JP3271977B2 - 結合された信号追尾チャンネルを備えたナビゲーション受信機 - Google Patents

結合された信号追尾チャンネルを備えたナビゲーション受信機

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は一般に無線ナビゲーションシステムに関
し、より特定的には複数個の地上または空中を起点とし
て端末によって送信される無線信号がユーザ端末によっ
て受信され、ユーザ端末によってその位置および方位を
計算するのに利用される。三辺測量に基づくシステムに
関する。
背景技術 三辺測量ナビゲーションシステムは、空間の１点の位
置が、その空間における位置が知られている他の３つの
適切に位置付けられた基準点からその点までの距離によ
って一意的に定められるという幾何学的原理に基づく。
この原理に基づいた無線ナビゲーションシステムは、共
通の時間基準が埋込まれた信号を送信する、基準点の送
信端末を利用する。ユーザ端末は同じ共通の時間基準に
対して基準端末信号が到着する時間を測定することによ
って、基準送信端末の各々に対する自らの範囲を判定
し、したがって自らの位置を判定することができる。ユ
ーザ端末が共通の時間基準を独立に追尾し続けるのに十
分な精度のクロックを有していなければ、ユーザ端末は
４つの基準送信機からの信号の到達時間を測定すること
によって、そのクロックを基準送信機の共通の時間基準
と同期させておくこともできる。
この原理は、プラットホーム上の複数個の点における
受信ポートを利用し、基準端末に関してのこれらの点の
位置を測定することによって、プラットホームの姿勢の
測定に拡張することができる。
一般に、所望されるナビゲーションデータは位置およ
び姿勢だけでなく、これらのパラメータすなわち線速度
および角速度の変化率をも含む。これらの目標を達成す
るためには、キャリア変調が追尾されなければならない
だけでなく、受信された信号の各々についてキャリア位
相および周波数も追尾されなければならない。
三辺測量無線ナビゲーションシステムのためのユーザ
受信機システムは、アンテナと、対象となる周波数帯域
を選択し増幅するための受信機「フロントエンド」およ
び対象となる無線周波数帯域を後続する信号処理により
適した中間周波数帯域に変換するための「ダウン」コン
バータと、受信された信号から所望の情報を抽出するた
めのシグナルプロセッサとからなる。今日では一般に、
受信された信号はベースバンドに変換され、そこにおい
て同相（Ｉ）および直交（Ｑ）信号サンプラおよびデジ
タイザとそれに続くデジタルシグナルプロセッサとが、
信号からレンジおよびレンジレートデータを抽出するの
に用いられる。
受信された各信号のＩおよびＱサンプルからのレンジ
およびレンジレートデータの抽出は、相関プロセスで開
始される。ＩおよびＱサンプルは基準信号サンプルによ
って乗算されるが、この基準信号は送信された信号の理
論的に生成された複製であって、乗算の結果得られた積
はその前の積とともに累積されて、ノイズおよび干渉が
著しく減少した平滑化されたＩおよびＱ値が得られる。
平滑化されたＩおよびＱサンプルは、受信された信号
のキャリア位相、キャリア周波数、および変調位相と、
対応する局所的に発生された基準信号の対応するパラメ
ータとの間のオフセットすなわち不整合に関する情報を
得るためにさらに処理される。この段階で行なわれる２
つの付加的な機能は、受信された信号の振幅を予測する
ことと、キャリアに与えられているかもしれないいかな
る補助的なデータ変調をも回復させることとである。従
来の受信機では、これらの処理ステップはすべて受信さ
れた信号各々に対し個別に行なわれる。
キャリア位相、キャリア周波数、および変調位相の予
測値を提供する追尾ループが設けられる。平滑化された
ＩおよびＱデータの現在のセットを処理した後、追尾ル
ープは更新され、その結果受信機内の局所的クロックに
対するキャリア位相および周波数ならびに変調位相の更
新された予測値がもたらされる。同時に、信号の振幅お
よびキャリアデータビットの補助的な量が更新される。
次の相関間隔の開始に先立ち、キャリア位相および周波
数ならびに変調位相の更新された予測値が用いられて、
後続する相関間隔の間信号の相関関係が適切であること
を保証する目的で相関プロセッサ内の基準信号発生器の
キャリア位相および周波数ならびに変調位相を調節する
のに用いられる訂正コマンド信号が導出される。
上述のタイプのナビゲーションシステムの一例は、ア
メリカ合衆国の政府によって開発されたNAVSTARグロー
バルポジショニングシステム（GPS）である。NAVSTARシ
ステムは18個から24個の軌道周回衛星の配列からなり、
これらは疑似ランダムレンジ信号を送信し、適切な装備
を備えたユーザはこの信号から地表またはその近くであ
ればどこでも３次元的な位置、速度およびタイミングの
情報を得ることができる。NAVSTAR/GPSに関する詳細
は、『ナビゲーション：ナビゲーション学会ジャーナル
（NAVIGATION:Journal of the Institution of Navigat
ion）」第25巻第２号（その全体）、1978年12月に提供
されている。
従来のナビゲーション受信機は複数個の受信された信
号を独立に処理する。したがって従来のナビゲーション
受信機は、個々の信号の各々を処理するに当たって、複
数個の受信信号に含まれる集合的な情報を利用しないこ
とにより、それら受信機の持つ理論的な性能の可能性を
実現できていない。
発明の開示 結合された信号追尾チャンネルを備えるナビゲーショ
ン受信機は、受信機に既知の位置にある複数個の空間的
に分散させられた送信機の見通し線のレンジ内のプラッ
トホーム上で動作する。送信機は同期された送信機クロ
ックによって維持されるような時間の特定的の関数であ
る変調された正弦キャリアを送信する。ナビゲーション
受信機は、信号の送信と関連の時間を知り、送信機のク
ロックに同期しているそれ自体のクロックにより受信時
間を測定して、各送信機へのレンジを定めることができ
る。キャリア周波数内のドップラシフトを測定すること
により、受信機は各送信機に対するレンジの変化率を判
断することができる。このデータから、受信機およびそ
のプラットホームの位置および位置の変化率が判定され
得る。プラットホームに複数の受信ポートが装備されて
いれば、受信機は測定プロセスに付加的に見通し線経路
を含むことによりプラットホームの姿勢および姿勢の変
化率をも判定することができる。
この発明は受信機内のシグナルプロセッサに関するも
のであって、これはプラットホームの受信ポートに到達
する信号すべてについてキャリア位相、キャリア周波
数、変調位相、およびキャリア振幅を定期的に測定し、
受信された信号すべてについてキャリア位相、キャリア
周波数、および変調位相の現在の値を定期的に予測する
ものであって、予測のプロセスは各パラメータ予測につ
いて、見通し線経路の相対的なジオメトリ、受信機のク
ロック時間の動力学、ならびに受信機のプラットホーム
の動力学および運動の制約を考慮して統計学的に適切な
態様で適正に結合された複数個の受信された信号に対す
るパラメータ測定を用い、それにより受信された信号の
各々について、独立的な測定のみでもたらされるであろ
うものよりも正確なキャリア位相、キャリア周波数、お
よび変調位相の予測値が得られるようにする。したがっ
て、これらの基本的な信号パラメータのより正確な予測
値は、プラットホームの位置および姿勢ならびにこれら
の量の化率に対するより正確な予測値をもたらすという
ことになる。
この発明の１つの目的は、キャリア位相、キャリア周
波数、および変調位相が、断続的な信号の減衰、ノイズ
干渉、マルチパルス干渉、ならびに信号の妨害および断
絶の期間中に、より信頼性高く追尾され得るような態様
で、見通し線動力学のための完全なモデルを用いること
により、リアルタイムの位置、速度、姿勢、および姿勢
変化率のより正確で断続的な更新を得て、かつより低い
信号しきい値まで補助的データ変調の回復を行なうこと
である。
この発明の他の目的は、いくつかの位置からの広帯域
信号データを結合するための信号処理の上述の技術を用
いることにより、地上、海上、または空中の測量などの
処理後の正確なキャリアのアプリケーションのための改
良された性能を提供することである。
図面の簡単な説明 図１は、従来のナビゲーション受信機のための信号処
理装置の機能的ブロック図であって、これらの受信機の
分断された信号追尾構造の特性を示す。
図２は、この発明の好ましい実施例のための信号処理
装置の機能的ブロック図であって、結合された信号追尾
構造を示す。
図３は、この発明の好ましい実施例における結合され
たフィルタ処理装置の動作を制御するソフトウェアルー
チンの機能的な関係を示す図である。
図４は、この発明の好ましい実施例における信号処理
装置で行なわれる信号処理動作のタイミングを示す図で
ある。
図５は、ナビゲーション状態ベクトルとLOS状態ベク
トルとの定義を提供する図である。
図６は、ベースLOS状態および増分したLOS状態がいか
に離散的時間とともに進行するかを説明し、LOS状態遷
移マトリックスを規定するものである。
図７は、結合されたフィルタシグナルプロセッサへの
入力データベクトルを規定し、データベクトルがいかに
増分LOS状態ベクトルの非線形関数としてモデリングさ
れ得るかを示すものである。
図８は、図７で導入された非線形関数をさらに規定す
るものである。
図９は、図７で導入された非線形関数の定義の続きで
あって、外部速度センサによって供給された速度補助項
を、増分LOS状態ベクトルのある一定の成分に関連付け
るものである。
図10は、信号振幅予測器ルーチンを行なうに当たって
結合されたフィルタシグナルプロセッサによって実行さ
れる動作の詳細を示すものである。
図11は、テレメントリデータ復帰ルーチンを行なうに
あたって結合されたフィルタシグナルプロセッサによっ
て実行される動作を特定するものである。
図12は、フィルタ利得調節ルーチンを行なうに当たっ
て結合されたフィルタシグナルプロセッサによって実行
される初期動作の詳細を示すものである。
図13は、フィルタ利得調節ルーチンを行なうに当たっ
て結合されたフィルタシグナルプロセッサによって実行
される動作の詳細の続きである。
図14は、フィルタ利得調節ルーチンを行なうに当たっ
て結合されたフィルタシグナルプロセッサによって実行
される動作の詳細の続きである。
図15は、フィルタ利得調節ルーチンを行なうに当たっ
て結合されたフィルタシグナルプロセッサによって実行
される動作の詳細の続きである。
図16は、フィルタ利得調節ルーチンを行なうに当たっ
て結合されたフィルタシグナルプロセッサによって実行
される動作の詳細な説明の最終部分である。
図17は、IQ結合器ルーチンを行なうに当たって結合さ
れたフィルタシグナルプロセッサによって実行される初
期動作の詳細を示すものである。
図18は、IQ結合器ルーチンを行なうに当たって結合さ
れたフィルタシグナルプロセッサによって実行される動
作の詳細な説明の最終部分である。
図19は、移動体の位置および姿勢評価器ルーチンを行
なうに当たって結合されたフィルタシグナルプロセッサ
によって実行される初期動作を詳細に示すものである。
図20、21、22および23は、移動体の位置および姿勢評
価器ルーチンを行なうに当たって結合されたフィルタシ
グナルプロセッサによって実行される動作の詳細な説明
の続きである。
図24は、移動体の位置および姿勢評価器ルーチンを行
なうに当たって結合されたフィルタシグナルプロセッサ
によって実行される動作の詳細な説明の最終部分であ
る。
図25は、基準発生器コマンドセットアップルーチンを
行なうに当たって結合されたフィルタシグナルプロセッ
サによって実行される動作を詳細に示すものである。
発明を実施するためのベストモード 結合された信号追尾チャンネルを備える無線ナビゲー
ション受信機の好ましい実施例は、NAVSTAR/GPSによっ
て例示されるような衛星を基準として無線ナビゲーショ
ンシステムにおけるその応用との関連で説明される。
GPSおよび他の到着時間ナビゲーションシステムにお
いてよく用いられる信号追尾技術のいくつかの変形が、
何年にもわたって特許および他の刊行物において記載さ
れてきた。そのような変形はすべてナビゲーションシス
テムの一般的な周波数帯域を選択するためのアンテナお
よび受信機のフロントエンド、ならびにダウンコンバー
タ段とそれに続くノイズおよび干渉をさらに低減するた
めの付加的な周波数を選択する要素を含む、複数の受信
アンテナがある場合、これらの構成要素の並列のセット
が使用される。今日の受信機の技術においては、ベース
バンドにおいて同相および直交のミックスダウン出力を
サンプリングし、残った信号処理動作をデジタルハード
ウェアおよびマイクロプロセッサで行なうということが
今や慣例である。解説の便宜を図るため、類似のデジタ
ルの実現例が本発明の好ましい実施例の説明のための基
準となる。当業者は、発明の原理がアナログ技術および
デジタル技術の組合せに基づく受信機の実現例にも等し
い効果を伴って応用され得るということを理解するであ
ろう。
単一アンテナのユーザ端末のための従来の受信機の復
調器部分が図１に示される。同相および直交信号サンプ
ル106のデジタル表現は４つの基準送信機信号の各々に
付き１つである４つの相関器チャンネル110、112、114
および116に与えられる。各相関器チャンネルは、相関
器118、基準発生器120、およびループフィルタ122から
なる。複合受信信号のサンプルは基準発生器120によっ
