(57)【要約】  急速探索スタートアッププロセスを実施するために衛星測位システム(SPS)受信機ならびに/あるいは他の同様の機器または装置(複数可)内で動作可能にすることができ、かつ/またはそれらと共に使用される方法および機器が提供される。
2012511161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星測位システム(SPS)受信機を初期化する際に使用される方法であって、
初期探索順序に従って受信RF信号内の複数のSPS信号のうちの少なくとも第1SPS信号を選択的に探索する段階であって、前記初期探索順序が、対応する複数の宇宙飛行体(SV)から送信される前記複数のSPS信号に関連付けられ、前記初期探索順序が、各SVについての推定相対位置に少なくとも部分的に基づく段階と、
第1SVによって送信される、前記受信RF信号内の前記複数のSPS信号のうちの少なくとも前記第1SPS信号を識別することに応答して、探索されていない前記複数のSPS信号の少なくとも一部を含む改良後探索順序にアクセスする段階であって、前記改良後探索順序が、前記第1SVの推定相対位置に少なくとも部分的に基づく段階と、
前記改良後探索順序に従って、前記受信RF信号内の前記複数のSPS信号の少なくとも第2SPS信号を選択的に探索する段階と
を含む方法。
【請求項２】
前記初期探索順序および/または前記改良後探索順序のうちの少なくとも1つを確立する段階をさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項３】
それぞれの前記推定相対位置が、1つの基準面に関連する推定相対位置を含む請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記1つの基準面が経度面を含む請求項3に記載の方法。
【請求項５】
それぞれの前記推定相対位置が推定相対経度位置を含む請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のSVに関連する複数の異なる軌道面に少なくとも部分的に基づいて前記初期探索順序を確立する段階をさらに含む請求項2に記載の方法。
【請求項７】
格納された軌道情報を使用して、前記複数のSVのそれぞれについての基準時刻での前記推定相対位置を求める段階をさらに含む請求項2に記載の方法。
【請求項８】
前記基準時刻がSPS時刻とは実質的に異なるものである請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記基準時刻が、前記格納された軌道情報に少なくとも部分的に基づく請求項7に記載の方法。
【請求項１０】
前記格納された軌道情報が、前記SPSに関連する古いアルマナック情報を含む請求項7に記載の方法。
【請求項１１】
前記格納された軌道情報が、前記SPSに関連する古いエフェメリス情報を含む請求項7に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のSVのそれぞれについての前記推定相対位置を求める段階が、
モデル化基準フレーム内の基準面上の、前記複数のSVのそれぞれについての前記基準時刻での前記推定相対位置を求める段階
をさらに含む請求項7に記載の方法。
【請求項１３】
前記モデル化基準フレームでは、地球に関連する回転速度が、前記複数のSVのうちの少なくとも一部に関連する平均軌道周期にほぼ合致する請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数のSPS信号に関する前記初期探索順序を確立する段階が、
前記推定相対位置に基づいて前記複数のSVを複数のSVグループに構成する段階であって、前記初期探索順序が、前記複数のSVグループに少なくとも部分的に基づく初期順次探索優先順位を指定する段階
をさらに含む請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のSVグループのうちの少なくとも1つの中の前記SVのうちの少なくとも2つが、異なる軌道面に関連付けられる請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のSVの前記推定相対位置が、値の閉環状セットの一部であり、前記初期探索順序が、値の前記閉環状セットの二分探索に少なくとも部分的に基づく初期順次探索優先順位を指定する請求項1に記載の方法。
【請求項１７】
前記改良後探索順序が、前記第1SVから、探索されていない前記複数のSPS信号の前記一部に関連付けられる各SVまでの推定距離に少なくとも部分的に基づいて、改良後順次探索優先順位を指定する請求項1に記載の方法。
【請求項１８】
前記推定距離が、前記対応する推定相対位置に少なくとも部分的に基づく請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のSPS信号のうちの前記第1SPS信号を取得する段階と、
前記SPS信号のうちの前記第1信号に少なくとも部分的に基づいてSPS時刻を求める段階と、
前記格納された軌道情報を使用して、前記複数のSVのうちの少なくとも一部のそれぞれについての前記SPS時刻での前記推定相対位置を更新する段階と
をさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のSPS信号のうちの前記第1SPS信号を取得する段階と、
前記複数のSPS信号の前記第1SPS信号に少なくとも部分的に基づいて、前記格納された軌道情報の少なくとも一部を更新する段階と
をさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項２１】
前記SPSが1つまたは複数の全地球衛星航法システム(GNSS)を含む請求項1に記載の方法。
【請求項２２】
衛星測位システム(SPS)受信機と、
対応する複数の宇宙飛行体(SV)から送信される複数のSPS信号に関する初期探索順序を格納するメモリであって、前記初期探索順序が、各SVについての推定相対位置に少なくとも部分的に基づくメモリと、
前記SPS受信機および前記メモリに結合された少なくとも1つの処理装置であって、
初期探索順序に従って受信RF信号内の前記複数のSPS信号のうちの少なくとも第1SPS信号の探索を選択的に開始し、前記受信RF信号内の前記複数のSPS信号のうちの少なくとも前記第1SPS信号を少なくとも識別することに応答して、前記複数のSPS信号のうちの前記第1SPS信号が第1SVによって送信され、
探索されていない前記複数のSPS信号のうちの少なくとも一部を含む改良後探索順序にアクセスし、前記改良後探索順序が、前記第1SVの推定相対位置に少なくとも部分的に基づき、
前記改良後探索順序に従って、前記受信RF信号内の前記複数のSPS信号の少なくとも第2SPS信号の探索を選択的に開始する
ように前記SPS受信機に信号を送る処理装置と
を備える機器。
【請求項２３】
前記少なくとも1つの処理装置が、前記初期探索順序および/または前記改良後探索順序のうちの少なくとも1つを確立する請求項22に記載の機器。
【請求項２４】
それぞれの前記推定相対位置が、1つの基準面に関連する推定相対位置を含む請求項22に記載の機器。
【請求項２５】
前記1つの基準面が経度面を含む請求項24に記載の機器。
【請求項２６】
それぞれの前記推定相対位置が推定相対経度位置を含む請求項22に記載の機器。
【請求項２７】
前記少なくとも1つの処理装置が、前記複数のSVに関連する複数の異なる軌道面に少なくとも部分的に基づいて前記初期探索順序を確立する請求項23に記載の機器。
【請求項２８】
前記メモリが軌道情報を格納し、前記少なくとも1つの処理装置が、前記格納された軌道情報を使用して、前記複数のSVのそれぞれについての基準時刻での前記推定相対位置を求める請求項23に記載の機器。
【請求項２９】
前記基準時刻がSPS時刻とは実質的に異なるものである請求項28に記載の機器。
【請求項３０】
前記基準時刻が、前記格納された軌道情報に少なくとも部分的に基づく請求項28に記載の機器。
【請求項３１】
前記格納された軌道情報が、前記SPSに関連する古いアルマナック情報を含む請求項28に記載の機器。
【請求項３２】
前記格納された軌道情報が、前記SPSに関連する古いエフェメリス情報を含む請求項28に記載の機器。
【請求項３３】
前記少なくとも1つの処理装置が、モデル化基準フレーム内の基準面上の、前記複数のSVのそれぞれについての前記基準時刻での前記推定相対位置を求める請求項28に記載の機器。
【請求項３４】
前記モデル化基準フレームでは、地球に関連する回転速度が、前記複数のSVのうちの少なくとも一部に関連する平均軌道周期にほぼ合致する請求項33に記載の機器。
【請求項３５】
前記少なくとも1つの処理装置が、前記推定相対位置に基づいて前記複数のSVを複数のSVグループに構成し、前記初期探索順序が、前記複数のSVグループに少なくとも部分的に基づく初期順次探索優先順位を指定する請求項33に記載の機器。
【請求項３６】
前記複数のSVグループのうちの少なくとも1つの中のSVのうちの少なくとも2つが、異なる軌道面に関連付けられる請求項35に記載の機器。
【請求項３７】
前記複数のSVの前記推定相対位置が、値の閉環状セットの一部であり、前記初期探索順序が、値の前記閉環状セットの二分探索に少なくとも部分的に基づく初期順次探索優先順位を指定する請求項22に記載の機器。
【請求項３８】
前記改良後探索順序が、前記第1SVから、探索されていない前記複数のSPS信号の前記一部に関連付けられる各SVまでの推定距離に少なくとも部分的に基づいて、改良後順次探索優先順位を指定する請求項22に記載の機器。
【請求項３９】
前記推定距離が、前記対応する推定相対位置に少なくとも部分的に基づく請求項38に記載の機器。
【請求項４０】
