(57)【要約】  本発明は、信号受信機によるポジション決定のために、衛星から送信される信号の伝播時間測定を補正するために使用される、地球大気圏内の電子分布の四次元電離圏モデルを決定する方法であって、少なくとも以下のステップ、即ち、ａ）電子の分布を地球大気圏の高度に関して記述するのに適した、少なくとも１つの関数パラメータに基づく少なくとも１つの分布関数を規定するステップと、ｂ）複数の可動型２周波信号受信機による複数の伝播時間測定に由来するデータを受信して、衛星から１つの２周波信号受信機までの１つの信号伝播経路に沿った電子の総量を表すパラメータを求めるステップと、ｃ）少なくともこれらのパラメータを用いて、分布関数に対し場所と時間とに依存する関数パラメータを求めるステップと、ｄ）ステップｃ）において求められた関数パラメータを、四次元電離圏モデルとして供給するステップとを有する方法に関する。
2020509393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号受信機によるポジション決定のために、衛星から送信される信号の伝播時間測定を補正するために使用される、地球大気圏内の電子分布の四次元電離圏モデルを決定する方法であって、少なくとも以下のステップ、即ち、
ａ）電子の分布を地球大気圏の高度に関して記述するための、少なくとも１つの関数パラメータに基づく少なくとも１つの分布関数を規定するステップと、
ｂ）複数の可動型２周波信号受信機による複数の伝播時間測定に由来するデータを受信して、衛星から１つの２周波信号受信機までの１つの信号伝播経路に沿った電子の総量を表すパラメータを求めるステップと、
ｃ）少なくとも前記パラメータを用いて、前記分布関数に対し場所と時間とに依存する関数パラメータを求めるステップと、
ｄ）ステップｃ）において求められた前記関数パラメータを、四次元電離圏モデルとして供給するステップと、
を有する、
地球大気圏内の電子分布の四次元電離圏モデルを決定する方法。
【請求項２】
ステップａ）において、分布関数として少なくともチャップマン関数又はエプスタイン関数を用いる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｂ）において、複数の静止型２周波信号受信機による複数の伝播時間測定に由来するパラメータを付加的に受信し、前記静止型２周波信号受信機は、定置された測定局内に配置されている、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ステップｂ）において用いられる前記可動型２周波信号受信機は、車両内に又は車両に配置されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｃ）において、前記可動型２周波信号受信機の現在ポジションをそれぞれ考慮する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップｃ）において、前記分布関数の場所と時間とに依存する関数パラメータを、１つの方程式の解として求め、当該解をステップｂ）において求められた前記パラメータを用いて作成する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ステップｅ）において、前記四次元電離圏モデルを用いて補正データを求め、当該補正データを、ポジションデータ補正のために複数の１周波信号受信機へ供給する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップｅ）において、前記四次元電離圏モデルを用いて完全性パラメータを求め、当該完全性パラメータを複数の２周波信号受信機及び／又は１周波信号受信機へ、完全性の尺度として供給する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法に対しパラメータを求めるための、可動型２周波信号受信機の使用。
【請求項１０】
地球大気圏内の電子分布の四次元電離圏モデルを決定するために、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法のすべてのステップを実施するために構成されているコンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のコンピュータプログラムが記憶されている機械可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地球大気圏内の電子密度分布を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電離圏とは、おおよそ５０ｋｍから１０００ｋｍの高度にわたって拡がり、上方でプラズマ圏に移行する（上層の）地球大気圏の領域のことを表す。