て供給された基準信号のサンプルによって相関器118内
で乗算され、相関間隔にわたって合計されて、ノイズお
よび干渉が著しく減った平滑化されたＩおよびＱ値が得
られる。
基準信号は特定の相関器チャンネルと関連の特定の基
準送信機によって放送される信号の複製である。GPSの
場合、基準発生器のサンプルは拡散スペクトルコード発
生器とキャリア位相発生器とからなるデジタルハードウ
ェアによって発生される。
信号の相互関係からもたらされるＩおよびＱ値はルー
プフィルタ122内でさらに処理されて、入来するキャリ
ア位相および周波数ならびに変調コードと、対応する基
準信号の量との間のオフセットすなわち不整合などに関
する情報をもたらす。ループフィルタ122によって行な
われる２つの付加的な機能は、受信された信号の振幅の
予測と、キャリアに加えられているかもしれないいかな
る補助的なデータ変調をも回復させることとである。従
来の受信機においては、これらの処理ステップはすべて
特定の基準送信機および特定のユーザアンテナによって
規定される各経路について個別に行なわれている。
位相シフトキーイングによってデータを加えられたキ
ャリアについては、ＩおよびＱ相関器出力は典型的には
コスタスループを備えるループフィルタ122によって処
理される。キャリアが拡散スペクトル信号によって送信
機においてさらに変調されるならば、ＩおよびＱ相関器
出力は典型的には遅延ロックループまたはタウ−ディザ
ループでも処理される。新しいＩおよびＱデータによ
り、ループフィルタ122は受信機内の局所クロックに関
してのキャリア位相および周波数ならびに変調コードの
予測値を更新させられ、これらの値をナビゲーション予
測器150に送る。同時に、信号振幅およびキャリアデー
タビットの補助的な量が更新される。次の相関間隔の開
始に先立ち、キャリア位相および周波数ならびに変調コ
ードオフセットの更新された予測値は、次の相関間隔の
間の適切な信号の相関を確実にする目的で基準発生器12
0へ訂正コマンド信号を導出るべくループフィルタ122に
よって用いられる。
上で論じられたタイプの従来のナビゲーション受信機
およびその中で使用される信号処理技術に関するさらな
る詳細は、米国特許第4,445,118号、第4,468,793号、第
4,485,393号、第4,578,678号、第4,754,465号、第4,78
5,463号、第4,821,294号、および第4,928,106号に見る
ことができる。上記の特許はこの明細書に引用により援
用される。
図１に示した先行技術では、処理ステップはすべて分
断された状態で行なわれるということに注意されたい。
異なった送信機に割当てられたチャンネル間には相互作
用はない。本質的に、このタイプの構造は経路力学にお
ける統計学的な相互関係を無視しており、特に信号が減
衰している間、または強い干渉の存在下で動作している
ときには信号追尾性能を損なうものである。図２に示す
ように信号追尾チャンネルを一緒に結合することによっ
て、不利な受信条件下であっても優れた信号追尾性能を
達成することが可能である。
結合された信号追尾チャンネルを有するナビゲーショ
ン受信機の好ましい実施例における復調器部分が図２に
示される。受信機のフロントエンドは従来のものであ
り、引用により援用される特許で完全に説明されてい
る。前述のように、今日の受信機の技術ではベースバン
ドにおいて同相および直交ミックスダウン出力をサンプ
リングし、残りの信号処理動作をデジタルハードウェア
およびマイクロプロセッサで行なうことは慣例となって
いる。従来の受信機フロントエンドからのこれらのサン
プリングされた同相および直交出力は、相関器システム
208への入力206を形成する。
相関器システム208は４つの相関器チャンネル210、21
2、214および216を含み、相関器チャンネルの各々は相
関器218と基準発生器220とからなる。相関器218と基準
発生器220とは本質的に図１に示された従来の分断され
た受信機の復調器で用いられるものと同じである。これ
らの受信機要素の設計に関する詳細は、前述の特許の引
用例においても見られる。
発明の本質は結合されたフィルタ処理装置230内に含
まれており、このフィルタ処理装置230は相関器システ
ム208との組合せにおいて図１における従来の分断され
た復調器構造と比べてより効果的にナビゲーションデー
タを生成する。
相関器システム208からのＩおよびＱデータのセット
は、結合されたフィルタ処理装置230によって行なわれ
る計算のための基準を提供する。GPSナビゲーションに
関していえば、新しいデータセットは典型的にはデータ
バス232において20ミリ秒の間隔で利用可能にされる。
結合されたフィルタ処理装置は、従来の位相ロックルー
プ、コスタスループ、または遅延ロックループと違っ
て、制御バス234を介して各基準発生器220にフィードバ
ックされるコマンドがその前の相関間隔の間のすべての
相関器チャンネルからの入力バスデータのセットの結果
であるような態様でデータセットを合わせる。
複数の受信アンテナが使用される場合、各アンテナは
それ自体の受信機フロントエンドおよびそれ自体の相関
器システム208にフィードするであろうことに注意する
べきである。すべての相関器システム208はデータバス2
32および制御バス234によって、結合されたフィルタ処
理装置230と通信する。
速度補助システム235は、極度の信号妨害がある場合
には、結合されたフィルタシグナルプロセッサ230によ
って用いられるプラットホーム受信アンテナと衛星との
間の利用可能なLOS経路の組に投影されるようなプラッ
トホーム速度の測定を提供する。地上の移動体の場合、
これらの速度成分は典型的にはフラックスゲートコンパ
スおよび速度計から導き出される。海上の移動体の場
合、速度補助情報は典型的にはフラックスゲートコンパ
スと対水速度インジケータとから導き出される。航空機
の場合、これらの成分は慣性測定ユニット（IMU）から
導き出されるかもしれない。速度補助システムはデータ
バス232および制御バス234によってシグナルプロセッサ
と通信する。
結合されたフィルタ処理装置230の好ましい実施例
は、相関器システム208にデータバス232および制御バス
234によって接続され、図３で示されるソフトウェアル
ーチンを行なう、インテル（Intel）80486またはモトロ
ーラ（Motorola）68040などの種類の１つ以上のマイク
ロプロセッサである。
典型的には20ミリ秒の間隔で、相関器システム208お
よび速度補助システム235からの生のデータベクトルZ_d
ataはデータバス232を介して送られて処理される。この
データのフォーマットは典型的にはデータベクトルの各
成分につき８ビットである。各相関器チャンネルにつ
き、測定された相関にかかわる６個のデータ成分と、適
切な見通し線経路へのプラットホーム速度の投影である
７番目の成分とがある。相関成分は当該技術分野におい
て（１）パンクチュアルコードＩおよびＱ出力、（２）
遅延コードＩおよびＱ出力、ならびに（３）先行コード
ＩおよびＱ出力として知られており、これらは同相およ
び直交の位相基準ならびにパンクチュアルコード、先行
コード、および遅延コード基準のための累積された相関
値にそれぞれ対応する。
データベクトルZ_dataは図３で認識される６つのルー
チンに従って結合されたフィルタシグナルプロセッサ23
0（図２）によって処理され、この処理の結果１組のコ
マンドが制御バス234によって典型的には20ミリ秒の間
隔で基準発生器220（図２）に送られる。各基準発生器
のコマンドは典型的には32ビットワードであって、次の
相関間隔の始めにおける基準信号位相および周波数なら
びに変調位相のための値からなる。基準発生器コマンド
の配列はsf.x_controlに記号で表記される。
結合されたフィルタシグナルプロセッサ230（図２）
への他の入力は、差分訂正ステーションからの遠隔発生
訂正信号236とシステム初期設定データ238とである。
遠隔発生訂正信号236は、受信された信号の位相にお
ける不確かさを補償するに当たり特に重要である。GPS
では、そのような不確かさは、衛星クロックにおけるド
リフト、および未知の電離層および対流圏の遅延により
実際の軌道モデルパラメータがそれらの公称の放送値か
らずれていることによって引起こされる。受信された信
号のキャリア位相および周波数ならびに変調位相のずれ
は、位置の固定された較正ステーションおよびナビゲー
ションシステムを使用するプラットホームにとってほと
んど同一として見られるので、ドリフトの予測値はプラ
ットホームに放送されてもよく、そのプラットホームで
結合されたフィルタシグナルプロセッサによって取除く
ことができる。GPS技術分野では差分GPS動作（DGPS）と
して知られており、工業基準フォーマットに基づく文献
RTCM−104、リリース2.0（海事サービス技術委員会、ピ
ィ・オゥ・ボックス19087、ワシントン・ディ・シィ、2
0036（Radio Technical Commission for Maritime Serv
ices,P.O.Box 19087,Washington,D.C.20036））で完全
に説明されている、このモードの動作は、本発明におい
ては、訂正を当該技術において慣例的であるようにナビ
ゲーション計算の下流で与えるのではなく、信号追尾プ
ロセス内で直接に与えることによって実現される。
システム初期設定データ238は、時定数alpha_filtお
よびプロセスノイズ定数q_filtからなり、これらはプラ
ットホームの運動、相関器システム208（図２）から予
想される測定ノイズレベルsf・ｒを特定するパラメー
タ、およびプラットホームナビゲーション状態sf・part
の初期予測値を記述するものである。
結合されたフィルタシグナルプロセッサ230（図２）
の出力は、プラットホームナビゲーションデータ（また
は状態）242である。単一アンテナを有するプラットホ
ームの場合については、これらの状態は典型的にはｘ座
標の読み、ｙ座標の読み、および高度ならびにこれらの
量の変化率である。加えて、シグナルプロセッサはナビ
ゲーションシステムの内部のシステムクロックと時間基
準との間のオフセットを予測してもよい。これらの出力
は従来のナビゲーションシステムと同じタイプのもので
ある。
複数のアンテナを有するプラットホームの場合には、
プラットホームの方向および運動の状態が出力として提
供されてもよい。典型的にはこれらは局所的なｘ座標と
ｙ座標と高度とのデータに関してのプラットホームのロ
ール、ピッチ、およびヨーの角度、ならびにこれらの角
度の変化率である。
相関器システム208（図２）と結合されたフィルタシ
グナルプロセッサ230（図２）との間の相互作用のスケ
ジュールは図４に示される。この図は相互作用の３つの
フレーム、すなわち（ｋ−１）番目のフレーム、ｋ番目
のフレーム、および（ｋ＋１）番目のフレームを表すも
のである。各フレームは、t1で表示される時刻に、割込
信号で開始するが、この信号は相関器チャンネル210、2
12、214、および216（図２）の１つからの、データバス
232上のデータが利用可能であることををシグナルプロ
セッサに伝える、相関システムによって与えられるもの
である。シグナルプロセッサは期間t1〜t2の間にデータ
を読出し、期間t2〜t3の間に図３で特定されるルーチン
を行ない、間隔t3〜t4の間に制御バス234（図２）を介
して相関器システムに結果として得られたコマンドデー
タを転送する。
コマンドデータは、相関器システムにおける相関器チ
ャンネルの基準発生器を調節するのに用いられるキャリ
ア位相、キャリア周波数オフセット、および変調コード
オフセットの最も近い予測値からなる。これらの予測値
は衛星の運動、DGPSのバイアス、（利用可能であれば）
速度補助、およびキャリア位相測定から導きだされたLO
S距離と変調コードオフセット測定から導き出されたLOS
距離との差によって明示される分散伝播効果を、考慮し
たものである。
次の相関間隔はt4で始まり、次の処理サイクルが始ま
る次のt1で終了する。
相関間隔は通常、テレメントリデータビット遷移にロ
ックされ、その結果相関器チャンネル間に非同期の相関
間隔がもたらされる。特定的には各システムサイクルの
間、すなわちすべての相関器チャンネルを処理するのに
必要とされる時間期間の間に、シグナルプロセッサは
「先着順」方式で相関器チャンネルを処理する。相関器
チャンネルの割込みを処理した後、シグナルプロセッサ
は次の相関器チャンネルを処理して割込みを発生する。
行なわれる処理ステップは各相関器チャンネルについて
同じものである。GPSのためのシステムのサイクル時間
はおよそ20ミリ秒である。
結合されたフィルタシグナルプロセッサ230（図２）
によって行なわれる動作、およびそれらが現れるルーチ
ンは次のとおりである。
列挙されたステップ各々を通して行なうことは、１つ
の相関器チャンネルからの相関データの読出しとその相
関器チャンネルへのコマンドの書込みに対応する。
結合されたフィルタシグナルプロセッサ230（図２）
によって行なわれる最初の３つのステップは、テレメト
リデータ復調器ルーチン244（図３）および信号振幅予
測器ルーチン246によって包含されており、データバス
からのデータの読出し、信号振幅の予測、およびテレメ
トリデータビットの回復に関わるものである。ステップ
４から６はフィルタ利得調節ルーチン248において行な
われる。受信機が急速に変化する信号の状態に適合する
ことができるように十分に素早くなわれなければならな
いこのルーチンでは、測定の残差のための統計的に最良
の重み付けが展開される。フィルタの残差が計算され、
