時間測定に基づく衛星測位システムのための方法および装置
【課題】ＧＰＳ信号を検索し、受信器の位置（および正確な時刻）を計算する処理は、時間がかかり、数分を要し、衛星信号がブロックされる多くの状況では、ＧＰＳ衛星から受信された信号のレベルが低すぎて、誤りなしに衛星データ信号を復調し、読み取ることが不可能である。そのような読み取りが不可能または非実用的である時に時刻の曖昧さを解決するための代替アプローチの提供。
【解決手段】衛星データ・メッセージの少なくとも一部を移動ＳＰＳ受信器内で受信するステップと、前記衛星データ・メッセージの前記少なくとも一部の第１記録を判定するステップと、前記第１記録が何時前記移動ＳＰＳ受信器で受信されたかを示す時刻を判定するために前記移動ＳＰＳ受信器から前記第１記録をリモート基地局に送信するステップとを含み、判定された時刻が前記移動ＳＰＳ受信器の位置を判定するのに使用される、方法。
【解決手段】衛星データ・メッセージの少なくとも一部を移動ＳＰＳ受信器内で受信するステップと、前記衛星データ・メッセージの前記少なくとも一部の第１記録を判定するステップと、前記第１記録が何時前記移動ＳＰＳ受信器で受信されたかを示す時刻を判定するために前記移動ＳＰＳ受信器から前記第１記録をリモート基地局に送信するステップとを含み、判定された時刻が前記移動ＳＰＳ受信器の位置を判定するのに使用される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星測位システム（ＳＰＳ）から受信した信号を使用して、それ自体の位置を求めるか時刻を判定するシステムに関する。
【０００２】
（発明の背景）
ＧＰＳ（全世界測位システム）受信器などのＳＰＳ受信器は、通常は、ＧＰＳ（またはＮＡＶＳＴＡＲ）衛星などの複数の衛星から同時に送信された信号の到着の相対時間を計算することによって位置を判定する。これらの衛星は、衛星データ・メッセージの一部として、衛星位置決めデータならびに、いわゆる「エフェメリス」データであるクロック・タイミングに関するデータの両方を送信する。さらに、これらの衛星は、受信器が曖昧さなしにローカル時刻を決定できるようにするために、週間時刻（ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｗｅｅｋ，ＴＯＷ）情報を送信する。受信されたＧＰＳ信号（Ｃ／Ａモード）のそれぞれは、一般に「チップ」と呼ばれる１０２３個の記号の高速に反復される（１．０２３ＭＨｚ）擬似乱数（ＰＮ）パターンから構成される。このパターンには、さらに、５０Ｈｚ速度の低速データが重畳される。このデータは、上で述べた週間時刻情報の供給源である。
【０００３】
ＧＰＳ信号を検索し、獲得し、エフェメリス・データおよび他のデータを複数の衛星から読み取り、このデータから受信器の位置（および正確な時刻）を計算する処理は、時間がかかり、数分を要することがしばしばである。多くの場合に、この長い処理時間は、許容できず、さらに、これによって、超小型化されたポータブル応用製品の電池寿命が大幅に制限される。
【０００４】
さらに、衛星信号がブロックされる多くの状況では、ＧＰＳ衛星から受信された信号のレベルが低すぎて、誤りなしに衛星データ信号を復調し、読み取ることが不可能である。このような状況は、個人の追跡や他の激しく移動する応用例で発生する可能性がある。これらの状況の下では、受信器がＧＰＳ信号を獲得し、追跡することは可能である。しかし、そのようなデータがない状態での位置決めと曖昧さのない時刻測定の実行には、別の方法が必要である。
【０００５】
データ・メッセージを読み取らないＧＰＳ信号の追跡は、以下で説明するように、時間の１ミリ秒の曖昧さをもたらす場合がある。そのような曖昧さは、通常、従来のＧＰＳ受信器では、前に説明した衛星データ・メッセージを読み取ることによって解決される。受信信号のレベルが非常に低い場合、擬似乱数パターンを追跡するか、そうでなければ、この信号の多数の反復（たとえば１秒にわたる１０００回の反復）を処理することによって曖昧なシステム・タイミングが提供される。また、１データ期間（２０ミリ秒）にわたって測定された信号対雑音比が、約１２ｄＢを超えなければ、この信号の復調を試みる時に多数のエラーが存在する。本発明は、そのような読み取りが不可能または非実用的である時に時刻の曖昧さを解決するための代替アプローチを提供する。
【０００６】
（発明の概要）
本発明は、ＧＰＳまたはＧｌｏｎａｓｓなどの衛星測位システムと共に使用される、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための方法および装置を提供する。
１実施態様の方法には、
（１）あるエンティティで、衛星データ・メッセージの少なくとも１部の第１記録を受信するステップと、
（２）時間的に少なくとも部分的に第１記録と重なり合う衛星データ・メッセージの第２記録と第１記録を比較するステップと、
（３）比較ステップから、第１記録（たとえば第１記録の供給源）がリモート・エンティティで受信された時を示す時刻を判定するステップとを含む方法が含まれる。
【０００７】
この実施態様の１例では、
リモート・エンティティが移動ＳＰＳ受信器であり、エンティティが、無線リンク（おそらくは有線リンクも）を介して移動ＳＰＳ受信器と通信する基地局である。
本発明の方法は、基地局で排他的に実行することができる。
【０００８】
受信器タイミングを確立するための本発明の実施態様は、受信器が衛星データ・メッセージの一部の推定量を形成し、この推定量を基地局に送信することである。基地局では、この推定量を別のＧＰＳ受信器またはＧＰＳ情報の供給源から受信した衛星データ・メッセージの記録と比較する。この記録は、誤りがないものと仮定する。この比較によって、基地局のメッセージのどの部分が、リモート装置から送信されたデータに最もよく一致するかが判定される。基地局は、誤りなしで衛星データ・メッセージを読み取っているので、そのメッセージの各データ・ビットを、送信元の衛星が見ている絶対タイム・スタンプと関連付けることができる。したがって、この比較の結果、基地局では、リモート側によって送信された推定量データに適切な時刻が割り当てられる。この時刻情報は、所望されるならばリモート側に送り返すことができる。
【０００９】
上述のアプローチの変形が、衛星データ・メッセージの誤りのない記録と、このメッセージの先頭に関連する絶対時刻を基地局からリモート側に送信させることである。この場合、リモート側は、受信したＧＰＳ信号の処理によって形成されたデータの推定量とこの記録を比較する。この比較によって、２つの記録の間の時間のオフセットがもたらされ、これによって、局所的に収集されたデータの絶対時刻が確立される。
【００１０】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
衛星測位システムと共に使用するための衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するためのさまざまな方法および装置を以下で説明する。本発明の議論では、米国のＧｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ（全世界測位衛星、ＧＰＳ）システムに焦点を合わせる。しかし、これらの方法が、ロシアのＧｌｏｎａｓｓシステムなどの他の衛星測位システムに同等に適用可能であることは明白である。さらに、本発明の教示は、スドーライト（pseudolites）または衛星とスドーライトの組み合わせを使用する測位システムに同等に適用可能であることを諒解されたい。さらに、基地局および移動ＳＰＳ受信器のさまざまなアーキテクチャを、本発明の制限と解釈されるものではなく例示の目的のために示す。
【００１１】
図２に、図１Ａに示されたものなどの移動通信送受信器と組み合わされた移動ＳＰＳ受信器と共に使用することのできる本発明の一般化された方法を示す。図１Ａに示された移動ＧＰＳ受信器１００は、ステップ２０１で、エフェメリスなどの衛星データ・メッセージをサンプリングし、メッセージの記録を作成する。次に、この方法２００では、ステップ２０３で、リモートまたは移動式のＧＰＳ受信器が、図５Ａまたは図５Ｂに示された基地局などの基地局にこの記録を送信する。この記録は、通常は、移動ＳＰＳ受信器によって受信されたメッセージのなんらかの表現である。ステップ２０５で、基地局が、移動ＳＰＳ受信器から送信された記録を、衛星データ・メッセージの基準記録とみなすことのできる別の記録と比較する。この基準記録は、関連する時刻値を有し、衛星データ・メッセージのさまざまなセグメントが、指定された「基準」時刻を関連付けられている。ステップ２０７で、基地局は、移動ＧＰＳ受信器による衛星データ・メッセージのサンプリングの時刻を判定する。この判定は、基準記録に関連する時刻値に基づき、この判定によって、記録または記録の供給源が移動ＧＰＳ受信器によって受信された時刻が示される。
【００１２】
図７に、図２のステップ２０５の比較動作を簡略化した形で示す。具体的に言うと、図７は、移動受信器の記録である記録４９１と基地局の基準記録である記録４９５の間の比較の試みを示す図である。両方の記録の水平軸は、時間を示す。移動受信器の記録には、比較の目的で基地局に送信される部分を表す部分４９３がある。通常、基地局は、時間的に少なくとも部分的に移動受信器から受信した記録と重なり合う対応する部分４９７を有する。図７では、基準記録が移動受信器の記録の全区間にわたって衛星データ・メッセージを供給するという点で、この重なり合いが完全である。しかし、これは１つの例にすぎず、重なり合いは、移動受信器の記録のごく一部が基地局からの基準記録と重なり合うものである場合がある。
【００１３】
図３に、衛星測位システムと共に使用するための、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための本発明の方法２２０をさらに詳細に示す。移動式またはリモートのＧＰＳ受信器は、ステップ２２１で、ＧＰＳ信号を獲得し、この獲得されたＧＰＳ信号から擬似距離を判定する。ステップ２２３で、移動ＧＰＳ受信器は、ＰＮデータを除去し、擬似距離の作成または判定に使用された獲得されたＧＰＳ信号から衛星データ・メッセージの記録を作成する。この記録は、通常は、獲得されたＧＰＳ信号に含まれるエフェメリス・データのなんらかの表現であり、通常はデータの推定量を表す。ステップ２２５で、移動ＧＰＳ受信器は、その記録と判定された擬似距離を、図５Ａまたは図５Ｂに示された基地局などの基地局に送信する。
【００１４】
ステップ２２７で、基地局は、移動ＧＰＳ受信器から送信された記録と衛星のエフェメリスの基準記録の相互相関を行う。この基準記録には、通常は、基準記録に含まれるデータに関連する正確なタイム・スタンプが含まれ（たとえば、基準記録のデータの各ビットが、関連する時刻値またはタイム「スタンプ」を有する）、最初に獲得されたＧＰＳ信号が移動ＧＰＳ受信器によって受信された時刻の判定に使用されるのは、このタイム・スタンプである。ステップ２２９で、基地局は、相互相関演算から、獲得されたＧＰＳ信号がリモートＧＰＳ受信器によって獲得された時刻を判定する。その後、基地局は、ステップ２３１で、ＧＰＳ信号のリモートＧＰＳ受信器による獲得の時刻を使用し、判定された擬似距離を使用して、リモート／移動ＧＰＳ受信器の緯度および経度とすることのできる位置情報を判定する。基地局は、ステップ２３３で、インターネットやイントラネットなどのネットワークを介して基地局に結合されたコンピュータ・システムなどの別のエンティティに、このリモートＧＰＳ受信器の位置情報を通信することができる。これについては、図５Ｂおよび図６に関連して下でさらに説明する。
【００１５】
以下では、リモートＳＰＳ受信器で衛星データを推定するための複数の方法をさらに詳細に説明する。これらの方法は、２つの種類に分類される。一方は、差分復調とデータのソフト判定（ＰＮを除去した後の）を行うものであり、もう一方は、ＰＮを除去した後の生のＩ／Ｑデータをサンプリングするものである。第１の方法を、図４Ａおよび図４Ｂに概略的に示し、第２の方法を、図８Ａおよび図８Ｂに示す。ここでの目的は、リモート側での信号の受信と基地局での信号の受信の間の到着時刻の差を判定することであることに留意されたい。基地局は、正確な時刻を有すると仮定されるので、この時間差によって、リモート側でのデータの受信の正確な時刻が判定される。以下で説明するように、この２つのアプローチは、リモート側（移動ＳＰＳ受信器）で実行しなければならない処理の量と、通信リンクを介してリモート側から基地局に転送しなければならない情報の量が異なる。本質的に、リモート側での処理の重荷とリンクを介して渡さなければならないデータの量の間にトレードオフがある。
【００１６】
図４Ａ、図４Ｂ、図８Ａおよび図８Ｂの手順の詳細を説明する前に、本発明の方法と対比するために、通常のＧＰＳ動作の再検討を示す。通常のＧＰＳ受信器６０１を簡略化したものを図９に示す。
通常の受信器６０１は、ディジタル化されたＩ／Ｑ入力信号６０３をＧＰＳ ＲＦフロント・エンド（たとえばダウンコンバータとディジタイザ）から受け取り、この入力信号６０３とディジタル発振器６０７からの発振器信号をミキサ６０５で混合する。ミキサ６０５からの出力は、ミキサ６０９でＰＮジェネレータ６１１の出力と混合されるが、ＰＮジェネレータ６１１は、マイクロコントローラ６１７からの信号６１９によるチップ・アドバンス（chip advance）のために制御される。マイクロコントローラ６１７は、信号をベースバンド付近に変換するために、ディジタル発振器６０７も制御する。
【００１７】
通常のＧＰＳ受信器の動作では、雑音がない状態でＧＰＳ衛星から受信される信号は、次の形になる。
y(t)=AP(t)D(t)exp(j2pf0t+f) （式１）
