位置計(jì)算方法以及位置計(jì)算裝置制造方法
【專利摘要】在基于定位用衛(wèi)星信號(hào)的位置計(jì)算中，實(shí)現(xiàn)初次位置計(jì)算時(shí)間的縮短。位置計(jì)算裝置(1)在不具有星歷表的初次位置計(jì)算時(shí)，接收與準(zhǔn)天頂衛(wèi)星(5)發(fā)送的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星信號(hào)重疊的定位支持信息，并基于該定位支持信息所包含的GPS衛(wèi)星(3)的位置以及速度來預(yù)測GPS衛(wèi)星(3)的衛(wèi)星軌道，并進(jìn)行使用了基于預(yù)測出的衛(wèi)星軌道所推定出的星歷表的位置計(jì)算。
【專利說明】位置計(jì)算方法以及位置計(jì)算裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及使用來自定位用衛(wèi)星的信號(hào)來計(jì)算位置的位置計(jì)算方法等。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為使用了來自定位用衛(wèi)星的定位用信號(hào)的位置計(jì)算系統(tǒng)，眾所周知有 GPS (Global positioning System:全球定位系統(tǒng)），其作為位置計(jì)算裝置被內(nèi)置于便攜式 電話機(jī)或汽車導(dǎo)航裝置等。在GPS中，在獲得與GPS衛(wèi)星信號(hào)重疊的軌道信息（星歷表或 歷書）、并確定了衛(wèi)星的位置后，基于偽距計(jì)算出自身裝置的位置。
[0003] 在初次位置計(jì)算時(shí)，由于不具有星歷表，首先需要獲得星歷表，但是，由于為此需 要大約數(shù)十秒的時(shí)間，因此，初次位置計(jì)算時(shí)間（TTFF :Time to First Fix:首次定位時(shí)間） 增加。
[0004] 另外，雖然有使用歷書捕獲衛(wèi)星的方法，但是，歷書的使用也僅到衛(wèi)星的捕獲為 止，由于精度的問題而不能用于定位。盡管如此，如果可以盡早地獲得歷書，則可以盡 早地捕獲衛(wèi)星。因此，在非專利文獻(xiàn)1中，提出了使用準(zhǔn)天頂衛(wèi)星（QZS !Quasi-Zenith Satellites)的Ll-SAIF信號(hào)來發(fā)送歷書信息的技術(shù)。
[0005] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 非專利文獻(xiàn)
[0007] 非專利文獻(xiàn)1 :坂井丈泰，【用于縮短GPS初次位置計(jì)算時(shí)間（TTFF)的軌道信息傳 送方法】，電子信息通信學(xué)會(huì)論文雜志Vol. J91-B，No. 4,電子信息通信學(xué)會(huì)，2008年4月， P. 479-486


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的課題
[0009] 但是，在上述非專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，為了減少從準(zhǔn)天頂衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)量，則會(huì) 發(fā)送歷書的差分信息。因此，需要是在終端裝置側(cè)預(yù)先存儲(chǔ)作為差分的基礎(chǔ)的專用歷書的 結(jié)構(gòu)。另外，由于所發(fā)送的軌道信息是歷書，因此僅停留在可以縮短衛(wèi)星捕獲所需的時(shí)間。 [0010] 本發(fā)明是鑒于上述情況所做出的，其目的在于，在基于來自于定位用衛(wèi)星的信號(hào) 的位置計(jì)算中，實(shí)現(xiàn)初次位置計(jì)算時(shí)間的縮短。
[0011] 解決課題的方案
[0012] 作為用于解決上述課題的第一發(fā)明的位置計(jì)算方法，包括：從發(fā)送至少包含定位 用衛(wèi)星的位置以及速度的信息的定位支持信息的人工衛(wèi)星接收該定位支持信息；使用所述 定位支持信息來計(jì)算所述定位用衛(wèi)星的軌道信息；以及使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào) 和所述軌道信息來計(jì)算接收裝置的位置。
[0013] 另外，作為本發(fā)明的另一個(gè)方面而構(gòu)成的位置計(jì)算裝置，包括：接收部，從發(fā)送至 少包含定位用衛(wèi)星的位置以及速度的信息的定位支持信息的人工衛(wèi)星接收該定位支持信 息；軌道信息計(jì)算部，使用所述定位支持信息來計(jì)算所述定位用衛(wèi)星的軌道信息；以及位 置計(jì)算部，使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所述軌道信息來計(jì)算位置。
[0014] 另外，作為第二發(fā)明而構(gòu)成的位置計(jì)算方法，包括：從發(fā)送至少包含定位用衛(wèi)星的 位置以及速度的信息的定位支持信息的地面通信裝置接收該定位支持信息；使用所述定位 支持信息來計(jì)算所述定位用衛(wèi)星的軌道信息；以及使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所 述軌道信息來計(jì)算接收裝置的位置。
