
【数６０】
0006887497.tif 000061
は、正方上三角行列であり、一方で、
【数６１】
0006887497.tif 000062
は、正則行列である。この正規直交行列をｙに適用することにより、
【数６２】
0006887497.tif 000063
がもたらされ、ここで、
【数６３】
0006887497.tif 000064
は、ロケーション及び整数アンビギュイティのために十分な共同統計値であり、
【数６４】
0006887497.tif 000065
は、整数アンビギュイティのために十分な統計値であり、
【数６５】
0006887497.tif 000066
は、残差を反映する。
【００５９】
ここで、（２６）を適用することにより、（２４）を以下のように評価することができる。
【数６６】
0006887497.tif 000067
【００６０】
各反復において、Δｘの最適な推定値は、以下のように与えられる。
【数６７】
0006887497.tif 000068
ここで、反復ｎにおける∇Δβの浮動小数点解は、以下のように得られる。
【数６８】
0006887497.tif 000069
【００６１】
（２１）において、ｌｋ，ｎは、雑音∇Δβ、及び反復ｎにおける補正項Δｘｋ，ｎを含むことを想起すると、反復が継続するにつれて、以下がもたらされる。
【数６９】
0006887497.tif 000070
【００６２】
反復が収束した（ｎ＝ｎｅｎｄ）後、∇Δβの整数推定値は、以下によって計算される。
【数７０】
0006887497.tif 000071
【００６３】
いくつかの実施形態は、第１の受信機及び第２の受信機は、衛星のセットによって送出される搬送波信号のセットを受信する。そのために、幾何学的関係３１０は、第１の受信機及び第２の受信機と衛星のセットにおける衛星の各々との間の幾何学的関係の組み合わせを含み、整数アンビギュイティ差分は、搬送波信号のセットの整数アンビギュイティ差分の組み合わせである。
【００６４】
この実施形態は、全ての衛星をともに追跡することから収集された統計値に基づいて集合的整数アンビギュイティ差分を求める。この実施形態は、マルチパスが検出されない状況の計算負荷を低減する。しかしながら、マルチパスが検出された場合、この実施形態は、追加計算を実行して、マルチパスを引き起こしている特定の衛星を識別する。
【００６５】
図４は、いくつかの実施形態によって用いられるＩＡＲベース検出統計値を示している。（Ｎ−１）個のペアの衛星及びＭ個の時点についてのＩＡＲを含む行列４００が形成される。行列４００内で、（Ｎ−１）×Ｗ１部分行列は、以前に得られてメモリ内に維持されるＩＡＲのセットを示している。
【００６６】
図５は、いくつかの実施形態による、検出統計値を求める方法５１０のブロック図を示している。この方法は、ＩＡＲのセット、及び時点ｔについての整数アンビギュイティ差分
【数８】
0006887497.tif 000072
のセット、及び第ｎのペアの衛星に基づいている。
【００６７】
この方法は、検出行列４００を形成し（５１１）、
【数７２】
0006887497.tif 000073
に従って第ｎの衛星についての平均を計算し（５１２）、ここで、Ｗ１は、測定値が収集されるスライディング期間を示している。
【００６８】
次に、この方法は、整数アンビギュイティ差分の値の標準偏差（ＳＴＤ）を求める（５１３）。
【数７３】
0006887497.tif 000074
【００６９】
この方法は、各搬送波信号の整数アンビギュイティ差分の現在の値
【数７４】
0006887497.tif 000075
と、以前に得られて維持されている値
【数７５】
0006887497.tif 000076
との間のＳＴＤを求め（５１４）、方法５１０の出力である１つの整数アンビギュイティ総和値にする（５１５）。
【数７６】
0006887497.tif 000077
【００７０】
図６は、いくつかの実施形態による、集合的整数アンビギュイティ差分追跡の方法のブロック図を示している。これらの実施形態では、マルチパスを検出したことに応答して、プロセッサは、組み合わせから特定の衛星の寄与度を除去し、マルチパスの計算を反復して、マルチパスが上記特定の衛星によって引き起こされたものであるか否かを判断する。
【００７１】
