衛星測位システム
【課題】受信可能衛星を捕捉した後に、ユーザ端末の自己位置を算出するための演算処理を短時間で行うことにより、ＴＴＦＦを十分に短縮する。
【解決手段】衛星測位システム１０は、ＧＰＳ測位信号を送信する複数のＧＰＳ衛星１と、受信した測位信号に基づいて生成した補強データを補強情報生成アップリンク局に送信する観測局２と、受信した補強データに基づいて補強メッセージを生成して補強衛星に送信する補強情報生成アップリンク局３と、受信した補強メッセージの補強情報に基づいて、測位信号の搬送波と同じ周波数を補強メッセージでＰＳＫ変調し、δｒ、ψ、λ、δｉ及びδｎの５種類のパラメータを含む信号をＧＰＳ補強ユーザ端末に送信する、例えば、準天頂衛星から構成された補強衛星４と、測位信号を受信するとともに補強衛星４からの信号を受信する補強ユーザ端末５から構成されている。
【解決手段】衛星測位システム１０は、ＧＰＳ測位信号を送信する複数のＧＰＳ衛星１と、受信した測位信号に基づいて生成した補強データを補強情報生成アップリンク局に送信する観測局２と、受信した補強データに基づいて補強メッセージを生成して補強衛星に送信する補強情報生成アップリンク局３と、受信した補強メッセージの補強情報に基づいて、測位信号の搬送波と同じ周波数を補強メッセージでＰＳＫ変調し、δｒ、ψ、λ、δｉ及びδｎの５種類のパラメータを含む信号をＧＰＳ補強ユーザ端末に送信する、例えば、準天頂衛星から構成された補強衛星４と、測位信号を受信するとともに補強衛星４からの信号を受信する補強ユーザ端末５から構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衛星測位システムに係り、詳しくは、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）等の周回衛星を用い、この衛星に準天頂衛星等の補強衛星を組み合わせて用いて測位ユーザの位置を測定する衛星測位システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＧＰＳ衛星を用いて全世界をカバーする衛星測位システムとして、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球衛星航法システム）が普及している。ＧＰＳ衛星は地球の周囲の６つの軌道にそれぞれ４個ずつ計２４個が基本的に配置されて、地球上のＧＰＳ受信機（測位ユーザ端末、以下単にユーザ端末とも称する）に測位信号を送信することで、ＧＰＳ受信機は測位情報を得て２次元あるいは３次元の自己位置を測定する。
【０００３】
ＧＰＳ衛星は、Ｌ１と呼ばれる１、５７５．４２ＭＨｚの搬送波をＣ／Ａ（Coarse and Access）コードと呼ばれる擬似ランダムノイズ符号でスペクトラム拡散変調した信号を、ＧＰＳ受信機向けに送信している。ＧＰＳ受信機はこの信号を受信し、衛星位置情報、搭載原子時計の誤差情報、衛星健康データ等その他の航法データを取得する。また、Ｃ／Ａコード信号を用いてＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信機までの距離を測定し、さらに、これらの航法データ及び距離測定結果を基にＧＰＳ受信機の自己位置を算出する。ＧＰＳ受信機の電源が投入されると、通常のＧＰＳ受信機はＧＰＳ信号に対して捕捉（サーチ）追尾を開始し、測位に必要な数のＧＰＳ衛星（例えば、３次元情報を得る場合では４個）が捕捉できると、捕捉演算を行って測位結果を算出する。このように捕捉演算を行う場合、一般のＧＰＳ衛星システムでは、周知のようにケプラー６要素及びその変化率を組み合わせた１３種類のパラメータを３０秒に１組、ユーザ端末が取得する必要がある。
【０００４】
ここで、電源投入後最初の測位結果を出力するまでの時間はＴＴＦＦ（Time To First Fix：初期位置算出時間）と呼ばれる。このＴＴＦＦを短縮することはユーザ端末の利便性を大きく向上させることになるので重要である。通常、ＧＰＳ受信機は、測位動作中に測位に用いることができたＧＰＳ衛星の衛星識別番号、ＧＰＳ衛星から得た最新の軌道情報、測位を行ったときのＧＰＳ受信機の位置等の各種情報をバックアップメモリに保存する。そして、次回電源を投入したときにはそれらの各種情報を利用して測位対象のＧＰＳ衛星を決定し、補足を開始することで上記のＴＴＦＦを大きく短縮させるようにしている。このような動作開始モードは、ウォームスタート又はホットスタートと呼ばれている。
【０００５】
これに対して、ＧＰＳ受信機が長時間使用されていなかった場合で、測位に利用可能な情報がない状態での動作開始モードをコールドスタートと呼んでいる。このようなコールドスタート時は、全ＧＰＳ衛星について上記したような各種情報がない状態で電源を投入するので、ＧＰＳ受信機は最初からＧＰＳ信号に対する捕捉追尾を開始して、測位に必要な数の衛星が捕捉できるまでサーチを繰り返さなければならず、上記したようなＴＴＦＦが長くなるのが避けられなくなる。このような観点からコールドスタート時には、静止衛星等の補強衛星を介して広範囲にＧＰＳ衛星補強情報を提供するようにしたＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System：静止衛星型衛星航法補強システム）と称される衛星測位システムが実用化されている。
【０００６】
ここで、衛星測位システムにおいて上記のＴＴＦＦを短縮する方法として、２つの手段が考えられる。第１の手段は、ＧＰＳ衛星からの信号の捕捉追尾を開始してから、測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉するまでの時間（サーチ時間）を短縮することである。第２の手段は、ＧＰＳ衛星からの信号の捕捉追尾を開始し、測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉した後に、測位信号に基づいてユーザ端末の自己位置を算出する演算時間を短縮することである。例えば、特許文献１には、前者に対応したコールドスタート時のＴＴＦＦを短縮する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献１の衛星測位システム１００は、図５に示したように、対象領域にて測位情報が受信できるＧＰＳ衛星を検出した結果を送信する地上局装置１０１と、ＧＰＳ衛星からの測位情報の受信及び情報配信衛星としての準天頂衛星１０４からのＧＰＳ衛星情報の受信が可能で、コールドスタート時に全ＧＰＳ衛星の中から測位情報が受信可能な移動端末装置２００を備えている移動体１０２と、地上局装置１０１から送信されたＧＰＳ衛星情報を受信し、対象領域に向けてＧＰＳ衛星情報を配信する準天頂衛星１０４と、全ＧＰＳ衛星のうち地上局装置１０１及び移動端末装置２００で捕捉可能な５機のＧＰＳ衛星１０３ａ〜１０３ｅとから構成されている。