信号の質が評価され、新しい利得が計算される。
ステップ７から10はIQ結合器ルーチン250で行なわれ
る。受信機チャンネル測定出力（キャリア位相および周
波数ならびに変調コード位相全体）が見通し線のジオメ
トリを参照せずに各チャンネル内で独立に発生される従
来のGPS受信機と違い、本発明はすべてのチャンネルの
生のIQ測定値を統計的に最適な態様で見通し線のジオメ
トリおよび経路間の処理の相関を用いて処理する。さら
に、所与の相関器チャンネルからIQデータの新しいセッ
トが読出されたときにはいつでも、すべての相関器チャ
ンネルのための状態予測が更新される。その結果得られ
た相関器状態の予測値はLOS量の予測値全体を更新する
のに用いられ、これは次の相関間隔のための開始時間に
外挿される。これらの全体的な値は移動体の位置および
姿勢評価器ルーチン252にフィードされる。
移動体の位置および姿勢評価器ルーチン252ではステ
ップ11カラ16が行なわれる。外挿されたLOS値と線形化
されたジオメトリとがナビゲーション状態の最少自乗誤
差の予測値を発生するのに用いられる。これらのデータ
はアプリケーションに応じて外部ディスプレイまたは記
憶装置に送られてもよい。次に、次の相関間隔の間に受
信された信号のための予測衛星位置が予測され、送信の
遅延および送信遅延の変化率の「最も良い」予測値が計
算される。これらの予測値はもしそのようなデータが利
用可能であれば差分訂正データを用いて調節される。最
後に、新しく視野に入った衛星からの信号受信のスケジ
ュールおよび長期にわたって視界から隠れていた衛星の
サーチに関わるハウスキーピング動作が行なわれる。
送信遅延および送信遅延の変化率は、基準発生器コマ
ンドセットアップルーチン254（ステップ17）で、処理
中の相関チャンネルの基準発生器220（図２）のための
キャリア位相および周波数ならびに変調コード位相調節
コマンドに変形される。この変形のプロセスで、理想的
なLOS送信遅延および遅延率は、キャリア位相と変調コ
ード位相測定との間に存在するかもしれないゆっくりと
変化するバイアスを補償される。また、現在の相関器チ
ャンネルに送られたコマンドは、特定のセットポイント
にずらされてもよい。
結合されたフィルタシグナルプロセッサ230（図２）
の設計の根底にあるには、ランダムな励起を伴なう動的
システムを説明するための馴染み深い状態変数モデリン
グアプローチである。このモデルの構造は図５から９で
規定される。
ナビゲーションプラットホーム基準系では、関与する
量は、プラットホームの位置、姿勢、および運動を、地
上に固定された座標系で記述するナビゲーション状態ベ
クトルsf.partを含むもの、ならびに同じ量を個々のプ
ラットホーム受信アンテナから衛星の各々への距離およ
び距離の変化率とで記述するLOS状態ベクトルsf.losを
含むものである。「状態」は状態変数のための特定の値
の集合に対応する。
ナビゲーション状態ベクトルおよびLOS状態ベクトル
は図５で規定される。プラットホームに装着され複数の
受信アンテナを備える完全な構成のシステムにおけるナ
ビゲーション状態ベクトル256は、６自由度モデルをプ
ラットホームクロックオフセットおよびオフセットレー
トとともに表わし、14の状態変数をもたらす。平行移動
および回転は地上に固定された基準系を基準とした本体
に固定された座標システムに対して規定され、地上に固
定された基準系は典型的にはｘ座標とｙ座標と高度との
システムである。ナビゲーション状態はLOS状態を駆動
し、局所的な線形変換が、ナビゲーション状態において
見受けられる小さい変化をLOS状態に伝えたり、その反
対を行なったりするのに用いられる。
４つの衛星（または基準送信機）と単一の受信アンテ
ナを有するプラットホームとの場合、LOS状態ベクトル2
58は４つのベクトル成分260からなり、ここで指標ｉは
衛星からプラットホームへの経路を特定するものであ
り、di（ｔ）は時間ｔにおけるｉ番目の衛星への見通し
線の距離であり、ωｃは公称のキャリア送信周波数であ
り、Ｃは光と速度であり、di（ｔ）はdi（ｔ）の変化率
であり、キャリアバイアスは観測された変調コードとキ
ャリア位相との間のオフセットであり、キャリアバイア
ス率はキャリアバイアスの変化率である。
量iq.phase_ofa［ｉ］はキャリアの位相で表わされ
た、時間ｔにおけるｉ番目の経路の総経路長を表わす。
量iq.mega_off［ｉ］は、ｉ番目の経路の経路長の変化
率を表わす。各ベクトル成分260の最後の２項は、自由
空間の見通し線経路長と累積されたキャリア位相によっ
て測定された経路長との間のバイアスをモデリングする
ために含まれる。一般に、キャリア位相の観測はキャリ
アサイクルの曖昧さおよび電離層によって引起こされた
分散伝播現象のために真の経路長からずれてしまう。こ
れらのゆっくりと変動する状態は自由空間量と同時に予
測される。
LOS状態ベクトルＸ（ｋ）262は２つの部分、すなわち
ベース値Xbase（ｋ）および増分部分Ｘ（ｋ）の和とし
て表わされる。ベース値は、その新しい相関間隔の開始
で相関器チャンネルへ送られる値である。増分値は、LO
S状態全体と特定的なベース値との差である。衛星が４
つで受信アンテナが１つの場合のLOS状態ベクトル264
は、４つのベクトル成分266からなり、ここで指標ｉは
衛星−プラットホーム経路を特定するものである。ベク
トル成分266の各々は自由空間項260およびそれに伴なう
速度補助バイアス項iq.aid_bias［ｉ］からなる。前に
論じたように、シグナルプロセッサは速度補助システム
235（図２）からの速度補助入力を受ける。補助装置
は、補償されなければシステムの動作に有害である大き
いバイアスを有していることがあり得る。速度補助入力
バイアスはIQ結合器ルーチン2500（図３）において予測
かつ補償される。
ベースLOS状態は方程式268に従い離散的時間とともに
進展する。衛星が４つで受信アンテナが１つの場合、ベ
ースLOS状態ベクトル270は４つのベクトル成分272から
なる。ベクトル成分266の各々は、自由空間項260と、そ
れに伴なうゼロ速度補助バイアス項iq.aid_bias［ｉ］
とからなる。状態遷移マトリックスφlosは、図６との
関連で以下に説明される。
見通し線経路がｎ本の場合について示される増分LOS
状態ベクトル276は、５つのベクトル成分からなる。方
程式278は方程式262、264、266、268、270、および272
から導き出される。量Ｗ（ｋ）は１つの相関間隔の間に
起こる各LOS経路に対する変化をモデルする。キャリア
位相、キャリア周波数、キャリアバイアス、キャリアバ
イアスレート、および補助バイアスにおける変化として
観測されるこれらの変化は、共分散マトリックスse.qe2
81によって記述される。se.qeの構造な追尾チャンネル
の結合において中心的に役割を果たしており、図20、2
1、および22で詳細に規定されて以下で論じられる。
方程式268および274にみられる状態遷移マトリックス
は、式282および284で規定される。遷移マトリックスの
各区画内には３つの定数がある。これらのうち第１のも
のであるTcは、単に相関間隔の持続期間である。キャリ
アバイアス時定数αcar_biasは、推定されるキャリアバ
イアスレート現象のプロセス相関時間から導き出され、
補助バイアス時定数αaid_biasは速度補助システム235
（図２）の一部である外部速度センサのドリフトレート
のための特定のモデルから確立される。
観測モデルの構造は図７から９で提示される。次にく
る資料では、４つの相関器チャンネルは４つのLOS経路
を介して伝播された４つの信号を追尾すると仮定され
る。
結合されフィルタシグナルプロセッサ230（図２）へ
の入力データベクトルは図７の式286によって規定され
る。４つのベクトル成分288の各々は７つの成分からな
る。始めの６つは関連の相関器218（図２）からの出力
であり、７番目の成分は速度補助システムからの出力で
ある。７つの成分はシグナルプロセッサ230によってデ
ータバス232（図２および３）から読出される。
データベクトルは増分LOS状態ベクトルＸの非線形関
数290としてモデルすることができる。この、増分LOS状
態のみに対する依存は、相関間隔の開始においてシグナ
ルプロセッサコマンドを各チャンネルに送り戻したこと
の結果であって、これはLOS状態のベース値を訂正する
ものである。
量hk292は４つのベクトル成分294からなる。ベクトル
成分294の各々の７つの成分は図８および９で規定され
る。量Vkは相関測定に悪影響を及ぼすノイズ電圧であ
る。
相関測定ノイズ共分散マトリックス296は、相関器シ
ステム208（図２）のハードウェア仕様から得られた値
で初期設定される。
図８および９に示された方程式に見られるsf.setpoin
t_phase,sf.setpoint_freq,およびsf.setpoint_code
は、基準信号の位相、周波数、およびコード値と相関間
隔ｋ＋１の始めで実際に受取られた値との間の所望され
るオフセットである。Ｒ（）は、変調コードの自己相関
関数であり、＿はGPS相関器のオンタイムの基準コード
とその進められたコード複製および遅延されたコード複
製との間でのオフセット遅延を表わす。量iq.amはピー
ク受信信号振幅である。時間タグ値t4［ｋ−1,i］はチ
ャンネルｉのｋ番目の相関間隔の開始を示す。時間ダク
値t1［k,i］はチャンネルｉのｋ番目の相関間隔の終了
時間を示す。
LOSレートのベース値iq.omega_baseに関して測定され
る速度補助入力298（図９）は、４つのベクトル成分300
からなる。量aid_bias［ｉ］は、速度補助システム235
（図２）によって供給される速度値におけるバイアスで
ある。
図３で示される信号処理ルーチンをここで実行がなさ
れる時間的順番に説明する。
信号振幅予測装置ルーチン246（図３）は結合された
フィルタシグナルプロセッサ230（図２）に生の相関器
データベクトルZ_dataを読出させ、信号振幅の予測値i
q.am_hatを生成させる。シグナルプロセッサが、プラッ
トホームの受信アンテナで観測された、信号の質の状態
変化に適正に適合するためには、信号振幅の予測値が高
速に、典型的には10ミリ秒ごとに更新されることが必要
である。２つの処理ステップが図10で詳細に示されてい
る。
第１のステップ302は、データバス232（図２および
３）から、相関器システム208（図２）と速度補助シス
テム235（図２）とからの最も最近のデータ値を読出す
ことからなる。
第２のステップ304は、各衛星の見通し線経路のため
の更新された振幅予測値を計算することからなる。この
目的のため、オンタイムのコード基準相関器のためのＩ
およびＱ値がスケーリングされ、自乗され、かつ合計さ
れて、その結果の平方根が方程式306で示されるように
抽出される。処理されたデータ要素は、式308によって
示される。ｉ番目の相関器チャンネルiq.omeae_h［ｉ］
のための周波数状態の現在のシグナルプロセッサ予測値
は、現在処理されているチャンネルのための増分LOS状
態ベクトル278（図６）の予測値sf.x_current_lastから
得られ、そのチャンネルの時間t4に参照される。予測値
sf.x_current_lastはIQ結合器ルーチン250（図３）でも
たらされる。
振幅予測値はデジタル「無限インパルス応答」平滑フ
ィルタにランダム値を通過させることによって更新され
る。サイクルｎにおけるｉ番目のチャンネルのための更
新された振幅予測値は、方程式310によって与えられ
る。
ステップ３では、シグナルプロセッサはテレメトリデ
ータ復帰ルーチン244（図３）を行ない、１以上のテレ
メトリデータビットを生成する。行なわれる動作は図11
に示される。位相シフトキーイングされた（PSK）テレ
メトリデータ変調の場合、Z_dataベクトル286（図７）
のパンクチュアルＩデータ成分の符号が検査される。プ
ラスの符号は２進の１にマップされ、マイナスの符号は
２進の０にマップされ、その後、生のZ_dataベクトル28
6は、z_dataにさらなる処理を行なう前に、それに対し
て２進の０が宣言された所与の相関器チャンネルのすべ
ての成分の符号を反転させることによって、データテレ
メトリビットを取去られる。GPSについては50ボーで受
取られる回復されたデータテレメトリビットは、バッフ
ァに集められ、パリティがチェックされる。データビッ
トは、インタフェース・コントロール・ドキュメント
（Interface Control Document）ICD−200（米国空軍シ
ステムズコマンドのNAVSTAR GPSジョイント・プログラ
ム・オフィス（NAVSTAR GPS Joint Progrm Office,Unit
ed States Air Force Systems Command）から入手可
能）においてGPSについて説明されているような従来の
態様でワードおよびフレーム同期が検査される。また、
この同じ文書中で説明されるように、テレメトリデータ
はその後衛星の位置および衛星のクロックドリフトと関
連のドリフト訂正パラメータを計算するのに用いられ
る。
周期的に、各相関器チャンネルの開始および終了間隔
t4およびt1はPSKテレメトリデータの端縁と適切な整合
を保つべく調節されることが必要である。広域感知周期
的定常処理のコンセプトに基づく標準的なビット同期装
置が、この目的のために組入れられる。（IEEEトランザ
クションズオンコミュニケーションシステムズ（IEEE T
ransctions on Communication Systems）Vol.Com−28、
