衛星軌道データの圧縮方法、衛星軌道データの提供方法、衛星軌道データの展開方法及びデータ圧縮装置
【課題】位置算出装置に提供する衛星軌道データのデータ量を削減するための新たな手法を提案すること。
【解決手段】位置算出システム１において、サーバーシステム３は、外部システム２から取得した衛星予測暦を用いて、長期間有効なエフェメリスである長期予測エフェメリスを生成する。この際、サーバーシステム３は、衛星軌道モデル式のパラメーター、時計誤差モデル式のパラメーター、衛星軌道の信頼性を示すパラメーターのそれぞれについて、当該パラメーター値の時間変化に基づいて圧縮方法を決定する。そして、決定した圧縮方法に従って、各パラメーターのパラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出し、各パラメーター値の圧縮方法の識別情報とともに、圧縮長期予測エフェメリスとして携帯型電話機４に提供する。
【解決手段】位置算出システム１において、サーバーシステム３は、外部システム２から取得した衛星予測暦を用いて、長期間有効なエフェメリスである長期予測エフェメリスを生成する。この際、サーバーシステム３は、衛星軌道モデル式のパラメーター、時計誤差モデル式のパラメーター、衛星軌道の信頼性を示すパラメーターのそれぞれについて、当該パラメーター値の時間変化に基づいて圧縮方法を決定する。そして、決定した圧縮方法に従って、各パラメーターのパラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出し、各パラメーター値の圧縮方法の識別情報とともに、圧縮長期予測エフェメリスとして携帯型電話機４に提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星軌道データの圧縮方法、衛星軌道データの提供方法、衛星軌道データの展開方法及びデータ圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した位置算出システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された位置算出装置に利用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて自機の位置を示す３次元の座標値と時計誤差とを求める位置算出演算を行う。
【０００３】
ＧＰＳによる位置算出では、先ず、ＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ衛星信号に重畳されているアルマナックやエフェメリスといった航法データに基づいて、ＧＰＳ衛星の位置、速度、移動方向等の衛星情報を算出する。アルマナックは衛星を捕捉する際の有力な手掛かりとはなるが、衛星軌道の正確性が低いため位置算出演算に使用しないのが一般的である。一方、エフェメリスは、衛星軌道の正確性が高いため、衛星を捕捉する際の有力な手掛かりとなるだけでなく、位置算出演算にも使用することができる。従って、例えばエフェメリスを保持していない状態で位置算出を開始した場合には、エフェメリスをＧＰＳ衛星信号から取得しなければならず、初回位置算出時間（ＴＴＦＦ：Time To First Fix）が増大する。
【０００４】
そこで、サーバークライアントシステムであって、衛星軌道データの一種であり、１週間といった長期間分のエフェメリスである長期予測エフェメリス（長期予測軌道データ）をサーバーが予測し、クライアントである位置算出装置に提供する技術が開発されており、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１８８４０３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２１２７００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
長期予測エフェメリスは、全てのＧＰＳ衛星それぞれの衛星軌道を長期間（例えば１週間）分予測したデータであるため、１衛星分のエフェメリスに比べてデータ量が膨大である。長期予測エフェメリスは、位置算出装置がサーバーシステムからダウンロードして利用するため、でき得る限り、長期予測エフェメリスのデータ量を少なくして、通信時間や通信量といった通信コストを減らしたいという要望がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、位置算出装置に提供する衛星軌道データのデータ量を削減するための新たな手法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための第１の発明は、衛星軌道を近似した軌道モデルのパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の圧縮方法を決定することと、前記決定された圧縮方法に従って前記パラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出することと、を含む衛星軌道データの圧縮方法である。
【０００８】
また、他の発明として、衛星軌道を近似した軌道モデルのパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の圧縮方法を決定する決定部と、前記決定された圧縮方法に従って前記パラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出する算出部と、を備えたデータ圧縮装置を構成してもよい。
【０００９】
この第１の発明等によれば、衛星軌道を近似した軌道モデルのパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の圧縮方法を決定する。そして、決定した圧縮方法に従ってパラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出することで、衛星軌道データを圧縮する。
【００１０】
軌道モデル式のパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の適切な圧縮方法を選択して圧縮パラメーター値を算出することで、衛星軌道データのデータ量を効果的に削減することが可能となる。
【００１１】
また、第２の発明として、第１の発明の衛星軌道データの圧縮方法であって、前記パラメーター値の複数の変化パターンと当該変化パターンに適した圧縮方法とが予め定められており、前記圧縮方法を決定することは、前記複数の変化パターンの中から前記変化傾向に適合する変化パターンを選択し、当該選択した変化パターンに対応する圧縮方法を選択することによって、圧縮方法を決定することである衛星軌道データの圧縮方法を構成してもよい。
【００１２】
この第２の発明によれば、パラメーター値の複数の変化パターンと当該変化パターンに適した圧縮方法とが予め定められており、パラメーター値の変化傾向に適合する変化パターンに対応する圧縮方法を選択することによって当該パラメーター値を圧縮する。そのため、各パラメーターについて適切な圧縮方法でビット列を効果的に削減することができる。
【００１３】
また、第３の発明として、第１又は第２の発明の衛星軌道データの圧縮方法であって、前記圧縮方法を決定することは、前記軌道モデルに含まれる複数のパラメーターのうち、規定のパラメーターについては、当該規定パラメーターに適した圧縮方法として予め定められた圧縮方法に決定することを含む衛星軌道データの圧縮方法を構成してもよい。
【００１４】
この第３の発明によれば、軌道モデルに含まれる複数のパラメーターのうち、規定のパラメーターについては、当該規定パラメーターに適した圧縮方法として予め定められた圧縮方法に決定する。軌道モデルに含まれるパラメーターの中には、ほぼ一定の変化傾向を示すものがある。このようなパラメーターについては圧縮方法を予め定めておき、当該圧縮方法に従って圧縮パラメーター値を算出することにすれば好適である。
【００１５】
また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明の衛星軌道データの圧縮方法であって、前記圧縮方法は所定の可逆圧縮方法である衛星軌道データの圧縮方法を構成してもよい。
【００１６】
この第４の発明によれば、可逆圧縮方法を用いて衛星軌道データを圧縮するため、衛星軌道データを展開する側では、軌道モデル式のパラメーター値を欠落無く復元することができる。
【００１７】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の衛星軌道データの圧縮方法を実行することによって算出された圧縮パラメーター値を含む衛星軌道データを、圧縮方法の識別情報とともに位置算出装置に提供する衛星軌道データの提供方法を構成してもよい。
【００１８】
この第５の発明によれば、圧縮された衛星軌道データをパラメーター値の圧縮方法の識別情報とともに提供するため、位置算出装置は、各圧縮パラメーター値がどのような圧縮方法で圧縮されたかを知ることができる。
【００１９】
また、第６の発明として、第５の発明の衛星軌道データの提供方法によって提供された識別情報に基づいて圧縮方法を選択することと、第５の発明の衛星軌道データの提供方法によって提供された衛星軌道データに含まれる圧縮パラメーター値を、前記選択された圧縮方法に応じて展開することによって、前記軌道モデル式のパラメーター値を取得することと、を含む衛星軌道データの展開方法を構成してもよい。
【００２０】
この第６の発明によれば、提供された衛星軌道データに含まれる圧縮パラメーター値を、当該圧縮パラメーター値を算出する際に用いられた圧縮方法に従って元のパラメーター値に展開することができる。従って、軌道モデル式のパラメーター値の復元を誤りなく行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではない。
【００２２】
１．システム構成
図１は、本実施形態における位置算出システム１の概略構成を示す図である。位置算出システム１は、外部システム２と、データ圧縮装置の一種であるサーバーシステム３と、位置算出装置を備えた電子機器の一種である携帯型電話機４と、測位用衛星である複数のＧＰＳ衛星ＳＶ（ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４，・・・）とを備えて構成される。尚、携帯型電話機４が必要なデータをサーバーシステム３から取得した後は、携帯型電話機４とＧＰＳ衛星ＳＶとで位置算出が可能であるため、携帯型電話機４とＧＰＳ衛星ＳＶとで１つの位置算出システムが構成されるということもできる。また、地上側のシステムとして、サーバーシステム３と携帯型電話機４とで位置算出システムと呼ぶこともできる。
【００２３】
外部システム２は、ＧＰＳ衛星ＳＶから定期的に衛星信号を受信し、当該衛星信号に含まれる航法データ等に基づいて衛星予測暦を生成してサーバーシステム３に提供する公知のシステムである。外部システム２が提供する衛星予測暦は、各ＧＰＳ衛星ＳＶそれぞれについて、将来の位置を予測した予測位置及びＧＰＳ衛星ＳＶに搭載された原子時計の誤差を予測した時計予測誤差を所定時間おき（例えば１５分おき）に時系列に並べた位置のデータである。外部システム２は、例えば衛星予測暦の提供を業務とする民間や公営の団体のコンピューターシステムに相当する。
【００２４】
サーバーシステム３は、衛星予測暦を外部システム２から取得し、取得した衛星予測暦を用いて、衛星軌道データの一種であり、全てのＧＰＳ衛星ＳＶの予測されるエフェメリスであって、少なくとも１日以上の例えば１週間といった長期間有効なエフェメリス（以下、本実施形態において「長期予測エフェメリス」と称す。長期間有効な軌道でもあるため、長期予測軌道データとも言える。）を生成・提供するサーバーを備えたシステムである。ＧＰＳ衛星ＳＶが発信しているエフェメリスは有効期間が４時間である。このため、サーバーシステム３が提供する長期予測エフェメリスの方が有効期間が長い。
【００２５】
携帯型電話機４は、ユーザーが通話やメールの送受信等を行うための電子機器であり、通話やメールの送受信といった携帯型電話機としての本来の機能の他、位置を算出する機能をなす位置算出装置を具備している。携帯型電話機４は、ユーザー操作に従って、サーバーシステム３に対して長期予測エフェメリスの要求信号を送信し、サーバーシステム３から長期予測エフェメリスを取得する。そして、取得した長期予測エフェメリスを用いてＧＰＳ衛星ＳＶを捕捉し、ＧＰＳ衛星信号に基づく位置算出を実行する。
【００２６】
２．原理
サーバーシステム３は、外部システム２から取得した衛星予測暦を用いて、長期予測エフェメリスを生成する処理を行う。具体的には、長期予測エフェメリスの生成日時を基準として１週間後までの期間を生成対象期間とし、当該生成対象期間を衛星軌道の近似・モデル化を行う複数の対象期間（以下、「予測対象期間」と称す。）に区切る。本実施形態では、予測対象期間の長さを一定とし、例えば予測対象期間が４時間、６時間、８時間にそれぞれ設定された複数種類の長期予測エフェメリスを生成する。
【００２７】
サーバーシステム３は、外部システム２から取得した衛星予測暦に含まれる予測位置のうち、各予測対象期間内の予測位置を抽出する。そして、各予測対象期間それぞれについて、当該予測対象期間内の全ての予測位置からの距離の二乗和が最小となるようなケプラーの衛星軌道モデル式（以下、「近似モデル」ともいう。）を求める。このとき求めた衛星軌道の近似モデル式のパラメーターを「衛星軌道パラメーター」と称し、近似モデルを算出する計算を「近似計算」ともいう。また、近似計算により求めた予測された衛星軌道のことを「予測軌道」と称する。
【００２８】
また、サーバーシステム３は、外部システム２から取得した衛星予測暦に含まれる各予測対象期間内の時計予測誤差を抽出する。そして、各予測対象期間それぞれについて、当該予測対象期間内の時計予測誤差を用いて、時計誤差の経時変化を近似した時計誤差モデル式を求める。このとき求めた時計誤差モデル式のパラメーターを「クロック補正パラメーター」と称する。
【００２９】
さらに、サーバーシステム３は、各予測対象期間について、当該予測対象期間における予測軌道の信頼性を示す指標値である「予測軌道信頼度」と、当該予測対象期間におけるＧＰＳ衛星ＳＶの異常の有無を示す「健康情報」とを決定する。予測軌道信頼度は、例えば「０」〜「１５」の１６段階で表され、「０」が予測軌道の信頼性が最も高く、「１５」が予測軌道の信頼性が最も低いことを示している。
【００３０】
また、健康情報は、例えば「０」と「１」の２値で表され、「０」はＧＰＳ衛星ＳＶに異常がないことを示し、「１」はＧＰＳ衛星ＳＶに異常があることを示している。予測軌道信頼度は、エフェメリスに含まれている「ＵＲＡ index」に相当する値であり、健康情報は、エフェメリスに含まれている「ＳＶ Health」に相当する値である。本実施形態では、予測軌道信頼度及び健康情報を「信頼性パラメーター」と称する。尚、信頼性パラメーターの値の具体的な決定方法については公知の方法を適用してよいため、説明を省略する。
【００３１】
長期予測エフェメリスは、全てのＧＰＳ衛星の全ての予測対象期間の衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターの値が格納されたデータであり、データ量が膨大である。長期予測エフェメリスは、携帯型電話機４がサーバーシステム３からダウンロードして利用される。このため、でき得る限り、長期予測エフェメリスのデータ量を少なくしたいという要請がある。そこで、本実施形態では、上述したパラメーターの値の代わりに圧縮されたパラメーター値（以下、「圧縮パラメーター値」と称す。）を格納した圧縮長期予測エフェメリスを生成することで、長期予測エフェメリスのデータ量を削減する。
【００３２】
図２は、本実施形態における圧縮長期予測エフェメリス生成の原理を説明するための図である。図２において、パラメーター値及び圧縮パラメーター値に示した数字は、予測対象期間の番号を示している。ここでは、予測対象期間が６時間である場合を例に挙げて説明する。この場合、生成対象期間である１週間の期間を６時間毎に区切ることで、２８個の予測対象期間（第１予測対象期間〜第２８予測対象期間）が形成される。
【００３３】
本実施形態では、サーバーシステム３は、各ＧＰＳ衛星毎に各パラメーター値の時間変化パターンを判定する。具体的には、各パラメーターそれぞれについて、第１〜第２８予測対象期間に亘る当該パラメーター値の時系列データを生成する。そして、生成した時系列データが、予め定められた複数の時間変化パターンのデータの何れに適合するかを判定する。時間変化パターンの判定は、例えば、生成した時系列データと、各時間変化パターンについて予め用意されたパターンマッチング用の時系列データとのパターンマッチング処理を行うことで実現することができる。
【００３４】
時間変化パターンには、圧縮方法が対応付けて定められている。すなわち、時間変化パターンに応じて、パラメーター値を表すビット列を最も効果的に削減する圧縮方法が予め定められている。
【００３５】
具体的には、圧縮パラメーター値は、例えば、第１〜第２８予測対象期間それぞれのパラメーター値から算出される差分値で表される。但し、何れの予測対象期間のパラメーター値との間で差分値を計算するか、差分の次数をどのようにするか（何次差分を計算するか）等が圧縮方法によって異なる。例えば、「１，３，５，７，９・・・」という数列は前後の数値の差分が“２”である。また、「１，２，４，７，１１・・・」という数列は２次差分が“１”である。パラメーター値がどのような変化パターンをとっているかに応じて、圧縮効果（ビット列の削減効果）の高い圧縮方法を適用することで、効果的なパラメーター値の圧縮を実現する。
【００３６】
より具体的には、例えば、時間変化パターンＡには、圧縮方法ａとして、第２〜第２８予測対象期間それぞれについて、当該予測対象期間におけるパラメーター値と第１予測対象期間におけるパラメーター値との１次差分を計算して当該予測対象期間における圧縮パラメーター値を算出することが定められている。また、例えば、時間変化パターンＢには、圧縮方法ｂとして、隣接する予測対象期間の間でパラメーター値の２次差分を計算して当該予測対象期間における圧縮パラメーター値を算出することが定められている。
【００３７】
