パラメータ値算出方法、長期予測軌道データの提供方法、情報提供装置及び測位システム
【課題】長期予測エフェメリスを生成するための新たな手法を提案すること。
【解決手段】測位システム１において、サーバシステム３は、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを、将来になるほど長くなるように可変に設定する。より具体的には、外部システム２から取得した衛星精密暦に含まれる過去の予測位置に対応するＧＰＳ衛星ＳＶの実績位置と、外部システム２から取得した衛星予測暦に含まれる過去の予測位置との差で表される予測誤差が大きいほど、予測対象期間の長さを長く設定する。そして、設定した複数の予測対象期間それぞれについて、衛星予測暦に基づいて、ケプラーの楕円軌道モデルに従ったＧＰＳ衛星ＳＶの予測軌道を求め、衛星軌道パラメータの値を算出する。そして、算出した衛星軌道パラメータの値を予測対象期間毎に纏めた長期予測エフェメリスデータを生成して、携帯型電話機４に提供する。
【解決手段】測位システム１において、サーバシステム３は、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを、将来になるほど長くなるように可変に設定する。より具体的には、外部システム２から取得した衛星精密暦に含まれる過去の予測位置に対応するＧＰＳ衛星ＳＶの実績位置と、外部システム２から取得した衛星予測暦に含まれる過去の予測位置との差で表される予測誤差が大きいほど、予測対象期間の長さを長く設定する。そして、設定した複数の予測対象期間それぞれについて、衛星予測暦に基づいて、ケプラーの楕円軌道モデルに従ったＧＰＳ衛星ＳＶの予測軌道を求め、衛星軌道パラメータの値を算出する。そして、算出した衛星軌道パラメータの値を予測対象期間毎に纏めた長期予測エフェメリスデータを生成して、携帯型電話機４に提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラメータ値算出方法、長期予測軌道データの提供方法、情報提供装置及び測位システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位装置に利用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差とを、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて求める測位演算を行うことで測位する。
【０００３】
ＧＰＳによる測位では、ＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ衛星信号に重畳されているアルマナックやエフェメリスといった航法データに基づいて、ＧＰＳ衛星の位置、速度、移動方向等の衛星情報を算出し、当該衛星情報及び時刻情報を用いて測位演算を行う。アルマナックは衛星を捕捉する際の有力な手掛かりとはなるが、衛星情報の精度が悪いため測位演算に使用することは困難である。一方、エフェメリスは、衛星情報の精度が良いため、衛星を捕捉する際の有力な手掛かりとなるだけでなく、測位演算にも使用することができる。従って、例えばエフェメリスを保持していない状態で測位を開始した場合には、エフェメリスをＧＰＳ衛星信号から取得しなければならず、初回測位時間（ＴＴＦＦ：Time To First Fix）が増大する。
【０００４】
そこで、特許文献１や特許文献２には、サーバクライアントシステムであって、１週間といった長期間分のエフェメリスである長期予測エフェメリス（長期予測軌道データ）をサーバが予測し、クライアントである測位装置に提供する技術が開示されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１８８４０３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２１２７００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
長期予測エフェメリスの定義方法としては、通常のエフェメリスと同様のデータフォーマットで定義する方法が考えられる。すなわち、衛星軌道の近似モデルの１つであるケプラーの楕円軌道モデルを用いて衛星軌道を近似し、その時のモデル式のパラメータ（以下、「衛星軌道パラメータ」と称す。）の値によって、長期予測エフェメリスを定義する方法である。測位用衛星の将来の位置を所定時間おきに時系列に予測した予測位置でなる衛星予測暦（予測位置データ）は、所定の商用システムから提供されている。ケプラーの楕円軌道モデルによる近似計算は、この衛星予測暦を用いて行うことが可能である。
【０００６】
従来は、例えば１週間といった長期予測エフェメリスの生成対象とする期間（以下、「生成対象期間」と称す。）を、４時間や６時間といった固定的な「予測対象期間」に区切り、各予測対象期間それぞれについて、衛星軌道を近似・予測して衛星軌道パラメータの値を求めることで、長期予測エフェメリスを生成する手法が用いられていた。すなわち、予測対象期間を固定として長期予測エフェメリスを生成していた。しかし、１週間といった長期間を、固定的な予測対象期間で区切ることが果たして良い方法と言えるのかどうか疑問である。
【０００７】
本発明は、上述した疑問を基になされたものであり、長期予測エフェメリスを生成するための新たな手法を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための第１の発明は、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定することと、前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、前記衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出することと、を含むパラメータ値算出方法である。
【０００９】
この第１の発明によれば、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する。そして、予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する。
【００１０】
本願発明者は、予測位置データに含まれる測位用衛星の予測位置と当該測位用衛星の実績位置との間の距離を予測誤差として計測したところ、時間が経過するほど、予測誤差が大きくなる傾向があることを発見した。この結果からすると、現在日時からそれほど時間が経過していない場合は予測誤差が小さい。しかし、現在日時から長時間が経過している場合は予測誤差が支配的になる。
【００１１】
一方、衛星軌道を軌道モデル式で表す場合（以下、「モデル化」と称す。）には、モデル化する対象期間が短いほど、予測位置を忠実に再現できる可能性が高く、対象期間が長くなるほど、予測位置の再現性が低下する。予測誤差とモデル化との両者の関係に鑑みれば、衛星軌道の予測対象期間が将来になるほど、その期間を長くすることが合理的であり、このように、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定することで、有用な長期予測軌道データを生成・提供できる。
【００１２】
また、第２の発明として、第１の発明のパラメータ値算出方法であって、過去の前記予測位置に対応する前記測位用衛星の実績位置と当該過去の予測位置との差異に基づいて、前記予測対象期間の長さを設定することを含むパラメータ値算出方法を構成してもよい。
【００１３】
この場合、第３の発明として、第２の発明のパラメータ値算出方法であって、前記実績位置と前記過去の予測位置との差が大きいほど、前記予測対象期間の長さを長く設定することを含むパラメータ値算出方法を構成することも可能である。
【００１４】
この第３の発明によれば、過去の予測位置に対応する測位用衛星の実績位置と、過去の予測位置との差が大きいほど、予測対象期間の長さを長く設定する。実績位置と予測位置との差が大きいということは、予測誤差が大きいことを意味する。この場合は、予測対象期間の長さを長く設定すれば好適である。
【００１５】
また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明のパラメータ値算出方法であって、測位用衛星毎に前記予測対象期間の長さを可変に設定することと、前記測位用衛星毎に、前記予測対象期間について前記パラメータの値を算出することと、を含むパラメータ値算出方法を構成してもよい。
【００１６】
この第４の発明によれば、測位用衛星毎に予測対象期間の長さを可変に設定する。そして、測位用衛星毎に、予測対象期間についてパラメータの値を算出する。予測誤差の時間変化は測位用衛星毎に異なるため、予測対象期間の長さも測位用衛星毎に可変に設定することにしたものである。
【００１７】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明のパラメータ値算出方法であって、前記予測位置における前記測位用衛星の時計予測誤差を含んだ時計予測誤差データに基づいて、前記予測対象期間と同じ期間について、前記時計予測誤差の経時変化を近似するときに用いる所定の時計誤差モデル式が有するパラメータの値を算出することを含むパラメータ値算出方法を構成してもよい。
【００１８】
この第５の発明によれば、予測位置における測位用衛星の時計予測誤差を含んだ時計予測誤差データに基づいて、予測対象期間と同じ期間について、時計予測誤差の経時変化を近似するときに用いる所定の時計誤差モデル式が有するパラメータの値を算出する。これにより、衛星軌道のパラメータ値ばかりでなく、測位用衛星の時計誤差分を補正するためのパラメータ値も算出することが可能となる。
【００１９】
また、第６の発明として、第１〜第５の何れかの発明のパラメータ値算出方法によって算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを提供する提供方法を構成してもよい。
【００２０】
この第６の発明によれば、可変に設定された複数の予測対象期間毎のパラメータの値を有してなる長期予測軌道データを提供することができる。
【００２１】
また、第７の発明として、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する設定部と、前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを測位装置に提供する提供部と、を備えた情報提供装置を構成してもよい。
【００２２】
この第７の発明によれば、設定部が、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する。そして、算出部が、設定部により設定された予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する。そして、提供部が、算出部により算出されたパラメータの値を予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを測位装置に提供する。これにより、第６の発明と同様の効果が発揮される。
【００２３】
また、第８の発明として、測位装置と、長期予測軌道データを前記測位装置に提供する情報提供装置とを具備する測位システムであって、前記情報提供装置は、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する設定部と、前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた前記長期予測軌道データを前記測位装置に提供する提供部と、を備え、前記測位装置は、前記情報提供装置から前記長期予測軌道データを取得する取得部と、前記長期予測軌道データの中から、測位する時に対応する予測対象期間の前記パラメータの値を選択する選択部と、前記選択部により選択されたパラメータの値を用いて前記軌道モデル式を構成して、前記測位用衛星の位置を算出し、前記測位用衛星からの信号を捕捉する捕捉部と、前記捕捉部により捕捉された信号に基づいて測位する測位部と、を備えた測位システムを構成してもよい。
【００２４】
この第８の発明によれば、情報提供装置では、設定部が、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する。そして、算出部が、設定部により設定された予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する。そして、提供部が、算出部により算出されたパラメータの値を予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを測位装置に提供する。
【００２５】
他方、測位装置では、取得部が、情報提供装置から長期予測軌道データを取得し、選択部が、取得部により取得された長期予測軌道データの中から、測位する時に対応する予測対象期間のパラメータの値を選択する。そして、捕捉部が、選択部により選択されたパラメータの値を用いて軌道モデル式を構成して、測位用衛星の位置を算出し、測位用衛星からの信号を捕捉する。そして、測位部が、捕捉部により捕捉された信号に基づいて測位する。これにより、情報提供装置から提供された長期予測軌道データを用いて、測位装置が位置を計測することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではない。
【００２７】
１．システム構成
図１は、本実施形態における測位システム１の概略構成を示す図である。測位システム１は、外部システム２と、情報提供装置の一種であるサーバシステム３と、測位装置を備えた電子機器である携帯型電話機４と、複数のＧＰＳ衛星ＳＶ（ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４，・・・）とを備えて構成される。尚、携帯型電話機４が必要なデータをサーバシステム３から取得した後は、携帯型電話機４とＧＰＳ衛星ＳＶとで測位が可能であるため、携帯型電話機４とＧＰＳ衛星ＳＶとで１つの測位システムが構成されるということもできる。また、地上側のシステムとして、サーバシステム３と携帯型電話４とで測位システムと呼ぶこともできる。
【００２８】
外部システム２は、ＧＰＳ衛星ＳＶから定期的に衛星信号を受信し、当該衛星信号に含まれる航法データ等に基づいて衛星予測暦を生成してサーバシステム３に提供する公知のシステムである。外部システム２が提供する衛星予測暦は、各ＧＰＳ衛星ＳＶそれぞれについて、将来の位置を予測した予測位置及びＧＰＳ衛星ＳＶに搭載された原子時計の誤差を予測した時計予測誤差を所定時間おき（例えば１５分おき）に時系列に並べた不連続な位置及び時計誤差のデータである。
【００２９】
また、外部システム２は、将来のデータとしての衛星予測暦３を提供する他に、過去の事実のデータも提供する。すなわち、外部システム２は、ＧＰＳ衛星ＳＶの実際の位置である実績位置及びＧＰＳ衛星ＳＶに搭載された原子時計の実際の誤差である時計実績誤差を含む衛星精密暦を過去の事実のデータとして生成して、サーバシステム３に提供する。実績位置及び時計実績誤差の算出方法については公知であるため、詳細な説明を省略する。外部システム２は、例えば衛星予測暦や衛星精密暦の提供を業務とする民間や公営の団体のコンピュータシステムに相当する。
【００３０】
サーバシステム３は、衛星予測暦及び衛星精密暦を外部システム２から取得し、当該衛星予測暦及び衛星精密暦を用いて、全てのＧＰＳ衛星ＳＶの予測されるエフェメリスであって、少なくとも１日分以上の例えば１週間といった長期間有効なエフェメリス（以下、本実施形態において「長期予測エフェメリス（長期予測軌道データ）」と称す。）を生成・提供するサーバを備えたシステムである。
【００３１】
