JP5632843B2 - 広域測位システム - Google Patents
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Description
本出願は、2008年9月10日に出願された米国(US)特許出願第61/095,856号の利益を主張する。
本発明は一般に測位システムに関連する。本発明は、特に広域測位システムに関連する。
また、最小化されるべき関数は、カバレージ領域Rjの重要性(すなわち、要求される性能品質)によって重み付けされてもよい。
1)共通のWAPS受信アンテナ(アンテナ1)
2)様々なWAPS送信機アンテナ(ローカルアンテナ1−4)に接続するRFパワー増幅器及びスプリッター/スイッチ
3)WAPSユーザー受信機
アンテナ1は、ローカルアンテナ1−4へのコンポジット信号(合成信号、composite signal)を受信し、増幅し、ローカルアンテナ1−4に分配する。(好ましくは)ユーザー受信機における異なるリピーターからの送信のオーバーラップ(衝突)がないような方法で、スイッチングが行われるべきである。送信の衝突は、ガードインターバルの使用を通じて回避することができる。スイッチから送信アンテナまでの既知のケーブル遅延は、すべてのローカルリピーターについての全体の遅延を均一にするためにリピーター−増幅器−送信機において遅延を加算すること、又は、ユーザー受信機におけるケーブル遅延だけ、特定のリピーターからの推定される到着時間を調節することによって、補償されるべきである。TDMAが広域WAPSネットワークにおいて使用される場合、各広域スロット(各スロットは1つの広域WAPSタワーを含む)がすべてのリピータースロットにおいて生じるように、リピータースロットのスイッチングレートが選択される。1つの例示的な構成は、広域TDMAフレーム持続時間の倍数(multiple)に等しいリピータースロット持続時間を使用するであろう。具体的には、広域TDMAフレームが1秒である場合、その後リピータースロットは整数の秒数であり得る。この構成は最も単純であるが、ケーブル上のRF信号分配の要件のため、小さな制限された領域における配置にのみ適している。ユーザーWAPS受信機は、リピータースロット期間中の静的な(又は準静的な)仮定の下で位置及び作業を計算するためにリピータータワーをリスンする場合に、到着の時間差を使用する。送信がリピーターからのものであるという事実は、各WAPSタワー信号が1つのリピータースロットから次のものまで同じタイミング差(ジャンプ)を示すという事実によって自動的に検出することができる。
絶対時間基準=tWAPS_abs
時間調整=Δsystem=tWAPSーtx−tWAPS_abs
絶対時間基準に対してWAPSシステム時間を同期させることが不可欠ではないことに留意されたい。しかし、すべてのWAPS送信機は共通のWAPSシステム時間に対して同期される(すなわち、すべてのWAPS送信機の相対的なタイミング同期)。(もしあれば)WAPSシステム時間に関する各送信機のタイミング補正が計算されるべきである。タイミング補正は、電波(air)WAPS支援送信を介して直接的に、又は他のある通信手段を介して、受信機にとって利用可能にされるべきである。その支援は、例えば、セルラー(又は他の)モデムを介して、又は(イリジウム、デジタルTV、メディアフローもしくはセルラーシステムのブロードキャストチャネルなどの)システムからのブロードキャストデータを介して、WAPS受信機に配信することができる。代替的に、タイミング補正はサーバーへ送信することができ、サーバーにおいて位置を計算する場合に使用することができる。実施例のタワー同期の記述がそれに続く。
タワーi及びjの間のクロックタイミングの差、dti−dtjは、上の2つの式を差し引いて、基準受信機から送信タワーまでの既知の幾何学的距離を使用することにより、サーバーにおいて計算される。これにより、ローバー(rover)/移動局測定における送信機間のタイミング差の除去が可能になる。送信タワーにおいて使用されるクロックが比較的安定している場合、時間差dti−dtjのよりよい(例えば、雑音の少ない)推定値を得るために、時間にわたる平均化を使用することができることに留意されたい。
代替的に、タイミング差の補正は、その場で誤差を補正するため及び移動局における位置計算を容易にするために移動局へ返送することができる。差分補正は、基準局と移動局の両方によって見ることができるのと同じ多くの送信機に適用することができる。この方法は、概念的に、システムがタワー同期なしに動作することを可能にすることができ、又は代替的に、大まかに同期されたシステムにおいて任意の残存クロック誤差を補正することを可能にすることができる。
タワー間の時間転送に加えて、GPS時間に対するタワーのタイミングは、共通の視聴時間転送において使用されるGPSタイミング受信機によって見つけることができる。
多重パス信号の解消
多重パスの解消は測位システムにおいて重大である。無線チャネルは、しばしば、ランダムな位相及び振幅を備えたランダムに変化する多重パスコンポーネントにより特徴づけられる。測位を正確にするために、受信機アルゴリズムが、存在する場合にはライン・オブ・サイト(LOS)パス(最初の到着パスになる)を解決し、又は最初に到着するパス(必ずしもLOSコンポーネントではないかもしれない)を解決することは欠かせない。
1.受信サンプルy[n]を送信系列x[n]と相互相関させて結果z[n]を得る。相互相関が畳み込みの観点から
2.z[n]の最初のピークを見つけて、npeakとしてそれを示す。z[n]のピークの左へwLサンプルを抽出し、ピークの右へwRサンプルを抽出し、このベクトルをpVとして示す。
3.基準相関関数φref[n]が次に推定される。