電離圏は、例えば、イオンや自由電子などのような帯電した粒子の濃度が高められている点で特徴的であり、そのように高められた濃度は、電離プロセスにより太陽の入射に依存して発生する。電離の周波数及び強度に応じて、電磁信号は電離圏で屈折する。これによって、例えば、米国のシステムであるＧＰＳ又は欧州のガリレオなどのような全地球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）の観測において信号遅延が発生し、これはポジショニング及びナビゲーションの用途における主要な誤差要因として挙げられる。高価な測地用２周波信号受信機を使用すれば、電離圏の１次の影響を取り除く目的で信号の結合を適用することができる。はるかに安価な１周波信号受信機は、信号を補正して１ｍよりも小さい精度を達成するために、大気圏モデルをどうしても用いなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、ポジショニング及びナビゲーションの用途において電離圏の影響を補正するために通例、積分された電子密度いわゆる全電子数（英語：Ｔｏｔａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｏｎｔｅｎｔ、略してＴＥＣ）を補正パラメータとして使用する。このＴＥＣを、地理的長さと地理的幅と時間とに依存して、１周波信号受信機の大気圏モデルに格納することができる。２周波ＧＮＳＳ観測からＴＥＣを抽出することができるという理由により、場所と時間とに依存するＴＥＣデータを供給するために、高価な測地用２周波信号受信機による参照測定が実施される。しかしながら、対応する参照局の個数が少ないこと、及び、それらの参照局間の距離が長いことから、そのようにして決定されたＴＥＣデータの分解能は著しく低い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の開示
ここでは、請求項１に従って、地球大気圏内の電子密度分布を決定する方法を提案する。電子密度分布は、この方法によれば四次元電離圏モデルの形態で供給される。電子密度分布は、信号受信機によるポジション決定のために、衛星から送信される信号の伝播時間測定を補正するために使用される。
【０００５】
四次元電離圏モデルは特に、電子密度を四次元（３つの空間的次元及び１つの時間的次元）の決定が可能である点で優れている。
【０００６】
電離圏内の（局所的な）電子密度は、電離圏内の（局所的な）イオン密度と密接した関係にある。場合によっては、両方の値は同一であり又は比例している。従って、電離圏を記述するために、関係に従い電子密度又はイオン密度が用いられる。
【０００７】
ステップａ）において、例えば、いわゆるチャップマン関数又はいわゆるエプスタイン関数を分布関数として用いることができる。分布関数を、例えば、大気圏モデル又は電離圏モデルなどのようなモデルによって規定することができ、そのようなモデルにおいてこの方法が用いられ、及び／又は、そのようなモデルと関連してこの方法が用いられる。これらの関数によれば、高度に応じた電子密度分布の推定がそれぞれもたらされる。この分布を推定するために、これらの関数は少なくとも１つの関数パラメータを必要とする。チャップマン関数は、例えば、指数関数の関数成分を含み、鉛直方向の電子密度分布を記述するためにこの関数を用いることができる。チャップマン関数は、例えば、少なくとも３つの関数パラメータを有しており、即ち、高度に沿った最大電子密度と、この最大電子密度が発生した高度と、対応するスケールハイトとを有している。これらの関数パラメータが測地的長さと測地的幅と時間とに依存して存在しているならば、特定の高度における電子密度を決定するためにチャップマン関数を用いることができる。従って、四次元の電子密度モデルが形成されている。関数パラメータの時間的空間的変化の推定により、３つの空間方向すべてにおけるイオン密度分布又は電子密度分布を時間に依存して記述するために、チャップマン関数を用いることができる。チャップマン関数又はエプスタイン関数の適用は、ＴＥＣベースの古典的な方法とは異なり、大気圏内のイオン分布又は電子分布のモデルを定義するにあたり、特に以下の利点を有する。即ち、空間的なイオン密度分布又は電子密度分布に対し、特に鉛直方向の大気圏構造又は電離圏構造における擾乱の作用に対し、トモグラフィックな視点で見ることができる。しかし、古典的な方法の場合には、ＴＥＣ即ち積分された電子密度は、地理的長さと地理的幅と時間とについて、高度と関係させずに決定される。