前記少なくとも1つの処理装置が、前記SPS受信機で取得される前記SPS信号のうちの前記第1信号に少なくとも部分的に基づいてSPS時刻を求め、前記格納された軌道情報を使用して、前記複数のSVのうちの少なくとも一部のそれぞれについての前記SPS時刻での前記推定相対位置を更新する請求項22に記載の機器。
【請求項４１】
前記少なくとも1つの処理装置が、前記SPS受信機で受信される前記複数のSPS信号の前記第1SPS信号に少なくとも部分的に基づいて、前記格納された軌道情報の少なくとも一部を更新する請求項22に記載の機器。
【請求項４２】
前記SPSが1つまたは複数の全地球衛星航法システム(GNSS)を含む請求項22に記載の機器。
【請求項４３】
前記機器が移動局の一部である請求項22に記載の機器。
【請求項４４】
衛星測位システム(SPS)信号を受信する手段と、
対応する複数の宇宙飛行体(SV)から送信される複数の前記SPS信号に関する初期探索順序を指定する手段であって、前記初期探索順序が、各SVについての推定相対位置に少なくとも部分的に基づく手段と、
前記初期探索順序に従って受信RF信号内の複数のSPS信号のうちの少なくとも第1SPS信号を選択的に探索し、識別する手段であって、前記複数のSPS信号のうちの前記第1SPS信号が、第1SVによって送信される手段と、
探索されていない前記複数のSPS信号の少なくとも一部を含む改良後探索順序を指定する手段であって、前記改良後探索順序が、前記第1SVの推定相対位置に少なくとも部分的に基づく手段と、
前記改良後探索順序に従って、前記受信RF信号内の前記複数のSPS信号の少なくとも第2SPS信号を選択的に探索する手段と
を備える機器。
【請求項４５】
前記初期探索順序および/または前記改良後探索順序のうちの少なくとも1つを確立する手段をさらに備える請求項44に記載の機器。
【請求項４６】
それぞれの前記推定相対位置が、1つの基準面に関連する推定相対位置を含む請求項44に記載の機器。
【請求項４７】
前記1つの基準面が経度面を含む請求項46に記載の機器。
【請求項４８】
それぞれの前記推定相対位置が推定相対経度位置を含む請求項44に記載の機器。
【請求項４９】
前記複数のSVに関連する複数の異なる軌道面に少なくとも部分的に基づいて前記初期探索順序を確立する手段をさらに備える請求項45に記載の機器。
【請求項５０】
格納された軌道情報を使用して、前記複数のSVのそれぞれについての基準時刻での前記推定相対位置を求める手段をさらに備える請求項45に記載の機器。
【請求項５１】
前記基準時刻がSPS時刻とは実質的に異なるものである請求項50に記載の機器。
【請求項５２】
前記基準時刻が、前記格納された軌道情報に少なくとも部分的に基づく請求項50に記載の機器。
【請求項５３】
前記格納された軌道情報が、前記SPSに関連する古いアルマナック情報を含む請求項50に記載の機器。
【請求項５４】
前記格納された軌道情報が、前記SPSに関連する古いエフェメリス情報を含む請求項50に記載の機器。
【請求項５５】
モデル化基準フレーム内の基準面上の、前記複数のSVのそれぞれについての前記基準時刻での前記推定相対位置を求める手段をさらに備える請求項50に記載の機器。
【請求項５６】
前記モデル化基準フレームでは、地球に関連する回転速度が、前記複数のSVのうちの少なくとも一部に関連する平均軌道周期にほぼ合致する請求項55に記載の機器。
【請求項５７】
前記推定相対位置に基づいて前記複数のSVを複数のSVグループに構成する手段であって、前記初期探索順序が、前記複数のSVグループに少なくとも部分的に基づく初期順次探索優先順位を指定する手段をさらに備える請求項55に記載の機器。
【請求項５８】
前記複数のSVグループのうちの少なくとも1つの中のSVのうちの少なくとも2つが、異なる軌道面に関連付けられる請求項57に記載の機器。
【請求項５９】
前記複数のSVの前記推定相対位置が、値の閉環状セットの一部であり、前記初期探索順序が、値の前記閉環状セットの二分探索に少なくとも部分的に基づく初期順次探索優先順位を指定する請求項44に記載の機器。
【請求項６０】
前記改良後探索順序が、前記第1SVから、探索されていない前記複数のSPS信号の前記一部に関連付けられる各SVまでの推定距離に少なくとも部分的に基づいて、改良後順次探索優先順位を指定する請求項44に記載の機器。
【請求項６１】
前記推定距離が、前記対応する推定相対位置に少なくとも部分的に基づく請求項60に記載の機器。
【請求項６２】
取得された前記SPS信号のうちの前記第1SPS信号に少なくとも部分的に基づいてSPS時刻を求める手段と、
前記格納された軌道情報を使用して、前記複数のSVのうちの少なくとも一部のそれぞれについての前記SPS時刻での前記推定相対位置を更新する手段と
をさらに備える請求項44に記載の機器。
【請求項６３】
取得された前記複数のSPS信号のうちの前記第1SPS信号に少なくとも部分的に基づいて、前記格納された軌道情報の少なくとも一部を更新する手段をさらに備える請求項44に記載の機器。
【請求項６４】
前記SPSが1つまたは複数の全地球衛星航法システム(GNSS)を含む請求項44に記載の機器。
【請求項６５】
前記機器が移動局の一部である請求項44に記載の機器。
【請求項６６】
コンピュータ実施可能命令を格納したコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実施可能命令が、衛星測位システム(SPS)受信機内で使用され、かつ/または衛星測位システム(SPS)受信機と共に使用される特定の機器内の1つまたは複数の処理装置によって実施された場合に、前記特定の機器が、
対応する複数の宇宙飛行体(SV)から送信される複数のSPS信号に関する初期探索順序にアクセスすることであって、前記初期探索順序が、各SVについての推定相対位置に少なくとも部分的に基づくこと、
初期探索順序に従って受信RF信号内の前記複数のSPS信号のうちの少なくとも第1SPS信号の探索を選択的に開始し、前記受信RF信号内の前記複数のSPS信号のうちの少なくとも前記第1SPS信号を少なくとも識別することに応答して、前記複数のSPS信号のうちの前記第1SPS信号が第1SVによって送信されること、
探索されていない前記複数のSPS信号のうちの少なくとも一部を含む改良後探索順序にアクセスすることであって、前記改良後探索順序が、前記第1SVの推定相対位置に少なくとも部分的に基づくこと、および
前記改良後探索順序に従って、前記受信RF信号内の前記複数のSPS信号の少なくとも第2SPS信号の探索を選択的に開始すること
を行うことが動作可能に可能となるコンピュータ可読媒体。
【請求項６７】
前記コンピュータ実施可能命令により、前記特定の機器が、前記初期探索順序および/または前記改良後探索順序のうちの少なくとも1つを確立することが動作可能に可能となる請求項66に記載の機器。
【請求項６８】
前記推定相対位置が、1つの基準面に関連する推定相対位置を含む請求項66に記載の機器。
【請求項６９】
前記1つの基準面が経度面を含む請求項68に記載の機器。
【請求項７０】
それぞれの前記推定相対位置が推定相対経度位置を含む請求項66に記載の機器。
【請求項７１】
前記コンピュータ実施可能命令により、前記特定の機器が、前記複数のSVに関連する複数の異なる軌道面に少なくとも部分的に基づいて、前記初期探索順序を確立することが動作可能に可能となる請求項67に記載の機器。
【請求項７２】
前記コンピュータ実施可能命令により、前記特定の機器が、前記格納された軌道情報を使用して、前記複数のSVのそれぞれについての基準時刻での前記推定相対位置を求めることが動作可能に可能となる請求項67に記載の機器。
【請求項７３】
前記基準時刻がSPS時刻とは実質的に異なるものである請求項72に記載の機器。
【請求項７４】
前記基準時刻が、前記格納された軌道情報に少なくとも部分的に基づく請求項72に記載の機器。
【請求項７５】
前記格納された軌道情報が、前記SPSに関連する古いアルマナック情報を含む請求項72に記載の機器。
【請求項７６】
前記格納された軌道情報が、前記SPSに関連する古いエフェメリス情報を含む請求項72に記載の機器。
【請求項７７】
前記コンピュータ実施可能命令により、前記特定の機器が、モデル化基準フレーム内の基準面上の、前記複数のSVのそれぞれについての前記基準時刻での前記推定相対位置を求めることが動作可能に可能となる請求項72に記載の機器。
【請求項７８】
前記モデル化基準フレームでは、地球に関連する回転速度が、前記複数のSVのうちの少なくとも一部に関連する平均軌道周期にほぼ合致する請求項77に記載の機器。
【請求項７９】
前記コンピュータ実施可能命令により、前記特定の機器が、前記推定相対位置に基づいて前記複数のSVを複数のSVグループに構成することが動作可能に可能となり、前記初期探索順序が、前記複数のSVグループに少なくとも部分的に基づく初期順次探索優先順位を指定する請求項77に記載の機器。
【請求項８０】
前記複数のSVグループのうちの少なくとも1つの中のSVのうちの少なくとも2つが、異なる軌道面に関連付けられる請求項79に記載の機器。
【請求項８１】
前記複数のSVの前記推定相対位置が、値の閉環状セットの一部であり、前記初期探索順序が、値の前記閉環状セットの二分探索に少なくとも部分的に基づく初期順次探索優先順位を指定する請求項66に記載の機器。
【請求項８２】
前記改良後探索順序が、前記第1SVから、探索されていない前記複数のSPS信号の前記一部に関連付けられる各SVまでの推定距離に少なくとも部分的に基づいて、改良後順次探索優先順位を指定する請求項66に記載の機器。
【請求項８３】
前記推定距離が、前記対応する推定相対位置に少なくとも部分的に基づく請求項82に記載の機器。
【請求項８４】