8.低減されたチャネル推定ベクトルH[k]から行列Pを構築する。
Mがあまりに小さくなるように(1に近く)選択される場合、その後Rの固有値は数に非常に制限され、その結果、高分解能アルゴリズムは信号とノイズとの間を表現することができない。Mがあまりに大きく(2Nに近く)なるように選択される場合、共分散を得る際の平均化の量が不十分であるので共分散行列推定値Rは信頼性が低く、また、得られた共分散行列Rは階数落ち(ランク落ち、rank-deficient)である。したがって、その許容範囲のちょうど真中にあるMの値、すなわちM=Nはよい選択である。これもまた経験的に確認された。
として、R上で特異値分解(SVD)を行う。ここでUは左の特異ベクトルの行列であり、Vは右の特異ベクトルの行列であり、Dは特異値の対角行列である。
11.次の重要なステップは信号とノイズの部分空間を分離することである。言いかえれば、特異値sV[ns+l]...sV[N]がノイズに対応するようにベクトルsV中の指標nsを選択することである。ノイズ特異値のベクトルをsVnoiseとして定義する。
a)信号対雑音比(例えば、チップ上のSNR)の関数でありT1=f(SNR)であるT1がしきい値であって、max(sV)/T1より小さいすべての特異値。図21は、実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
i.ノイズがsV()ns,ns+1,...Mによって表されると仮定し、ノイズ共分散を
ii.信号パワーを
iii.SNRの推定:
i.(周波数誤差の除去、並びにTcの間隔が開けられたサンプル及び符号非相関に対する再サンプリングの後に)受信されたデータサンプルが、Xiによって与えられる場合(ここでXiは補間されたピーク位置から開始してチップ間隔で配置される)、
Xi=S+Ni
ii.信号は
iii.ノイズは
iv.SNRは
3)以下の条件
d)別の方法は、c)l)を使用してノイズ及び信号部分空間の異なる分割についてのSNRを繰り返し推定し、
図24は、さらに別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
1)wLen=(wL+wR)/fsTcを定義する。その後、第1のwLen特異値は、重要な信号プラス雑音部分空間又は雑音部分空間の特異値(特異値の残りは相関性のあるノイズ及び信号並びに量子化効果を表す)を表す。
i.ノイズがsV(i):i=ns,ns+1...wLen;l<ns≦wLenによって表されると仮定し、
ii.
iii.SNRの推定:
a)
b)
組み合わせ方法
上述のスタンドアロンの方法とは別に、多数の他の組み合わせ方法が可能である。チップ上のSNRに基づいたスキームの組み合わせは有効な方法である。以下、実際上実現することができる組み合わせスキームのリストについて記載する:
1.chipSNRRefより小さいchipSNRについて、ノイズ特異値を選択するために方法12(d)を選択する。そうでなければ方法12(a)を選択する。
chipSNRRefの一般的な値は10dBである。
位置の計算
受信機ユニットの位置は、端末ユニット又はサーバーのいずれかにおいて利用可能な測位エンジンによって決定される。受信機は、システムからの距離測定値を使用することができ、又は機会の他の信号からの任意の測定値とシステム距離測定値を組み合わせることができる。測定値が既知の位置に由来するならば、距離測定の十分な組により位置決定がなされる。3D空間における距離の式は
送信機の位置は(xi,yi,zi)によって与えられ、モバイル装置の未知の位置はあるローカル座標フレームにおいて(X,Y,Z)によって与えられる。3つ以上の送信機が、定点(fix)を計算するために使用される3つ以上の距離測定値を生成する。受信機の時間がWAPSタイミングと同期されないので、当該測定値は、そのうえ、受信機時間バイアスの付加的な項目を有する。
Baro=(Zb−Z)
として提供する。これらの非線形連立方程式を解く1つの方法は、任意の初期点における問題を線形化して、その後、最終的な解につながるようにこの初期位置に対する補正を反復して見つけることである。
最終位置の解は
幾何学的な距離は、(X,Y,Z,Δt)=(X0,Y0,Z0,Δt0)に関するテイラー級数において拡大することができる。
偏導関数は
この実施例において、4つの未知のものを備えた4つの一次方程式が示される。追加の距離推定は行列中により多くの行を生成する。その結果は式の組
観測行列の最後の行は気圧高度計測定値を表す。3 1の列(column of three 1)は、すべての3つの距離についての同じ時間バイアスを表す。これらの式はAx=bの形をしている。解x=A−1*bである。気圧計測定値がない場合、さらに1つの追加の測定は、上記行列の行1から3に類似する追加の行を追加することに留意されたい。この追加の測定は受信機の高度の推定を可能にするであろう。未知のものの数より多くの利用可能な測定値がある場合、その後、解は、A+=(ATA)−1ATにより与えられるAの擬似逆に基づき、最小二乗解はx=A+ −1bにより与えられることに留意されたい。測定の品質が等しくない場合、最小二乗の意味で式Ax=bを解く最適な方法は各式からの誤差についてのSNRに比例した重みを使用することである。これはA+=(ATWA)−1ATWによる解x=A+ −1bにつながる。対角重み付け行列Wは測定値のノイズ分散に比例した重みによって形成される。これらの式の解は、
これにより本方法の最初の反復が完了する。更新された位置及び時間バイアス推定値が初期の推測にとって代わり、アルゴリズムはデルタパラメーターがあるしきい値未満であるまで継続する。典型的な停止点は、あるしきい値未満(例えば、1メートル)のデルタ値のノルムについてのものである。