1980年８月、pp.1197-1200の、モガジ（Moghazy）、マ
ラール（Maral）、およびブランチャード（Blanchard）
による「デジタルPCMビット同期装置および検出器（Dig
ital PCM Bit Synchronizer and etector）」を参照の
こと。）この実施例では、この同期調節機能は288にス
トアされている「オンタイム」Ｉデータの値を自乗し、
これらの自乗された値を典型的には100の相関間隔にわ
たって平均して、受信機におけるデータビットの到達の
時間に対する相関間隔の開始のタイミング誤差に応答す
る制御信号を得ることによって実現される。この制御信
号はその後相関間隔の開始を周期的に調節するのに用い
られる。
相関器システム208（図２）によって生成されるZ_dat
aベクトルはIQ結合器ルーチン250（図３）で用いられて
真の増分LOS状態ベクトル_X278（図６）の予測値sf.xを
更新する。この、鍵となるステップはいくつかの標準的
な技術のうちどの１つを用いても行なうことができ、そ
れらの技術の中には拡張されたカルマンフィルタもあ
る。そのような方法のいずれにおいても中心的な部分は
フィルタ利得マトリックスの計算であって、これは更新
された状態予測値に測定残差を送る。
シグナルプロセッサはこの機能をフィルタ利得調節ル
ーチン248（図３）によってなしとげる。これは、入力
として信号振幅予測値iq.am_hat310（図10）と、ユーザ
が供給する238（図３）である公称の相関測定ノイズ共
分散マトリックスsf.r296（図７）と、経路状態ノズル
共分散マトリックスse.qe280（図６）とを取り、フィル
タ利得マトリックスsf.kを生成する。その詳細なステッ
プは、図12から図16に示されている。
前に論じたように、シグナルプロセッサは「先着順」
方式で相関器チャンネルを処理する。現在処理されてい
るチャンネルのためのLOS状態予測値における残差のエ
ラーを計算する前に、そのt4時間において前に処理され
たチャンネルに基づくLOS状態の「最もよい」予測値
が、現在のチャンネルのt4時間に外挿されなければなら
ない。本発明は、従来のナビゲーション受信機とは違っ
て、新しいデータがその相関器チャンネルのいずれのも
のから利用可能となったときにも常にすべての相関器チ
ャンネルのLOS状態の更新を行なうということに注目す
ることが重要である。
最も最近に更新された相関器チャンネル（図４）から
のLOS状態の外挿（ステップ４）は図12で方程式312によ
って説明される。ベクトルsf.x_previous_lastは、その
チャンネルについて時間t4を基準とした最も最近に処理
されたチャンネルに従うLOS状態の予測値である。ベク
トルsf.x_current_lastは、そのチャンネルのための時
間t4を基準とした現在処理されているチャンネルのため
のLOS状態の予測値である。状態遷移マトリックスφlos
は、図６との関連で前に論じてある。
フィルタ状態誤差共分散マトリックスsf.pは標準的な
カルマンフィルタの方法論のもたらしたものである。t4
時間で以前に処理されたチャンネルに基づく誤差共分散
マトリックスも、ステップ４で現在のチャンネルのt4時
間に外挿される。外挿のプロセスは図12で方程式314に
よって特定される。量sf.p_previousは以前のチャンネ
ルのための最後のt4時間におけるLOS状態の更新に続
く、時間t4［ｋ−1,i−１］における誤差共分散マトリ
ックスである。量sf.p_currentは、時間t4［ｋ−1,i］
における誤差共分散マトリックスである。誤差共分散マ
トリックスはLOS状態312を外挿するのに用いられたもの
と同じような時間的ステップで外挿される。量se.qe280
（図６）は前の部分で規定してある。
ステップ５は図13、14、および15で詳細に示される。
相関器システム208（図２）と速度補助システム235（図
２）とからの予想されたデータsf.z_hat316は、現在の
生のデータZ_dataから減算されて図13に示されるような
測定残差ベクトルsf.res318を形成する。このとき、現
在のチャンネルと関連の７つの残差成分が合理的かどう
か検査される。阻止しきい値を上回る残差を備えたチャ
ンネルは注目され、その「悪い残差のカウント」が増分
される。
悪い残差のカウントが限界を超えたかどうかに対応し
て、しきい値を上回る残差には２つの応答が存在する。
（ａ） 悪い残差のカウントが限界を超えていれば、現
在の測定は捨てられる。これはsf.rをsf.r_high、すな
わちたとえば100,000などの大きい値に設定された量ま
で増大させることによって最も容易になし遂げられる。
その後、このチャンネルは活性なチャンネルのリストか
ら除かれ、このチャンネルの残差が改善されるまでは分
断されたモードで別個に処理される。
（ｂ） 悪い残差のカウントが限界を超えていなけれ
ば、現在の測定は上記の場合のように捨てられるがチャ
ンネルは結合されたモードに保たれる。
現在のLOS経路のための７つの予想されたデータ値316
は、図13の方程式320および図14のすべての方程式によ
って規定される。これらの方程式に現れる量は、図15に
示されるように現在のチャンネルのためのLOS状態の予
測値sf.x_current_lastから得られる。図15に示したLOS
状態sf.xの定義は真のLOS状態276、278（図６）のため
に以前に与えられたものに従って得られる。
相関器システム208（図２）は関与の動作領域におい
て高度に非線形であり、ステップ６においてLOS状態ベ
クトルの現在の予測値付近で線形化される。線形化は、
LOS状態変数の完全なセットに関してＩおよびＱ相関器
出力のための分析的表現の勾配を取ることによってなし
遂げられる。各見通し線経路につき、５つまでのLOS状
態変数が規定されている。すなわち、位相および周波数
誤差、変調コードオフセットおよびオフセットレート、
ならびにLOS速度補助入力バイアスである。ｉ番目のチ
ャンネルについては、勾配における微分係数の配列はs
f.x_current_lastで評価され配列sf.h_iにストアされ
る。４チャンネル相関器システム208（図２）のための
勾配項は、図16の式324、326、および328によって規定
される。配列324は次元７×５の３つのヌル区画を備え
た次元７×20を有する。
ｉ番目のチャンネルのためのカルマンフィルタ利得s
f.k_［ｉ］に対する式330は、相関器測定ノイズ共分散
マトリックスのための現在の値を用いるものであって、
これは残差が正常な場合のsf.r_［ｉ］か、残差が合理
性のしきい値を上回る場合のsf.r_high_［ｉ］かのいず
れかである。sf.f_［ｉ］およびsf.r_high_［ｉ］にお
ける値は初期設定データ238（図３）の一部分として供
給される。総合的なLOS状態共分散マトリックスは、標
準的なカルマンフィルタの設計法に従って時間t4［ｋ−
1,i］外挿され、sf.p_currentとなる。
量sf.p_currentは前に更新された相関器チャンネルの
t4時間から外挿されたフィルタ状態誤差共分散マトリッ
クスである。量sf.r_［ｉ］は現在のチャンネルのため
の７つの測定成分のバッチに対する相関測定ノイズ共分
散マトリックスである。
配列の次元はsf.k_［ｉ］については20×７、sf.p_cu
rrentについては20×20、sf.h_［ｉ］については３つの
ゼロ区画を備えた７×20、およびsf.r_［ｉ］について
は７×７である。
フィルタ利得計算に従い、フィルタ状態誤差共分散マ
トリックスsf.pは標準的なカルマンフィルタ方法論を用
いて更新される（332）。更新は、相関器ＩおよびＱデ
ータおよびそれに伴なう速度補助データの現在のバッチ
の処理に従うすべての相関器状態についての改善された
予測値誤差を反映する。方程式332の量Ｉは寸法20×20
を有する恒等マトリックスである。sf.p_previousの以
前に計算された値は、新しく計算された値によって上書
きされるということに注意されたい。新しいフィルタ状
態誤差共分散マトリックスは、現在の相関器チャンネル
のためのLOS状態に対する予測値だけでなく、すべての
チャンネルのLOS状態についての予測値における改善を
反映しているということに注意することも重要である。
この結果は、伝統的な先行技術の分断された信号処理方
式とは著しく対照的なものである。
図17および18に示されるIQ結合器ルーチン250（図
３）は入力として現在のチャンネルのための残差sf.res
_［ｉ］および現在のチャンネルのためのフィルタ利得
マトリックスsf.k_［ｉ］を用いる。このルーチンを行
なった結果得られる出力はすべてのLOS経路のためのLOS
状態の予測値sf.xである。
ステップ７では、現在のチャンネルのt4時間を基準と
するLOS状態ベクトル予測値sf.x（図15）は、図17に示
した方程式334に従って測定残差ベクトルsf.resにフィ
ルタ利得マトリックスsf.kを乗算することにより更新さ
れる。
ステップ７でのLOS状態ベクトル予測値の更新に続
き、現在のチャンネルと関連のLOS状態ベースベクトルs
f.base_lastの成分がステップ８において方程式336に従
い現在のチャンネルのためのLOS状態ベース値に現在の
チャンネルのための更新されたLOS状態値を加算するこ
とによって更新される。項sf.x_base_lastは、ｋ−１シ
ステムサイクル、すなわち終了したばかりのサイクルの
ための各相関器チャンネルで用いられるベース値を表わ
す。
現在のチャンネルのためのLOS状態値は、速度補助バ
イアス状態以外は、その後方程式338に従い０にリセッ
トされる。
ステップ９で、LOS状態ベクトルは次に現在のチャン
ネルのための次の相関間隔の開始時間t4［k,i］に外挿
され、現在のチャンネルはその後図18に示した方程式34
0に従い前のチャンネルとなるように規定される。ベク
トルsf.x_previous_nextは、そのチャネルのための次の
t4時間を基準とする最も最近に完了されたチャンネルに
従うLOS状態予測値である。ベクトルsf.x_current_next
は、現在のチャンネルのための次のt4時間を基準とした
LOS状態予測値である。
ステップ10で、相関器システムのためのベースLOS値
は方程式342に従い各相関器チャンネルのための適切な
時間的ステップを用いて現在のチャンネルの次の相関開
始t4［k,i］に外挿される。項sf.x_base_tempはｋ番目
のサイクルにおける任意の時間タグへのsf.x_baseの外
挿を表わすものである。
時間t4［i,k］を基準とするLOS状態予測値のためのs
f.x_whole_currentの値全体は、方程式344に示されるよ
うに各チャンネルのための_base_temp値に、更新され外
挿されたLOS状態ベクトルを加算することによって形成
される。
移動体の位置および姿勢評価ルーチン252（図３）は
初期設定入力として次のものを取る。すなわち（１）ユ
ーザが供給する、プラットホームの位置、速度、姿勢、
および姿勢変化率のための初期値sf.part、（２）ユー
ザが供給する、相関測定ノイズ共分散マトリックスのた
めの初期値sf.r、（３）ユーザが供給する、プラットホ
ーム速度とプラットホーム回転速度とのランダム処理相
関時間alpha_filt、および（４）ユーザが供給する、プ
ラットホーム速度とプラットホーム回転速度とのランダ
ム処理状態ノイズ妨害パワーq_filtである。
プラットホーム位置および姿勢評価装置ルーチン252
（図３）によって発生され、他のルーチンによって利用
される量は次のとおりである。（１）現在規定されてい
る衛星からプラットホームへのアンテナ経路のための計
算された経路状態ノイズ共分散マトリックスse.qe、な
らびに（２）LOSの全体的な位相および周波数の値の予
測値sf.x_base。
ルーチンの詳細は図19から24で示される。
ステップ11で、LOS経路のジオメトリの線形化がなし
遂げられる。線形化により、プラットホームのナビゲー
ション状態における小さい変化（すなわち本体に固定さ
れた座標システムの変換および回転）が、各衛星とプラ
ットホームのアンテナとの間で測定されたユークリッド
距離における変化および距離の変化率に関連付けられ
る。線形化は、ナビゲーション状態ベクトルに関して距
離ベクトルのセットの勾配を取り、プラットホーム状態
ベクトルの最も最近の予測値'se.stateのための結果と
して得られる勾配マトリックス関数を予測することによ
って発見される。
見通し線線形化マトリックス346および予測されるべ
き微分係数は図９に示される。
プラットホームナビゲーションベクトルの最も最近の
予測値の計算に先行するものとして、オフセットベクト
ルiq.delt_x_losが方程式350および352で示されるよう
にすべてのチャンネルのための現在の値からキャリア位
相および周波数全体の以前の値を減算することによって
得られる。
次に、見通し線量の変化をナビゲーション量の変化と
関連付ける疑似逆行列se.temp3が、方程式354に従って
計算される。文献においてよく知られているように（ゲ
ルブ（Gelb）『アプライド・オプティマル・エスティメ
ーション（Applied Optimal Estimation）』，エム・ア
イ・ティ・プレス（MIT Press、1974年を参照のこ
と）、疑似逆行列は方程式における過度に定められた線
形システムのための最小自乗誤差感知において最適な予
測値を提供する。この原理により、プラットホームナビ
ゲーション状態の現在値sf.part_currentを以前の値sf.