【０００８】
このような構成の衛星測位システム１００では、ＧＰＳ衛星１０３ａ〜１０３ｅから送信された測位情報が地上局装置１０１に到達すると、地上局装置１０１は受信した測位情報の送信元である５個のＧＰＳ衛星１０３ａ〜１０３ｅを特定し、これらのＧＰＳ衛星１０３ａ〜１０３ｅを対象領域で測位情報の受信が可能なＧＰＳ衛星と認定して、準天頂衛星１０４に送信する。準天頂衛星１０４は受信したそれらのＧＰＳ衛星情報を対象領域に向けて送信する。対象領域に存在している移動体１０２の移動端末装置２００では、コールドスタート時に準天頂衛星１０４からＧＰＳ衛星情報を受信すると、受信可能な５個のＧＰＳ衛星１０３ａ〜１０３ｅの中から測位情報を受信すべき少なくとも４個のＧＰＳ衛星を選択し、これらのＧＰＳ衛星から受信した測位情報を用いて自己位置の測位を行う。
【０００９】
したがって、特許文献１に開示された衛星測位システム１００によれば、地上局装置１０１が対象領域で測位情報が受信できるＧＰＳ衛星を受信可能ＧＰＳ衛星として特定し、これら特定のＧＰＳ衛星だけを示すＧＰＳ衛星情報を準天頂衛星１０４を介して対象領域内の移動端末装置２００に通知するため、移動端末装置２００ではそれまで全ＧＰＳ衛星について行っていたＧＰＳ衛星の捕捉処理をそれらの特定したＧＰＳ衛星についてのみ行えばよいので、受信可能ＧＰＳ衛星を捕捉するサーチ時間を短くして、ＴＴＦＦを短縮することができる。
【特許文献１】特開２００４−０２８５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、関連する衛星測位システムでは、測位情報が受信可能ＧＰＳ衛星を地上局装置で特定して、この特定のＧＰＳ衛星だけを示すＧＰＳ衛星情報を準天頂衛星を介して移動端末装置に通知することによりＧＰＳ衛星の捕捉処理を短時間で行うようにしているが、この後にユーザ端末の自己位置を算出するための演算処理を、ケプラー６要素及びその変化率を組み合わせた１３種類のパラメータを取得して行う必要があるので、ＴＴＦＦを短縮するには一定の制約を受ける、という問題がある。
すなわち、特許文献１に開示されている衛星測位システム１００は、前記の第１の手段を実現することで、受信可能ＧＰＳ衛星を捕捉するサーチ時間を短くしてコールドスタート時のＴＴＦＦの短縮を図るようにしているが、受信可能衛星捕捉後にユーザ端末の自己位置を算出するための演算処理を行うには、関連技術一般に行われているケプラー６要素及びその変化率を組み合わせた１３種類のパラメータを取得しなければならないので、結果的にＴＴＦＦを十分に短縮するのが難しくなる。
【００１１】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、受信可能衛星を捕捉した後に、衛星軌道情報を短時間で取得してユーザ端末の自己位置を算出するための演算処理を短時間で行うことにより、ＴＴＦＦを十分に短縮することができるようにした衛星測位システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、この発明の構成は、周回衛星に補強衛星を組み合わせて測位ユーザ端末の自己位置を測定する衛星測位システムに係り、地球の周囲に配置され測位信号を送信する複数の前記周回衛星と、受信した前記測位信号に基づいて生成した補強データを補強情報生成部に送信する観測部と、受信した前記補強データに基づいて補強メッセージを生成して前記補強衛星に送信する補強情報生成部と、受信した前記補強メッセージの補強情報に基づいて、前記周回衛星から送信される前記測位信号の搬送波と同じ周波数を前記補強メッセージで変調し、少なくとも、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ及び相対運動δｎのパラメータを含む信号を補強ユーザ端末に送信する前記補強衛星と、前記測位信号を受信するとともに、前記補強衛星からの信号を受信する補強ユーザ端末とから構成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
このように、この発明の構成によれば、関連技術では、ケプラー６要素とその変化率を含む１３種類のパラメータを測位に必要なＧＰＳ衛星それぞれから受信していたのを、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ、相対運動δｎの少なくとも５種類のパラメータを補強衛星から受信し、しかもδｒ、ψ、λの３種類のパラメータは基準値である定数との差分をとり微少量としているので、測位演算に必要なデータ量を衛星あたり関連技術のそれの略１／３に低減することにより、受信可能衛星を捕捉した後に、ユーザ端末位置を算出するための衛星軌道情報を短時間で取得することができ、コールドスタート時のＴＴＦＦを十分に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
衛星測位システム１０は、地球の周囲に配置されＧＰＳ測位信号を送信する複数のＧＰＳ衛星１と、ＧＰＳ衛星１から受信した測位信号に基づいて生成した補強データを補強情報生成アップリンク局に送信する観測局２と、観測局２から受信した補強データに基づいて補強メッセージを生成して補強衛星に送信する補強情報生成アップリンク局３と、補強情報生成アップリンク局３から受信した補強メッセージの補強情報に基づいて、ＧＰＳ衛星１から送信される測位信号の搬送波と同じ周波数を補強メッセージでＰＳＫ変調し、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ及び相対運動δｎの５種類のパラメータを含む信号をＧＰＳ補強ユーザ端末に送信する、例えば、準天頂衛星から構成された補強衛星４と、ＧＰＳ衛星１からの測位信号を受信するとともに、補強衛星４からの信号を受信するＧＰＳ受信機等から構成された補強ユーザ端末５から構成されている。
【実施形態１】
【００１５】
図１は、この発明の実施形態１である衛星測位システムの概略構成を示す構成図、図２は図１の主要部である補強情報生成アップリンク局の具体的構成を示すブロック図、図３は本実施形態１の衛星測位システムの動作における補強メッセージを示すタイムチャート（ａ）及び関連技術における航法データを示すタイムチャート（ｂ）である。