重みWiは、測定された距離RiのSNRに反比例するように選択される。受信機位置の最良の推定値は、目的関数を最小化する(X,Y,Z,Δt)の組として得られる。気圧計又は他の高度支援が利用可能な場合、目的関数は、
この方法に基づいた位置解決は、特に小さな形状の地上システム構成のもとで、より安定的でロバストになる。この構成において、受信機座標の小さな変化は、観測行列を大きく変化させ、時には線形化された反復が収束しないことにつながる。極小値が存在することができるように、目的関数の形状に影響する測定値における残存バイアスのせいで、極小値への収束又は発散がより多く生じる。残存バイアスは屋内/都市の峡谷(canyon)環境においてとてもありふれたものとなり得る。上述の非線形方程式は、小さな形状の線形化問題の克服に加えて、測定バイアスに対して位置アルゴリズムをロバストにする。
平均の重み付けされた二乗平均擬似距離残差は、
HDOP、VDOP、PDOPは、
特定のSNRにおける擬似距離RMS(二乗平均)誤差は
ここでfは、一般にその引数の非線形単調減少関数である。当該関数fは、信号BW及び受信機BWの関数として特定の受信機構成について分析的に導出することができ、又は代替的に、距離誤差に対するテーブルマッピングSNRとしてシミュレーションから見つけることができる。
2次元位置の品質測定基準は、
同様に、高度及び3次元位置の品質測定基準は
量αは所望の信頼度に基づいて選択される。例えば、値1が68%の信頼に使用される一方、値3は95%の信頼を得るために使用される。
様々な技術を搬送波位相測定値における整数曖昧性Ntを解決するために使用することができる。符号位相測定、複数の周波数における測定及び/又は他の方法は、曖昧性を解決するために使用することができる。続いて、時間tkにおける搬送波位相測定値は、正確な初期位置から開始する位置の正確な追跡を提供することができる。将来の時間における搬送波位相測定値は
搬送波位相測定がサイクルスリップを有していない限りNiは変化せず(すなわち、信号は連続位相ロックにより追跡されるべきである)、新たな位置は最小二乗法を使用して計算することができる。代替的に、これらの測定値は新たな位置状態を更新するためにカルマンフィルターにおいて使用することができる位相ロックが失われると、整数曖昧性の新たな値を計算する必要がある。
送信機におけるいかなるタイミング誤差もこれらの観測量に現れず、したがって、システムが非同期であるか又は不完全に同期される場合でさえ、位置解決が可能となることに留意されたい。加えて、対流圏の遅延が短い基準値(例えば、基準受信機rと受信機sとの間の距離)に対してローカルエリアにおいて相関する可能性があるので、測定値におけるいかなる対流圏の遅延誤差もほとんど相殺する。通信チャネルは、位置計算のために基準受信機rから受信機sへ距離及び搬送波の測定値を送信するために使用される。又は、代替的に、受信機s及び受信機rは、位置計算のためにサーバーへ距離及び搬送波を通信する必要がある。
ハイブリッド測位及び他のシステムとの情報交換
実施例のシステムは、測位を提供するために、任意の「機会の信号(signal of opportunity)」と組み合わせることができる。機会の信号の例は次のうちの1つ以上を含むがこれらに限定されない:GPS受信機;Galileo;Glonass;アナログ又はデジタルTV信号;メディアフロー、Wi−Fi、FM信号などのシステムからの信号;WiMax;セルラー(UMTS、LTE、CDMA、GSMなど);ブルートゥース(登録商標)、並びに、LORAN及びe−LORAN受信機。
図34は、実施例による、FM受信機とWAPS受信機との間での位置、周波数及び時間の推定値の交換を示すブロック図である。WAPSシステムからの位置推定値はFM受信機に提供することができる。その後、この位置推定値は、例えば、ローカル領域におけるアクティブなFM無線局を自動的に決定するために使用されてもよい。その上、FM信号はRDS(無線データサービス、Radio Data Service)送信を含んでもよい。FM局の位置がRDS/RBDSデータストリーム(例えば、送信機の場所に関するデータを提供して都市及び州の名を与え、DGPSナビゲーションデータを提供する、位置及びナビゲーション(LN)機能)に含まれている場合、次にこの情報はWAPS受信機に対する位置支援を提供するために使用することができる。WAPSシステムからの周波数推定値は、特定の局についてFM受信機チューニング時間を低減するために容易に使用することができる。他の目的において、FM受信機における推定値の周波数品質はFM無線局送信品質に基づく。WAPSシステムにおける時間推定値はGPS時間に基づき、時間はタイミング整合を支援するためにFM受信機に転送することができる。RDS/RBDS送信におけるクロック時間(時刻、CT)機能はRDSデータに対するタイミングを決定するために使用されてもよく、WAPS受信機へ転送することができる。
暗号化及びセキュリティ
実施例のシステムにおけるオーバーヘッド情報は暗号化アルゴリズムを使用して暗号化することができる。これにより、ユーザーは、システムを使用し、システムの使用について費用請求され、情報のセキュリティを制御する手段を提供することが可能となる。鍵は信号を解読するために適用することができる。鍵は、PC、無線・ネットワーク、ハードウェア・ドングルを使用して得ることができ、又はそれが任意の意図しないソースによってアクセス不能である方法でデバイスの不揮発性メモリーへと焼きつけることができる。