[0015] 另外，作為本發(fā)明的另一方面而構(gòu)成的位置計(jì)算裝置，包括：接收部，從發(fā)送至少 包含定位用衛(wèi)星的位置以及速度的信息的定位支持信息的地面通信裝置接收該定位支持 信息；軌道信息計(jì)算部，使用所述定位支持信息來計(jì)算所述定位用衛(wèi)星的軌道信息；以及 位置計(jì)算部，使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所述軌道信息來計(jì)算位置。
[0016] 根據(jù)該第一發(fā)明等，接收從人工衛(wèi)星或地面通信裝置發(fā)出的定位支持信息，并使 用所接收的定位支持信息來計(jì)算定位用衛(wèi)星的軌道信息，使用來自于定位用衛(wèi)星的信號(hào)和 計(jì)算出的定位用衛(wèi)星的軌道信息來計(jì)算位置。也就是說，根據(jù)來自于與定位用衛(wèi)星不同的 其它人工衛(wèi)星或地面通信裝置的定位支持信息來獲得定位用衛(wèi)星的軌道信息，因此，可以 縮短初次位置計(jì)算所需的時(shí)間。
[0017] 另外，作為第三發(fā)明而構(gòu)成的位置計(jì)算方法是根據(jù)第一或第二方面的位置計(jì)算方 法，其中，所述定位支持信息所包含的所述定位用衛(wèi)星的位置以及速度的信息是給定的一 個(gè)時(shí)刻的所述定位用衛(wèi)星的位置以及速度的信息。
[0018] 根據(jù)該第三發(fā)明，接收的定位支持信息所包含的信息是一個(gè)位置以及速度的信 息。因此，與例如從定位用衛(wèi)星接收軌道信息（星歷表等）的情況相比，可以減少用于存儲(chǔ) 所接收信息的存儲(chǔ)量。
[0019] 另外，作為第四發(fā)明而構(gòu)成的位置計(jì)算方法是根據(jù)第一?第三發(fā)明的任一項(xiàng)的位 置計(jì)算方法，其中，計(jì)算所述軌道信息是使用表示圍繞地球的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程式和 所述定位支持信息所包含的所述定位用衛(wèi)星的位置以及速度來計(jì)算所述軌道信息。
[0020] 根據(jù)該第四發(fā)明，定位用衛(wèi)星的軌道信息是使用表示衛(wèi)星圍繞地球的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng) 方程式和所述定位支持信息所包含的所述定位用衛(wèi)星的位置以及速度而被算出的。
[0021] 另外，作為第五發(fā)明而構(gòu)成的位置計(jì)算方法是根據(jù)第四發(fā)明的位置計(jì)算方法，其 中，在所述定位支持信息中還包括地球定向信息，所述運(yùn)動(dòng)方程式通過將地球中心作為基 準(zhǔn)的慣性坐標(biāo)系定義，所述定位支持信息所包含的位置以及速度通過將地球中心作為基準(zhǔn) 的固定坐標(biāo)系定義，計(jì)算所述軌道信息包括使用所述定位支持信息所包含的地球定向信 息，將所述定位支持信息所包含的位置以及速度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為所述慣性坐標(biāo)系的位置以及速 度。
[0022] 根據(jù)該第五發(fā)明，表示地球附近的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程式通過將地球中心作為基 準(zhǔn)的慣性坐標(biāo)系定義，定位支持信息所包含的位置以及速度被將地球中心作為基準(zhǔn)的固定 坐標(biāo)系所定義。另外，人工衛(wèi)星或地面通信裝置將地球定向信息包含在定位支持信息中進(jìn) 行發(fā)送。因此，定位用衛(wèi)星的軌道信息的計(jì)算是在使用定位支持信息所包含的地球定向信 息、將定位支持信息所包含的定位用衛(wèi)星的位置以及速度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為慣性坐標(biāo)系的位置以 及速度的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。
[0023] 另外，作為第六發(fā)明而構(gòu)成的位置計(jì)算方法是根據(jù)第一?第五發(fā)明中的任一項(xiàng)的 位置計(jì)算方法，其中，計(jì)算所述軌道信息包括求出所述定位用衛(wèi)星的星歷表的參數(shù)。
[0024] 根據(jù)該第六發(fā)明，求出定位衛(wèi)星的星歷表的參數(shù)作為軌道信息。
[0025] 另外，作為第七發(fā)明而構(gòu)成的位置算出方法，包括：從發(fā)送至少包含定位用衛(wèi)星的 位置以及速度的信息的定位支持信息的人工衛(wèi)星接收該定位支持信息；使用表示圍繞地球 的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程式和所述定位支持信息所包含的所述定位用衛(wèi)星的位置以及速 度，求出所述定位用衛(wèi)星的軌道函數(shù)；使用所述軌道函數(shù)來推定所述定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星位 置；以及使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所述推定的所述定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星位置，計(jì) 算接收裝置的位置。