この実施形態１である衛星測位システム１０は、地球の周囲に配置されＧＰＳ測位信号（単に測位信号と称する）を送信する複数のＧＰＳ衛星１と、ＧＰＳ衛星１から受信した測位信号に基づいて生成した補強データ（ＧＰＳデータ）を補強情報生成アップリンク局に送信する観測局（観測部）２と、観測局２から受信した補強データに基づいて補強メッセージを生成して補強衛星に送信（アップリンク）する補強情報生成アップリンク局（補強情報生成部）３と、補強情報生成アップリンク局３から受信した補強メッセージの補強情報に基づいて、ＧＰＳ衛星１から送信される測位信号の搬送波と同じ周波数を補強メッセージでＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調し、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ及び相対運動δｎの少なくとも５種類のパラメータを含む信号をＧＰＳ補強ユーザ端末（補強ユーザ端末）に送信する、例えば、準天頂衛星から構成された補強衛星４と、ＧＰＳ衛星１からの測位信号を受信するとともに、補強衛星４からの信号を受信するＧＰＳ受信機等から構成された補強ユーザ端末５から構成されている。ここで、補強ユーザ端末５は、補強衛星４から送信された信号の補強メッセージを使って高速測位計算を行う。
【００１６】
ここで、補強情報生成アップリンク局３は、図２に示すように、ＧＰＳデータに基づいて補強メッセージを生成するデータ処理用計算機部１１と、生成された補強メッセージを補強衛星４にアップリンクする補強メッセージアップリンク設備部１２とから構成される。また、データ処理用計算機部１１は、観測局２から受信したＧＰＳデータの前処理を行う前処理部１１Ａと、前処理されたＧＰＳデータの軌道時計誤差を推定する軌道時計推定処理部１１Ｂと、前処理されたＧＰＳデータの電離層遅延を推定する電離層遅延推定処理部１１Ｃと、それぞれの推定処理されたＧＰＳデータを補強メッセージの形式に編集するメッセージ生成処理部１１Ｄと、補強メッセージを検証処理してパスさせるメッセージ検証処理部１１Ｅとから構成されている。
【００１７】
さらに、補強メッセージアップリンク設備部１２は、アップリンク信号を生成する信号発生部１２Ａと、データ処理用計算機部１２から出力された補強メッセージによりアップリンク信号の変調を行う変調部１２Ｂと、変調された信号を必要な電力レベルまで増幅する電力増幅部１２Ｃと、電力増幅部１２Ｃから出力された変調信号を補強衛星４にアップリンクするアップリンク用アンテナ１２Ｄとから構成されている。
【００１８】
次に、本実施形態１の衛星測位システム１０の動作について、補強情報生成アップリンク局３のデータ処理用計算機部１１のメッセージ生成処理部１１Ｄを参照して説明する。ここで、関連技術におけるＧＰＳ航法データのうち、測位演算に必要な衛星数は最低でも４個なので、必要なデータ量は３６００ビット以上となる。一方、本実施形態１の衛星測位システム１０における補強衛星４では、巡回符号ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）や順方向誤り訂正符号ＦＥＣ（Forward Error Correction）を用いて、ＧＰＳ衛星の航法データ（５０ビット）の５倍の２５０ビットのデータ伝送速度を達成しているとはいえ、全く同じ形式でデータを送ったのでは、上記したＴＴＦＦの時間短縮の効果は期待できない。したがって、本実施形態１では、以下の新方式により１衛星あたりのデータ量を削減して時間短縮を図っている。
【００１９】
本実施形態１では、図３（ａ）から明らかなように、５秒に１回軌道時計情報を送付するようにして、衛星の軌道の時間変化の詳細な情報を送ることを省略し、慣性系の衛星位置を表す局座標による位置情報を送信する。このための軌道情報定義時刻での衛星位置をｒ（地心距離）、ψ（地心緯度）、λ（地心経度）の３種類のパラメータで表現する。ここで、地心を原点とした地球固定座標系ＥＣＥＦ（Earth Centered Earth Fixed）を基準としたＧＰＳ衛星の軌道位置ｘ、ｙ、ｚは、式（１）、（２）、（３）で定義される。
【００２０】
ｘ＝ｒ・ｃｏｓψ・ｃｏｓλ ……（１）
【００２１】
ｙ＝ｒ・ｃｏｓψ・ｓｉｎλ ……（２）
【００２２】
ｚ＝ｒ・ｓｉｎψ ……（３）
【００２３】
ここで、ＧＰＳ衛星の軌道は離心率が０に近く、平均的な地心距離と実際の地心距離との差δＲを、衛星からの送信パラメータとして選ぶことによって、同じ精度を保ちながら有効桁数を減らすことが可能になる。このような変数を選択したのは、補強測位に必要なデータ量を削減するためである。すなわち、補強情報としての衛星から送る相対的な地心距離δｒは、式（４）で定義される。
【００２４】
δｒ＝ｒ−ｒＯ ……（４）
ここで、ｒＯはＧＰＳ衛星の平均的な地心距離（定数）で、地心距離ｒと比較しても地心距離δｒは絶対値が１００００分の１以下の微小量のため、このような形式を採用することによってデータ量を削減することができる。また、その時点での軌道情報の定義時刻から次の軌道情報更新までの位置データについては、定義時刻の衛星位置を通るＧＰＳ衛星の標準ケプラー運動で近似する。すなわち、ＧＰＳ衛星の軌道傾斜角ｉがわかれば、上記軌道位置ｘ、ｙ、ｚを通るＧＰＳ衛星の軌道面は一意に定義され、実際の平均軌道傾斜角ｉＯとの差δｉ（相対軌道傾斜角、式（５））を補強メッセージとしてユーザ端末に送信する。また、軌道面の運動に関しては、標準軌道の平均運動ｎＯに対して、実際の平均運動ｎとの差δｎ（相対運動、式（６））を補強メッセージとしてユーザ端末に送信する。
【００２５】
δｉ＝ｉ−ｉＯ ……（５）
【００２６】
δｎ＝ｎ−ｎＯ ……（６）
【００２７】
本実施形態１の衛星測位システム１０における補強メッセージを使って、測位演算に必要な軌道時計情報と電離層情報を取得するには、図３（ａ）から明らかなように、３〜５秒で終了する。すなわち、最長でも軌道時計情報は４秒で、電離層情報は１秒での計５秒で終了する。これに対して、関連技術では、測位演算に必要なパラメータのうち軌道時計情報を取得するだけでも、１８〜３０秒かかることになる。さらに、電離層情報を取得するには最長で１２分３０秒かかることになる。これは、電離層情報がサブフレーム４に２５回に１回しか出現しないためである。
【００２８】
すなわち、本実施形態１の衛星測位システム１０によれば、新しい補強メッセージ方式による相対値送信と基準エポック認識，軌道位置情報高頻度送信によって、ＧＰＳ衛星を用いた測位計算に必要な情報を高速高頻度で取得できるため、コールドスタート時にユーザ端末は迅速に自己位置を算出することができる。図３（ａ）、（ｂ）のタイムチャートからわかるように、最良のタイミングでデータを取得し始めた場合に３秒（関連技術におけるＧＰＳ衛星測位では２４秒）、最長の状態において５秒（関連技術では７５０秒）で必要なデータを補強衛星から受信することが可能となる。
【００２９】
このように、本実施形態１の衛星測位システム１０によれば、関連技術では、ケプラー６要素とその変化率を含む１３種類のパラメータを測位に必要なＧＰＳ衛星それぞれから受信していたのを、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ、相対運動δｎの５種類のパラメータを補強衛星から受信し、しかもδｒ、ψ、λの３種類のパラメータは基準値である定数との差分をとり微少量としているので、測位演算に必要なデータ量を１衛星あたり関連技術のそれの略１／３に低減することにより、受信可能衛星を捕捉した後に、ユーザ端末位置を算出するための衛星軌道情報を短時間で取得することができ、コールドスタート時のＴＴＦＦを十分に短縮することができる。