また、本実施形態では、圧縮方法は可逆圧縮方法を用いる。このため、圧縮パラメーター値から元のパラメーター値を欠落なく復元することができる。
【００３８】
全てのＧＰＳ衛星ＳＶの全てのパラメーターそれぞれについて、上述した時間変化パターンの判定を行う。そして、判定した時間変化パターンに対応付けられた圧縮方法を選択して圧縮演算を行うことで、当該パラメーターの圧縮パラメーター値を算出する。圧縮長期予測エフェメリスは、全てのＧＰＳ衛星ＳＶの全てのパラメーターの圧縮パラメーター値が格納されたデータである。
【００３９】
実際に長期予測エフェメリスを予測演算し、そのパラメーター値の時間変化パターンを調べる実験を行った。ここで、その実験結果について説明する。
【００４０】
図３は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、クロック補正パラメーターの１つである衛星時計のオフセット「ａ0」の値の時間変化の一例を示すグラフである。横軸は長期予測エフェメリスの予測対象期間（第１〜第２８予測対象期間）、縦軸は当該パラメーターのパラメーター値を示している。各予測対象期間の長さは６時間とした。これらは図４〜図７についても同様である。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の衛星時計のオフセットの時間変化は、１次関数で近似可能な形状をしており、直線的な時間変化パターンに適合する。従って、この場合は、直線変化用に予め定められた圧縮方法を用いて、衛星時計のオフセットの圧縮パラメーター値を算出する。
【００４１】
図４は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、衛星軌道パラメーターの１つである軌道傾斜角「ｉ0」の値の時間変化の一例を示すグラフである。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の軌道傾斜角の時間変化は、２次関数で近似可能な形状をしており、２次曲線の時間変化パターンに適合する。従って、この場合は、２次曲線変化用に予め定められた圧縮方法を用いて、軌道傾斜角の圧縮パラメーター値を算出する。
【００４２】
図５は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、衛星軌道パラメーターの１つである軌道長半径「ａ」の値の時間変化の一例を示すグラフである。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の軌道長半径の時間変化は、複数の正弦波を合成した形状をしており、周期的変化の時間変化パターンに適合する。従って、この場合は、周期的変化用に予め定められた圧縮方法を用いて、軌道長半径の圧縮パラメーター値を算出する。尚、縦軸の値は、有効桁数を４桁としたため同じ値として図示しているが、実際には異なる。
【００４３】
図６は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、衛星軌道パラメーターの１つである平均近点角「Ｍ0」の値の時間変化の一例を示すグラフである。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の平均近点角の時間変化は、のこぎりのようなギザギザの形状をしており、のこぎり状変化の時間変化パターンに適合する。従って、この場合は、のこぎり状変化用に予め定められた圧縮方法を用いて、平均近点角の圧縮パラメーター値を算出する。
【００４４】
図７は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、衛星軌道パラメーターの１つである昇交点赤経「Ω0」の値の時間変化の一例を示すグラフである。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の昇交点赤経の時間変化は、階段形状をしており、ステップ状変化の時間変化パターンに適合する。従って、この場合は、ステップ状変化用に予め定められた圧縮方法を用いて、昇交点赤経の圧縮パラメーター値を算出する。
【００４５】
本願発明者が他にも数多くの実験を行った結果、同じパラメーターであっても、当該パラメーターの算出に用いる衛星予測暦の違いや、予測対象期間の長さの違い、ＧＰＳ衛星ＳＶの違いによって、当該パラメーター値の時間変化パターンが異なり得ることを発見した。従って、サーバーシステム３は、異なる衛星予測暦を用いて長期予測エフェメリスを生成する際や、予測対象期間の異なる長期予測エフェメリスを生成する際には、各ＧＰＳ衛星毎に各パラメーター値について、時間変化パターンの判定及び圧縮演算を行う。
【００４６】
図８及び図９は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、異なる衛星予測暦を用いて衛星軌道パラメーターの１つである離心率「ｅ」の値を算出した場合の時間変化の一例を示すグラフである。図８は、衛星予測暦Ｐ１を用いて算出した場合の結果を示しており、図９は、衛星予測暦Ｐ２を用いて算出した場合の結果を示している。予測対象期間の長さは何れも１２時間とした。この結果を見ると、衛星予測暦Ｐ１を用いて算出した場合は、およそ直線的な時間変化パターンに適合するのに対し、衛星予測暦Ｐ２を用いて算出した場合は、２次曲線の時間変化パターンに適合する。このことから、同じパラメーターであっても、使用する衛星予測暦が異なる場合は、圧縮方法を変えて圧縮する必要があることがわかる。
【００４７】
図１０及び図１１は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、予測対象期間の長さを変えて離心率「ｅ」の値を算出した場合の時間変化の一例を示すグラフである。図１０は予測対象期間の長さを１２時間とした場合の結果を示しており、図１１は予測対象期間の長さを４時間とした場合の結果を示している。この結果を見ると、予測対象期間の長さを１２時間とした場合は、２次曲線の時間変化パターンに適合するのに対し、予測対象期間の長さを４時間とした場合は、大域的に見ると２次曲線の時間変化パターンに適合するが、局所的に見ると周期的変化の時間変化パターンに適合する。このことから、同じパラメーターであっても、予測対象期間の長さが異なる場合は、圧縮方法を変えて圧縮する必要があることがわかる。
【００４８】
図１２及び図１３は、ＧＰＳ衛星ＳＶを変えて離心率「ｅ」の値を算出した場合の時間変化の一例を示すグラフである。図１２はＧＰＳ衛星ＳＶ２３についての結果であり、図１３はＧＰＳ衛星ＳＶ２９についての結果である。予測対象期間の長さは何れも１２時間とした。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ２３については、直線的な時間変化パターンに適合するのに対し、ＧＰＳ衛星ＳＶ２３については、３次曲線の時間変化パターンに適合する。このことから、同じパラメーターであっても、ＧＰＳ衛星が異なる場合は、圧縮方法を変えて圧縮する必要があることがわかる。
【００４９】
３．サーバーシステム
３−１．機能構成
図１４は、サーバーシステム３の機能構成を示すブロック図である。サーバーシステム３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１０と、操作部３２０と、通信部３３０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０と、ハードディスク３５０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３６０とを備え、各部がバス３７０で接続されたコンピューターシステムである。
【００５０】
ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されているシステムプログラム等に従ってサーバーシステム３の各部を統括的に制御するプロセッサーである。本実施形態では、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている圧縮長期予測エフェメリス提供プログラム３４１に従って、生成した圧縮長期予測エフェメリスを携帯型電話機４に提供する処理を行う。
【００５１】
操作部３２０は、サーバーシステム３の管理者による操作指示を受け付け、操作に応じた信号をＣＰＵ３１０に出力する入力装置である。この機能は、例えばキーボードやボタン、マウス等により実現される。
【００５２】
通信部３３０は、システム内部で利用される各種データをインターネット等の通信ネットワークを介して外部システム２や携帯型電話機４とやり取りするための通信装置である。
【００５３】
ＲＯＭ３４０は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ３１０がサーバーシステム３を制御するためのシステムプログラムや、圧縮長期予測エフェメリスを携帯型電話機４に提供するためのプログラム、圧縮長期予測エフェメリスを生成するためのプログラム等の各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００５４】
ハードディスク３５０は、磁気ヘッド等を用いてデータの読み書きを行う記憶装置であり、ＲＯＭ３４０と同様、サーバーシステム３が備える各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。
【００５５】
ＲＡＭ３６０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ３１０により実行されるシステムプログラム、圧縮長期予測エフェメリス提供プログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００５６】
３−２．データ構成
図１５は、ＲＯＭ３４０に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ３４０には、ＣＰＵ３１０により読み出され、圧縮長期予測エフェメリス提供処理（図２２参照）として実行される圧縮長期予測エフェメリス提供プログラム３４１と、圧縮方法データ３４３とが記憶されている。また、圧縮長期予測エフェメリス提供プログラム３４１には、圧縮長期予測エフェメリス生成処理（図２３及び図２４参照）として実行される圧縮長期予測エフェメリス生成プログラム３４１１がサブルーチンとして含まれている。
【００５７】
圧縮長期予測エフェメリス提供処理とは、ＣＰＵ３１０が、圧縮長期予測エフェメリスを生成する処理を定期的に行い、携帯型電話機４から圧縮長期予測エフェメリスの要求信号を受信した場合に、生成しておいた圧縮長期予測エフェメリスを要求元の携帯型電話機４に送信する処理である。圧縮長期予測エフェメリス提供処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００５８】
圧縮長期予測エフェメリス生成処理とは、ＣＰＵ３１０が、上述した原理に従って圧縮長期予測エフェメリスを生成する処理である。本実施形態では、ＣＰＵ３１０は、圧縮長期予測エフェメリスを４時間に１回生成する。具体的には、圧縮長期予測エフェメリスの生成日時を基準として１週間後までの期間を生成対象期間とし、当該１週間の生成対象期間を、４時間、６時間、８時間といった予め定められた予測対象期間に区切った複数種類の長期予測エフェメリスを生成する。
【００５９】
ＣＰＵ３１０は、衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターの各パラメーターの時間変化パターンを表す時間変化パターンデータと、各予測対象期間について各パラメーターの圧縮パラメーター値を記憶した圧縮予測エフェメリスとで構成される圧縮長期予測エフェメリスを生成する。圧縮長期予測エフェメリス生成処理についても、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００６０】
図１７は、圧縮方法データ３４３のデータ構成の一例を示す図である。圧縮方法データ３４３は、パラメーター値の圧縮方法が定められたデータであり、時間変化パターン３４３１と、パラメーター値の圧縮方法３４３３とが対応付けて記憶されている。例えば、時間変化パターン「パターンＣ（周期的変化）」については、圧縮方法として、周期的変化用圧縮方法が対応付けて定められている。
【００６１】
図１６は、ハードディスク３５０に格納されたデータの一例を示す図である。ハードディスク３５０には、衛星予測暦データベース３５１と、圧縮長期予測エフェメリスデータベース３５３とが記憶されている。
【００６２】
図１８は、衛星予測暦データベース３５１のデータ構成の一例を示す図である。衛星予測暦データベース３５１は、複数の衛星予測暦３５２（３５２−１，３５２−２，３５２−３，・・・）が時系列に記憶されたデータベースである。
【００６３】
衛星予測暦３５２は、各ＧＰＳ衛星ＳＶの１週間後までの予測位置及び時計予測誤差が１５分おきに記憶された離散的なデータであり、開始日時毎に纏められたデータである。例えば、衛星予測暦３５２−１は、開始日時が「２００８年８月８日０時００分」のデータである。そして、「２００８年８月８日０時３０分」におけるＧＰＳ衛星「ＳＶ２」の予測位置は「（Ｘｐ３２，Ｙｐ３２，Ｚｐ３２）」であり、原子時計の予測誤差は「Δｔｐ３２」である。
【００６４】
ＣＰＵ３１０は、外部システム２から定期的に（例えば４時間に１回）衛星予測暦を受信する。そして、受信した衛星予測暦を衛星予測暦データベース３５１に蓄積・記憶するためにデータフォーマットの加工処理等を行う。具体的には、開始日時が異なり、長期予測エフェメリスの生成対象期間（例えば１週間）と同じ期間分のデータが格納された複数の衛星予測暦３５２を生成して、衛星予測暦データベース３５１に蓄積・記憶させる。
【００６５】
図１９は、圧縮長期予測エフェメリスデータベース３５３のデータ構成の一例を示す図である。圧縮長期予測エフェメリスデータベース３５３は、複数の圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４（３５４−１，３５４−２，３５４−３，・・・）が記憶されたデータベースである。
【００６６】
圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４には、当該圧縮長期予測エフェメリスデータの生成日時３５４１と、予測対象期間の長さである予測対象期間長３５４３と、時間変化パターンデータ３５４５と、各ＧＰＳ衛星ＳＶ（ＳＶ１〜ＳＶ３２）の圧縮予測エフェメリス３５４７（３５４７−１〜３５４７−３２）とが対応付けて記憶されている。
【００６７】
図２０は、時間変化パターンデータ３５４５のデータ構成の一例を示す図である。時間変化パターンデータ３５４５には、各ＧＰＳ衛星ＳＶ（ＳＶ１〜ＳＶ３２）について、衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターの各パラメーターの時間変化パターンが記憶されている。図１７の圧縮方法データ３４３に示したように、時間変化パターンには圧縮方法がそれぞれ対応付けられているため、時間変化パターンデータ３５４５は、各パラメーター値の圧縮方法の識別情報が定められたデータであるとも言える。
【００６８】
特徴的であることの１つは、同じパラメーターであっても、衛星毎に時間変化パターンが異なっており、圧縮方法が異なる点である。例えば、離心率「ｅ」に着目すると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１では時間変化パターンが「パターンＡ（直線変化）」であるため、直線変化用圧縮方法で圧縮されるのに対し、ＧＰＳ衛星ＳＶ２では時間変化パターンが「パターンＢ（２次曲線変化）」であるため、２次曲線変化用圧縮方法で圧縮されることになる。
【００６９】
図２１は、圧縮予測エフェメリス３５４７のデータ構成の一例を示す図である。圧縮予測エフェメリス３５４７（３５４７−１，３５４７−２，・・・，３５４７−３２）には、各予測対象期間について、衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターの各パラメーターの圧縮パラメーター値が記憶されている。
【００７０】
図２１の圧縮予測エフェメリス３５４７−１は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１についての圧縮された予測エフェメリスであり、第１予測対象期間には、各パラメーターの原数値（パラメーター値）が格納されているが、第２〜第２８予測対象期間には、それぞれ各パラメーターの圧縮値（圧縮パラメーター値）が格納されている。
【００７１】
３−３．処理の流れ
図２２は、ＲＯＭ３４０に記憶されている圧縮長期予測エフェメリス提供プログラム３４１がＣＰＵ３１０により読み出されて実行されることで、サーバーシステム３において実行される圧縮長期予測エフェメリス提供処理の流れを示すフローチャートである。
【００７２】
先ず、ＣＰＵ３１０は、外部システム２から衛星予測暦を受信したか否かを判定し（ステップＡ１）、受信しなかったと判定した場合は（ステップＡ１；Ｎｏ）、ステップＡ５へと処理を移行する。
【００７３】
また、受信したと判定した場合は（ステップＡ１；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、受信した衛星予測暦を衛星予測暦データベース３５１に蓄積・記憶するためにデータフォーマットの加工処理等を行う。具体的には、開始日時が異なり、長期予測エフェメリスの生成対象期間（例えば１週間）と同じ期間分のデータが格納された複数の衛星予測暦３５２を生成して、衛星予測暦データベース３５１に蓄積・記憶させる（ステップＡ３）。
【００７４】
次いで、ＣＰＵ３１０は、圧縮長期予測エフェメリスの生成時刻であるか否かを判定する（ステップＡ５）。本実施形態では、４時間に１回圧縮長期予測エフェメリスを生成するものとする。そして、まだ生成時刻ではないと判定した場合は（ステップＡ５；Ｎｏ）、ＣＰＵ３１０は、ステップＡ１９へと処理を移行する。
【００７５】