ここで、ｐ（ｔ）は、±１の値を有する、１０２３長さ反復される２進位相シフト・キーイングされた擬似乱数シーケンス（チップ速度１．０２３Ｍチップ／秒）であり、Ｄ（ｔ）は、ＰＮフレーミングの先頭に整合された、やはり値±１を仮定される５０ｂａｕｄのデータ信号である。信号をベースバンド付近に変換した（たとえばミキサ６０５によって）後に、ＰＮコードが、通常は、相関器（図９の要素６０９、６１１、６１３、６１５および６１７を含むとみなすことができる）を使用して除去される。この装置は、局所的にコードｐ（ｔ）（所与の衛星について）を複製し、局所的に生成されたＰＮに対する受信したＰＮの相対位相を判定する。
【００１８】
位相を整合する時に、相関器は、この信号に局所的に生成された基準を乗算し、次の形の信号をもたらす。
P(t)\y(t)=P(t)AP(t)D(t)exp(j2pf0t+f)=AD(t)exp(j2pf0t+f) （式２）
この時点で、信号に狭帯域フィルタを適用（たとえばフィルタ６１３で）して、データ信号Ｄ（ｔ）の帯域外の雑音を除去する。その後、サンプラ６１５によって、サンプリング速度をデータ速度の小さい整数倍に減らすことができる。したがって、式（２）の右側の時間変数ｔは、Ｋが小さい整数（たとえば２）であり、Ｔがビット期間であるものとして、ｍＴ／Ｋ（ｍ＝０、１、２、…）の形の値になる。
【００１９】
この時点でのデータの標本は、ＰＮ追跡動作、搬送波追跡およびデータ復調の実行に使用される。これは、通常は、マイクロコントローラ内のソフトウェア・アルゴリズムによって実行されるが、その代わりにハードウェアで行うことができる。図９では、マイクロコントローラ６１７が、局所的に生成される搬送波信号とＰＮ信号の位相を受信信号と同期させるために、ディジタル発振器に訂正信号６２１をフィード・バックし、ＰＮジェネレータに訂正信号６１９をフィード・バックする。この動作は、通常は、複数の同時に受信されたＧＰＳ信号（通常は４つ以上のＧＰＳ衛星からの４つ以上のＧＰＳ信号）に対して並列に実行される。
【００２０】
次に、いくつかの情況（たとえば信号対雑音比（「ＳＮＲ」）が低い）では、ＧＰＳ信号が非常に弱いので、データＤ（ｔ）を高い信頼性で抽出できなくなる。前に説明したように、通常のＧＰＳ受信器では、世界時の判定ならびに位置確定の実現のために、このデータを読み取る必要がある。本発明によって提供される代替アプローチは、この低ＳＮＲ情況で、リモート側が基地局と共に働くためのものであり、基地局は、この衛星データ情報へのアクセスを有する。リモート側は、情報を基地局に送り、これによって、基地局が、リモート側によるそのようなデータの元々の受信に関連する時刻を比較できるようになる。リモート側が受信の時刻を計算するために基地局がリモート側に情報を送信する、代替構成が存在する。本明細書では、主にこの第１の事例を検討する。
【００２１】
基地とリモート側の間の時刻調整は、場合によっては、通信リンクを介して正確なタイミング信号（たとえばパルスまたは特殊化された波形）を送信し、リンク待ち時間の先験的知識またはラウンド・トリップ遅延の測定（両方向対称リンクを前提とする）のいずれかによって送信時間を考慮に入れることによって達成されることに留意されたい。しかし、このアプローチが非現実的または不可能になる情況が多数存在する。たとえば、多くのリンクにはパケット化されたプロトコルが含まれるが、この場合、待ち時間は、ある送信から次の送信までの間で可変であり、数秒におよぶ可能性がある。
【００２２】
本発明のアプローチは、リモート側がデータ・シーケンスＤ（ｔ）の一部の推定量またはそれを処理したバージョンの推定量を形成し、このデータを基地局に送信することである。このデータ・シーケンスを、それに類似しているが、はるかに忠実度の高い、基地局で生成された信号と比較することができる。２つのシーケンスは、最小平均自乗誤差などの所与の計量に従って、最適一致が発生するまで、時間方向で互いに相対的に移動される。この「相関」手順は、ＰＮ拡散シーケンスに同期化するためにＧＰＳ受信器によって使用される手順に非常に似ているが、この場合、動作は、はるかに低い速度のデータ信号に対して行われ、さらに、その信号のパターンは、常に変化しており、先験的には未知である可能性がある。
【００２３】
基地局は、おそらくはメッセージの各要素に関連する正確な時刻を知っているので、この知識と前述の比較とを利用して、リモート側で受信された信号に関連する元々の時刻を突き止めることができる。したがって、主要な問題は、データ・シーケンスＤ（ｔ）またはその派生物のリモート側での推定量に存在する。
【００２４】
図８Ａおよび図８Ｂに示された、データ・シーケンスを推定するための本発明の特定の一実施形態は、たとえば式（２）に示されたようにＰＮを除去した後に信号の記録を単にサンプリングし、記憶するためのものである。ここで、信号は、データ速度の小さい整数倍でサンプリングされると仮定する。この目的のためには、１００サンプル毎秒の速度が適当である。ＩとＱの両方の従属項をサンプリングしなければならないことに留意されたい。また、基地局での識別のためにデータ・パターンが一意になる可能性を高くするために、約２５個（０．５秒）以上のデータ記号の長さの記録を収集しなければならない。式（２）から、小さい残留搬送波ｆ0と未知の搬送波位相ｆが、まだ存在する可能性があることに留意されたい。データ信号の符号化速度の±１／２よりよい精度で搬送波周波数が既知であることが非常に有利である。そうでない場合には、搬送波が効果的にデータ信号の位相逆転をもたらし、したがってデータが破壊される可能性がある。
【００２５】
図８Ａに、この特定の実施形態に従って移動ＧＰＳ受信器で実行される方法を示す。受信器は、ステップ５０３で、特定のＧＰＳ信号の最初の（最初でない場合にはその次の）ＰＮコードを獲得し、この信号からＰＮコードを除去する。
【００２６】
その後、受信器は、ステップ５０５で、搬送波周波数の正確な推定を実行し、ステップ５０７で、入力信号から搬送波を除去する。その後、ＩおよびＱのデータをステップ５０９でサンプリングし、ステップ５１１で量子化し、この量子化の結果が、対応する衛星データ・メッセージの記録として保存され、その後、基地局に送信される（おそらくは、その特定のＧＰＳ信号を送信したＧＰＳ衛星からの対応する擬似距離と共に）。ステップ５１３で、受信器は、対象のすべての衛星（すなわち、移動ＧＰＳ受信器の視野内のすべての衛星または視野内の少なくとも４つの衛星）について、受信器がステップ５０３、５０５、５０７、５０９および５１１を実行した（したがって、記録を判定した）かどうかを判定する。
【００２７】
衛星データ・メッセージの記録が、対象の衛星のそれぞれから判定されている場合、ＧＰＳ受信器は（ステップ５１５で）、経過時間タグと共に記録を基地局に送信する。経過時間タグは、基地局によって、その記録と比較される（たとえば相関によって）基地局の「基準」記録を推定または選択するのに使用することができる。受信器が、対象の衛星のそれぞれからの記録を判定していない場合には、移動ＧＰＳ受信器は、ステップ５１３からステップ５０３に戻り、次の対象の衛星から受信した衛星データ・メッセージの記録を判定するためにステップ５０３、５０５、５０７、５０９および５１１を繰り返す。図８Ａの方法を実行することのできるＧＰＳ受信器（および通信送受信器）の例が、図１Ａに示されており、このＧＰＳ受信器を、以下で詳細に説明する。
【００２８】
基地局は、この情報を受信した時に、周波数推定値を改善し、搬送波を除去し、その後、このデータを、空の明瞭な視野でＧＰＳ受信器から受信された高忠実度の信号（または、インターネットやＧＰＳ地上制御局などの高忠実度ＧＰＳ信号の他の供給源から受信した信号）から抽出された同様のデータに対するこのデータの相互相関によって、相対的なタイミングを判定する。
【００２９】
図８Ｂに、リモート側から送信された衛星データ・メッセージの記録を受信した時に基地局によって実行される方法５２１を示す。ステップ５２３で、基地局は、衛星データ・メッセージに対応する記録を受信し、ステップ５２５で、その記録に位相ロックし、ステップ５２５で、残留位相誤差／ロールを除去する。
【００３０】
ステップ５２３および５２５と同時に、基地局は、通常は、ＧＰＳデータ・メッセージを追跡し、復調しつつあり、復調された衛星データ・メッセージのさまざまな間隔に関連する正確な時刻値を供給するために、これらのデータ・メッセージに時間タグを適用しつつある。これはステップ５２７に示されている。通常、基地局は、常時進行する形で衛星データ・メッセージの追跡および復調を実行し、連続的な基準記録が生成され、この「基準」記録の移動標本が基地局に記憶されるようになっている。この基準の移動記録は、おそらくは現在時刻の１０分または３０分前までの時間期間について維持することができることを諒解されたい。すなわち、基地局は、基準記録の最も古い部分を破棄し、結局は時間的に最新の部分でそれを置換する前に、３０分程度の長さの基準記録のコピーを維持することができる。
【００３１】
ステップ５２９で、基地局は、基地の基準記録と最初の（最初でない場合は次の）衛星からの最初の（または次の）衛星データ・メッセージに関するリモート側からの基準記録を相関させる。この相関は、効果的に、パターンを照合するための２つの記録の間での比較であり、基地局は、リモート側がその記録を受信した時刻を正確に判定できる（この時刻は、結局、その記録自体が供給源の推定量であるから、通常はその記録の供給源がリモート側によって受信された時刻である）。本発明の説明に使用される場合、リモート側による記録の受信の時刻は、効果的に、リモート側でのその記録の供給源の受信の時刻であることを諒解されたい。ステップ５３１で、基地局は、リモート側が現在の衛星の記録を受信した時刻とそれに対応する衛星データ・メッセージを示すピーク位置を見つけ、補間する。ステップ５３３で、基地局は、すべての対応する記録に関連する時刻のすべてを、対象のすべての衛星について判定したかどうかを判定する。そうでない場合には、この処理はステップ５２９に戻り、リモート側から受信した記録のそれぞれについてこの処理が繰り返される。対象のすべての衛星について対応する時間とそれに対応する衛星データ・メッセージを判定するためにすべての記録が処理された場合には、処理はステップ５３３からステップ５３５に進み、時刻が、対象のうちの異なる衛星について比較される。ステップ５３７で、多数決論理を使用して、誤ったデータや曖昧なデータを破棄し、ステップ５３９で、すべてのデータが曖昧であるかどうかを判定する。すべてのデータが曖昧である場合には、基地局は、移動ＧＰＳ装置内の通信受信器にコマンドを送信することによって、移動ＧＰＳ受信器にさらにデータを集めるように命令する。すべてのデータが曖昧ではない場合には、ステップ５４３で、基地局は、時刻の加重平均を実行して、移動ＧＰＳ受信器での衛星データ・メッセージの受信の平均時刻を判定する。ＧＰＳ信号の標本がディジタル化され、次の処理のためにディジタル・メモリに記憶される情況では、その標本が短い持続時間を有する限り、事実上１つの受信時刻があることを諒解されたい。このほかに、ある時点である衛星が処理され、その衛星からの信号が獲得され、その信号について記録が作られ、時間的にその次に、別の衛星信号が獲得される情況では、複数の受信時刻が存在する場合があり、基地局は、以下で説明する形でこれらの時刻のそれぞれを判定し、使用することができる。
【００３２】
通常は移動ＧＰＳ受信器から送信される、記録の受信時刻は、擬似距離と共に、少なくともいくつかの実施形態では、移動ＧＰＳ受信器の緯度と経度または標高などの位置情報を判定するために、基地局によって使用されることを諒解されたい。
【００３３】
場合によっては、残留搬送波周波数を十分な精度で判定する（ステップ５２５で）ことが困難になり、リモート側からのデータと局所的に受信されたデータの差分復調が、相互相関より優先される場合がある。この差分復調を、下で図４Ａおよび図４Ｂに関連してさらに説明する。
【００３４】
通信リンクの容量（移動ＧＰＳ受信器と基地局の間の）が少ない場合、リモート側が、拡散除去された信号（ＰＮを除去された信号）に対して追加処理を実行することが有利である。この目的に向かうよいアプローチは、図４Ａおよび図４Ｂに示されているように、リモート側が、遅延を１ビット期間（２０ミリ秒）またはその整数倍に設定された状態で、データ信号に対して遅延乗算演算を実行することによって、この信号を差分式に検出することである。したがって、式（２）のベースバンド信号が、
z(t)=AD(t)exp(j2pf0t+f) （式３）
によって表されるならば、適当な演算は、
z(t)z(t-T)*＝A2D(t)D(t-T)exp(j2pf0T)=A2D1(t)exp(j2pf0T) （式４）
になるはずである。ここで、アスタリスク（＊）は、共役複素数を表し、Ｔはビット期間（２０ミリ秒）であり、Ｄ1（ｔ）は、元々のデータ・シーケンスを差分復号する（たとえば、遷移をａ−１、遷移なしをａ＋１に写像する）ことによって形成される新しい５０ｂａｕｄシーケンスである。搬送波周波数誤差が、記号期間の逆数と比較して小さい場合、後者の対数項は、虚数部を支配する実数部を有し、実数部だけを保持して、結果Ａ2Ｄ1（ｔ）を得ることができる。したがって、式（４）の演算は、図８Ａに示された方法の複素信号ストリームではなく、実数信号ストリームをもたらす。これだけで、記録が通信リンクを介して送信される時に必要になる送信メッセージ長が半分になる。信号Ａ2Ｄ1（ｔ）はベースバンドなので、図８Ａに示された方法より多少低い速度でサンプリングすることができる。また、このデータの符号だけを保持し、これによって、送信されるデータの量を減らすことが可能である。しかし、このアプローチでは、１記号期間（２０ミリ秒）よりはるかに正確に時刻を解決する基地局の能力が下がる。ここでは、ＰＮコードが、１ミリ秒間隔で繰り返され、したがって、単独ではこの測定誤差をさらに解決するために有用でないことに留意されたい。
【００３５】