【実施形態２】
【００３０】
図４は、この発明の実施形態２である衛星測位システムの主要部である補強情報生成アップリンク局の他の具体的構成を示すブロック図である。この例の衛星測位システムの構成が、上述した実施形態２の構成と大きく異なるところは、測位対象地域を地球の周囲の一部に限定するようにした点である。
この実施形態２である衛星測位システムは、実施形態１における補強情報生成アップリンク局３のデータ処理用計算機部１１のメッセージ生成処理部１１Ｄが、軌道位置データ形式変換処理部１３Ａと、軌道速度データ形式変換処理部１３Ｂと、ノミナル値からの差分データ算出処理部１３Ｃと、補強メッセージ編集処理部１３Ｄと、可視条件を考慮した衛星選択処理部１３Ｅと、電離層補正情報生成処理部１３Ｆとから構成される。
【００３１】
このような構成の本実施形態２による衛星測位システムによれば、測位対象地域を地球の周囲の一部である例えば、日本全土に限定することにより、全ＧＰＳ衛星の情報を衛星から送信するのではなく、対象地域から規定仰角以上の衛星のみの情報を選択的に送信することによって、さらにデータ量を削減することが可能となる。また、同時刻にＧＰＳ衛星から送信されている情報は、だぶって補強衛星から送信されることがないように配慮することができる。
【００３２】
このように、本実施形態２の衛星測位システムによれば、測位対象地域を地球の周囲の一部に限定することにより、実施形態１と略同様な効果が得られるとともに、対象地域から規定仰角以上の衛星のみの情報を選択的に送信することによって、さらにデータ量を削減することが可能となる。
【００３３】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、測位衛星としてはＧＰＳ衛星を用いる例で説明したが同じように機能する衛星であればこれに限らずに、ロシアで実用化されているグロナス（GLONASS）衛星、あるいは欧州連合（EU）及び欧州宇宙機関で計画されているガリレオ（GALILEO）衛星等のその他の測位用衛星に適用することができる。また、補強衛星としては準天頂衛星を用いる例で説明したがこれに限らずに、他の周回衛星あるいは静止衛星等を利用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施形態１である衛星測位システムの概略構成を示す構成図である。
【図２】図１の主要部である補強情報生成アップリンク局の具体的構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態１の衛星測位システムの動作における補強メッセージを示すタイムチャート（ａ）及び関連技術における航法メッセージを示すタイムチャート（ｂ）である。
【図４】この発明の実施形態２である衛星測位システムの主要部である補強情報生成アップリンク局の他の具体的構成を示すブロック図である。
【図５】関連技術としての衛星測位システムの概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ ＧＰＳ衛星（周回衛星）
２ 観測局（観測部）
３ 補強情報生成アップリンク局（補強情報生成部）
４ 補強衛星
１０ 衛星測位システム
１１ データ処理用計算機部
１１Ａ 前処理部
１１Ｂ 軌道時計推定処理部
１１Ｃ 電離層遅延推定処理部
１１Ｄ メッセージ生成処理部
１１Ｅ メッセージ検証処理部
１２ 補強メッセージアップリンク設備部
１２Ａ 信号発生部
１２Ｂ 変調部
１２Ｃ 電力増幅部
１２Ｄ アップリンク用アンテナ
１３Ａ 軌道位置データ形式変換処理部
１３Ｂ 軌道速度データ形式変換処理部
１３Ｃ ノミナル値からの差分データ算出処理部
１３Ｄ 補強メッセージ編集処理部
１３Ｅ 可視条件を考慮した衛星選択処理部
１３Ｆ 電離層補正情報生成処理部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衛星測位システムに係り、詳しくは、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）等の周回衛星を用い、この衛星に準天頂衛星等の補強衛星を組み合わせて用いて測位ユーザの位置を測定する衛星測位システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＧＰＳ衛星を用いて全世界をカバーする衛星測位システムとして、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球衛星航法システム）が普及している。ＧＰＳ衛星は地球の周囲の６つの軌道にそれぞれ４個ずつ計２４個が基本的に配置されて、地球上のＧＰＳ受信機（測位ユーザ端末、以下単にユーザ端末とも称する）に測位信号を送信することで、ＧＰＳ受信機は測位情報を得て２次元あるいは３次元の自己位置を測定する。
【０００３】
ＧＰＳ衛星は、Ｌ１と呼ばれる１、５７５．４２ＭＨｚの搬送波をＣ／Ａ（Coarse and Access）コードと呼ばれる擬似ランダムノイズ符号でスペクトラム拡散変調した信号を、ＧＰＳ受信機向けに送信している。ＧＰＳ受信機はこの信号を受信し、衛星位置情報、搭載原子時計の誤差情報、衛星健康データ等その他の航法データを取得する。また、Ｃ／Ａコード信号を用いてＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信機までの距離を測定し、さらに、これらの航法データ及び距離測定結果を基にＧＰＳ受信機の自己位置を算出する。ＧＰＳ受信機の電源が投入されると、通常のＧＰＳ受信機はＧＰＳ信号に対して捕捉（サーチ）追尾を開始し、測位に必要な数のＧＰＳ衛星（例えば、３次元情報を得る場合では４個）が捕捉できると、捕捉演算を行って測位結果を算出する。このように捕捉演算を行う場合、一般のＧＰＳ衛星システムでは、周知のようにケプラー６要素及びその変化率を組み合わせた１３種類のパラメータを３０秒に１組、ユーザ端末が取得する必要がある。
【０００４】
ここで、電源投入後最初の測位結果を出力するまでの時間はＴＴＦＦ（Time To First Fix：初期位置算出時間）と呼ばれる。このＴＴＦＦを短縮することはユーザ端末の利便性を大きく向上させることになるので重要である。通常、ＧＰＳ受信機は、測位動作中に測位に用いることができたＧＰＳ衛星の衛星識別番号、ＧＰＳ衛星から得た最新の軌道情報、測位を行ったときのＧＰＳ受信機の位置等の各種情報をバックアップメモリに保存する。そして、次回電源を投入したときにはそれらの各種情報を利用して測位対象のＧＰＳ衛星を決定し、補足を開始することで上記のＴＴＦＦを大きく短縮させるようにしている。このような動作開始モードは、ウォームスタート又はホットスタートと呼ばれている。