また、圧縮長期予測エフェメリスの生成時刻であると判定した場合は（ステップＡ５；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、予測対象期間長を４時間に設定する（ステップＡ７）。そして、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている圧縮長期予測エフェメリス生成プログラム３４１１を読み出して実行することで、圧縮長期予測エフェメリス生成処理を行う（ステップＡ９）。
【００７６】
図２３及び図２４は、圧縮長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ３１０は、圧縮長期予測エフェメリスの生成日時（現在日時）に基づいて、各予測対象期間を判定する（ステップＢ１）。次いで、ＣＰＵ３１０は、各ＧＰＳ衛星について、ループＡの処理を実行する（ステップＢ３〜Ｂ１９）。ループＡの処理では、ＣＰＵ３１０は、ステップＢ１で判定した各予測対象期間について、ループＢの処理を実行する（ステップＢ５〜Ｂ１７）。
【００７７】
ループＢの処理では、ＣＰＵ３１０は、ハードディスク３５０の衛星予測暦データベース３５１に記憶されている最新の衛星予測暦３５２から、当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間の各日時（衛星予測暦３５２に記憶されている１５分おきの日時であって、当該予測対象期間に含まれる日時のことをいう。）における予測位置を読み出す（ステップＢ７）。
【００７８】
そして、ＣＰＵ３１０は、ステップＢ７で読み出した予測位置を用いて、ケプラーの楕円軌道モデルに従って当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間における予測軌道を算出し、ケプラーの衛星軌道パラメーターの値を求める（ステップＢ９）。
【００７９】
また、ＣＰＵ３１０は、最新の衛星予測暦３５２から、当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間の各日時における時計予測誤差を読み出す（ステップＢ１１）。そして、ＣＰＵ３１０は、読み出した時計予測誤差を用いて、当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間のクロック補正パラメーターの値を求める（ステップＢ１３）。
【００８０】
時刻「ｔ」における時計予測誤差「Δｔ」は、クロック補正パラメーターである衛星時計の基準時刻「ｔc」、衛星時計のオフセット「ａ0」、衛星時計のドリフト「ａ1」及び衛星時計周波数のドリフト「ａ2」を用いて、次式（１）によって近似することができる。
Δｔ＝ａ0＋ａ1（ｔ−ｔc）＋ａ2（ｔ−ｔc）2 ・・・（１）
【００８１】
式（１）は、時計予測誤差の経時変化を近似するための時計誤差モデル式である。衛星予測暦３５２に含まれる各日時の時計予測誤差「Δｔ」をサンプリングデータとして、例えば最小二乗法を用いた近似計算を行うことで、クロック補正パラメーターの値を算出することができる。
【００８２】
その後、ＣＰＵ３１０は、当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間における信頼性パラメーター（予測軌道信頼度及び健康情報）の値を決定する（ステップＢ１５）。そして、ＣＰＵ３１０は、次の予測対象期間へと処理を移行する。そして、全ての予測対象期間についてステップＢ７〜Ｂ１５の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＢの処理を終了する（ステップＢ１７）。
【００８３】
ループＢの処理を終了した後、ＣＰＵ３１０は、次のＧＰＳ衛星へと処理を移行する。そして、全てのＧＰＳ衛星についてステップＢ５〜Ｂ１７の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＡの処理を終了する（ステップＢ１９）。
【００８４】
次いで、ＣＰＵ３１０は、各ＧＰＳ衛星について、ループＣの処理を実行する（ステップＢ２１〜Ｂ３５）。ループＣの処理では、ＣＰＵ３１０は、衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターの各パラメーターについて、ループＤの処理を実行する（ステップＢ２３〜Ｂ３１）。
【００８５】
ループＤの処理では、ＣＰＵ３１０は、当該ＧＰＳ衛星の当該パラメーター値の時系列データを生成する（ステップＢ２５）。そして、ＣＰＵ３１０は、生成した時系列データを用いて、当該パラメーター値の時間変化パターン３４３１を判定する（ステップＢ２７）。
【００８６】
その後、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている圧縮方法データ３４３を参照し、各予測対象期間について、ステップＢ２７で判定した時間変化パターン３４３１に対応付けられた圧縮方法３４３３に従って、当該ＧＰＳ衛星の当該パラメーターの圧縮パラメーター値を算出する（ステップＢ２９）。そして、ＣＰＵ３１０は、次のパラメーターへと処理を移行する。
【００８７】
全てのパラメーターについてステップＢ２５〜Ｂ２９の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＤの処理を終了する（ステップＢ３１）。その後、ＣＰＵ３１０は、当該ＧＰＳ衛星の全ての予測対象期間の全てのパラメーターの圧縮パラメーター値でなる圧縮予測エフェメリス３５４７を生成する（ステップＢ３３）。その後、ＣＰＵ３１０は、次のＧＰＳ衛星へと処理を移行する。
【００８８】
全てのＧＰＳ衛星についてステップＢ２３〜Ｂ３３の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＣの処理を終了する（ステップＢ３５）。その後、ＣＰＵ３１０は、各ＧＰＳ衛星の各パラメーターについて、ステップＢ２７で判定した時間変化パターンに基づいて、時間変化パターンデータ３５４５を生成する（ステップＢ３７）。
【００８９】
そして、ＣＰＵ３１０は、生成日時３５４１と、予測対象期間長３５４３と、ステップＢ３７で生成した時間変化パターンデータ３５４５と、全てのＧＰＳ衛星についてステップＢ３３で生成した圧縮予測エフェメリス３５４７とを対応付けた圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４を生成して、ハードディスク３５０の圧縮長期予測エフェメリスデータベース３５３に蓄積記憶させる（ステップＢ３９）。そして、ＣＰＵ３１０は、圧縮長期予測エフェメリス生成処理を終了する。
【００９０】
図２２の圧縮長期予測エフェメリス提供処理に戻って、ステップＡ９で圧縮長期予測エフェメリス生成処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、予測対象期間長を変えて、圧縮長期予測エフェメリスを生成する処理を繰り返す（ステップＡ１１〜Ａ１７）。具体的には、予測対象期間長を６時間、８時間と順次設定して（ステップＡ１１、Ａ１５）、圧縮長期予測エフェメリス生成処理を行う（ステップＡ１３、Ａ１７）。すなわち、予測対象期間長の異なる複数の圧縮長期予測エフェメリスを生成・記憶する。
【００９１】
その後、ＣＰＵ３１０は、携帯型電話機４から圧縮長期予測エフェメリスの要求信号を受信したか否かを判定する（ステップＡ１９）。そして、受信しなかったと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。
【００９２】
また、要求信号を受信したと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、要求信号に含まれる予測対象期間長を判定する（ステップＡ２１）。そして、ＣＰＵ３１０は、ハードディスク３５０の圧縮長期予測エフェメリスデータベース３５３に記憶されている最新の圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４のうち、ステップＡ２１で判定した予測対象期間長の圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４を要求元の携帯型電話機４に送信する（ステップＡ２３）。そして、ＣＰＵ３１０は、ステップＡ１に戻る。
【００９３】
４．携帯型電話機
４−１．機能構成
図２５は、携帯型電話機４の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機４は、ＧＰＳアンテナ４０５と、ＧＰＳ受信部４１０と、ホストＣＰＵ４２０と、操作部４３０と、表示部４４０と、携帯電話用アンテナ４５０と、携帯電話用無線通信回路部４６０と、ＲＯＭ４７０と、フラッシュＲＯＭ４８０と、ＲＡＭ４９０とを備えて構成される。
【００９４】
ＧＰＳアンテナ４０５は、ＧＰＳ衛星ＳＶから発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部４１０に出力する。尚、ＧＰＳ衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。
【００９５】
ＧＰＳ受信部４１０は、ＧＰＳアンテナ４０５から出力された信号に基づいて位置を算出する位置算出回路であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部４１０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部４１１と、ベースバンド処理回路部４１３とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部４１１と、ベースバンド処理回路部４１３とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００９６】
ＲＦ受信回路部４１１は、ＲＦ信号の処理回路ブロックであり、所定の局部発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ４０５から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートする。そして、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ（Analog Digital）変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部４１３に出力する。
【００９７】
ベースバンド処理回路部４１３は、ＲＦ受信回路部４１１から出力されたＩＦ信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出する回路部である。ベースバンド処理回路部４１３は、プロセッサーとしてのＣＰＵ４１５と、メモリとしてのＲＯＭ４１７及びＲＡＭ４１９とを備えて構成される。ＣＰＵ４１５は、ホストＣＰＵ４２０が圧縮長期予測エフェメリスを展開することで取得した完全長期予測エフェメリスを用いて、ＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出する。
【００９８】
ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０に記憶されている位置算出プログラムやシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機４の各部を統括的に制御するプロセッサーである。ホストＣＰＵ４２０は、ベースバンド処理回路部４１３によって捕捉・抽出されたＧＰＳ衛星信号からデータを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出して位置算出演算を行う。そして、位置算出演算により求めたＧＰＳ算出位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して、表示部４４０に表示させる。
【００９９】
操作部４３０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたアイコンやボタンの信号をホストＣＰＵ４２０に出力する。この操作部４３０の操作により、通話要求やメールの送受信要求、ＧＰＳの起動要求等の各種指示入力がなされる。
【０１００】
表示部４４０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ４２０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部４４０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
【０１０１】
携帯電話用アンテナ４５０は、携帯型電話機４の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【０１０２】
携帯電話用無線通信回路部４６０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【０１０３】
ＲＯＭ４７０は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４２０が携帯型電話機４を制御するためのシステムプログラムや、位置算出演算を実現するための位置算出プログラム、ナビゲーション機能を実現するためのナビゲーションプログラム等の各種プログラムやデータ等を記憶している。
【０１０４】
フラッシュＲＯＭ４８０は、読み書き可能な不揮発性の記憶装置であり、ＲＯＭ４７０と同様に、ホストＣＰＵ４２０が携帯型電話機４を制御するための各種プログラムやデータ等を記憶している。フラッシュＲＯＭ４８０に記憶されているデータは、携帯型電話機４の電源を切断しても失われない。
【０１０５】
ＲＡＭ４９０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４２０により実行されるシステムプログラム、位置算出演算プログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【０１０６】
４−２．データ構成
図２６は、ＲＯＭ４７０に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ４７０には、ホストＣＰＵ４２０により読み出され、メイン処理（図２９参照）として実行されるメインプログラム４７１と、圧縮方法データ３４３とが記憶されている。また、メインプログラム４７１には、初回位置算出高速化処理（図３０参照）として実行される初回位置算出高速化プログラム４７１１がサブルーチンとして含まれている。
【０１０７】
メイン処理とは、ホストＣＰＵ４２０が、携帯型電話機４の本来の機能である通話やメールの送受信のための処理を行う他、携帯型電話機４の位置を算出する処理、携帯型電話機４の電源投入後の初回の位置算出を高速化する処理等を行う処理である。メイン処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【０１０８】
初回位置算出高速化処理とは、ホストＣＰＵ４２０が、圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４の要求信号をサーバーシステム３に送信し、サーバーシステム３から受信した圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４を展開することで、完全長期予測エフェメリスデータ４８１を復元する処理である。これにより、初回の位置算出において、復元済みの完全長期予測エフェメリスデータ４８１を用いてＧＰＳ衛星ＳＶを捕捉することが可能となり、初回の位置算出を高速化させることができる。初回位置算出高速化処理についても、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【０１０９】
図２７は、フラッシュＲＯＭ４８０に格納されたデータの一例を示す図である。フラッシュＲＯＭ４８０には、サーバーシステム３から受信した圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４と、圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４を展開することで取得される完全長期予測エフェメリスデータ４８１とが記憶される。完全長期予測エフェメリスデータ４８１は、全ての予測対象期間の全てのＧＰＳ衛星ＳＶの衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターのパラメーター値が記憶されたデータである。
【０１１０】
図２８は、ＲＡＭ４９０に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ４９０には、位置算出処理により求められたＧＰＳ算出位置４９１が記憶される。ＧＰＳ算出位置４９１は、メイン処理においてホストＣＰＵ４２０により更新される。
【０１１１】
４−３．処理の流れ
図２９は、ＲＯＭ４７０に記憶されているメインプログラム４７１がホストＣＰＵ４２０により読み出されて実行されることで、携帯型電話機４において実行されるメイン処理の流れを示すフローチャートである。
【０１１２】
メイン処理は、ホストＣＰＵ４２０が、操作部４３０を介してユーザーにより電源投入操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理である。また、特に説明しないが、以下のメイン処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ４０５によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部４１１によるＲＦ信号のＩＦ信号へのダウンコンバージョンが行われ、ＩＦ信号がベースバンド処理回路部４１３に随時出力される状態にあるものとする。
【０１１３】
先ず、ホストＣＰＵ４２０は、操作部４３０を介してなされた指示操作を判定し（ステップＣ１）、指示操作が通話指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；通話指示操作）、通話処理を行う（ステップＣ３）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部４６０に無線基地局との間の基地局通信を行わせ、携帯型電話機４と他機との間の通話を実現する。