前記コンピュータ実施可能命令により、前記特定の機器が、前記SPS受信機で取得される前記SPS信号のうちの前記第1信号に少なくとも部分的に基づいてSPS時刻を求め、前記格納された軌道情報を使用して、前記複数のSVのうちの少なくとも一部のそれぞれについての前記SPS時刻での前記推定相対位置を更新することが動作可能に可能となる請求項66に記載の機器。
【請求項８５】
前記コンピュータ実施可能命令により、前記特定の機器が、前記SPS受信機で取得される前記複数のSPS信号のうちの前記第1SPS信号に少なくとも部分的に基づいて、前記格納された軌道情報の少なくとも一部を更新することが動作可能に可能となる請求項66に記載の機器。
【請求項８６】
前記SPSが1つまたは複数の全地球衛星航法システム(GNSS)を含む請求項66に記載の機器。
【請求項８７】
前記特定の機器が移動局の一部である請求項22に記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる「Method for Improving Time to First Fix in a Navigation System」という名称の2008年12月9日出願の同時係属の米国仮特許出願第61/121,133号の優先権の特典を主張する。
【０００２】
本明細書で開示される対象は、電子装置に関し、より詳細には、衛星測位システム(SPS)信号を受信する電子装置で使用される方法および機器に関する。
【背景技術】
【０００３】
今日ますます一般的になっているワイヤレス技術の中に、ナビゲーションシステムおよび同様に構成された装置、特に衛星測位システム(SPS)から信号を取得する装置があり、SPSは、例えば全地球測位システム(GPS)および/または1つまたは複数の他の同様の全地球衛星航法システム(GNSS)および/または地域ナビゲーションシステム(例えば、日本の準天頂衛星システム(QZSS)、インドのIndian Regional Navigational Satellite System(IRNSS)、中国の北斗など)を含むことができる。取得したSPS信号に少なくとも部分的に基づいて、そのような装置は、それ自体で、かつ/または他の装置の助けを得て、現在位置を推定し、かつ/または他の位置/航行情報を確立することができる。例えば、推定擬似距離情報、推定地理的位置、推定高度、および/または推定速度をしばしばかなりの精度で求めることができる。
【０００４】
そのような装置がそのような情報を求めることができる前に、測位プロセスをサポートするSPS受信機は、十分な数のSPS信号を取得する必要がある。したがって、SPS受信機は、SPS信号がその間に探索され、取得される、何らかの形態のスタートアッププロセスを実施する必要がある。ある例示的探索プロセスの間、雑音および/または1つまたは複数の他の信号をも含む可能性のある受信RF信号内で特定のSPS信号を識別することを可能にする波形相関および/または他の同様のプロセスを実施するようにSPS受信機を動作可能にすることができる。特定の衛星によって送信されるSPS信号を受信RF信号内で探索するために、受信RF信号のサンプル波形部分を、局所的に生成された複製SPS信号波形(例えば、特定の衛星に関連するPNコードの一部またはすべて)と比較するように、SPS受信機を動作可能にすることができる。例えば、相関プロセスは、複数のコード位相およびドップラー仮説を検定することができる。仮説検定は一般に、衛星の探索と呼ばれ、特定の信号に関する相対コード位相およびドップラーが識別されると、衛星が捕捉されると言われる。捕捉後は、より単純な追跡プロセスを実施して、衛星に関するコード位相およびドップラーを更新することができる。捕捉すると、SPS信号で搬送される情報にアクセスすることができる。例えば、米国全地球測位システム(GPS)では、ナビゲーションメッセージ内の情報にアクセスすることができる。この情報は、エフェメリス情報やアルマナック情報などの衛星軌道情報、タイミング情報、衛星ヘルス情報などを含むことができる。
【０００５】
装置の状況/ステータスに応じて選択的に使用することのできる、いくつかの異なるスタートアッププロセスがある。そのようなスタートアッププロセスは、過去の装置の使用および現通信環境に関係する傾向がある。例えば、装置がスタートアップ時に位置および/または時刻についての有効な情報を有さない場合、「コールド」スタートアッププロセスを使用することができる。例えば、装置がその現在位置について情報を有さない場合(例えば、サンフランシスコで電源オフされ、装置の新しい位置についての情報にアクセスすることなくロンドンで再び電源オンされた場合)、かつ/または装置が現在時刻についての情報を有さない場合(例えば、装置クロックが電源オフされ、代替電源を有さなかった場合)、どの測位衛星が視野内にあるかを認識できないことになる。装置が決して完全に始動されたことがなく、または所与の期間始動されなかった場合、または他の理由(例えば、メモリ放電、電池交換、ソフトウェアアップグレード、修理など)で、大まかな位置および/またはSPS時刻を推定することができず、あるいは探索するSPS信号のリストを恐らくは絞るのに利用可能な十分の情報を有さない場合、コールドスタートを行うことができる。既存のコールドスタートプロセスでは、装置は、順次またはランダムな順序で衛星を探索することができ、偶然視野内に捕らえ、その衛星からの信号の受信機での強度が捕捉のために十分なものである衛星に達したとき、第1衛星が捕捉される。したがって、「コールド」スタートアッププロセスは、様々なSPS信号が探索されるときにtime-to-first-fix(TTFF)のためにある程度の時間(例えば数分またはそれ以上)がかかることがある。
【０００６】
一方、装置が大まかな位置および/またはSPS時刻を推定することができる場合、あるいは利用可能な十分な情報を有する場合、装置は、探索すべきSPS信号のリストを絞ることが可能となることがある。そのような情報は、以前の使用(例えば以前の位置)に関するものでよく、ユーザが入力することができ、かつ/または1つまたは複数の他の装置によって通信リンクを介して供給することができる。そのような情報と共に、例えば、TTFFを短縮することのできる「ウォーム」または「ホット」スタートアッププロセスを使用することができる。したがって、ある例示的「ウォーム」または「ホット」スタートアッププロセスでは、SPS受信機は、天頂にある可能性があり、SPS信号が受信される可能性がより高いSPS衛星を、ある程度の確率で推定あるいは決定することができる。したがって、探索するSPS信号のリストを何らかの方式で絞り、視野内にあると考えられる衛星によって送信されたSPS信号に集中することができ、より具体的には(例えば天頂の衛星からの)より高い予想信号強度を有するSPS信号に集中することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある態様によれば、SPS信号送信宇宙飛行体(SV)の推定相対位置に少なくとも部分的に基づく少なくとも1つの探索順序を使用して急速探索スタートアッププロセスを実施するために、衛星測位システム(SPS)受信機および/または他の同様の機器または装置(複数可)で様々な方法および機器によって実装することのできる技法が提供される。ある状況では、急速探索スタートアッププロセスは、例えばtime-to-first-fix(TIFF)を著しく短縮することができ、かつ/または他の性能関連の利点をもたらす。
【０００８】
ある例示的実装では、初期探索順序に従って受信RF信号内の複数のSPS信号のうちの少なくとも第1SPS信号を選択的に探索することによってSPS受信機を初期化する際の方法を実装することができる。この場合、例えば、対応する複数のSVから送信される複数のSPS信号に初期探索順序を関連付けることができ、初期探索順序は、各SVについての推定相対位置に少なくとも部分的に基づくことができる。この方法は、(例えば、第1SVによって送信される)受信RF信号内の複数のSPS信号のうちの少なくとも第1SPS信号を識別することに応答して、探索されていない複数のSPS信号の少なくとも一部を含む改良後探索順序にアクセスすることを含むことができる。この場合、例えば、改良後探索順序は、第1SVの推定相対位置に少なくとも部分的に基づくことができる。この方法は、そのような改良後探索順序に従って、受信RF信号内の複数のSPS信号の少なくとも第2SPS信号を選択的に探索することを含むことができる。ある別の例示的実装では、方法は、初期探索順序および/または改良後探索順序を確立することをも含むことができる。
【０００９】
ある例示的実装では、推定相対位置は、1つの基準面に関連する推定相対位置を含むことができる。この場合、例えば、基準面は経度面を含むことができ、推定相対位置は推定相対経度位置を含むことができる。
【００１０】
ある例示的実装では、方法は、複数のSVに関連する複数の異なる軌道面に少なくとも部分的に基づいて初期探索順序を確立することをさらに含むことができる。ある例示的実装では、方法は、格納された軌道情報を使用して、複数のSVのそれぞれについての基準時刻での推定相対位置を求めることをさらに含むことができる。この場合、例えば、基準時刻は、SPS時刻とは実質的に異なるものでよい。ある例では、基準時刻は、格納された軌道情報に少なくとも部分的に基づくことができる。格納された軌道情報は、例えばSPSに関連する古いアルマナック情報および/またはSPSに関連する古いエフェメリス情報などを含むことがある。
【００１１】
ある例示的実装では、方法は、モデル化基準フレーム内の基準面上の、複数のSVのそれぞれについての基準時刻での推定相対位置を求めることをさらに含むことができる。この場合、例えば、そのようなモデル化基準フレームでは、地球に関連する回転速度が、複数のSVのうちの少なくとも一部に関連する平均軌道周期にほぼ合致することができる。