しかも、四次元電離圏モデルにおいては、電子密度を規定すべき各測地的ポジション及び各時点のために、プロファイル関数によって僅かな個数のパラメータ（例えば、チャップマン関数のために３つ）しか必要とされない。ステップｂ）及びｃ）において求められるパラメータを、特にＴＥＣ（英語：Ｔｏｔａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｏｎｔｅｎｔ略してＴＥＣ）とすることができ、又は、ＴＥＣを直接的に推定可能なパラメータとすることができる。（第１及び第２の）パラメータを求めるために２周波信号受信機が、２つの周波数におけるナビゲーション衛星からのいわゆるコード位相測定及び搬送波位相測定を記録することができる。例えば、ＧＰＳシステムの場合には、周波数Ｌ１（１５７５．４２ＭＨｚ）及びＬ２（１２２７．６０ＭＨｚ）である。信号の差分形成（例えば、Ｌ１−Ｌ２）により、両方の周波数に等しく作用を及ぼす誤差項を取り除くことができる。これを幾何学的に自由な線形結合と称する。ただし、電離圏が信号伝播に及ぼす影響は分散的であり、即ち、この影響は両方の周波数についてそれぞれ異なる。既知の数学的な方法によって、この特性からＴＥＣを計算することができる。ＴＥＣは信号経路に沿って積分された電子密度であるので、これには電子密度分布に関する情報が含まれている。
【０００８】
ステップｂ）において用いられる２周波信号受信機を、静止型（ＧＮＳＳ受信局）又は可動型（車両におけるＧＮＳＳ受信機）とすることができる。このため多数の第１のパラメータが、種々の局所的なポジションのところで求められる。
【０００９】
さらに、ステップｂ）において用いられる車両（自動車）内及び／又は車両（自動車）における２周波信号受信機と、静止型参照局との組み合わせが好ましい。２周波信号受信機が車両（自動車）内及び／又は車両（自動車）に配置されていれば、付加的に車両データ及び／又は車両ベースのＧＮＳＳデータを、パラメータを求めるために利用することができる。車両ベースの２周波信号受信機を用いることによってもたらされる特別な利点とは、関数パラメータを決定するために十分な時間的及び空間的なカバーを達成することができ、かつ、種々の場所に２周波信号受信機をポジショニングするという付加的な措置が不要なことである。自動車内における配置によって、２周波信号受信機の場所の規則的な変更が行われる。このようにすれば、静止型２周波信号受信機だけでは達成することができないであろう最適なカバーが達成される。
【００１０】
好ましくは、ステップｂ）において、付加的に、複数の静止型２周波信号受信機の測定局に由来するパラメータが用いられる。換言すれば、このことは、特に、測地的座標系内のそれぞれ既知の固定されたポジションに配置された測定局内に又は測定局に静止型２周波信号受信機が設置される、ということを意味する。相応の測定局は、参照局とも呼ばれる。
【００１１】
好ましくは、ステップｂ）において、鉛直方向に対し傾斜した信号伝播経路の配向がそれぞれ評価される。換言すれば、ステップｂ）及びステップｃ）において、信号伝播経路に沿った伝播時間測定に加えて、信号伝播経路の配向若しくは空間的姿勢及び／又は拡がりも求められる。信号伝播経路の配向が既知であれば、傾斜した又は傾けられた信号伝播経路に沿って求められたイオンの総量（いわゆる傾斜ＴＥＣ、英語：ｓｌａｎｔ  Ｔｏｔａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｏｎｔｅｎｔ略してｓＴＥＣ）を、鉛直方向に沿ったイオン又は電子の総量（いわゆる鉛直ＴＥＣ、英語：ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｔｏｔａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｏｎｔｅｎｔ略してｖＴＥＣ）に換算することができる。相応の換算方法又は変換方法は公知である。鉛直ＴＥＣは、通例、単にＴＥＣと呼ばれる。
【００１２】
衛星が受信機の真上に配置されているならば、その場合には、この受信機により受信されるこの衛星の信号は、受信機の真上の大気圏の高度に沿ったイオン分布又は電子分布を正確に通過している。この場合においては、（第１又は第２の）パラメータは、受信機のポジションにおける又は受信機のポジション上方の電子密度分布をそのまま表すことになる。
【００１３】