パラメーターセンサーは、センサーからの測定値に時間タグを付けるため及び/又は位置タグを付けるためにWAPSシステムの受信機へ統合することができる。パラメーターセンサーは、数例を挙げると、温度センサー、湿度センサー、重量センサー、及びスキャナータイプのセンサーを含んでもよいが、これらに限定されない。例えば、X線検出器は、追跡される受信機、又は追跡される受信機を含む装置が、X線機器を通り抜けるかどうかを決定するために使用することができる。X線イベントの時間及びX線機器の位置は、検出器によってタグ付けすることができる。加えて、他のパラメーターセンサーは、センサーからの測定値に時間タグ付け及び位置タグ付けの両方をするために、WAPSシステムへ統合することができる。
搬送波位相による正確な測位
(1m未満まで)更に精度を改善するためにWAPSシステム性能を増大する1つの方法は、以下に記載されるような搬送波位相測位システムを実施することである。ビーコンは通常のWAPS送信機として設定される。この方法については、簡易な連続的位相追跡を容易にするためにTDMAスロットを使用しないことが望ましいかもしれない(しかし不可欠ではない)。TDMAが使用されない場合、近遠問題は、受信機における干渉除去及び増加したダイナミックレンジを通じて克服することができる。そのような方法をサポートするWAPS受信機は、すべての可視の衛星について連続的な方法で符号及び搬送波位相を測定しタイムスタンプをすることができる。さらに、連続的な方法で符号及び搬送波位相の同様な測定を行うことができる基準受信機が既知の調査された位置に存在する。WAPS受信機及び基準受信機からの測定値は装置又はサーバーのいずれかにおいて位置を計算するために組み合わせられてもよい。そのようなシステムの構成は差動WAPSシステムと同一である。
距離は、ユーザー位置及び送信機位置pu及びp(k)の観点から、
送信機クロックバイアスについての知識における誤差を除去するために、対応する搬送波位相方程式
下付き文字rは基準受信機を表し、(1)から(2)を差し引いて
これは
dturには関心がないので、指標(k)の異なる値について差分(5)によって除去することができ、いわゆる二重の差分観測量の式
ここで
次に、式(6)は
ここで
通常、二重差分に使用される送信機lは送信機のうちの1つであり、便宜上それをlとしてラベル付けすることは
式(10)は未知のユーザー位置puにおける非線形式である。極小値サーチアルゴリズムは一次方程式において機能し、そのため、式(10)は線形化されて以下のように反復して解かれる。反復をmとして、puへの近似はpu mである。
式(13)はx=Δpuにおいて線形であり、以下に与えられる極小値サーチアルゴリズムを使用してΔpuについて解かれる。そのようにして得られたΔpuを使用して、式(11)は反復mにおけるpuを得るために使用され、次にそのようにして得られたpuは、次の反復(m+1)におけるpu m+1として使用される。Δpuが収束を決定するのに十分に小さくなるまで、反復が継続される。反復の初めにおいて、pu 0は符号位相ベースの解から得ることができる。
(17)を解くために
したがって、
上述の式のような単一の時期の場合についての展開に続いて、問題は
そして、Nについて(23)を解くために、
Claims (99)
- 少なくとも測距信号及び測位システム情報を含む測位信号をブロードキャストする複数の送信機を含む送信機ネットワークであって、測距信号は前記測距信号をブロードキャストする送信機までの距離を測定するために使用される情報を含む、送信機ネットワークと、
測位信号及び衛星信号のうち少なくとも1つを取得するリモート受信機であって、前記衛星信号は衛星ベースの測位システムの信号であり、前記リモート受信機の第1の動作モードは、前記リモート受信機が前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも1つから前記リモート受信機の位置を計算する、端末ベースの測位を含む、リモート受信機と、
前記リモート受信機に結合されたサーバーであって、前記リモート受信機の第2の動作モードは、前記サーバーが前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも1つから導出される情報から前記リモート受信機の位置を計算する、ネットワークベースの測位を含み、前記リモート受信機は前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも1つから導出される情報を受信して前記サーバーへ転送する、サーバーと、
前記リモート受信機及び前記複数の送信機のうち少なくとも一方に結合された、セルラー通信システムである、通信システムと
を具備し、前記リモート受信機は、受信されるサンプルを送信機からの送信される系列と相互相関させることにより相互相関関数を生成して、前記相互相関関数のピークの左の第1の数のサンプル及び前記ピークの右の第2の数のサンプルを含むピークベクトルを前記相互相関関数から抽出することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する測位システム。 - 前記複数の送信機は同期されている請求項1に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機のうちの各送信機は擬似乱数系列及び支援データを含む信号を送信する請求項2に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機により送信される前記信号は周波数捕捉及びタイミング調整のうち少なくとも1つについてのプリアンブルを含む請求項3に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機は、前記複数の送信機のうちの各送信機が同じ時間スロットにおいて前記系列を送信するCDMAネットワークを形成する請求項3に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機は、前記複数の送信機のうちの各送信機が、前記複数の送信機のうちの他の送信機とは別個の時間スロットにおいて、時間的に交互に前記系列を送信する、TDMAネットワークを形成する請求項3に記載の測位システム。