携帯型電話機４は、ユーザが通話やメールの送受信等を行うための電子機器であり、通話やメールの送受信といった携帯型電話機としての本来の機能の他、位置を計測する機能（測位機能）を実現するための測位装置を具備している。携帯型電話機４は、ユーザ操作に従って、サーバシステム３に対して長期予測エフェメリスの要求信号を送信し、サーバシステム３から長期予測エフェメリスを受信する。そして、受信した長期予測エフェメリスを用いてＧＰＳ衛星ＳＶを捕捉し、衛星信号に基づく測位演算を実行する。
【００３２】
２．原理
本願発明者は、全てのＧＰＳ衛星ＳＶについて１週間の期間を対象として、外部システム２により生成される衛星予測暦に含まれる予測位置と、外部システム２により生成される衛星精密暦に含まれる実績位置との間の距離を予測誤差として計測した。その結果、全てのＧＰＳ衛星ＳＶについて、増加の程度は異なるものの、時間経過に伴って予測誤差が増加する傾向があることを発見した。
【００３３】
図２は、予測誤差をプロットしたグラフの一例であり、代表衛星として４つのＧＰＳ衛星ＳＶ１〜ＳＶ４の１週間分の予測誤差を時系列にプロットしたグラフを示している。図２において、横軸は日数、縦軸は予測誤差をそれぞれ示している。この図を見ると、時間経過に伴って、予測誤差が振動しながらも漸増していることがわかる。特に、ＧＰＳ衛星ＳＶ１では、予測誤差が大きく振動しながらも急増している。
【００３４】
長期予測エフェメリスの生成では、最初に長期予測エフェメリスの生成対象とする期間（例えば１週間といった期間。以下、「生成対象期間」と称す。）を決定し、当該生成対象期間を衛星軌道の近似・モデル化を行う複数の期間（以下、「予測対象期間」と称す。）に区切る。生成対象期間の長さは適宜設定することができる。
【００３５】
そして、外部システム２から取得した衛星予測暦に含まれる予測位置のうち、各予測対象期間それぞれの予測位置を抽出する。そして、抽出した全ての予測位置からの距離の二乗和が最小となるようなケプラーの衛星軌道モデル式（以下、「近似モデル」ともいう。）を、各予測対象期間それぞれについて求める。このとき求めた衛星軌道の近似モデル式のパラメータを「衛星軌道パラメータ」と称し、近似モデルを算出する計算を「近似計算」ともいう。また、近似計算により求めた衛星軌道のことを「予測軌道」と称する。
【００３６】
従来は、予測対象期間を固定（例えば４時間や６時間）としていた。しかし、本願実施形態では、上述した予測誤差の計測結果に鑑みて、予測対象期間を固定とするのではなく、予測誤差に応じて可変に設定する。また、図２の結果からも明らかなように、予測誤差の変化の程度（度合）は、各ＧＰＳ衛星ＳＶによって異なることから、ＧＰＳ衛星ＳＶ毎に予測対象期間を可変に設定する。
【００３７】
より具体的には、全てのＧＰＳ衛星ＳＶについて、生成対象期間の当初のうちは予測対象期間を短く設定するが、将来になるほど、予測対象期間の長さが長くなるように設定する。この場合、予測誤差の増加の程度が大きなＧＰＳ衛星ＳＶについては、小さなＧＰＳ衛星ＳＶに比べて、予測対象期間を長い期間とする。また、早い段階で予測対象期間を長い期間に切り替えるようにする。
【００３８】
一方、衛星軌道を軌道モデル式で表し、軌道モデル式から衛星の将来位置を算出する場合には、算出した将来位置と、もとの予測位置とには差が生じる（以下、この差を「モデル化誤差」と称する。）。すなわち、衛星軌道を近似した軌道モデル式から算出される衛星の将来位置は、全ての予測位置を忠実に再現しているわけではない。予測対象期間が長くなればなるほど、予測位置の数が増え、近似する軌道の長さも長くなる。従って、モデル化誤差が大きくなり、予測位置の再現性が低下する傾向がある。
【００３９】
以上の予測誤差とモデル化の期間との関係に鑑みて、本実施形態では、予測誤差が小さいうちは、予測対象期間を短くする。その一方、予測誤差が大きくなると、予測対象期間を長くする。
【００４０】
３．サーバシステム
３−１．機能構成
図３は、サーバシステム３の機能構成を示すブロック図である。サーバシステム３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１０と、操作部３２０と、通信部３３０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０と、ハードディスク３５０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３６０とを備え、各部がバス３７０で接続されたコンピュータシステムである。
【００４１】
ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されているシステムプログラム等に従ってサーバシステム３の各部を統括的に制御するプロセッサである。本実施形態では、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている長期予測エフェメリス提供プログラム３４１に従って、携帯型電話機４に長期予測エフェメリスを提供する処理を行う。
【００４２】
操作部３２０は、サーバシステム３の管理者による操作指示を受け付け、操作に応じた信号をＣＰＵ３１０に出力する入力装置である。この機能は、例えばキーボードやボタン、マウス等により実現される。
【００４３】
通信部３３０は、システム内部で利用される各種データをインターネット等の通信ネットワークを介して外部システム２や携帯型電話機４とやり取りするための通信装置である。
【００４４】
ＲＯＭ３４０は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ３１０がサーバシステム３を制御するためのシステムプログラムや、長期予測エフェメリスを携帯型電話機４に提供するためのプログラム、長期予測エフェメリスを生成するためのプログラム等の各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００４５】
ハードディスク３５０は、磁気ヘッド等を用いてデータの読み書きを行う記憶装置であり、ＲＯＭ３４０と同様、サーバシステム３が備える各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。
【００４６】
ＲＡＭ３６０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ３１０により実行されるシステムプログラム、長期予測エフェメリス提供プログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００４７】
３−２．データ構成
図４は、ＲＯＭ３４０に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ３４０には、ＣＰＵ３１０により読み出され、長期予測エフェメリス提供処理（図１２参照）として実行される長期予測エフェメリス提供プログラム３４１と、予測対象期間設定用データ３４３とが記憶されている。また、長期予測エフェメリス提供プログラム３４１には、長期予測エフェメリス生成処理（図１３及び図１４参照）として実行される長期予測エフェメリス生成プログラム３４１１がサブルーチンとして含まれている。
【００４８】
長期予測エフェメリス提供処理とは、ＣＰＵ３１０が、長期予測エフェメリスデータを生成する処理を定期的に行い、携帯型電話機４から長期予測エフェメリスデータの要求信号を受信した場合に、生成しておいた長期予測エフェメリスデータを要求元の携帯型電話機４に送信する処理である。長期予測エフェメリス提供処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００４９】
長期予測エフェメリス生成処理とは、ＣＰＵ３１０が、長期予測エフェメリスデータを生成する処理である。本実施形態では、ＣＰＵ３１０は、長期予測エフェメリスデータを４時間に１回生成する。具体的には、長期予測エフェメリスデータの生成日時を基準として１週間後までの期間を生成対象期間とし、当該生成対象期間を複数の予測対象期間に分割する。そして、分割した予測対象期間それぞれについて予測エフェメリスを生成し、全ての予測対象期間の予測エフェメリスを纏めた長期予測エフェメリスデータを生成する。長期予測エフェメリス生成処理についても、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００５０】
図６は、予測対象期間設定用データ３４３のデータ構成の一例を示す図である。予測対象期間設定用データ３４３には、予測誤差が含まれる数値範囲を示す予測誤差範囲３４３１と、予測誤差が当該予測誤差範囲３４３１に含まれる場合に設定する予測対象期間３４３３とが対応付けて記憶されている。例えば、予測誤差が「２０ｍ以上」の予測誤差範囲３４３１に含まれる場合は、それ以降の予測対象期間３４３３を「８時間」に設定する。
【００５１】
尚、予測誤差範囲３４３１の判定は、図９の予測誤差データ３５６に記憶されている予測誤差が何れの数値範囲に含まれるかを判定することで行う。この判定に使用する予測誤差は、例えば、過去一定期間の予測位置それぞれに対する予測誤差の平均としてもよい。また、あるタイミング（例えば３日前の深夜０時）における予測誤差を使用するとしてもよい。
【００５２】
図５は、ハードディスク３５０に格納されたデータの一例を示す図である。ハードディスク３５０には、衛星予測暦データベース３５１と、衛星精密暦データベース３５３と、予測誤差データベース３５５と、長期予測エフェメリスデータ３５７とが記憶されている。
【００５３】
図７は、衛星予測暦データベース３５１のデータ構成の一例を示す図である。衛星予測暦データベース３５１には、複数の衛星予測暦３５２（３５２−１，３５２−２，３５２−３，・・・）が時系列に記憶されている。衛星予測暦３５２は、各ＧＰＳ衛星ＳＶの１週間後までの予測位置及び時計予測誤差が１５分おきに記憶された離散的なデータであり、予測された期間毎に纏められたデータである。
【００５４】
例えば、衛星予測暦３５２−１は、「２００８年８月８日０時００分〜２００８年８月１４日２４時００分」までの期間のデータである。そして、「２００８年８月８日０時３０分」におけるＧＰＳ衛星「ＳＶ２」の予測位置は「（Ｘｐ３２，Ｙｐ３２，Ｚｐ３２）」であり、原子時計の予測誤差は「Δｔｐ３２」である。ＣＰＵ３１０は、外部システム２から定期的に（例えば４時間に１回）衛星予測暦３５２を受信して、衛星予測暦データベース３５１に蓄積・記憶させる。
【００５５】
図８は、衛星精密暦データベース３５３のデータ構成の一例を示す図である。衛星精密暦データベース３５３には、複数の衛星精密暦３５４（３５４−１，３５４−２，３５４−３，・・・）が時系列に記憶されている。衛星精密暦３５４は、各ＧＰＳ衛星ＳＶの１週間分の実績位置及び時計実績誤差が１５分おきに記憶された離散的なデータであり、実際に計測された期間毎に纏められたデータである。
【００５６】
例えば、衛星精密暦３５４−１は、「２００８年８月１日０時００分〜２００８年８月７日２４時００分」までの期間のデータである。そして、「２００８年８月１日０時３０分」におけるＧＰＳ衛星「ＳＶ２」の実績位置は「（Ｘｍ３２，Ｙｍ３２，Ｚｍ３２）」であり、原子時計の実績誤差は「Δｔｍ３２」であった。ＣＰＵ３１０は、外部システム２から定期的に（例えば４時間に１回）衛星精密暦３５４を受信して、衛星精密暦データベース３５３に蓄積・記憶させる。
【００５７】
図９は、予測誤差データベース３５５のデータ構成の一例を示す図である。予測誤差データベース３５５には、複数の予測誤差データ３５６（３５６−１，３５６−２，３５６−３，・・・）が時系列に記憶されている。予測誤差データ３５６は、各日時それぞれにおける衛星予測暦３５２に含まれる予測位置と衛星精密暦３５４に含まれる実績位置との間の距離が予測誤差として記憶されたデータであり、予測誤差が算出された期間毎に纏められたデータである。
【００５８】
例えば、予測誤差データ３５６−１は、「２００８年８月１日０時００分〜２００８年８月７日２４時００分」までの期間のデータである。そして、「２００８年８月１日０時３０分」におけるＧＰＳ衛星「ＳＶ２」の予測誤差は「ＰＥ３２」である。ＣＰＵ３１０は、長期予測エフェメリス生成処理において、最新の衛星精密暦３５４に含まれる実績位置と、当該最新の衛星精密暦３５４に対応する期間の衛星予測暦３５２に含まれる予測位置とを用いて、当該期間の各日時における予測誤差を算出して予測誤差データ３５６を生成し、予測誤差データベース３５５に蓄積・記憶させる。
【００５９】
また、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている予測対象期間設定用データ３４３を参照して、予測誤差データ３５６に記憶されている予測誤差が何れの予測誤差範囲３４３１に含まれるかを判定することで、生成対象期間に設定する複数の予測対象期間３４３３を決定する。
【００６０】
図１０は、長期予測エフェメリスデータ３５７のデータ構成の一例を示す図である。長期予測エフェメリスデータ３５７には、長期予測エフェメリスデータの生成日時３５７１と、ＧＰＳ衛星ＳＶ１〜ＳＶ３２の予測エフェメリス３５７３（３５７３−１〜３５７３−３２）とが対応付けて記憶されている。
【００６１】
図１１は、予測エフェメリス３５７３のデータ構成の一例を示す図である。予測エフェメリス３５７３（３５７３−１，３５７３−２，・・・，３５７３−３２）には、各予測対象期間それぞれについて、軌道長半径や離心率、軌道傾斜角といったケプラーの衛星軌道パラメータの値と、衛星時計の基準時刻、衛星時計のオフセット、衛星時計のドリフト及び衛星時計周波数のドリフトでなるクロック補正パラメータの値と、予測対象期間の長さを示す予測対象期間長とが記憶されている。
【００６２】
特徴的であるのは、予測エフェメリス（ＧＰＳ衛星ＳＶ）毎に異なる予測対象期間が設定されている点である。例えば、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の予測エフェメリス３５７３−１では、最後の予測対象期間として「２００８年８月１４日１６時００分〜２４時００分」までの８時間の予測対象期間が設定されているが、ＧＰＳ衛星ＳＶ３の予測エフェメリス３５７３−３では、「２００８年８月１４日１８時００分〜２４時００分」までの６時間の予測対象期間が設定されている。
【００６３】
３−３．処理の流れ
図１２は、ＲＯＭ３４０に記憶されている長期予測エフェメリス提供プログラム３４１がＣＰＵ３１０により読み出されて実行されることで、サーバシステム３において実行される長期予測エフェメリス提供処理の流れを示すフローチャートである。
【００６４】
先ず、ＣＰＵ３１０は、外部システム２から衛星予測暦３５２及び衛星精密暦３５４を受信したか否かを判定し（ステップＡ１）、受信しなかったと判定した場合は（ステップＡ１；Ｎｏ）、ステップＡ５へと処理を移行する。また、受信したと判定した場合は（ステップＡ１；Ｙｅｓ）、受信した衛星予測暦３５２及び衛星精密暦３５４を、ハードディスク３５０の衛星予測暦データベース３５１及び衛星精密暦データベース３５３にそれぞれ蓄積・記憶させる（ステップＡ３）。
【００６５】
次いで、ＣＰＵ３１０は、長期予測エフェメリスの生成時刻であるか否かを判定する（ステップＡ５）。本実施形態では、４時間に１回長期予測エフェメリスを生成するものとする。そして、まだ生成時刻ではないと判定した場合は（ステップＡ５；Ｎｏ）、ＣＰＵ３１０は、ステップＡ９へと処理を移行する。
【００６６】
また、長期予測エフェメリスの生成時刻であると判定した場合は（ステップＡ５；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている長期予測エフェメリス生成プログラム３４１１を読み出して実行することで、長期予測エフェメリス生成処理を行う（ステップＡ７）。
【００６７】