図４Ａに、移動ＧＰＳ受信器内で実行される処理ステップを示し、図４Ｂに、本発明のこの特定の実施形態に従って基地局で実行される処理ステップを示す。移動ＧＰＳ受信器は、ステップ３０１で、基地局から位置情報の要求を受信する。通常の実施形態では、この受信は、図１Ａの移動ＧＰＳ受信器１００内に示されたものなどの通信受信器によって行われることを諒解されたい。その位置情報の要求に応答して、移動ＧＰＳ受信器は、ステップ３０３で、最初（最初でない場合には次）のＰＮコードをＧＰＳ信号から獲得し、受信したＧＰＳ信号からそのＰＮコードを除去する。ステップ３０５で、リモート側は、搬送波周波数の正確な推定を実行する。この推定の精度は、ＧＰＳデータ・メッセージのサンプル・レートよりよくなければならず、このサンプル・レートは、５０ｂａｕｄのＧＰＳデータの場合には通常は１００Ｈｚである。ステップ３０５は、ＧＰＳ受信器内の通常の周波数測定システムを使用することによって実行でき、この周波数測定システムでは、通常は、搬送波を抽出するための位相ロック・ループを含むことがしばしばである搬送波追跡ループと周波数測定回路か、代替案として位相ロック・ループを有する周波数追跡ループが使用される。ステップ３０７で、搬送波周波数が、残りの信号から移動ＧＰＳ受信器によって除去され、５０ｂａｕｄのデータが残される。その後、ステップ３０９で、通常はデータ自体の速度の２倍でデータをサンプリングすることによって、残りのデータを差分検出する。ステップ３０９でデータを差分検出するのではなく、リモートＧＰＳ受信器が基地局にデータ自体を送信し、基地局がステップ３０９および３１１の差分検出ステップと量子化ステップを実行できるようにすることができることを諒解されたい。移動ＧＰＳ受信器は、ステップ３１１で、結果を量子化し、記憶することによって動作を継続し、この結果は、通常は０．５秒から１秒の時間の持続期間を有する衛星データ・メッセージの記録である。その後、ステップ３１３で、移動ＧＰＳ受信器は、衛星データ・メッセージの記録が対象の衛星（視野内のすべての衛星または視野内の衛星のうちの少なくとも４つ）のそれぞれについて作成されたかどうかを判定する。対象の衛星とそれに対応する衛星データ・メッセージのそれぞれについて記録が作成されていない場合、処理はステップ３１３からステップ３０３に戻り、対象の衛星のそれぞれの衛星データ・メッセージのそれぞれについて記録が作成されるまで、このループが継続される。対象の衛星のすべてについてすべての記録が判定され、作成されている場合、処理は、ステップ３１３からステップ３１５に進み、移動ＧＰＳ受信器が、その通信送信器を介して、基地局によって上で説明した形で使用される粗（経過）時間タグと共に、対象のすべての衛星の記録を送信する。
【００３６】
基地局は、図４Ｂのステップ３２４で、移動ＧＰＳ受信器からこれらの記録を受信する。移動ＧＰＳ受信器の動作と同時に、基地局は、通常は、ＧＰＳデータ・メッセージを追跡し、復調しつつあり、実質的にこれらのデータ・メッセージにタイム・スタンプを付けるためにこれらのデータ・メッセージに時間タグを適用しつつある。これは、図４Ｂに示されたステップ３２１で実行される。その後、ステップ３２３で、基地局は、データを差分復号して、ステップ３２５の相関動作に使用される基地のデータを供給する。移動ＧＰＳ受信器から受信したデータは、通常は、相関動作のために記憶され、ステップ３２３からの記憶された差分復号されたデータと比較される。ステップ３２５で、基地局は、最初（最初でない場合は次）の衛星について、基地のデータと移動ＧＰＳ受信器からの記録を相関させる。ステップ３２７で、基地局は、現在処理中の衛星からの衛星データ・メッセージの移動受信器での到着の時刻を示すピーク位置を見つけ、補間する。ステップ３２９で、基地局は、移動受信器から受信したすべての記録について相関を実行したかどうかを判定する。そうでない場合には、処理はステップ３２５に戻って、次の衛星データ・メッセージの次の記録をステップ３２５および３２７で処理する。ステップ３２９で、移動ＧＰＳ受信器から受信したすべての記録について相関が実行されたと判定された場合には、ステップ３３１で、対象のうちの異なる衛星について判定された時刻の間で比較を行う。ステップ３３３で、基地局は、多数決論理を使用して、誤ったデータや曖昧なデータを破棄する。その後、ステップ３３５で、基地局は、すべてのデータが曖昧または誤りであるかどうかを判定する。そうである場合には、基地局は、ステップ３３７で移動受信器にさらにデータを獲得するように命令し、図４Ａに示された方法から開始して図４Ｂに示された方法に継続する処理全体を繰り返す。ステップ３３５で、すべてのデータが曖昧ではないと判定された場合、基地局は、ステップ３３９で時刻の加重平均を実行し、少なくともいくつかの実施形態では、移動ＧＰＳ受信器の位置情報を判定するために、この加重平均を、移動ＧＰＳ受信器から送信された擬似距離と共に使用する。
【００３７】
上で説明した処理ステップの例を示すために、生のＧＰＳ信号をサンプリングし、収集して記録にし、拡散除去し、４サンプル毎記号期間の速度でサンプリングした。図１０Ａに、搬送波を部分的に除去され拡散除去された実数部分の１秒の記録を示す。記号パターンは明白であるが、約１Ｈｚの小さい残留搬送波が、明らかにまだ存在する。図１０Ｂに、２０ミリ秒に等しい遅延を有するその信号自体の共役遅延バージョンを乗ずることによって差分検出された信号を示す。
【００３８】
記号パターンは、明瞭に明白である。図１０Ｃに、理想的なデータ信号を示し、図１０Ｄに、この理想的な信号（たとえば基地局で作られた信号）と図１０Ｂの信号の相互相関を示す。サンプリングの影響と、雑音などに起因する信号の理想的でない性質から生じる図１０Ｂのグリッチに留意されたい。
【００３９】
図１１Ａに、雑音が信号に追加され、その結果、復調後の信号のＳＮＲが約０ｄＢになった時の復調後のデータを示す。これは、受信したＧＰＳ信号が、たとえばブロック状態によって、公称レベルに対して電力で１５ｄＢ以上低下した時の情況をモデル化したものである。図１１Ｂに、差分復調されたデータを示す。ビット・パターンは検出不能である。最後に、図１１Ｃに、この雑音信号と雑音のない基準信号の相互相関を示す。明らかに、ピークはまだ強く、ピーク対ＲＭＳレベルは５．３３（１４．５ｄＢ）を超え、正確な到着時刻推定が可能である。実際、この信号のピーク付近に補間ルーチンを適用することによって、１／１６標本間隔未満すなわち、０．３ミリ秒未満の精度が示された。
【００４０】
前に述べたように、基地局は、データ・シーケンスを、このメッセージの先頭に関連する時刻と共にリモート側に送信することができる。その場合、リモート側は、相関方法がリモート側で実行される点を除いて上で説明したものと同一の相互相関方法を介してデータ・メッセージの到着時刻を推定することができる。これは、リモート・コンピュータがそれ自体の位置を計算する場合に有用である。この情況では、リモート側は、基地局からのこのようなデータの送信によって、衛星エフェメリス・データを取得することもできる。
【００４１】
図１Ａに、本発明と共に使用することのできる組み合わされた移動ＧＰＳ受信器および通信システムの例を示す。この組み合わされた移動ＧＰＳ受信器および通信システム１００は、参照によって本明細書に組み込まれる、同時係属の特許出願第０８／６５２８３３号、出願日１９９６年５月２３日、名称「Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ＧＰＳ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ」に記載されている。図１Ｂに、図１ＡのＲＦ−ＩＦコンバータ７と周波数シンセサイザ１６の詳細を示す。図１Ｂに示されたこれらの構成要素も、同時係属の特許出願第０８／６５２８３３号に記載されている。図１Ａに示された移動ＧＰＳ受信器および通信システム１００は、受信器が非常に高い感度を有する形で、記憶されたＧＰＳ信号に対する特定の形のディジタル信号処理を実行するように構成することができる。これは、同時係属の米国特許出願第０８／６１２６９９号明細書、出願日１９９６年３月８日、名称「Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＧＰＳ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＧＰＳ Ｓｉｇｎａｌｓ」でさらに説明されており、この特許出願書は、参照によって本明細書に組み込まれる。特許出願第０８／６１２６６９号に記載されたこの処理動作では、通常は高速フーリエ変換を使用して複数の中間畳み込みを計算し、これらの中間畳み込みをディジタル・メモリに記憶し、これらの中間畳み込みを使用して、少なくとも１つの擬似距離を提供する。図１Ａに示された組み合わされたＧＰＳおよび通信システム１００には、ＧＰＳ受信器の感度と精度をさらに高めるために、周波数安定化技法または周波数較正技法を組み込むこともできる。これらの技法は、参照によって本明細書に組み込まれる、同時係属の特許出願第Ｐ００３Ｘ号、出願日１９９６年１２月４日、名称「Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＧＰＳ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｌｉｎｋ」に記載されている。
【００４２】
図１Ａに示された組み合わされた移動ＧＰＳ受信器および通信システム１００の動作を詳細に説明する代わりに、本明細書では簡単な要約を示す。通常の実施態様では、移動ＧＰＳ受信器および通信システム１００は、基地局１７などの基地局からコマンドを受信する。この基地局は、図５Ａまたは図５Ｂに示された基地局のうちのいずれかとすることができる。このコマンドは、通信アンテナ２で受信され、コマンドは、メモリ９に記憶された後にプロセッサ１０によってディジタル・メッセージとして処理される。プロセッサ１０は、そのメッセージが基地局に位置情報を提供するコマンドであることを判定し、これによって、プロセッサ１０が、少なくとも一部を通信システムと共用することのできるシステムのＧＰＳ部分を活性化する。これには、たとえば、ＲＦ−ＩＦコンバータ７が、通信アンテナ２からの通信信号ではなく、ＧＰＳアンテナ１からＧＰＳ信号を受信するようにスイッチ６を設定することが含まれる。その後、ＧＰＳ信号を受信し、ディジタル化し、ディジタル・メモリ９に記憶し、前述の特許出願第０８／６１２６６９号に記載のディジタル信号処理技法に従って処理する。この処理の結果には、通常は、視野内の複数の衛星に関する複数の擬似距離が含まれ、これらの擬似距離は、その後、処理構成要素１０が送信器部分を活性化し、通信アンテナ２を介して基地局に擬似距離を送り返すことによって、基地局に送信される。
【００４３】
図１Ａに示された基地局１７は、無線通信リンクを介してリモート側に直接に結合するか、図６に示されるように、電話サイトと基地局の間の有線通信リンクを提供するセルラ電話サイトを介してリモート側に結合することができる。
【００４４】
図５Ａおよび図５Ｂに、これらの２つの可能な基地局を示す。
【００４５】
図５Ａの基地局４０１は、移動ＧＰＳ受信器との間の無線リンクを提供し、受信した擬似距離とそれに対応する時間記録を本発明に従って処理することによって、自律ユニットとして機能することができる。この基地局４０１は、基地局が大都市圏に配置され、追跡される移動ＧＰＳ受信器のすべてが同様に同一の大都市圏に配置される場合に利用法を見つけることができる。たとえば、この基地局４０１は、移動ＧＰＳ受信器を携帯または使用する個人を追跡するために、警察または救急隊によって使用される可能性がある。通常、送信器要素４０９と受信器要素４１１は、単一のトランシーバ・ユニットに合併され、単一のアンテナを有する。しかし、これらの構成要素は、別々に存在することもできるので別々に図示されている。送信器４０９は、送信器アンテナ４１０を介して移動ＧＰＳ受信器にコマンドを供給するために機能する。この送信器４０９は、通常は、処理装置のユーザから要求を受け取って特定の移動ＧＰＳ受信器の位置を判定するデータ処理ユニット４０５の制御の下にある。その結果、データ処理ユニット４０５は、送信器４０９によって移動ＧＰＳ受信器にコマンドを送出させる。それに応答して、移動ＧＰＳ受信器は、受信アンテナ４１２によって受信される、本発明の１実施形態の擬似距離および対応する記録を受信器４１１に送り返す。受信器４１１は、移動ＧＰＳ受信器からこれらのメッセージを受信し、これらをデータ処理ユニット４０５に供給し、データ処理ユニット４０５は、移動ＧＰＳ受信器からの擬似距離とＧＰＳ受信器４０３または他の基準品質衛星データ・メッセージの供給源から受け取った衛星データ・メッセージから位置情報を導出する動作を実行する。これは、上述の同時係属の特許出願書にさらに記載されている。ＧＰＳ受信器４０３は、移動ＧＰＳ受信器の位置情報を計算するために、擬似距離および判定された時刻と共に使用される衛星エフェメリス・データを供給する。大容量記憶装置４０７には、移動ＧＰＳ受信器から受信した記録と比較するのに使用される衛星データ・メッセージの基準記録の記憶されたバージョンが含まれる。データ処理ユニット４０５を、任意選択のディスプレイ４１５に結合することができ、また、任意選択のＧＩＳソフトウェアを有する大容量記憶装置４１３に結合することができる。大容量記憶装置４１３は、同一のハード・ディスクまたは他の大容量記憶装置に含めることができるという点で、大容量記憶装置４０７と同一とすることができることを諒解されたい。
【００４６】