- 各送信機の搬送波信号は前記複数の送信機のうちの他の送信機の搬送波信号からオフセットされる請求項3に記載の測位システム。
- 前記支援データは、波形のパルスの立ち上がりエッジにおけるシステム時間、波形のパルスの立ち下がりエッジにおけるシステム時間、前記複数の送信機のジオコードデータ、前記複数の送信機に隣接する隣接送信機のジオコードデータ、前記複数の送信機の近くの少なくとも1つの送信機により使用される系列についての指標、少なくとも1つの送信機についてのクロックタイミング補正、ローカル大気補正、GNSS時間に対するWAPSタイミングの関係、擬似距離の解明において前記リモート受信機を援助するためのローカル環境についての指示、並びに、擬似乱数系列の組の基準指標からのオフセット、送信機の組からの擬似乱数系列のリスト及び特定の擬似乱数系列を利用する送信機のリストのうち少なくとも1つ、のうちの少なくとも1つを含む、請求項3に記載の測位システム。
- 異なる送信機からの送信間のタイミング差が前記リモート受信機へ送信される請求項1に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機は、前記リモート受信機が少なくとも3つの送信機から信号を受信し、各位置における精度の幾何学的希釈がしきい値未満となるように配置される、請求項1に記載の測位システム。
- 範囲の大きさにわたる精度の幾何学的希釈の二乗の体積積分である関数を最小化することにより、前記複数の送信機の各々の位置を決定する請求項10に記載の測位システム。
- 前記体積積分は前記リモート受信機の位置の座標に関するものである請求項11に記載の測位システム。
- 前記関数を最小化することは、前記範囲の大きさにおける特定のサービス区域における前記複数の送信機のうちの送信機の送信機位置座標に関するものである請求項12に記載の測位システム。
- カバレージ領域の性能品質に従って前記関数に重み付けする請求項13に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機は複数の高さに配置される請求項1に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機のうちの送信機の組は、両方が同じ緯度及び経度に配置され少なくとも2つの異なる高さに配置される少なくとも2つの送信機を含む請求項1に記載の測位システム。
- 前記送信機の組は、前記衛星信号と組み合わせて、改善された垂直の精度希釈を提供することによって高さの推定値の品質を改善するために使用される請求項16に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機は、少なくとも1つの送信機の信号を受信して中継するリピーター−受信機を含む、該少なくとも1つの送信機を含む請求項1に記載の測位システム。
- 前記リピーター−受信機は、前記少なくとも1つの送信機から、前記測位信号のデータ及びシステムタイミング情報のうち少なくとも1つを含む抽出されるデータを抽出する請求項18に記載の測位システム。
- 前記リピーター−受信機は前記抽出されたデータを少なくとも1つのリピーター−送信機へ再送信する請求項19に記載の測位システム。
- 前記再送信は前記抽出されたデータとともに追加データを含む請求項20に記載の測位システム。
- 前記追加データは、前記リピーター−受信機のローカルアンテナの緯度、前記ローカルアンテナの経度及び前記ローカルアンテナの高度のうち少なくとも1つを含む請求項21に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機の送信機は時間基準に同期され、各送信機のタイミング補正は前記リモート受信機に提供される請求項1に記載の測位システム。
- 前記時間基準は、前記複数の送信機のうちの少なくともある組の送信機が同期される共通の時間基準である請求項23に記載の測位システム。
- 前記時間基準は前記送信機の近くの少なくとも1つの他の送信機である請求項23に記載の測位システム。
- 前記送信機は、前記少なくとも1つの他の送信機により送信されるパルスを介して前記少なくとも1つの他の送信機と同期され、前記送信機は前記パルスのエッジに同期される請求項25に記載の測位システム。
- ローカル時間基準は、測位システム信号、全地球型衛星ナビゲーションシステム(GNSS)信号、全地球測位システム(GPS)信号、差動測位システム信号、原子クロック、衛星無線信号、セルラー通信信号及びテレビ信号のうちの少なくとも1つである請求項23に記載の測位システム。
- 少なくとも1つの基準受信機を具備し、前記少なくとも1つの基準受信機は、各送信機から信号波形を受信し、前記受信された信号波形を使用して各送信機について擬似乱数測定値に時間タグ付けする請求項23に記載の測位システム。
- 各送信機のタイミング補正及び擬似乱数測定値を使用してタイミング差分補正値を生成する請求項28に記載の測位システム。
- 前記タイミング差分補正値を前記複数の送信機の信号に適用する請求項29に記載の測位システム。
- 地理的区域における送信機の組の中の各送信機とともに配置されるGNSSタイミング受信機を具備し、前記GNSSタイミング受信機は、前記地理的区域における基準受信機から差分補正値を受信し、前記差分補正値を使用して前記送信機の組についてタイミング差分補正値を生成する請求項23に記載の測位システム。