part_previousに関連付ける方程式356のための基準がも
たらされる。方程式358に従い、sf.part_currentは、s
f.partの次の更新の予想で、sf.part_previousになる。
前述のように、この発明の中心的な主題は、受信され
るすべての衛星間で信号追尾機能を適正に結合すること
である。この統計的に最適なアプローチを可能にする量
は、経路状態ノイズ共分散マトリックスse.qeである。s
e.qeの計算は、見通し線線形化マトリックス346および
プラットホーム運動状態モデルノイズ共分散マトリック
スse.qsを含むマトリックス演算によってなし遂げられ
る。示されるであろうように、量se.qsはユーザが供給
するシステム初期設定データ238（図３）の一部である
量alph_filtおよびq_filtから計算される。
ｎ本のLOS経路のためのse.qe360の全体的な構造が図2
0に示される。se.qe360に含まれるQL項は、ユーザの並
進運動、回転、および受信機のクロックバイアスによる
LOS経路中の相関を記述し、かつse.qe _los362から導
出され、se.qe _los362は先に議論したLOS線形化マト
リックスを用いて式364で計算される。プラットホーム
運動状態モデルノイズ共分散マトリックスse.qs366は、
図21に示されるように入力パラメータから生成される。
図示されるように、プラットホーム運動状態ノイズ共分
散マトリックス366は、プラットホームの並進運動、ク
ロックドリフト、および回転運動に対応するより小さい
配列に区分される。一例として、ｘ軸並進運動に対応す
る区分368を示す。この2x2区分の要素は式370から計算
されたものであり、式370の様々な定数は、図22に関し
て以下に議論するベクトルalpha _filt378およびｑ _
filt380の成分として外部から得られるものである。こ
の計算は、連続時間ナビゲーションモデルと離散時間ナ
ビゲーションモデルとの間の変換を表わす。
se.qe360の同様の区分QB（図20）が次に計算される。
QB区分は、一度しか計算する必要はない。受信機の初期
化時である。2x2のQBアレイ372を図22により詳細に示
す。キャリア−コードバイアス処理を記述する連続時間
状態ノイズモデルは、ベクトルalph _filt378およびｑ
_filt380の要素として読込まれる。その後、連続時間
モデルから離散時間モデルへの変換が必要な演算374が
行なわれ、QBの要素を生成する。
最後に、se.qe360の同様の区分QR（図20）が計算され
る。QR区分もまた一度のみ計算する必要がある。受信機
の初期化時である。1x1のQR区分376は図22に規定され
る。
現在のチャンネルについてのLOSの全体相および周波
数値sf.x _baseの新しい予測値を計算するには、衛星
の位置および速度を更新しなければならない。衛星の位
置および速度の更新は、インタフェースコントロールド
キュメント（Interface Control Document）ICD−200
（米国空軍総司令部、NAVSTAR GPSジョイントプログラ
ムオフィスより入手可能）中のGPSの説明にあるよう
に、従来はステップ12で行なわれる。
まず最初に、現在のチャンネルの次の相関の開始時間
t4［k,i］に対応する、送信時の衛星の位置が確立され
る。t4［k,i］でプラットホームにおいて観察される信
号は、もっと早い時間に衛星から発信されているであろ
う。衛星からプラットホームまでの見通し線の距離の現
在の予測値iq.phase_hat［ｉ］は、ラジアン単位から時
間単位へ変換されており、適切な時間進んでいる。送信
予測時間は図23に示される式382を用いて計算される。
量iq.phase_hatは、sf.x_whole_current344（図18）か
ら得られる。
次に、送信予測時間における衛星の位置を計算しなく
てはならない。GPSのためには、位置ehem_position
［ｉ］384および速度ephem_velocity［ｉ］386に対応す
る（x,y,z）地球中心地球固定ECEF）デカルト座標を見
つけるために、標準ICD−200計算が用いられ、ｉの値は
現在のチャンネルに関連した衛星に対応する。
上記のように得られたECEF値は、現在のチャンネルに
ついての「最良」LOS位相予測値ephem_LOS［ｉ］388、
および周波数予測値ephem_LOS−dot［ｉ］390の計算の
ためにステップ13で用いられる。これらの値は次の相関
期間のために用いる。
外部のDGPS基準ステーションから与えられた差分補正
が利用できるならば、それら補正はステップ14で上記の
LOS値に与えられる。LOSおよびLOS速度値はまた、以前
に予測され、現在のナビゲーション状態ベクトルsf.par
t_currentの要素ＴおよびＴ _dotにストアされた、ユ
ーザクロックオフセットおよびオフセット速度を補償さ
れる。
プラットホームナビゲーションの問題を解決するうえ
で、外部で発生された差分補正を用いるための、可能な
システム構成が２つ存在する。一方の構成では、擬似レ
ンジおよび擬似レンジ変化率の差分補正は、地理的にプ
ラットホームから離れた基準ステーションで従来と同様
にDGPS RTCM文献に記載された技術および規格を用いて
発生され、無線リンクまたは他の実時間通信媒体によっ
てプラットホームに送られ、プラットホームではこれら
の差分補正は結合したフィルタ信号プロセッサ230（図
２）に伝えられ、移動***置および姿勢評価装置ルーチ
ン252（図３）で用いられる。
ｎ本のLOS経路については、擬似レンジおよび擬似レ
ンジ変化率は図24の式392および394のそれぞれによって
定義される。これらの差分補正は周知の技術によって生
成されるが、これらを信号追尾用の式に直接当てはめる
ことは本発明の独特な点である。このように補正を行な
うことにより、衛星の偏りおよび伝搬近点角の効果が信
号追尾用の式の積である位相および周波数の予測値から
取除かれる。もしこの補正プロセスがこの段階では行な
われなかったとすれば、経路間見通し線相関が減少し、
これにより結合したフィルタ信号プロセッサの有効性が
少なくなるであろう。
基準ステーションとプラットホームとの間の実時間の
無線リンクが維持できないようなある種の状況、たとえ
ば地上観測など、が存在する。
非実時間動作のために用いられる技術は、従来のDGPS
に用いられるものとは全く異なる。従来の方式では、基
準ステーションおよびプラットホームからの擬似レンジ
およびキャリア位相出力は記録され、後の信号処理スキ
ーム中でマージされるが、本発明では従来の受信機のフ
ロントエンドからのサンプリングされた同相および直交
出力（相関システム208（図２）への入力206（図２）を
形成する）を、高速デジタルレコーダで記録しなくては
ならない。その後、これらの記録されたデジタルデータ
ストリームは、基準ステーションから得られた記録され
た擬似レンジおよびキャリア位相出力とともに、その後
の都合のよい時間に相関器システム208（図２）および
結合したフィルタ信号プロセッサ230（図２）の中へと
再生される。結合したフィルタ信号プロセッサが実行す
る計算プロセスは、実時間の場合に行なわれたものと同
じである。このようにして、プラットホームのナビゲー
ションに関する履歴を実時間プロセスと全く同等な態様
で決定することができる。
実時間動作または非実時間動作のいずれについても、
図24の式396で特定されるように補正が行なわれる。eph
em_LOS_hatはラジアン単位で表わされることに留意され
たい。
最後に、ステップ15で、上記のように補正されかつ補
償された予測値sf.baseの最初の２つの成分へと398で複
製される。これらのベース値はキャリアバイアス値とと
もにsf.x_base_next中の対応の現存する成分と置き換わ
る。項sf.x_base_nextは、（ｋ−１）番目のサイクルは
終了したばかりであるため、ｋ番目のシステムサイクル
で用いられるべきベース値を示す。
ステップ16では、衛星のテレメトリーリンクを介して
受信した衛星のアルマナックデータが、従来のGPS受信
機と同じく、現在処理されている衛星の仰角を規則的に
評価するために用いられる。衛星の一団の中の追尾され
ていない他の衛星の潜在的な可視性もまた、同じ衛星の
一団のアルマナックデータを用いて規則的に照会され
る。現在追尾されている衛星は、あるマスキング仰角、
典型的には５゜より下になると、追尾モードから外され
る。予測される仰角がそのマスキング仰角を上回ると、
新しい衛星が信号捕捉プロセスに入れられる。新しい衛
星を捕捉し追尾することが決定されると、未使用の相関
器チャンネルがその衛星に割当てられ、信号捕捉プロセ
スが開始される。信号の捕捉は従来の信号プロセッサの
ものと本質的に同じであり、これはたとえば、1985年メ
リーランド州ロックヴィル（Rockville.MD）のコンピュ
ータ・サイエンス・プレス（Computer Science Press）
発行のエム・ケイ・サイモン他（M.K.Simon et at.）著
の『スペクトル拡散通信（Spread Spectrum Communicat
ions）』第３巻、および1977年11月フランス、パリ（Pa
ris,France）における「電子システムおよびナビゲーシ
ョンエイド国際会議（International Conference on El
ectronic Systems and Navigation Aids）」の予稿集中
のシー・アール・カーンおよびイー・エイチ・マーテイ
ン（C.R.Cahn and E.H.Martin）による「スペクトル拡
散ナビゲーションレシーバの設計上の考察（Design Con
siderations for a Spread Spectrum Navigation Recei
ver）」に説明されている。最初の捕捉プロセスの間、
結合したフィルタ信号プロセッサ230（図２）と割当て
られた相関器チャンネルとは分離モードで動作すること
に注目されたい。コードおよび周波数の捕捉が達成され
ると、捕捉器チャンネルは結合モードで制御される。
基準ジェネレータコマンドセットアップルーチン254
（図３）中のステップ17を実行する際に、信号プロセッ
サ230（図２）は、現在のチャンネルについてはsf.x_ba
se_currentに含まれるデータを使用し、コマンドを発生
して現在のチャンネルに関連した基準ジェネレータ220
（図２）に送り、コマンドは基準ジェネレータに基準信
号を発生させ、この基準信号は次の相関期間の間キャリ
ア位相および周波数ならびに変調コード位相についての
特定の値を有する。基準ジェネレータコマンドセットア
ップルーチンは図25に詳細に示す。
相関器システム208（図２）の設計に固有のセットア
ップの分解能の限界のために、信号プロセッサ230（図
２）はゼロではない誤差設定点を考慮しなければならな
い。たとえば、GPSの場合は、基準ジェネレータ220（図
２）中のコードジェネレータは、断片的なコード部分の
ステップでのみプログラム可能である。同様に、典型的
なGPS基準ジェネレータ中の数値制御発振器（NCO）によ
って生成された信号の位相および周波数は、信号プロセ
ッサによる値の維持の正確さよりはずっと粗い増分での
み調整可能である。この状況を認識し、かつゼロLOS状
態値に課されるあらゆる動作上の限定を回避するため
に、信号プロセッサ中ではゼロではない設定点が基準ジ
ェネレータに送られるようになっている。
基準ジュネレータへのコマンドsf.x_controlは、式40
0に従って計算される。ベース値はsf.x_base_next配列
から得られる（式394（図24）およびそれに関連する記
述を参照されたい）。
制御ベクトル中の要素は１つの相関器チャンネルのた
めのNCO位相および周波数セットアップならびにコード
ジェネレータセットアップに対応する。第１の成分はNC
O位相セットアップを制御するが、LOS予測値iq.phase_b
ase、プラスキャリアバイアス、マイナス所望のNCO位相
すなわち設定点である。第２の成分はNCO周波数セット
アップを制御するが、LOSレートの予測値、プラスキャ
リアバイアスレートの予測値、マイナス所望のNCO周波
数オフセットすなわち設定点である。第３の成分はコー
ドジェネレータを制御するが、LOS予測値iq.phase_bas
e、マイナス所望のコードジェネレータオフセットすな
わち設定点である。
特定された設定点402はシグナルプロセッサ中の読出
専用メモリにストアされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 センノット，ジェイムス・ダブリュ アメリカ合衆国、61701 イリノイ州、 ブルーミントン、エヌ・リンデン・スト リート、418 (72)発明者 センフナー，デイビッド アメリカ合衆国、61606 イリノイ州、 ピオリア、エヌ・オレンジ・ストリー ト、1104 (56)参考文献 特開 平５−87585（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−99649（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−346459（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−94823（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−302317（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−121618（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−224697（ＪＰ，Ａ) ＷＵ，Ｓ．Ｃ．ＥＴ ＡＬ．，Ａｎ Ｏｐｔｉｍａｌ ＧＰＳ Ｄａｔａ Ｐ ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕ ｅ，ＩＥＥＥ ＰＬＡＮＳ ’92，ＰＯ ＳＩＴＩＯＮ，ＬＯＣＡＴＩＯＮ ＡＮ Ｄ ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ ＳＹＭＰＯ ＳＩＵＭ ＲＥＣＯＲＤ，米国，ＩＥＥ Ｅ，1992年 １月 １日，ｐｐ．21−26 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/14 G01C 21/00 - 21/24 G01C 23/00 - 25/00

Claims (34)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】様々なタイプのプラットホーム（または移
    動体）上で使用するためのナビゲーション受信機であっ
    て、前記プラットホームの幾つかのタイプのものには速
    度入力を前記受信機に与えるプラットホーム速度センサ
    が載置されており、前記速度センサは速度バイアスパラ
    メータを特徴とし、前記プラットホームの幾つかのタイ
    プのものには姿勢基準系が載置されており、この姿勢基
    準系は、ある場合は進行方向の入力を、他の場合は進行
    方向および高さの入力を、かつさらに他の場合は進行方