図１３及び図１４は、長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ３１０は、各ＧＰＳ衛星ＳＶそれぞれについて、ループＡの処理を実行する（ステップＢ１〜Ｂ７）。ループＡの処理では、ＣＰＵ３１０は、最新の衛星精密暦３５４と、当該最新の衛星精密暦３５４に対応する期間の衛星予測暦３５２とに基づいて、当該期間の各時刻（１５分おきの時刻）における予測誤差を算出して予測誤差データ３５６を生成し、予測誤差データベース３５５に蓄積・記憶させる（ステップＢ３）。
【００６８】
次いで、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている予測対象期間設定用データ３４３を参照し、ステップＢ３で算出した各時刻における予測誤差を用いて現在日時から１週間後までの生成対象期間における各予測対象期間を設定する（ステップＢ５）。そして、ＣＰＵ３１０は、次のＧＰＳ衛星ＳＶへと処理を移行する。
【００６９】
全てのＧＰＳ衛星ＳＶについてステップＢ３及びＢ５の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＡの処理を終了する（ステップＢ７）。ループＡの処理を終了した後、ＣＰＵ３１０は、各ＧＰＳ衛星ＳＶそれぞれについて、ループＢの処理を実行する（ステップＢ９〜Ｂ２５）。
【００７０】
ループＢの処理では、ＣＰＵ３１０は、各予測対象期間それぞれについて、ループＣの処理を実行する（ステップＢ１１〜Ｂ２１）。ループＣの処理では、ＣＰＵ３１０は、ハードディスク３５０の衛星予測暦データベース３５１に記憶されている最新の衛星予測暦３５２から、当該ＧＰＳ衛星ＳＶの当該予測対象期間の各時刻における予測位置を読み出す（ステップＢ１３）。
【００７１】
そして、ＣＰＵ３１０は、ステップＢ１３で読み出した予測位置を用いて、ケプラーの楕円軌道モデルに従って当該ＧＰＳ衛星ＳＶの当該予測対象期間における予測軌道を算出し、ケプラーの衛星軌道パラメータの値を求める（ステップＢ１５）。尚、予測軌道の具体的な算出方法については公知であるため、詳細な説明を省略する。
【００７２】
その後、ＣＰＵ３１０は、最新の衛星予測暦３５２から、当該ＧＰＳ衛星ＳＶの当該予測対象期間の各時刻における時計予測誤差を読み出す（ステップＢ１７）。そして、ＣＰＵ３１０は、読み出した時計予測誤差を用いて、当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間のクロック補正パラメータの値を求める（ステップＢ１９）。そして、ＣＰＵ３１０は、次の予測対象期間へと処理を移行する。
【００７３】
時刻「ｔ」における時計予測誤差「Δｔ」は、クロック補正パラメータである衛星時計の基準時刻「ｔc」、衛星時計のオフセット「ａ0」、衛星時計のドリフト「ａ1」及び衛星時計周波数のドリフト「ａ2」を用いて、次式（１）によって近似することができる。
Δｔ＝ａ0＋ａ1（ｔ−ｔc）＋ａ2（ｔ−ｔc）2 ・・・（１）
【００７４】
式（１）は、時計予測誤差の計時変化を近似するための時計誤差モデル式である。衛星予測暦３５２に含まれる各時刻の時計予測誤差「Δｔ」をサンプリングデータとして、例えば最小二乗法を用いた近似計算を行うことで、クロック補正パラメータの値を算出することができる。
【００７５】
全ての予測対象期間についてステップＢ１３〜Ｂ１９の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＣの処理を終了する（ステップＢ２１）。その後、ＣＰＵ３１０は、全ての予測対象期間についてステップＢ１５で求めた衛星軌道パラメータの値と、ステップＢ１９で求めたクロック補正パラメータの値と、予測対象期間長とを纏めて、当該ＧＰＳ衛星ＳＶの予測エフェメリス３５７３を生成する（ステップＢ２３）。そして、ＣＰＵ３１０は、次のＧＰＳ衛星ＳＶへと処理を移行する。
【００７６】
全てのＧＰＳ衛星ＳＶについてステップＢ１１〜Ｂ２３の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＢの処理を終了する（ステップＢ２５）。その後、ＣＰＵ３１０は、全てのＧＰＳ衛星ＳＶについてステップＢ２３で生成した予測エフェメリス３５７３を纏めて、生成日時３５７１と対応付けて長期予測エフェメリスデータ３５７を生成し、ハードディスク３５０に記憶させる（ステップＢ２７）。そして、ＣＰＵ３１０は、長期予測エフェメリス生成処理を終了する。
【００７７】
図１２の長期予測エフェメリス提供処理に戻って、長期予測エフェメリス生成処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、携帯型電話機４から長期予測エフェメリスデータ３５７の要求信号を受信したか否かを判定する（ステップＡ９）。そして、受信しなかったと判定した場合は（ステップＡ９；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。
【００７８】
また、要求信号を受信したと判定した場合は（ステップＡ９；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、ハードディスク３５０に記憶されている長期予測エフェメリスデータ３５７を要求元の携帯型電話機４に送信する（ステップＡ１１）。そして、ＣＰＵ３１０は、ステップＡ１に戻る。
【００７９】
４．携帯型電話機
４−１．機能構成
図１５は、携帯型電話機４の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機４は、ＧＰＳアンテナ４０５と、ＧＰＳ受信部４１０と、ホストＣＰＵ４２０と、操作部４３０と、表示部４４０と、携帯電話用アンテナ４５０と、携帯電話用無線通信回路部４６０と、ＲＯＭ４７０と、フラッシュＲＯＭ４８０と、ＲＡＭ４９０とを備えて構成される。
【００８０】
ＧＰＳアンテナ４０５は、ＧＰＳ衛星ＳＶから発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部４１０に出力する。尚、ＧＰＳ衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。
【００８１】
ＧＰＳ受信部４１０は、ＧＰＳアンテナ４０５から出力された信号に基づいて測位する測位回路であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部４１０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部４１１と、ベースバンド処理回路部４１３とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部４１１と、ベースバンド処理回路部４１３とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００８２】
ＲＦ受信回路部４１１は、ＲＦ信号の処理回路ブロックであり、所定の局部発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ４０５から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートする。そして、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ（Analog Digital）変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部４１３に出力する。
【００８３】
ベースバンド処理回路部４１３は、ＲＦ受信回路部４１１から出力されたＩＦ信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出する回路部である。ベースバンド処理回路部４１３は、プロセッサとしてのＣＰＵ４１５と、メモリとしてのＲＯＭ４１７及びＲＡＭ４１９とを備えて構成される。ＣＰＵ４１５は、ホストＣＰＵ４２０がサーバシステム３から取得した長期予測エフェメリスデータ３５７を用いて、ＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出する。
【００８４】
ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０に記憶されている測位演算プログラムやシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機４の各部を統括的に制御するプロセッサである。ホストＣＰＵ４２０は、ベースバンド処理回路部４１３によって捕捉・抽出されたＧＰＳ衛星信号に基づいて測位演算を行う。そして、測位演算により求めた測位位置をプロットしたナビゲーション画面を、表示部４４０に表示させる。
【００８５】
操作部４３０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたアイコンやボタンの信号をホストＣＰＵ４２０に出力する。この操作部４３０の操作により、通話要求やメールの送受信要求、ＧＰＳの起動要求等の各種指示入力がなされる。
【００８６】
表示部４４０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ４２０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部４４０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
【００８７】
携帯電話用アンテナ４５０は、携帯型電話機４の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【００８８】
携帯電話用無線通信回路部４６０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【００８９】
ＲＯＭ４７０は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４２０が携帯型電話機４を制御するためのシステムプログラムや、測位演算を実現するための測位演算プログラム、ナビゲーション機能を実現するためのナビゲーションプログラム等の各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００９０】
フラッシュＲＯＭ４８０は、読み書き可能な不揮発性の記憶装置であり、ＲＯＭ４７０と同様に、ホストＣＰＵ４２０が携帯型電話機４を制御するための各種プログラムやデータ等を記憶している。フラッシュＲＯＭ４８０に記憶されているデータは、携帯型電話機４の電源を切断しても失われない。
【００９１】
ＲＡＭ４９０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４２０により実行されるシステムプログラム、測位演算プログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００９２】
４−２．データ構成
図１６は、ＲＯＭ４７０に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ４７０には、ホストＣＰＵ４２０により読み出され、メイン処理（図１９参照）として実行されるメインプログラム４７１が記憶されている。また、メインプログラム４７１には、測位処理（図２０及び図２１参照）として実行される測位プログラム４７１１がサブルーチンとして含まれている。
【００９３】
メイン処理とは、ホストＣＰＵ４２０が、携帯型電話機４の本来の機能である通話やメールの送受信のための処理を行う他、携帯型電話機４の電源投入後の初回の測位を高速化する処理、携帯型電話機４の位置を測定する処理（測位処理）等を行う処理である。メイン処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００９４】
測位処理とは、ホストＣＰＵ４２０が、サーバシステム３から受信した長期予測エフェメリスデータ３５７を用いてＧＰＳ衛星ＳＶからのＧＰＳ衛星信号を捕捉し、捕捉したＧＰＳ衛星信号に基づいて、携帯型電話機４の位置を計測して出力する処理である。測位処理についても、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００９５】
図１７は、フラッシュＲＯＭ４８０に格納されたデータの一例を示す図である。フラッシュＲＯＭ４８０には、サーバシステム３から受信した長期予測エフェメリスデータ３５７と、最新の測位位置である最新測位位置４８１とが記憶される。長期予測エフェメリスデータ３５７及び最新測位位置４８１は、メイン処理においてホストＣＰＵ４２０により更新される。
【００９６】
図１８は、ＲＡＭ４９０に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ４９０には、測位処理により求められた測位位置４９１が記憶される。測位位置４９１は、メイン処理においてホストＣＰＵ４２０により更新される。
【００９７】
４−３．処理の流れ
図１９は、ＲＯＭ４７０に記憶されているメインプログラム４７１がホストＣＰＵ４２０により読み出されて実行されることで、携帯型電話機４において実行されるメイン処理の流れを示すフローチャートである。
【００９８】
メイン処理は、ホストＣＰＵ４２０が、操作部４３０を介してユーザにより電源投入操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理である。また、特に説明しないが、以下のメイン処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ４０５によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部４１１によるＲＦ信号のＩＦ信号へのダウンコンバージョンが行われ、ＩＦ信号がベースバンド処理回路部４１３に随時出力される状態にあるものとする。
【００９９】
先ず、ホストＣＰＵ４２０は、操作部４３０を介してなされた指示操作を判定し（ステップＣ１）、指示操作が通話指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；通話指示操作）、通話処理を行う（ステップＣ３）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部４６０に無線基地局との間の基地局通信を行わせ、携帯型電話機４と他機との間の通話を実現する。
【０１００】
また、ステップＣ１において指示操作がメール送受信指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；メール送受信指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、メール送受信処理を行う（ステップＣ５）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部４６０に基地局通信を行わせ、携帯型電話機４と他機との間のメールの送受信を実現する。
【０１０１】
また、ステップＣ１において指示操作が初期測位高速化指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；初期測位高速化指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、初期測位高速化処理を行う（ステップＣ７）。具体的には、サーバシステム３に対して長期予測エフェメリスデータ３５７の要求信号を送信する。そして、サーバシステム３から長期予測エフェメリスデータ３５７を受信して、フラッシュＲＯＭ４８０に記憶させる。
【０１０２】