- 送信機の組のうちの対応する送信機に対してローカル時間基準としての役割をするGNSS受信機の組を具備し、前記GNSS受信機の組はタイミングパルスを配信する際に少なくとも1つの共通のGNSS衛星を使用する請求項23に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機の各送信機はGNSS時間に対するオフセットを送信し、前記リモート受信機は前記オフセット及び前記GNSS時間を使用してタイミング補正値を生成する請求項23に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機のうちの送信機の組は局所化された位置の決定のためだけに使用される請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機はクロックソース基準を第1のシステムと共有し、ホストシステムは前記リモート受信機及び前記第1のシステムを含む請求項1に記載の測位システム。
- 前記測位信号はGNSS受信機の動作パラメーター内にある請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、地上送信機ネットワークから受信される前記測位信号の処理に再利用されるコンポーネントを含むGNSS受信機を含む請求項36に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、前記GNSS受信機への入力信号として前記地上送信機ネットワークから受信される前記測位信号を調整する信号調整器を含む請求項37に記載の測位システム。
- 前記調整は雑音のフィルタリング及び干渉のフィルタリングのうち少なくとも1つを含む請求項38に記載の測位システム。
- 前記調整は、前記地上送信機ネットワークから受信される前記測位信号の中間周波数及びベースバンド周波数のうち少なくとも1つを前記GNSS受信機の入力周波数へ変換することを含む請求項38に記載の測位システム。
- 前記調整は、前記地上送信機ネットワークから受信される前記測位信号の信号強度を前記GNSS受信機の信号強度入力へ調整することを含む請求項38に記載の測位システム。
- 前記調整は自動利得制御を含む請求項38に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、地上測位信号の送信の周波数に合わせられて前記信号の調整を実行するために再利用される無線周波数(RF)フロントエンドを含む請求項38に記載の測位システム。
- 信号の利用可能性に基づいて、前記測位信号及びGNSS信号のうち少なくとも1つを使用して前記リモート受信機の位置を決定する請求項1に記載の測位システム。
- 前記測位信号のゴールド符号に加えて送信されるデータはGNSSのための支援データを含む請求項44に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機のタイミング情報はGNSSのための繊細な時間支援として使用される請求項44に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機のクロック周波数推定値はGNSSの受信機のための周波数支援に使用される請求項44に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機の位置推定値はGNSSに提供される請求項44に記載の測位システム。
- GNSS受信機の位置推定値及び前記位置推定値の品質測定基準は前記リモート受信機に提供される請求項1に記載の測位システム。
- GNSS受信機の周波数推定値及び前記周波数推定値に対応する信頼基準は前記リモート受信機に提供される請求項1に記載の測位システム。
- GNSS受信機の時間推定値及びGNSS時間に対する前記時間推定値のオフセットは前記リモート受信機に提供される請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、推定された基準相関関数を含む、高解像度の最も早い到着時間の推定値を使用して前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、信号部分空間及び雑音部分空間の分割を含む高解像度の最も早い到着時間の推定値を使用して前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項52に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、雑音が低く、容易に分離可能な多重パスコンポーネント及び非多重パスコンポーネントのうち少なくとも1つを有する、チャネル環境において測定される相関関数から基準ピークベクトルを生成することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、複数の擬似乱数符号及び複数のビットのうちの少なくとも一方にわたってコヒーレントに平均化して、前記ピークベクトルにおける信号対雑音比を改善することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項54に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、前記ピークベクトルのフーリエ変換を計算することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項55に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、測定されたピークベクトルのフーリエ変換及び前記基準ピークベクトルのフーリエ変換を使用して前記送信される系列に対応するチャネルの周波数領域の推定値を生成することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項56に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