最小限のオンボード処理による航法システム
【課題】
位置評価を与える航法システムを提供する。
【解決手段】
１つの実施例において、方法は３次元各々で加速度評価を積分することを含む。各次元の速度雑音エラーを決定するために、各次元の積分加速度評価から、各次元のＧＰＳ速度を減算する。各次元で速度雑音エラーをフィルタする。各次元の速度評価を得るために、各次元の積分加速度評価にフィルタした速度雑音エラーを加算する。各次元の積分速度評価を決定するために、各次元の速度評価を積分する。各次元の位置雑音エラーを決定するために、各次元の積分速度評価から、各次元のＧＰＳ位置を減算する。各次元の位置雑音エラーをフィルタし、各次元のフィルタされた位置雑音エラーを積分速度評価へ加算して、各次元の位置評価を得る。
位置評価を与える航法システムを提供する。
【解決手段】
１つの実施例において、方法は３次元各々で加速度評価を積分することを含む。各次元の速度雑音エラーを決定するために、各次元の積分加速度評価から、各次元のＧＰＳ速度を減算する。各次元で速度雑音エラーをフィルタする。各次元の速度評価を得るために、各次元の積分加速度評価にフィルタした速度雑音エラーを加算する。各次元の積分速度評価を決定するために、各次元の速度評価を積分する。各次元の位置雑音エラーを決定するために、各次元の積分速度評価から、各次元のＧＰＳ位置を減算する。各次元の位置雑音エラーをフィルタし、各次元のフィルタされた位置雑音エラーを積分速度評価へ加算して、各次元の位置評価を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は一般的に航法システムに関し、特に最小限のオンボード処理による航法システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機、宇宙船、軌道船、船舶、自動車等の乗り物によって用いられる航法システムは、地球に関する位置或いは配置を決定するために用いられる。通常の航法システムは、乗り物が位置及び速度を評価するために用いる信号を提供する全地球測位衛星（ＧＰＳ）を用いる。ある応用では、測定されたＧＰＳ位置及びＧＰＳ速度評価が、ＧＰＳ信号の雑音係数のために要求された精度を与えない。カルマンフィルタが位置及び速度評価の精度を上げるために用いられている。カルマンフィルタ・システムは、最小自乗法によって実時間における動きの雑音のある方程式による時間従属状態ベクトルを追跡するための計算可能な解である。カルマンフィルタは信号を雑音から分離して、時間に対するモデル化システムの最適予想をするために用いられる。典型的なカルマンフィルタ・システムは、比較的大きな処理容量を必要とする、比較的複雑なシステムである。複雑でないシステムが必要な、或いは処理容量が限定されている応用では、典型的なカルマンフィルタ・システムは非現実的な選択である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の理由と、この明細書を読み、理解している当業者には分る出あろう後述する他の理由により、比較的小さな処理容量を必要とする、比較的簡単な速度及び位置評価のための技術分野の要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
現在のシステムの上述の問題は、本願発明の実施例によって取り組まれ、明細書の以下を読み、検討する事によって理解されるであろう。
【０００５】
１つの実施例では、相補的なフィルタを用いる方法が提供される。この方法は、積分加速度評価を決定するために、加速度評価を積分することを含む。速度雑音エラーを決定するために、積分加速度評価からＧＰＳ速度を減算する。速度雑音エラーをフィルタし、フィルタされた速度雑音エラーを積分加速度評価に加算して速度評価を得る。
【０００６】
もう１つの実施例では、目標物の位置評価を決定する方法が提供される。この方法は、３次元の各々に対する積分加速度評価を決定するために、各次元の加速度評価を積分する事からなる。各次元の速度雑音エラーを決定するために、各次元に対する積分加速度評価から各次元内のＧＰＳ速度を減算する。各次元内の速度雑音エラーをフィルタする。フィルタされた速度雑音エラーを各次元内の積分加速度評価に加算して、各次元内の速度評価を得る。各次元内の速度評価を積分して、各次元内の積分加速度評価を決定する。各次元内の位置雑音エラーを決定するために、各次元内の積分速度評価から各次元内のＧＰＳ位置を減算する。各次元内の位置雑音エラーをフィルタし、フィルタされた各次元内の位置雑音エラーを積分速度評価に加算して、各次元内の位置評価を得る。
【０００７】
なお１つの実施例では、３次元における目標物の位置評価を生成するための命令を記憶する機械可読媒体が提供される。各次元に対する機械可読命令の方法は、積分加速度評価を決定するために、加速度評価を積分することを含む。速度雑音エラーを決定するために、積分加速度評価からＧＰＳ速度を減算する。速度雑音エラーをフィルタする。フィルタされた速度雑音エラーを積分加速度評価に加算して速度評価を得る。速度評価を積分して位置を決定する。位置雑音エラーを決定するために、積分速度評価からＧＰＳ位置を減算する。位置雑音エラーをフィルタし、フィルタされた位置雑音エラーを積分速度評価に加算して位置評価を得る。
【０００８】
更に１つの実施例では、３次元における目標物の位置を評価するための位置評価装置が提供される。各次元における位置評価の決定は加速度評価を決定する手段を含む。加速度評価を積分する手段が、積分加速度評価を決定する。積分加速度評価からＧＰＳ速度を減算する手段が、速度雑音エラーを決定する。速度雑音エラーをフィルタする手段が含まれる。フィルタされた速度雑音エラーを積分加速度評価に加算する手段が、速度評価を得る。速度評価を積分する手段が、積分速度評価を決定する。積分速度評価からＧＰＳ位置を減算する手段が、位置雑音エラーを決定する。位置雑音エラーをフィルタする手段と、フィルタされた位置雑音エラーを積分速度評価に加算する手段が、位置評価を得る。
【０００９】
尚更に１つの実施例では、相補フィルタ位置決定装置が提供される。この装置は第１のフィルタ回路及び第２のフィルタ回路を含む。第１のフィルタ回路は、第１の積分器、第１の減算器、第１のローパスフィルタ及び第１の加算器を含む。第１の積分器は、積分加速度を決定するために、加速度評価を積分するように適合されている。第１の減算器は、速度雑音エラーを決定するために、決定された積分加速度評価からＧＰＳ速度を減算するように適合されている。第１のローパスフィルタは速度雑音エラーをフィルタするように適合され、加算器はフィルタされた速度雑音エラーを積分加速度評価に加算して速度評価を決定するように適合されている。第２のフィルタ回路は、第２の積分器、第２の減算器、第２のローパスフィルタ及び第２の加算器を含む。第２の積分器は、積分速度評価を決定するために、速度評価を積分するように適合されている。第２の減算器は、位置雑音エラーを決定するために、決定された積分速度評価からＧＰＳ位置を減算するように適合されている。第２のローパスフィルタは位置雑音エラーをフィルタするように適合され、第２の加算器はフィルタされた位置雑音エラーを積分速度評価に加算して位置評価を決定するように適合されている。