【００１２】
ある例示的実装では、方法は、推定相対位置に基づいて複数のSVを複数のSVグループに構成し、あるいは関連付けることをさらに含むことができ、したがって初期探索順序が、複数のSVグループに少なくとも部分的に基づく初期順次探索優先順位を指定する。この場合、例えば、複数のSVグループのうちの少なくとも1つの中の少なくとも2つのSVを異なる軌道面に関連付けることができる。
【００１３】
ある例示的実装では、複数のSVの推定相対位置を値の閉環状セットの一部と動作可能にみなすことができ、したがって初期探索順序が、そのような値の閉環状セットの二分探索に少なくとも部分的に基づく初期順次探索優先順位を指定することができる。
【００１４】
ある例示的実装では、改良後探索順序は、第1SVから、探索されていない複数のSPS信号の一部と関連付けられる各SVまでの推定距離に少なくとも部分的に基づいて、改良後順次探索優先順位を指定することができる。この場合、例えば、推定距離は、1つまたは複数の対応する推定相対位置に少なくとも部分的に基づくことができる。
【００１５】
ある例示的実装では、方法はまた、複数のSPS信号のうちの第1SPS信号を取得すること、SPS信号のうちの第1信号に少なくとも部分的に基づいてSPS時刻を求めること、および格納された軌道情報またはその他の方法で利用可能な軌道情報を使用して、複数のSVのうちの少なくとも一部のそれぞれについてのSPS時刻での推定相対位置を更新することをも含むことができる。
【００１６】
ある例示的実装では、方法はまた、複数のSPS信号のうちの第1SPS信号を取得すること、および複数のSPS信号のうちの第1SPS信号に少なくとも部分的に基づいて、格納された軌道情報の少なくとも一部を更新することをも含むことができる。
【００１７】
以下の各図を参照しながら非限定的かつ非網羅的な態様が説明され、各図では、同様の参照番号が、別段の指定がない限り、様々な図全体を通して同様の部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実装による、急速探索スタートアッププロセスを実施するように動作可能にされる少なくとも1つのSPS受信機を有する装置を含む例示的シグナリング環境を示す概略ブロック図である。
【図２】一実装による、SPS信号送信宇宙飛行体(SV)の推定相対位置に少なくとも部分的に基づく少なくとも1つの探索順序を使用して急速探索スタートアッププロセスを実施するように動作可能にされる、例えば図1と同様の例示的装置のいくつかの機能を示す概略ブロック図である。
【図３】一実装による、少なくとも1つの探索順序が格納されるメモリを有する、例えば図2と同様の例示的装置のいくつかの特徴を示す概略ブロック図である。
【図４】一実装による、例えば図2と同様の装置によって受信される例示的RF信号のいくつかの機能を示す概略ブロック図である。
【図５】一実装による、例えば図2の装置で実装することのできる急速探索スタートアッププロセスを実施する例示的プロセスを示す流れ図である。
【図６】一実装による、例示的基準フレーム内のいくつかの例示的SVに関する推定相対経度および緯度位置を示す例示的グラフである。
【図７】一実装による、基準面に関連するいくつかの例示的SVに関する推定相対位置を示す例示的ダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
後述する各図を参照しながら非限定的かつ非網羅的な態様が説明され、各図では、同様の参照番号が、別段の指定がない限り、様々な図全体を通して同様の部分を指す。
【００２０】
本明細書全体を通して、「一実施例」、「ある実施例」、または「例示的実装」への参照は、特徴および/または実施例に関連して説明される特定の機能、構造、または特徴が、特許請求される主題の少なくとも1つの機能および/または実施例に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な場所での「一実施例では」、「一実施例」、「ある実施例では」、または「ある実装では」という語句または同様の語句の出現は、必ずしもすべてが同一の機能、実施例、および/または限定を指すわけではない。さらに、特定の機能、構造、または特徴が1つまたは複数の実施例および/または機能として組み合わされることがある。
【００２１】
上述のように、位置および時刻情報が利用可能であるとき、位置修正をより迅速に得ることができる。粗い位置および現在時刻が知られている場合、装置は、衛星軌道情報(アルマナックなど)にアクセスして、現在時刻の粗い位置からどの衛星が視野内にあるはずであるかを判定することができる。粗い位置および時刻が十分な精度で知られている場合、装置は、推定擬似距離を使用して、視野内にあると予想される衛星に関する探索空間を絞ることができ(特定の衛星から受信した信号の可能なコード位相/ドップラーの範囲)、それによってTIFFがさらに短縮される。
【００２２】
しかし、粗い位置および/または妥当に正確な時刻を認識しない装置に対する位置操作が開始されるとき、装置が衛星軌道情報にアクセスできる場合であっても、装置はどの衛星を探すかを認識しないので、衛星を捕捉することは時間がかかる可能性がある。SPS信号送信宇宙飛行体(SV)の互いに対する推定相対位置に少なくとも部分的に基づく少なくとも1つの探索順序を使用して急速探索スタートアッププロセスを実施するために、少なくとも1つの衛星測位システム(SPS)受信機ならびに/あるいは同様の機器または装置(複数可)内で動作可能にすることができ、かつ/またはそれらと共に使用されるいくつかの例示的方法および機器が本明細書で説明される。ある状況では、急速探索スタートアッププロセスは、例えば平均time-to-first-fix(TTFF)を著しく短縮することができ、かつ/または他の性能関連の利点をもたらす。
【００２３】
例えば、本明細書でより詳細に説明されるように、SPS受信機は、初期探索順序が確立される(かつ/またはメモリからアクセスされる)急速スタートアッププロセスを使用して初期化することができる。初期探索順序は、例えば、SVによって送信されるSPS信号を探索中に従うべき順次探索優先順位を指定することができる。そのような初期探索順序は、例えばSVの推定相対位置に少なくとも部分的に基づくことができる。この技法がランダム探索順序または順次探索順序を用いる既存の技法に勝る平均TIFFでの利点をもたらすために、相対位置を高精度で知る必要はないことに留意されたい。SPS受信機および/またはSPS受信機がその一部となることのできる装置が、初期探索順序に従って、受信RF信号内のSPS信号の少なくとも第1SPS信号を選択的に探索することができる。(例えば第1SVによって送信された)SPS信号の少なくとも第1SPS信号を見つけたことに応答して、改良後探索順序を確立する(かつ/またはメモリからアクセスする)ことができる。次いで、SPS信号をさらに探索する間、改良後探索順序を使用することができる。改良後探索順序は、例えば第1SVの推定相対位置に少なくとも部分的に基づくことができる。例えば、改良後探索順序は、第1SVの近くにあるものでよいSVによって送信された追加のSPS信号を探索中に守られる改良後順次探索優先順位を指定することができる。
【００２４】
この技法は、コールドスタートシナリオで重要な利点をもたらすことができる。現在のところ、衛星の探索の助けとなる先験的位置および/または時刻情報がなければ、通常はランダム探索または順次探索が使用される。位置修正のために十分な衛星が視野内にある場合、ランダム探索または順次探索は最終的に修正に至る。しかし、TTFFはかなりのものとなる可能性がある。この技法は、受信機の現在位置についての情報が利用可能でなく、かつ/または時刻が正確に知られていない場合であっても、平均TTFFを短縮することができる。
【００２５】
GPSコンステレーションの例では、衛星の相対位置が時間と共に変動するが、この技法を使用して、衛星間の相対経度関係の予測可能性の程度に基づいて探索順序を生成することができる(以下でより詳細に説明する)。実際には、衛星の相対経度分布を使用して探索順序を確立することにより、探索が多数の可能な受信機位置を短時間でカバーする(言い換えれば、多数の可能な時刻をカバーする)ことが可能となる。ある例示的実装では、衛星飛行体の推定相対位置を基準面に対して表すことができる。限定ではないが例示として、経度面を基準面として使用することができ、推定相対位置は、基準時刻でのSVに関する推定相対経度位置を表すことができる。ある例示的実装では、探索順序は、衛星の相対位置を示す複数の異なる軌道面および/または旋回するSVに関連する他の類似のパターンに少なくとも部分的に基づくことができる。
【００２６】
SVの推定相対位置は、例えば格納された軌道情報を使用して、基準時刻について求めることができる。基準時刻はSPS時刻とは異なるものでよく、格納された軌道情報に少なくとも部分的に基づくことができる。格納された軌道情報は、例えば、SPS、GNSS、および/またはSVに関連するアルマナック情報および/またはエフェメリス情報などを含むことができる。すなわち、正確なSPS(例えば標準GPS)時刻が知られていない場合であっても、アルマナックなどの軌道情報を使用して、選択された基準時刻での衛星の分布を求めることができ、求めた分布を使用して探索順序を確立することができる。
【００２７】