    向、高さおよびヨーの入力を前記受信機に与え、前記姿
    勢データのすべては地球固定座標系に対して参照され、
    前記プラットホームは、プラットホーム速度ランダムプ
    ロセス相関時間と、プラットホーム回転速度ランダムプ
    ロセス相関時間と、プラットホーム速度ランダムプロセ
    ス状態ノイズ攪乱パワーと、プラットホーム回転速度ラ
    ンダムプロセス状態ノイズ攪乱パワーとを含むプラット
    ホーム動力学特徴付けデータを特徴とし、前記受信機は
    複数個の信号の受信が可能であり、前記信号は空間に分
    布された公知の位置および速度の複数個の送信機によっ
    て送信され、かつ複数個の見通し線経路を介して前記受
    信機に伝搬され、前記送信された信号は変調された正弦
    キャリアであり、前記送信された信号は時間の特定の関
    数であり、前記時間は同期した送信機クロックに維持さ
    れ、前記送信された信号は空間に分布された複数個の受
    信機ポートの少なくとも１つを介して受信され、前記受
    信された信号は、キャリア位相と、キャリア周波数と、
    変調位相と、変調位相変化レート、キャリア振幅とを含
    む信号パラメータを特徴とし、前記受信機はクロックを
    有し、前記受信機のクロックは前記送信機のクロックと
    同期して維持され、前記ナビゲーション受信機は、 前記複数個の受信された信号の各々と複数個の基準信号
    との相関を周期的に測定するための手段を含み、前記測
    定された相関は相関測定ノイズ共分散マトリックスによ
    って特徴づけられるノイズ成分を有し、さらに 前記複数個の受信した信号の各々についての複数個の前
    記信号パラメータの値を周期的に予測するための手段を
    含み、前記予測手段は前記受信した信号の各々について
    の前記予測した信号パラメータ値を得る際に複数個の前
    記受信した信号の前記相関測定値を用い、これにより前
    記受信した信号の各々についての前記信号パラメータを
    直接測定するかまたは前記各パラメータが関係する受信
    した信号から得られた情報のみに基づいて前記信号パラ
    メータを予測することによって得られるよりも信頼度の
    高い、前記受信した信号の各々についての前記信号パラ
    メータ値の予測値が得られる、受信機。
  2. 【請求項２】前記測定手段は、 前記基準信号を発生するための手段を含み、前記基準信
    号は前記送信された信号の複数であり、前記基準信号
    は、キャリア位相とキャリア周波数と変調位相とによっ
    て特徴づけられ、前記受信された信号および前記基準信
    号は前記信号が関係する送信機に従ってグループ分けさ
    れ、さらに 前記基準信号の各々をそのグループ内の受信された信号
    と相関させるための手段を含む、請求項１に記載のナビ
    ゲーション受信機。
  3. 【請求項３】前記基準信号キャリア位相と、前記基準信
    号キャリア周波数と、前記基準信号変調位相とを、入力
    ポートに与えられるコマンドに従って調整するための手
    段と、 前記信号パラメータ予測値から前記調整コマンドを発生
    し、かつ前記調整コマンドを前記調整手段に与えるため
    の手段とをさらに含む、前記調整コマンドは、前記予測
    値の予め定められた増分内のキャリア位相とキャリア周
    波数と変調位相とを有する前記基準信号の各々を生じ
    る、請求項２に記載のナビゲーション受信機。
  4. 【請求項４】前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受
    信した信号と前記基準信号との相関の現在値を周期的に
    予測するための手段と、 前記受信した信号の各々について前記信号パラメータの
    各々に対して１組の重み付け係数を周期的に発生するた
    めの手段と、 前記受信した信号の各々について前記信号パラメータの
    各々の予測される現在値を周期的に計算するための手段
    とを含み、前記計算は、複数個の受信した信号について
    の相関の前記現在値の予測値と相関の現在測定された値
    との間の差をとり、前記差の各々を特定の受信信号およ
    び計算されている特定の信号パラメータに関連した組か
    らの適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対す
    る重み付けされた差を合計し、かつ重み付けされた合計
    を現在時点に外挿されている信号パラメータの値の以前
    の予測値に加算することからなる、請求項１に記載のナ
    ビゲーション受信機。
  5. 【請求項５】前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受
    信信号と前記基準信号との相関の現在値を周期的に予測
    するための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    の各々に対して１組の重み付け係数を周期的に発生する
    ための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    の各々の予測される現在値を周期的に計算するための手
    段とを含み、前記計算は、複数個の受信信号についての
    相関の前記現在予測値と相関の現在の測定値との間の差
    をとり、前記差の各々を特定の受信信号および計算され
    ている特定の信号パラメータに関連した組からの適切な
    重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対する重み付け
    された差を合計し、かつ重み付けされた合計を現在時点
    に外挿されている信号パラメータの値の以前の予測値に
    加算することからなり、さらに、 前記基準信号キャリア位相と、前記基準信号キャリア周
    波数と、前記基準信号変調位相とを入力ポートに与えら
    れるコマンドに従って調整するための手段と、 前記信号パラメータ予測値から前記調整コマンドを発生
    し、かつ前記調整コマンドを前記調整手段に与えるため
    の手段とを含み、前記調整コマンドは、前記予測値の予
    め定められた増分内のキャリア位相とキャリア周波数と
    調整位相とを有する前記基準信号の各々を生じる、請求
    項２に記載のナビゲーション受信機。
  6. 【請求項６】前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受
    信信号と前記基準信号との相関の現在値を周期的に予測
    するための手段と、 前記測定された相関を用いて前記受信された信号の各々 についてのキャリア振幅を周期的に予測するための手段
    と、 前記相関測定ノイズ共分散マトリックスを前記ナビゲー
    ション受信機の中へ入力し、これにより前記共分散マト
    リックスを前記ナビゲーション受信機内で行なわれる計
    算に利用できるようにするための手段と、 前記プラットホーム動力学特徴付けデータを前記ナビゲ
    ーション受信機の中へ入力し、これにより前記特徴付け
    データを前記ナビゲーション受信機内で行なわれる計算
    に使用できるようにするための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    の各々に対して１組の重み付け係数を周期的に発生する
    ための手段とを含み、前記重み付け係数の組は、１行の
    フィルタ利得マトリックスから構成され、前記重み付け
    係数の組は関連した信号パラメータの現在値の予測に用
    いられ、前記フィルタ利得マトリックスの発生には、前
    記キャリア振幅予測値と、前記相関測定ノイズ共分散マ
    トリックスと、前記プラットホーム動力学特徴付けデー
    タとを含む、ユーザによって与えられる、測定される、
    および計算されるデータが用いられ、さらに 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    の各々の予測される現在値を周期的に計算するための手
    段を含み、前記計算は、複数個の受信信号についての相
    関の前記現在値の予測値と相関の現在の測定値との間の
    差をとり、前記差の各々を特定の受信された信号および
    計算されている特定の信号パラメータに関連した組から
    の適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対する
    重み付けされた差を合計し、かつこの重み付けされた合
    計を現在時点に外挿されている信号パラメータの値の以
    前の予測値に加算することからなる、請求項１に記載の
    ナビゲーション受信機。
  7. 【請求項７】前記プラットホーム速度センサからの速度
    データと前記姿勢基準系からのプラットホーム姿勢デー
    タとを前記ナビゲーション受信機の中へ入力し、これに
    より前記プラットホーム速度データおよびプラットホー
    ム姿勢データを前記ナビゲーション受信機内で行なわれ
    る計算に使用できるようにするための手段をさらに含
    み、前記信号パラメータ予測手段はまた、前記受信され
    た信号の前記見通し線経路上への前記プラットホーム速
    度バイアスの射影の予測値を与え、前記信号パラメータ
    予測手段はまた、前記受信された信号の各々についての
    前記信号パラメータの予測値を得るために前記プラット
    ホーム速度の前記見通し線経路上への射影を用いる、請
    求項１に記載のナビゲーション受信機。
  8. 【請求項８】差分補正データを前記ナビゲーション受信
    機の中に入力し、これにより前記データを前記ナビゲー
    ション受信機内で行なわれる計算に使用することができ
    るようにするための手段をさらに含み、前記差分補正デ
    ータは、前記基準送信機の予測される位置および速度
    と、伝搬近点角と、クロックドリフトとにおける誤差を
    補償し、前記差分補正データは前記複数個の受信信号に
    ついてのキャリア位相とキャリア周波数との前記予測値
    に対する補正を含み、前記差分補正は外部ソースから与
    えられ、前記予測手段は、前記差分補正を前記未補正の
    予測値に加えることによってキャリア位相およびキャリ
    ア周波数の補正された予測値を得る、請求項１に記載の
    ナビゲーション受信機。
  9. 【請求項９】前記基準送信機の位置および速度データを
    得るための手段をさらに含み、前記予測手段はまた、複
    数個の前記受信信号についてのキャリア位相とキャリア
    周波数と変調位相との前記現在の予測値と、前記基準送
    信機の前記位置および速度データとを用いて、前記プラ
    ットホームの位置および前記位置の変化率の現在の予測
    値を得る、請求項１に記載のナビゲーション受信機。
  10. 【請求項１０】前記予測手段はまた、複数個の前記受信
    信号についてのキャリア位相とキャリア周波数と変調位
    相との前記現在の予測値を用いて、前記受信機プラット
    ホームの姿勢および前記姿勢の変化率の現在の予測値を
    入手する、請求項９に記載のナビゲーション受信機。
  11. 【請求項１１】他のプラットホームを協同で追尾する際
    に固定プラットホームまたは移動プラットホーム上で使
    用するための追尾受信機であって、前記他のプラットホ
    ームは追尾されるプラットホームとして既知であり、前
    記移動追尾プラットホームには独立したナビゲーション
    手段が載置され、前記追尾されるプラットホームは多様
    なタイプがあり、前記追尾されるプラットホームの幾つ
    かのタイプのものには、通信リンクによって前記追尾受
    信機に速度入力を与えるプラットホーム速度センサが設
    けられ、前記速度センサは速度バイアスパラメータによ
    って特徴づけられ、前記追尾されるプラットホームの幾
    つかのタイプのものには、ある場合は進行方向の、他の
    場合は進行方向および高さの、さらに他の場合には進行
    方向、高さおよびヨーの入力を前記通信リンクによって
    前記追尾受信機に与える、姿勢基準系が設けられ、前記
    姿勢データのすべては地球固定座標系に対して参照さ
    れ、前記プラットホームは、プラットホーム速度ランダ
    ムプロセス相関時間と、プラットホーム回転速度ランダ
    ムプロセス相関時間と、プラットホーム速度ランダムプ
    ロセス状態ノイズ攪乱パワーと、プラットホーム回転速
    度ランダムプロセス状態ノイズ攪乱パワーとを含むプラ
    ットホーム動力学特徴付けデータを特徴とし、前記追尾
    受信機は空間に分布された複数個の受信機ポートを介し
    て信号を受信することが可能であり、前記信号は複数個
    の見通し線経路を介して前記追尾されるプラットホーム
    から前記追尾プラットホームへ送信され、前記送信され
    た信号は、少なくとも１つの送信ポートを介して送信さ
    れる変調された正弦キャリアであり、前記受信された信
    号は、キャリア位相と、キャリア周波数と、変調位相
    と、変調位相変化レートと、キャリア振幅とを含む信号
    パラメータを特徴とし、前記追尾受信機は、 前記複数個の受信信号の各々と複数個の基準信号との間
    の相関を周期的に測定するための手段を含み、前記測定
    された相関は相関測定ノイズ共分散マトリックスによっ
    て特徴づけられるノイズ成分を有し、さらに 前記複数個の受信信号の各々についての複数個の前記信
    号パラメータの値を周期的に予測するための手段を含
    み、前記予測手段は、前記受信信号の各々についての前
    記信号パラメータの予測値を得る際に、複数個の前記受
    信信号についての前記相関測定値を用い、これにより前
    記受信された信号の各々について前記信号パラメータの
    直接測定、または前記信号パラメータの各々が関係する
    受信された信号から導出された情報のみに基づく前記信
    号パラメータの予測よりも信頼度の高い、前記受信され
    た信号の各々についての前記信号パラメータ値の予測値
    が得られる、追尾受信機。
  12. 【請求項１２】前記測定手段は、 前記基準信号を発生するための手段を含み、前記基準信
    号は前記送信された信号の複製であり、前記基準信号は
    キャリア位相と、キャリア周波数と、変調位相とによっ
    て特徴づけられ、前記受信された信号と前記基準信号と
    は前記信号が関連する送信機に従ってグループ分けさ
    れ、さらに 前記基準信号の各々をそのグループ内の受信された信号
    と相関させるための手段を含む、請求項11に記載の追尾
    受信機。
  13. 【請求項１３】入力ポートに与えられるコマンドに従っ
    て、前記基準信号キャリア位相と、前記基準信号キャリ
    ア周波数と、前記基準信号変調位相とを調整するための