【００１０】
最後のもう１つの実施例では、位置評価システムが提供される。この位置評価システムは、加速度決定機能と、ｘフィルタ回路と、ｙフィルタ回路と及びｚフィルタ回路とを含む。加速度決定機能は、目標物の第１、第２及び第３次元における加速度評価を決定するように適合されている。ｘフィルタ回路は、第１次元における加速度評価と、第１次元におけるＧＰＳ加速度の少なくとも一部に基づいて、第１次元における位置評価を決定するように適合されている。ｙフィルタ回路は、第２次元における加速度評価と、第２次元におけるＧＰＳ加速度の少なくとも一部に基づいて、第２次元における位置評価を決定するように適合されており、ｚフィルタ回路は、第３次元における加速度評価と、第３次元におけるＧＰＳ加速度の少なくとも一部に基づいて、第３次元における位置評価を決定するように適合されている。
【００１１】
好適な実施例と以下の図面の説明を参照して考察すれば、本願発明はより容易に理解でき、その更なる利点と応用もより容易に理解できるであろう。
【００１２】
通常の習慣に従って、種々の提示された特徴は、同一の尺度でなく本願発明に関する特定の特徴を強調するように図示されている。参照符号は図面と文章において同じ要素を示すように用いられている。
【００１３】
以下の詳細な説明において、添付の図面を参照するが、それらはこの文章の部分をなし、本願発明が実施される特定の実施例の例示を意図するものである。これらの実施例は、当業者が本願発明を実施するために充分な程度に説明され、他の実施例を用いることも可能で、本願発明の精神及び範囲を離れずに論理的、機械的及び電気的な変更が可能であることを理解すべきである。従って以下の詳細な説明は、限定を意図するものでなく、本願発明の範囲は請求項及びそれに等価なものによってのみ定義される。
【００１４】
本願発明の実施例は、高速かつ効果的に目標物の位置を評価する航法システムを提供する。特に、本願発明の実施例において、目標物の位置を決定するために相補フィルタ・システムが用いられる。相補フィルタ・システムは、典型的なカルマンフィルタ・システムより比較的小さな処理容量を必要とするだけの比較的単純なシステムを提供する。これは典型的なカルマンフィルタ・システムに比較して、より少ないソフトウエア・コード、より少ないソフトウエアのテスト、より小さなオンボード処理装置の必要性、より小さな重量及びより少ない電力消費のような利点を提供する。
【００１５】
図１を参照すると、従来技術の相補フィルタ構造１００が、更なる背景情報を提供するために示される。図１において、相補フィルタ構造は、２つの比較的雑音のある信号ｘ及びｙから変数Ｚ＾の評価を決定するために用いられる。図１において、２つの信号ｘ＝ｚ＋ｎ１及びｙ＝ｚ＋ｎ２が、相補フィルタ１００に導入される。信号ｘ＝ｚ＋ｎ１及びｙ＝ｚ＋ｎ２は、同じ変数ｚを測定する。しかしながら、ｘ測定値は高周波数に対して正確であり、ｙ測定値は低周波数に対して正確である。変数ｎ１及びｎ２は、第１及び第２の信号の雑音を表わす。図１に示したように、信号ｘ及びｙは、雑音エラーｎ２−ｎ１を得るために減算器１０２によって減算される。この雑音エラーは次に、フィルタ１０４を通してフィルタされる。そしてフィルタされた雑音エラーは、評価された変数Ｚ＾を得るためにｚ信号に加算される。
【００１６】
図２は、本願発明の１つの実施例の、２つのカスケード接続相補フィルタを含む位置決定装置２００を示す。図示のように、位置決定装置２００は速度評価装置２０１と位置評価装置２０３を含む。速度評価装置２０１は、加速度評価を速度（即ち積分加速度評価）に積分する速度（または第１の）積分器２０２を含む。速度減算器２０４は、速度雑音エラーを得るために、ＧＰＳ速度から積分加速度評価を減算するために用いられる。速度ローパスフィルタ２０６は、速度雑音エラーをフィルタするために用いられる。速度加算器２０８は、速度評価を得るために、フィルタされた速度雑音を積分加速度評価に加算するために用いられる。
【００１７】
速度評価は、位置を決定するために位置評価装置２０３で用いられる。位置評価装置２０３は、位置（または第２の）積分器２１０を含む。位置積分器２１０は、速度評価を位置（即ち積分速度評価）に積分する。位置減算器２１２は、位置雑音エラーを決定するために、ＧＰＳ位置から積分速度評価を減算するために用いられる。位置ローパスフィルタ２１４は、位置雑音エラーをフィルタする。位置加算器２１６は、位置評価を決定するために、位置雑音エラーを積分速度評価に加算するために用いられる。本願発明の実施例においては、位置評価は３次元のそれぞれに対して決定される。
【００１８】
図３は本願発明の１つの実施例の、位置決定装置３００の最上位レベルのサミュリンク（sumulink）・ブロック図である。位置決定装置３００は、加速度出力３１２、Ｘフィルタ回路３０６、Ｙフィルタ回路３０８及びＺフィルタ回路３１０を含む。加速度出力３１２は、出力３１３でのｘ、ｙ及びｚ次元における加速度評価を提供する加速度ファンクションを含む。図３に示すように、この実施例における加速度出力３１２からの加速度評価は、各Ｘ、Ｙ及びＺフィルタ３０６、３０８及び３１０から提供される位置及び速度評価の少なくとも１部に基づいている。ＧＰＳ位置データは、ルータ３０１を介してＸ、Ｙ及びＺフィルタ３０６、３０８及び３１０へ発送される。同様にＧＰＳ速度データは、ルータ３０３を介してＸ、Ｙ及びＺフィルタ３０６、３０８及び３１０へ発送される。ＧＰＳ位置３０２及びＧＰＳ速度３０４信号は、位置決定装置３００に入力される。各Ｘ、Ｙ、Ｚフィルタ３０６、３０８及び３１０は、それらの各々の次元に対して、速度評価と位置評価を決定する。クロック回路３１４は、各次元において決定された速度評価と位置評価の時間基準として用いられる。
【００１９】
本願発明の１つの実施例の位置決定装置の実装の流れ図４００が、図２に示されたものと同様に、図４に示される。本願発明の実施例において、流れ図４００に示されたステップは、３次元において位置評価を決定するために、各次元において繰り返される。図４の流れ図を参照すると、プロセスは第１の積分器に加速度評価を与える（４０１）ことによって開始される。第１の積分器は、速度（即ち積分加速度）を決定するために加速度評価を積分する（４０２）。積分された加速度評価は、速度減算器及び速度加算器に与えられる。ＧＰＳ速度も速度減算器に与えられる（４０３）。速度減算器は、ＧＰＳ速度から積分加速度を減算する（４０４）。速度減算器は速度雑音エラーを決定し、それはフィルタされる（４０６）。フィルタされた速度雑音エラーは、次に速度評価を決定するために速度加算器によって積分加速度と加算される（４１０）。速度評価はそこで利用するために出力される（４０５）。
【００２０】
速度評価はまた、位置（即ち積分速度評価）を決定するために第２の積分器で積分される（４１２）。積分速度評価は位置減算器及び位置加算器に与えられる。ＧＰＳ位置も位置減算器に与えられる（４０７）。位置減算器は、位置雑音エラーを決定するためにＧＰＳ位置から積分速度評価を減算する（４１４）。位置雑音エラーはフィルタされる（４１６）。位置加算器は次に位置評価を決定するために、積分速度評価をフィルタされた雑音エラーと加算する（４２０）。位置評価はそこで出力される（４０９）。