また、ステップＣ１において指示操作が測位指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；測位指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０に記憶されている測位プログラム４７１１を読み出して実行することで、測位処理を行う（ステップＣ９）。
【０１０３】
図２０及び図２１は、測位処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４２０は、現在日時が含まれる予測対象期間（以下、「当該予測対象期間」と称す。）を判定する（ステップＤ１）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、捕捉対象衛星判定処理を行う（ステップＤ３）。より詳細には、不図示の時計部で計時されている現在時刻において、フラッシュＲＯＭ４８０に記憶されている最新測位位置４８１の天空に位置するＧＰＳ衛星ＳＶを、ハードディスク３５０に記憶されている長期予測エフェメリスデータ３５７を用いて判定して、捕捉対象衛星とする。
【０１０４】
次いで、ホストＣＰＵ４２０は、各捕捉対象衛星それぞれについて、ループＤの処理を実行する（ステップＤ５〜Ｄ１９）。ループＤの処理では、ホストＣＰＵ４２０は、フラッシュＲＯＭ４８０の長期予測エフェメリスデータ３５７に含まれる当該予測対象期間の当該捕捉対象衛星の衛星軌道パラメータの値を選択する（ステップＤ７）。
【０１０５】
そして、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ７で選択した衛星軌道パラメータの値を用いてケプラーの楕円軌道モデルに基づく予測軌道を構成する（ステップＤ９）。そして、構成した予測軌道から、現在日時における当該捕捉対象衛星の衛星位置を算出する（ステップＤ１１）。
【０１０６】
その後、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ１１で算出した衛星位置と、フラッシュＲＯＭ４８０に記憶されている最新測位位置４８１とを用いて、最新測位位置４８１で当該捕捉対象衛星のＧＰＳ衛星信号を受信した場合のドップラー周波数を算出する（ステップＤ１３）。
【０１０７】
次に、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ１３で算出したドップラー周波数を用いて、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信する場合の周波数のサーチ範囲を設定する周波数サーチ範囲設定処理を行う（ステップＤ１５）。すなわち、ドップラー周波数の大きさに応じて、周波数のサーチ範囲を広狭変更する。
【０１０８】
そして、ホストＣＰＵ４２０は、衛星信号捕捉処理を行い、ステップＤ１５で設定した周波数サーチ範囲で、ベースバンド処理回路部４１３のＣＰＵ４１５に周波数サーチを実行させることで、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号の捕捉を試みる（ステップＤ１７）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。
【０１０９】
全ての捕捉対象衛星についてステップＤ７〜Ｄ１７の処理を行った後、ホストＣＰＵ４２０は、ループＤの処理を終了する（ステップＤ１９）。その後、ホストＣＰＵ４２０は、フラッシュＲＯＭ４８０の長期予測エフェメリスデータ３５７に含まれる当該予測対象期間の各捕捉衛星のクロック補正パラメータの値を読み出す（ステップＤ２１）。
【０１１０】
次いで、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ２１で読み出したクロック補正パラメータの値を用いて、式（１）に従って現在日時における時計誤差を算出する（ステップＤ２３）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、各捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号の発信時刻及び携帯型電話機４におけるＧＰＳ衛星信号の受信時刻と、ステップＤ２３で算出した時計誤差とを用いて、各捕捉衛星と携帯型電話機４間の擬似距離を算出する（ステップＤ２５）。
【０１１１】
その後、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ２５で算出した擬似距離を用いて所定の測位演算を実行し、その測位位置４９１をＲＡＭ４９０に記憶させるとともに、最新測位位置４８１としてフラッシュＲＯＭ４８０に記憶させる（ステップＤ２７）。測位演算としては、例えば最小二乗法やカルマンフィルタ等の公知の手法を用いた測位演算を適用することができる。
【０１１２】
そして、ホストＣＰＵ４２０は、ＲＡＭ４９０に記憶されている測位位置４９１を表示部４４０に出力してナビゲーション画面を表示させた後（ステップＤ２９）、測位処理を終了する。
【０１１３】
図１９のメイン処理に戻って、ステップＣ３〜Ｃ９の何れかの処理を行った後、ホストＣＰＵ４２０は、操作部４３０を介してユーザにより電源切断指示操作がなされたか否かを判定し（ステップＣ１１）、なされなかったと判定した場合は（ステップＣ１１；Ｎｏ）、ステップＣ１に戻る。また、電源切断指示操作がなされたと判定した場合は（ステップＣ１１；Ｙｅｓ）、メイン処理を終了する。
【０１１４】
５．作用効果
測位システム１において、サーバシステム３は、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを、将来になるほど長くなるように可変に設定する。より具体的には、外部システム２から取得した衛星精密暦に含まれる過去の予測位置に対応するＧＰＳ衛星ＳＶの実績位置と、外部システム２から取得した衛星予測暦に含まれる過去の予測位置との差で表される予測誤差が大きいほど、予測対象期間の長さを長く設定する。そして、設定した複数の予測対象期間それぞれについて、衛星予測暦に基づいて、ケプラーの楕円軌道モデルに従ったＧＰＳ衛星ＳＶの予測軌道を求め、衛星軌道パラメータの値を算出する。そして、算出した衛星軌道パラメータの値を予測対象期間毎に纏めた長期予測エフェメリスデータを生成して、携帯型電話機４に提供する。
【０１１５】
他方、携帯型電話機４は、サーバシステム３から長期予測エフェメリスデータを取得し、取得した長期予測エフェメリスデータの中から、測位する時に対応する予測対象期間の衛星軌道パラメータの値を選択する。そして、選択した衛星軌道パラメータの値を用いてＧＰＳ衛星ＳＶの予測軌道を構成し、構成した予測軌道からＧＰＳ衛星ＳＶの衛星位置を算出する。そして、算出した衛星位置を用いて、ＧＰＳ衛星ＳＶから発信されているＧＰＳ衛星信号を捕捉し、捕捉したＧＰＳ衛星信号に基づいて所定の測位演算を行うことで、携帯型電話機４の位置を計測する。
【０１１６】
衛星軌道の予測対象期間を将来になるほど長くなるように設定することで、予測誤差と衛星軌道のモデル化の期間との関係を考慮したより有用な長期予測エフェメリスデータを生成・提供することができる。また、予測誤差の時間変化はＧＰＳ衛星ＳＶ毎に異なるため、本実施形態では、ＧＰＳ衛星ＳＶ毎に予測対象期間を可変に設定するようにしている。これにより、ＧＰＳ衛星毎に適切な予測対象期間を設定して長期予測エフェメリスデータを生成することが可能となる。
【０１１７】
６．変形例
６−１．測位システム
上述した実施形態では、サーバシステム３と携帯型電話機４を備えた測位システム１を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な測位システムはこれに限られるわけではない。例えば、携帯型電話機４の代わりに、測位装置を備えたノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション装置等の電子機器に適用することも可能である。
【０１１８】
また、上述した実施形態では、情報提供装置の一種としてサーバシステム３を例に挙げて説明したが、情報提供装置はこれに限られるわけではない。例えば、汎用のパソコン等であってもよい。
【０１１９】
６−２．衛星測位システム
また、上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムであってもよい。
【０１２０】
６−３．長期予測エフェメリスの生成
上述した実施形態では、サーバシステム３が長期予測エフェメリスデータを生成して携帯型電話機４に提供するものとして説明したが、携帯型電話機４が自ら長期予測エフェメリスデータを生成することとしてもよい。すなわち、携帯型電話機４が外部システム２から定期的に衛星予測暦及び衛星精密暦を取得し、取得した衛星予測暦及び衛星精密暦を用いて、上述した長期予測エフェメリス生成処理を実行することで、長期予測エフェメリスデータを生成する。携帯型電話機４の代わりに、測位装置を備えたノート型パソコンやＰＤＡ、カーナビゲーション装置等の電子機器に適用する場合も同様である。
【０１２１】
また、上述した実施形態では、サーバシステム３が予め所定の時間間隔（例えば４時間に１回）で長期予測エフェメリスデータを生成しておき、携帯型電話機４から長期予測エフェメリスデータの要求を受けた場合に、生成しておいた長期予測エフェメリスデータを送信するものとして説明した。このような構成ではなく、サーバシステム３が、携帯型電話機４から長期予測エフェメリスデータの要求を受けたときに長期予測エフェメリスデータを生成して、携帯型電話機４に送信する構成としてもよい。
【０１２２】
６−４．生成対象期間
上述した実施形態では、長期予測エフェメリスの生成日時を基準として１週間後までの期間を生成対象期間として長期予測エフェメリスを生成するものとして説明したが、生成対象期間は１週間よりも長い期間（例えば２週間）としてもよいし、１週間よりも短い期間（例えば３日）としてもよい。ＧＰＳ衛星から送信される航法データとしてのエフェメリスは有効期間が一般に４時間程度であるが、長期予測エフェメリスは少なくともＧＰＳ衛星から送信される航法データとしてのエフェメリスよりも有効期間が長ければよい。１日以上であれば好適である。
【０１２３】
６−５．予測対象期間
また、上述した実施形態では、予測対象期間の長さを４時間、６時間及び８時間の３種類の何れかとするものとして説明したが、これら３種類に限定されるわけではなく、更に２時間や１２時間といった種類を含めても良く、適宜設定可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】測位システムの概略構成を示す図。
【図２】予測誤差の時間変化の一例を示すグラフ。
【図３】サーバシステムの機能構成を示すブロック図。
【図４】サーバシステムのＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図５】サーバシステムのハードディスクに格納されたデータの一例を示す図。
【図６】予測対象期間設定用データのデータ構成の一例を示す図。
【図７】衛星予測暦データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図８】衛星精密暦データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図９】予測誤差データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図１０】長期予測エフェメリスデータのデータ構成の一例を示す図。
【図１１】予測エフェメリスのデータ構成の一例を示す図。
【図１２】長期予測エフェメリス提供処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャート。
【図１４】長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図１６】携帯型電話機のＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図１７】携帯型電話機のフラッシュＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図１８】携帯型電話機のＲＡＭに格納されるデータの一例を示す図。
【図１９】メイン処理の流れを示すフローチャート。
【図２０】測位処理の流れを示すフローチャート。
【図２１】測位処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１２５】
１ 測位システム 、 ２ 外部システム、 ３ サーバシステム、
４ 携帯型電話機、 ３１０ ＣＰＵ、 ３２０ 操作部、 ３３０ 通信部、
３４０ ＲＯＭ、 ３５０ ハードディスク、 ３６０ ＲＡＭ、 ３７０ バス、
４０５ ＧＰＳアンテナ、 ４１０ ＧＰＳ受信部、 ４１１ ＲＦ受信回路部、
４１３ ベースバンド処理回路部、 ４１５ ＣＰＵ、 ４１７ ＲＯＭ、
４１９ ＲＡＭ、 ４２０ ホストＣＰＵ、 ４３０ 操作部、 ４４０ 表示部、
４５０ 携帯電話用アンテナ、 ４６０ 携帯電話用無線通信回路部、
４７０ ＲＯＭ、 ４８０ フラッシュＲＯＭ、 ４９０ ＲＡＭ、 ＳＶ ＧＰＳ衛星
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラメータ値算出方法、長期予測軌道データの提供方法、情報提供装置及び測位システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した測位システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された測位装置に利用されている。ＧＰＳでは、自機の位置を示す３次元の座標値と、時計誤差とを、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて求める測位演算を行うことで測位する。
【０００３】
ＧＰＳによる測位では、ＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ衛星信号に重畳されているアルマナックやエフェメリスといった航法データに基づいて、ＧＰＳ衛星の位置、速度、移動方向等の衛星情報を算出し、当該衛星情報及び時刻情報を用いて測位演算を行う。アルマナックは衛星を捕捉する際の有力な手掛かりとはなるが、衛星情報の精度が悪いため測位演算に使用することは困難である。一方、エフェメリスは、衛星情報の精度が良いため、衛星を捕捉する際の有力な手掛かりとなるだけでなく、測位演算にも使用することができる。従って、例えばエフェメリスを保持していない状態で測位を開始した場合には、エフェメリスをＧＰＳ衛星信号から取得しなければならず、初回測位時間（ＴＴＦＦ：Time To First Fix）が増大する。
【０００４】
そこで、特許文献１や特許文献２には、サーバクライアントシステムであって、１週間といった長期間分のエフェメリスである長期予測エフェメリス（長期予測軌道データ）をサーバが予測し、クライアントである測位装置に提供する技術が開示されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１８８４０３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２１２７００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
長期予測エフェメリスの定義方法としては、通常のエフェメリスと同様のデータフォーマットで定義する方法が考えられる。すなわち、衛星軌道の近似モデルの１つであるケプラーの楕円軌道モデルを用いて衛星軌道を近似し、その時のモデル式のパラメータ（以下、「衛星軌道パラメータ」と称す。）の値によって、長期予測エフェメリスを定義する方法である。測位用衛星の将来の位置を所定時間おきに時系列に予測した予測位置でなる衛星予測暦（予測位置データ）は、所定の商用システムから提供されている。ケプラーの楕円軌道モデルによる近似計算は、この衛星予測暦を用いて行うことが可能である。