例えば、１つの実施態様では、この実施形態は、衛星の異なる組み合わせについての整数アンビギュイティ差分の分布のパラメータを求めて（６１０）、パラメータのセットを生成する。各組み合わせは、衛星のセットから異なる衛星を除去することによって形成される。この実施形態は、パラメータのセットからの各パラメータを、衛星のセットについて求められた分布のパラメータと比較して（６２０）、統計的差分のセットを生成し、最小の統計的差分に対応する組み合わせに存在しない衛星を、マルチパスを引き起こしている特定の衛星として選択する（６３０）。
【００７２】
図７Ａは、１つの実施形態による、或る期間にわたって収集されるスライディングウィンドウ測定内の集合的整数アンビギュイティ差分追跡の方法の概略図を示している。このために、各反復の測定値が、スライディングウィンドウ７０１、７０２、７０３、及び７０４について求められる。各サンプルにおいて、ＩＡＲ方法が合計ＴＷのデータに適用され（ＴＷ＝Δｔ＊Ｍであり、ここで、Δｔは、２つの測定時点間の間隔である）、ＳＤ及びＤＤについてのＩＡＲ
【数７７】
0006887497.tif 000078
が得られる。スライディングステップがＴｓｔｅｐによって示され（７１０）、これは、２つの隣接するサンプル間の時間間隔である。
【００７３】
サンプルｓにおいて、受信機によって得られたＩＡＲに基づいて、検出統計値
【数７８】
0006887497.tif 000079
が逐次的に形成される（７０１），．．．，（７０４）。（７１１）において、ηｓ＞２σである場合（ここで、σは、（５１３）から計算されるＳＴＤである）、サンプルｓにおいてＩＡＲ内にＮＬＯＳが存在することが明示される。そうではない場合、このＩＡＲは、通常のＩＡＲ内にあることが認識される。
【００７４】
ステップ（７２０）において、利用可能な衛星の数がＤＤについてＮｒｅｑ＝７又はＳＤについてＮｒｅｑ＝６を超えた場合（７２９）、次のステップ（７３０）は、いずれの衛星がこのＮＬＯＳ擾乱をもたらしたのかを、除外プロセスを実行することによって調査することである。衛星の数がこれらの値以下である場合、サンプルｓにおいてＩＡＲについてインテグリティ警告を発行し（７２１）、次のサンプルｓ＋１に移行して次のウィンドウについて繰り返す。
【００７５】
除外手順が実施される。すなわち、チャネル１〜Ｎから、（７３１）〜（７３３）は、或る特定のチャネルからの衛星をリストから除外し、次に、ＩＡＲを実行して検出統計値を得る。チャネルｉを除外することによって得られた検出統計値は、
【数７９】
0006887497.tif 000080
と表現される。
【数８０】
0006887497.tif 000081
から
【数８１】
0006887497.tif 000082
について、
これらの統計値のうちの１つのみが
【数８２】
0006887497.tif 000083
を満たすべきであり（７４１）、他の除外は、
【数８３】
0006887497.tif 000084
をもたらす（７４０）。
【数８４】
0006887497.tif 000085
をもたらすそのチャネルの衛星が、ＮＬＯＳの影響を受けている衛星と判定される（７４２）。さらに、この実施形態は、
【数８５】
0006887497.tif 000086
の後続する計算のための現在のサンプルのΔβ／∇Δβとして
【数８６】
0006887497.tif 000087
を記録し（７４２）、検出行列４００を更新する。
【００７６】
図７Ｂは、別の実施形態による、或る期間にわたって収集されるスライディングウィンドウ測定内の集合的整数アンビギュイティ差分追跡の方法の概略図を示している。この実施形態も、スライディングウィンドウ方式においてＩＡＲを実行する（７０３）、（７０４）。（７３１）、（７３２）、及び（７３３）までの処理は、図７Ａの実施形態についての処理と同じである。しかしながら、図７Ａにおける除外ステップ（７４０）及び（７４１）は、図７Ｂの実施形態では（７５０）、（７６０）、及び（７７０）におけるステップとして拡張される。
【００７７】
各時点において、１〜Ｎからの１つのチャネルの除外の後、統計値
【数８７】
0006887497.tif 000088
を計算し、これは、第ｉの衛星が除外されていることを示している。
【数８８】
0006887497.tif 000089
のセットは、
【数８９】
0006887497.tif 000090
より小さい統計値の数を示している。２つの衛星がＮＬＯＳを引き起こす場合、（７５０）において、この実施形態は、大きさの観点で
【数９０】
0006887497.tif 000091