【００２１】
上述のように、本願発明の位置決定装置は、それに入力される加速度評価を用いる。加本願発明の実施例で用いることの出来る速度評価の例は、下記の式１で与えられる。式１は軌道上または地球上の乗り物のような空間内の乗り物の加速度を評価する。
【００２２】
【数１】
【００２３】
式１において、Ｒは乗り物から地球中心までの半径距離であり、Ｒｅ（６３７８．１３７Ｋｍ）は地球の赤道半径であり、μ（０．３９８６ｘ１０６Ｋｍ２／ｓｅｃ２）は重力定数であり、Ωｅ（７．２９２１１５１４７ｘ１０−５ｒａｄ／ｓｅｃ）は地球の回転速度であり、Ｊ２（１．０８２６２９９ｘ１０−３）は地球の重力を記述する帯球関数（zonal harmonics）である。図５は、３次元に対して軌道加速度評価を決定するための式１の実装の流れ図５００を示す。
【００２４】
図５に示されるように、各次元における位置評価は、ブロック５０１に与えられる。Ｒは、逆数にされ重力定数μの平方根と乗算されて、項
【００２５】
【数２】
【００２６】
を形成する。この項はブロック（５０８）で２乗されてμ／Ｒ２を形成し、これはブロック（５１０）でＲで除算されてμ／Ｒ３を形成する。位置評価ベクトル
【００２７】
【数３】
【００２８】
がブロック（５１０）の出力と乗算されて
【００２９】
【数４】
【００３０】
を形成し、これはブロック（５１４）で否定演算されて
【００３１】
【数５】
【００３２】
を形成する。Ｒは逆数にされてブロック（５２０）で地球の半径Ｒｅと乗算されてＲｅ／Ｒを形成し、これは次にブロック（５２２）で２乗されてＲｅ２／Ｒ２を形成する。ブロック（５２２）の出力はＪ２倍され（５２４）、次に１．５倍されて（５２６）項１．５Ｊ２・Ｒｅ２／Ｒ２を形成する。位置評価ｚ＾のｚ成分はブロック（５３４）でＲで除算され、その結果が２乗されて５倍されて
【００３３】
【数６】
【００３４】
を形成する。ブロック（５４８）において、ブロック（５３４）の出力が３から減算（５４６）されて
【００３５】
【数７】
【００３６】
が形成される。ブロック（５３６）において、ブロック（５３４）の出力が１から減算されて
【００３７】
【数８】
【００３８】
が形成される。ブロック（５３６）及び（５４８）の出力はベクトル形式にされ、ブロック（５２６）の出力と乗算（５２８）されて
【００３９】
【数９】
【００４０】
が形成される。ブロック（５２８）の出力は１（５３２）と加算（５３０）されてベクトル
【００４１】
【数１０】
【００４２】
が形成される。ブロック（５１４）の出力は（５３０）の出力と乗算（５１６）されてベクトル
【００４３】
【数１１】
【００４４】
が形成される。ブロック（５４０）のΩｅは（５４２）で２乗され、位置評価（５０１）のｘ及びｙ成分と乗算されて項Ωｅ２ｘ＾及びΩｅ２ｙ＾を形成する。ブロック（５４０）のΩｅもまた２（５５０）及び−２（５５２）と乗算されて、それぞれ項２Ωｅ及び−２Ωｅを形成する。（５５０）および（５５２）の出力は速度評価（５０２）のｙ及びｚ成分と乗算（５５４）されて、項２Ωｅν＾ｙ及び２Ωｅν＾ｚを形成する。（５４４）及び（５５４）の出力は加算（５４５）され、（５５６）の出力０とともに、（５１８）の入力であるベクトル
【００４５】
【数１２】
【００４６】
を形成するために用いられる。（５１８）への入力は加算され式１によって定義された加速評価を形成する（５０５）。
【００４７】
速度雑音エラー及び位置雑音エラーをフィルタするための本願発明の実施例において用いられるフィルタ率は、本願発明の実施例の位置決定装置の能力に影響する。例えば図６Ａ乃至図６Ｄを参照すると、軽くフィルタした位置及び速度雑音エラー信号を用いる例が提供されている。この例では、信号は１０秒の時定数でフィルタされる。特に図６Ａは、ある時間に亘っての位置評価信号６０２の位置エラーのグラフを示す。図示のように、１つの点で１０メートルのエラーが起っている。これは図６Ｂのグラフに示されたＧＰＳ位置信号エラー６０４よりたいして改善されていない。図６Ｃでは、ある時間に亘っての速度評価信号６０６のグラフを示す。図示のように、１０秒の時定数では、１秒当り約０．１５メートルの最大エラーが記録されている。これを図６Ｄに示されたグラフのＧＰＳ速度信号エラー６０８と比較すると、改善が見られる。最大のＧＰＳ信号エラー６０８は１秒当り約０．２９メートルが記録されている。
【００４８】
図７Ａ乃至図７Ｄは、各信号を中程度にフィルタした場合の効果を示している。特にこの実施例では、信号は１００秒の時定数でフィルタされる。図７Ａに示されているように、位置評価信号７０２は最大エラー約７．６メートルを有する。それに比較してＧＰＳ位置信号７０４は、約１０．１メートルの最大エラーを有する。従ってＧＰＳ位置信号に対して実質的な改善が見られる。図７Ｃを参照すると、このグラフの速度評価信号７０５は非常に低い。特に１秒当り約０．０５メートルの最大エラーが記録されている。これを図７ＤのグラフのＧＰＳ速度エラー信号７０８の最大記録エラーと比較すると、大きな改善が見られる。特に図７ＤのＧＰＳ速度エラー信号７０８には約０．２９のエラーが記録されている。
【００４９】
図８Ａ乃至図８Ｄは、各信号を多量にフィルタした場合の効果を示している。特にこの実施例では、信号は１０００秒の時定数でフィルタされる。図８Ａに示されているように、位置評価信号８０２は最大エラー約２０メートルを有する。それに比較してＧＰＳ位置信号８０４は、約１０．１メートルの最大エラーを有する。従ってＧＰＳ位置信号は、位置雑音エラー信号をこの率でフィルタした場合の位置評価信号より正確である。図８Ｃを参照すると、このグラフの速度評価信号８０６はまだ非常に低い。特に１秒当り約０．０４メートルの最大エラーが記録されている。これを図８ＤのグラフのＧＰＳ速度エラー信号８０８の最大記録エラーと比較すると、速度の正確性に大きな改善が見られる。特に図８ＤのＧＰＳ速度エラー信号８０８には約０．２９のエラーが記録されている。しかしながら、位置評価の貧弱な動作の故に、１０００秒の時定数のフィルタは位置評価の決定には望ましくない。従って本願発明の実施例は所望の出力の最適化された正確性を指定するフィルタ率を用いる。
【００５０】
本願発明の航法システムを構成する装置の実施例は、デジタル電子回路やプログラム可能処理装置（例えば特定用途プロセッサ又はコンピュータ・ファームウエア・ソフトウエアのような汎用プロセス、或いはそれらの組み合わせ）で実装され得る。これらの技術を実施する装置には、適切な入出力装置、プログラム可能処理装置、及びそのプログラム可能処理装置で実行するプログラム命令を実体的に実装する記憶媒体が含まれ得る。これらの技術を実施するプロセスには、入力データを処理し適切な出力を発生することによって所望の機能を実行するためのプログラム命令を実行するプログラム可能処理装置によって実行され得る。この技術は、データ記憶システムからデータ及び命令を受け取り、かつそこへデータ及び命令を転送するように、当該データ記憶システムに接続された少なくとも１つのプログラム可能処理装置と、少なくとも１つの入力装置と、少なくとも１つの出力装置とを含むプログラム可能システムで実行され得る１つ以上のプログラムで実装され得る。一般的に処理装置は命令とデータを、読み取り専用メモリ及び／又はランダムアクセス・メモリから受け取る。実体的にコンピュータ・プログラム命令及びデータを実装するために好適な記憶装置には、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュ・メモリ装置のような半導体メモリ装置、内部ハードディスク及び取り外し可能ディスクのような磁気ディスク、磁気―光学ディスク、及びＣＤ−ＲＯＭディスクを含む不揮発性メモリの全ての形式を含む。以上の全ては特殊設計応用特定集積回路（ＡＳＩＣｓ）によって充足され、或いは組み込まれ得る。