    手段と、 前記信号パラメータ予測値から前記調整コマンドを発生
    し、かつ前記調整コマンドを前記調整手段に与えるため
    の手段をさらに含み、前記調整コマンドは、前記予測値
    の予め定められた増分内のキャリア位相とキャリア周波
    数と変調位相とを有する前記基準信号の各々を生じる、
    請求項12に記載の追尾受信機。
  14. 【請求項１４】前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて前記受信
    信号と前記基準信号との相関の現在値を周期的に予測す
    るための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    の各々に対する１組の重み付け係数を周期的に発生する
    ための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    の各々の予測される現在値を周期的に計算するための手
    段とを含み、前記計算は、複数個の受信信号についての
    相関の前記現在値の予測値と相関の現在の測定値との間
    の差をとり、前記差の各々を特定の受信された信号と現
    在計算されている特定の信号パラメータとに関連した組
    からの適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対
    して重み付けされた差を合計し、かつこの重み付けされ
    た合計を現在時点に外挿されている信号パラメータの値
    の以前の予測値に加算することからなる、請求項11に記
    載の追尾受信機。
  15. 【請求項１５】前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受
    信信号と前記基準信号との相関の現在値を周期的に予測
    するための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    の各々に対する１組の重み付け係数を周期的に発生する
    ための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    の各々の予測される現在値を周期的に計算するための手
    段とを含み、前記計算は、複数個の受信信号についての
    相関の前記現在値の予測値と相関の現在の測定値との間
    の差をとり、前記差の各々を特定の受信信号および計算
    されている特定の信号パラメータに関連した組からの適
    切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対して重み
    付けされた差を合計し、かつこの重み付けされた合計を
    現在時点に外挿されている信号パラメータの値の以前の
    予測値に加算することからなり、さらに、 入力ポートに与えられるコマンドに従って、前記基準信
    号キャリア位相と、前記基準信号キャリア周波数と、前
    記基準信号変調位相とを調整するための手段と、 前記信号パラメータの予測値から前記調整コマンドを発
    生し、かつ前記調整コマンドを前記調整手段に与えるた
    めの手段とを含み、前記調整コマンドは、前記予測値の
    予め定められた増分内のキャリア位相とキャリア周波数
    と変調位相とを有する前記基準信号の各々を生じる、請
    求項12に記載の追尾受信機。
  16. 【請求項１６】前記予測手段は、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて前記受信
    信号と前記基準信号との相関の現在値を周期的に予測す
    るための手段と、 前記測定された相関を用いて前記受信された信号の各々 についてのキャリア振幅を周期的に予測するための手段
    と、 前記相関測定ノイズ共分散マトリックスを前記ナビゲー
    ション受信機の中へ入力し、これにより前記共分散マト
    リックスを前記ナビゲーション受信機内で行なわれる計
    算に使用することができるようにするための手段と、 前記プラットホーム動力学特徴付けデータを前記ナビゲ
    ーション受信機の中へ入力し、これにより前記特徴付け
    データを前記ナビゲーション受信機内で行なわれる計算
    に使用できるようにするための手段と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    の各々に対して１組の重み付け係数を周期的に発生する
    ための手段とを含み、前記重み付け係数の組は１行のフ
    ィルタ利得マトリックスから構成され、前記重み付け係
    数の組は関連した信号パラメータの現在値の予測に用い
    られ、前記フィルタ利得マトリックスの発生には、前記
    キャリア振幅予測値と、前記相関測定ノイズ共分散マト
    リックスと、前記プラットホーム動力学特徴付けデータ
    とを含む、ユーザによって与えられる、測定される、お
    よび計算されるデータが用いられ、さらに 前記受信信号の各々について前記信号パラメータの各々
    の予測される現在値を周期的に計算するための手段を含
    み、前記計算は、複数個の受信信号についての相関の前
    記現在値の予測値と相関の現在の測定値との間の差をと
    り、前記差の各々を特定の受信信号および計算されてい
    る特定の信号パラメータとに関連した組からの適切な重
    み付け係数で乗算し、複数個の相関に対して重み付けさ
    れた差を合計し、かつこの重み付けされた合計を現在時
    点に外挿されている信号パラメータの値の以前の予測値
    に加算することからなる、請求項11に記載の追尾受信
    機。
  17. 【請求項１７】前記追尾されるプラットホームの速度セ
    ンサからの速度データと前記追尾されるプラットホーム
    の姿勢基準系からの姿勢データとを前記追尾受信機の中
    へ入力し、これにより前記追尾されるプラットホームの
    速度データおよび前記追尾されるプラットホームの姿勢
    データを前記追尾受信機内で行なわれる計算に使用する
    ことができるようにするための手段をさらに含み、前記
    信号パラメータ予測手段はまた、前記受信される信号の
    前記見通し線経路上への前記プラットホーム速度バイア
    スの射影の予測値を与え、前記信号パラメータ予測手段
    はまた、前記受信される信号の各々についての前記信号
    パラメータの予測値を得るために、前記見通し線経路上
    への前記プラットホーム速度の射影を用いる、請求項11
    に記載の追尾受信機。
  18. 【請求項１８】差分補正データを前記追尾受信機の中へ
    入力し、これにより前記データが前記追尾受信機内で行
    なわれる計算で使用できるようにするための手段をさら
    に含み、前記差分補正データは、前記追尾プラットホー
    ムの予測される位置および速度と、伝搬近点角と、クロ
    ックドリフトとにおける誤差を補償し、前記差分補正デ
    ータは前記複数個の受信信号についてのキャリア位相お
    よびキャリア周波数の前記予測値に対する補正を含み、
    前記差分補正は外部ソースによって与えられ、前記予測
    手段は、前記差分補正を前記未補正の予測値に加えるこ
    とによってキャリア位相およびキャリア周波数の補正さ
    れた予測値を得る、請求項11に記載の追尾受信機。
  19. 【請求項１９】前記追尾プラットホームの位置データお
    よび速度データを得るための手段をさらに含み、前記予
    測手段はまた、複数個の前記受信される信号についての
    キャリア位相とキャリア周波数と変調位相との前記現在
    の予測値と、前記追尾プラットホームの前記位置データ
    および速度データとを用いて、前記追尾されるプラット
    ホームの位置と前記位置の変化率との現在の予測値を得
    る、請求項11に記載の追尾受信機。
  20. 【請求項２０】前記予測手段はまた、複数個の前記受信
    される信号についてのキャリア位相とキャリア周波数と
    変調位相との前記現在の予測値を用いて、前記追尾され
    るプラットホームの姿勢と前記姿勢の変化率との現在の
    予測値を得る、請求項19に記載の追尾受信機。
  21. 【請求項２１】前記受信された信号を前記相関を測定す
    る前に記録するステップと、 前記実時間の受信信号の代わりに前記記録された信号を
    前記相関測定手段の中へ再生するステップとを含み、前
    記相関測定手段はこれにより、前記複数個の記録された
    受信信号の各々と複数個の基準信号の各々との相関を周
    期的に測定する、請求項８に記載のナビゲーション受信
    機を用いる方法。
  22. 【請求項２２】前記差分補正データを記録し、 前記記録された受信信号の再生と同期して、前記記録さ
    れた差分補正データを前記実時間差分補正データの代わ
    りに前記受信機の中へ再生し、これにより前記差分補正
    を前記受信機中の前記未補正の予測値に加算することに
    よってキャリア位相およびキャリア周波数の補正された
    予測値を得るステップとをさらに含む、請求項21に記載
    の方法。
  23. 【請求項２３】前記受信された信号を前記補正を測定す
    る前に記録するステップと、 前記記録された信号を前記実時間受信信号の代わりに前
    記相関測定手段の中へ再生するステップとを含み、前記
    相関測定手段はこれにより、前記複数個の記録された受
    信信号の各々と複数個の基準信号の各々との相関を周期
    的に測定する、請求項18に記載の追尾受信機を用いるた
    めの方法。
  24. 【請求項２４】前記差分補正データを記録するステップ
    と、 前記記録された差分補正データを前記記録された受信信
    号の再生と同期して前記実時間差分補正データの代わり
    に前記受信機の中へ再生し、これにより前記差分補正を
    前記受信機中の前記未補正の予測値に加算することによ
    ってキャリア位相およびキャリア周波数の補正された予
    測値を得るステップとをさらに含む、請求項23に記載の
    方法。
  25. 【請求項２５】様々なタイプのプラットホーム（または
    移動体）上でナビゲーション受信機を用いる方法であっ
    て、前記プラットホームの幾つかのタイプのものには速
    度入力を前記受信機に与えるプラットホーム速度センサ
    が載置され、前記速度センサは速度バイアスパラメータ
    によって特徴づけられ、前記プラットホームの幾つかの
    タイプのものには、ある場合は進行方向の、他の場合は
    進行方向および高さの、さらに他の場合は進行方向、高
    さおよびヨーの入力を前記受信機に与える姿勢基準系が
    載置され、前記姿勢データのすべては地球固定座標系に
    対して参照され、前記プラットホームは、プラットホー
    ム速度ランダムプロセス相関時間と、プラットホーム回
    転速度ランダムプロセス相関時間と、プラットホーム速
    度ランダムプロセス状態ノイズ攪乱パワーと、プラット
    ホーム回転速度ランダムプロセス状態ノイズ攪拌パワー
    とを含むプラットホーム動力学特徴付けデータを特徴と
    し、前記受信機は複数個の信号の受信が可能であり、前
    記信号は空間に分布された公知の位置および速度の複数
    個の送信機によって送信され、かつ複数個の見通し線経
    路を介して前記受信機に伝搬され、前記送信された信号
    は変調された正弦キャリアであり、前記送信された信号
    は時間の特定の関数であり、前記時間は同期した送信機
    のクロックに維持され、前記送信された信号は空間に分
    布された複数個の受信機ポートの少なくとも１つを介し
    て受信され、前記受信された信号は、キャリア位相と、
    キャリア周波数と、変調位相と、変調位相変化率と、キ
    ャリア振幅とを含む信号パラメータを特徴とし、前記受
    信機はクロックを有し、前記受信機のクロックは前記送
    信機のクロックと同期して維持され、前記ナビゲーショ
    ン受信機は、 前記複数個の受信された信号と複数個の基準信号の各々
    との相関を周期的に測定するための手段を含み、前記測
    定された相関は相関測定ノイズ共分散マトリックスによ
    って特徴づけられるノイズ成分を有し、さらに 前記複数個の受信された信号の各々についての複数個の
    前記信号パラメータの値を周期的に予測するための手段
    を含み、前記予測手段は、前記受信された信号の各々に
    ついての前記信号パラメータ値の予測値を得るために複
    数個の前記受信された信号についての前記相関測定値を
    用い、これにより前記受信された信号の各々についての
    前記信号パラメータの直接測定、または前記信号パラメ
    ータの各々が関係する受信された信号から導出される情
    報のみに基づく前記信号パラメータの予測よりも信頼度
    の高い、前記信号パラメータ値の予測値が得られ、 前記使用方法は、 前記受信された信号を前記相関を測定する前に記録する
    ステップと、 前記記録された信号を前記実時間受信信号の代わりに前
    記相関測定手段の中に再生するステップとを含み、これ
    により前記相関測定手段は前記複数個の記録された受信
    信号の各々と複数個の基準信号の各々との相関を周期的
    に測定する、方法。
  26. 【請求項２６】前記ナビゲーション受信機は、差分補正
    データを前記ナビゲーション受信機の中へ入力し、これ
    により前記データを前記ナビゲーション受信機内で行な
    われる計算に使用可能にするための手段をさらに含み、
    前記差分補正データは、前記基準送信機の予測された位
    置および速度と、伝搬折点角と、クロックドリフトとに
    おける誤差を補償し、前記差分補正データは前記複数個
    の受信された信号についてのキャリア位相およびキャリ
    ア周波数の前記予測値に対する補正を含み、前記差分補
    正は外部ソースによって与えられ、前記予測手段は、前
    記差分補正を前記未補正の予測値に加算することによっ
    てキャリア位相およびキャリア周波数の補正された予測
    値を入力し、前記方法は、 前記差分補正データを記録するステップと、 前記記録された差分補正データを前記記録された受信信
    号の再生と同期して前記実時間差分補正データの代わり
    に前記受信機の中へ再生し、これにより差分補正を前記
    受信機中の前記未補正の予測値に加算することによって
    キャリア位相およびキャリア周波数の補正された予測値
    を得るステップとをさらに含む、請求項25に記載の方
    法。
  27. 【請求項２７】他のプラットホームを協同して追尾する
    際に固定プラットホームまたは移動プラットホーム上で
    追尾受信機を用いるための方法であって、前記他のプラ
    ットホームは追尾されるプラットホームとして既知であ
    り、前記移動追尾プラットホームには独立したナビゲー
    ション手段が載置され、前記追尾されるプラットホーム