ただし、実際には、個々の受信機の真上に位置する衛星によって（第１又は第２の）パラメータを決定することができることは、極めて稀にしか起こらない。多くの場合、信号を受信する際の送信元として利用可能な衛星は、個々の受信機の上方に傾斜して位置しており、従って、それらの衛星から受信機までの信号伝播経路は、垂直方向に対し傾斜して（即ち、垂直方向に対し所定の角度で）配向されている。この場合には信号は個々の信号伝播経路に沿って、種々の測地的ポジションにおいて電離圏のそれぞれ異なる高度領域を通過する。このように傾斜した信号伝播経路に沿ったイオン又は電子の総量を表す多数のパラメータから、１つの方程式を立てることができる。この方程式によって、種々の測地的ポジションにおいて高度に関連づけられたイオン分布に対する推定が可能となり、この方程式から、イオン分布乃至電子分布のモデル（又は、イオン分布乃至電子分布のモデルの分布関数の関数パラメータ）を決定することができる。
【００１４】
分布関数としてチャップマン関数が規定されるならば、ステップｄ）において求められる場所と時間とに依存する関数パラメータは、少なくとも以下のパラメータ、即ち、
・高度に沿った最大電子密度、
・この最大電子密度が発生した高度、及び、
・対応するスケールハイト
を含むことができる。
【００１５】
関数パラメータは好ましくは、いわゆるモデル係数を用いて数学的な空間的時間的基底関数の級数展開において展開される。ただし、関数パラメータを、第１のパラメータと第２のパラメータとを用いて、（直接）推定することもできる。相応の推定方式は、特にチャップマン関数又はエプスタイン関数の適用について公知である。好ましくは関数パラメータは、数学的な基底関数により、例えば、球面調和関数を介してパラメータ化され、従って、それらを全域的にカバーする表現が可能となる。
【００１６】
ステップｃ）で求められた大気圏モデル又は電離圏モデル、特に四次元電子密度モデルにおける関数パラメータを、ステップｄ）において供給することができる。このモデルを、ポジションデータの補正に用いられる車両の評価ユニット内に格納しておくことができる。好ましくは、このモデルはデータセンタの評価ユニット又は計算ユニット内に格納されており、そこにおいてモデル形成が中央で行われる。次いで、このモデルを、ネットワークを介して（例えば、移動無線ネットワークを介して）、１周波信号受信機のために供給することができる。
【００１７】
ステップｄ）による分布関数に対する場所と時間とに依存する関数パラメータの算出を受信側で行う場合には、ステップｄ）において計算された関数パラメータを、例えば、ケーブルコネクション（静止型受信機）、無線コネクション及び／又は衛星コネクションを介して、データセンタに伝達することができる。
【００１８】
好ましくは、ステップｃ）による分布関数に対する場所と時間とに依存する関数パラメータの計算は、データセンタにおいて行われる。従って、ステップｂ）において求められた（第１及び第２の）パラメータを、例えば、ケーブルコネクション（静止型受信機）、無線コネクション及び／又は衛星コネクションを介して、データセンタに伝達することができる。
【００１９】
四次元電子密度モデルによってもたらされる特別な利点とは、これによって特に信頼性及び完全性に関して、安全上重大なＧＮＳＳ用途に対して明確な付加価値が得られることである。四次元電子密度モデルの場合、（測地的な）長さ、幅、高さ及び時間に依存して電子密度がモデリングされる。電離圏の気候学、即ち、太陽の１１年周期による電離圏活動の変動、年間の及び季節的な変動、及び／又は、１日のうちのある時刻の変動などのような周期的作用のほか、四次元電子密度モデルにおいて有利には、ハイダイナミックな不規則的な現象、例えば、（中規模及び大規模の）伝搬性電離圏擾乱（ＴＩＤ、ＭＳＴＩＤ、ＬＳＴＩＤ）、突発性電離圏擾乱（ＳＩＤ）、スプレッドＦ層、スポラディックＥ層、電離圏嵐、及び／又は、プロファイル構造におけるシンチレーションなどを表現することができる。１つの伝播経路に対するＴＥＣにおいて、かかる現象を単に勾配として捕捉することができる。ステップｃ）における多数のデータをまとめることによって、かかる現象を捕捉することができる。さらに四次元モデルによれば、電離圏の種々の高度領域（Ｄ層、Ｅ層、Ｆ層）への擾乱源の対応づけが可能となる。
【００２０】
１つの有利な実施形態によれば、さらなるステップｅ）において、少なくとも１つの分布関数の積分により、場所と時間とに依存する全電子数を計算することが提案される。この場合、信号伝播経路に沿って、又は、鉛直線に沿って、積分を行うことができる。好ましくは、大気圏層又は電離圏層の最初の高度と最後の高度との間で、積分が行われる。積分法として、例えば、レイトレーシング法及び／又はガウス−ルシャンドル法を用いることができる。ステップｅ）を、受信側において又はデータセンタ内で実施することができる。
【００２１】