【０１１４】
また、ステップＣ１において指示操作がメール送受信指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；メール送受信指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、メール送受信処理を行う（ステップＣ５）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部４６０に基地局通信を行わせ、携帯型電話機４と他機との間のメールの送受信を実現する。
【０１１５】
また、ステップＣ１において指示操作が位置算出指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；位置算出指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０から位置算出プログラムを読み出して実行することで、位置算出処理を行う（ステップＣ７）。
【０１１６】
具体的には、ホストＣＰＵ４２０は、ベースバンド処理回路部４１３のＣＰＵ４１５に、フラッシュＲＯＭ４８０に記憶されている完全長期予測エフェメリスデータ４８１を用いてＧＰＳ衛星信号の捕捉・抽出を行わせる。そして、ＣＰＵ４１５により捕捉・抽出されたＧＰＳ衛星信号を利用した所定の位置算出演算を行う。位置算出演算としては、例えば最小二乗法やカルマンフィルターを用いた位置算出演算等の公知の手法を適用することができる。そして、ホストＣＰＵ４２０は、位置算出演算により求めたＧＰＳ算出位置４９１をＲＡＭ４９０に記憶させる。
【０１１７】
また、ステップＣ１において指示操作が初回位置算出高速化指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；初回位置算出高速化指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０に記憶されている初回位置算出高速化プログラム４７１１を読み出して実行することで、初回位置算出高速化処理を行う（ステップＣ９）。
【０１１８】
図３０は、初回位置算出高速化処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４２０は、サーバーシステム３との通信状況を判定する（ステップＤ１）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、判定した通信状況に基づいて、サーバーシステム３に要求する圧縮長期予測エフェメリスデータの予測対象期間長を決定する（ステップＤ３）。
【０１１９】
予測対象期間長が短いほど予測対象期間の数が多くなり、圧縮長期予測エフェメリスに含まれる圧縮パラメーター値の数が多くなるため、圧縮長期予測エフェメリスのデータ量は増大する。サーバーシステム３との通信状況が良好である場合は、圧縮長期予測エフェメリスのデータ量が大きくてもデータの受信に支障はないため、予測対象期間長の短い圧縮長期予測エフェメリスをサーバーシステム３に要求する。それに対し、サーバーシステム３との通信状況が悪い場合は、圧縮長期予測エフェメリスのデータ量は小さい方がよいため、予測対象期間長の長い圧縮長期予測エフェメリスをサーバーシステム３に要求する。
【０１２０】
その後、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ３で決定した予測対象期間長を含めて圧縮長期予測エフェメリスデータの要求信号をサーバーシステム３に送信する（ステップＤ５）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、サーバーシステム３から、圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４を受信し、フラッシュＲＯＭ４８０に更新記憶させる（ステップＤ７）。
【０１２１】
次いで、ホストＣＰＵ４２０は、圧縮長期予測エフェメリス展開処理を行って、完全長期予測エフェメリスデータ４８１を復元する（ステップＤ９〜Ｄ１３）。先ず、ステップＤ７で受信した圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４に含まれる時間変化パターンデータ３５４５を参照して、各ＧＰＳ衛星の各パラメーターの時間変化パターン３４３１を判定する（ステップＤ９）。
【０１２２】
そして、ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０に記憶されている圧縮方法データ３４３を参照し、ステップＤ９で判定した時間変化パターン３４３１に対応付けられた圧縮方法３４３３に基づいて、各ＧＰＳ衛星の各パラメーターの圧縮パラメーター値からパラメーター値を算出する（ステップＤ１１）。
【０１２３】
そして、ホストＣＰＵ４２０は、各ＧＰＳ衛星ＳＶの各予測対象期間について求めたパラメーター値でなる完全長期予測エフェメリスデータ４８１を生成して、フラッシュＲＯＭ４８０に更新記憶させる（ステップＤ１３）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、初回位置算出高速化処理を終了する。
【０１２４】
図２９のメイン処理に戻って、ステップＣ３〜Ｃ９の何れかの処理を行った後、ホストＣＰＵ４２０は、操作部４３０を介してユーザーにより電源切断指示操作がなされたか否かを判定し（ステップＣ１１）、なされなかったと判定した場合は（ステップＣ１１；Ｎｏ）、ステップＣ１に戻る。また、電源切断指示操作がなされたと判定した場合は（ステップＣ１１；Ｙｅｓ）、メイン処理を終了する。
【０１２５】
５．作用効果
位置算出システム１において、サーバーシステム３は、外部システム２から取得した衛星予測暦を用いて、長期間有効なエフェメリスである長期予測エフェメリスを生成する。この際、サーバーシステム３は、衛星軌道モデル式のパラメーター、時計誤差モデル式のパラメーター、衛星軌道の信頼性を示すパラメーターのそれぞれについて、当該パラメーター値の時間変化に基づいて圧縮方法を決定する。そして、決定した圧縮方法に従って、各パラメーターのパラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出し、各パラメーター値の圧縮方法の識別情報とともに、圧縮長期予測エフェメリスとして携帯型電話機４に提供する。
【０１２６】
複数のパラメーター値の時間変化パターンと、当該時間変化パターンに適した圧縮方法とが予め定められており、パラメーター値の時間変化に適合する時間変化パターンに対応する圧縮方法を選択して圧縮演算を行うことで、各パラメーターについてビット列を適切に削減し、長期予測エフェメリスのデータ量を効果的に削減することが可能となる。
【０１２７】
また、携帯型電話機４は、サーバーシステム３から圧縮長期予測エフェメリスを受信し、受信した圧縮長期予測エフェメリスに含まれる圧縮パラメーター値を、圧縮長期予測エフェメリスに含まれる圧縮方法に従って元のパラメーター値に展開することで、圧縮前の長期予測エフェメリスを取得する。そして、携帯型電話機４は、取得した長期予測エフェメリスを用いて所定の位置算出演算を行うことで、携帯型電話機４の位置を算出する。
【０１２８】
サーバーシステム３は、圧縮長期予測エフェメリスに圧縮方法の識別情報を含めて携帯型電話機４に提供するため、圧縮長期予測エフェメリスを展開する側である携帯型電話機４は、各圧縮パラメーター値がどのような圧縮方法に従って圧縮されたものであるかを知ることができ、各パラメーター値を誤りなく復元することが可能となる。
【０１２９】
６．変形例
６−１．位置算出システム
上述した実施形態では、サーバーシステム３と携帯型電話機４を備えた位置算出システム１を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な位置算出システムはこれに限られるわけではない。例えば、携帯型電話機４の代わりに、位置算出装置を備えたノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション装置等の電子機器に適用することも可能である。
【０１３０】
また、上述した実施形態では、データ圧縮装置の一種としてサーバーシステム３を例に挙げて説明したが、データ圧縮装置はこれに限られるわけではない。例えば、汎用のパソコン等であってもよい。
【０１３１】
６−２．衛星位置算出システム
また、上述した実施形態では、衛星位置算出システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星位置算出システムであってもよい。
【０１３２】
６−３．処理の分化
ホストＣＰＵ４２０が行う処理の一部又は全部を、ＣＰＵ４１５が行うことにしてもよい。例えば、ＣＰＵ４１５が、サーバーシステム３に圧縮長期予測エフェメリスを要求し、取得した圧縮長期予測エフェメリスを展開して完全長期予測エフェメリスを生成してＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出する。また、ホストＣＰＵ４２０が位置算出を行うのではなく、ＣＰＵ４１５が位置算出を行う構成としてもよいことは勿論である。
【０１３３】
６−４．圧縮方法固定パラメーター
上述した実施形態では、全てのパラメーターについて、当該パラメーターの値の時間変化が何れの時間変化パターンに適合するかを判定し、圧縮方法を選択するものとして説明した。しかし、衛星予測暦の違いや予測対象期間長の違い、ＧＰＳ衛星の違いに依らずにパラメーター値の時間変化の傾向がほぼ一定であると思われるパラメーターについては、固定的な時間変化パターンとして、固定的な圧縮方法を適用することとしてもよい。
【０１３４】
具体的には、本願発明者の実験によれば、衛星軌道パラメーターである平均近点角「Ｍ0」、昇交点赤経「Ω0」、信頼性パラメーターである予測軌道信頼度及び健康情報の４つのパラメーターは、時間変化の傾向が概ね一定と判断された。そこで、これらのパラメーターは圧縮方法を固定してもよいパラメーター（以下、「圧縮方法固定パラメーター」と称す。）として、当該パラメーターに固有の圧縮方法で圧縮パラメーター値を算出することとしてもよい。
【０１３５】
図３１は、この場合にサーバーシステム３のＣＰＵ３１０が実行する第２の圧縮長期予測エフェメリス生成処理のうち、図２４の圧縮長期予測エフェメリス生成処理に対応する部分を示すフローチャートである。尚、圧縮長期予測エフェメリス生成処理と同一のステップについては同一の符号を付して説明を省略し、圧縮長期予測エフェメリス生成処理とは異なる部分について説明する。
【０１３６】
ＣＰＵ３１０は、ループＤの処理において、当該パラメーターは圧縮方法固定パラメーターであるか否かを判定する（ステップＥ２４）。そして、圧縮方法固定パラメーターであると判定した場合は（ステップＥ２４；Ｙｅｓ）、各予測対象期間について、当該圧縮方法固定パラメーターに対応付けられた圧縮方法に従って、当該ＧＰＳ衛星の当該圧縮方法固定パラメーターの圧縮パラメーター値を算出する（ステップＥ３０）。そして、ＣＰＵ３１０は、次のパラメーターへと処理を移行する。
【０１３７】
また、ステップＥ２４において当該パラメーターが圧縮方法固定パラメーターではないと判定した場合は（ステップＥ２４；Ｎｏ）、ＣＰＵ３１０は、ステップＢ２５へと処理を移行する。
【０１３８】
６−５．衛星軌道の近似モデル
上述した実施形態では、ケプラーの楕円軌道モデルを用いてＧＰＳ衛星の衛星軌道を算出するものとして説明したが、他にはラグランジュ（Lagrange）やネヴィル（Neville）、スプライン（Spline）等の近似モデルに基づいて算出することとしてもよい。すなわち、各ＧＰＳ衛星それぞれについて、衛星予測暦に記憶されている予測位置を標本点として、ラグランジュ法やネヴィル法、スプライン法等の補間技術を用いて補間多項式を算出することで当該ＧＰＳ衛星の衛星軌道を近似し、衛星軌道パラメーターの値を求める。そして、これらの衛星軌道パラメーター値を圧縮した圧縮長期予測エフェメリスを生成する。
【０１３９】
６−６．生成対象期間
上述した実施形態では、長期予測エフェメリスの生成日時を基準として１週間後までの期間を生成対象期間として長期予測エフェメリスを生成するものとして説明したが、生成対象期間は１週間よりも長い期間（例えば２週間）としてもよいし、１週間よりも短い期間（例えば３日）としてもよい。ＧＰＳ衛星ＳＶから送信されるエフェメリスは有効期間が一般に４時間程度であるが、長期予測エフェメリスは少なくともエフェメリスよりも有効期間が長ければよい。１日以上であれば好適である。
【０１４０】
６−７．予測対象期間長の決定
上述した実施形態では、携帯型電話機４は、サーバーシステム３との通信状況に応じて要求する圧縮長期予測エフェメリスの予測対象期間長を決定するものとして説明したが、要求する予測対象期間長を携帯型電話機４のユーザーに入力させ、入力された予測対象期間長の圧縮長期予測エフェメリスをサーバーシステム３に要求することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】位置算出システムの概略構成を示す図。
【図２】圧縮長期予測エフェメリス生成の原理を説明する図。
【図３】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図４】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図５】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図６】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図７】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図８】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図９】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図１０】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図１１】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図１２】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図１３】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図１４】サーバーシステムの機能構成を示すブロック図。
【図１５】サーバーシステムのＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図１６】サーバーシステムのハードディスクに格納されたデータの一例を示す図。
【図１７】圧縮方法データのデータ構成の一例を示す図。
【図１８】衛星予測暦データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図１９】圧縮長期予測エフェメリスデータベースのデータ構成の一例を示す図。
【図２０】時間変化パターンデータのデータ構成の一例を示す図。
【図２１】圧縮予測エフェメリスのデータ構成の一例を示す図。
【図２２】圧縮長期予測エフェメリス提供処理の流れを示すフローチャート。
【図２３】圧縮長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャート。
【図２４】圧縮長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャート。
【図２５】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図２６】携帯型電話機のＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図２７】携帯型電話機のフラッシュＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図２８】携帯型電話機のＲＡＭに格納されるデータの一例を示す図。
【図２９】メイン処理の流れを示すフローチャート。
【図３０】初回位置算出高速化処理の流れを示すフローチャート。
【図３１】第２の圧縮長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１４２】
１ 位置算出システム 、 ２ 外部システム、 ３ サーバーシステム、
４ 携帯型電話機、 ３１０ ＣＰＵ、 ３２０ 操作部、 ３３０ 通信部、
３４０ ＲＯＭ、 ３５０ ハードディスク、 ３６０ ＲＡＭ、 ３７０ バス、
４０５ ＧＰＳアンテナ、 ４１０ ＧＰＳ受信部、 ４１１ ＲＦ受信回路部、
４１３ ベースバンド処理回路部、 ４１５ ＣＰＵ、 ４１７ ＲＯＭ、
４１９ ＲＡＭ、 ４２０ ホストＣＰＵ、 ４３０ 操作部、 ４４０ 表示部、
４５０ 携帯電話用アンテナ、 ４６０ 携帯電話用無線通信回路部、
４７０ ＲＯＭ、 ４８０ フラッシュＲＯＭ、 ４９０ ＲＡＭ、 ＳＶ ＧＰＳ衛星
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星軌道データの圧縮方法、衛星軌道データの提供方法、衛星軌道データの展開方法及びデータ圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測位用信号を利用した位置算出システムとしては、ＧＰＳ（Global Positioning System）が広く知られており、携帯型電話機やカーナビゲーション装置等に内蔵された位置算出装置に利用されている。ＧＰＳでは、複数のＧＰＳ衛星の位置や各ＧＰＳ衛星から自機までの擬似距離等の情報に基づいて自機の位置を示す３次元の座標値と時計誤差とを求める位置算出演算を行う。
【０００３】