ある例示的装置に関して、SPSは、実体が送信機から受信した信号に少なくとも部分的に基づいて地球上または地球上方の実体の位置を求めることが可能となるように配置された送信機のシステムを含むことができる。そのような送信機は、設定された数のチップの反復擬似無秩序雑音(PN)コードでマークされたSPS信号を送信することができ、地上制御局、ユーザ装置、および/または宇宙飛行体上に配置することができる。本明細書で参照される「宇宙飛行体」(SV)とは、地表上方に位置し、測位技法のために使用される信号を送信することのできる物体に関係する。ある特定の例では、そのようなSVは、対地同期衛星または静止衛星を含むことができる。あるいは、SVは、軌道中を移動し、地上の静止位置に対して移動する衛星を含むこともできる。しかし、これらはSVの例に過ぎず、特許請求される主題はこうした点で限定されない。
【００２８】
特定の例では、そのような送信機を地球旋回衛星などのSV上に配置することができる。例えば、全地球測位システム(GPS)、Galileo、GLONASS、および/またはCompassなどのGNSSのコンステレーション内の衛星は、PNコードでマークされた信号を送信することができ、あるSVからの信号は、異なるSVからの信号と区別可能である(例えば、GPSと同様の異なるPNコードによって、GLONASSシステムと同様の異なる周波数によって、またはその他の方法で区別可能)。受信機で位置を推定するために、装置は、SVから受信した信号内のPNコードの検出に少なくとも部分的に基づいて、周知の技法を用いて受信機の「視野内の」SVまでの擬似距離測定値を求めるように動作可能にすることができる。
【００２９】
図1は、様々なコンピューティングリソースおよび通信リソースを含むことのできる環境100を示すブロック図である。この例示的実装は、この説明のある例示的実装に従って、少なくともいくつかの形態のナビゲーション/測位サービスを提供するように動作可能にすることができる。この例示的実装はまた、この説明のある別の例示的実装に従って、少なくともいくつかの形態の通信サービスを提供するように動作可能にすることもできる。
【００３０】
例えばナビゲーションサービスに関して、図1に示されるように、SPS106は、1つまたは複数のGNSS108を含むことができ、各GNSS108は、異なるSPS信号112を送信することのできる異なる複数のSV110を含むことができ、SPS信号112は、少なくとも1つのSPS受信機104を有する装置102で受信し、取得することができる。
【００３１】
限定ではないが例示として、装置102は、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、ポータブルコンピューティング装置、および/またはナビゲーションユニットなど、あるいはそれらの任意の組合せなどのモバイル装置を含むことができる。別の例示的実装では、装置102は、モバイルまたは固定のマシンの形態を取ることができる。さらに別の例示的実装では、装置102は、別の装置で使用するように動作可能にすることのできる1つまたは複数の集積回路および/または回路板などの形態を取ることができる。実際に、ある例示的実装では、装置102は、SPS受信機104の形態を取ることができる。
【００３２】
ある実装では、1つまたは複数の他のマシン116を設け、装置102に情報を提供するように動作可能にすることができる。そのような情報は、装置102で使用することのできる様々なタイプのデータおよび/または命令を含むことができる。ある例示的実装では、そのようなデータおよび/または命令は、複数のSV110の推定相対位置に少なくとも部分的に基づくことのできる1つまたは複数の初期探索順序および/または1つまたは複数の改良後探索順序を確立する際のサポートを含むことができ、あるいはサポートするものでよい。
【００３３】
ある実装では、環境100は、装置102に関して通信および/または他の情報処理サービスを提供するように動作可能にされる様々なコンピューティングリソースおよび通信リソースをさらに含むことができる。したがって、例えば、環境100は、少なくとも1つの通信ネットワーク114に/から信号を送信および/または受信するように動作可能にされる少なくとも1つの装置102を含むことのできる任意のシステム(複数可)またはその一部を表すことができる。
【００３４】
装置102は例えば、ワイヤレス広域ネットワーク(WWAN)、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)などの様々なワイヤレス通信ネットワークと共に使用するように動作可能にすることができる。本明細書では、「ネットワーク」と「システム」という用語が置換可能に使用されることがある。WWANは、符号分割多元接続(CDMA)ネットワーク、時分割多元接続(TDMA)ネットワーク、周波数分割多元接続(FDMA)ネットワーク、直交周波数分割多元接続(OFDMA)ネットワーク、単一搬送波周波数分割多元接続(SC-FDMA)ネットワークなどでよい。CDMAネットワークは、ほんの数例の無線技術を挙げると、cdma2000、広帯域CDMA(W-CDMA)などの1つまたは複数の無線アクセス技術(RAT)を実装することができる。ここで、cdma2000は、IS-95規格、IS-2000規格、およびIS-856規格に従って実装された技術を含むことができる。TDMAネットワークは、Global System for Mobile Communication(GSM)、Digital Advanced Mobile Phone System(D-AMPS)、または他の何らかのRATを実装することができる。GSMおよびW-CDMAは、「3rd Generation Partnership Project」(3GPP)という名称のコンソーシアムによる文書に記載されている。cdma2000は、「3rd Generation Partnership Project 2」(3GPP2)という名称のコンソーシアムによる文書に記載されている。3GPP文書および3GPP2文書は公に入手可能である。例えば、WLANはIEEE802.11xネットワークを含むことができ、WPANは、Bluetoothネットワーク、IEEE802.15xを含むことができる。
【００３５】
本明細書に記載の技法は、いくつかの衛星システムのうちのいずれか1つおよび/または衛星システムの組合せを含む「SPS」と共に使用することができる。
【００３６】
次に、SPS信号送信SVの推定相対位置に少なくとも部分的に基づくことのできる少なくとも1つの探索順序を使用して急速探索スタートアッププロセスを実現するために、装置102などの1つまたは複数の装置で実装することのできるいくつかの例示的方法および機器をいくつかの態様に従って説明する。
【００３７】
図2の例示的ブロック図に示されるように、ある例示的実装では、装置102は、少なくとも1つのSPS信号112を含むRF信号を受信するように動作可能にされるSPS受信機104を含むことができる。SPS受信機104は、例えば、バックエンドプロセッサ210に結合されたRFフロントエンド回路208を含むことができ、バックエンドプロセッサ210のうちの1つまたは複数が、少なくとも1つの探索順序212に応答して、急速探索スタートアッププロセスをサポートすることができる。以下でより詳細に説明するように、探索順序212は、初期探索順序および/または1つまたは複数の改良後探索順序を含むことができ、1つまたは複数の改良後探索順序のすべてまたは各部分にアクセスすることができ、かつ/または1つまたは複数の改良後探索順序のすべてまたは各部分を装置102で確立することができる。
【００３８】
SPS受信機102は、例えば、急速探索スタートアッププロセスを開始し、かつ/またはサポートするように動作可能にすることのできる1つまたは複数の処理装置202を含むことができる。例えば、処理装置(複数可)202は、急速探索スタートアッププロセスを選択的に開始するように、かつ/または必要に応じてメモリ204内に格納された情報にアクセスして探索順序212を確立するように動作可能にすることができる。ある例示的実装では、処理装置(複数可)202は命令208に応答することができ、命令208はメモリ204内に格納することができる。
【００３９】
図2に示されるように、例えば、ここではコンピュータ可読媒体220によって表される製品を提供し、処理装置202でアクセスすることができる。したがって、ある例示的実装では、方法および/または機器は、全体的または部分的にコンピュータ可読媒体220の形態を取ることができ、コンピュータ可読媒体220は、コンピュータ実施可能命令208を格納することができ、コンピュータ実施可能命令208は、少なくとも1つの処理装置または他の同様の回路で実行された場合、処理装置(複数可)202および/または他の同様の回路が本明細書の例で提示される急速探索スタートアッププロセスのすべてまたは各部分を実行することを可能にする。
【００４０】
処理装置(複数可)202は、ハードウェア、あるいはハードウェアとソフトウェアの組合せとして実装することができる。処理装置(複数可)202は、データコンピューティング手続きまた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つまたは複数の回路を表すことができる。限定ではないが例示として、処理装置(複数可)202は、1つまたは複数のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、デジタル信号プロセッサ、プログラム可能論理装置、フィールドプログラマブルゲートアレイなど、あるいはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【００４１】