【０００６】
従来は、例えば１週間といった長期予測エフェメリスの生成対象とする期間（以下、「生成対象期間」と称す。）を、４時間や６時間といった固定的な「予測対象期間」に区切り、各予測対象期間それぞれについて、衛星軌道を近似・予測して衛星軌道パラメータの値を求めることで、長期予測エフェメリスを生成する手法が用いられていた。すなわち、予測対象期間を固定として長期予測エフェメリスを生成していた。しかし、１週間といった長期間を、固定的な予測対象期間で区切ることが果たして良い方法と言えるのかどうか疑問である。
【０００７】
本発明は、上述した疑問を基になされたものであり、長期予測エフェメリスを生成するための新たな手法を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための第１の発明は、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定することと、前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、前記衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出することと、を含むパラメータ値算出方法である。
【０００９】
この第１の発明によれば、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する。そして、予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する。
【００１０】
本願発明者は、予測位置データに含まれる測位用衛星の予測位置と当該測位用衛星の実績位置との間の距離を予測誤差として計測したところ、時間が経過するほど、予測誤差が大きくなる傾向があることを発見した。この結果からすると、現在日時からそれほど時間が経過していない場合は予測誤差が小さい。しかし、現在日時から長時間が経過している場合は予測誤差が支配的になる。
【００１１】
一方、衛星軌道を軌道モデル式で表す場合（以下、「モデル化」と称す。）には、モデル化する対象期間が短いほど、予測位置を忠実に再現できる可能性が高く、対象期間が長くなるほど、予測位置の再現性が低下する。予測誤差とモデル化との両者の関係に鑑みれば、衛星軌道の予測対象期間が将来になるほど、その期間を長くすることが合理的であり、このように、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定することで、有用な長期予測軌道データを生成・提供できる。
【００１２】
また、第２の発明として、第１の発明のパラメータ値算出方法であって、過去の前記予測位置に対応する前記測位用衛星の実績位置と当該過去の予測位置との差異に基づいて、前記予測対象期間の長さを設定することを含むパラメータ値算出方法を構成してもよい。
【００１３】
この場合、第３の発明として、第２の発明のパラメータ値算出方法であって、前記実績位置と前記過去の予測位置との差が大きいほど、前記予測対象期間の長さを長く設定することを含むパラメータ値算出方法を構成することも可能である。
【００１４】
この第３の発明によれば、過去の予測位置に対応する測位用衛星の実績位置と、過去の予測位置との差が大きいほど、予測対象期間の長さを長く設定する。実績位置と予測位置との差が大きいということは、予測誤差が大きいことを意味する。この場合は、予測対象期間の長さを長く設定すれば好適である。
【００１５】
また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明のパラメータ値算出方法であって、測位用衛星毎に前記予測対象期間の長さを可変に設定することと、前記測位用衛星毎に、前記予測対象期間について前記パラメータの値を算出することと、を含むパラメータ値算出方法を構成してもよい。
【００１６】
この第４の発明によれば、測位用衛星毎に予測対象期間の長さを可変に設定する。そして、測位用衛星毎に、予測対象期間についてパラメータの値を算出する。予測誤差の時間変化は測位用衛星毎に異なるため、予測対象期間の長さも測位用衛星毎に可変に設定することにしたものである。
【００１７】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明のパラメータ値算出方法であって、前記予測位置における前記測位用衛星の時計予測誤差を含んだ時計予測誤差データに基づいて、前記予測対象期間と同じ期間について、前記時計予測誤差の経時変化を近似するときに用いる所定の時計誤差モデル式が有するパラメータの値を算出することを含むパラメータ値算出方法を構成してもよい。
【００１８】
この第５の発明によれば、予測位置における測位用衛星の時計予測誤差を含んだ時計予測誤差データに基づいて、予測対象期間と同じ期間について、時計予測誤差の経時変化を近似するときに用いる所定の時計誤差モデル式が有するパラメータの値を算出する。これにより、衛星軌道のパラメータ値ばかりでなく、測位用衛星の時計誤差分を補正するためのパラメータ値も算出することが可能となる。
【００１９】
また、第６の発明として、第１〜第５の何れかの発明のパラメータ値算出方法によって算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを提供する提供方法を構成してもよい。
【００２０】
この第６の発明によれば、可変に設定された複数の予測対象期間毎のパラメータの値を有してなる長期予測軌道データを提供することができる。
【００２１】
また、第７の発明として、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する設定部と、前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを測位装置に提供する提供部と、を備えた情報提供装置を構成してもよい。
【００２２】
この第７の発明によれば、設定部が、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する。そして、算出部が、設定部により設定された予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する。そして、提供部が、算出部により算出されたパラメータの値を予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを測位装置に提供する。これにより、第６の発明と同様の効果が発揮される。
【００２３】
また、第８の発明として、測位装置と、長期予測軌道データを前記測位装置に提供する情報提供装置とを具備する測位システムであって、前記情報提供装置は、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する設定部と、前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた前記長期予測軌道データを前記測位装置に提供する提供部と、を備え、前記測位装置は、前記情報提供装置から前記長期予測軌道データを取得する取得部と、前記長期予測軌道データの中から、測位する時に対応する予測対象期間の前記パラメータの値を選択する選択部と、前記選択部により選択されたパラメータの値を用いて前記軌道モデル式を構成して、前記測位用衛星の位置を算出し、前記測位用衛星からの信号を捕捉する捕捉部と、前記捕捉部により捕捉された信号に基づいて測位する測位部と、を備えた測位システムを構成してもよい。
【００２４】
この第８の発明によれば、情報提供装置では、設定部が、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する。そして、算出部が、設定部により設定された予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する。そして、提供部が、算出部により算出されたパラメータの値を予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを測位装置に提供する。
【００２５】
他方、測位装置では、取得部が、情報提供装置から長期予測軌道データを取得し、選択部が、取得部により取得された長期予測軌道データの中から、測位する時に対応する予測対象期間のパラメータの値を選択する。そして、捕捉部が、選択部により選択されたパラメータの値を用いて軌道モデル式を構成して、測位用衛星の位置を算出し、測位用衛星からの信号を捕捉する。そして、測位部が、捕捉部により捕捉された信号に基づいて測位する。これにより、情報提供装置から提供された長期予測軌道データを用いて、測位装置が位置を計測することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではない。
【００２７】
１．システム構成
図１は、本実施形態における測位システム１の概略構成を示す図である。測位システム１は、外部システム２と、情報提供装置の一種であるサーバシステム３と、測位装置を備えた電子機器である携帯型電話機４と、複数のＧＰＳ衛星ＳＶ（ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４，・・・）とを備えて構成される。尚、携帯型電話機４が必要なデータをサーバシステム３から取得した後は、携帯型電話機４とＧＰＳ衛星ＳＶとで測位が可能であるため、携帯型電話機４とＧＰＳ衛星ＳＶとで１つの測位システムが構成されるということもできる。また、地上側のシステムとして、サーバシステム３と携帯型電話４とで測位システムと呼ぶこともできる。
【００２８】
外部システム２は、ＧＰＳ衛星ＳＶから定期的に衛星信号を受信し、当該衛星信号に含まれる航法データ等に基づいて衛星予測暦を生成してサーバシステム３に提供する公知のシステムである。外部システム２が提供する衛星予測暦は、各ＧＰＳ衛星ＳＶそれぞれについて、将来の位置を予測した予測位置及びＧＰＳ衛星ＳＶに搭載された原子時計の誤差を予測した時計予測誤差を所定時間おき（例えば１５分おき）に時系列に並べた不連続な位置及び時計誤差のデータである。
【００２９】
また、外部システム２は、将来のデータとしての衛星予測暦３を提供する他に、過去の事実のデータも提供する。すなわち、外部システム２は、ＧＰＳ衛星ＳＶの実際の位置である実績位置及びＧＰＳ衛星ＳＶに搭載された原子時計の実際の誤差である時計実績誤差を含む衛星精密暦を過去の事実のデータとして生成して、サーバシステム３に提供する。実績位置及び時計実績誤差の算出方法については公知であるため、詳細な説明を省略する。外部システム２は、例えば衛星予測暦や衛星精密暦の提供を業務とする民間や公営の団体のコンピュータシステムに相当する。
【００３０】
サーバシステム３は、衛星予測暦及び衛星精密暦を外部システム２から取得し、当該衛星予測暦及び衛星精密暦を用いて、全てのＧＰＳ衛星ＳＶの予測されるエフェメリスであって、少なくとも１日分以上の例えば１週間といった長期間有効なエフェメリス（以下、本実施形態において「長期予測エフェメリス（長期予測軌道データ）」と称す。）を生成・提供するサーバを備えたシステムである。
【００３１】
携帯型電話機４は、ユーザが通話やメールの送受信等を行うための電子機器であり、通話やメールの送受信といった携帯型電話機としての本来の機能の他、位置を計測する機能（測位機能）を実現するための測位装置を具備している。携帯型電話機４は、ユーザ操作に従って、サーバシステム３に対して長期予測エフェメリスの要求信号を送信し、サーバシステム３から長期予測エフェメリスを受信する。そして、受信した長期予測エフェメリスを用いてＧＰＳ衛星ＳＶを捕捉し、衛星信号に基づく測位演算を実行する。
【００３２】
２．原理
本願発明者は、全てのＧＰＳ衛星ＳＶについて１週間の期間を対象として、外部システム２により生成される衛星予測暦に含まれる予測位置と、外部システム２により生成される衛星精密暦に含まれる実績位置との間の距離を予測誤差として計測した。その結果、全てのＧＰＳ衛星ＳＶについて、増加の程度は異なるものの、時間経過に伴って予測誤差が増加する傾向があることを発見した。
【００３３】
図２は、予測誤差をプロットしたグラフの一例であり、代表衛星として４つのＧＰＳ衛星ＳＶ１〜ＳＶ４の１週間分の予測誤差を時系列にプロットしたグラフを示している。図２において、横軸は日数、縦軸は予測誤差をそれぞれ示している。この図を見ると、時間経過に伴って、予測誤差が振動しながらも漸増していることがわかる。特に、ＧＰＳ衛星ＳＶ１では、予測誤差が大きく振動しながらも急増している。
【００３４】
長期予測エフェメリスの生成では、最初に長期予測エフェメリスの生成対象とする期間（例えば１週間といった期間。以下、「生成対象期間」と称す。）を決定し、当該生成対象期間を衛星軌道の近似・モデル化を行う複数の期間（以下、「予測対象期間」と称す。）に区切る。生成対象期間の長さは適宜設定することができる。
【００３５】
そして、外部システム２から取得した衛星予測暦に含まれる予測位置のうち、各予測対象期間それぞれの予測位置を抽出する。そして、抽出した全ての予測位置からの距離の二乗和が最小となるようなケプラーの衛星軌道モデル式（以下、「近似モデル」ともいう。）を、各予測対象期間それぞれについて求める。このとき求めた衛星軌道の近似モデル式のパラメータを「衛星軌道パラメータ」と称し、近似モデルを算出する計算を「近似計算」ともいう。また、近似計算により求めた衛星軌道のことを「予測軌道」と称する。
【００３６】
従来は、予測対象期間を固定（例えば４時間や６時間）としていた。しかし、本願実施形態では、上述した予測誤差の計測結果に鑑みて、予測対象期間を固定とするのではなく、予測誤差に応じて可変に設定する。また、図２の結果からも明らかなように、予測誤差の変化の程度（度合）は、各ＧＰＳ衛星ＳＶによって異なることから、ＧＰＳ衛星ＳＶ毎に予測対象期間を可変に設定する。
【００３７】
より具体的には、全てのＧＰＳ衛星ＳＶについて、生成対象期間の当初のうちは予測対象期間を短く設定するが、将来になるほど、予測対象期間の長さが長くなるように設定する。この場合、予測誤差の増加の程度が大きなＧＰＳ衛星ＳＶについては、小さなＧＰＳ衛星ＳＶに比べて、予測対象期間を長い期間とする。また、早い段階で予測対象期間を長い期間に切り替えるようにする。
【００３８】
一方、衛星軌道を軌道モデル式で表し、軌道モデル式から衛星の将来位置を算出する場合には、算出した将来位置と、もとの予測位置とには差が生じる（以下、この差を「モデル化誤差」と称する。）。すなわち、衛星軌道を近似した軌道モデル式から算出される衛星の将来位置は、全ての予測位置を忠実に再現しているわけではない。予測対象期間が長くなればなるほど、予測位置の数が増え、近似する軌道の長さも長くなる。従って、モデル化誤差が大きくなり、予測位置の再現性が低下する傾向がある。
【００３９】
以上の予測誤差とモデル化の期間との関係に鑑みて、本実施形態では、予測誤差が小さいうちは、予測対象期間を短くする。その一方、予測誤差が大きくなると、予測対象期間を長くする。
【００４０】
３．サーバシステム
３−１．機能構成
図３は、サーバシステム３の機能構成を示すブロック図である。サーバシステム３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１０と、操作部３２０と、通信部３３０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０と、ハードディスク３５０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３６０とを備え、各部がバス３７０で接続されたコンピュータシステムである。