【００５１】
特定の実施例が示され説明されたが、当業者には同一の目的を達成するように計算された任意の設計が、示された特定の実施例を置き換え得ることは明白であろう。この出願は、本願発明の全ての適用或いは変形を包含することを意図するものである。従って本願発明は、請求項及びその等価物によってのみ限定されることを明確に意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は本願発明の１つの実施例で用いられる相補フィルタ構造のブロック図である。
【図２】図２は本願発明の１つの実施例の位置決定装置のブロック図である。
【図３】図３は本願発明の１つの実施例の最上位レベルのサミュリンク（sumulink）・ブロック図である。
【図４】図４は本願発明の１つの実施例のカスケード配列相補フィルタの流れ図である。
【図５】図５は本願発明の１つの実施例の軌道加速度評価装置の流れ図である。
【図６Ａ】図６Ａは本願発明の１つの実施例の１０秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図６Ｂ】図６Ｂは本願発明の１つの実施例の１０秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図６Ｃ】図６Ｃは本願発明の１つの実施例の１０秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図６Ｄ】図６Ｄは本願発明の１つの実施例の１０秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは本願発明の１つの実施例の１００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは本願発明の１つの実施例の１００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図７Ｃ】図７Ｃは本願発明の１つの実施例の１００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図７Ｄ】図７Ｄは本願発明の１つの実施例の１００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは本願発明の１つの実施例の１０００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図８Ｂ】図８Ｂは本願発明の１つの実施例の１０００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図８Ｃ】図８Ｃは本願発明の１つの実施例の１０００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図８Ｄ】図８Ｄは本願発明の１つの実施例の１０００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【技術分野】
【０００１】
この発明は一般的に航法システムに関し、特に最小限のオンボード処理による航法システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機、宇宙船、軌道船、船舶、自動車等の乗り物によって用いられる航法システムは、地球に関する位置或いは配置を決定するために用いられる。通常の航法システムは、乗り物が位置及び速度を評価するために用いる信号を提供する全地球測位衛星（ＧＰＳ）を用いる。ある応用では、測定されたＧＰＳ位置及びＧＰＳ速度評価が、ＧＰＳ信号の雑音係数のために要求された精度を与えない。カルマンフィルタが位置及び速度評価の精度を上げるために用いられている。カルマンフィルタ・システムは、最小自乗法によって実時間における動きの雑音のある方程式による時間従属状態ベクトルを追跡するための計算可能な解である。カルマンフィルタは信号を雑音から分離して、時間に対するモデル化システムの最適予想をするために用いられる。典型的なカルマンフィルタ・システムは、比較的大きな処理容量を必要とする、比較的複雑なシステムである。複雑でないシステムが必要な、或いは処理容量が限定されている応用では、典型的なカルマンフィルタ・システムは非現実的な選択である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の理由と、この明細書を読み、理解している当業者には分る出あろう後述する他の理由により、比較的小さな処理容量を必要とする、比較的簡単な速度及び位置評価のための技術分野の要求がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
現在のシステムの上述の問題は、本願発明の実施例によって取り組まれ、明細書の以下を読み、検討する事によって理解されるであろう。
【０００５】
１つの実施例では、相補的なフィルタを用いる方法が提供される。この方法は、積分加速度評価を決定するために、加速度評価を積分することを含む。速度雑音エラーを決定するために、積分加速度評価からＧＰＳ速度を減算する。速度雑音エラーをフィルタし、フィルタされた速度雑音エラーを積分加速度評価に加算して速度評価を得る。
【０００６】
もう１つの実施例では、目標物の位置評価を決定する方法が提供される。この方法は、３次元の各々に対する積分加速度評価を決定するために、各次元の加速度評価を積分する事からなる。各次元の速度雑音エラーを決定するために、各次元に対する積分加速度評価から各次元内のＧＰＳ速度を減算する。各次元内の速度雑音エラーをフィルタする。フィルタされた速度雑音エラーを各次元内の積分加速度評価に加算して、各次元内の速度評価を得る。各次元内の速度評価を積分して、各次元内の積分加速度評価を決定する。各次元内の位置雑音エラーを決定するために、各次元内の積分速度評価から各次元内のＧＰＳ位置を減算する。各次元内の位置雑音エラーをフィルタし、フィルタされた各次元内の位置雑音エラーを積分速度評価に加算して、各次元内の位置評価を得る。
【０００７】
なお１つの実施例では、３次元における目標物の位置評価を生成するための命令を記憶する機械可読媒体が提供される。各次元に対する機械可読命令の方法は、積分加速度評価を決定するために、加速度評価を積分することを含む。速度雑音エラーを決定するために、積分加速度評価からＧＰＳ速度を減算する。速度雑音エラーをフィルタする。フィルタされた速度雑音エラーを積分加速度評価に加算して速度評価を得る。速度評価を積分して位置を決定する。位置雑音エラーを決定するために、積分速度評価からＧＰＳ位置を減算する。位置雑音エラーをフィルタし、フィルタされた位置雑音エラーを積分速度評価に加算して位置評価を得る。