メモリ204は、データ記憶機構を表すことができる。メモリ204は、例えば1次メモリおよび/または2次メモリを含むことができる。1次メモリは、例えばランダムアクセスメモリ、読取り専用メモリなどを含むことができる。この例では処理装置(複数可)202とは別々に図示されているが、1次メモリのすべてまたは一部を処理装置(複数可)202内に設けることができ、あるいは処理装置(複数可)202と共に配置/と結合することができることを理解されたい。2次メモリは、例えば、1次メモリと同じまたは類似のタイプのメモリ、ならびに/あるいは例えばディスクドライブ、光ディスクドライブ、テープドライブ、固体メモリなどの1つまたは複数のデータ記憶装置またはシステムを含むことができる。ある実装では、2次メモリは、コンピュータ可読媒体220を動作可能に受けることができ、あるいはコンピュータ可読媒体220に結合するように構成可能である。
【００４２】
図2にさらに示されるように、装置102は、1つまたは複数の接続206(例えば、バス、回線、導線、ファイバなど)を含むことができ、様々な回路を動作可能に互いに結合し、ユーザインターフェース214(例えば、ディスプレイ、タッチスクリーン、キーパッド、ボタン、ノブ、スピーカなど)を結合して、ユーザ入力を受け取り、かつ/またはユーザに情報を提供することができる。ある例示的実装では、装置102はまた、通信インターフェース230(例えば、有線またはワイヤレストランシーバ、モデムなど)を含み、1つまたは複数の他の装置(図示せず)との一方向通信または両方向通信を可能にする。
【００４３】
次に図3に注目すると、図3は、ある例示的情報をさらに示すブロック図であり、時には例示的情報をメモリ204内に格納することができ、かつ/または時には装置102内の回路で例示的情報にアクセスし、急速探索スタートアッププロセスをサポートおよび/または実装することができる。
【００４４】
例えば、メモリ204は、時には初期順次探索優先順位304を指定することのできる少なくとも1つの初期探索順序302を格納していることがある。初期探索順序302のすべてまたは一部は、例えば、処理装置(複数可)202によって確立することができ、かつ/または処理装置(複数可)202によってメモリ204に供給することができる。同様に、例えば、メモリ204は、時には改良後順次探索優先順位330を指定することのできる少なくとも1つの改良後探索順序328を格納していることがある。改良後探索順序328のすべてまたは一部は、例えば、処理装置(複数可)202によって確立することができ、かつ/または処理装置(複数可)202によってメモリ204に供給することができる。
【００４５】
例えば、メモリ204は、時には1つまたは複数の推定相対位置(複数可)306を格納していることがあり、各推定相対位置306を特定のSV、したがってそれによって送信されるSPS信号に関連付けることができる。1つまたは複数の推定相対位置(複数可)306のすべてまたは一部は、例えば、処理装置(複数可)202によって確立することができ、かつ/または処理装置(複数可)202によってメモリ204に供給することができる。例えば、処理装置(複数可)202は、軌道情報308に少なくとも部分的に基づいて、推定相対位置306の少なくとも一部を確立することができる。ある実装では、軌道情報308は、アルマナック情報310(古いもの、または更新されたものであることがある)および/またはエフェメリス情報312(古いもの、または更新されたものであることがある)などを含むことができる。処理装置(複数可)202は、例えば、基準時刻314に少なくとも部分的に基づいて、推定相対位置306の少なくとも一部を確立することができる。以下でより詳細に説明するように、急速探索スタートアッププロセスが最初に開始されるとき、基準時刻314はSPS時刻316に合致することがあり、または合致しないことがある。処理装置(複数可)202は、例えば、モデル基準フレーム情報318に少なくとも部分的に基づいて推定相対位置306の少なくとも一部を確立することができる。
【００４６】
以下でより詳細に説明するように、例えば、SVに関する推定相対位置(複数可)306は基準面に対して数学的に分布することができ、かつ/または推定相対位置(複数可)306と基準面との間に推定距離324が存在できるように何らかの方式で推定相対位置(複数可)306をモデル化/関係付けることができ、推定距離324は、時にはメモリ204内に格納することができる。ある実装では、急速探索スタートアッププロセス中に、例えば推定相対位置305および/または推定距離324に基づいてSVを1つまたは複数のSVグループ(複数可)320に関連付けることができる。ある例示的実装では、二分探索プロセス命令322をメモリ204内に格納し、急速探索スタートアッププロセス中に使用して、初期探索順序302を確立することができる。
【００４７】
ある例示的実装では、急速探索スタートアッププロセス中に、処理装置(複数可)202が、1つまたは複数のSVに関する1つまたは複数の更新後推定相対位置326を確立し、かつ/またはメモリ204に供給することが可能であることがある。
【００４８】
次に図4を参照すると、図4は、装置102および/またはSPS受信機104で受信することのできる例示的RF信号400のいくつかの特徴を示すブロック図である。RF信号400は、例えば1つまたは複数のSPS信号112を含むことができ、1つまたは複数のSPS信号112は、SPS時刻316を特定し、(更新後)軌道情報402を含むことができ、軌道情報402のうちの1つまたは複数は、急速探索スタートアッププロセス中に処理装置(複数可)202および/またはSPS受信機104にとって有用なものであることがある。
【００４９】
次に図5を参照すると、図5は、例えば図2の装置で実施することのできる例示的急速探索スタートアッププロセス500を示す流れ図である。
【００５０】
ブロック502で、SV110によって送信されたSPS信号112を探索する際に使用するために、初期探索順序302にアクセスし、かつ/または初期探索順序302を確立することができる。初期探索順序302は、各SV110についての推定相対位置306に少なくとも部分的に基づくことができる。ブロック504で、初期探索順序302に従って、受信RF信号400内のSPS信号112の探索を実施することができる。ブロック506で、ブロック504の探索結果として、受信RF信号400内の少なくとも1つのSPS信号112を識別する(例えば見つける)ことができる。ブロック508で、SPS信号112に関する改良後探索順序328にアクセスし、かつ/または改良後探索順序328を確立することができる。例えば、ブロック506で識別したSPS信号に関連するSVの推定相対位置に少なくとも部分的に基づいて、まだ探索していないSPS信号112について改良後探索順序328を確立することができる。例えば、ブロック506で識別したSPS信号に関連するSVのしきい距離内の推定相対位置を有するSV110によって送信されたSPS信号112について、改良後探索順序328を確立することができる。例えば、ブロック506で識別したSPS信号に関連するSVを含むSVグループに関連するSV110によって送信されたSPS信号112について、改良後探索順序328を確立することができる。ブロック510で、改良後探索順序328に従って、受信RF信号400内の追加のSPS信号110の探索を実施することができる。
【００５１】
いくつかの追加の例示的急速探索スタートアッププロセスを以下でより詳細に説明するが、あらかじめいくつかのグラフを考慮することが有用であることがあり、そのグラフは、GNSSコンステレーションが、ある軌道パターンおよび/またはそのようなパターンがSVに関して生成する推定相対位置を考慮に入れることによって平均TTFFを短縮することのできる少なくとも初期探索順序を確立するのに利用することのできるそのような軌道パターンを有することがあることを示す。以下の例はGPSに関して示されるが、特許請求される主題は必ずしも限定されない。実際に、本明細書では、「SPS」は1つまたは複数のGNSSなどを含むことができる。
【００５２】
次に図6に注目すると、図6は、例示的基準フレーム600内でモデル化されたいくつかの例示的SVに関する推定相対経度位置および緯度位置を示す例示的グラフである。モデル化基準フレーム600では、地球に関連する回転速度が、SVに関連する平均軌道周期にほぼ合致する。したがって、例えば、ここでは地球の回転速度が平均GPS軌道周期に合致するように上昇している(例えば、GPS SVが静止軌道を有するようにモデル化される)。そのような基準フレーム内で考えるときに、各SVの軌道がy軸(ほぼ度単位の緯度)の大部分に沿って延びる長さと、x軸(ほぼ度単位の経度)の一部に閉じ込められる幅の「8の字」状の形状を有するプロットを形成することを示すために、このモデリング技法がここで示されている。例えば、1つのSVが、x軸上の約-180度と約-90度の間に中心が置かれ、ローブで約30度の幅を有し、y軸上の約-80度と約80度の間に中心が置かれるように見え、約160度の長さを有するプロット602-1を生成した。
【００５３】
しかし、図6は例示として提示されるに過ぎず、原寸に比例するように描かれているわけではなく、かつ/または特に正確となるように意図されるわけではないことを銘記されたい。しかし、図6のグラフは、ここでモデル化される現SPS時刻の如何に関わらず、装置の「天頂」にある可能性が高いと考えることのできる衛星のサブセットが存在するはずであり、したがってこうしたSVからのSPS信号が装置で取得される可能性がより高いことを示す。例えば、SVグループ604-1および604-2が、SVの異なるサブセットにそれぞれ関連付けられるように示されている。
【００５４】