ＧＰＳによる位置算出では、先ず、ＧＰＳ衛星から発信されるＧＰＳ衛星信号に重畳されているアルマナックやエフェメリスといった航法データに基づいて、ＧＰＳ衛星の位置、速度、移動方向等の衛星情報を算出する。アルマナックは衛星を捕捉する際の有力な手掛かりとはなるが、衛星軌道の正確性が低いため位置算出演算に使用しないのが一般的である。一方、エフェメリスは、衛星軌道の正確性が高いため、衛星を捕捉する際の有力な手掛かりとなるだけでなく、位置算出演算にも使用することができる。従って、例えばエフェメリスを保持していない状態で位置算出を開始した場合には、エフェメリスをＧＰＳ衛星信号から取得しなければならず、初回位置算出時間（ＴＴＦＦ：Time To First Fix）が増大する。
【０００４】
そこで、サーバークライアントシステムであって、衛星軌道データの一種であり、１週間といった長期間分のエフェメリスである長期予測エフェメリス（長期予測軌道データ）をサーバーが予測し、クライアントである位置算出装置に提供する技術が開発されており、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０１８８４０３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２１２７００号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
長期予測エフェメリスは、全てのＧＰＳ衛星それぞれの衛星軌道を長期間（例えば１週間）分予測したデータであるため、１衛星分のエフェメリスに比べてデータ量が膨大である。長期予測エフェメリスは、位置算出装置がサーバーシステムからダウンロードして利用するため、でき得る限り、長期予測エフェメリスのデータ量を少なくして、通信時間や通信量といった通信コストを減らしたいという要望がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、位置算出装置に提供する衛星軌道データのデータ量を削減するための新たな手法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための第１の発明は、衛星軌道を近似した軌道モデルのパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の圧縮方法を決定することと、前記決定された圧縮方法に従って前記パラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出することと、を含む衛星軌道データの圧縮方法である。
【０００８】
また、他の発明として、衛星軌道を近似した軌道モデルのパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の圧縮方法を決定する決定部と、前記決定された圧縮方法に従って前記パラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出する算出部と、を備えたデータ圧縮装置を構成してもよい。
【０００９】
この第１の発明等によれば、衛星軌道を近似した軌道モデルのパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の圧縮方法を決定する。そして、決定した圧縮方法に従ってパラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出することで、衛星軌道データを圧縮する。
【００１０】
軌道モデル式のパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の適切な圧縮方法を選択して圧縮パラメーター値を算出することで、衛星軌道データのデータ量を効果的に削減することが可能となる。
【００１１】
また、第２の発明として、第１の発明の衛星軌道データの圧縮方法であって、前記パラメーター値の複数の変化パターンと当該変化パターンに適した圧縮方法とが予め定められており、前記圧縮方法を決定することは、前記複数の変化パターンの中から前記変化傾向に適合する変化パターンを選択し、当該選択した変化パターンに対応する圧縮方法を選択することによって、圧縮方法を決定することである衛星軌道データの圧縮方法を構成してもよい。
【００１２】
この第２の発明によれば、パラメーター値の複数の変化パターンと当該変化パターンに適した圧縮方法とが予め定められており、パラメーター値の変化傾向に適合する変化パターンに対応する圧縮方法を選択することによって当該パラメーター値を圧縮する。そのため、各パラメーターについて適切な圧縮方法でビット列を効果的に削減することができる。
【００１３】
また、第３の発明として、第１又は第２の発明の衛星軌道データの圧縮方法であって、前記圧縮方法を決定することは、前記軌道モデルに含まれる複数のパラメーターのうち、規定のパラメーターについては、当該規定パラメーターに適した圧縮方法として予め定められた圧縮方法に決定することを含む衛星軌道データの圧縮方法を構成してもよい。
【００１４】
この第３の発明によれば、軌道モデルに含まれる複数のパラメーターのうち、規定のパラメーターについては、当該規定パラメーターに適した圧縮方法として予め定められた圧縮方法に決定する。軌道モデルに含まれるパラメーターの中には、ほぼ一定の変化傾向を示すものがある。このようなパラメーターについては圧縮方法を予め定めておき、当該圧縮方法に従って圧縮パラメーター値を算出することにすれば好適である。
【００１５】
また、第４の発明として、第１〜第３の何れかの発明の衛星軌道データの圧縮方法であって、前記圧縮方法は所定の可逆圧縮方法である衛星軌道データの圧縮方法を構成してもよい。
【００１６】
この第４の発明によれば、可逆圧縮方法を用いて衛星軌道データを圧縮するため、衛星軌道データを展開する側では、軌道モデル式のパラメーター値を欠落無く復元することができる。
【００１７】
また、第５の発明として、第１〜第４の何れかの発明の衛星軌道データの圧縮方法を実行することによって算出された圧縮パラメーター値を含む衛星軌道データを、圧縮方法の識別情報とともに位置算出装置に提供する衛星軌道データの提供方法を構成してもよい。
【００１８】
この第５の発明によれば、圧縮された衛星軌道データをパラメーター値の圧縮方法の識別情報とともに提供するため、位置算出装置は、各圧縮パラメーター値がどのような圧縮方法で圧縮されたかを知ることができる。
【００１９】
また、第６の発明として、第５の発明の衛星軌道データの提供方法によって提供された識別情報に基づいて圧縮方法を選択することと、第５の発明の衛星軌道データの提供方法によって提供された衛星軌道データに含まれる圧縮パラメーター値を、前記選択された圧縮方法に応じて展開することによって、前記軌道モデル式のパラメーター値を取得することと、を含む衛星軌道データの展開方法を構成してもよい。
【００２０】
この第６の発明によれば、提供された衛星軌道データに含まれる圧縮パラメーター値を、当該圧縮パラメーター値を算出する際に用いられた圧縮方法に従って元のパラメーター値に展開することができる。従って、軌道モデル式のパラメーター値の復元を誤りなく行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に好適な実施形態の一例を説明する。但し、本発明を適用可能な実施形態がこれに限定されるわけではない。
【００２２】
１．システム構成
図１は、本実施形態における位置算出システム１の概略構成を示す図である。位置算出システム１は、外部システム２と、データ圧縮装置の一種であるサーバーシステム３と、位置算出装置を備えた電子機器の一種である携帯型電話機４と、測位用衛星である複数のＧＰＳ衛星ＳＶ（ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４，・・・）とを備えて構成される。尚、携帯型電話機４が必要なデータをサーバーシステム３から取得した後は、携帯型電話機４とＧＰＳ衛星ＳＶとで位置算出が可能であるため、携帯型電話機４とＧＰＳ衛星ＳＶとで１つの位置算出システムが構成されるということもできる。また、地上側のシステムとして、サーバーシステム３と携帯型電話機４とで位置算出システムと呼ぶこともできる。
【００２３】
外部システム２は、ＧＰＳ衛星ＳＶから定期的に衛星信号を受信し、当該衛星信号に含まれる航法データ等に基づいて衛星予測暦を生成してサーバーシステム３に提供する公知のシステムである。外部システム２が提供する衛星予測暦は、各ＧＰＳ衛星ＳＶそれぞれについて、将来の位置を予測した予測位置及びＧＰＳ衛星ＳＶに搭載された原子時計の誤差を予測した時計予測誤差を所定時間おき（例えば１５分おき）に時系列に並べた位置のデータである。外部システム２は、例えば衛星予測暦の提供を業務とする民間や公営の団体のコンピューターシステムに相当する。
【００２４】
サーバーシステム３は、衛星予測暦を外部システム２から取得し、取得した衛星予測暦を用いて、衛星軌道データの一種であり、全てのＧＰＳ衛星ＳＶの予測されるエフェメリスであって、少なくとも１日以上の例えば１週間といった長期間有効なエフェメリス（以下、本実施形態において「長期予測エフェメリス」と称す。長期間有効な軌道でもあるため、長期予測軌道データとも言える。）を生成・提供するサーバーを備えたシステムである。ＧＰＳ衛星ＳＶが発信しているエフェメリスは有効期間が４時間である。このため、サーバーシステム３が提供する長期予測エフェメリスの方が有効期間が長い。
【００２５】
携帯型電話機４は、ユーザーが通話やメールの送受信等を行うための電子機器であり、通話やメールの送受信といった携帯型電話機としての本来の機能の他、位置を算出する機能をなす位置算出装置を具備している。携帯型電話機４は、ユーザー操作に従って、サーバーシステム３に対して長期予測エフェメリスの要求信号を送信し、サーバーシステム３から長期予測エフェメリスを取得する。そして、取得した長期予測エフェメリスを用いてＧＰＳ衛星ＳＶを捕捉し、ＧＰＳ衛星信号に基づく位置算出を実行する。
【００２６】
２．原理
サーバーシステム３は、外部システム２から取得した衛星予測暦を用いて、長期予測エフェメリスを生成する処理を行う。具体的には、長期予測エフェメリスの生成日時を基準として１週間後までの期間を生成対象期間とし、当該生成対象期間を衛星軌道の近似・モデル化を行う複数の対象期間（以下、「予測対象期間」と称す。）に区切る。本実施形態では、予測対象期間の長さを一定とし、例えば予測対象期間が４時間、６時間、８時間にそれぞれ設定された複数種類の長期予測エフェメリスを生成する。
【００２７】
サーバーシステム３は、外部システム２から取得した衛星予測暦に含まれる予測位置のうち、各予測対象期間内の予測位置を抽出する。そして、各予測対象期間それぞれについて、当該予測対象期間内の全ての予測位置からの距離の二乗和が最小となるようなケプラーの衛星軌道モデル式（以下、「近似モデル」ともいう。）を求める。このとき求めた衛星軌道の近似モデル式のパラメーターを「衛星軌道パラメーター」と称し、近似モデルを算出する計算を「近似計算」ともいう。また、近似計算により求めた予測された衛星軌道のことを「予測軌道」と称する。
【００２８】
また、サーバーシステム３は、外部システム２から取得した衛星予測暦に含まれる各予測対象期間内の時計予測誤差を抽出する。そして、各予測対象期間それぞれについて、当該予測対象期間内の時計予測誤差を用いて、時計誤差の経時変化を近似した時計誤差モデル式を求める。このとき求めた時計誤差モデル式のパラメーターを「クロック補正パラメーター」と称する。
【００２９】
さらに、サーバーシステム３は、各予測対象期間について、当該予測対象期間における予測軌道の信頼性を示す指標値である「予測軌道信頼度」と、当該予測対象期間におけるＧＰＳ衛星ＳＶの異常の有無を示す「健康情報」とを決定する。予測軌道信頼度は、例えば「０」〜「１５」の１６段階で表され、「０」が予測軌道の信頼性が最も高く、「１５」が予測軌道の信頼性が最も低いことを示している。
【００３０】
また、健康情報は、例えば「０」と「１」の２値で表され、「０」はＧＰＳ衛星ＳＶに異常がないことを示し、「１」はＧＰＳ衛星ＳＶに異常があることを示している。予測軌道信頼度は、エフェメリスに含まれている「ＵＲＡ index」に相当する値であり、健康情報は、エフェメリスに含まれている「ＳＶ Health」に相当する値である。本実施形態では、予測軌道信頼度及び健康情報を「信頼性パラメーター」と称する。尚、信頼性パラメーターの値の具体的な決定方法については公知の方法を適用してよいため、説明を省略する。
【００３１】
長期予測エフェメリスは、全てのＧＰＳ衛星の全ての予測対象期間の衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターの値が格納されたデータであり、データ量が膨大である。長期予測エフェメリスは、携帯型電話機４がサーバーシステム３からダウンロードして利用される。このため、でき得る限り、長期予測エフェメリスのデータ量を少なくしたいという要請がある。そこで、本実施形態では、上述したパラメーターの値の代わりに圧縮されたパラメーター値（以下、「圧縮パラメーター値」と称す。）を格納した圧縮長期予測エフェメリスを生成することで、長期予測エフェメリスのデータ量を削減する。
【００３２】
図２は、本実施形態における圧縮長期予測エフェメリス生成の原理を説明するための図である。図２において、パラメーター値及び圧縮パラメーター値に示した数字は、予測対象期間の番号を示している。ここでは、予測対象期間が６時間である場合を例に挙げて説明する。この場合、生成対象期間である１週間の期間を６時間毎に区切ることで、２８個の予測対象期間（第１予測対象期間〜第２８予測対象期間）が形成される。
【００３３】
本実施形態では、サーバーシステム３は、各ＧＰＳ衛星毎に各パラメーター値の時間変化パターンを判定する。具体的には、各パラメーターそれぞれについて、第１〜第２８予測対象期間に亘る当該パラメーター値の時系列データを生成する。そして、生成した時系列データが、予め定められた複数の時間変化パターンのデータの何れに適合するかを判定する。時間変化パターンの判定は、例えば、生成した時系列データと、各時間変化パターンについて予め用意されたパターンマッチング用の時系列データとのパターンマッチング処理を行うことで実現することができる。
【００３４】
時間変化パターンには、圧縮方法が対応付けて定められている。すなわち、時間変化パターンに応じて、パラメーター値を表すビット列を最も効果的に削減する圧縮方法が予め定められている。
【００３５】
具体的には、圧縮パラメーター値は、例えば、第１〜第２８予測対象期間それぞれのパラメーター値から算出される差分値で表される。但し、何れの予測対象期間のパラメーター値との間で差分値を計算するか、差分の次数をどのようにするか（何次差分を計算するか）等が圧縮方法によって異なる。例えば、「１，３，５，７，９・・・」という数列は前後の数値の差分が“２”である。また、「１，２，４，７，１１・・・」という数列は２次差分が“１”である。パラメーター値がどのような変化パターンをとっているかに応じて、圧縮効果（ビット列の削減効果）の高い圧縮方法を適用することで、効果的なパラメーター値の圧縮を実現する。
【００３６】
より具体的には、例えば、時間変化パターンＡには、圧縮方法ａとして、第２〜第２８予測対象期間それぞれについて、当該予測対象期間におけるパラメーター値と第１予測対象期間におけるパラメーター値との１次差分を計算して当該予測対象期間における圧縮パラメーター値を算出することが定められている。また、例えば、時間変化パターンＢには、圧縮方法ｂとして、隣接する予測対象期間の間でパラメーター値の２次差分を計算して当該予測対象期間における圧縮パラメーター値を算出することが定められている。
【００３７】
また、本実施形態では、圧縮方法は可逆圧縮方法を用いる。このため、圧縮パラメーター値から元のパラメーター値を欠落なく復元することができる。
【００３８】
全てのＧＰＳ衛星ＳＶの全てのパラメーターそれぞれについて、上述した時間変化パターンの判定を行う。そして、判定した時間変化パターンに対応付けられた圧縮方法を選択して圧縮演算を行うことで、当該パラメーターの圧縮パラメーター値を算出する。圧縮長期予測エフェメリスは、全てのＧＰＳ衛星ＳＶの全てのパラメーターの圧縮パラメーター値が格納されたデータである。
【００３９】
実際に長期予測エフェメリスを予測演算し、そのパラメーター値の時間変化パターンを調べる実験を行った。ここで、その実験結果について説明する。
【００４０】
図３は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、クロック補正パラメーターの１つである衛星時計のオフセット「ａ0」の値の時間変化の一例を示すグラフである。横軸は長期予測エフェメリスの予測対象期間（第１〜第２８予測対象期間）、縦軸は当該パラメーターのパラメーター値を示している。各予測対象期間の長さは６時間とした。これらは図４〜図７についても同様である。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の衛星時計のオフセットの時間変化は、１次関数で近似可能な形状をしており、直線的な時間変化パターンに適合する。従って、この場合は、直線変化用に予め定められた圧縮方法を用いて、衛星時計のオフセットの圧縮パラメーター値を算出する。
【００４１】
図４は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、衛星軌道パラメーターの１つである軌道傾斜角「ｉ0」の値の時間変化の一例を示すグラフである。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の軌道傾斜角の時間変化は、２次関数で近似可能な形状をしており、２次曲線の時間変化パターンに適合する。従って、この場合は、２次曲線変化用に予め定められた圧縮方法を用いて、軌道傾斜角の圧縮パラメーター値を算出する。
【００４２】
図５は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、衛星軌道パラメーターの１つである軌道長半径「ａ」の値の時間変化の一例を示すグラフである。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の軌道長半径の時間変化は、複数の正弦波を合成した形状をしており、周期的変化の時間変化パターンに適合する。従って、この場合は、周期的変化用に予め定められた圧縮方法を用いて、軌道長半径の圧縮パラメーター値を算出する。尚、縦軸の値は、有効桁数を４桁としたため同じ値として図示しているが、実際には異なる。