【０００５】
これに対して、ＧＰＳ受信機が長時間使用されていなかった場合で、測位に利用可能な情報がない状態での動作開始モードをコールドスタートと呼んでいる。このようなコールドスタート時は、全ＧＰＳ衛星について上記したような各種情報がない状態で電源を投入するので、ＧＰＳ受信機は最初からＧＰＳ信号に対する捕捉追尾を開始して、測位に必要な数の衛星が捕捉できるまでサーチを繰り返さなければならず、上記したようなＴＴＦＦが長くなるのが避けられなくなる。このような観点からコールドスタート時には、静止衛星等の補強衛星を介して広範囲にＧＰＳ衛星補強情報を提供するようにしたＳＢＡＳ（Satellite Based Augmentation System：静止衛星型衛星航法補強システム）と称される衛星測位システムが実用化されている。
【０００６】
ここで、衛星測位システムにおいて上記のＴＴＦＦを短縮する方法として、２つの手段が考えられる。第１の手段は、ＧＰＳ衛星からの信号の捕捉追尾を開始してから、測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉するまでの時間（サーチ時間）を短縮することである。第２の手段は、ＧＰＳ衛星からの信号の捕捉追尾を開始し、測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉した後に、測位信号に基づいてユーザ端末の自己位置を算出する演算時間を短縮することである。例えば、特許文献１には、前者に対応したコールドスタート時のＴＴＦＦを短縮する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献１の衛星測位システム１００は、図５に示したように、対象領域にて測位情報が受信できるＧＰＳ衛星を検出した結果を送信する地上局装置１０１と、ＧＰＳ衛星からの測位情報の受信及び情報配信衛星としての準天頂衛星１０４からのＧＰＳ衛星情報の受信が可能で、コールドスタート時に全ＧＰＳ衛星の中から測位情報が受信可能な移動端末装置２００を備えている移動体１０２と、地上局装置１０１から送信されたＧＰＳ衛星情報を受信し、対象領域に向けてＧＰＳ衛星情報を配信する準天頂衛星１０４と、全ＧＰＳ衛星のうち地上局装置１０１及び移動端末装置２００で捕捉可能な５機のＧＰＳ衛星１０３ａ〜１０３ｅとから構成されている。
【０００８】
このような構成の衛星測位システム１００では、ＧＰＳ衛星１０３ａ〜１０３ｅから送信された測位情報が地上局装置１０１に到達すると、地上局装置１０１は受信した測位情報の送信元である５個のＧＰＳ衛星１０３ａ〜１０３ｅを特定し、これらのＧＰＳ衛星１０３ａ〜１０３ｅを対象領域で測位情報の受信が可能なＧＰＳ衛星と認定して、準天頂衛星１０４に送信する。準天頂衛星１０４は受信したそれらのＧＰＳ衛星情報を対象領域に向けて送信する。対象領域に存在している移動体１０２の移動端末装置２００では、コールドスタート時に準天頂衛星１０４からＧＰＳ衛星情報を受信すると、受信可能な５個のＧＰＳ衛星１０３ａ〜１０３ｅの中から測位情報を受信すべき少なくとも４個のＧＰＳ衛星を選択し、これらのＧＰＳ衛星から受信した測位情報を用いて自己位置の測位を行う。
【０００９】
したがって、特許文献１に開示された衛星測位システム１００によれば、地上局装置１０１が対象領域で測位情報が受信できるＧＰＳ衛星を受信可能ＧＰＳ衛星として特定し、これら特定のＧＰＳ衛星だけを示すＧＰＳ衛星情報を準天頂衛星１０４を介して対象領域内の移動端末装置２００に通知するため、移動端末装置２００ではそれまで全ＧＰＳ衛星について行っていたＧＰＳ衛星の捕捉処理をそれらの特定したＧＰＳ衛星についてのみ行えばよいので、受信可能ＧＰＳ衛星を捕捉するサーチ時間を短くして、ＴＴＦＦを短縮することができる。
【特許文献１】特開２００４−０２８５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、関連する衛星測位システムでは、測位情報が受信可能ＧＰＳ衛星を地上局装置で特定して、この特定のＧＰＳ衛星だけを示すＧＰＳ衛星情報を準天頂衛星を介して移動端末装置に通知することによりＧＰＳ衛星の捕捉処理を短時間で行うようにしているが、この後にユーザ端末の自己位置を算出するための演算処理を、ケプラー６要素及びその変化率を組み合わせた１３種類のパラメータを取得して行う必要があるので、ＴＴＦＦを短縮するには一定の制約を受ける、という問題がある。
すなわち、特許文献１に開示されている衛星測位システム１００は、前記の第１の手段を実現することで、受信可能ＧＰＳ衛星を捕捉するサーチ時間を短くしてコールドスタート時のＴＴＦＦの短縮を図るようにしているが、受信可能衛星捕捉後にユーザ端末の自己位置を算出するための演算処理を行うには、関連技術一般に行われているケプラー６要素及びその変化率を組み合わせた１３種類のパラメータを取得しなければならないので、結果的にＴＴＦＦを十分に短縮するのが難しくなる。
【００１１】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、受信可能衛星を捕捉した後に、衛星軌道情報を短時間で取得してユーザ端末の自己位置を算出するための演算処理を短時間で行うことにより、ＴＴＦＦを十分に短縮することができるようにした衛星測位システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、この発明の構成は、周回衛星に補強衛星を組み合わせて測位ユーザ端末の自己位置を測定する衛星測位システムに係り、地球の周囲に配置され測位信号を送信する複数の前記周回衛星と、受信した前記測位信号に基づいて生成した補強データを補強情報生成部に送信する観測部と、受信した前記補強データに基づいて補強メッセージを生成して前記補強衛星に送信する補強情報生成部と、受信した前記補強メッセージの補強情報に基づいて、前記周回衛星から送信される前記測位信号の搬送波と同じ周波数を前記補強メッセージで変調し、少なくとも、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ及び相対運動δｎのパラメータを含む信号を補強ユーザ端末に送信する前記補強衛星と、前記測位信号を受信するとともに、前記補強衛星からの信号を受信する補強ユーザ端末とから構成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