したがって、図6の例で示されるように、初期探索順序および/または改良後探索順序を確立する間に利用することのできる1つまたは複数のGNSSコンステレーションに関連する1つまたは複数の潜在的パターンが存在することがある。ここでは、例えば東-西パターンすなわち経度パターンがGPS衛星について示されている。したがって、基準面(ここでは経度面)の一部をそれぞれカバーすることのできるいくつかのSVグループを確立することが可能であることがある。SVグループは、基準面に関してサイズ/形状が一様または非一様でよく、相互排反でよく、または重複することができる。SVグループは、同数のSVまたは異なる数のSVに関連付けることができる。
【００５５】
初期探索順序の一部として、二分探索または他の同様のプロセスを使用してSPS信号を優先順位付けし、送信SVの推定基準位置に少なくとも部分的に基づいて探索することができる。したがって、ある実装では、SVグループに基づいて初期探索順序を確立することができ、SVグループは、送信SVの推定基準位置に少なくとも部分的に基づくことができる。
【００５６】
現SPS時刻が知られている場合、推定SV位置を生成するのに使用される軌道情報の年齢に応じて、各SVについての相対緯度位置を推定することも可能であることがあることを当業者は理解されよう。したがって、ある実装では、推定緯度位置情報などに基づいて、何らかの方式で経度面または他の同様の基準面を調節することができる。すなわち、時刻が知られていないとしても、第1取得を得るために受信機の可能な位置にわたって比較的広く分散する衛星を探索することによって平均TTFFの短縮を可能にする、特定の衛星に関する探索順序を確立することができる。しかし、時刻が知られている場合、推定相対緯度情報を使用して探索順序を改善することができる。一例として、図6に示される各衛星の近似y値を知ることにより、初期探索をより良好に分散させて第1衛星をより迅速に取得することによって初期衛星探索順序を改善することができ、かつ/または少なくとも1つの衛星が取得された後に他の衛星のグルーピング/推定相対位置を改善することによって修正後探索順序を改善することができる。
【００５７】
次に図7を参照すると、図7は、基準面700(ここでは印刷されたページ上の円として示される)上のいくつかの例示的SV110(小さい正方形として表される)に関する推定相対位置を示す例示的ダイアグラムである。基準面700に関して、SVの推定相対位置306が、線704上の値の閉環状セット上に現れる。例えば、閉環状セットは0〜359度を含むことができる。ここでは、推定相対位置に306-1および306-2と符号が付けられ、それらの間で相対距離を有し、相対距離は、線704に沿って測定し、かつ/または地点702から角度的に測定して推定することができる(例えば地球中心点)。さらに、図7に示されるように、SVグループ320/604を指定することができ、ここでは例えば、推定相対位置306-3のしきい範囲内のSVをSVグループに関連付けることができる。
【００５８】
したがって、やはりこうした例では、初期探索順序および/または改良後探索順序を確立するときに利用することのできる潜在的パターンが現れる。例えばSVの軌道面および/またはスロットに基づいて、さらに別の潜在的パターンを識別することができ、その潜在的パターンから異なるSVグループを定義することができる。以下のセクションでは、いくつかの例をより詳細に示し、SPS時刻が装置にとって知られていない可能性がある実装と、SPS時刻が装置にとって知られている可能性がある実装の2つの実装を提示する。
【００５９】
以下のセクションは、急速探索スタートアッププロセスの一部として実装することができ、あるいは急速探索スタートアッププロセスをサポートするために実装することのできるいくつかの別の例示的技法を示す。そのような技法は、例えば、格納された軌道情報にアクセスし、それに少なくとも部分的に基づいて、SVの1つまたは複数の推定相対位置、1つまたは複数のSVグループ、基準時刻、基準面、基準フレーム、初期探索順序、初期順次探索優先順位、および/または改良後探索順序を確立あるいは決定するように実装することができる。そのような技法は、現SPS時刻を認識する装置、または認識しない装置で実装することができる。そのような技法は、装置の現在位置または以前の位置を認識する装置、あるいは認識しない装置で実装することができる。
【００６０】
そのようなことを念頭に置いて、SPS時刻と、装置の現在位置、さらには大まかな位置が知られていない場合、以下の例示的技法が有用であることがある。ここで、この例では、メモリに格納された軌道情報にメモリからアクセスすることができる。例えば、SPSアルマナック(著しく古いものであることがある)が、装置の製造中のある段階でメモリ内に格納された可能性がある。ある実装では、そのような(古い)SPSアルマナックを使用することができる。別の実装では、「より新しい」SPSアルマナックが利用可能である場合、そのようなSPSアルマナックをメモリにロードすることができる。
【００６１】
要約すると、ある例示的実装では、格納された軌道情報に少なくとも部分的に基づいて、基準時刻に基準面に対するSVの推定相対位置を確立することができる。推定相対位置に少なくとも部分的に基づいて、初期探索順序(および/または改良後探索順序)を確立することができる。
【００６２】
ある例示的実装では、様々な方式で基準時刻を選ぶことができる。例えば、利用可能なアルマナック情報に関係するものとして基準時刻を単に選ぶことができる。別の実装では、統計的方式または他の同様の数学的方式で基準時刻を選ぶことができる。例えば、利用可能なアルマナックエントリのTOA(time of almanac)値の中央値またはモードとして基準時刻を選ぶことができる。
【００６３】
例示的GPS実装では、そのような基準時刻でのSVの推定相対位置を経度基準面に関連付けることができる。この場合、例えば、所与のSVについてのアルマナック情報を使用し、次いでΩk=基準時刻での赤経(ラジアン単位)、およびLk=基準時刻での経度(ラジアン単位)とする。基準時刻での赤経の経度は、
【００６４】
【数１】
2012511161.tif 000003
【００６５】
と定義することができる。ただしΩ0は(SPSアルマナックからの)アルマナック週の始めでの赤経であり、
【００６６】
【数２】
2012511161.tif 000004
【００６７】
は、地球のICD-GPS-200恒星自転速度=7.2921151467e-5rad/secであり、
【００６８】
【数３】
2012511161.tif 000005
【００６９】
はGPS軌道の公称ノード回帰率=
【００７０】
【数４】
2012511161.tif 000006
【００７１】
であり、tkは、週ロールオーバについて補償された、GPS週の秒単位の基準時刻であり(例えば、基準週(wk)がアルマナック週(woa)と同一ではない場合、tkを604800*(wk-woa)だけ増加させるべきである)、toaは、アルマナックからのtime-of-almanacである。
【００７２】
このGPSの例を続けると、基準時刻(Lk)での経度をLk=mod((Ωk+ω+M0+2π(tk-toa)/T),2π)と定義することができる。ただしΩkは、(上記の)基準時刻での赤経であり、ωは(アルマナックからの)近地点引数であり、M0は(SPSアルマナックからの)平均近点角であり、Tは公称GPS軌道周期=86154.4秒である(例えば、恒星日の1/2未満に過ぎず、したがって地上トラックは、ノード回帰であっても反復する)。
【００７３】
したがって、上記のGPSの例では、各SVについて基準時刻(Lk)での経度を求めることができ、推定相対位置としての働きをすることができる。ある実装では、SPSアルマナックに加えて、またはSPSアルマナックの代わりに、例えばエフェメリスなどの他のタイプの格納された軌道情報を使用することができる。
【００７４】
GPSの例を続けると、推定相対位置に少なくとも部分的に基づいて、初期探索順序を確立することができる。例えば、以下のTable 1(表1)は、あるGPS SVに関するいくつかの例示的推定相対位置を示し、PRNは、その特定の衛星について使用されるPNコードを示す数である。
【００７５】
【表１】
2012511161.tif 000007
【００７６】
Table 1(表1)は、SVの推定相対位置に基づいて順序付けられている。これは、リストの上端のSV PRN 5がSV PRN 12とSV PRN 30の間にあるという点で環状リストである。
【００７７】
ある例示的実装では、基準面およびその上に分布したSVの推定相対位置を考慮する二分探索または他の同様の技法に基づいて、初期探索順序を確立することができる。例えば、Table 1(表1)に関して、経度面の0〜359度を、-180、0、-90、90、-135、45、-45、135などのように反復的に分割することができ(度単位)、初期探索順序が、選択された位置に最も近い推定相対位置を有するSVを選択することによって確立される。したがって、上記の例示的シーケンスおよびTable 1(表1)に関して、初期探索順序は、探索するSPS信号の優先順位を(SV PRNによって)、29、25、2、16、30、19、28、22、5、13、10、6、15、11、8、14、24、7、26、31、9、20、17、21、18、23、4、3、12、27と指定することができる。したがって、この例では、装置は、SV PRN 29によって送信されたSPS信号をまず探索することができ、見つからない場合、SV PRN 25によって送信されたSPS信号を探索することができ、見つからない場合、SV PRN 2によって送信されたSPS信号を探索することができ、以下同様である。
【００７８】
別の例示的実装では、SVグループに基づいて初期探索順序を確立することができる。例えば、経度面の0〜359度を30度の各部分に分割することができ、二分探索または他の同様の技法を使用して、SVグループを順序付けることができ、各グループ内のSVを選択することができ、その送信されたSPS信号を探索することができる(まだ探索していない場合)。SPS信号のすべてが初期探索順序で優先順位付けられるように、そのような技法を反復することができる。