図５Ｂに、本発明の代替基地局を示す。この基地局４２５は、図６に示されたセルラ電話サイト４５５などのリモート送受信サイトへの結合を目的とする。この基地局４２５は、インターネットやイントラネットなどのネットワークまたは他の種類のコンピュータ・ネットワーキング・システムを介してクライアント・システムに結合することもできる。この形での基地局の使用は、参照によって本明細書に組み込まれる同時係属の特許出願第０８／７０８１７６号、提出日１９９６年９月６日、名称「Ｃｌｉｅｎｔ−Ｓｅｒｖｅｒ Ｂａｓｅｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｌｏｃａｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ」でさらに説明されている。基地局４２５は、図６に示された組み合わされた移動ＧＰＳ受信器および通信システム４５３などの移動ＧＰＳユニットと、図６に示されたセルラ電話サイト４５５およびそれに対応するアンテナ４５７を介して通信する。組み合わされたＧＰＳ受信器および通信システム４５３は、図１Ａに示されたシステム１００に類似のものとすることができることを諒解されたい。
【００４７】
図５Ｂに示された基地局４２５には、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）とすることのできる主記憶４２９にバス４３０によって結合される通常のマイクロプロセッサとすることのできるプロセッサ４２７が含まれる。基地局４２５には、さらに、キーボード、マウス、ディスプレイ４３５などの入出力装置と、バス４３０を介してプロセッサ４２７およびメモリ４２９に結合される関連入出力コントローラが含まれる。ハード・ディスクまたはＣＤ−ＲＯＭまたは他の大容量記憶装置などの大容量記憶装置４３３が、バス４３０を介して、プロセッサ４２７などのシステムのさまざまな構成要素に結合される。ＧＰＳ受信器または他の衛星データ・メッセージ供給源との間の入出力制御を提供するように働く入出力コントローラ４３１も、バス４３０に結合される。この入出力コントローラ４３１は、ＧＰＳ受信器４３０から衛星データ・メッセージを受信し、バス４３０を介してこれらをプロセッサに供給し、プロセッサは、これらにタイム・スタンプを適用し、その後、これらの衛星データ・メッセージは、のちほど、移動ＧＰＳ受信器から受信した記録と比較する際に使用するために、大容量記憶装置４３３に記憶される。図５Ｂでは、基地局４２５から離れて配置される他のシステムへのインターフェースとして、２つのモデム４３９および４３７が図示されている。モデムまたはネットワーク・インターフェース４３９の場合、この装置は、たとえばインターネットまたは他のコンピュータ・ネットワークを介して、クライアント・コンピュータに結合される。モデムまたは他のインターフェース４３７は、システム４５１を図示した図６のサイト４５５などのセルラ電話サイトへのインターフェースを提供する。
【００４８】
基地局４２５は、当業者に諒解されるとおり、他のコンピュータ・アーキテクチャを用いて実施することができる。たとえば、複数のバスか、主バスおよび周辺バスを設けることができ、また、複数のコンピュータ・システムまたは複数のプロセッサを設けることができる。たとえば、本発明に従って、基準記録を準備し、それを記憶し、記憶されるデータの量を管理する処理への割込みがなくなるようにするための専用の形で基準記録を供給するために、ＧＰＳ受信器４０３からの衛星データ・メッセージの受信とそのメッセージの処理のために専用のプロセッサを有することが有利になる可能性がある。
【００４９】
図６のシステム４５１は、１実施形態では、通常は以下の形で動作する。クライアント・コンピュータ・システム４６３は、インターネット４６１などのネットワークを介して、基地局４２５にメッセージを送信する。ネットワークまたはインターネット４６１には、特定の移動ＧＰＳ受信器の位置の要求を渡す中間のルータまたはコンピュータ・システムが存在する場合があることを諒解されたい。基地局４２５は、通常は有線電話リンク４５９であるリンクを介して、セルラ電話サイト４５５にメッセージを送信する。このセルラ電話サイト４５５は、そのアンテナ４５７を使用して、組み合わされた移動ＧＰＳ受信器および通信システム４５３にコマンドを送信する。これに応答して、システム４５３は、本発明に従って、擬似距離と衛星データ・メッセージの記録を送り返す。これらの記録と擬似距離は、セルラ電話サイト４５５によって受信され、リンク４５９を介して基地局に送り返される。基地局は、本発明に従い、この記録を使用し、上で説明した動作を実行して、リモートＧＰＳシステム４５３からの擬似距離と基地局のＧＰＳ受信器または他のＧＰＳデータの供給源からの衛星エフェメリス・データを使用して衛星データ・メッセージ受信の時刻を判定する。その後、基地局は、位置情報を判定し、この位置情報を、インターネット４６１などのネットワークを介してクライアント・コンピュータ・システム４５３に通信し、クライアント・コンピュータ・システム４５３自体は、クライアント・コンピュータ・システム側でマッピング・ソフトウェアを有することができ、これによって、このシステムのユーザが、地図上で移動ＧＰＳシステム４５３の正確な位置を見られるようになる。
【００５０】
本発明を、さまざまな図面を参照して説明してきたが、これらの図面は、例示の目的で提供されたものであり、いかなる形でも本発明を制限する目的ではない。さらに、本発明の方法および装置についてさまざまな例を説明してきたが、これらの例は、本発明に従って変更することができ、なおかつ以下の請求の範囲に含まれることを諒解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】ＳＰＳ信号を受信でき、基地局との通信を確立できる、組み合わされた移動ＳＰＳおよび通信システムの主要構成要素のブロック図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＲＦ−ＩＦコンバータおよび周波数シンセサイザの通常の実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の１方法を示す流れ図である。
【図３】本発明のもう１つの方法を示す流れ図である。
【図４Ａ】本発明の１特定の方法で移動ＳＰＳ受信器によって実行される方法を示す図である。
【図４Ｂ】基地局によって実行される対応する方法を示す図である。
【図５Ａ】本発明の基地局の１実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の基地局のもう１つの実施形態を示す図である。
【図６】ＳＰＳ受信器、セルラ電話サイト、基地局、インターネットおよびクライアント・コンピュータ・システムを含む本発明のシステムを示す図である。
【図７】移動ＳＰＳ受信器で衛星データ・メッセージの受信の時刻を判定するために本発明で通常実行されるパターン照合を簡略化した図である。
【図８Ａ】本発明のもう１つの実施形態で移動ＳＰＳ受信器によって実行される方法を示す図である。
【図８Ｂ】基地局によって実行される対応する方法を示す図である。
【図９】通常のＧＰＳ受信器を簡略化した構造を示す図である。
【図１０Ａ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｄ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１１Ａ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のもう１つの例を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のもう１つの例を示す図である。
【図１１Ｃ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のもう１つの例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１：ＧＰＳアンテナ
２：通信アンテナ
５：送／受信切換スイッチ
６：スイッチ
７：ＲＦ−ＩＦコンバータ
９：メモリ
１０：プロセッサ
１６：周波数シンセサイザ
１７：基地局
１００：移動ＧＰＳ受信器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星測位システム（ＳＰＳ）から受信した信号を使用して、それ自体の位置を求めるか時刻を判定するシステムに関する。
【０００２】
（発明の背景）
ＧＰＳ（全世界測位システム）受信器などのＳＰＳ受信器は、通常は、ＧＰＳ（またはＮＡＶＳＴＡＲ）衛星などの複数の衛星から同時に送信された信号の到着の相対時間を計算することによって位置を判定する。これらの衛星は、衛星データ・メッセージの一部として、衛星位置決めデータならびに、いわゆる「エフェメリス」データであるクロック・タイミングに関するデータの両方を送信する。さらに、これらの衛星は、受信器が曖昧さなしにローカル時刻を決定できるようにするために、週間時刻（ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｗｅｅｋ，ＴＯＷ）情報を送信する。受信されたＧＰＳ信号（Ｃ／Ａモード）のそれぞれは、一般に「チップ」と呼ばれる１０２３個の記号の高速に反復される（１．０２３ＭＨｚ）擬似乱数（ＰＮ）パターンから構成される。このパターンには、さらに、５０Ｈｚ速度の低速データが重畳される。このデータは、上で述べた週間時刻情報の供給源である。
【０００３】
ＧＰＳ信号を検索し、獲得し、エフェメリス・データおよび他のデータを複数の衛星から読み取り、このデータから受信器の位置（および正確な時刻）を計算する処理は、時間がかかり、数分を要することがしばしばである。多くの場合に、この長い処理時間は、許容できず、さらに、これによって、超小型化されたポータブル応用製品の電池寿命が大幅に制限される。
【０００４】
さらに、衛星信号がブロックされる多くの状況では、ＧＰＳ衛星から受信された信号のレベルが低すぎて、誤りなしに衛星データ信号を復調し、読み取ることが不可能である。このような状況は、個人の追跡や他の激しく移動する応用例で発生する可能性がある。これらの状況の下では、受信器がＧＰＳ信号を獲得し、追跡することは可能である。しかし、そのようなデータがない状態での位置決めと曖昧さのない時刻測定の実行には、別の方法が必要である。
【０００５】
データ・メッセージを読み取らないＧＰＳ信号の追跡は、以下で説明するように、時間の１ミリ秒の曖昧さをもたらす場合がある。そのような曖昧さは、通常、従来のＧＰＳ受信器では、前に説明した衛星データ・メッセージを読み取ることによって解決される。受信信号のレベルが非常に低い場合、擬似乱数パターンを追跡するか、そうでなければ、この信号の多数の反復（たとえば１秒にわたる１０００回の反復）を処理することによって曖昧なシステム・タイミングが提供される。また、１データ期間（２０ミリ秒）にわたって測定された信号対雑音比が、約１２ｄＢを超えなければ、この信号の復調を試みる時に多数のエラーが存在する。本発明は、そのような読み取りが不可能または非実用的である時に時刻の曖昧さを解決するための代替アプローチを提供する。
【０００６】
（発明の概要）
本発明は、ＧＰＳまたはＧｌｏｎａｓｓなどの衛星測位システムと共に使用される、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための方法および装置を提供する。
１実施態様の方法には、
（１）あるエンティティで、衛星データ・メッセージの少なくとも１部の第１記録を受信するステップと、
（２）時間的に少なくとも部分的に第１記録と重なり合う衛星データ・メッセージの第２記録と第１記録を比較するステップと、
（３）比較ステップから、第１記録（たとえば第１記録の供給源）がリモート・エンティティで受信された時を示す時刻を判定するステップとを含む方法が含まれる。
【０００７】
この実施態様の１例では、
リモート・エンティティが移動ＳＰＳ受信器であり、エンティティが、無線リンク（おそらくは有線リンクも）を介して移動ＳＰＳ受信器と通信する基地局である。
本発明の方法は、基地局で排他的に実行することができる。
【０００８】
受信器タイミングを確立するための本発明の実施態様は、受信器が衛星データ・メッセージの一部の推定量を形成し、この推定量を基地局に送信することである。基地局では、この推定量を別のＧＰＳ受信器またはＧＰＳ情報の供給源から受信した衛星データ・メッセージの記録と比較する。この記録は、誤りがないものと仮定する。この比較によって、基地局のメッセージのどの部分が、リモート装置から送信されたデータに最もよく一致するかが判定される。基地局は、誤りなしで衛星データ・メッセージを読み取っているので、そのメッセージの各データ・ビットを、送信元の衛星が見ている絶対タイム・スタンプと関連付けることができる。したがって、この比較の結果、基地局では、リモート側によって送信された推定量データに適切な時刻が割り当てられる。この時刻情報は、所望されるならばリモート側に送り返すことができる。
【０００９】
上述のアプローチの変形が、衛星データ・メッセージの誤りのない記録と、このメッセージの先頭に関連する絶対時刻を基地局からリモート側に送信させることである。この場合、リモート側は、受信したＧＰＳ信号の処理によって形成されたデータの推定量とこの記録を比較する。この比較によって、２つの記録の間の時間のオフセットがもたらされ、これによって、局所的に収集されたデータの絶対時刻が確立される。
【００１０】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
衛星測位システムと共に使用するための衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するためのさまざまな方法および装置を以下で説明する。本発明の議論では、米国のＧｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ（全世界測位衛星、ＧＰＳ）システムに焦点を合わせる。しかし、これらの方法が、ロシアのＧｌｏｎａｓｓシステムなどの他の衛星測位システムに同等に適用可能であることは明白である。さらに、本発明の教示は、スドーライト（pseudolites）または衛星とスドーライトの組み合わせを使用する測位システムに同等に適用可能であることを諒解されたい。さらに、基地局および移動ＳＰＳ受信器のさまざまなアーキテクチャを、本発明の制限と解釈されるものではなく例示の目的のために示す。