【００４３】
図６は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、衛星軌道パラメーターの１つである平均近点角「Ｍ0」の値の時間変化の一例を示すグラフである。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の平均近点角の時間変化は、のこぎりのようなギザギザの形状をしており、のこぎり状変化の時間変化パターンに適合する。従って、この場合は、のこぎり状変化用に予め定められた圧縮方法を用いて、平均近点角の圧縮パラメーター値を算出する。
【００４４】
図７は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、衛星軌道パラメーターの１つである昇交点赤経「Ω0」の値の時間変化の一例を示すグラフである。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１の昇交点赤経の時間変化は、階段形状をしており、ステップ状変化の時間変化パターンに適合する。従って、この場合は、ステップ状変化用に予め定められた圧縮方法を用いて、昇交点赤経の圧縮パラメーター値を算出する。
【００４５】
本願発明者が他にも数多くの実験を行った結果、同じパラメーターであっても、当該パラメーターの算出に用いる衛星予測暦の違いや、予測対象期間の長さの違い、ＧＰＳ衛星ＳＶの違いによって、当該パラメーター値の時間変化パターンが異なり得ることを発見した。従って、サーバーシステム３は、異なる衛星予測暦を用いて長期予測エフェメリスを生成する際や、予測対象期間の異なる長期予測エフェメリスを生成する際には、各ＧＰＳ衛星毎に各パラメーター値について、時間変化パターンの判定及び圧縮演算を行う。
【００４６】
図８及び図９は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、異なる衛星予測暦を用いて衛星軌道パラメーターの１つである離心率「ｅ」の値を算出した場合の時間変化の一例を示すグラフである。図８は、衛星予測暦Ｐ１を用いて算出した場合の結果を示しており、図９は、衛星予測暦Ｐ２を用いて算出した場合の結果を示している。予測対象期間の長さは何れも１２時間とした。この結果を見ると、衛星予測暦Ｐ１を用いて算出した場合は、およそ直線的な時間変化パターンに適合するのに対し、衛星予測暦Ｐ２を用いて算出した場合は、２次曲線の時間変化パターンに適合する。このことから、同じパラメーターであっても、使用する衛星予測暦が異なる場合は、圧縮方法を変えて圧縮する必要があることがわかる。
【００４７】
図１０及び図１１は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１について、予測対象期間の長さを変えて離心率「ｅ」の値を算出した場合の時間変化の一例を示すグラフである。図１０は予測対象期間の長さを１２時間とした場合の結果を示しており、図１１は予測対象期間の長さを４時間とした場合の結果を示している。この結果を見ると、予測対象期間の長さを１２時間とした場合は、２次曲線の時間変化パターンに適合するのに対し、予測対象期間の長さを４時間とした場合は、大域的に見ると２次曲線の時間変化パターンに適合するが、局所的に見ると周期的変化の時間変化パターンに適合する。このことから、同じパラメーターであっても、予測対象期間の長さが異なる場合は、圧縮方法を変えて圧縮する必要があることがわかる。
【００４８】
図１２及び図１３は、ＧＰＳ衛星ＳＶを変えて離心率「ｅ」の値を算出した場合の時間変化の一例を示すグラフである。図１２はＧＰＳ衛星ＳＶ２３についての結果であり、図１３はＧＰＳ衛星ＳＶ２９についての結果である。予測対象期間の長さは何れも１２時間とした。この結果を見ると、ＧＰＳ衛星ＳＶ２３については、直線的な時間変化パターンに適合するのに対し、ＧＰＳ衛星ＳＶ２３については、３次曲線の時間変化パターンに適合する。このことから、同じパラメーターであっても、ＧＰＳ衛星が異なる場合は、圧縮方法を変えて圧縮する必要があることがわかる。
【００４９】
３．サーバーシステム
３−１．機能構成
図１４は、サーバーシステム３の機能構成を示すブロック図である。サーバーシステム３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１０と、操作部３２０と、通信部３３０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４０と、ハードディスク３５０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３６０とを備え、各部がバス３７０で接続されたコンピューターシステムである。
【００５０】
ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されているシステムプログラム等に従ってサーバーシステム３の各部を統括的に制御するプロセッサーである。本実施形態では、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている圧縮長期予測エフェメリス提供プログラム３４１に従って、生成した圧縮長期予測エフェメリスを携帯型電話機４に提供する処理を行う。
【００５１】
操作部３２０は、サーバーシステム３の管理者による操作指示を受け付け、操作に応じた信号をＣＰＵ３１０に出力する入力装置である。この機能は、例えばキーボードやボタン、マウス等により実現される。
【００５２】
通信部３３０は、システム内部で利用される各種データをインターネット等の通信ネットワークを介して外部システム２や携帯型電話機４とやり取りするための通信装置である。
【００５３】
ＲＯＭ３４０は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ３１０がサーバーシステム３を制御するためのシステムプログラムや、圧縮長期予測エフェメリスを携帯型電話機４に提供するためのプログラム、圧縮長期予測エフェメリスを生成するためのプログラム等の各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００５４】
ハードディスク３５０は、磁気ヘッド等を用いてデータの読み書きを行う記憶装置であり、ＲＯＭ３４０と同様、サーバーシステム３が備える各種機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶している。
【００５５】
ＲＡＭ３６０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ＣＰＵ３１０により実行されるシステムプログラム、圧縮長期予測エフェメリス提供プログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【００５６】
３−２．データ構成
図１５は、ＲＯＭ３４０に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ３４０には、ＣＰＵ３１０により読み出され、圧縮長期予測エフェメリス提供処理（図２２参照）として実行される圧縮長期予測エフェメリス提供プログラム３４１と、圧縮方法データ３４３とが記憶されている。また、圧縮長期予測エフェメリス提供プログラム３４１には、圧縮長期予測エフェメリス生成処理（図２３及び図２４参照）として実行される圧縮長期予測エフェメリス生成プログラム３４１１がサブルーチンとして含まれている。
【００５７】
圧縮長期予測エフェメリス提供処理とは、ＣＰＵ３１０が、圧縮長期予測エフェメリスを生成する処理を定期的に行い、携帯型電話機４から圧縮長期予測エフェメリスの要求信号を受信した場合に、生成しておいた圧縮長期予測エフェメリスを要求元の携帯型電話機４に送信する処理である。圧縮長期予測エフェメリス提供処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００５８】
圧縮長期予測エフェメリス生成処理とは、ＣＰＵ３１０が、上述した原理に従って圧縮長期予測エフェメリスを生成する処理である。本実施形態では、ＣＰＵ３１０は、圧縮長期予測エフェメリスを４時間に１回生成する。具体的には、圧縮長期予測エフェメリスの生成日時を基準として１週間後までの期間を生成対象期間とし、当該１週間の生成対象期間を、４時間、６時間、８時間といった予め定められた予測対象期間に区切った複数種類の長期予測エフェメリスを生成する。
【００５９】
ＣＰＵ３１０は、衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターの各パラメーターの時間変化パターンを表す時間変化パターンデータと、各予測対象期間について各パラメーターの圧縮パラメーター値を記憶した圧縮予測エフェメリスとで構成される圧縮長期予測エフェメリスを生成する。圧縮長期予測エフェメリス生成処理についても、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【００６０】
図１７は、圧縮方法データ３４３のデータ構成の一例を示す図である。圧縮方法データ３４３は、パラメーター値の圧縮方法が定められたデータであり、時間変化パターン３４３１と、パラメーター値の圧縮方法３４３３とが対応付けて記憶されている。例えば、時間変化パターン「パターンＣ（周期的変化）」については、圧縮方法として、周期的変化用圧縮方法が対応付けて定められている。
【００６１】
図１６は、ハードディスク３５０に格納されたデータの一例を示す図である。ハードディスク３５０には、衛星予測暦データベース３５１と、圧縮長期予測エフェメリスデータベース３５３とが記憶されている。
【００６２】
図１８は、衛星予測暦データベース３５１のデータ構成の一例を示す図である。衛星予測暦データベース３５１は、複数の衛星予測暦３５２（３５２−１，３５２−２，３５２−３，・・・）が時系列に記憶されたデータベースである。
【００６３】
衛星予測暦３５２は、各ＧＰＳ衛星ＳＶの１週間後までの予測位置及び時計予測誤差が１５分おきに記憶された離散的なデータであり、開始日時毎に纏められたデータである。例えば、衛星予測暦３５２−１は、開始日時が「２００８年８月８日０時００分」のデータである。そして、「２００８年８月８日０時３０分」におけるＧＰＳ衛星「ＳＶ２」の予測位置は「（Ｘｐ３２，Ｙｐ３２，Ｚｐ３２）」であり、原子時計の予測誤差は「Δｔｐ３２」である。
【００６４】
ＣＰＵ３１０は、外部システム２から定期的に（例えば４時間に１回）衛星予測暦を受信する。そして、受信した衛星予測暦を衛星予測暦データベース３５１に蓄積・記憶するためにデータフォーマットの加工処理等を行う。具体的には、開始日時が異なり、長期予測エフェメリスの生成対象期間（例えば１週間）と同じ期間分のデータが格納された複数の衛星予測暦３５２を生成して、衛星予測暦データベース３５１に蓄積・記憶させる。
【００６５】
図１９は、圧縮長期予測エフェメリスデータベース３５３のデータ構成の一例を示す図である。圧縮長期予測エフェメリスデータベース３５３は、複数の圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４（３５４−１，３５４−２，３５４−３，・・・）が記憶されたデータベースである。
【００６６】
圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４には、当該圧縮長期予測エフェメリスデータの生成日時３５４１と、予測対象期間の長さである予測対象期間長３５４３と、時間変化パターンデータ３５４５と、各ＧＰＳ衛星ＳＶ（ＳＶ１〜ＳＶ３２）の圧縮予測エフェメリス３５４７（３５４７−１〜３５４７−３２）とが対応付けて記憶されている。
【００６７】
図２０は、時間変化パターンデータ３５４５のデータ構成の一例を示す図である。時間変化パターンデータ３５４５には、各ＧＰＳ衛星ＳＶ（ＳＶ１〜ＳＶ３２）について、衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターの各パラメーターの時間変化パターンが記憶されている。図１７の圧縮方法データ３４３に示したように、時間変化パターンには圧縮方法がそれぞれ対応付けられているため、時間変化パターンデータ３５４５は、各パラメーター値の圧縮方法の識別情報が定められたデータであるとも言える。
【００６８】
特徴的であることの１つは、同じパラメーターであっても、衛星毎に時間変化パターンが異なっており、圧縮方法が異なる点である。例えば、離心率「ｅ」に着目すると、ＧＰＳ衛星ＳＶ１では時間変化パターンが「パターンＡ（直線変化）」であるため、直線変化用圧縮方法で圧縮されるのに対し、ＧＰＳ衛星ＳＶ２では時間変化パターンが「パターンＢ（２次曲線変化）」であるため、２次曲線変化用圧縮方法で圧縮されることになる。
【００６９】
図２１は、圧縮予測エフェメリス３５４７のデータ構成の一例を示す図である。圧縮予測エフェメリス３５４７（３５４７−１，３５４７−２，・・・，３５４７−３２）には、各予測対象期間について、衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターの各パラメーターの圧縮パラメーター値が記憶されている。
【００７０】
図２１の圧縮予測エフェメリス３５４７−１は、ＧＰＳ衛星ＳＶ１についての圧縮された予測エフェメリスであり、第１予測対象期間には、各パラメーターの原数値（パラメーター値）が格納されているが、第２〜第２８予測対象期間には、それぞれ各パラメーターの圧縮値（圧縮パラメーター値）が格納されている。
【００７１】
３−３．処理の流れ
図２２は、ＲＯＭ３４０に記憶されている圧縮長期予測エフェメリス提供プログラム３４１がＣＰＵ３１０により読み出されて実行されることで、サーバーシステム３において実行される圧縮長期予測エフェメリス提供処理の流れを示すフローチャートである。
【００７２】
先ず、ＣＰＵ３１０は、外部システム２から衛星予測暦を受信したか否かを判定し（ステップＡ１）、受信しなかったと判定した場合は（ステップＡ１；Ｎｏ）、ステップＡ５へと処理を移行する。
【００７３】
また、受信したと判定した場合は（ステップＡ１；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、受信した衛星予測暦を衛星予測暦データベース３５１に蓄積・記憶するためにデータフォーマットの加工処理等を行う。具体的には、開始日時が異なり、長期予測エフェメリスの生成対象期間（例えば１週間）と同じ期間分のデータが格納された複数の衛星予測暦３５２を生成して、衛星予測暦データベース３５１に蓄積・記憶させる（ステップＡ３）。
【００７４】
次いで、ＣＰＵ３１０は、圧縮長期予測エフェメリスの生成時刻であるか否かを判定する（ステップＡ５）。本実施形態では、４時間に１回圧縮長期予測エフェメリスを生成するものとする。そして、まだ生成時刻ではないと判定した場合は（ステップＡ５；Ｎｏ）、ＣＰＵ３１０は、ステップＡ１９へと処理を移行する。
【００７５】
また、圧縮長期予測エフェメリスの生成時刻であると判定した場合は（ステップＡ５；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、予測対象期間長を４時間に設定する（ステップＡ７）。そして、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている圧縮長期予測エフェメリス生成プログラム３４１１を読み出して実行することで、圧縮長期予測エフェメリス生成処理を行う（ステップＡ９）。
【００７６】
図２３及び図２４は、圧縮長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ＣＰＵ３１０は、圧縮長期予測エフェメリスの生成日時（現在日時）に基づいて、各予測対象期間を判定する（ステップＢ１）。次いで、ＣＰＵ３１０は、各ＧＰＳ衛星について、ループＡの処理を実行する（ステップＢ３〜Ｂ１９）。ループＡの処理では、ＣＰＵ３１０は、ステップＢ１で判定した各予測対象期間について、ループＢの処理を実行する（ステップＢ５〜Ｂ１７）。
【００７７】
ループＢの処理では、ＣＰＵ３１０は、ハードディスク３５０の衛星予測暦データベース３５１に記憶されている最新の衛星予測暦３５２から、当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間の各日時（衛星予測暦３５２に記憶されている１５分おきの日時であって、当該予測対象期間に含まれる日時のことをいう。）における予測位置を読み出す（ステップＢ７）。
【００７８】
そして、ＣＰＵ３１０は、ステップＢ７で読み出した予測位置を用いて、ケプラーの楕円軌道モデルに従って当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間における予測軌道を算出し、ケプラーの衛星軌道パラメーターの値を求める（ステップＢ９）。
【００７９】
また、ＣＰＵ３１０は、最新の衛星予測暦３５２から、当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間の各日時における時計予測誤差を読み出す（ステップＢ１１）。そして、ＣＰＵ３１０は、読み出した時計予測誤差を用いて、当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間のクロック補正パラメーターの値を求める（ステップＢ１３）。
【００８０】
時刻「ｔ」における時計予測誤差「Δｔ」は、クロック補正パラメーターである衛星時計の基準時刻「ｔc」、衛星時計のオフセット「ａ0」、衛星時計のドリフト「ａ1」及び衛星時計周波数のドリフト「ａ2」を用いて、次式（１）によって近似することができる。
Δｔ＝ａ0＋ａ1（ｔ−ｔc）＋ａ2（ｔ−ｔc）2 ・・・（１）
【００８１】
式（１）は、時計予測誤差の経時変化を近似するための時計誤差モデル式である。衛星予測暦３５２に含まれる各日時の時計予測誤差「Δｔ」をサンプリングデータとして、例えば最小二乗法を用いた近似計算を行うことで、クロック補正パラメーターの値を算出することができる。
【００８２】