さらに別の有利な実施形態によれば、イオン分布又は電子分布の特に四次元モデルを用いて若しくは特にこの四次元モデルから、補正データ特にＴＥＣデータを求めることが提案され、このデータを多数の特に可動の又は移動させられる１周波信号受信機に供給することができる。補正データをデータセンタにおいて求めることができ、例えば、無線コネクション及び／又は衛星コネクションを介して、多数の１周波信号受信機に伝達することができる。特に、補正データを場所に依存して供給することができる。１周波信号受信機各々に、完全な四次元電離圏モデルを供給する必要はない。むしろ、特定のポジション及び特定の時点に対して、補正データを供給すれば十分である。場合によっては、補正データをポジション決定という状況で個々の測定のために、衛星によって直接供給することもでき、この衛星によってポジション決定という状況で個々の測定が実施される。１周波信号受信機を、例えば、（２周波信号受信機が設けられていない）車両（自動車）、船舶、ブイ、農業用の機器若しくは機械、携帯型ＧＮＳＳ受信機、携帯電話又は他の電子製品に、又は、それらの中に配置することができる。特に好ましくは、可動型１周波信号受信機は、（自律動作可能な）車両内に又はその車両に配置されている。特に、イオン分布又は電子分布の四次元モデルに基づき求められた補正データによって、１周波信号受信機内に格納された電離圏モデルを補正又は更新することができる。
【００２２】
さらに、例えば、データセンタ内などにおけるモデル分析によって、起こり得る電離圏擾乱に対する推定が可能となり、これを例えば、品質インジケータの形態で完全性の尺度として、ユーザに伝送することができる。この付加的な完全性情報により、特に安全上重大な用途において意義のある付加価値がもたらされる。
【００２３】
さらに別の態様によれば、四次元電離圏モデルを決定するために可動の又は移動させられる２周波信号受信機を用いることが提案される。場合によっては付加的に、静止型の定置された２周波信号受信機も、四次元電離圏モデルの決定に用いることができる。電離圏モデルを、地球大気圏内又は電離圏内の好ましくは四次元のイオン密度分布及び／又は電子密度分布を記述する電子密度モデルとすることができる。好ましくは、特に可動の又は移動させられる１周波信号受信機内に格納された電離圏モデルを補正又は更新する目的で、四次元電離圏モデルが用いられる。特に好ましくは可動型１周波信号受信機は、（自律動作可能な）車両内に又はその車両に配置されている。
【００２４】
１つの有利な実施形態によれば、可動型２周波信号受信機は、車両内に又は車両に配置される。
【００２５】
車両内に又は車両に２周波信号受信機を配置することにより特に得られる利点とは、車両内の又は車両における２周波信号受信機は車両の通常の動作中、道路上に存在する、ということである。供給される電離圏モデルのために、特に、車両内に組み込まれる１周波信号受信機の精度を高めることができる。車両は、基本的に多くは又は通例は、道路上で動作させられる。可動型２周波信号受信機を車両内又は車両において用いることによって達成されるのは、電離圏モデルがあとでポジショニング決定のためにも使用されるまさにその場所で求められたデータを用いて、電離圏モデルの関数パラメータが得られる、ということである。まさにその場所において、ここで説明する方法によって作成された電離圏モデルは特に高い精度を達成する。
【００２６】
しかも２周波信号受信機を車両内に又は車両に配置することは、車両が場合によってはこの種の２周波信号受信機のための特に低コストのプラットフォームを成すという理由で、有利なものとなる可能性がある。場合によっては、ここではプラットフォームとしての車両は、特別に２周波信号受信機の配置のためにレンタル又はリースされた置き場所よりも、やはりコストがかからない。
【００２７】
方法に関連して言及した詳細な点、特徴及び有利な実施形態は、相応にここで提示した方法においても生じる可能性があるし、また、その逆もあり得る。この限りにおいては、特徴を詳しく表すためのそれらの個所の言及をそのまま参照されたい。
【００２８】
ここでは、既述の方法を実施する装置及び対応するコンピュータプログラム並びにこのコンピュータプログラムが記憶されている機械可読記憶媒体についても述べるつもりである。既述の方法を実施する装置は通常、コンピュータセンタ又は同等の構造内に実装されている。ここにおいて伝播時間測定に由来する局所的な電子密度データが、既述の方法に従い受信され処理される。
【００２９】
以下においては、ここで提示した解決手段及びそれを取り巻く技術的環境について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、ここで述べておくと、本発明は、図示の実施例によって限定されるべきものではない。特に、明示的に別のことが示されていない限り、図面で説明する事項の部分的な態様を抜き出して、別の図面及び／又は本明細書に由来する別の構成部分及び／又は認識と組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電離圏の電子密度プロファイルを概略的に示す図である。