【０００８】
更に１つの実施例では、３次元における目標物の位置を評価するための位置評価装置が提供される。各次元における位置評価の決定は加速度評価を決定する手段を含む。加速度評価を積分する手段が、積分加速度評価を決定する。積分加速度評価からＧＰＳ速度を減算する手段が、速度雑音エラーを決定する。速度雑音エラーをフィルタする手段が含まれる。フィルタされた速度雑音エラーを積分加速度評価に加算する手段が、速度評価を得る。速度評価を積分する手段が、積分速度評価を決定する。積分速度評価からＧＰＳ位置を減算する手段が、位置雑音エラーを決定する。位置雑音エラーをフィルタする手段と、フィルタされた位置雑音エラーを積分速度評価に加算する手段が、位置評価を得る。
【０００９】
尚更に１つの実施例では、相補フィルタ位置決定装置が提供される。この装置は第１のフィルタ回路及び第２のフィルタ回路を含む。第１のフィルタ回路は、第１の積分器、第１の減算器、第１のローパスフィルタ及び第１の加算器を含む。第１の積分器は、積分加速度を決定するために、加速度評価を積分するように適合されている。第１の減算器は、速度雑音エラーを決定するために、決定された積分加速度評価からＧＰＳ速度を減算するように適合されている。第１のローパスフィルタは速度雑音エラーをフィルタするように適合され、加算器はフィルタされた速度雑音エラーを積分加速度評価に加算して速度評価を決定するように適合されている。第２のフィルタ回路は、第２の積分器、第２の減算器、第２のローパスフィルタ及び第２の加算器を含む。第２の積分器は、積分速度評価を決定するために、速度評価を積分するように適合されている。第２の減算器は、位置雑音エラーを決定するために、決定された積分速度評価からＧＰＳ位置を減算するように適合されている。第２のローパスフィルタは位置雑音エラーをフィルタするように適合され、第２の加算器はフィルタされた位置雑音エラーを積分速度評価に加算して位置評価を決定するように適合されている。
【００１０】
最後のもう１つの実施例では、位置評価システムが提供される。この位置評価システムは、加速度決定機能と、ｘフィルタ回路と、ｙフィルタ回路と及びｚフィルタ回路とを含む。加速度決定機能は、目標物の第１、第２及び第３次元における加速度評価を決定するように適合されている。ｘフィルタ回路は、第１次元における加速度評価と、第１次元におけるＧＰＳ加速度の少なくとも一部に基づいて、第１次元における位置評価を決定するように適合されている。ｙフィルタ回路は、第２次元における加速度評価と、第２次元におけるＧＰＳ加速度の少なくとも一部に基づいて、第２次元における位置評価を決定するように適合されており、ｚフィルタ回路は、第３次元における加速度評価と、第３次元におけるＧＰＳ加速度の少なくとも一部に基づいて、第３次元における位置評価を決定するように適合されている。
【００１１】
好適な実施例と以下の図面の説明を参照して考察すれば、本願発明はより容易に理解でき、その更なる利点と応用もより容易に理解できるであろう。
【００１２】
通常の習慣に従って、種々の提示された特徴は、同一の尺度でなく本願発明に関する特定の特徴を強調するように図示されている。参照符号は図面と文章において同じ要素を示すように用いられている。
【００１３】
以下の詳細な説明において、添付の図面を参照するが、それらはこの文章の部分をなし、本願発明が実施される特定の実施例の例示を意図するものである。これらの実施例は、当業者が本願発明を実施するために充分な程度に説明され、他の実施例を用いることも可能で、本願発明の精神及び範囲を離れずに論理的、機械的及び電気的な変更が可能であることを理解すべきである。従って以下の詳細な説明は、限定を意図するものでなく、本願発明の範囲は請求項及びそれに等価なものによってのみ定義される。
【００１４】
本願発明の実施例は、高速かつ効果的に目標物の位置を評価する航法システムを提供する。特に、本願発明の実施例において、目標物の位置を決定するために相補フィルタ・システムが用いられる。相補フィルタ・システムは、典型的なカルマンフィルタ・システムより比較的小さな処理容量を必要とするだけの比較的単純なシステムを提供する。これは典型的なカルマンフィルタ・システムに比較して、より少ないソフトウエア・コード、より少ないソフトウエアのテスト、より小さなオンボード処理装置の必要性、より小さな重量及びより少ない電力消費のような利点を提供する。
【００１５】
図１を参照すると、従来技術の相補フィルタ構造１００が、更なる背景情報を提供するために示される。図１において、相補フィルタ構造は、２つの比較的雑音のある信号ｘ及びｙから変数Ｚ＾の評価を決定するために用いられる。図１において、２つの信号ｘ＝ｚ＋ｎ１及びｙ＝ｚ＋ｎ２が、相補フィルタ１００に導入される。信号ｘ＝ｚ＋ｎ１及びｙ＝ｚ＋ｎ２は、同じ変数ｚを測定する。しかしながら、ｘ測定値は高周波数に対して正確であり、ｙ測定値は低周波数に対して正確である。変数ｎ１及びｎ２は、第１及び第２の信号の雑音を表わす。図１に示したように、信号ｘ及びｙは、雑音エラーｎ２−ｎ１を得るために減算器１０２によって減算される。この雑音エラーは次に、フィルタ１０４を通してフィルタされる。そしてフィルタされた雑音エラーは、評価された変数Ｚ＾を得るためにｚ信号に加算される。
【００１６】
図２は、本願発明の１つの実施例の、２つのカスケード接続相補フィルタを含む位置決定装置２００を示す。図示のように、位置決定装置２００は速度評価装置２０１と位置評価装置２０３を含む。速度評価装置２０１は、加速度評価を速度（即ち積分加速度評価）に積分する速度（または第１の）積分器２０２を含む。速度減算器２０４は、速度雑音エラーを得るために、ＧＰＳ速度から積分加速度評価を減算するために用いられる。速度ローパスフィルタ２０６は、速度雑音エラーをフィルタするために用いられる。速度加算器２０８は、速度評価を得るために、フィルタされた速度雑音を積分加速度評価に加算するために用いられる。
【００１７】
速度評価は、位置を決定するために位置評価装置２０３で用いられる。位置評価装置２０３は、位置（または第２の）積分器２１０を含む。位置積分器２１０は、速度評価を位置（即ち積分速度評価）に積分する。位置減算器２１２は、位置雑音エラーを決定するために、ＧＰＳ位置から積分速度評価を減算するために用いられる。位置ローパスフィルタ２１４は、位置雑音エラーをフィルタする。位置加算器２１６は、位置評価を決定するために、位置雑音エラーを積分速度評価に加算するために用いられる。本願発明の実施例においては、位置評価は３次元のそれぞれに対して決定される。
【００１８】