、前記チャネルの前記周波数領域の推定値から低減されたチャネル推定ベクトルを生成することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項57に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、前記低減されたチャネル推定ベクトルの推定される共分散行列を定義することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項58に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、前記推定される共分散行列について特異値の分解を実行することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項59に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、ソートされた特異値のベクトルを生成することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項60に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、信号部分空間及び雑音部分空間を分離するために前記ソートされた特異値のベクトルを使用することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項61に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、雑音部分空間行列を生成することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項62に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、前記雑音部分空間行列を使用して第1のパスの到着時間を推定することにより、前記測位信号の多重パスコンポーネントを識別する請求項63に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機は、使用されていない電磁スペクトルを検出し、前記使用されていない電磁スペクトルの周波数を使用して前記測位信号をブロードキャストする請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、前記ブロードキャストの周波数を決定するために、前記複数の送信機からのブロードキャストをリスンするスペクトルセンサーを含む請求項65に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機は前記ブロードキャストの周波数を前記リモート受信機に通知する請求項65に記載の測位システム。
- 前記測位信号のブロードキャストは、複数のフレームにわたってメッセージをセグメント化することを含み、各フレームはフレームの種類とフレームデータを含む請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は支援データを受信し、前記支援データは、波形のパルスの立ち上がりエッジにおけるシステム時間、波形のパルスの立ち下がりエッジにおけるシステム時間、前記複数の送信機のジオコードデータ、前記複数の送信機に隣接する隣接送信機のジオコードデータ、前記複数の送信機の近くの少なくとも1つの送信機により使用される系列についての指標、少なくとも1つの送信機についてのクロックタイミング補正、ローカル大気補正、GNSS時間に対するWAPSタイミングの関係、擬似距離の解明において前記リモート受信機を援助するためのローカル環境についての指示、並びに、擬似乱数系列の組の基準指標からのオフセット、送信機の組からの擬似乱数系列のリスト及び特定の擬似乱数系列を利用する送信機のリストのうち少なくとも1つ、のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の測位システム。
- 前記支援データは、サーバー、通信システム、セルラー通信システム及びブロードキャストシステムのうち少なくとも1つから前記リモート受信機へ転送される請求項69に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、式の組を非線形目的関数として定式化し、前記目的関数を最小化する位置パラメーターの組として前記位置についての最良の推定値を生成することにより、前記受信機の位置を計算する請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、線形方程式の組を定式化し、前記線形方程式の組を最小二乗法を使用して解くことにより、前記受信機の位置を計算する請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、前記複数の送信機のうちの送信機の組のおおよその位置及び前記送信機の組の受信された信号強度(RSS)データを使用して前記受信機の位置を計算する請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、前記リモート受信機において前記測位信号のサンプルセグメントを格納し、その後、前記サンプルセグメントを処理して前記複数の送信機に対する距離を探索し、取得し、及び計算することにより、前記受信機の位置を計算する請求項1に記載の測位システム。