【００７９】
1つまたは複数のSPS信号が見つかった場合、改良後探索順序を確立することができる。ある実装では、例えば、SPS信号が取得された場合、SPS信号が「見つかった」と判定することができる。ある実装では、例えば、SPS信号が取得された場合、かつSPS信号に関連する格納された軌道情報が存在する場合、SPS信号が「見つかった」と判定することができる。したがって、SPS信号が取得されるが、SPS信号に関連する、どんな格納された軌道情報もなく、または少なくとも十分な量の格納された軌道情報がないので、「見つかった」とはみなされないことがある実装が存在することがある。
【００８０】
ある例示的実装では、(十分な量の格納された軌道情報が利用可能な)「見つかった」各SVについて、見つかったSVと(やはり十分な量の格納された軌道情報が利用可能な)別のSVの基準時刻での経度間の差を求め、こうした2つのSV間の推定経度分離を確立することができる。そのような決定は、例えば、絶対値を取り、場合によっては2πロールオーバを反映し(例えば、x>πである場合、x=2π-x)、こうした2つのSVの間の絶対経度分離を確立することを含むことができる。
【００８１】
改良後探索順序を確立して、そのSPS信号が見つかったSVからの距離に基づいて、SVによって送信されるSPS信号の探索を優先順位付けることができる。もちろん、そのような改良後探索順序は、既に探索したが、見つからず、あるいは取得不能とみなされるSPS信号をスキップすることができる。ある実装では、ある時点で、例えば現SPS時刻が既知となり、かつ/または更新後軌道情報が受信される場合、送信されたそのSPS信号がまだ見つかっておらず、または取得されていない1つまたは複数のSVに関する更新後推定相対位置を求めることが可能であることがある。
【００８２】
現SPS時刻が既知であり、またはその後で求められる場合、SPS時刻を基準時刻として使用することができ、あるいは基準時刻を調節するために使用することができる。例えば、SPS時刻および格納された軌道情報を用いて、周知の1つまたは複数の単純なモデルを使用して、基準時刻から現SPS時刻まで、SVの軌道内でSVに伝播させることができる。
【００８３】
別の例示的実装では、初期探索順序を事前確立し、装置に供給して、装置内のメモリ内に格納することができる。したがって、例えば、初期探索順序を装置に供給するように動作可能にすることのできる1つまたは複数のサポーティングマシンを使用して、SVの推定相対位置をオフラインで求めることができる。したがって、そのようなサポーティングマシンは、(例えば、上記の例で与えた)装置が基準時刻での推定相対位置を確立するのに実装することのできるのと同じ技法または類似の技法を実装することができる。
【００８４】
同様に、他のある例示的実装では、1つまたは複数の改良後探索順序を事前確立し、装置に供給して、装置内のメモリ内に格納することができる。したがって、例えば、各SVグループまたは近くのSVグループについて改良後探索順序を提供することができ、それによって、SVグループおよび/または近くのSVグループ(例えば、重複する、隣接するなど)内のSVのうちの1つまたは複数によって送信されるSPS信号のうちの1つまたは複数が「見つかった」場合、それに関連する改良後探索順序を選択し、追加の探索のために使用することができる。
【００８５】
前述のように、本明細書で与えられる例は、あるGNSSから、または複数の異なるGNSSからSPS信号を取得する装置と共に使用するように動作可能にすることができる。こうした例が与えられると、例えば、1つまたは複数の異なるタイプのSV軌道、SVコンステレーション、格納された軌道情報、および/またはSPS時刻などをサポートするように、こうした技法を動作可能にすることができることを当業者は理解されよう。したがって、例示的初期探索順序および/または改良後探索順序を1つまたは複数のGNSSおよび/またはその各部分に関連付けることができる。適用可能なら、複数のGNSSについて共通の基準時刻、基準面、および/または基準フレームを使用することができる。
【００８６】
本明細書で説明した方法は、適用分野に応じて、特定の機能および/または例に従って、様々な手段で実装することができる。例えば、そのような方法は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および/またはそれらの組合せで実装することができる。ハードウェア実装では、例えば、本明細書に記載の機能を実施するように設計された1つまたは複数の特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、デジタル信号処理装置(DSPD)、プログラム可能論理装置(PLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子装置、他の装置ユニット、および/またはそれらの組合せのうちで処理装置を実装することができる。
【００８７】
この詳細な説明では、特許請求される主題の完全な理解を与えるために、多数の特定の詳細を述べた。しかし、特許請求される主題をこうした特定の詳細なしに実施できることを当業者は理解されよう。別の場合には、特許請求される主題を曖昧にしないように、当業者に周知であるはずの方法および機器を詳細には説明していない。
【００８８】
詳細な説明のある部分を、特定の機器または専用コンピューティング装置もしくはプラットフォームのメモリ内に格納された2進デジタル信号に対する演算のアルゴリズム表現または記号表現によって提示した。この特定の仕様の状況では、特定の機器などの用語は、プログラムソフトウェアからの命令に従って特定の機能を実施するようにプログラムされた後の汎用コンピュータを含む。アルゴリズム的説明または記号表現は、信号処理または関連技術分野の技術者が他の当業者に研究の主旨を伝えるために使用される技法の例である。ここでは、かつ一般に、アルゴリズムは、所望の結果に導く首尾一貫した一続きの演算または類似の信号処理とみなされる。この状況では、演算または処理は、物理量の物理的操作に関係する。通常、必須ではないが、このような量は、格納、転送、組合せ、比較、あるいは操作することのできる電気信号または磁気信号の形を取ることができる。時には、主に一般的な用法のために、このような信号をビット、データ、値、要素、シンボル、文字、項、数、数字、情報などと呼ぶことが好都合であることが判明している。しかし、こうした用語または類似の用語のすべては、適切な物理量に関連付けられるべきであり、単に好都合な符号に過ぎないことを理解されたい。以下の議論から明らかなように、別段の記述がない限り、本明細書全体を通して、「処理」、「計算」、「決定」、「確立」などの用語を用いた議論は、専用コンピュータや類似の専用電子コンピューティング装置などの特定の機器の動作またはプロセスを指すことを理解されたい。したがって、本明細書の状況では、専用コンピュータまたは類似の専用電子コンピューティング装置は、専用コンピュータまたは類似の専用電子コンピューティング装置のメモリ、レジスタ、または他の情報記憶装置、伝送装置、あるいはディスプレイ装置内の物理量、電子量、または磁気量として通常は表される信号を操作または変換することができる。この特定の特許出願の状況では、「特定の機器」という用語は、プログラムソフトウェアからの命令に従って特定の機能を実施するようにプログラムされた後の汎用コンピュータを含むことができる。
【００８９】
現在のところ例示的機能と考えられるものを図示し、説明したが、特許請求される主題から逸脱することなく、様々な他の修正を行うことができ、均等物を代用できることを当業者は理解されよう。さらに、本明細書に記載の中心的概念から逸脱することなく、特許請求される主題の教示に特定の状況を適合させるように多数の修正を行うことができる。
【００９０】
したがって、特許請求される主題は、開示される特定の例に限定されず、そのような特許請求される主題は、添付の特許請求の範囲の範囲内に包含されるすべての態様およびその均等物をも含むことができるものとする。
【符号の説明】
【００９１】
100  環境
102  装置
104  SPS受信機
106  SPS
108  GNSS
112  SPS信号
114  通信ネットワーク
116  マシン
202  処理装置
204  メモリ
206  接続
208  命令
208  RFフロントエンド回路
210  バックエンドプロセッサ
212  探索順序
214  ユーザインターフェース
302  初期探索順序
304  初期順次探索優先順位
306  推定相対位置
308  軌道情報
310  アルマナック情報
312  エフェメリス情報
314  基準時刻
316  SPS時刻
318  モデル基準フレーム情報
320  SVグループ
322  二分探索プロセス命令
324  推定距離
326  更新後推定相対位置
328  改良後探索順序
330  改良後順次探索優先順位
400  RF信号
402  軌道情報
700  基準面
702  地点
704  線
【図１】
2012511161.tif 000008
【図２】
2012511161.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012511161.tif 000013
【図７】
2012511161.tif 000014
【国際調査報告】
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2012511161.tif 000016
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