【００１１】
図２に、図１Ａに示されたものなどの移動通信送受信器と組み合わされた移動ＳＰＳ受信器と共に使用することのできる本発明の一般化された方法を示す。図１Ａに示された移動ＧＰＳ受信器１００は、ステップ２０１で、エフェメリスなどの衛星データ・メッセージをサンプリングし、メッセージの記録を作成する。次に、この方法２００では、ステップ２０３で、リモートまたは移動式のＧＰＳ受信器が、図５Ａまたは図５Ｂに示された基地局などの基地局にこの記録を送信する。この記録は、通常は、移動ＳＰＳ受信器によって受信されたメッセージのなんらかの表現である。ステップ２０５で、基地局が、移動ＳＰＳ受信器から送信された記録を、衛星データ・メッセージの基準記録とみなすことのできる別の記録と比較する。この基準記録は、関連する時刻値を有し、衛星データ・メッセージのさまざまなセグメントが、指定された「基準」時刻を関連付けられている。ステップ２０７で、基地局は、移動ＧＰＳ受信器による衛星データ・メッセージのサンプリングの時刻を判定する。この判定は、基準記録に関連する時刻値に基づき、この判定によって、記録または記録の供給源が移動ＧＰＳ受信器によって受信された時刻が示される。
【００１２】
図７に、図２のステップ２０５の比較動作を簡略化した形で示す。具体的に言うと、図７は、移動受信器の記録である記録４９１と基地局の基準記録である記録４９５の間の比較の試みを示す図である。両方の記録の水平軸は、時間を示す。移動受信器の記録には、比較の目的で基地局に送信される部分を表す部分４９３がある。通常、基地局は、時間的に少なくとも部分的に移動受信器から受信した記録と重なり合う対応する部分４９７を有する。図７では、基準記録が移動受信器の記録の全区間にわたって衛星データ・メッセージを供給するという点で、この重なり合いが完全である。しかし、これは１つの例にすぎず、重なり合いは、移動受信器の記録のごく一部が基地局からの基準記録と重なり合うものである場合がある。
【００１３】
図３に、衛星測位システムと共に使用するための、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための本発明の方法２２０をさらに詳細に示す。移動式またはリモートのＧＰＳ受信器は、ステップ２２１で、ＧＰＳ信号を獲得し、この獲得されたＧＰＳ信号から擬似距離を判定する。ステップ２２３で、移動ＧＰＳ受信器は、ＰＮデータを除去し、擬似距離の作成または判定に使用された獲得されたＧＰＳ信号から衛星データ・メッセージの記録を作成する。この記録は、通常は、獲得されたＧＰＳ信号に含まれるエフェメリス・データのなんらかの表現であり、通常はデータの推定量を表す。ステップ２２５で、移動ＧＰＳ受信器は、その記録と判定された擬似距離を、図５Ａまたは図５Ｂに示された基地局などの基地局に送信する。
【００１４】
ステップ２２７で、基地局は、移動ＧＰＳ受信器から送信された記録と衛星のエフェメリスの基準記録の相互相関を行う。この基準記録には、通常は、基準記録に含まれるデータに関連する正確なタイム・スタンプが含まれ（たとえば、基準記録のデータの各ビットが、関連する時刻値またはタイム「スタンプ」を有する）、最初に獲得されたＧＰＳ信号が移動ＧＰＳ受信器によって受信された時刻の判定に使用されるのは、このタイム・スタンプである。ステップ２２９で、基地局は、相互相関演算から、獲得されたＧＰＳ信号がリモートＧＰＳ受信器によって獲得された時刻を判定する。その後、基地局は、ステップ２３１で、ＧＰＳ信号のリモートＧＰＳ受信器による獲得の時刻を使用し、判定された擬似距離を使用して、リモート／移動ＧＰＳ受信器の緯度および経度とすることのできる位置情報を判定する。基地局は、ステップ２３３で、インターネットやイントラネットなどのネットワークを介して基地局に結合されたコンピュータ・システムなどの別のエンティティに、このリモートＧＰＳ受信器の位置情報を通信することができる。これについては、図５Ｂおよび図６に関連して下でさらに説明する。
【００１５】
以下では、リモートＳＰＳ受信器で衛星データを推定するための複数の方法をさらに詳細に説明する。これらの方法は、２つの種類に分類される。一方は、差分復調とデータのソフト判定（ＰＮを除去した後の）を行うものであり、もう一方は、ＰＮを除去した後の生のＩ／Ｑデータをサンプリングするものである。第１の方法を、図４Ａおよび図４Ｂに概略的に示し、第２の方法を、図８Ａおよび図８Ｂに示す。ここでの目的は、リモート側での信号の受信と基地局での信号の受信の間の到着時刻の差を判定することであることに留意されたい。基地局は、正確な時刻を有すると仮定されるので、この時間差によって、リモート側でのデータの受信の正確な時刻が判定される。以下で説明するように、この２つのアプローチは、リモート側（移動ＳＰＳ受信器）で実行しなければならない処理の量と、通信リンクを介してリモート側から基地局に転送しなければならない情報の量が異なる。本質的に、リモート側での処理の重荷とリンクを介して渡さなければならないデータの量の間にトレードオフがある。
【００１６】
図４Ａ、図４Ｂ、図８Ａおよび図８Ｂの手順の詳細を説明する前に、本発明の方法と対比するために、通常のＧＰＳ動作の再検討を示す。通常のＧＰＳ受信器６０１を簡略化したものを図９に示す。
通常の受信器６０１は、ディジタル化されたＩ／Ｑ入力信号６０３をＧＰＳ ＲＦフロント・エンド（たとえばダウンコンバータとディジタイザ）から受け取り、この入力信号６０３とディジタル発振器６０７からの発振器信号をミキサ６０５で混合する。ミキサ６０５からの出力は、ミキサ６０９でＰＮジェネレータ６１１の出力と混合されるが、ＰＮジェネレータ６１１は、マイクロコントローラ６１７からの信号６１９によるチップ・アドバンス（chip advance）のために制御される。マイクロコントローラ６１７は、信号をベースバンド付近に変換するために、ディジタル発振器６０７も制御する。
【００１７】
通常のＧＰＳ受信器の動作では、雑音がない状態でＧＰＳ衛星から受信される信号は、次の形になる。
y(t)=AP(t)D(t)exp(j2pf0t+f) （式１）
ここで、ｐ（ｔ）は、±１の値を有する、１０２３長さ反復される２進位相シフト・キーイングされた擬似乱数シーケンス（チップ速度１．０２３Ｍチップ／秒）であり、Ｄ（ｔ）は、ＰＮフレーミングの先頭に整合された、やはり値±１を仮定される５０ｂａｕｄのデータ信号である。信号をベースバンド付近に変換した（たとえばミキサ６０５によって）後に、ＰＮコードが、通常は、相関器（図９の要素６０９、６１１、６１３、６１５および６１７を含むとみなすことができる）を使用して除去される。この装置は、局所的にコードｐ（ｔ）（所与の衛星について）を複製し、局所的に生成されたＰＮに対する受信したＰＮの相対位相を判定する。
【００１８】
位相を整合する時に、相関器は、この信号に局所的に生成された基準を乗算し、次の形の信号をもたらす。
P(t)\y(t)=P(t)AP(t)D(t)exp(j2pf0t+f)=AD(t)exp(j2pf0t+f) （式２）
この時点で、信号に狭帯域フィルタを適用（たとえばフィルタ６１３で）して、データ信号Ｄ（ｔ）の帯域外の雑音を除去する。その後、サンプラ６１５によって、サンプリング速度をデータ速度の小さい整数倍に減らすことができる。したがって、式（２）の右側の時間変数ｔは、Ｋが小さい整数（たとえば２）であり、Ｔがビット期間であるものとして、ｍＴ／Ｋ（ｍ＝０、１、２、…）の形の値になる。
【００１９】
この時点でのデータの標本は、ＰＮ追跡動作、搬送波追跡およびデータ復調の実行に使用される。これは、通常は、マイクロコントローラ内のソフトウェア・アルゴリズムによって実行されるが、その代わりにハードウェアで行うことができる。図９では、マイクロコントローラ６１７が、局所的に生成される搬送波信号とＰＮ信号の位相を受信信号と同期させるために、ディジタル発振器に訂正信号６２１をフィード・バックし、ＰＮジェネレータに訂正信号６１９をフィード・バックする。この動作は、通常は、複数の同時に受信されたＧＰＳ信号（通常は４つ以上のＧＰＳ衛星からの４つ以上のＧＰＳ信号）に対して並列に実行される。
【００２０】
次に、いくつかの情況（たとえば信号対雑音比（「ＳＮＲ」）が低い）では、ＧＰＳ信号が非常に弱いので、データＤ（ｔ）を高い信頼性で抽出できなくなる。前に説明したように、通常のＧＰＳ受信器では、世界時の判定ならびに位置確定の実現のために、このデータを読み取る必要がある。本発明によって提供される代替アプローチは、この低ＳＮＲ情況で、リモート側が基地局と共に働くためのものであり、基地局は、この衛星データ情報へのアクセスを有する。リモート側は、情報を基地局に送り、これによって、基地局が、リモート側によるそのようなデータの元々の受信に関連する時刻を比較できるようになる。リモート側が受信の時刻を計算するために基地局がリモート側に情報を送信する、代替構成が存在する。本明細書では、主にこの第１の事例を検討する。
【００２１】
基地とリモート側の間の時刻調整は、場合によっては、通信リンクを介して正確なタイミング信号（たとえばパルスまたは特殊化された波形）を送信し、リンク待ち時間の先験的知識またはラウンド・トリップ遅延の測定（両方向対称リンクを前提とする）のいずれかによって送信時間を考慮に入れることによって達成されることに留意されたい。しかし、このアプローチが非現実的または不可能になる情況が多数存在する。たとえば、多くのリンクにはパケット化されたプロトコルが含まれるが、この場合、待ち時間は、ある送信から次の送信までの間で可変であり、数秒におよぶ可能性がある。
【００２２】
本発明のアプローチは、リモート側がデータ・シーケンスＤ（ｔ）の一部の推定量またはそれを処理したバージョンの推定量を形成し、このデータを基地局に送信することである。このデータ・シーケンスを、それに類似しているが、はるかに忠実度の高い、基地局で生成された信号と比較することができる。２つのシーケンスは、最小平均自乗誤差などの所与の計量に従って、最適一致が発生するまで、時間方向で互いに相対的に移動される。この「相関」手順は、ＰＮ拡散シーケンスに同期化するためにＧＰＳ受信器によって使用される手順に非常に似ているが、この場合、動作は、はるかに低い速度のデータ信号に対して行われ、さらに、その信号のパターンは、常に変化しており、先験的には未知である可能性がある。
【００２３】
基地局は、おそらくはメッセージの各要素に関連する正確な時刻を知っているので、この知識と前述の比較とを利用して、リモート側で受信された信号に関連する元々の時刻を突き止めることができる。したがって、主要な問題は、データ・シーケンスＤ（ｔ）またはその派生物のリモート側での推定量に存在する。
【００２４】
図８Ａおよび図８Ｂに示された、データ・シーケンスを推定するための本発明の特定の一実施形態は、たとえば式（２）に示されたようにＰＮを除去した後に信号の記録を単にサンプリングし、記憶するためのものである。ここで、信号は、データ速度の小さい整数倍でサンプリングされると仮定する。この目的のためには、１００サンプル毎秒の速度が適当である。ＩとＱの両方の従属項をサンプリングしなければならないことに留意されたい。また、基地局での識別のためにデータ・パターンが一意になる可能性を高くするために、約２５個（０．５秒）以上のデータ記号の長さの記録を収集しなければならない。式（２）から、小さい残留搬送波ｆ0と未知の搬送波位相ｆが、まだ存在する可能性があることに留意されたい。データ信号の符号化速度の±１／２よりよい精度で搬送波周波数が既知であることが非常に有利である。そうでない場合には、搬送波が効果的にデータ信号の位相逆転をもたらし、したがってデータが破壊される可能性がある。
【００２５】
図８Ａに、この特定の実施形態に従って移動ＧＰＳ受信器で実行される方法を示す。受信器は、ステップ５０３で、特定のＧＰＳ信号の最初の（最初でない場合にはその次の）ＰＮコードを獲得し、この信号からＰＮコードを除去する。
【００２６】
その後、受信器は、ステップ５０５で、搬送波周波数の正確な推定を実行し、ステップ５０７で、入力信号から搬送波を除去する。その後、ＩおよびＱのデータをステップ５０９でサンプリングし、ステップ５１１で量子化し、この量子化の結果が、対応する衛星データ・メッセージの記録として保存され、その後、基地局に送信される（おそらくは、その特定のＧＰＳ信号を送信したＧＰＳ衛星からの対応する擬似距離と共に）。ステップ５１３で、受信器は、対象のすべての衛星（すなわち、移動ＧＰＳ受信器の視野内のすべての衛星または視野内の少なくとも４つの衛星）について、受信器がステップ５０３、５０５、５０７、５０９および５１１を実行した（したがって、記録を判定した）かどうかを判定する。
【００２７】
衛星データ・メッセージの記録が、対象の衛星のそれぞれから判定されている場合、ＧＰＳ受信器は（ステップ５１５で）、経過時間タグと共に記録を基地局に送信する。経過時間タグは、基地局によって、その記録と比較される（たとえば相関によって）基地局の「基準」記録を推定または選択するのに使用することができる。受信器が、対象の衛星のそれぞれからの記録を判定していない場合には、移動ＧＰＳ受信器は、ステップ５１３からステップ５０３に戻り、次の対象の衛星から受信した衛星データ・メッセージの記録を判定するためにステップ５０３、５０５、５０７、５０９および５１１を繰り返す。図８Ａの方法を実行することのできるＧＰＳ受信器（および通信送受信器）の例が、図１Ａに示されており、このＧＰＳ受信器を、以下で詳細に説明する。
【００２８】