図３は本願発明の１つの実施例の、位置決定装置３００の最上位レベルのサミュリンク（sumulink）・ブロック図である。位置決定装置３００は、加速度出力３１２、Ｘフィルタ回路３０６、Ｙフィルタ回路３０８及びＺフィルタ回路３１０を含む。加速度出力３１２は、出力３１３でのｘ、ｙ及びｚ次元における加速度評価を提供する加速度ファンクションを含む。図３に示すように、この実施例における加速度出力３１２からの加速度評価は、各Ｘ、Ｙ及びＺフィルタ３０６、３０８及び３１０から提供される位置及び速度評価の少なくとも１部に基づいている。ＧＰＳ位置データは、ルータ３０１を介してＸ、Ｙ及びＺフィルタ３０６、３０８及び３１０へ発送される。同様にＧＰＳ速度データは、ルータ３０３を介してＸ、Ｙ及びＺフィルタ３０６、３０８及び３１０へ発送される。ＧＰＳ位置３０２及びＧＰＳ速度３０４信号は、位置決定装置３００に入力される。各Ｘ、Ｙ、Ｚフィルタ３０６、３０８及び３１０は、それらの各々の次元に対して、速度評価と位置評価を決定する。クロック回路３１４は、各次元において決定された速度評価と位置評価の時間基準として用いられる。
【００１９】
本願発明の１つの実施例の位置決定装置の実装の流れ図４００が、図２に示されたものと同様に、図４に示される。本願発明の実施例において、流れ図４００に示されたステップは、３次元において位置評価を決定するために、各次元において繰り返される。図４の流れ図を参照すると、プロセスは第１の積分器に加速度評価を与える（４０１）ことによって開始される。第１の積分器は、速度（即ち積分加速度）を決定するために加速度評価を積分する（４０２）。積分された加速度評価は、速度減算器及び速度加算器に与えられる。ＧＰＳ速度も速度減算器に与えられる（４０３）。速度減算器は、ＧＰＳ速度から積分加速度を減算する（４０４）。速度減算器は速度雑音エラーを決定し、それはフィルタされる（４０６）。フィルタされた速度雑音エラーは、次に速度評価を決定するために速度加算器によって積分加速度と加算される（４１０）。速度評価はそこで利用するために出力される（４０５）。
【００２０】
速度評価はまた、位置（即ち積分速度評価）を決定するために第２の積分器で積分される（４１２）。積分速度評価は位置減算器及び位置加算器に与えられる。ＧＰＳ位置も位置減算器に与えられる（４０７）。位置減算器は、位置雑音エラーを決定するためにＧＰＳ位置から積分速度評価を減算する（４１４）。位置雑音エラーはフィルタされる（４１６）。位置加算器は次に位置評価を決定するために、積分速度評価をフィルタされた雑音エラーと加算する（４２０）。位置評価はそこで出力される（４０９）。
【００２１】
上述のように、本願発明の位置決定装置は、それに入力される加速度評価を用いる。加本願発明の実施例で用いることの出来る速度評価の例は、下記の式１で与えられる。式１は軌道上または地球上の乗り物のような空間内の乗り物の加速度を評価する。
【００２２】
【数１】
【００２３】
式１において、Ｒは乗り物から地球中心までの半径距離であり、Ｒｅ（６３７８．１３７Ｋｍ）は地球の赤道半径であり、μ（０．３９８６ｘ１０６Ｋｍ２／ｓｅｃ２）は重力定数であり、Ωｅ（７．２９２１１５１４７ｘ１０−５ｒａｄ／ｓｅｃ）は地球の回転速度であり、Ｊ２（１．０８２６２９９ｘ１０−３）は地球の重力を記述する帯球関数（zonal harmonics）である。図５は、３次元に対して軌道加速度評価を決定するための式１の実装の流れ図５００を示す。
【００２４】
図５に示されるように、各次元における位置評価は、ブロック５０１に与えられる。Ｒは、逆数にされ重力定数μの平方根と乗算されて、項
【００２５】
【数２】
【００２６】
を形成する。この項はブロック（５０８）で２乗されてμ／Ｒ２を形成し、これはブロック（５１０）でＲで除算されてμ／Ｒ３を形成する。位置評価ベクトル
【００２７】
【数３】
【００２８】
がブロック（５１０）の出力と乗算されて
【００２９】
【数４】
【００３０】
を形成し、これはブロック（５１４）で否定演算されて
【００３１】
【数５】
【００３２】
を形成する。Ｒは逆数にされてブロック（５２０）で地球の半径Ｒｅと乗算されてＲｅ／Ｒを形成し、これは次にブロック（５２２）で２乗されてＲｅ２／Ｒ２を形成する。ブロック（５２２）の出力はＪ２倍され（５２４）、次に１．５倍されて（５２６）項１．５Ｊ２・Ｒｅ２／Ｒ２を形成する。位置評価ｚ＾のｚ成分はブロック（５３４）でＲで除算され、その結果が２乗されて５倍されて
【００３３】
【数６】
【００３４】
を形成する。ブロック（５４８）において、ブロック（５３４）の出力が３から減算（５４６）されて
【００３５】
【数７】
【００３６】
が形成される。ブロック（５３６）において、ブロック（５３４）の出力が１から減算されて
【００３７】
【数８】
【００３８】
が形成される。ブロック（５３６）及び（５４８）の出力はベクトル形式にされ、ブロック（５２６）の出力と乗算（５２８）されて
【００３９】
【数９】
【００４０】
が形成される。ブロック（５２８）の出力は１（５３２）と加算（５３０）されてベクトル
【００４１】
【数１０】
【００４２】
が形成される。ブロック（５１４）の出力は（５３０）の出力と乗算（５１６）されてベクトル
【００４３】
【数１１】
【００４４】
が形成される。ブロック（５４０）のΩｅは（５４２）で２乗され、位置評価（５０１）のｘ及びｙ成分と乗算されて項Ωｅ２ｘ＾及びΩｅ２ｙ＾を形成する。ブロック（５４０）のΩｅもまた２（５５０）及び−２（５５２）と乗算されて、それぞれ項２Ωｅ及び−２Ωｅを形成する。（５５０）および（５５２）の出力は速度評価（５０２）のｙ及びｚ成分と乗算（５５４）されて、項２Ωｅν＾ｙ及び２Ωｅν＾ｚを形成する。（５４４）及び（５５４）の出力は加算（５４５）され、（５５６）の出力０とともに、（５１８）の入力であるベクトル
【００４５】
【数１２】
【００４６】
を形成するために用いられる。（５１８）への入力は加算され式１によって定義された加速評価を形成する（５０５）。
【００４７】
速度雑音エラー及び位置雑音エラーをフィルタするための本願発明の実施例において用いられるフィルタ率は、本願発明の実施例の位置決定装置の能力に影響する。例えば図６Ａ乃至図６Ｄを参照すると、軽くフィルタした位置及び速度雑音エラー信号を用いる例が提供されている。この例では、信号は１０秒の時定数でフィルタされる。特に図６Ａは、ある時間に亘っての位置評価信号６０２の位置エラーのグラフを示す。図示のように、１つの点で１０メートルのエラーが起っている。これは図６Ｂのグラフに示されたＧＰＳ位置信号エラー６０４よりたいして改善されていない。図６Ｃでは、ある時間に亘っての速度評価信号６０６のグラフを示す。図示のように、１０秒の時定数では、１秒当り約０．１５メートルの最大エラーが記録されている。これを図６Ｄに示されたグラフのＧＰＳ速度信号エラー６０８と比較すると、改善が見られる。最大のＧＰＳ信号エラー６０８は１秒当り約０．２９メートルが記録されている。
【００４８】
図７Ａ乃至図７Ｄは、各信号を中程度にフィルタした場合の効果を示している。特にこの実施例では、信号は１００秒の時定数でフィルタされる。図７Ａに示されているように、位置評価信号７０２は最大エラー約７．６メートルを有する。それに比較してＧＰＳ位置信号７０４は、約１０．１メートルの最大エラーを有する。従ってＧＰＳ位置信号に対して実質的な改善が見られる。図７Ｃを参照すると、このグラフの速度評価信号７０５は非常に低い。特に１秒当り約０．０５メートルの最大エラーが記録されている。これを図７ＤのグラフのＧＰＳ速度エラー信号７０８の最大記録エラーと比較すると、大きな改善が見られる。特に図７ＤのＧＰＳ速度エラー信号７０８には約０．２９のエラーが記録されている。