このように、この発明の構成によれば、関連技術では、ケプラー６要素とその変化率を含む１３種類のパラメータを測位に必要なＧＰＳ衛星それぞれから受信していたのを、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ、相対運動δｎの少なくとも５種類のパラメータを補強衛星から受信し、しかもδｒ、ψ、λの３種類のパラメータは基準値である定数との差分をとり微少量としているので、測位演算に必要なデータ量を衛星あたり関連技術のそれの略１／３に低減することにより、受信可能衛星を捕捉した後に、ユーザ端末位置を算出するための衛星軌道情報を短時間で取得することができ、コールドスタート時のＴＴＦＦを十分に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
衛星測位システム１０は、地球の周囲に配置されＧＰＳ測位信号を送信する複数のＧＰＳ衛星１と、ＧＰＳ衛星１から受信した測位信号に基づいて生成した補強データを補強情報生成アップリンク局に送信する観測局２と、観測局２から受信した補強データに基づいて補強メッセージを生成して補強衛星に送信する補強情報生成アップリンク局３と、補強情報生成アップリンク局３から受信した補強メッセージの補強情報に基づいて、ＧＰＳ衛星１から送信される測位信号の搬送波と同じ周波数を補強メッセージでＰＳＫ変調し、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ及び相対運動δｎの５種類のパラメータを含む信号をＧＰＳ補強ユーザ端末に送信する、例えば、準天頂衛星から構成された補強衛星４と、ＧＰＳ衛星１からの測位信号を受信するとともに、補強衛星４からの信号を受信するＧＰＳ受信機等から構成された補強ユーザ端末５から構成されている。
【実施形態１】
【００１５】
図１は、この発明の実施形態１である衛星測位システムの概略構成を示す構成図、図２は図１の主要部である補強情報生成アップリンク局の具体的構成を示すブロック図、図３は本実施形態１の衛星測位システムの動作における補強メッセージを示すタイムチャート（ａ）及び関連技術における航法データを示すタイムチャート（ｂ）である。
この実施形態１である衛星測位システム１０は、地球の周囲に配置されＧＰＳ測位信号（単に測位信号と称する）を送信する複数のＧＰＳ衛星１と、ＧＰＳ衛星１から受信した測位信号に基づいて生成した補強データ（ＧＰＳデータ）を補強情報生成アップリンク局に送信する観測局（観測部）２と、観測局２から受信した補強データに基づいて補強メッセージを生成して補強衛星に送信（アップリンク）する補強情報生成アップリンク局（補強情報生成部）３と、補強情報生成アップリンク局３から受信した補強メッセージの補強情報に基づいて、ＧＰＳ衛星１から送信される測位信号の搬送波と同じ周波数を補強メッセージでＰＳＫ（Phase Shift Keying）変調し、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ及び相対運動δｎの少なくとも５種類のパラメータを含む信号をＧＰＳ補強ユーザ端末（補強ユーザ端末）に送信する、例えば、準天頂衛星から構成された補強衛星４と、ＧＰＳ衛星１からの測位信号を受信するとともに、補強衛星４からの信号を受信するＧＰＳ受信機等から構成された補強ユーザ端末５から構成されている。ここで、補強ユーザ端末５は、補強衛星４から送信された信号の補強メッセージを使って高速測位計算を行う。
【００１６】
ここで、補強情報生成アップリンク局３は、図２に示すように、ＧＰＳデータに基づいて補強メッセージを生成するデータ処理用計算機部１１と、生成された補強メッセージを補強衛星４にアップリンクする補強メッセージアップリンク設備部１２とから構成される。また、データ処理用計算機部１１は、観測局２から受信したＧＰＳデータの前処理を行う前処理部１１Ａと、前処理されたＧＰＳデータの軌道時計誤差を推定する軌道時計推定処理部１１Ｂと、前処理されたＧＰＳデータの電離層遅延を推定する電離層遅延推定処理部１１Ｃと、それぞれの推定処理されたＧＰＳデータを補強メッセージの形式に編集するメッセージ生成処理部１１Ｄと、補強メッセージを検証処理してパスさせるメッセージ検証処理部１１Ｅとから構成されている。
【００１７】
さらに、補強メッセージアップリンク設備部１２は、アップリンク信号を生成する信号発生部１２Ａと、データ処理用計算機部１２から出力された補強メッセージによりアップリンク信号の変調を行う変調部１２Ｂと、変調された信号を必要な電力レベルまで増幅する電力増幅部１２Ｃと、電力増幅部１２Ｃから出力された変調信号を補強衛星４にアップリンクするアップリンク用アンテナ１２Ｄとから構成されている。
【００１８】
次に、本実施形態１の衛星測位システム１０の動作について、補強情報生成アップリンク局３のデータ処理用計算機部１１のメッセージ生成処理部１１Ｄを参照して説明する。ここで、関連技術におけるＧＰＳ航法データのうち、測位演算に必要な衛星数は最低でも４個なので、必要なデータ量は３６００ビット以上となる。一方、本実施形態１の衛星測位システム１０における補強衛星４では、巡回符号ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）や順方向誤り訂正符号ＦＥＣ（Forward Error Correction）を用いて、ＧＰＳ衛星の航法データ（５０ビット）の５倍の２５０ビットのデータ伝送速度を達成しているとはいえ、全く同じ形式でデータを送ったのでは、上記したＴＴＦＦの時間短縮の効果は期待できない。したがって、本実施形態１では、以下の新方式により１衛星あたりのデータ量を削減して時間短縮を図っている。
【００１９】
本実施形態１では、図３（ａ）から明らかなように、５秒に１回軌道時計情報を送付するようにして、衛星の軌道の時間変化の詳細な情報を送ることを省略し、慣性系の衛星位置を表す局座標による位置情報を送信する。このための軌道情報定義時刻での衛星位置をｒ（地心距離）、ψ（地心緯度）、λ（地心経度）の３種類のパラメータで表現する。ここで、地心を原点とした地球固定座標系ＥＣＥＦ（Earth Centered Earth Fixed）を基準としたＧＰＳ衛星の軌道位置ｘ、ｙ、ｚは、式（１）、（２）、（３）で定義される。
【００２０】
ｘ＝ｒ・ｃｏｓψ・ｃｏｓλ ……（１）
【００２１】
ｙ＝ｒ・ｃｏｓψ・ｓｉｎλ ……（２）
【００２２】
ｚ＝ｒ・ｓｉｎψ ……（３）
【００２３】
ここで、ＧＰＳ衛星の軌道は離心率が０に近く、平均的な地心距離と実際の地心距離との差δＲを、衛星からの送信パラメータとして選ぶことによって、同じ精度を保ちながら有効桁数を減らすことが可能になる。このような変数を選択したのは、補強測位に必要なデータ量を削減するためである。すなわち、補強情報としての衛星から送る相対的な地心距離δｒは、式（４）で定義される。
【００２４】
δｒ＝ｒ−ｒＯ ……（４）