その後、ＣＰＵ３１０は、当該ＧＰＳ衛星の当該予測対象期間における信頼性パラメーター（予測軌道信頼度及び健康情報）の値を決定する（ステップＢ１５）。そして、ＣＰＵ３１０は、次の予測対象期間へと処理を移行する。そして、全ての予測対象期間についてステップＢ７〜Ｂ１５の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＢの処理を終了する（ステップＢ１７）。
【００８３】
ループＢの処理を終了した後、ＣＰＵ３１０は、次のＧＰＳ衛星へと処理を移行する。そして、全てのＧＰＳ衛星についてステップＢ５〜Ｂ１７の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＡの処理を終了する（ステップＢ１９）。
【００８４】
次いで、ＣＰＵ３１０は、各ＧＰＳ衛星について、ループＣの処理を実行する（ステップＢ２１〜Ｂ３５）。ループＣの処理では、ＣＰＵ３１０は、衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターの各パラメーターについて、ループＤの処理を実行する（ステップＢ２３〜Ｂ３１）。
【００８５】
ループＤの処理では、ＣＰＵ３１０は、当該ＧＰＳ衛星の当該パラメーター値の時系列データを生成する（ステップＢ２５）。そして、ＣＰＵ３１０は、生成した時系列データを用いて、当該パラメーター値の時間変化パターン３４３１を判定する（ステップＢ２７）。
【００８６】
その後、ＣＰＵ３１０は、ＲＯＭ３４０に記憶されている圧縮方法データ３４３を参照し、各予測対象期間について、ステップＢ２７で判定した時間変化パターン３４３１に対応付けられた圧縮方法３４３３に従って、当該ＧＰＳ衛星の当該パラメーターの圧縮パラメーター値を算出する（ステップＢ２９）。そして、ＣＰＵ３１０は、次のパラメーターへと処理を移行する。
【００８７】
全てのパラメーターについてステップＢ２５〜Ｂ２９の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＤの処理を終了する（ステップＢ３１）。その後、ＣＰＵ３１０は、当該ＧＰＳ衛星の全ての予測対象期間の全てのパラメーターの圧縮パラメーター値でなる圧縮予測エフェメリス３５４７を生成する（ステップＢ３３）。その後、ＣＰＵ３１０は、次のＧＰＳ衛星へと処理を移行する。
【００８８】
全てのＧＰＳ衛星についてステップＢ２３〜Ｂ３３の処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、ループＣの処理を終了する（ステップＢ３５）。その後、ＣＰＵ３１０は、各ＧＰＳ衛星の各パラメーターについて、ステップＢ２７で判定した時間変化パターンに基づいて、時間変化パターンデータ３５４５を生成する（ステップＢ３７）。
【００８９】
そして、ＣＰＵ３１０は、生成日時３５４１と、予測対象期間長３５４３と、ステップＢ３７で生成した時間変化パターンデータ３５４５と、全てのＧＰＳ衛星についてステップＢ３３で生成した圧縮予測エフェメリス３５４７とを対応付けた圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４を生成して、ハードディスク３５０の圧縮長期予測エフェメリスデータベース３５３に蓄積記憶させる（ステップＢ３９）。そして、ＣＰＵ３１０は、圧縮長期予測エフェメリス生成処理を終了する。
【００９０】
図２２の圧縮長期予測エフェメリス提供処理に戻って、ステップＡ９で圧縮長期予測エフェメリス生成処理を行った後、ＣＰＵ３１０は、予測対象期間長を変えて、圧縮長期予測エフェメリスを生成する処理を繰り返す（ステップＡ１１〜Ａ１７）。具体的には、予測対象期間長を６時間、８時間と順次設定して（ステップＡ１１、Ａ１５）、圧縮長期予測エフェメリス生成処理を行う（ステップＡ１３、Ａ１７）。すなわち、予測対象期間長の異なる複数の圧縮長期予測エフェメリスを生成・記憶する。
【００９１】
その後、ＣＰＵ３１０は、携帯型電話機４から圧縮長期予測エフェメリスの要求信号を受信したか否かを判定する（ステップＡ１９）。そして、受信しなかったと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｎｏ）、ステップＡ１に戻る。
【００９２】
また、要求信号を受信したと判定した場合は（ステップＡ１９；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３１０は、要求信号に含まれる予測対象期間長を判定する（ステップＡ２１）。そして、ＣＰＵ３１０は、ハードディスク３５０の圧縮長期予測エフェメリスデータベース３５３に記憶されている最新の圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４のうち、ステップＡ２１で判定した予測対象期間長の圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４を要求元の携帯型電話機４に送信する（ステップＡ２３）。そして、ＣＰＵ３１０は、ステップＡ１に戻る。
【００９３】
４．携帯型電話機
４−１．機能構成
図２５は、携帯型電話機４の機能構成を示すブロック図である。携帯型電話機４は、ＧＰＳアンテナ４０５と、ＧＰＳ受信部４１０と、ホストＣＰＵ４２０と、操作部４３０と、表示部４４０と、携帯電話用アンテナ４５０と、携帯電話用無線通信回路部４６０と、ＲＯＭ４７０と、フラッシュＲＯＭ４８０と、ＲＡＭ４９０とを備えて構成される。
【００９４】
ＧＰＳアンテナ４０５は、ＧＰＳ衛星ＳＶから発信されているＧＰＳ衛星信号を含むＲＦ（Radio Frequency）信号を受信するアンテナであり、受信した信号をＧＰＳ受信部４１０に出力する。尚、ＧＰＳ衛星信号は、衛星毎に異なる拡散符号の一種であるＰＲＮ（Pseudo Random Noise）コードで直接スペクトラム拡散方式により変調された１．５７５４２［ＧＨｚ］の通信信号である。ＰＲＮコードは、コード長１０２３チップを１ＰＮフレームとする繰返し周期１ｍｓの擬似ランダム雑音符号である。
【００９５】
ＧＰＳ受信部４１０は、ＧＰＳアンテナ４０５から出力された信号に基づいて位置を算出する位置算出回路であり、いわゆるＧＰＳ受信機に相当する機能ブロックである。ＧＰＳ受信部４１０は、ＲＦ（Radio Frequency）受信回路部４１１と、ベースバンド処理回路部４１３とを備えて構成される。尚、ＲＦ受信回路部４１１と、ベースバンド処理回路部４１３とは、それぞれ別のＬＳＩ（Large Scale Integration）として製造することも、１チップとして製造することも可能である。
【００９６】
ＲＦ受信回路部４１１は、ＲＦ信号の処理回路ブロックであり、所定の局部発振信号を分周或いは逓倍することで、ＲＦ信号乗算用の発振信号を生成する。そして、生成した発振信号を、ＧＰＳアンテナ４０５から出力されたＲＦ信号に乗算することで、ＲＦ信号を中間周波数の信号（以下、「ＩＦ（Intermediate Frequency）信号」と称す。）にダウンコンバートする。そして、ＩＦ信号を増幅等した後、Ａ／Ｄ（Analog Digital）変換器でデジタル信号に変換して、ベースバンド処理回路部４１３に出力する。
【００９７】
ベースバンド処理回路部４１３は、ＲＦ受信回路部４１１から出力されたＩＦ信号に対して相関処理等を行ってＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出する回路部である。ベースバンド処理回路部４１３は、プロセッサーとしてのＣＰＵ４１５と、メモリとしてのＲＯＭ４１７及びＲＡＭ４１９とを備えて構成される。ＣＰＵ４１５は、ホストＣＰＵ４２０が圧縮長期予測エフェメリスを展開することで取得した完全長期予測エフェメリスを用いて、ＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出する。
【００９８】
ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０に記憶されている位置算出プログラムやシステムプログラム等の各種プログラムに従って携帯型電話機４の各部を統括的に制御するプロセッサーである。ホストＣＰＵ４２０は、ベースバンド処理回路部４１３によって捕捉・抽出されたＧＰＳ衛星信号からデータを復号して航法メッセージや時刻情報等を取り出して位置算出演算を行う。そして、位置算出演算により求めたＧＰＳ算出位置をプロットしたナビゲーション画面を生成して、表示部４４０に表示させる。
【００９９】
操作部４３０は、例えばタッチパネルやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、押下されたアイコンやボタンの信号をホストＣＰＵ４２０に出力する。この操作部４３０の操作により、通話要求やメールの送受信要求、ＧＰＳの起動要求等の各種指示入力がなされる。
【０１００】
表示部４４０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、ホストＣＰＵ４２０から入力される表示信号に基づいた各種表示を行う表示装置である。表示部４４０には、ナビゲーション画面や時刻情報等が表示される。
【０１０１】
携帯電話用アンテナ４５０は、携帯型電話機４の通信サービス事業者が設置した無線基地局との間で携帯電話用無線信号の送受信を行うアンテナである。
【０１０２】
携帯電話用無線通信回路部４６０は、ＲＦ変換回路、ベースバンド処理回路等によって構成される携帯電話の通信回路部であり、携帯電話用無線信号の変調・復調等を行うことで、通話やメールの送受信等を実現する。
【０１０３】
ＲＯＭ４７０は、読み取り専用の不揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４２０が携帯型電話機４を制御するためのシステムプログラムや、位置算出演算を実現するための位置算出プログラム、ナビゲーション機能を実現するためのナビゲーションプログラム等の各種プログラムやデータ等を記憶している。
【０１０４】
フラッシュＲＯＭ４８０は、読み書き可能な不揮発性の記憶装置であり、ＲＯＭ４７０と同様に、ホストＣＰＵ４２０が携帯型電話機４を制御するための各種プログラムやデータ等を記憶している。フラッシュＲＯＭ４８０に記憶されているデータは、携帯型電話機４の電源を切断しても失われない。
【０１０５】
ＲＡＭ４９０は、読み書き可能な揮発性の記憶装置であり、ホストＣＰＵ４２０により実行されるシステムプログラム、位置算出演算プログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成している。
【０１０６】
４−２．データ構成
図２６は、ＲＯＭ４７０に格納されたデータの一例を示す図である。ＲＯＭ４７０には、ホストＣＰＵ４２０により読み出され、メイン処理（図２９参照）として実行されるメインプログラム４７１と、圧縮方法データ３４３とが記憶されている。また、メインプログラム４７１には、初回位置算出高速化処理（図３０参照）として実行される初回位置算出高速化プログラム４７１１がサブルーチンとして含まれている。
【０１０７】
メイン処理とは、ホストＣＰＵ４２０が、携帯型電話機４の本来の機能である通話やメールの送受信のための処理を行う他、携帯型電話機４の位置を算出する処理、携帯型電話機４の電源投入後の初回の位置算出を高速化する処理等を行う処理である。メイン処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【０１０８】
初回位置算出高速化処理とは、ホストＣＰＵ４２０が、圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４の要求信号をサーバーシステム３に送信し、サーバーシステム３から受信した圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４を展開することで、完全長期予測エフェメリスデータ４８１を復元する処理である。これにより、初回の位置算出において、復元済みの完全長期予測エフェメリスデータ４８１を用いてＧＰＳ衛星ＳＶを捕捉することが可能となり、初回の位置算出を高速化させることができる。初回位置算出高速化処理についても、フローチャートを用いて詳細に後述する。
【０１０９】
図２７は、フラッシュＲＯＭ４８０に格納されたデータの一例を示す図である。フラッシュＲＯＭ４８０には、サーバーシステム３から受信した圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４と、圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４を展開することで取得される完全長期予測エフェメリスデータ４８１とが記憶される。完全長期予測エフェメリスデータ４８１は、全ての予測対象期間の全てのＧＰＳ衛星ＳＶの衛星軌道パラメーター、クロック補正パラメーター及び信頼性パラメーターのパラメーター値が記憶されたデータである。
【０１１０】
図２８は、ＲＡＭ４９０に格納されるデータの一例を示す図である。ＲＡＭ４９０には、位置算出処理により求められたＧＰＳ算出位置４９１が記憶される。ＧＰＳ算出位置４９１は、メイン処理においてホストＣＰＵ４２０により更新される。
【０１１１】
４−３．処理の流れ
図２９は、ＲＯＭ４７０に記憶されているメインプログラム４７１がホストＣＰＵ４２０により読み出されて実行されることで、携帯型電話機４において実行されるメイン処理の流れを示すフローチャートである。
【０１１２】
メイン処理は、ホストＣＰＵ４２０が、操作部４３０を介してユーザーにより電源投入操作がなされたことを検出した場合に実行を開始する処理である。また、特に説明しないが、以下のメイン処理の実行中は、ＧＰＳアンテナ４０５によるＲＦ信号の受信や、ＲＦ受信回路部４１１によるＲＦ信号のＩＦ信号へのダウンコンバージョンが行われ、ＩＦ信号がベースバンド処理回路部４１３に随時出力される状態にあるものとする。
【０１１３】
先ず、ホストＣＰＵ４２０は、操作部４３０を介してなされた指示操作を判定し（ステップＣ１）、指示操作が通話指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；通話指示操作）、通話処理を行う（ステップＣ３）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部４６０に無線基地局との間の基地局通信を行わせ、携帯型電話機４と他機との間の通話を実現する。
【０１１４】
また、ステップＣ１において指示操作がメール送受信指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；メール送受信指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、メール送受信処理を行う（ステップＣ５）。具体的には、携帯電話用無線通信回路部４６０に基地局通信を行わせ、携帯型電話機４と他機との間のメールの送受信を実現する。
【０１１５】
また、ステップＣ１において指示操作が位置算出指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；位置算出指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０から位置算出プログラムを読み出して実行することで、位置算出処理を行う（ステップＣ７）。
【０１１６】
具体的には、ホストＣＰＵ４２０は、ベースバンド処理回路部４１３のＣＰＵ４１５に、フラッシュＲＯＭ４８０に記憶されている完全長期予測エフェメリスデータ４８１を用いてＧＰＳ衛星信号の捕捉・抽出を行わせる。そして、ＣＰＵ４１５により捕捉・抽出されたＧＰＳ衛星信号を利用した所定の位置算出演算を行う。位置算出演算としては、例えば最小二乗法やカルマンフィルターを用いた位置算出演算等の公知の手法を適用することができる。そして、ホストＣＰＵ４２０は、位置算出演算により求めたＧＰＳ算出位置４９１をＲＡＭ４９０に記憶させる。
【０１１７】
また、ステップＣ１において指示操作が初回位置算出高速化指示操作であると判定した場合は（ステップＣ１；初回位置算出高速化指示操作）、ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０に記憶されている初回位置算出高速化プログラム４７１１を読み出して実行することで、初回位置算出高速化処理を行う（ステップＣ９）。
【０１１８】
図３０は、初回位置算出高速化処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、ホストＣＰＵ４２０は、サーバーシステム３との通信状況を判定する（ステップＤ１）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、判定した通信状況に基づいて、サーバーシステム３に要求する圧縮長期予測エフェメリスデータの予測対象期間長を決定する（ステップＤ３）。
【０１１９】
予測対象期間長が短いほど予測対象期間の数が多くなり、圧縮長期予測エフェメリスに含まれる圧縮パラメーター値の数が多くなるため、圧縮長期予測エフェメリスのデータ量は増大する。サーバーシステム３との通信状況が良好である場合は、圧縮長期予測エフェメリスのデータ量が大きくてもデータの受信に支障はないため、予測対象期間長の短い圧縮長期予測エフェメリスをサーバーシステム３に要求する。それに対し、サーバーシステム３との通信状況が悪い場合は、圧縮長期予測エフェメリスのデータ量は小さい方がよいため、予測対象期間長の長い圧縮長期予測エフェメリスをサーバーシステム３に要求する。
【０１２０】
その後、ホストＣＰＵ４２０は、ステップＤ３で決定した予測対象期間長を含めて圧縮長期予測エフェメリスデータの要求信号をサーバーシステム３に送信する（ステップＤ５）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、サーバーシステム３から、圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４を受信し、フラッシュＲＯＭ４８０に更新記憶させる（ステップＤ７）。
【０１２１】