【００４９】
図８Ａ乃至図８Ｄは、各信号を多量にフィルタした場合の効果を示している。特にこの実施例では、信号は１０００秒の時定数でフィルタされる。図８Ａに示されているように、位置評価信号８０２は最大エラー約２０メートルを有する。それに比較してＧＰＳ位置信号８０４は、約１０．１メートルの最大エラーを有する。従ってＧＰＳ位置信号は、位置雑音エラー信号をこの率でフィルタした場合の位置評価信号より正確である。図８Ｃを参照すると、このグラフの速度評価信号８０６はまだ非常に低い。特に１秒当り約０．０４メートルの最大エラーが記録されている。これを図８ＤのグラフのＧＰＳ速度エラー信号８０８の最大記録エラーと比較すると、速度の正確性に大きな改善が見られる。特に図８ＤのＧＰＳ速度エラー信号８０８には約０．２９のエラーが記録されている。しかしながら、位置評価の貧弱な動作の故に、１０００秒の時定数のフィルタは位置評価の決定には望ましくない。従って本願発明の実施例は所望の出力の最適化された正確性を指定するフィルタ率を用いる。
【００５０】
本願発明の航法システムを構成する装置の実施例は、デジタル電子回路やプログラム可能処理装置（例えば特定用途プロセッサ又はコンピュータ・ファームウエア・ソフトウエアのような汎用プロセス、或いはそれらの組み合わせ）で実装され得る。これらの技術を実施する装置には、適切な入出力装置、プログラム可能処理装置、及びそのプログラム可能処理装置で実行するプログラム命令を実体的に実装する記憶媒体が含まれ得る。これらの技術を実施するプロセスには、入力データを処理し適切な出力を発生することによって所望の機能を実行するためのプログラム命令を実行するプログラム可能処理装置によって実行され得る。この技術は、データ記憶システムからデータ及び命令を受け取り、かつそこへデータ及び命令を転送するように、当該データ記憶システムに接続された少なくとも１つのプログラム可能処理装置と、少なくとも１つの入力装置と、少なくとも１つの出力装置とを含むプログラム可能システムで実行され得る１つ以上のプログラムで実装され得る。一般的に処理装置は命令とデータを、読み取り専用メモリ及び／又はランダムアクセス・メモリから受け取る。実体的にコンピュータ・プログラム命令及びデータを実装するために好適な記憶装置には、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュ・メモリ装置のような半導体メモリ装置、内部ハードディスク及び取り外し可能ディスクのような磁気ディスク、磁気―光学ディスク、及びＣＤ−ＲＯＭディスクを含む不揮発性メモリの全ての形式を含む。以上の全ては特殊設計応用特定集積回路（ＡＳＩＣｓ）によって充足され、或いは組み込まれ得る。
【００５１】
特定の実施例が示され説明されたが、当業者には同一の目的を達成するように計算された任意の設計が、示された特定の実施例を置き換え得ることは明白であろう。この出願は、本願発明の全ての適用或いは変形を包含することを意図するものである。従って本願発明は、請求項及びその等価物によってのみ限定されることを明確に意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は本願発明の１つの実施例で用いられる相補フィルタ構造のブロック図である。
【図２】図２は本願発明の１つの実施例の位置決定装置のブロック図である。
【図３】図３は本願発明の１つの実施例の最上位レベルのサミュリンク（sumulink）・ブロック図である。
【図４】図４は本願発明の１つの実施例のカスケード配列相補フィルタの流れ図である。
【図５】図５は本願発明の１つの実施例の軌道加速度評価装置の流れ図である。
【図６Ａ】図６Ａは本願発明の１つの実施例の１０秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図６Ｂ】図６Ｂは本願発明の１つの実施例の１０秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図６Ｃ】図６Ｃは本願発明の１つの実施例の１０秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図６Ｄ】図６Ｄは本願発明の１つの実施例の１０秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図７Ａ】図７Ａは本願発明の１つの実施例の１００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは本願発明の１つの実施例の１００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図７Ｃ】図７Ｃは本願発明の１つの実施例の１００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図７Ｄ】図７Ｄは本願発明の１つの実施例の１００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは本願発明の１つの実施例の１０００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図８Ｂ】図８Ｂは本願発明の１つの実施例の１０００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図８Ｃ】図８Ｃは本願発明の１つの実施例の１０００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【図８Ｄ】図８Ｄは本願発明の１つの実施例の１０００秒の割合におけるフィルタ動作のグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相補フィルタ（４００）を用いる方法であって、
積分加速度評価を決定するために、加速度評価を積分するステップ（４０２）と、
速度雑音エラーを決定するために、積分加速度評価（４０２）からＧＰＳ速度（４０３）を減算するステップ（４０４）と、
速度雑音エラーをフィルタするステップ（４０６）と、及び、
速度評価（４０５）を得るために、フィルタされた速度雑音エラーと積分加速度評価を加算するすてっぷ（４１０）と、
からなる方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記速度雑音エラーをフィルタするステップが更に、
所望の出力に基づいて選択された時定数で前記速度雑音エラーをフィルタする（４０６）ことからなることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、更に、
積分速度評価を決定するために、速度評価を積分するステップ（４１２）と、
位置雑音エラーを決定するために、積分速度評価からＧＰＳ位置（４０７）を減算するステップ（４１４）と、
位置雑音エラーをフィルタするステップ（４１６）と、及び、