ここで、ｒＯはＧＰＳ衛星の平均的な地心距離（定数）で、地心距離ｒと比較しても地心距離δｒは絶対値が１００００分の１以下の微小量のため、このような形式を採用することによってデータ量を削減することができる。また、その時点での軌道情報の定義時刻から次の軌道情報更新までの位置データについては、定義時刻の衛星位置を通るＧＰＳ衛星の標準ケプラー運動で近似する。すなわち、ＧＰＳ衛星の軌道傾斜角ｉがわかれば、上記軌道位置ｘ、ｙ、ｚを通るＧＰＳ衛星の軌道面は一意に定義され、実際の平均軌道傾斜角ｉＯとの差δｉ（相対軌道傾斜角、式（５））を補強メッセージとしてユーザ端末に送信する。また、軌道面の運動に関しては、標準軌道の平均運動ｎＯに対して、実際の平均運動ｎとの差δｎ（相対運動、式（６））を補強メッセージとしてユーザ端末に送信する。
【００２５】
δｉ＝ｉ−ｉＯ ……（５）
【００２６】
δｎ＝ｎ−ｎＯ ……（６）
【００２７】
本実施形態１の衛星測位システム１０における補強メッセージを使って、測位演算に必要な軌道時計情報と電離層情報を取得するには、図３（ａ）から明らかなように、３〜５秒で終了する。すなわち、最長でも軌道時計情報は４秒で、電離層情報は１秒での計５秒で終了する。これに対して、関連技術では、測位演算に必要なパラメータのうち軌道時計情報を取得するだけでも、１８〜３０秒かかることになる。さらに、電離層情報を取得するには最長で１２分３０秒かかることになる。これは、電離層情報がサブフレーム４に２５回に１回しか出現しないためである。
【００２８】
すなわち、本実施形態１の衛星測位システム１０によれば、新しい補強メッセージ方式による相対値送信と基準エポック認識，軌道位置情報高頻度送信によって、ＧＰＳ衛星を用いた測位計算に必要な情報を高速高頻度で取得できるため、コールドスタート時にユーザ端末は迅速に自己位置を算出することができる。図３（ａ）、（ｂ）のタイムチャートからわかるように、最良のタイミングでデータを取得し始めた場合に３秒（関連技術におけるＧＰＳ衛星測位では２４秒）、最長の状態において５秒（関連技術では７５０秒）で必要なデータを補強衛星から受信することが可能となる。
【００２９】
このように、本実施形態１の衛星測位システム１０によれば、関連技術では、ケプラー６要素とその変化率を含む１３種類のパラメータを測位に必要なＧＰＳ衛星それぞれから受信していたのを、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ、相対運動δｎの５種類のパラメータを補強衛星から受信し、しかもδｒ、ψ、λの３種類のパラメータは基準値である定数との差分をとり微少量としているので、測位演算に必要なデータ量を１衛星あたり関連技術のそれの略１／３に低減することにより、受信可能衛星を捕捉した後に、ユーザ端末位置を算出するための衛星軌道情報を短時間で取得することができ、コールドスタート時のＴＴＦＦを十分に短縮することができる。
【実施形態２】
【００３０】
図４は、この発明の実施形態２である衛星測位システムの主要部である補強情報生成アップリンク局の他の具体的構成を示すブロック図である。この例の衛星測位システムの構成が、上述した実施形態２の構成と大きく異なるところは、測位対象地域を地球の周囲の一部に限定するようにした点である。
この実施形態２である衛星測位システムは、実施形態１における補強情報生成アップリンク局３のデータ処理用計算機部１１のメッセージ生成処理部１１Ｄが、軌道位置データ形式変換処理部１３Ａと、軌道速度データ形式変換処理部１３Ｂと、ノミナル値からの差分データ算出処理部１３Ｃと、補強メッセージ編集処理部１３Ｄと、可視条件を考慮した衛星選択処理部１３Ｅと、電離層補正情報生成処理部１３Ｆとから構成される。
【００３１】
このような構成の本実施形態２による衛星測位システムによれば、測位対象地域を地球の周囲の一部である例えば、日本全土に限定することにより、全ＧＰＳ衛星の情報を衛星から送信するのではなく、対象地域から規定仰角以上の衛星のみの情報を選択的に送信することによって、さらにデータ量を削減することが可能となる。また、同時刻にＧＰＳ衛星から送信されている情報は、だぶって補強衛星から送信されることがないように配慮することができる。
【００３２】
このように、本実施形態２の衛星測位システムによれば、測位対象地域を地球の周囲の一部に限定することにより、実施形態１と略同様な効果が得られるとともに、対象地域から規定仰角以上の衛星のみの情報を選択的に送信することによって、さらにデータ量を削減することが可能となる。
【００３３】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、測位衛星としてはＧＰＳ衛星を用いる例で説明したが同じように機能する衛星であればこれに限らずに、ロシアで実用化されているグロナス（GLONASS）衛星、あるいは欧州連合（EU）及び欧州宇宙機関で計画されているガリレオ（GALILEO）衛星等のその他の測位用衛星に適用することができる。また、補強衛星としては準天頂衛星を用いる例で説明したがこれに限らずに、他の周回衛星あるいは静止衛星等を利用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施形態１である衛星測位システムの概略構成を示す構成図である。
【図２】図１の主要部である補強情報生成アップリンク局の具体的構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態１の衛星測位システムの動作における補強メッセージを示すタイムチャート（ａ）及び関連技術における航法メッセージを示すタイムチャート（ｂ）である。
【図４】この発明の実施形態２である衛星測位システムの主要部である補強情報生成アップリンク局の他の具体的構成を示すブロック図である。
【図５】関連技術としての衛星測位システムの概略構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ ＧＰＳ衛星（周回衛星）
２ 観測局（観測部）
３ 補強情報生成アップリンク局（補強情報生成部）
４ 補強衛星
１０ 衛星測位システム
１１ データ処理用計算機部
１１Ａ 前処理部
１１Ｂ 軌道時計推定処理部
１１Ｃ 電離層遅延推定処理部
１１Ｄ メッセージ生成処理部
１１Ｅ メッセージ検証処理部
１２ 補強メッセージアップリンク設備部
１２Ａ 信号発生部
１２Ｂ 変調部
１２Ｃ 電力増幅部
１２Ｄ アップリンク用アンテナ
１３Ａ 軌道位置データ形式変換処理部
１３Ｂ 軌道速度データ形式変換処理部
１３Ｃ ノミナル値からの差分データ算出処理部
１３Ｄ 補強メッセージ編集処理部
１３Ｅ 可視条件を考慮した衛星選択処理部
１３Ｆ 電離層補正情報生成処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周回衛星に補強衛星を組み合わせて測位ユーザ端末の自己位置を測定する衛星測位システムであって、