【図２】ここで提示した方法が適用される電離圏モデルの例示的なモデル構造を概略的に示す図である。
【図３】衛星から受信機への信号の例示的な信号伝播経路を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１には、電離圏の電子密度プロファイル１が概略的に示されている。横軸には、電子密度３が立方センチメートルあたりの電子として書き込まれており、縦軸には高度２がキロメートルとして書き込まれている。この場合、電子密度と高度とに依存して、Ｄ層１３、Ｅ層１４、Ｆ１層１５及びＦ２層１６という層が区別される。ここに示されているように、Ｆ２層１６における電子密度が最も高く、従って、Ｆ２層１６が電離圏を通る信号伝播に最も大きな影響を及ぼす。
【００３２】
図２には、ここで提示した方法が適用される電離圏モデル４の例示的なモデル構造が概略的に示されている。これによれば、この方法は、例えば、電離圏内の電子密度分布を決定するために使用され、その際、高度に依存して決定された電子密度が、さらに（場所に依存する）ＴＥＣを決定するために用いられる。これに加えて、図２には、ＧＮＳＳ観測に基づき電子密度分布及びＴＥＣを決定するための、電離圏モデル４の個々の計算ステップ間の関係も示されている。
【００３３】
入力量として、ＧＮＳＳ観測に由来する観測量が電離圏モデル４に供給される。ここで提示した方法の意図するところによれば、観測量には、定置された複数の２周波信号受信機により求められる第１のパラメータ５だけでなく、この目的で車両内に又は車両に配置可能な複数の可動型２周波信号受信機により求められる第２のパラメータ６も含まれる。しかも、第１のパラメータ５及び第２のパラメータ６に基づく観測モデリングをさらに改善する目的で、さらなるＧＮＳＳ観測７を使用することもできる。この方法の格別な利点は、定置された２周波信号受信機も可動型２周波信号受信機も使用されるため、モデルパラメータに関して高い感度を有する非常に密集したＧＮＳＳ観測網が電離圏モデル４の基礎を成す、ということである。
【００３４】
例えば、この場合、観測量を用いた観測モデリング８という枠組みにおいて、求められた第１のパラメータ５及び第２のパラメータ６をいずれにせよ用いて、モデル係数９が推定される。電離圏の影響を補正するために、これらのモデルパラメータをＧＮＳＳユーザに供給することができる。
【００３５】
電離圏モデル４の分布関数を記述するための、場所と時間とに依存する関数パラメータ１０を、モデル係数９に基づき推定することができる。分布関数として、電離圏モデル４は、ここでは例えばチャップマン関数を使用する。従って、場所と時間とに依存する関数パラメータ１０は、少なくとも、高度に沿った最大電子密度と、この最大電子密度が発生した高度と、対応するスケールハイトとを含む。これら３つの関数パラメータ１０は、測地的長さ、測地的幅に依存して、さらには時間に依存して、推定される。電離圏の影響を補正するために、これらの関数パラメータをＧＮＳＳユーザに供給することができる。
【００３６】
次いでこれらの関数パラメータ１０に基づき、分布関数ここではチャップマン関数が評価される。従って、これらの関数パラメータ１０からチャップマン関数を用いて、電子の四次元分布１１を推定することができる。
【００３７】
次いで高度に沿った積分によって、電子の四次元分布１１に基づき、全電子数（ＴＥＣ）１２を計算することができ、これを測地的長さと測地的幅と時間とに依存して表すことができる。電離圏の影響を補正するために、これらのＴＥＣをＧＮＳＳユーザに供給することができる。
【００３８】
よって、利用可能な帯域幅及び伝送技術に応じて、このモデルに基づきユーザへの以下のような補正伝送、即ち、
・モデル係数９の伝送、及び／又は、
・関数パラメータ１０の伝送、及び／又は、
・ＴＥＣ１２の伝送
を考えることができる。
【００３９】
提示した解決手段によれば、特に以下の利点を得ることができる。即ち、
・２周波信号受信機を備えた定置された各参照局間のデータ欠落を、可動型２周波信号受信機を用いた密集したカバーによって、低減することができる。
・例えば、４Ｄ大気圏モデル又は４Ｄ電離圏モデルなどのようなモデルに対する、受信機を用いて求められたパラメータの感度を、定置された参照局に加えて設けられ動作中（ほぼ）常に自身のポジションを変化させる２周波信号受信機によって、改善することができる。
【００４０】