をソートし、衛星除外候補Ｘｃのために小さい順に３つ選ぶ。（７６０）において、３つの考えられるＮＬＯＳ衛星ペアについて、
【数９１】
0006887497.tif 000092
を計算し、その後、（７７０）において、この時点における搬送波位相測定値内のＮＬＯＳ信号を引き起こしている衛星ｉ及びｊを示す
【数９２】
0006887497.tif 000093
を満たす１つのペアを選ぶ。対応するＩＡＲが、検出行列４００を更新することから除外される。
【００７８】
図８は、いくつかの実施形態によって用いられる受信機のブロック図を示している。マルチパス８０７の存在を検出するのに必要な測定値は、位置が推定されるプロセスの一部として受信機内で局所的に計算される。例えば、アンテナ８０１は、衛星信号を、空気中を伝播するものから、受信機の配線中を伝播するものへと適合させる。アンテナ後、及び取得前では、受信信号は、各衛星によって送出される信号の総和から構成される。増幅器８０２が、更なる処理のために信号を強化するように設計される。取得８０３は、各受信衛星信号の位相及び周波数の推定値を供給することによって追跡処理を初期化する。追跡ユニットは、搬送波８０６及びコード追跡８０４のために経時的に各衛星信号の位相及び周波数の測定値を推定及び提供するというタスクを負っている。コード追跡８０４は、データメッセージを求めて処理する（８０５）のに用いられる。搬送波追跡８０６は、マルチパスを求める（８０７）のに用いられる。
【００７９】
いくつかのＧＰＳ受信機は、単一の受信機についていくつかのアンテナを有することができるが、いくつかのアンテナと多数の受信機との組み合わせが想定可能である。１つの実施形態は、アンテナとして、多数の受信機を有する複数のアンテナを用いる。アンテナは空間的に隔置され、それにより、受信機が同じ衛星信号上の観測搬送波周波数同士の間の差分を検出することが可能になる。
【００８０】
図９は、いくつかの実施形態による測位システム９００のブロック図を示している。システム９００は、列車１２２等の車両の内部に実装することができる。付加的又は代替的に、システム９００は、車両１２２に通信可能に接続することができる。
【００８１】
システム９００は、カメラ９１０、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）９３０、プロセッサ９５０、メモリ９６０、送受信機９７０、及びディスプレイ／スクリーン９８０のうちの１つ又は組み合わせを備えることができる。これらは、接続９２０を通じて他の構成要素に動作的に結合することができる。接続９２０は、バス、ライン、ファイバー、リンク又はそれらの組み合わせを含むことができる。システムは、種々の実施形態の種々のマルチパス及び位置推定方法９５５を実施するように構成される。
【００８２】
送受信機９７０は、例えば、１つ以上のタイプの無線通信ネットワークを通じて１つ以上の信号を送信することを可能にする送信機と、１つ以上のタイプの無線通信ネットワークを通じて送信された１つ以上の信号を受信する受信機とを備えることができる。送受信機９７０は、様々な技術に基づいて無線ネットワークとの通信を可能にすることができる。これらの技術は、標準規格のＩＥＥＥ８０２．１１ファミリーに基づくことができるフェムトセル、Ｗｉ−Ｆｉネットワーク又は無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、標準規格のＩＥＥＥ８０２．１５ｘファミリーに基づくＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離場通信（ＮＦＣ）、ネットワーク等の無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、及び／又はＬＴＥ、ＷｉＭＡＸ等の無線ワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）等であるが、これらに限定されるものではない。システム９００は、有線ネットワークを通じて通信する１つ以上のポートを備えることもできる。
【００８３】
いくつかの実施形態では、システム９００は、ＣＣＤセンサー若しくはＣＭＯＳセンサー、レーザー及び／又はカメラ等の画像センサー９１０を備えることができる。この画像センサーは、以下では「センサー９１０」と呼ばれる。例えば、センサー９１０は、光画像を電子画像又はデジタル画像に変換することができ、取得された画像をプロセッサ９５０に送信することができる。付加的又は代替的に、センサー９１０は、シーン内のターゲット物体から反射された光を検知し、捕捉された光の強度をプロセッサ９５０にサブミットすることができる。