    のタイプは多様であり、前記追尾されるプラットホーム
    の幾つかのタイプのものには、通信リンクによって速度
    入力を前記追尾受信機に与えるプラットホーム速度セン
    サが載置され、前記速度センサは速度バイアスパラメー
    タによって特徴づけられ、前記追尾されるプラットホー
    ムの幾つかのタイプのものには、ある場合は進行方向
    の、他の場合は進行方向および高さの、さらに他の場合
    には進行方向、高さおよびヨーの入力を前記通信リンク
    によって前記受信機に与える姿勢基準系が載置され、前
    記姿勢データのすべては地球固定座標系に対して参照さ
    れ、前記追尾されるプラットホームは、プラットホーム
    速度ランダムプロセス相関時間と、プラットホーム回転
    速度ランダムプロセス相関時間と、プラットホーム速度
    ランダムプロセス状態ノイズ攪乱パワーと、プラットホ
    ーム回転速度ランダムプロセス状態ノイズ攪乱パワーと
    を含むプラットホーム動力学特徴付けデータを特徴と
    し、前記受信機は空間に分布された複数個の受信機ポー
    トを介して信号受信が可能であり、前記信号は複数個の
    見通し線経路を介して前記追尾されるプラットホームか
    ら前記追尾プラットホームへ送信され、前記送信された
    信号は、少なくとも１つの送信ポートを介して送信され
    る変調された正弦キャリアであり、前記受信された信号
    は、キャリア位相と、キャリア周波数と、変調位相と、
    変調位相変化率と、キャリア振幅とを含む信号パラメー
    タを特徴とし、前記追尾受信機は、 前記複数個の受信された信号の各々と複数個の基準信号
    の各々との相関を周期的に測定するための手段を含み、
    前記測定された相関は相関測定ノイズ共分散マトリック
    スによって特徴づけられ、さらに 前記複数個の受信された信号の各々について複数個の前
    記信号パラメータの値を周期的に予測する手段を含む、
    前記予測手段は、前記受信された信号の各々についての
    前記信号パラメータ値の予測値を得る際に、複数個の前
    記受信された信号についての前記相関測定値を用い、こ
    れにより前記受信された信号の各々についての前記信号
    パラメータの直接測定、または前記信号パラメータの各
    々が関係する受信された信号から導出される情報のみに
    基づく前記信号パラメータの予測よりも信頼度の高い、
    前記受信された信号の各々についての前記信号パラメー
    タ値の予測値を入手し、 前記使用方法は、 前記受信された信号を前記相関を測定する前に記録する
    ステップと、 前記記録された信号を前記実時間受信信号の代わりに前
    記相関測定手段の中へ再生し、これにより前記相関測定
    手段は前記複数個の記録された受信信号の各々と複数個
    の基準信号の各々との相関を周期的に測定するステップ
    とを含む、方法。
  28. 【請求項２８】前記追尾受信機は、差分補正データを前
    記追尾受信機の中へ入力し、これにより前記データが前
    記追尾受信機内で行なわれる計算に使用できるようにす
    るための手段をさらに含み、前記差分補正データは、前
    記追尾プラットホームの予測された位置および速度と、
    伝搬近点角と、クロックドリフトとにおける誤差を補償
    し、差分差分補正データは前記複数個の受信信号につい
    てのキャリア位相およびキャリア周波数の前記予測値に
    対する補正を含み、前記 前記補正は外部ソースによって与えられ、前記予測手段
    は、前記差分補正を前記未補正の予測値に加算すること
    によってキャリア位相およびキャリア周波数の補正され
    た予測値を得、前記方法は、 前記差分補正データを記録するステップと、 前記記録された差分補正データを前記記録された受信信
    号の再生に同期して前記実時間差分補正データの代わり
    に前記受信機の中へ再生し、これにより前記差分補正を
    前記受信機中の前記未補正の予測値に加算することによ
    ってキャリア位相およびキャリア周波数の補正された予
    測値を得るステップとをさらに含む、請求項27に記載の
    方法。
  29. 【請求項２９】空間に分布された公知の位置および速度
    の複数個の基準送信機から受信した信号からナビゲーシ
    ョンデータを得るための方法であって、前記方法は多様
    なタイプのプラットホーム（または移動体）上で使用さ
    れ、前記プラットホームの幾つかのタイプのものにはプ
    ラットホーム速度センサが載置され、前記速度センサは
    速度バイアスパラメータによって特徴づけられ、前記速
    度および速度バイアスパラメータは前記方法を実行する
    際に使用され、前記プラットホームの幾つかのタイプの
    ものには、ある場合は進行方向を、他の場合は進行方向
    および高さを、さらに他の場合は進行方向、高さ、およ
    びヨーを与える姿勢基準系が載置され、前記姿勢データ
    は前記方法の実行の際に使用され、前記姿勢データのす
    べては地球固定座標系に対して参照され、前記プラット
    ホームは、プラットホーム速度ランダムプロセス相関時
    間と、プラットホーム回転速度ランダムプロセス相関時
    間と、プラットホーム速度ランダムプロセス状態ノイズ
    攪乱パワーと、プラットホーム回転速度ランダムプロセ
    ス状態ノイズ攪拌パワーとを含むプラットホーム動力学
    特徴付けデータを特徴とし、前記プラットホーム動力学
    データは前記方法を実行する際に使用され、前記送信さ
    れた信号は変調された正弦キャリアであり、前記送信さ
    れた信号は時間の特定の関数であり、前記時間は同期し
    た送信機のクロックに維持され、前記送信された信号は
    複数個の見通し線経路を介して前記プラットホームに伝
    搬され、かつ空間に分布された複数個の受信ポートの少
    なくとも１つを介して受信され、前記受信された信号
    は、キャリア位相と、キャリア周波数と、変調位相と、
    変調位相変化率と、キャリア振幅とを含む信号パラメー
    タを特徴とし、前記方法は、 前記複数個の受信された信号の各々と複数個の基準信号
    との相関を周期的に測定するステップを含み、前記測定
    された相関は相関測定ノイズ共分散マトリックスによっ
    て特徴づけられるノイズ成分を有し、さらに、 前記複数個の受信された信号の各々について、複数個の
    前記信号パラメータの値と、見通し線経路上への前記速
    度センサバイアスの射影とを周期的に予測するステップ
    を含み、前記予測手段は、前記受信された信号の各々に
    ついての信号パラメータ値の前記予測値を得るために、
    複数個の前記受信された信号についての前記相関測定値
    と、前記プラットホーム速度の前記見通し線経路上への
    射影と、前記相関測定ノイズ共分散マトリックスと、前
    記プラットホーム動力学データとを使用し、これにより
    前記受信された信号の各々についての前記信号パラメー
    タおよび測定バイアス射影の直接測定、または前記信号
    パラメータの各々が関係する受信された信号から導出さ
    れる情報だけに基づく前記信号パラメータおよび測定バ
    イアス射影の予測よりも信頼度の高い、前記受信された
    信号の各々についての前記信号パラメータ値および速度
    バイアス射影の予測値を得る、方法。
  30. 【請求項３０】前記予測ステップは、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受
    信された信号と前記基準信号および前記速度射影との前
    記相関の現在値を予測するステップと、 前記受信された信号の各々について前記信号パタメータ の各々に対して１組の重み付け係数を発生するステップ
    と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    および前記速度バイアス射影の各々の現在値の予測値を
    計算するステップとを含み、前記計算は、複数個の受信
    信号についての相関および速度射影の前記現在値の予測
    値と相関および速度射影の現在の測定値との差をとり、
    前記差の各々を特定の受信信号と計算されている特定の
    信号パラメータまたは速度バイアス射影とに関連した組
    からの適切な重み付け係数で乗算し、複数個の相関に対
    する重み付けされた差を合計し、かつこの重み付けされ
    た合計を現在時点に外挿されている信号パラメータの以
    前の予測値に加算することからなる、請求項29に記載の
    方法。
  31. 【請求項３１】前記基準送信機の位置データおよび速度
    データを得るステップと、 複数個の前記受信された信号についてのキャリア位相と
    キャリア周波数と変調位相との前記現在の予測値と、前
    記基準送信機の前記位置および速度データとを用いて、
    前記プラットホームの位置と前記位置の変化率との現在
    の予測値を得るステップと、 複数個の前記受信された信号についてのキャリア位相と
    キャリア周波数と変調位相との前記現在の予測値を用い
    て、前記プラットホームの姿勢と前記姿勢の変化率との
    現在の予測値を得るステップとをさらに含む、請求項29
    に記載の方法。
  32. 【請求項３２】追尾されるプラットホームとして知られ
    る移動プラットホームを協同して追尾するための方法で
    あって、 前記追尾されるプラットホームは少なくとも１つの信号
    を送信し、前記方法は追尾プラットホームとして既知の
    固定プラットホームまたは移動プラットホーム上で実行
    され、前記移動追尾プラットホームには独立したナビゲ
    ーション手段が載置され、前記追尾されるプラットホー
    ムのタイプは多様であり、前記追尾されるプラットホー
    ムの幾つかのタイプのものには、通信リンクによって速
    度入力を前記追尾受信機に与えるプラットホーム速度セ
    ンサが載置され、前記速度センサは速度バイアスパラメ
    ータによって特徴づけられ、前記速度および速度バイア
    スパラメータは前記方法を実行する際に使用され、前記
    プラットホームの幾つかのタイプのものには、ある場合
    は進行方向の、他の場合は進行方向および高さの、さら
    に他の場合は進行方向、高さおよびヨーの入力を前記通
    信リンクによって与える姿勢基準系が載置され、前記姿
    勢データは前記方法を実行する際に使用され、前記姿勢
    データのすべては地球固定座標系に対して参照され、前
    記追尾されるプラットホームは、プラットホーム速度ラ
    ンダムプロセス相関時間と、プラットホーム回転速度ラ
    ンダムプロセス相関時間と、プラットホーム速度ランダ
    ムプロセス状態ノイズ攪乱パワーと、プラットホーム回
    転速度ランダムプロセス状態ノイズ攪乱パワーとを含む
    プラットホーム動力学特徴付けデータを特徴とし、前記
    プラットホーム動力学データは前記方法を実行する際に
    使用され、前記信号は複数個の見通し線経路を介して前
    記追尾されるプラットホームから前記追尾プラットホー
    ムへ送信され、前記信号は空間に分布された複数個の受
    信ポートを介して受信され、前記送信された信号は少な
    くとも１つの送信ポートを介して送信される変調された
    正弦キャリアであり、前記受信された信号は、キャリア
    位相と、キャリア周波数と、変調位相と、変調位相変化
    レートと、キャリア振幅とを含む信号パラメータを特徴
    とし、前記方法は、 前記複数個の受信された信号の各々と複数個の基準信号
    の各々との相関を周期的に測定するステップを含み、前
    記測定された相関は相関測定ノイズ共分散マトリックス
    によって特徴づけられるノイズ成分を有し、さらに 前記複数個の受信された信号の各々について、複数個の
    前記信号パラメータの値と、前記速度センサバイアスの
    見通し線経路上への射影とを周期的に予測するステップ
    を含み、前記予測手段は、前記受信された信号の各々に
    ついての信号パラメータ値の前記予測値を得るために、
    複数個の前記受信された信号の前記相関測定値と、前記
    プラットホーム速度の前記見通し線経路上への射影と、
    前記相関測定ノイズ共分散マトリックスと、前記プラッ
    トホーム動力学データとを用い、これにより前記受信さ
    れた信号の各々について前記信号パラメータおよび速度
    バイアス射影の直接測定、または前記信号パラメータの
    各々が関係する受信された信号から導出された情報だけ
    に基づく前記信号パラメータおよび速度バイアス射影の
    予測よりも信頼度の高い、前記受信された信号の各々に
    ついての前記信号パラメータ値および速度バイアス射影
    の予測値を得る、方法。
  33. 【請求項３３】前記予測ステップは、 信号パラメータ値の一番最近の予測値を用いて、前記受
    信された信号と前記基準信号および前記速度射影との前
    記相関の現在値を予測するステップと、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ の各々に対して１組の重み付け係数を発生するステップ
    と、 前記受信された信号の各々について前記信号パラメータ
    の各々および前記速度バイアス射影の現在値の予測値を
    計算するステップとを含み、前記計算は、複数個の受信
    された信号についての相関および速度射影の前記現在値
    の予測値と、相関および速度射影の現在の測定値との差
    をとり、前記差の各々を特定の受信信号および計算され
    ている特定の信号パラメータまたは速度バイアス射影に
    関連した組からの適切な重み付け係数で乗算し、複数個
    の相関に対して重み付けされた差を合計し、かつこの重
    み付けされた合計を現在時点に外挿されている信号パラ
    メータの以前の予測値に加算することからなる、請求項
    32に記載の方法。
  34. 【請求項３４】前記追尾プラットホームの位置データお
    よび測定データを得るステップと、 複数個の前記受信された信号についてのキャリア位相と
    キャリア周波数と変調位相との前記現在の予測値と、前
    記追尾プラットホームの前記位相および速度データとを
    用いて、前記追尾されるプラットホームの位置および前
    記位置の変化率の現在の予測値を得るステップと、 複数個の前記受信された信号についてのキャリア位相と
    キャリア周波数と変調位相との前記現在の予測値を用い
    て、前記追尾されるプラットホームの姿勢および前記姿
    勢の変化率の現在の予測値を得るステップとをさらに含
    む、請求項32に記載の方法。
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