基地局は、この情報を受信した時に、周波数推定値を改善し、搬送波を除去し、その後、このデータを、空の明瞭な視野でＧＰＳ受信器から受信された高忠実度の信号（または、インターネットやＧＰＳ地上制御局などの高忠実度ＧＰＳ信号の他の供給源から受信した信号）から抽出された同様のデータに対するこのデータの相互相関によって、相対的なタイミングを判定する。
【００２９】
図８Ｂに、リモート側から送信された衛星データ・メッセージの記録を受信した時に基地局によって実行される方法５２１を示す。ステップ５２３で、基地局は、衛星データ・メッセージに対応する記録を受信し、ステップ５２５で、その記録に位相ロックし、ステップ５２５で、残留位相誤差／ロールを除去する。
【００３０】
ステップ５２３および５２５と同時に、基地局は、通常は、ＧＰＳデータ・メッセージを追跡し、復調しつつあり、復調された衛星データ・メッセージのさまざまな間隔に関連する正確な時刻値を供給するために、これらのデータ・メッセージに時間タグを適用しつつある。これはステップ５２７に示されている。通常、基地局は、常時進行する形で衛星データ・メッセージの追跡および復調を実行し、連続的な基準記録が生成され、この「基準」記録の移動標本が基地局に記憶されるようになっている。この基準の移動記録は、おそらくは現在時刻の１０分または３０分前までの時間期間について維持することができることを諒解されたい。すなわち、基地局は、基準記録の最も古い部分を破棄し、結局は時間的に最新の部分でそれを置換する前に、３０分程度の長さの基準記録のコピーを維持することができる。
【００３１】
ステップ５２９で、基地局は、基地の基準記録と最初の（最初でない場合は次の）衛星からの最初の（または次の）衛星データ・メッセージに関するリモート側からの基準記録を相関させる。この相関は、効果的に、パターンを照合するための２つの記録の間での比較であり、基地局は、リモート側がその記録を受信した時刻を正確に判定できる（この時刻は、結局、その記録自体が供給源の推定量であるから、通常はその記録の供給源がリモート側によって受信された時刻である）。本発明の説明に使用される場合、リモート側による記録の受信の時刻は、効果的に、リモート側でのその記録の供給源の受信の時刻であることを諒解されたい。ステップ５３１で、基地局は、リモート側が現在の衛星の記録を受信した時刻とそれに対応する衛星データ・メッセージを示すピーク位置を見つけ、補間する。ステップ５３３で、基地局は、すべての対応する記録に関連する時刻のすべてを、対象のすべての衛星について判定したかどうかを判定する。そうでない場合には、この処理はステップ５２９に戻り、リモート側から受信した記録のそれぞれについてこの処理が繰り返される。対象のすべての衛星について対応する時間とそれに対応する衛星データ・メッセージを判定するためにすべての記録が処理された場合には、処理はステップ５３３からステップ５３５に進み、時刻が、対象のうちの異なる衛星について比較される。ステップ５３７で、多数決論理を使用して、誤ったデータや曖昧なデータを破棄し、ステップ５３９で、すべてのデータが曖昧であるかどうかを判定する。すべてのデータが曖昧である場合には、基地局は、移動ＧＰＳ装置内の通信受信器にコマンドを送信することによって、移動ＧＰＳ受信器にさらにデータを集めるように命令する。すべてのデータが曖昧ではない場合には、ステップ５４３で、基地局は、時刻の加重平均を実行して、移動ＧＰＳ受信器での衛星データ・メッセージの受信の平均時刻を判定する。ＧＰＳ信号の標本がディジタル化され、次の処理のためにディジタル・メモリに記憶される情況では、その標本が短い持続時間を有する限り、事実上１つの受信時刻があることを諒解されたい。このほかに、ある時点である衛星が処理され、その衛星からの信号が獲得され、その信号について記録が作られ、時間的にその次に、別の衛星信号が獲得される情況では、複数の受信時刻が存在する場合があり、基地局は、以下で説明する形でこれらの時刻のそれぞれを判定し、使用することができる。
【００３２】
通常は移動ＧＰＳ受信器から送信される、記録の受信時刻は、擬似距離と共に、少なくともいくつかの実施形態では、移動ＧＰＳ受信器の緯度と経度または標高などの位置情報を判定するために、基地局によって使用されることを諒解されたい。
【００３３】
場合によっては、残留搬送波周波数を十分な精度で判定する（ステップ５２５で）ことが困難になり、リモート側からのデータと局所的に受信されたデータの差分復調が、相互相関より優先される場合がある。この差分復調を、下で図４Ａおよび図４Ｂに関連してさらに説明する。
【００３４】
通信リンクの容量（移動ＧＰＳ受信器と基地局の間の）が少ない場合、リモート側が、拡散除去された信号（ＰＮを除去された信号）に対して追加処理を実行することが有利である。この目的に向かうよいアプローチは、図４Ａおよび図４Ｂに示されているように、リモート側が、遅延を１ビット期間（２０ミリ秒）またはその整数倍に設定された状態で、データ信号に対して遅延乗算演算を実行することによって、この信号を差分式に検出することである。したがって、式（２）のベースバンド信号が、
z(t)=AD(t)exp(j2pf0t+f) （式３）
によって表されるならば、適当な演算は、
z(t)z(t-T)*＝A2D(t)D(t-T)exp(j2pf0T)=A2D1(t)exp(j2pf0T) （式４）
になるはずである。ここで、アスタリスク（＊）は、共役複素数を表し、Ｔはビット期間（２０ミリ秒）であり、Ｄ1（ｔ）は、元々のデータ・シーケンスを差分復号する（たとえば、遷移をａ−１、遷移なしをａ＋１に写像する）ことによって形成される新しい５０ｂａｕｄシーケンスである。搬送波周波数誤差が、記号期間の逆数と比較して小さい場合、後者の対数項は、虚数部を支配する実数部を有し、実数部だけを保持して、結果Ａ2Ｄ1（ｔ）を得ることができる。したがって、式（４）の演算は、図８Ａに示された方法の複素信号ストリームではなく、実数信号ストリームをもたらす。これだけで、記録が通信リンクを介して送信される時に必要になる送信メッセージ長が半分になる。信号Ａ2Ｄ1（ｔ）はベースバンドなので、図８Ａに示された方法より多少低い速度でサンプリングすることができる。また、このデータの符号だけを保持し、これによって、送信されるデータの量を減らすことが可能である。しかし、このアプローチでは、１記号期間（２０ミリ秒）よりはるかに正確に時刻を解決する基地局の能力が下がる。ここでは、ＰＮコードが、１ミリ秒間隔で繰り返され、したがって、単独ではこの測定誤差をさらに解決するために有用でないことに留意されたい。
【００３５】
図４Ａに、移動ＧＰＳ受信器内で実行される処理ステップを示し、図４Ｂに、本発明のこの特定の実施形態に従って基地局で実行される処理ステップを示す。移動ＧＰＳ受信器は、ステップ３０１で、基地局から位置情報の要求を受信する。通常の実施形態では、この受信は、図１Ａの移動ＧＰＳ受信器１００内に示されたものなどの通信受信器によって行われることを諒解されたい。その位置情報の要求に応答して、移動ＧＰＳ受信器は、ステップ３０３で、最初（最初でない場合には次）のＰＮコードをＧＰＳ信号から獲得し、受信したＧＰＳ信号からそのＰＮコードを除去する。ステップ３０５で、リモート側は、搬送波周波数の正確な推定を実行する。この推定の精度は、ＧＰＳデータ・メッセージのサンプル・レートよりよくなければならず、このサンプル・レートは、５０ｂａｕｄのＧＰＳデータの場合には通常は１００Ｈｚである。ステップ３０５は、ＧＰＳ受信器内の通常の周波数測定システムを使用することによって実行でき、この周波数測定システムでは、通常は、搬送波を抽出するための位相ロック・ループを含むことがしばしばである搬送波追跡ループと周波数測定回路か、代替案として位相ロック・ループを有する周波数追跡ループが使用される。ステップ３０７で、搬送波周波数が、残りの信号から移動ＧＰＳ受信器によって除去され、５０ｂａｕｄのデータが残される。その後、ステップ３０９で、通常はデータ自体の速度の２倍でデータをサンプリングすることによって、残りのデータを差分検出する。ステップ３０９でデータを差分検出するのではなく、リモートＧＰＳ受信器が基地局にデータ自体を送信し、基地局がステップ３０９および３１１の差分検出ステップと量子化ステップを実行できるようにすることができることを諒解されたい。移動ＧＰＳ受信器は、ステップ３１１で、結果を量子化し、記憶することによって動作を継続し、この結果は、通常は０．５秒から１秒の時間の持続期間を有する衛星データ・メッセージの記録である。その後、ステップ３１３で、移動ＧＰＳ受信器は、衛星データ・メッセージの記録が対象の衛星（視野内のすべての衛星または視野内の衛星のうちの少なくとも４つ）のそれぞれについて作成されたかどうかを判定する。対象の衛星とそれに対応する衛星データ・メッセージのそれぞれについて記録が作成されていない場合、処理はステップ３１３からステップ３０３に戻り、対象の衛星のそれぞれの衛星データ・メッセージのそれぞれについて記録が作成されるまで、このループが継続される。対象の衛星のすべてについてすべての記録が判定され、作成されている場合、処理は、ステップ３１３からステップ３１５に進み、移動ＧＰＳ受信器が、その通信送信器を介して、基地局によって上で説明した形で使用される粗（経過）時間タグと共に、対象のすべての衛星の記録を送信する。
【００３６】
基地局は、図４Ｂのステップ３２４で、移動ＧＰＳ受信器からこれらの記録を受信する。移動ＧＰＳ受信器の動作と同時に、基地局は、通常は、ＧＰＳデータ・メッセージを追跡し、復調しつつあり、実質的にこれらのデータ・メッセージにタイム・スタンプを付けるためにこれらのデータ・メッセージに時間タグを適用しつつある。これは、図４Ｂに示されたステップ３２１で実行される。その後、ステップ３２３で、基地局は、データを差分復号して、ステップ３２５の相関動作に使用される基地のデータを供給する。移動ＧＰＳ受信器から受信したデータは、通常は、相関動作のために記憶され、ステップ３２３からの記憶された差分復号されたデータと比較される。ステップ３２５で、基地局は、最初（最初でない場合は次）の衛星について、基地のデータと移動ＧＰＳ受信器からの記録を相関させる。ステップ３２７で、基地局は、現在処理中の衛星からの衛星データ・メッセージの移動受信器での到着の時刻を示すピーク位置を見つけ、補間する。ステップ３２９で、基地局は、移動受信器から受信したすべての記録について相関を実行したかどうかを判定する。そうでない場合には、処理はステップ３２５に戻って、次の衛星データ・メッセージの次の記録をステップ３２５および３２７で処理する。ステップ３２９で、移動ＧＰＳ受信器から受信したすべての記録について相関が実行されたと判定された場合には、ステップ３３１で、対象のうちの異なる衛星について判定された時刻の間で比較を行う。ステップ３３３で、基地局は、多数決論理を使用して、誤ったデータや曖昧なデータを破棄する。その後、ステップ３３５で、基地局は、すべてのデータが曖昧または誤りであるかどうかを判定する。そうである場合には、基地局は、ステップ３３７で移動受信器にさらにデータを獲得するように命令し、図４Ａに示された方法から開始して図４Ｂに示された方法に継続する処理全体を繰り返す。ステップ３３５で、すべてのデータが曖昧ではないと判定された場合、基地局は、ステップ３３９で時刻の加重平均を実行し、少なくともいくつかの実施形態では、移動ＧＰＳ受信器の位置情報を判定するために、この加重平均を、移動ＧＰＳ受信器から送信された擬似距離と共に使用する。
【００３７】
上で説明した処理ステップの例を示すために、生のＧＰＳ信号をサンプリングし、収集して記録にし、拡散除去し、４サンプル毎記号期間の速度でサンプリングした。図１０Ａに、搬送波を部分的に除去され拡散除去された実数部分の１秒の記録を示す。記号パターンは明白であるが、約１Ｈｚの小さい残留搬送波が、明らかにまだ存在する。図１０Ｂに、２０ミリ秒に等しい遅延を有するその信号自体の共役遅延バージョンを乗ずることによって差分検出された信号を示す。
【００３８】
記号パターンは、明瞭に明白である。図１０Ｃに、理想的なデータ信号を示し、図１０Ｄに、この理想的な信号（たとえば基地局で作られた信号）と図１０Ｂの信号の相互相関を示す。サンプリングの影響と、雑音などに起因する信号の理想的でない性質から生じる図１０Ｂのグリッチに留意されたい。
【００３９】
図１１Ａに、雑音が信号に追加され、その結果、復調後の信号のＳＮＲが約０ｄＢになった時の復調後のデータを示す。これは、受信したＧＰＳ信号が、たとえばブロック状態によって、公称レベルに対して電力で１５ｄＢ以上低下した時の情況をモデル化したものである。図１１Ｂに、差分復調されたデータを示す。ビット・パターンは検出不能である。最後に、図１１Ｃに、この雑音信号と雑音のない基準信号の相互相関を示す。明らかに、ピークはまだ強く、ピーク対ＲＭＳレベルは５．３３（１４．５ｄＢ）を超え、正確な到着時刻推定が可能である。実際、この信号のピーク付近に補間ルーチンを適用することによって、１／１６標本間隔未満すなわち、０．３ミリ秒未満の精度が示された。
【００４０】
前に述べたように、基地局は、データ・シーケンスを、このメッセージの先頭に関連する時刻と共にリモート側に送信することができる。その場合、リモート側は、相関方法がリモート側で実行される点を除いて上で説明したものと同一の相互相関方法を介してデータ・メッセージの到着時刻を推定することができる。これは、リモート・コンピュータがそれ自体の位置を計算する場合に有用である。この情況では、リモート側は、基地局からのこのようなデータの送信によって、衛星エフェメリス・データを取得することもできる。
【００４１】