【００４１】
ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されているシステムプログラム等に従ってサーバシステム３の各部を統括的に制御するプロセッサである。本実施形態では、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている長期予測エフェメリス提供プログラム３４１に従って、携帯型電話機４に長期予測エフェメリスを提供する処理を行う。
【００４２】
操作部３２０は、サーバシステム３の管理者による操作指示を受け付け、操作に応じた信号をＣＰＵ３１０に出力する入力装置である。この機能は、例えばキーボードやボタン、マウス等により実現される。
【００４３】
通信部３３０は、システム内部で利用される各種データをインターネット等の通信ネットワークを介して外部システム２や携帯型電話機４とやり取りするための通信装置である。
【００４４】
ＲＯＭ３４０は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ３１０がサーバシステム３を制御するためのシステムプログラムや、長期予測エフェメリスを携帯型電話機４に提供するためのプログラム、長期予測エフェメリスを生成するためのプログラム等の各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００４５】
ハードディスク３５０は、磁気ヘッド等を用いてデータの読み書きを行う記憶装置であり、ＲＯＭ３４０と同様、サーバシステム３が備える各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。
【００４６】
ＲＡＭ３６０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ３１０により実行されるシステムプログラム、長期予測エフェメリス提供プログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００４７】
３−２．データ構成
図４は、ＲＯＭ３４０に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ３４０には、ＣＰＵ３１０により読み出され、長期予測エフェメリス提供処理（図１２参照）として実行される長期予測エフェメリス提供プログラム３４１と、予測対象期間設定用データ３４３とが記憶されている。また、長期予測エフェメリス提供プログラム３４１には、長期予測エフェメリス生成処理（図１３及び図１４参照）として実行される長期予測エフェメリス生成プログラム３４１１がサブルーチンとして含まれている。
【００４８】
長期予測エフェメリス提供処理とは、ＣＰＵ３１０が、長期予測エフェメリスデータを生成する処理を定期的に行い、携帯型電話機４から長期予測エフェメリスデータの要求信号を受信した場合に、生成しておいた長期予測エフェメリスデータを要求元の携帯型電話機４に送信する処理である。長期予測エフェメリス提供処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００４９】
長期予測エフェメリス生成処理とは、ＣＰＵ３１０が、長期予測エフェメリスデータを生成する処理である。本実施形態では、ＣＰＵ３１０は、長期予測エフェメリスデータを４時間に１回生成する。具体的には、長期予測エフェメリスデータの生成日時を基準として１週間後までの期間を生成対象期間とし、当該生成対象期間を複数の予測対象期間に分割する。そして、分割した予測対象期間それぞれについて予測エフェメリスを生成し、全ての予測対象期間の予測エフェメリスを纏めた長期予測エフェメリスデータを生成する。長期予測エフェメリス生成処理についても、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００５０】
図６は、予測対象期間設定用データ３４３のデータ構成の一例を示す図である。予測対象期間設定用データ３４３には、予測誤差が含まれる数値範囲を示す予測誤差範囲３４３１と、予測誤差が当該予測誤差範囲３４３１に含まれる場合に設定する予測対象期間３４３３とが対応付けて記憶されている。例えば、予測誤差が「２０ｍ以上」の予測誤差範囲３４３１に含まれる場合は、それ以降の予測対象期間３４３３を「８時間」に設定する。
【００５１】
尚、予測誤差範囲３４３１の判定は、図９の予測誤差データ３５６に記憶されている予測誤差が何れの数値範囲に含まれるかを判定することで行う。この判定に使用する予測誤差は、例えば、過去一定期間の予測位置それぞれに対する予測誤差の平均としてもよい。また、あるタイミング（例えば３日前の深夜０時）における予測誤差を使用するとしてもよい。
【００５２】
図５は、ハードディスク３５０に格納されたデータの一例を示す図である。ハードディスク３５０には、衛星予測暦データベース３５１と、衛星精密暦データベース３５３と、予測誤差データベース３５５と、長期予測エフェメリスデータ３５７とが記憶されている。
【００５３】
図７は、衛星予測暦データベース３５１のデータ構成の一例を示す図である。衛星予測暦データベース３５１には、複数の衛星予測暦３５２（３５２−１，３５２−２，３５２−３，・・・）が時系列に記憶されている。衛星予測暦３５２は、各ＧＰＳ衛星ＳＶの１週間後までの予測位置及び時計予測誤差が１５分おきに記憶された離散的なデータであり、予測された期間毎に纏められたデータである。
【００５４】
例えば、衛星予測暦３５２−１は、「２００８年８月８日０時００分〜２００８年８月１４日２４時００分」までの期間のデータである。そして、「２００８年８月８日０時３０分」におけるＧＰＳ衛星「ＳＶ２」の予測位置は「（Ｘｐ３２，Ｙｐ３２，Ｚｐ３２）」であり、原子時計の予測誤差は「Δｔｐ３２」である。ＣＰＵ３１０は、外部システム２から定期的に（例えば４時間に１回）衛星予測暦３５２を受信して、衛星予測暦データベース３５１に蓄積・記憶させる。
【００５５】
図８は、衛星精密暦データベース３５３のデータ構成の一例を示す図である。衛星精密暦データベース３５３には、複数の衛星精密暦３５４（３５４−１，３５４−２，３５４−３，・・・）が時系列に記憶されている。衛星精密暦３５４は、各ＧＰＳ衛星ＳＶの１週間分の実績位置及び時計実績誤差が１５分おきに記憶された離散的なデータであり、実際に計測された期間毎に纏められたデータである。
【００５６】
例えば、衛星精密暦３５４−１は、「２００８年８月１日０時００分〜２００８年８月７日２４時００分」までの期間のデータである。そして、「２００８年８月１日０時３０分」におけるＧＰＳ衛星「ＳＶ２」の実績位置は「（Ｘｍ３２，Ｙｍ３２，Ｚｍ３２）」であり、原子時計の実績誤差は「Δｔｍ３２」であった。ＣＰＵ３１０は、外部システム２から定期的に（例えば４時間に１回）衛星精密暦３５４を受信して、衛星精密暦データベース３５３に蓄積・記憶させる。
【００５７】
図９は、予測誤差データベース３５５のデータ構成の一例を示す図である。予測誤差データベース３５５には、複数の予測誤差データ３５６（３５６−１，３５６−２，３５６−３，・・・）が時系列に記憶されている。予測誤差データ３５６は、各日時それぞれにおける衛星予測暦３５２に含まれる予測位置と衛星精密暦３５４に含まれる実績位置との間の距離が予測誤差として記憶されたデータであり、予測誤差が算出された期間毎に纏められたデータである。
【００５８】
例えば、予測誤差データ３５６−１は、「２００８年８月１日０時００分〜２００８年８月７日２４時００分」までの期間のデータである。そして、「２００８年８月１日０時３０分」におけるＧＰＳ衛星「ＳＶ２」の予測誤差は「ＰＥ３２」である。ＣＰＵ３１０は、長期予測エフェメリス生成処理において、最新の衛星精密暦３５４に含まれる実績位置と、当該最新の衛星精密暦３５４に対応する期間の衛星予測暦３５２に含まれる予測位置とを用いて、当該期間の各日時における予測誤差を算出して予測誤差データ３５６を生成し、予測誤差データベース３５５に蓄積・記憶させる。
【００５９】
また、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている予測対象期間設定用データ３４３を参照して、予測誤差データ３５６に記憶されている予測誤差が何れの予測誤差範囲３４３１に含まれるかを判定することで、生成対象期間に設定する複数の予測対象期間３４３３を決定する。
【００６０】
図１０は、長期予測エフェメリスデータ３５７のデータ構成の一例を示す図である。長期予測エフェメリスデータ３５７には、長期予測エフェメリスデータの生成日時３５７１と、ＧＰＳ衛星ＳＶ１〜ＳＶ３２の予測エフェメリス３５７３（３５７３−１〜３５７３−３２）とが対応付けて記憶されている。
【００６１】
図１１は、予測エフェメリス３５７３のデータ構成の一例を示す図である。予測エフェメリス３５７３（３５７３−１，３５７３−２，・・・，３５７３−３２）には、各予測対象期間それぞれについて、軌道長半径や離心率、軌道傾斜角といったケプラーの衛星軌道パラメータの値と、衛星時計の基準時刻、衛星時計のオフセット、衛星時計のドリフト及び衛星時計周波数のドリフトでなるクロック補正パラメータの値と、予測対象期間の長さを示す予測対象期間長とが記憶されている。
【００６２】
特徴的であるのは、予測エフェメリス（ＧＰＳ衛星ＳＶ）毎に異なる予測対象期間が設定されている点である。例えば、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の予測エフェメリス３５７３−１では、最後の予測対象期間として「２００８年８月１４日１６時００分〜２４時００分」までの８時間の予測対象期間が設定されているが、ＧＰＳ衛星ＳＶ３の予測エフェメリス３５７３−３では、「２００８年８月１４日１８時００分〜２４時００分」までの６時間の予測対象期間が設定されている。
【００６３】
３−３．処理の流れ
図１２は、ＲＯＭ３４０に記憶されている長期予測エフェメリス提供プログラム３４１がＣＰＵ３１０により読み出されて実行されることで、サーバシステム３において実行される長期予測エフェメリス提供処理の流れを示すフローチャートである。
【００６４】
先ず、ＣＰＵ３１０は、外部システム２から衛星予測暦３５２及び衛星精密暦３５４を受信したか否かを判定し（ステップＡ１）、受信しなかったと判定した場合は（ステップＡ１；Ｎｏ）、ステップＡ５へと処理を移行する。また、受信したと判定した場合は（ステップＡ１；Ｙｅｓ）、受信した衛星予測暦３５２及び衛星精密暦３５４を、ハードディスク３５０の衛星予測暦データベース３５１及び衛星精密暦データベース３５３にそれぞれ蓄積・記憶させる（ステップＡ３）。
【００６５】
次いで、ＣＰＵ３１０は、長期予測エフェメリスの生成時刻であるか否かを判定する（ステップＡ５）。本実施形態では、４時間に１回長期予測エフェメリスを生成するものとする。そして、まだ生成時刻ではないと判定した場合は（ステップＡ５；Ｎｏ）、ＣＰＵ３１０は、ステップＡ９へと処理を移行する。
【００６６】
また、長期予測エフェメリスの生成時刻であると判定した場合は（ステップＡ５；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている長期予測エフェメリス生成プログラム３４１１を読み出して実行することで、長期予測エフェメリス生成処理を行う（ステップＡ７）。
【００６７】
図１３及び図１４は、長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ３１０は、各ＧＰＳ衛星ＳＶそれぞれについて、ループＡの処理を実行する（ステップＢ１〜Ｂ７）。ループＡの処理では、ＣＰＵ３１０は、最新の衛星精密暦３５４と、当該最新の衛星精密暦３５４に対応する期間の衛星予測暦３５２とに基づいて、当該期間の各時刻（１５分おきの時刻）における予測誤差を算出して予測誤差データ３５６を生成し、予測誤差データベース３５５に蓄積・記憶させる（ステップＢ３）。
【００６８】
次いで、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている予測対象期間設定用データ３４３を参照し、ステップＢ３で算出した各時刻における予測誤差を用いて現在日時から１週間後までの生成対象期間における各予測対象期間を設定する（ステップＢ５）。そして、ＣＰＵ３１０は、次のＧＰＳ衛星ＳＶへと処理を移行する。
【００６９】
全てのＧＰＳ衛星ＳＶについてステップＢ３及びＢ５の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＡの処理を終了する（ステップＢ７）。ループＡの処理を終了した後、ＣＰＵ３１０は、各ＧＰＳ衛星ＳＶそれぞれについて、ループＢの処理を実行する（ステップＢ９〜Ｂ２５）。
【００７０】
ループＢの処理では、ＣＰＵ３１０は、各予測対象期間それぞれについて、ループＣの処理を実行する（ステップＢ１１〜Ｂ２１）。ループＣの処理では、ＣＰＵ３１０は、ハードディスク３５０の衛星予測暦データベース３５１に記憶されている最新の衛星予測暦３５２から、当該ＧＰＳ衛星ＳＶの当該予測対象期間の各時刻における予測位置を読み出す（ステップＢ１３）。
【００７１】
そして、ＣＰＵ３１０は、ステップＢ１３で読み出した予測位置を用いて、ケプラーの楕円軌道モデルに従って当該ＧＰＳ衛星ＳＶの当該予測対象期間における予測軌道を算出し、ケプラーの衛星軌道パラメータの値を求める（ステップＢ１５）。尚、予測軌道の具体的な算出方法については公知であるため、詳細な説明を省略する。
【００７２】
その後、ＣＰＵ３１０は、最新の衛星予測暦３５２から、当該ＧＰＳ衛星ＳＶの当該予測対象期間の各時刻における時計予測誤差を読み出す（ステップＢ１７）。そして、ＣＰＵ３１０は、読み出した時計予測誤差を用いて、当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間のクロック補正パラメータの値を求める（ステップＢ１９）。そして、ＣＰＵ３１０は、次の予測対象期間へと処理を移行する。
【００７３】
時刻「ｔ」における時計予測誤差「Δｔ」は、クロック補正パラメータである衛星時計の基準時刻「ｔc」、衛星時計のオフセット「ａ0」、衛星時計のドリフト「ａ1」及び衛星時計周波数のドリフト「ａ2」を用いて、次式（１）によって近似することができる。
Δｔ＝ａ0＋ａ1（ｔ−ｔc）＋ａ2（ｔ−ｔc）2 ・・・（１）
【００７４】
式（１）は、時計予測誤差の計時変化を近似するための時計誤差モデル式である。衛星予測暦３５２に含まれる各時刻の時計予測誤差「Δｔ」をサンプリングデータとして、例えば最小二乗法を用いた近似計算を行うことで、クロック補正パラメータの値を算出することができる。
【００７５】
全ての予測対象期間についてステップＢ１３〜Ｂ１９の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＣの処理を終了する（ステップＢ２１）。その後、ＣＰＵ３１０は、全ての予測対象期間についてステップＢ１５で求めた衛星軌道パラメータの値と、ステップＢ１９で求めたクロック補正パラメータの値と、予測対象期間長とを纏めて、当該ＧＰＳ衛星ＳＶの予測エフェメリス３５７３を生成する（ステップＢ２３）。そして、ＣＰＵ３１０は、次のＧＰＳ衛星ＳＶへと処理を移行する。
【００７６】
全てのＧＰＳ衛星ＳＶについてステップＢ１１〜Ｂ２３の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＢの処理を終了する（ステップＢ２５）。その後、ＣＰＵ３１０は、全てのＧＰＳ衛星ＳＶについてステップＢ２３で生成した予測エフェメリス３５７３を纏めて、生成日時３５７１と対応付けて長期予測エフェメリスデータ３５７を生成し、ハードディスク３５０に記憶させる（ステップＢ２７）。そして、ＣＰＵ３１０は、長期予測エフェメリス生成処理を終了する。