図３には、古典的ないわゆる単層ＴＥＣモデルの問題点が示されている。この図には、衛星１８から送信され地球２０上の受信機１９により受信される信号の信号伝播経路１７が示されている。ここで前提とするのは、傾斜したＴＥＣからポジション２２に向かう鉛直方向のＴＥＣへの換算を実施できるよう、すべての電子が無限小の細い高度線２１（いわゆる単層）内に集中している、ということである。ここでわかるのは、信号伝播経路がこの高度線２１と、受信機１９のポジションとは隔たった特定の測地的ポジション２２のところで交差している、ということである。高度依存性は単層のアプローチでは考慮されないままであり、従って、鉛直方向の電子密度分布に対する推定は不可能である。
【図１】
2020509393.tif 000003
【図２】
2020509393.tif 000004
【図３】
2020509393.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月26日(2019.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号受信機によるポジション決定のために、衛星から送信される信号の伝播時間測定を補正するために使用される、地球大気圏内の電子分布の四次元電離圏モデルを決定する方法であって、少なくとも以下のステップ、即ち、
ａ）電子の分布を地球大気圏の高度に関して記述するための、少なくとも１つの関数パラメータに基づく少なくとも１つの分布関数を規定するステップと、
ｂ）複数の可動型２周波信号受信機による複数の伝播時間測定に由来するデータを受信して、衛星から１つの２周波信号受信機までの１つの信号伝播経路に沿った電子の総量を表すパラメータを求めるステップと、
ｃ）少なくとも前記パラメータを用いて、前記分布関数に対し場所と時間とに依存する関数パラメータを求めるステップと、
ｄ）ステップｃ）において求められた前記関数パラメータを、四次元電離圏モデルとして供給するステップと、
を有する、
地球大気圏内の電子分布の四次元電離圏モデルを決定する方法。
【請求項２】
前記ステップａ）において、分布関数として少なくともチャップマン関数又はエプスタイン関数を用いる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップｂ）において、複数の静止型２周波信号受信機による複数の伝播時間測定に由来するパラメータを付加的に受信し、前記静止型２周波信号受信機は、定置された測定局内に配置されている、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｂ）において用いられる前記可動型２周波信号受信機は、車両内に又は車両に配置されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｃ）において、前記可動型２周波信号受信機の現在ポジションをそれぞれ考慮する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップｃ）において、前記分布関数の場所と時間とに依存する関数パラメータを、１つの方程式の解として求め、当該解をステップｂ）において求められた前記パラメータを用いて作成する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ステップｅ）において、前記四次元電離圏モデルを用いて補正データを求め、当該補正データを、ポジションデータ補正のために複数の１周波信号受信機へ供給する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップｅ）において、前記四次元電離圏モデルを用いて完全性パラメータを求め、当該完全性パラメータを複数の２周波信号受信機及び／又は１周波信号受信機へ、完全性の尺度として供給する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法に対しパラメータを求めるための、可動型２周波信号受信機の使用。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法のすべてのステップを実施するために構成されているコンピュータプログラム。
【請求項１１】
地球大気圏内の電子分布の四次元電離圏モデルを決定するために、請求項１０に記載のコンピュータプログラムを実行するための装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載のコンピュータプログラムが記憶されている機械可読記憶媒体。
【国際調査報告】
2020509393.tif 000006
2020509393.tif 000007
2020509393.tif 000008
2020509393.tif 000009
2020509393.tif 000010
2020509393.tif 000011