【００８４】
いくつかの実施形態では、プロセッサ９５０は、ＩＭＵ９３０から入力を受信することもできる。他の実施形態では、ＩＭＵ９３０は、３軸加速度計（複数の場合もある）、３軸ジャイロスコープ（複数の場合もある）、及び／又は磁気計（複数の場合もある）を備えることができる。ＩＭＵ９３０は、速度、方位、及び／又は他の位置関連情報をプロセッサ９５０に提供することができる。いくつかの実施形態では、ＩＭＵ９３０は、測定された情報を、センサー９１０による各画像フレームの捕捉と同期して出力することができる。いくつかの実施形態では、ＩＭＵ９３０の出力は、プロセッサ９５０がセンサー測定値を融合し及び／又は融合された測定値を更に処理するのに部分的に用いられる。
【００８５】
また、システム９００は、カラー画像及び／又は深度画像等の画像をレンダリングするスクリーン又はディスプレイ９８０を備えることができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ９８０は、センサー９１０によって捕捉されたライブ画像、融合画像、拡張現実（ＡＲ）画像、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）、及び他の番組（program：プログラム）出力を表示するのに用いることができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ９８０は、ユーザーが、仮想キーボード、アイコン、メニュー、又は他のＧＵＩ、ユーザージェスチャー及び／又はスタイラス及び他の筆記用具等の入力デバイスの或る組み合わせを介してデータを入力することを可能にするタッチスクリーンを備えることができ及び／又はこのようなタッチスクリーンとともに収容することができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ９８０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ディスプレイ又は有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイ等の発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイを用いて実施することができる。他の実施形態では、ディスプレイ９８０は、ウェアラブルディスプレイとすることができる。いくつかの実施形態では、融合の結果をディスプレイ９８０にレンダリングすることもできるし、システム９００の内部又は外部に存在することができる異なるアプリケーションにサブミットすることもできる。
【００８６】
例示的なシステム９００は、図示した機能ブロックのうちの１つ以上の追加、組み合わせ、又は省略等によって、本開示と整合性を有するように様々な方法で変更することもできる。例えば、いくつかの構成では、システム９００は、ＩＭＵ９３０又は送受信機９７０を備えていない。さらに、いくつかの特定の例示の実施態様では、システム９００は、周辺光センサー、マイクロフォン、音響センサー、超音波センサー、レーザーレンジファインダー等の様々な他のセンサー（図示せず）を備える。いくつかの実施形態では、システム９００のいくつかの部分は、１つ以上のチップセット等の形態を取る。
【００８７】
プロセッサ９５０は、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの組み合わせを用いて実現することができる。プロセッサ９５０は、センサー融合及び／又は融合した測定値を更に処理するための方法に関連付けられる計算手順又はプロセスの少なくとも一部を実行するように構成可能な１つ以上の回路を表すことができる。プロセッサ９５０は、メモリ９６０から命令及び／又はデータを引き出す。プロセッサ９５０は、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、中央及び／又はグラフィカル処理ユニット（ＣＰＵ及び／又はＧＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コントローラー、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサ、埋め込みプロセッサコア、電子デバイス、本明細書において記述される機能を実行するように設計された他の電子ユニット、又はその組み合わせを用いて実現することができる。