【００７７】
図１２の長期予測エフェメリス提供処理に戻って、長期予測エフェメリス生成処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、携帯型電話機４から長期予測エフェメリスデータ３５７の要求信号を受信したか否かを判定する（ステップＡ９）。そして、受信しなかったと判定した場合は（ステップＡ９；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。
【００７８】
また、要求信号を受信したと判定した場合は（ステップＡ９；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、ハードディスク３５０に記憶されている長期予測エフェメリスデータ３５７を要求元の携帯型電話機４に送信する（ステップＡ１１）。そして、ＣＰＵ３１０は、ステップＡ１に戻る。
【００７９】
４．携帯型電話機
４−１．機能構成
図１５は、携帯型電話機４の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機４は、ＧＰＳアンテナ４０５と、ＧＰＳ受信部４１０と、ホストＣＰＵ４２０と、操作部４３０と、表示部４４０と、携帯電話用アンテナ４５０と、携帯電話用無線通信回路部４６０と、ＲＯＭ４７０と、フラッシュＲＯＭ４８０と、ＲＡＭ４９０とを備えて構成される。
【００８０】
ＧＰＳアンテナ４０５は、ＧＰＳ衛星ＳＶから発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部４１０に出力する。尚、ＧＰＳ衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。
【００８１】
ＧＰＳ受信部４１０は、ＧＰＳアンテナ４０５から出力された信号に基づいて測位する測位回路であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部４１０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部４１１と、ベースバンド処理回路部４１３とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部４１１と、ベースバンド処理回路部４１３とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００８２】
ＲＦ受信回路部４１１は、ＲＦ信号の処理回路ブロックであり、所定の局部発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ４０５から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートする。そして、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ（Analog Digital）変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部４１３に出力する。
【００８３】
ベースバンド処理回路部４１３は、ＲＦ受信回路部４１１から出力されたＩＦ信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出する回路部である。ベースバンド処理回路部４１３は、プロセッサとしてのＣＰＵ４１５と、メモリとしてのＲＯＭ４１７及びＲＡＭ４１９とを備えて構成される。ＣＰＵ４１５は、ホストＣＰＵ４２０がサーバシステム３から取得した長期予測エフェメリスデータ３５７を用いて、ＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出する。
【００８４】
ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０に記憶されている測位演算プログラムやシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機４の各部を統括的に制御するプロセッサである。ホストＣＰＵ４２０は、ベースバンド処理回路部４１３によって捕捉・抽出されたＧＰＳ衛星信号に基づいて測位演算を行う。そして、測位演算により求めた測位位置をプロットしたナビゲーション画面を、表示部４４０に表示させる。
【００８５】
操作部４３０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたアイコンやボタンの信号をホストＣＰＵ４２０に出力する。この操作部４３０の操作により、通話要求やメールの送受信要求、ＧＰＳの起動要求等の各種指示入力がなされる。
【００８６】
表示部４４０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ４２０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部４４０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
【００８７】
携帯電話用アンテナ４５０は、携帯型電話機４の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【００８８】
携帯電話用無線通信回路部４６０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【００８９】
ＲＯＭ４７０は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４２０が携帯型電話機４を制御するためのシステムプログラムや、測位演算を実現するための測位演算プログラム、ナビゲーション機能を実現するためのナビゲーションプログラム等の各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００９０】
フラッシュＲＯＭ４８０は、読み書き可能な不揮発性の記憶装置であり、ＲＯＭ４７０と同様に、ホストＣＰＵ４２０が携帯型電話機４を制御するための各種プログラムやデータ等を記憶している。フラッシュＲＯＭ４８０に記憶されているデータは、携帯型電話機４の電源を切断しても失われない。
【００９１】
ＲＡＭ４９０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４２０により実行されるシステムプログラム、測位演算プログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００９２】
４−２．データ構成
図１６は、ＲＯＭ４７０に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ４７０には、ホストＣＰＵ４２０により読み出され、メイン処理（図１９参照）として実行されるメインプログラム４７１が記憶されている。また、メインプログラム４７１には、測位処理（図２０及び図２１参照）として実行される測位プログラム４７１１がサブルーチンとして含まれている。
【００９３】
メイン処理とは、ホストＣＰＵ４２０が、携帯型電話機４の本来の機能である通話やメールの送受信のための処理を行う他、携帯型電話機４の電源投入後の初回の測位を高速化する処理、携帯型電話機４の位置を測定する処理（測位処理）等を行う処理である。メイン処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００９４】
測位処理とは、ホストＣＰＵ４２０が、サーバシステム３から受信した長期予測エフェメリスデータ３５７を用いてＧＰＳ衛星ＳＶからのＧＰＳ衛星信号を捕捉し、捕捉したＧＰＳ衛星信号に基づいて、携帯型電話機４の位置を計測して出力する処理である。測位処理についても、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００９５】
図１７は、フラッシュＲＯＭ４８０に格納されたデータの一例を示す図である。フラッシュＲＯＭ４８０には、サーバシステム３から受信した長期予測エフェメリスデータ３５７と、最新の測位位置である最新測位位置４８１とが記憶される。長期予測エフェメリスデータ３５７及び最新測位位置４８１は、メイン処理においてホストＣＰＵ４２０により更新される。
【００９６】
図１８は、ＲＡＭ４９０に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ４９０には、測位処理により求められた測位位置４９１が記憶される。測位位置４９１は、メイン処理においてホストＣＰＵ４２０により更新される。
【００９７】
４−３．処理の流れ
図１９は、ＲＯＭ４７０に記憶されているメインプログラム４７１がホストＣＰＵ４２０により読み出されて実行されることで、携帯型電話機４において実行されるメイン処理の流れを示すフローチャートである。
【００９８】
メイン処理は、ホストＣＰＵ４２０が、操作部４３０を介してユーザにより電源投入操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理である。また、特に説明しないが、以下のメイン処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ４０５によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部４１１によるＲＦ信号のＩＦ信号へのダウンコンバージョンが行われ、ＩＦ信号がベースバンド処理回路部４１３に随時出力される状態にあるものとする。
【００９９】
先ず、ホストＣＰＵ４２０は、操作部４３０を介してなされた指示操作を判定し（ステップＣ１）、指示操作が通話指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；通話指示操作）、通話処理を行う（ステップＣ３）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部４６０に無線基地局との間の基地局通信を行わせ、携帯型電話機４と他機との間の通話を実現する。
【０１００】
また、ステップＣ１において指示操作がメール送受信指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；メール送受信指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、メール送受信処理を行う（ステップＣ５）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部４６０に基地局通信を行わせ、携帯型電話機４と他機との間のメールの送受信を実現する。
【０１０１】
また、ステップＣ１において指示操作が初期測位高速化指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；初期測位高速化指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、初期測位高速化処理を行う（ステップＣ７）。具体的には、サーバシステム３に対して長期予測エフェメリスデータ３５７の要求信号を送信する。そして、サーバシステム３から長期予測エフェメリスデータ３５７を受信して、フラッシュＲＯＭ４８０に記憶させる。
【０１０２】
また、ステップＣ１において指示操作が測位指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；測位指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０に記憶されている測位プログラム４７１１を読み出して実行することで、測位処理を行う（ステップＣ９）。
【０１０３】
図２０及び図２１は、測位処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４２０は、現在日時が含まれる予測対象期間（以下、「当該予測対象期間」と称す。）を判定する（ステップＤ１）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、捕捉対象衛星判定処理を行う（ステップＤ３）。より詳細には、不図示の時計部で計時されている現在時刻において、フラッシュＲＯＭ４８０に記憶されている最新測位位置４８１の天空に位置するＧＰＳ衛星ＳＶを、ハードディスク３５０に記憶されている長期予測エフェメリスデータ３５７を用いて判定して、捕捉対象衛星とする。
【０１０４】
次いで、ホストＣＰＵ４２０は、各捕捉対象衛星それぞれについて、ループＤの処理を実行する（ステップＤ５〜Ｄ１９）。ループＤの処理では、ホストＣＰＵ４２０は、フラッシュＲＯＭ４８０の長期予測エフェメリスデータ３５７に含まれる当該予測対象期間の当該捕捉対象衛星の衛星軌道パラメータの値を選択する（ステップＤ７）。
【０１０５】
そして、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ７で選択した衛星軌道パラメータの値を用いてケプラーの楕円軌道モデルに基づく予測軌道を構成する（ステップＤ９）。そして、構成した予測軌道から、現在日時における当該捕捉対象衛星の衛星位置を算出する（ステップＤ１１）。
【０１０６】
その後、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ１１で算出した衛星位置と、フラッシュＲＯＭ４８０に記憶されている最新測位位置４８１とを用いて、最新測位位置４８１で当該捕捉対象衛星のＧＰＳ衛星信号を受信した場合のドップラー周波数を算出する（ステップＤ１３）。
【０１０７】
次に、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ１３で算出したドップラー周波数を用いて、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号を受信する場合の周波数のサーチ範囲を設定する周波数サーチ範囲設定処理を行う（ステップＤ１５）。すなわち、ドップラー周波数の大きさに応じて、周波数のサーチ範囲を広狭変更する。
【０１０８】
そして、ホストＣＰＵ４２０は、衛星信号捕捉処理を行い、ステップＤ１５で設定した周波数サーチ範囲で、ベースバンド処理回路部４１３のＣＰＵ４１５に周波数サーチを実行させることで、当該捕捉対象衛星からのＧＰＳ衛星信号の捕捉を試みる（ステップＤ１７）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、次の捕捉対象衛星へと処理を移行する。
【０１０９】
全ての捕捉対象衛星についてステップＤ７〜Ｄ１７の処理を行った後、ホストＣＰＵ４２０は、ループＤの処理を終了する（ステップＤ１９）。その後、ホストＣＰＵ４２０は、フラッシュＲＯＭ４８０の長期予測エフェメリスデータ３５７に含まれる当該予測対象期間の各捕捉衛星のクロック補正パラメータの値を読み出す（ステップＤ２１）。
【０１１０】
次いで、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ２１で読み出したクロック補正パラメータの値を用いて、式（１）に従って現在日時における時計誤差を算出する（ステップＤ２３）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、各捕捉衛星からのＧＰＳ衛星信号の発信時刻及び携帯型電話機４におけるＧＰＳ衛星信号の受信時刻と、ステップＤ２３で算出した時計誤差とを用いて、各捕捉衛星と携帯型電話機４間の擬似距離を算出する（ステップＤ２５）。
【０１１１】