- おおよその位置及び時間タグのうち少なくとも1つを格納し、その後、前記おおよその位置及び前記時間タグのうち前記少なくとも1つとともに前記サンプルセグメントを処理する請求項74に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、前記受信機の位置とともに、擬似距離測定式残差、測定の品質、及び前記位置に対する前記複数の送信機の配置のうちの少なくとも1つの関数である位置品質測定基準を提供する請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、前記リモート受信機についての受信された信号強度データを使用して前記受信機の位置を計算する請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、前記測位信号の搬送波位相データ及び符号位相データのうち少なくとも1つを使用して前記受信機の位置を計算する請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、少なくとも1つの基準受信機に対する差分測位を使用して前記受信機の位置を計算する請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、前記測位信号を使用して決定される距離測定値と組み合わせられる少なくとも1つの追加の信号ソースからの距離測定値を使用して前記リモート受信機の最終的な位置を計算し、前記最終的な位置は、緯度、経度及び高度のうち少なくとも1つを含む請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、前記測位信号を使用して決定される位置測定値及び少なくとも1つの追加の信号ソースからの位置品質測定基準と組み合わせられる該少なくとも1つの追加の信号ソースからの位置測定値を使用して前記リモート受信機の最適化された位置解を計算する請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、前記測位信号からの測定値及び少なくとも1つの追加のソースからの測定値を含むハイブリッド測位を使用して前記受信機の位置を計算する請求項1に記載の測位システム。
- 前記少なくとも1つの追加のソースは、慣性ナビゲーションセンサー、加速度計、ジャイロスコープ、磁気センサー、圧力センサー及び大気センサーのうち少なくとも1つを含む請求項82に記載の測位システム。
- 前記少なくとも1つの追加のソースは加速度計を含み、前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、前記加速度計のデータを使用して前記位置を更新する頻度を決定する請求項82に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、一連の位置解及び加速度計の測定値の組み合わせを使用して、静止位置及び一定の速度のうちの少なくとも1つを検出する請求項84に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは位置フィルターを含み、前記位置フィルターは複数の信号ソースのデータを組み合わせて前記リモート受信機の位置を生成する請求項82に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、位置推定値及び速度推定値のうち少なくとも1つを使用して、前記少なくとも1つの追加のソースのドリフトバイアスを較正する請求項86に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、センサーパラメーターを、位置決定及び速度決定のうち少なくとも1つのコンポーネントとして推定する請求項86に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも1つは、前記位置フィルターの状態ベクトルにおいて前記推定されたセンサーパラメーターを使用する請求項88に記載の測位システム。
- 前記推定されたセンサーパラメーターは、バイアス、スケール及びドリフトのうち少なくとも1つを含む請求項88に記載の測位システム。
- 前記複数の送信機、前記リモート受信機及び前記サーバーのうち少なくとも2つの間における暗号化された通信を含み、前記暗号化された通信はデータセキュリティー及び認証のうち少なくとも1つを含む請求項1に記載の測位システム。
- 対称鍵暗号作成法及び非対称鍵暗号作成法のうち少なくとも1つが、信号送信の認証及び暗号化のうち少なくとも1つを実行するために使用され、前記リモート受信機は装置ID及び装置鍵を含み、前記サーバーは前記装置ID及び前記装置鍵の組み合わせについてのデータベースを含む請求項91に記載の測位システム。
- 悪意のある送信機を拒絶する送信機認証を含む請求項91に記載の測位システム。
- 本物の受信機のみに前記複数の送信機及び前記サーバーからの情報を使用することを許可する受信機認証を含む請求項91に記載の測位システム。
- 前記測位システム情報はタイミング同期情報及び対応する補正情報を含む請求項1に記載の測位システム。
- 前記サーバーは課金インターフェースを含む請求項1に記載の測位システム。
- 前記リモート受信機は、少なくとも1つの他のシステムの性能を支援するために、位置推定値、周波数推定値、及び時間推定値のうち少なくとも1つを、該少なくとも1つの他のシステムと交換する請求項1に記載の測位システム。
- ホストシステムは前記リモート受信機及び前記少なくとも1つの他のシステムを統合する請求項97に記載の測位システム。
- 前記少なくとも1つの他のシステムは、ブルートゥース送受信機、無線ローカルエリアネットワーク送受信機、周波数変調(FM)送受信機、テレビシステム、セルラー通信システム、衛星通信システム及び通信システムのうち少なくとも1つを含む請求項98に記載の測位システム。
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