位置評価を得るために、フィルタされた位置雑音エラーと積分速度評価を加算するステップ（４２０）と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記位置雑音エラーをフィルタするステップが更に、
所望の出力に基づいた時定数で前記位置雑音エラーをフィルタする（４１６）ことからなることを特徴とする方法。
【請求項５】
相補フィルタ位置決定装置（２００）であって、
積分加速度を決定するために、加速度評価を積分するように適合された第１の積分器（２０２）と、
速度雑音エラーを決定するために、決定された積分加速度評価からＧＰＳ速度を減算するように適合された第１の減算器（２０４）と、
速度雑音エラーをフィルタするように適合された第１のローパス・フィルタ（２０６）と、
速度評価を決定するために、フィルタされた速度雑音エラーと積分加速度評価を加算するように適合された第１の加算器（２０８）と、
を含む第１のフィルタ回路（２０１）と、及び、
積分速度評価を決定するために、速度評価を積分するように適合された第２の積分器（２１０）と、
位置雑音エラーを決定するために、決定された積分速度評価からＧＰＳ位置を減算するように適合された第２の減算器（２１２）と、
位置雑音エラーをフィルタするように適合された第２のローパス・フィルタ（２１４）と、及び、
位置評価を決定するために、フィルタされた位置雑音エラーと積分速度評価を加算するように適合された第２の加算器（２１６）と、
を含む第２のフィルタ回路（２０３）と、
からなる装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、更に、
装置（３００）の出力に対する時間基準を与えるように適合されたクロック（３１４）、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置において、更に、
ＧＰＳ位置を受け取るように適合されたＧＰＳ位置入力ルータ（３０１）と、及び、
ＧＰＳ速度を受け取るように適合されたＧＰＳ速度入力ルータ（３０３）と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項５に記載の装置において、更に、
第１の積分器に加速度評価を与えるように適合された加速度出力（３１１）を含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記加速度出力が更に、
軌道上の乗り物の加速度を３次元で決定するように適合された、軌道加速度方程式機能（５００）を含むことを特徴とする装置。
【請求項１】
相補フィルタ（４００）を用いる方法であって、
積分加速度評価を決定するために、加速度評価を積分するステップ（４０２）と、
速度雑音エラーを決定するために、積分加速度評価（４０２）からＧＰＳ速度（４０３）を減算するステップ（４０４）と、
速度雑音エラーをフィルタするステップ（４０６）と、及び、
速度評価（４０５）を得るために、フィルタされた速度雑音エラーと積分加速度評価を加算するすてっぷ（４１０）と、
からなる方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記速度雑音エラーをフィルタするステップが更に、
所望の出力に基づいて選択された時定数で前記速度雑音エラーをフィルタする（４０６）ことからなることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、更に、
積分速度評価を決定するために、速度評価を積分するステップ（４１２）と、
位置雑音エラーを決定するために、積分速度評価からＧＰＳ位置（４０７）を減算するステップ（４１４）と、
位置雑音エラーをフィルタするステップ（４１６）と、及び、
位置評価を得るために、フィルタされた位置雑音エラーと積分速度評価を加算するステップ（４２０）と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記位置雑音エラーをフィルタするステップが更に、
所望の出力に基づいた時定数で前記位置雑音エラーをフィルタする（４１６）ことからなることを特徴とする方法。
【請求項５】
相補フィルタ位置決定装置（２００）であって、
積分加速度を決定するために、加速度評価を積分するように適合された第１の積分器（２０２）と、
速度雑音エラーを決定するために、決定された積分加速度評価からＧＰＳ速度を減算するように適合された第１の減算器（２０４）と、
速度雑音エラーをフィルタするように適合された第１のローパス・フィルタ（２０６）と、
速度評価を決定するために、フィルタされた速度雑音エラーと積分加速度評価を加算するように適合された第１の加算器（２０８）と、
を含む第１のフィルタ回路（２０１）と、及び、
積分速度評価を決定するために、速度評価を積分するように適合された第２の積分器（２１０）と、
位置雑音エラーを決定するために、決定された積分速度評価からＧＰＳ位置を減算するように適合された第２の減算器（２１２）と、
位置雑音エラーをフィルタするように適合された第２のローパス・フィルタ（２１４）と、及び、
位置評価を決定するために、フィルタされた位置雑音エラーと積分速度評価を加算するように適合された第２の加算器（２１６）と、
を含む第２のフィルタ回路（２０３）と、
からなる装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、更に、
装置（３００）の出力に対する時間基準を与えるように適合されたクロック（３１４）、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５に記載の装置において、更に、
ＧＰＳ位置を受け取るように適合されたＧＰＳ位置入力ルータ（３０１）と、及び、
ＧＰＳ速度を受け取るように適合されたＧＰＳ速度入力ルータ（３０３）と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項５に記載の装置において、更に、
第１の積分器に加速度評価を与えるように適合された加速度出力（３１１）を含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記加速度出力が更に、
軌道上の乗り物の加速度を３次元で決定するように適合された、軌道加速度方程式機能（５００）を含むことを特徴とする装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【公開番号】特開２００７−１３２９３５（Ｐ２００７−１３２９３５Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−２９７９５５（Ｐ２００６−２９７９５５）
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９７９５５（Ｐ２００６−２９７９５５）
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
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