その後、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ２５で算出した擬似距離を用いて所定の測位演算を実行し、その測位位置４９１をＲＡＭ４９０に記憶させるとともに、最新測位位置４８１としてフラッシュＲＯＭ４８０に記憶させる（ステップＤ２７）。測位演算としては、例えば最小二乗法やカルマンフィルタ等の公知の手法を用いた測位演算を適用することができる。
【０１１２】
そして、ホストＣＰＵ４２０は、ＲＡＭ４９０に記憶されている測位位置４９１を表示部４４０に出力してナビゲーション画面を表示させた後（ステップＤ２９）、測位処理を終了する。
【０１１３】
図１９のメイン処理に戻って、ステップＣ３〜Ｃ９の何れかの処理を行った後、ホストＣＰＵ４２０は、操作部４３０を介してユーザにより電源切断指示操作がなされたか否かを判定し（ステップＣ１１）、なされなかったと判定した場合は（ステップＣ１１；Ｎｏ）、ステップＣ１に戻る。また、電源切断指示操作がなされたと判定した場合は（ステップＣ１１；Ｙｅｓ）、メイン処理を終了する。
【０１１４】
５．作用効果
測位システム１において、サーバシステム３は、衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを、将来になるほど長くなるように可変に設定する。より具体的には、外部システム２から取得した衛星精密暦に含まれる過去の予測位置に対応するＧＰＳ衛星ＳＶの実績位置と、外部システム２から取得した衛星予測暦に含まれる過去の予測位置との差で表される予測誤差が大きいほど、予測対象期間の長さを長く設定する。そして、設定した複数の予測対象期間それぞれについて、衛星予測暦に基づいて、ケプラーの楕円軌道モデルに従ったＧＰＳ衛星ＳＶの予測軌道を求め、衛星軌道パラメータの値を算出する。そして、算出した衛星軌道パラメータの値を予測対象期間毎に纏めた長期予測エフェメリスデータを生成して、携帯型電話機４に提供する。
【０１１５】
他方、携帯型電話機４は、サーバシステム３から長期予測エフェメリスデータを取得し、取得した長期予測エフェメリスデータの中から、測位する時に対応する予測対象期間の衛星軌道パラメータの値を選択する。そして、選択した衛星軌道パラメータの値を用いてＧＰＳ衛星ＳＶの予測軌道を構成し、構成した予測軌道からＧＰＳ衛星ＳＶの衛星位置を算出する。そして、算出した衛星位置を用いて、ＧＰＳ衛星ＳＶから発信されているＧＰＳ衛星信号を捕捉し、捕捉したＧＰＳ衛星信号に基づいて所定の測位演算を行うことで、携帯型電話機４の位置を計測する。
【０１１６】
衛星軌道の予測対象期間を将来になるほど長くなるように設定することで、予測誤差と衛星軌道のモデル化の期間との関係を考慮したより有用な長期予測エフェメリスデータを生成・提供することができる。また、予測誤差の時間変化はＧＰＳ衛星ＳＶ毎に異なるため、本実施形態では、ＧＰＳ衛星ＳＶ毎に予測対象期間を可変に設定するようにしている。これにより、ＧＰＳ衛星毎に適切な予測対象期間を設定して長期予測エフェメリスデータを生成することが可能となる。
【０１１７】
６．変形例
６−１．測位システム
上述した実施形態では、サーバシステム３と携帯型電話機４を備えた測位システム１を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な測位システムはこれに限られるわけではない。例えば、携帯型電話機４の代わりに、測位装置を備えたノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション装置等の電子機器に適用することも可能である。
【０１１８】
また、上述した実施形態では、情報提供装置の一種としてサーバシステム３を例に挙げて説明したが、情報提供装置はこれに限られるわけではない。例えば、汎用のパソコン等であってもよい。
【０１１９】
６−２．衛星測位システム
また、上述した実施形態では、衛星測位システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星測位システムであってもよい。
【０１２０】
６−３．長期予測エフェメリスの生成
上述した実施形態では、サーバシステム３が長期予測エフェメリスデータを生成して携帯型電話機４に提供するものとして説明したが、携帯型電話機４が自ら長期予測エフェメリスデータを生成することとしてもよい。すなわち、携帯型電話機４が外部システム２から定期的に衛星予測暦及び衛星精密暦を取得し、取得した衛星予測暦及び衛星精密暦を用いて、上述した長期予測エフェメリス生成処理を実行することで、長期予測エフェメリスデータを生成する。携帯型電話機４の代わりに、測位装置を備えたノート型パソコンやＰＤＡ、カーナビゲーション装置等の電子機器に適用する場合も同様である。
【０１２１】
また、上述した実施形態では、サーバシステム３が予め所定の時間間隔（例えば４時間に１回）で長期予測エフェメリスデータを生成しておき、携帯型電話機４から長期予測エフェメリスデータの要求を受けた場合に、生成しておいた長期予測エフェメリスデータを送信するものとして説明した。このような構成ではなく、サーバシステム３が、携帯型電話機４から長期予測エフェメリスデータの要求を受けたときに長期予測エフェメリスデータを生成して、携帯型電話機４に送信する構成としてもよい。
【０１２２】
６−４．生成対象期間
上述した実施形態では、長期予測エフェメリスの生成日時を基準として１週間後までの期間を生成対象期間として長期予測エフェメリスを生成するものとして説明したが、生成対象期間は１週間よりも長い期間（例えば２週間）としてもよいし、１週間よりも短い期間（例えば３日）としてもよい。ＧＰＳ衛星から送信される航法データとしてのエフェメリスは有効期間が一般に４時間程度であるが、長期予測エフェメリスは少なくともＧＰＳ衛星から送信される航法データとしてのエフェメリスよりも有効期間が長ければよい。１日以上であれば好適である。
【０１２３】
６−５．予測対象期間
また、上述した実施形態では、予測対象期間の長さを４時間、６時間及び８時間の３種類の何れかとするものとして説明したが、これら３種類に限定されるわけではなく、更に２時間や１２時間といった種類を含めても良く、適宜設定可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】測位システムの概略構成を示す図。
【図２】予測誤差の時間変化の一例を示すグラフ。
【図３】サーバシステムの機能構成を示すブロック図。
【図４】サーバシステムのＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図５】サーバシステムのハードディスクに格納されたデータの一例を示す図。
【図６】予測対象期間設定用データのデータ構成の一例を示す図。
【図７】衛星予測暦データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図８】衛星精密暦データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図９】予測誤差データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図１０】長期予測エフェメリスデータのデータ構成の一例を示す図。
【図１１】予測エフェメリスのデータ構成の一例を示す図。
【図１２】長期予測エフェメリス提供処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャート。
【図１４】長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャート。
【図１５】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図１６】携帯型電話機のＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図１７】携帯型電話機のフラッシュＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図１８】携帯型電話機のＲＡＭに格納されるデータの一例を示す図。
【図１９】メイン処理の流れを示すフローチャート。
【図２０】測位処理の流れを示すフローチャート。
【図２１】測位処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１２５】
１ 測位システム 、 ２ 外部システム、 ３ サーバシステム、
４ 携帯型電話機、 ３１０ ＣＰＵ、 ３２０ 操作部、 ３３０ 通信部、
３４０ ＲＯＭ、 ３５０ ハードディスク、 ３６０ ＲＡＭ、 ３７０ バス、
４０５ ＧＰＳアンテナ、 ４１０ ＧＰＳ受信部、 ４１１ ＲＦ受信回路部、
４１３ ベースバンド処理回路部、 ４１５ ＣＰＵ、 ４１７ ＲＯＭ、
４１９ ＲＡＭ、 ４２０ ホストＣＰＵ、 ４３０ 操作部、 ４４０ 表示部、
４５０ 携帯電話用アンテナ、 ４６０ 携帯電話用無線通信回路部、
４７０ ＲＯＭ、 ４８０ フラッシュＲＯＭ、 ４９０ ＲＡＭ、 ＳＶ ＧＰＳ衛星
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定することと、
前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、前記衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出することと、
を含むパラメータ値算出方法。
【請求項２】
過去の前記予測位置に対応する前記測位用衛星の実績位置と当該過去の予測位置との差異に基づいて、前記予測対象期間の長さを設定することを含む請求項１に記載のパラメータ値算出方法。
【請求項３】
前記実績位置と前記過去の予測位置との差が大きいほど、前記予測対象期間の長さを長く設定することを含む請求項２に記載のパラメータ値算出方法。
【請求項４】
測位用衛星毎に前記予測対象期間の長さを可変に設定することと、
前記測位用衛星毎に、前記予測対象期間について前記パラメータの値を算出することと、
を含む請求項１〜３の何れか一項に記載のパラメータ値算出方法。
【請求項５】
前記予測位置における前記測位用衛星の時計予測誤差を含んだ時計予測誤差データに基づいて、前記予測対象期間と同じ期間について、前記時計予測誤差の経時変化を近似するときに用いる所定の時計誤差モデル式が有するパラメータの値を算出することを含む請求項１〜４の何れか一項に記載のパラメータ値算出方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のパラメータ値算出方法によって算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを提供する提供方法。
【請求項７】
衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する設定部と、
前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを測位装置に提供する提供部と、
を備えた情報提供装置。
【請求項８】
測位装置と、長期予測軌道データを前記測位装置に提供する情報提供装置とを具備する測位システムであって、
前記情報提供装置は、
衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する設定部と、
前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた前記長期予測軌道データを前記測位装置に提供する提供部と、
を備え、
前記測位装置は、
前記情報提供装置から前記長期予測軌道データを取得する取得部と、
前記長期予測軌道データの中から、測位する時に対応する予測対象期間の前記パラメータの値を選択する選択部と、
前記選択部により選択されたパラメータの値を用いて前記軌道モデル式を構成して、前記測位用衛星の位置を算出し、前記測位用衛星からの信号を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部により捕捉された信号に基づいて測位する測位部と、
を備えた、
測位システム。
【請求項１】
衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定することと、
前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、前記衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出することと、
を含むパラメータ値算出方法。
【請求項２】
過去の前記予測位置に対応する前記測位用衛星の実績位置と当該過去の予測位置との差異に基づいて、前記予測対象期間の長さを設定することを含む請求項１に記載のパラメータ値算出方法。
【請求項３】
前記実績位置と前記過去の予測位置との差が大きいほど、前記予測対象期間の長さを長く設定することを含む請求項２に記載のパラメータ値算出方法。
【請求項４】
測位用衛星毎に前記予測対象期間の長さを可変に設定することと、
前記測位用衛星毎に、前記予測対象期間について前記パラメータの値を算出することと、
を含む請求項１〜３の何れか一項に記載のパラメータ値算出方法。
【請求項５】
前記予測位置における前記測位用衛星の時計予測誤差を含んだ時計予測誤差データに基づいて、前記予測対象期間と同じ期間について、前記時計予測誤差の経時変化を近似するときに用いる所定の時計誤差モデル式が有するパラメータの値を算出することを含む請求項１〜４の何れか一項に記載のパラメータ値算出方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のパラメータ値算出方法によって算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを提供する提供方法。
【請求項７】
衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する設定部と、
前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた長期予測軌道データを測位装置に提供する提供部と、
を備えた情報提供装置。
【請求項８】
測位装置と、長期予測軌道データを前記測位装置に提供する情報提供装置とを具備する測位システムであって、
前記情報提供装置は、
衛星軌道の所定の有効期間を区分する予測対象期間の長さを可変に設定する設定部と、
前記予測対象期間について、測位用衛星の予測位置を時系列に含んだ予測位置データに基づいて、衛星軌道を近似するときに用いる所定の軌道モデル式が有するパラメータの値を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記パラメータの値を前記予測対象期間毎に纏めた前記長期予測軌道データを前記測位装置に提供する提供部と、
を備え、
前記測位装置は、
前記情報提供装置から前記長期予測軌道データを取得する取得部と、
前記長期予測軌道データの中から、測位する時に対応する予測対象期間の前記パラメータの値を選択する選択部と、
前記選択部により選択されたパラメータの値を用いて前記軌道モデル式を構成して、前記測位用衛星の位置を算出し、前記測位用衛星からの信号を捕捉する捕捉部と、
前記捕捉部により捕捉された信号に基づいて測位する測位部と、
を備えた、
測位システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１０−６６０９９（Ｐ２０１０−６６０９９Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３２０７８（Ｐ２００８−２３２０７８）
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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