次いで、ホストＣＰＵ４２０は、圧縮長期予測エフェメリス展開処理を行って、完全長期予測エフェメリスデータ４８１を復元する（ステップＤ９〜Ｄ１３）。先ず、ステップＤ７で受信した圧縮長期予測エフェメリスデータ３５４に含まれる時間変化パターンデータ３５４５を参照して、各ＧＰＳ衛星の各パラメーターの時間変化パターン３４３１を判定する（ステップＤ９）。
【０１２２】
そして、ホストＣＰＵ４２０は、ＲＯＭ４７０に記憶されている圧縮方法データ３４３を参照し、ステップＤ９で判定した時間変化パターン３４３１に対応付けられた圧縮方法３４３３に基づいて、各ＧＰＳ衛星の各パラメーターの圧縮パラメーター値からパラメーター値を算出する（ステップＤ１１）。
【０１２３】
そして、ホストＣＰＵ４２０は、各ＧＰＳ衛星ＳＶの各予測対象期間について求めたパラメーター値でなる完全長期予測エフェメリスデータ４８１を生成して、フラッシュＲＯＭ４８０に更新記憶させる（ステップＤ１３）。そして、ホストＣＰＵ４２０は、初回位置算出高速化処理を終了する。
【０１２４】
図２９のメイン処理に戻って、ステップＣ３〜Ｃ９の何れかの処理を行った後、ホストＣＰＵ４２０は、操作部４３０を介してユーザーにより電源切断指示操作がなされたか否かを判定し（ステップＣ１１）、なされなかったと判定した場合は（ステップＣ１１；Ｎｏ）、ステップＣ１に戻る。また、電源切断指示操作がなされたと判定した場合は（ステップＣ１１；Ｙｅｓ）、メイン処理を終了する。
【０１２５】
５．作用効果
位置算出システム１において、サーバーシステム３は、外部システム２から取得した衛星予測暦を用いて、長期間有効なエフェメリスである長期予測エフェメリスを生成する。この際、サーバーシステム３は、衛星軌道モデル式のパラメーター、時計誤差モデル式のパラメーター、衛星軌道の信頼性を示すパラメーターのそれぞれについて、当該パラメーター値の時間変化に基づいて圧縮方法を決定する。そして、決定した圧縮方法に従って、各パラメーターのパラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出し、各パラメーター値の圧縮方法の識別情報とともに、圧縮長期予測エフェメリスとして携帯型電話機４に提供する。
【０１２６】
複数のパラメーター値の時間変化パターンと、当該時間変化パターンに適した圧縮方法とが予め定められており、パラメーター値の時間変化に適合する時間変化パターンに対応する圧縮方法を選択して圧縮演算を行うことで、各パラメーターについてビット列を適切に削減し、長期予測エフェメリスのデータ量を効果的に削減することが可能となる。
【０１２７】
また、携帯型電話機４は、サーバーシステム３から圧縮長期予測エフェメリスを受信し、受信した圧縮長期予測エフェメリスに含まれる圧縮パラメーター値を、圧縮長期予測エフェメリスに含まれる圧縮方法に従って元のパラメーター値に展開することで、圧縮前の長期予測エフェメリスを取得する。そして、携帯型電話機４は、取得した長期予測エフェメリスを用いて所定の位置算出演算を行うことで、携帯型電話機４の位置を算出する。
【０１２８】
サーバーシステム３は、圧縮長期予測エフェメリスに圧縮方法の識別情報を含めて携帯型電話機４に提供するため、圧縮長期予測エフェメリスを展開する側である携帯型電話機４は、各圧縮パラメーター値がどのような圧縮方法に従って圧縮されたものであるかを知ることができ、各パラメーター値を誤りなく復元することが可能となる。
【０１２９】
６．変形例
６−１．位置算出システム
上述した実施形態では、サーバーシステム３と携帯型電話機４を備えた位置算出システム１を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な位置算出システムはこれに限られるわけではない。例えば、携帯型電話機４の代わりに、位置算出装置を備えたノート型パソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、カーナビゲーション装置等の電子機器に適用することも可能である。
【０１３０】
また、上述した実施形態では、データ圧縮装置の一種としてサーバーシステム３を例に挙げて説明したが、データ圧縮装置はこれに限られるわけではない。例えば、汎用のパソコン等であってもよい。
【０１３１】
６−２．衛星位置算出システム
また、上述した実施形態では、衛星位置算出システムとしてＧＰＳを例に挙げて説明したが、ＷＡＡＳ（Wide Area Augmentation System）、ＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）、ＧＬＯＮＡＳＳ（GLObal NAvigation Satellite System）、ＧＡＬＩＬＥＯ等の他の衛星位置算出システムであってもよい。
【０１３２】
６−３．処理の分化
ホストＣＰＵ４２０が行う処理の一部又は全部を、ＣＰＵ４１５が行うことにしてもよい。例えば、ＣＰＵ４１５が、サーバーシステム３に圧縮長期予測エフェメリスを要求し、取得した圧縮長期予測エフェメリスを展開して完全長期予測エフェメリスを生成してＧＰＳ衛星信号を捕捉・抽出する。また、ホストＣＰＵ４２０が位置算出を行うのではなく、ＣＰＵ４１５が位置算出を行う構成としてもよいことは勿論である。
【０１３３】
６−４．圧縮方法固定パラメーター
上述した実施形態では、全てのパラメーターについて、当該パラメーターの値の時間変化が何れの時間変化パターンに適合するかを判定し、圧縮方法を選択するものとして説明した。しかし、衛星予測暦の違いや予測対象期間長の違い、ＧＰＳ衛星の違いに依らずにパラメーター値の時間変化の傾向がほぼ一定であると思われるパラメーターについては、固定的な時間変化パターンとして、固定的な圧縮方法を適用することとしてもよい。
【０１３４】
具体的には、本願発明者の実験によれば、衛星軌道パラメーターである平均近点角「Ｍ0」、昇交点赤経「Ω0」、信頼性パラメーターである予測軌道信頼度及び健康情報の４つのパラメーターは、時間変化の傾向が概ね一定と判断された。そこで、これらのパラメーターは圧縮方法を固定してもよいパラメーター（以下、「圧縮方法固定パラメーター」と称す。）として、当該パラメーターに固有の圧縮方法で圧縮パラメーター値を算出することとしてもよい。
【０１３５】
図３１は、この場合にサーバーシステム３のＣＰＵ３１０が実行する第２の圧縮長期予測エフェメリス生成処理のうち、図２４の圧縮長期予測エフェメリス生成処理に対応する部分を示すフローチャートである。尚、圧縮長期予測エフェメリス生成処理と同一のステップについては同一の符号を付して説明を省略し、圧縮長期予測エフェメリス生成処理とは異なる部分について説明する。
【０１３６】
ＣＰＵ３１０は、ループＤの処理において、当該パラメーターは圧縮方法固定パラメーターであるか否かを判定する（ステップＥ２４）。そして、圧縮方法固定パラメーターであると判定した場合は（ステップＥ２４；Ｙｅｓ）、各予測対象期間について、当該圧縮方法固定パラメーターに対応付けられた圧縮方法に従って、当該ＧＰＳ衛星の当該圧縮方法固定パラメーターの圧縮パラメーター値を算出する（ステップＥ３０）。そして、ＣＰＵ３１０は、次のパラメーターへと処理を移行する。
【０１３７】
また、ステップＥ２４において当該パラメーターが圧縮方法固定パラメーターではないと判定した場合は（ステップＥ２４；Ｎｏ）、ＣＰＵ３１０は、ステップＢ２５へと処理を移行する。
【０１３８】
６−５．衛星軌道の近似モデル
上述した実施形態では、ケプラーの楕円軌道モデルを用いてＧＰＳ衛星の衛星軌道を算出するものとして説明したが、他にはラグランジュ（Lagrange）やネヴィル（Neville）、スプライン（Spline）等の近似モデルに基づいて算出することとしてもよい。すなわち、各ＧＰＳ衛星それぞれについて、衛星予測暦に記憶されている予測位置を標本点として、ラグランジュ法やネヴィル法、スプライン法等の補間技術を用いて補間多項式を算出することで当該ＧＰＳ衛星の衛星軌道を近似し、衛星軌道パラメーターの値を求める。そして、これらの衛星軌道パラメーター値を圧縮した圧縮長期予測エフェメリスを生成する。
【０１３９】
６−６．生成対象期間
上述した実施形態では、長期予測エフェメリスの生成日時を基準として１週間後までの期間を生成対象期間として長期予測エフェメリスを生成するものとして説明したが、生成対象期間は１週間よりも長い期間（例えば２週間）としてもよいし、１週間よりも短い期間（例えば３日）としてもよい。ＧＰＳ衛星ＳＶから送信されるエフェメリスは有効期間が一般に４時間程度であるが、長期予測エフェメリスは少なくともエフェメリスよりも有効期間が長ければよい。１日以上であれば好適である。
【０１４０】
６−７．予測対象期間長の決定
上述した実施形態では、携帯型電話機４は、サーバーシステム３との通信状況に応じて要求する圧縮長期予測エフェメリスの予測対象期間長を決定するものとして説明したが、要求する予測対象期間長を携帯型電話機４のユーザーに入力させ、入力された予測対象期間長の圧縮長期予測エフェメリスをサーバーシステム３に要求することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】位置算出システムの概略構成を示す図。
【図２】圧縮長期予測エフェメリス生成の原理を説明する図。
【図３】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図４】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図５】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図６】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図７】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図８】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図９】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図１０】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図１１】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図１２】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図１３】パラメーター値の時間変化の一例を示すグラフ。
【図１４】サーバーシステムの機能構成を示すブロック図。
【図１５】サーバーシステムのＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図１６】サーバーシステムのハードディスクに格納されたデータの一例を示す図。
【図１７】圧縮方法データのデータ構成の一例を示す図。
【図１８】衛星予測暦データベースのデータ構成の一例を示す図。
【図１９】圧縮長期予測エフェメリスデータベースのデータ構成の一例を示す図。
【図２０】時間変化パターンデータのデータ構成の一例を示す図。
【図２１】圧縮予測エフェメリスのデータ構成の一例を示す図。
【図２２】圧縮長期予測エフェメリス提供処理の流れを示すフローチャート。
【図２３】圧縮長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャート。
【図２４】圧縮長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャート。
【図２５】携帯型電話機の機能構成を示すブロック図。
【図２６】携帯型電話機のＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図２７】携帯型電話機のフラッシュＲＯＭに格納されたデータの一例を示す図。
【図２８】携帯型電話機のＲＡＭに格納されるデータの一例を示す図。
【図２９】メイン処理の流れを示すフローチャート。
【図３０】初回位置算出高速化処理の流れを示すフローチャート。
【図３１】第２の圧縮長期予測エフェメリス生成処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１４２】
１ 位置算出システム 、 ２ 外部システム、 ３ サーバーシステム、
４ 携帯型電話機、 ３１０ ＣＰＵ、 ３２０ 操作部、 ３３０ 通信部、
３４０ ＲＯＭ、 ３５０ ハードディスク、 ３６０ ＲＡＭ、 ３７０ バス、
４０５ ＧＰＳアンテナ、 ４１０ ＧＰＳ受信部、 ４１１ ＲＦ受信回路部、
４１３ ベースバンド処理回路部、 ４１５ ＣＰＵ、 ４１７ ＲＯＭ、
４１９ ＲＡＭ、 ４２０ ホストＣＰＵ、 ４３０ 操作部、 ４４０ 表示部、
４５０ 携帯電話用アンテナ、 ４６０ 携帯電話用無線通信回路部、
４７０ ＲＯＭ、 ４８０ フラッシュＲＯＭ、 ４９０ ＲＡＭ、 ＳＶ ＧＰＳ衛星
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星軌道を近似した軌道モデルのパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の圧縮方法を決定することと、
前記決定された圧縮方法に従って前記パラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出することと、
を含む衛星軌道データの圧縮方法。
【請求項２】
前記パラメーター値の複数の変化パターンと当該変化パターンに適した圧縮方法とが予め定められており、
前記圧縮方法を決定することは、前記複数の変化パターンの中から前記変化傾向に適合する変化パターンを選択し、当該選択した変化パターンに対応する圧縮方法を選択することによって、圧縮方法を決定することである、
請求項１に記載の衛星軌道データの圧縮方法。
【請求項３】
前記圧縮方法を決定することは、前記軌道モデルに含まれる複数のパラメーターのうち、規定のパラメーターについては、当該規定パラメーターに適した圧縮方法として予め定められた圧縮方法に決定することを含む、
請求項１又は２に記載の衛星軌道データの圧縮方法。
【請求項４】
前記圧縮方法は所定の可逆圧縮方法である、
請求項１〜３の何れか一項に記載の衛星軌道データの圧縮方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の衛星軌道データの圧縮方法を実行することによって算出された圧縮パラメーター値を含む衛星軌道データを、圧縮方法の識別情報とともに位置算出装置に提供する衛星軌道データの提供方法。
【請求項６】
請求項５に記載の衛星軌道データの提供方法によって提供された識別情報に基づいて圧縮方法を選択することと、
請求項５に記載の衛星軌道データの提供方法によって提供された衛星軌道データに含まれる圧縮パラメーター値を、前記選択された圧縮方法に応じて展開することによって、前記軌道モデルのパラメーター値を取得することと、
を含む衛星軌道データの展開方法。
【請求項７】
衛星軌道を近似した軌道モデルのパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の圧縮方法を決定する決定部と、
前記決定された圧縮方法に従って前記パラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出する算出部と、
を備えたデータ圧縮装置。
【請求項１】
衛星軌道を近似した軌道モデルのパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の圧縮方法を決定することと、
前記決定された圧縮方法に従って前記パラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出することと、
を含む衛星軌道データの圧縮方法。
【請求項２】
前記パラメーター値の複数の変化パターンと当該変化パターンに適した圧縮方法とが予め定められており、
前記圧縮方法を決定することは、前記複数の変化パターンの中から前記変化傾向に適合する変化パターンを選択し、当該選択した変化パターンに対応する圧縮方法を選択することによって、圧縮方法を決定することである、
請求項１に記載の衛星軌道データの圧縮方法。
【請求項３】
前記圧縮方法を決定することは、前記軌道モデルに含まれる複数のパラメーターのうち、規定のパラメーターについては、当該規定パラメーターに適した圧縮方法として予め定められた圧縮方法に決定することを含む、
請求項１又は２に記載の衛星軌道データの圧縮方法。
【請求項４】
前記圧縮方法は所定の可逆圧縮方法である、
請求項１〜３の何れか一項に記載の衛星軌道データの圧縮方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の衛星軌道データの圧縮方法を実行することによって算出された圧縮パラメーター値を含む衛星軌道データを、圧縮方法の識別情報とともに位置算出装置に提供する衛星軌道データの提供方法。
【請求項６】
請求項５に記載の衛星軌道データの提供方法によって提供された識別情報に基づいて圧縮方法を選択することと、
請求項５に記載の衛星軌道データの提供方法によって提供された衛星軌道データに含まれる圧縮パラメーター値を、前記選択された圧縮方法に応じて展開することによって、前記軌道モデルのパラメーター値を取得することと、
を含む衛星軌道データの展開方法。
【請求項７】
衛星軌道を近似した軌道モデルのパラメーター値の変化傾向に基づいて、当該パラメーター値の圧縮方法を決定する決定部と、
前記決定された圧縮方法に従って前記パラメーター値を表すビット列を削減して圧縮パラメーター値を算出する算出部と、
を備えたデータ圧縮装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１０−１５６６３１（Ｐ２０１０−１５６６３１Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３５７５０（Ｐ２００８−３３５７５０）
【出願日】平成２０年１２月２９日（２００８．１２．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２９日（２００８．１２．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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