【００８８】
メモリ９６０は、プロセッサ９５０の内部に、及び／又はプロセッサ９５０の外部に実装することができる。本明細書において使用されるときに、「メモリ」という用語は、任意のタイプの長期、短期、揮発性、不揮発性又は他のメモリを指しており、任意の特定のタイプのメモリ若しくはメモリの数、又はメモリが記憶される物理媒体のタイプに制限されるべきではない。いくつかの実施形態では、メモリ９６０は、自動化駐車を容易にするプログラムコードを保持する。
【００８９】
例えば、メモリ９６０は、搬送波位相測定値、並びに、ＩＭＵ９３０及び他のセンサーによって提供されるデータを記憶することができる。メモリ９６０は、車両のジオメトリ、駐車空間のマップ、車両の運動学的モデル、車両の動的モデル、衛星と受信機との間の幾何学的関係を記憶するメモリを格納することができる。一般に、メモリ９６０は、任意のデータ記憶機構を表すことができる。メモリ９６０は、例えば、一次メモリ及び／又は二次メモリを含むことができる。一次メモリは、例えば、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリ等を含むことができる。図９においてプロセッサ９５０とは別であるように示されるが、一次メモリの全て若しくは一部をプロセッサ９５０内に設けることができるか、又はそうでなくても、プロセッサ９５０と同一の場所に配置し、及び／又はプロセッサ９５０に結合することができることは理解されたい。
【００９０】
二次メモリは、例えば、一次メモリと同じ、又は類似のタイプのメモリ、及び／又は例えば、フラッシュ／ＵＳＢメモリドライブ、メモリカードドライブ、ディスクドライブ、光ディスクドライブ、テープドライブ、ソリッドステートドライブ、ハイブリッドドライブ等の１つ以上のデータ記憶デバイス又はシステムを含むことができる。或る特定の実施態様において、二次メモリは、取外し可能な媒体ドライブ（図示せず）内の非一時的コンピューター可読媒体に動作的に収容可能であるか、又は別の方法で、動作的に構成可能とすることができる。いくつかの実施形態において、非一時的コンピューター可読媒体は、メモリ９６０及び／又はプロセッサ９５０の一部を形成する。
【００９１】
本発明の上記で説明した実施形態は、多数の方法のうちの任意のもので実施することができる。例えば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせを用いて実施することができる。ソフトウェアで実施される場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピューターに設けられるのか又は複数のコンピューター間に分散されるのかにかかわらず、任意の適したプロセッサ又はプロセッサの集合体において実行することができる。そのようなプロセッサは、１つ以上のプロセッサを集積回路部品に有する集積回路として実装することができる。ただし、プロセッサは、任意の適したフォーマットの回路類を用いて実装することができる。
【００９２】
また、本発明の実施形態は、例が提供された方法として実施することができる。この方法の一部として実行される動作は、任意の適切な方法で順序付けすることができる。したがって、動作が示したものと異なる順序で実行される実施形態を構築することができ、これには、例示の実施形態では一連の動作として示されたにもかかわらず、いくつかの動作を同時に実行することを含めることもできる。
【００９３】
請求項の要素を修飾する、特許請求の範囲における「第１」、「第２」等の序数の使用は、それ自体で、１つの請求項の要素の別の請求項の要素に対する優先順位も、優位性も、順序も暗示するものでもなければ、方法の動作が実行される時間的な順序も暗示するものでもなく、請求項の要素を区別するために、単に、或る特定の名称を有する１つの請求項の要素を、同じ（序数の用語の使用を除く）名称を有する別の要素と区別するラベルとして用いられているにすぎない。
【図１Ａ】
0006887497.tif 000098
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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