図１Ａに、本発明と共に使用することのできる組み合わされた移動ＧＰＳ受信器および通信システムの例を示す。この組み合わされた移動ＧＰＳ受信器および通信システム１００は、参照によって本明細書に組み込まれる、同時係属の特許出願第０８／６５２８３３号、出願日１９９６年５月２３日、名称「Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ＧＰＳ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ」に記載されている。図１Ｂに、図１ＡのＲＦ−ＩＦコンバータ７と周波数シンセサイザ１６の詳細を示す。図１Ｂに示されたこれらの構成要素も、同時係属の特許出願第０８／６５２８３３号に記載されている。図１Ａに示された移動ＧＰＳ受信器および通信システム１００は、受信器が非常に高い感度を有する形で、記憶されたＧＰＳ信号に対する特定の形のディジタル信号処理を実行するように構成することができる。これは、同時係属の米国特許出願第０８／６１２６９９号明細書、出願日１９９６年３月８日、名称「Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＧＰＳ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＧＰＳ Ｓｉｇｎａｌｓ」でさらに説明されており、この特許出願書は、参照によって本明細書に組み込まれる。特許出願第０８／６１２６６９号に記載されたこの処理動作では、通常は高速フーリエ変換を使用して複数の中間畳み込みを計算し、これらの中間畳み込みをディジタル・メモリに記憶し、これらの中間畳み込みを使用して、少なくとも１つの擬似距離を提供する。図１Ａに示された組み合わされたＧＰＳおよび通信システム１００には、ＧＰＳ受信器の感度と精度をさらに高めるために、周波数安定化技法または周波数較正技法を組み込むこともできる。これらの技法は、参照によって本明細書に組み込まれる、同時係属の特許出願第Ｐ００３Ｘ号、出願日１９９６年１２月４日、名称「Ａｎ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＧＰＳ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｌｉｎｋ」に記載されている。
【００４２】
図１Ａに示された組み合わされた移動ＧＰＳ受信器および通信システム１００の動作を詳細に説明する代わりに、本明細書では簡単な要約を示す。通常の実施態様では、移動ＧＰＳ受信器および通信システム１００は、基地局１７などの基地局からコマンドを受信する。この基地局は、図５Ａまたは図５Ｂに示された基地局のうちのいずれかとすることができる。このコマンドは、通信アンテナ２で受信され、コマンドは、メモリ９に記憶された後にプロセッサ１０によってディジタル・メッセージとして処理される。プロセッサ１０は、そのメッセージが基地局に位置情報を提供するコマンドであることを判定し、これによって、プロセッサ１０が、少なくとも一部を通信システムと共用することのできるシステムのＧＰＳ部分を活性化する。これには、たとえば、ＲＦ−ＩＦコンバータ７が、通信アンテナ２からの通信信号ではなく、ＧＰＳアンテナ１からＧＰＳ信号を受信するようにスイッチ６を設定することが含まれる。その後、ＧＰＳ信号を受信し、ディジタル化し、ディジタル・メモリ９に記憶し、前述の特許出願第０８／６１２６６９号に記載のディジタル信号処理技法に従って処理する。この処理の結果には、通常は、視野内の複数の衛星に関する複数の擬似距離が含まれ、これらの擬似距離は、その後、処理構成要素１０が送信器部分を活性化し、通信アンテナ２を介して基地局に擬似距離を送り返すことによって、基地局に送信される。
【００４３】
図１Ａに示された基地局１７は、無線通信リンクを介してリモート側に直接に結合するか、図６に示されるように、電話サイトと基地局の間の有線通信リンクを提供するセルラ電話サイトを介してリモート側に結合することができる。
【００４４】
図５Ａおよび図５Ｂに、これらの２つの可能な基地局を示す。
【００４５】
図５Ａの基地局４０１は、移動ＧＰＳ受信器との間の無線リンクを提供し、受信した擬似距離とそれに対応する時間記録を本発明に従って処理することによって、自律ユニットとして機能することができる。この基地局４０１は、基地局が大都市圏に配置され、追跡される移動ＧＰＳ受信器のすべてが同様に同一の大都市圏に配置される場合に利用法を見つけることができる。たとえば、この基地局４０１は、移動ＧＰＳ受信器を携帯または使用する個人を追跡するために、警察または救急隊によって使用される可能性がある。通常、送信器要素４０９と受信器要素４１１は、単一のトランシーバ・ユニットに合併され、単一のアンテナを有する。しかし、これらの構成要素は、別々に存在することもできるので別々に図示されている。送信器４０９は、送信器アンテナ４１０を介して移動ＧＰＳ受信器にコマンドを供給するために機能する。この送信器４０９は、通常は、処理装置のユーザから要求を受け取って特定の移動ＧＰＳ受信器の位置を判定するデータ処理ユニット４０５の制御の下にある。その結果、データ処理ユニット４０５は、送信器４０９によって移動ＧＰＳ受信器にコマンドを送出させる。それに応答して、移動ＧＰＳ受信器は、受信アンテナ４１２によって受信される、本発明の１実施形態の擬似距離および対応する記録を受信器４１１に送り返す。受信器４１１は、移動ＧＰＳ受信器からこれらのメッセージを受信し、これらをデータ処理ユニット４０５に供給し、データ処理ユニット４０５は、移動ＧＰＳ受信器からの擬似距離とＧＰＳ受信器４０３または他の基準品質衛星データ・メッセージの供給源から受け取った衛星データ・メッセージから位置情報を導出する動作を実行する。これは、上述の同時係属の特許出願書にさらに記載されている。ＧＰＳ受信器４０３は、移動ＧＰＳ受信器の位置情報を計算するために、擬似距離および判定された時刻と共に使用される衛星エフェメリス・データを供給する。大容量記憶装置４０７には、移動ＧＰＳ受信器から受信した記録と比較するのに使用される衛星データ・メッセージの基準記録の記憶されたバージョンが含まれる。データ処理ユニット４０５を、任意選択のディスプレイ４１５に結合することができ、また、任意選択のＧＩＳソフトウェアを有する大容量記憶装置４１３に結合することができる。大容量記憶装置４１３は、同一のハード・ディスクまたは他の大容量記憶装置に含めることができるという点で、大容量記憶装置４０７と同一とすることができることを諒解されたい。
【００４６】
図５Ｂに、本発明の代替基地局を示す。この基地局４２５は、図６に示されたセルラ電話サイト４５５などのリモート送受信サイトへの結合を目的とする。この基地局４２５は、インターネットやイントラネットなどのネットワークまたは他の種類のコンピュータ・ネットワーキング・システムを介してクライアント・システムに結合することもできる。この形での基地局の使用は、参照によって本明細書に組み込まれる同時係属の特許出願第０８／７０８１７６号、提出日１９９６年９月６日、名称「Ｃｌｉｅｎｔ−Ｓｅｒｖｅｒ Ｂａｓｅｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｌｏｃａｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ」でさらに説明されている。基地局４２５は、図６に示された組み合わされた移動ＧＰＳ受信器および通信システム４５３などの移動ＧＰＳユニットと、図６に示されたセルラ電話サイト４５５およびそれに対応するアンテナ４５７を介して通信する。組み合わされたＧＰＳ受信器および通信システム４５３は、図１Ａに示されたシステム１００に類似のものとすることができることを諒解されたい。
【００４７】
図５Ｂに示された基地局４２５には、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）とすることのできる主記憶４２９にバス４３０によって結合される通常のマイクロプロセッサとすることのできるプロセッサ４２７が含まれる。基地局４２５には、さらに、キーボード、マウス、ディスプレイ４３５などの入出力装置と、バス４３０を介してプロセッサ４２７およびメモリ４２９に結合される関連入出力コントローラが含まれる。ハード・ディスクまたはＣＤ−ＲＯＭまたは他の大容量記憶装置などの大容量記憶装置４３３が、バス４３０を介して、プロセッサ４２７などのシステムのさまざまな構成要素に結合される。ＧＰＳ受信器または他の衛星データ・メッセージ供給源との間の入出力制御を提供するように働く入出力コントローラ４３１も、バス４３０に結合される。この入出力コントローラ４３１は、ＧＰＳ受信器４３０から衛星データ・メッセージを受信し、バス４３０を介してこれらをプロセッサに供給し、プロセッサは、これらにタイム・スタンプを適用し、その後、これらの衛星データ・メッセージは、のちほど、移動ＧＰＳ受信器から受信した記録と比較する際に使用するために、大容量記憶装置４３３に記憶される。図５Ｂでは、基地局４２５から離れて配置される他のシステムへのインターフェースとして、２つのモデム４３９および４３７が図示されている。モデムまたはネットワーク・インターフェース４３９の場合、この装置は、たとえばインターネットまたは他のコンピュータ・ネットワークを介して、クライアント・コンピュータに結合される。モデムまたは他のインターフェース４３７は、システム４５１を図示した図６のサイト４５５などのセルラ電話サイトへのインターフェースを提供する。
【００４８】
基地局４２５は、当業者に諒解されるとおり、他のコンピュータ・アーキテクチャを用いて実施することができる。たとえば、複数のバスか、主バスおよび周辺バスを設けることができ、また、複数のコンピュータ・システムまたは複数のプロセッサを設けることができる。たとえば、本発明に従って、基準記録を準備し、それを記憶し、記憶されるデータの量を管理する処理への割込みがなくなるようにするための専用の形で基準記録を供給するために、ＧＰＳ受信器４０３からの衛星データ・メッセージの受信とそのメッセージの処理のために専用のプロセッサを有することが有利になる可能性がある。
【００４９】
図６のシステム４５１は、１実施形態では、通常は以下の形で動作する。クライアント・コンピュータ・システム４６３は、インターネット４６１などのネットワークを介して、基地局４２５にメッセージを送信する。ネットワークまたはインターネット４６１には、特定の移動ＧＰＳ受信器の位置の要求を渡す中間のルータまたはコンピュータ・システムが存在する場合があることを諒解されたい。基地局４２５は、通常は有線電話リンク４５９であるリンクを介して、セルラ電話サイト４５５にメッセージを送信する。このセルラ電話サイト４５５は、そのアンテナ４５７を使用して、組み合わされた移動ＧＰＳ受信器および通信システム４５３にコマンドを送信する。これに応答して、システム４５３は、本発明に従って、擬似距離と衛星データ・メッセージの記録を送り返す。これらの記録と擬似距離は、セルラ電話サイト４５５によって受信され、リンク４５９を介して基地局に送り返される。基地局は、本発明に従い、この記録を使用し、上で説明した動作を実行して、リモートＧＰＳシステム４５３からの擬似距離と基地局のＧＰＳ受信器または他のＧＰＳデータの供給源からの衛星エフェメリス・データを使用して衛星データ・メッセージ受信の時刻を判定する。その後、基地局は、位置情報を判定し、この位置情報を、インターネット４６１などのネットワークを介してクライアント・コンピュータ・システム４５３に通信し、クライアント・コンピュータ・システム４５３自体は、クライアント・コンピュータ・システム側でマッピング・ソフトウェアを有することができ、これによって、このシステムのユーザが、地図上で移動ＧＰＳシステム４５３の正確な位置を見られるようになる。
【００５０】
本発明を、さまざまな図面を参照して説明してきたが、これらの図面は、例示の目的で提供されたものであり、いかなる形でも本発明を制限する目的ではない。さらに、本発明の方法および装置についてさまざまな例を説明してきたが、これらの例は、本発明に従って変更することができ、なおかつ以下の請求の範囲に含まれることを諒解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】ＳＰＳ信号を受信でき、基地局との通信を確立できる、組み合わされた移動ＳＰＳおよび通信システムの主要構成要素のブロック図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＲＦ−ＩＦコンバータおよび周波数シンセサイザの通常の実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の１方法を示す流れ図である。
【図３】本発明のもう１つの方法を示す流れ図である。
【図４Ａ】本発明の１特定の方法で移動ＳＰＳ受信器によって実行される方法を示す図である。
【図４Ｂ】基地局によって実行される対応する方法を示す図である。
【図５Ａ】本発明の基地局の１実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の基地局のもう１つの実施形態を示す図である。
【図６】ＳＰＳ受信器、セルラ電話サイト、基地局、インターネットおよびクライアント・コンピュータ・システムを含む本発明のシステムを示す図である。
【図７】移動ＳＰＳ受信器で衛星データ・メッセージの受信の時刻を判定するために本発明で通常実行されるパターン照合を簡略化した図である。
【図８Ａ】本発明のもう１つの実施形態で移動ＳＰＳ受信器によって実行される方法を示す図である。
【図８Ｂ】基地局によって実行される対応する方法を示す図である。
【図９】通常のＧＰＳ受信器を簡略化した構造を示す図である。
【図１０Ａ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１０Ｄ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号の例を示す図である。
【図１１Ａ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のもう１つの例を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のもう１つの例を示す図である。