地球の周囲に配置され測位信号を送信する複数の前記周回衛星と、
受信した前記測位信号に基づいて生成した補強データを補強情報生成部に送信する観測部と、
受信した前記補強データに基づいて補強メッセージを生成して前記補強衛星に送信する補強情報生成部と、
受信した前記補強メッセージの補強情報に基づいて、前記周回衛星から送信される前記測位信号の搬送波と同じ周波数を前記補強メッセージで変調し、少なくとも、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ及び相対運動δｎのパラメータを含む信号を補強ユーザ端末に送信する前記補強衛星と、
前記測位信号を受信するとともに、前記補強衛星からの信号を受信する補強ユーザ端末とから構成される、
ことを特徴とする衛星測位システム。
【請求項２】
前記補強情報生成部は、前記補強データに基づいて前記補強メッセージを生成するデータ処理用計算機部と、生成された前記補強メッセージを前記補強衛星に送信する補強情報生成設備部とから構成されることを特徴とする請求項１記載の衛星測位システム。
【請求項３】
前記データ処理用計算機部は、前記観測局から受信した前記補強データの前処理を行う前処理部と、前処理された前記補強データの軌道時計誤差を推定する軌道時計推定処理部と、前処理された前記補強データの電離層遅延を推定する電離層遅延推定処理部と、それぞれ推定処理された前記補強データを前記補強メッセージの形式に編集するメッセージ生成処理部と、前記補強メッセージを検証処理してパスさせるメッセージ検証処理部とから構成されることを特徴とする請求項２記載の衛星測位システム。
【請求項４】
前記メッセージ生成処理部は、軌道位置データ形式変換処理部と、軌道速度データ形式変換処理部と、ノミナル値からの差分データ算出処理部と、補強メッセージ編集処理部と、可視条件を考慮した衛星選択処理部と、電離層補正情報生成処理部とから構成されることを特徴とする請求項３記載の衛星測位システム。
【請求項５】
前記周回衛星は、ＧＰＳ衛星から構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の衛星測位システム。
【請求項６】
前記周回衛星は、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星から構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の衛星測位システム。
【請求項７】
前記周回衛星は、ＧＡＬＩＬＥＯ衛星から構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の衛星測位システム。
【請求項８】
前記補強衛星は、周回衛星又は静止衛星から構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の衛星測位システム。
【請求項９】
前記周回衛星は、準天頂衛星であることを特徴とする請求項８記載の衛星測位システム。
【請求項１】
周回衛星に補強衛星を組み合わせて測位ユーザ端末の自己位置を測定する衛星測位システムであって、
地球の周囲に配置され測位信号を送信する複数の前記周回衛星と、
受信した前記測位信号に基づいて生成した補強データを補強情報生成部に送信する観測部と、
受信した前記補強データに基づいて補強メッセージを生成して前記補強衛星に送信する補強情報生成部と、
受信した前記補強メッセージの補強情報に基づいて、前記周回衛星から送信される前記測位信号の搬送波と同じ周波数を前記補強メッセージで変調し、少なくとも、相対地心距離δｒ、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δｉ及び相対運動δｎのパラメータを含む信号を補強ユーザ端末に送信する前記補強衛星と、
前記測位信号を受信するとともに、前記補強衛星からの信号を受信する補強ユーザ端末とから構成される、
ことを特徴とする衛星測位システム。
【請求項２】
前記補強情報生成部は、前記補強データに基づいて前記補強メッセージを生成するデータ処理用計算機部と、生成された前記補強メッセージを前記補強衛星に送信する補強情報生成設備部とから構成されることを特徴とする請求項１記載の衛星測位システム。
【請求項３】
前記データ処理用計算機部は、前記観測局から受信した前記補強データの前処理を行う前処理部と、前処理された前記補強データの軌道時計誤差を推定する軌道時計推定処理部と、前処理された前記補強データの電離層遅延を推定する電離層遅延推定処理部と、それぞれ推定処理された前記補強データを前記補強メッセージの形式に編集するメッセージ生成処理部と、前記補強メッセージを検証処理してパスさせるメッセージ検証処理部とから構成されることを特徴とする請求項２記載の衛星測位システム。
【請求項４】
前記メッセージ生成処理部は、軌道位置データ形式変換処理部と、軌道速度データ形式変換処理部と、ノミナル値からの差分データ算出処理部と、補強メッセージ編集処理部と、可視条件を考慮した衛星選択処理部と、電離層補正情報生成処理部とから構成されることを特徴とする請求項３記載の衛星測位システム。
【請求項５】
前記周回衛星は、ＧＰＳ衛星から構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の衛星測位システム。
【請求項６】
前記周回衛星は、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星から構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の衛星測位システム。
【請求項７】
前記周回衛星は、ＧＡＬＩＬＥＯ衛星から構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の衛星測位システム。
【請求項８】
前記補強衛星は、周回衛星又は静止衛星から構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の衛星測位システム。
【請求項９】
前記周回衛星は、準天頂衛星であることを特徴とする請求項８記載の衛星測位システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１２７７１５（Ｐ２０１０−１２７７１５Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０１５６２（Ｐ２００８−３０１５６２）
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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