【図１１Ｃ】本発明による信号処理のさまざまな段階の後のサンプリングされたＳＰＳ信号のもう１つの例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１：ＧＰＳアンテナ
２：通信アンテナ
５：送／受信切換スイッチ
６：スイッチ
７：ＲＦ−ＩＦコンバータ
９：メモリ
１０：プロセッサ
１６：周波数シンセサイザ
１７：基地局
１００：移動ＧＰＳ受信器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星測位システム（ＳＰＳ）と共に使用するための、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための方法であって、
衛星データ・メッセージの少なくとも一部を移動ＳＰＳ受信器内で受信するステップと、
前記衛星データ・メッセージの前記少なくとも一部の第１記録を判定するステップと、 前記第１記録が何時前記移動ＳＰＳ受信器で受信されたかを示す時刻を判定するために前記移動ＳＰＳ受信器から前記第１記録をリモート基地局に送信するステップとを含み、 判定された時刻が前記移動ＳＰＳ受信器の位置を判定するのに使用される、方法。
【請求項２】
衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器であって、
ＳＰＳ信号を受信するためのアンテナと、
前記ＳＰＳ信号からＰＮコードを除去する、前記アンテナに結合された復調器と、
前記復調器から受け取った衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を判定する、前記復調器に結合されたプロセッサと、
前記第１記録が何時前記ＳＰＳ受信器で受信されたかを示す時刻を判定するために前記第１記録をリモート基地局に送信する、前記プロセッサに結合された送信器とを含み、
判定された時刻が前記ＳＰＳ受信器の位置を判定するのに使用される、衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器。
【請求項３】
衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器であって、
ＳＰＳ信号を受信するためのＳＰＳアンテナと、
前記ＳＰＳアンテナに結合されたディジタイザと、
前記ＳＰＳ信号のディジタル化された表現を記憶する、前記ディジタイザに結合されたディジタル・メモリと、
前記ＳＰＳ信号を処理し、前記ＳＰＳ信号から少なくとも１つの擬似距離を判定し、前記ＳＰＳ信号内の衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を提供するために前記ＳＰＳ信号からＰＮコードを除去する、前記ディジタル・メモリに結合されたディジタル・プロセッサと、
前記第１記録が何時前記ＳＰＳ受信器で受信されたかを示す時刻を判定するために前記第１記録をリモート基地局に送信する、前記ディジタル・プロセッサに結合された送信器とを含み、
判定された時刻が前記ＳＰＳ受信器の位置を判定するのに使用される、衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器。
【請求項４】
衛星測位システム（ＳＰＳ）と共に使用するための、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための方法であって、
あるエンティティで衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を受信するステップと、
前記第１記録を、この第１記録と時間的にオフセットしている、前記衛星データ・メッセージの第２記録と比較するステップと、
前記比較ステップから、前記第１記録が何時リモート・エンティティで受信されたかを示す時刻を判定するステップとを含み、
判定された時刻が前記リモート・エンティティの位置を判定するのに使用される、方法。
【請求項５】
衛星測位システム（ＳＰＳ）と共に使用するための、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための装置であって、
衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を受信する受信器と、
前記第１記録を前記衛星データ・メッセージの第２記録と比較する、前記受信器に結合されたデータ・プロセッサとを含み、
前記第１記録と前記第２記録は時間的にオフセットしており、
前記データ・プロセッサは、前記比較ステップから、前記第１記録が何時リモート・エンティティで受信されたかを示す時刻を判定し、
判定された時刻が前記リモート・エンティティの位置を判定するのに使用される、装置。
【請求項６】
移動衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器において、ＳＰＳ受信器と共に使用するための、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための方法であって、
移動ＳＰＳ受信器で、衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を受信するステップと、
前記移動ＳＰＳ受信器で、前記第１記録と時間的にオフセットしている、前記衛星データ・メッセージの第２記録を受信するステップと、
前記第１記録を前記第２記録と比較するステップと、
前記比較ステップから、前記移動ＳＰＳ受信器で前記第１記録または前記第２記録のいずれかが何時受信されたかを示す時刻を判定するステップとを含み、
判定された時刻が前記移動ＳＰＳ受信器の位置を判定するためＳＰＳデータを処理するのに使用される、方法。
【請求項７】
移動衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器であって、
ＳＰＳ信号を受信するアンテナと、
前記ＳＰＳからＰＮコードを除去するように構成され、前記アンテナに結合された復調器と、
前記復調器から受け取った衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を判定する、前記復調器に結合されたプロセッサと、
通信アンテナと、
前記衛星データ・メッセージの第２記録を受信する、前記通信アンテナおよび前記プロセッサに結合された通信受信器とを含み、
前記第１記録と前記第２記録は時間的にオフセットしており、
前記データ・プロセッサは、前記第１記録と前記第２記録を比較して、前記第１記録が何時受信されたかを示す時刻を判定するように構成され、
判定された時刻が前記ＳＰＳ受信器の位置を判定するのに使用される、受信器。
【請求項１】
衛星測位システム（ＳＰＳ）と共に使用するための、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための方法であって、
衛星データ・メッセージの少なくとも一部を移動ＳＰＳ受信器内で受信するステップと、
前記衛星データ・メッセージの前記少なくとも一部の第１記録を判定するステップと、 前記第１記録が何時前記移動ＳＰＳ受信器で受信されたかを示す時刻を判定するために前記移動ＳＰＳ受信器から前記第１記録をリモート基地局に送信するステップとを含み、 判定された時刻が前記移動ＳＰＳ受信器の位置を判定するのに使用される、方法。
【請求項２】
衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器であって、
ＳＰＳ信号を受信するためのアンテナと、
前記ＳＰＳ信号からＰＮコードを除去する、前記アンテナに結合された復調器と、
前記復調器から受け取った衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を判定する、前記復調器に結合されたプロセッサと、
前記第１記録が何時前記ＳＰＳ受信器で受信されたかを示す時刻を判定するために前記第１記録をリモート基地局に送信する、前記プロセッサに結合された送信器とを含み、
判定された時刻が前記ＳＰＳ受信器の位置を判定するのに使用される、衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器。
【請求項３】
衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器であって、
ＳＰＳ信号を受信するためのＳＰＳアンテナと、
前記ＳＰＳアンテナに結合されたディジタイザと、
前記ＳＰＳ信号のディジタル化された表現を記憶する、前記ディジタイザに結合されたディジタル・メモリと、
前記ＳＰＳ信号を処理し、前記ＳＰＳ信号から少なくとも１つの擬似距離を判定し、前記ＳＰＳ信号内の衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を提供するために前記ＳＰＳ信号からＰＮコードを除去する、前記ディジタル・メモリに結合されたディジタル・プロセッサと、
前記第１記録が何時前記ＳＰＳ受信器で受信されたかを示す時刻を判定するために前記第１記録をリモート基地局に送信する、前記ディジタル・プロセッサに結合された送信器とを含み、
判定された時刻が前記ＳＰＳ受信器の位置を判定するのに使用される、衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器。
【請求項４】
衛星測位システム（ＳＰＳ）と共に使用するための、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための方法であって、
あるエンティティで衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を受信するステップと、
前記第１記録を、この第１記録と時間的にオフセットしている、前記衛星データ・メッセージの第２記録と比較するステップと、
前記比較ステップから、前記第１記録が何時リモート・エンティティで受信されたかを示す時刻を判定するステップとを含み、
判定された時刻が前記リモート・エンティティの位置を判定するのに使用される、方法。
【請求項５】
衛星測位システム（ＳＰＳ）と共に使用するための、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための装置であって、
衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を受信する受信器と、
前記第１記録を前記衛星データ・メッセージの第２記録と比較する、前記受信器に結合されたデータ・プロセッサとを含み、
前記第１記録と前記第２記録は時間的にオフセットしており、
前記データ・プロセッサは、前記比較ステップから、前記第１記録が何時リモート・エンティティで受信されたかを示す時刻を判定し、
判定された時刻が前記リモート・エンティティの位置を判定するのに使用される、装置。
【請求項６】
移動衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器において、ＳＰＳ受信器と共に使用するための、衛星データ・メッセージに関係する時刻を測定するための方法であって、
移動ＳＰＳ受信器で、衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を受信するステップと、
前記移動ＳＰＳ受信器で、前記第１記録と時間的にオフセットしている、前記衛星データ・メッセージの第２記録を受信するステップと、
前記第１記録を前記第２記録と比較するステップと、
前記比較ステップから、前記移動ＳＰＳ受信器で前記第１記録または前記第２記録のいずれかが何時受信されたかを示す時刻を判定するステップとを含み、
判定された時刻が前記移動ＳＰＳ受信器の位置を判定するためＳＰＳデータを処理するのに使用される、方法。
【請求項７】
移動衛星測位システム（ＳＰＳ）受信器であって、
ＳＰＳ信号を受信するアンテナと、
前記ＳＰＳからＰＮコードを除去するように構成され、前記アンテナに結合された復調器と、
前記復調器から受け取った衛星データ・メッセージの少なくとも一部の第１記録を判定する、前記復調器に結合されたプロセッサと、
通信アンテナと、
前記衛星データ・メッセージの第２記録を受信する、前記通信アンテナおよび前記プロセッサに結合された通信受信器とを含み、
前記第１記録と前記第２記録は時間的にオフセットしており、
前記データ・プロセッサは、前記第１記録と前記第２記録を比較して、前記第１記録が何時受信されたかを示す時刻を判定するように構成され、
判定された時刻が前記ＳＰＳ受信器の位置を判定するのに使用される、受信器。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【公開番号】特開２００９−６３５８３（Ｐ２００９−６３５８３Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４７６９８（Ｐ２００８−２４７６９８）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【分割の表示】特願平１０−５３２９９５の分割
【原出願日】平成１０年１月２６日（１９９８．１．２６）
【出願人】（３９９０３０４８４）スナップトラック・インコーポレーテッド (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【分割の表示】特願平１０−５３２９９５の分割
【原出願日】平成１０年１月２６日（１９９８．１．２６）
【出願人】（３９９０３０４８４）スナップトラック・インコーポレーテッド (10)
【Ｆターム（参考）】
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