[0026] 另外，作為第八發(fā)明而構(gòu)成的位置計(jì)算方法，包括：從發(fā)送至少包含定位用衛(wèi)星的 位置以及速度的信息的定位支持信息的地面通信裝置接收該定位支持信息；使用表示圍繞 地球的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程式和所述定位支持信息所包含的所述定位用衛(wèi)星的位置以 及速度，求出所述定位用衛(wèi)星的軌道函數(shù)；使用所述軌道函數(shù)來推定所述定位衛(wèi)星的衛(wèi)星 位置；以及使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所述推定的所述定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星位置， 計(jì)算接收裝置的位置。
[0027] 根據(jù)該第七、第八發(fā)明，接收從人工衛(wèi)星或地面通信裝置發(fā)送的定位支持信息，使 用表示圍繞地球的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程式和接收到的定位支持信息所包含的定位用衛(wèi) 星的位置以及速度，求出軌道函數(shù)，使用求得的軌道函數(shù)來推定定位用衛(wèi)星的位置，并使用 來自于定位用衛(wèi)星的信號(hào)和推定出的定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星位置來計(jì)算位置。也就是說，由于 根據(jù)來自于人工衛(wèi)星或地面通信裝置的定位支持信息得到定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星位置，可以縮 短初次位置計(jì)算所需的時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1是位置計(jì)算裝置的構(gòu)成圖。
[0029] 圖2是基帶處理電路部的功能構(gòu)成圖。
[0030] 圖3是基帶處理的流程圖。
[0031] 圖4是變形例的基帶處理的流程圖。
[0032] 圖5是示出位置計(jì)算裝置從地面通信裝置接收定位支持信息時(shí)的變形例的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。但是，可以適用本發(fā)明的實(shí)施方式 并不限定于此。
[0034] (概要）
[0035] 圖1是本實(shí)施方式的位置計(jì)算裝置1的構(gòu)成圖。位置計(jì)算裝置1是接收來自于GPS 衛(wèi)星3以及準(zhǔn)天頂衛(wèi)星5的衛(wèi)星信號(hào)的接收裝置，基于接收的衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算該裝置的位置。
[0036] 在本實(shí)施方式中，作為人工衛(wèi)星的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星5使用作為日本的衛(wèi)星定位系統(tǒng) 而為人所知的準(zhǔn)天頂衛(wèi)星系統(tǒng)計(jì)劃中的衛(wèi)星。另外，在本實(shí)施方式中，作為被疊加在作為 亞米級(jí)加強(qiáng)信號(hào)的Ll-SAIF信號(hào)的消息之一，準(zhǔn)天頂衛(wèi)星5發(fā)送作為用于支持GPS定位 的信息的定位支持信息。該定位支持信息包括衛(wèi)星位置速度信息、地球定向參數(shù)（Earth Orientation Parameter :EOP)。衛(wèi)星位置速度信息包括GPS衛(wèi)星3各自的、某一時(shí)刻t0的 位置r〇以及速度v〇與時(shí)鐘誤差。作為地球定向信息的地球定向參數(shù)包括UT1-UTC、晝長 (Length of Day :LOD)、X極移、X極移速度、Y極移、Y極移速度。
[0037] 位置計(jì)算裝置1在初次位置計(jì)算（初次定位）時(shí)，使用從準(zhǔn)天頂衛(wèi)星5接收的定位 支持信息，推定GPS衛(wèi)星3的星歷表（軌道信息），使用該推定的星歷表進(jìn)行位置計(jì)算（定 位）。在初次位置計(jì)算后，繼續(xù)從GPS衛(wèi)星3接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，在GPS衛(wèi)星信號(hào)所包含的 星歷表的獲取完成的情況下，則在之后，切換為使用了該獲取的星歷表的位置計(jì)算。這樣， 通過使用來自于準(zhǔn)天頂衛(wèi)星5的定位支持信息，實(shí)現(xiàn)了 TTFF的縮短。
[0038] (原理）
[0039] 對基于從準(zhǔn)天頂衛(wèi)星5接收的定位支持信息的、GPS衛(wèi)星3的星歷表的推定進(jìn)行 說明。
[0040] 首先，關(guān)于GPS衛(wèi)星3,下面的公式⑴的運(yùn)動(dòng)方程式成立。 _]【數(shù)1】

【權(quán)利要求】
1. 一種位置計(jì)算方法，其特征在于，包括： 從發(fā)送至少包含定位用衛(wèi)星的位置W及速度的信息的定位支持信息的人工衛(wèi)星接收 該定位支持信息； 使用所述定位支持信息來計(jì)算所述定位用衛(wèi)星的軌道信息；W及 使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所述軌道信息來計(jì)算接收裝置的位置。
2. -種位置計(jì)算方法，其特征在于，包括： 從發(fā)送至少包含定位用衛(wèi)星的位置W及速度的信息的定位支持信息的地面通信裝置 接收該定位支持信息； 使用所述定位支持信息來計(jì)算所述定位用衛(wèi)星的軌道信息；W及 使用來自所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所述軌道信息來計(jì)算接收裝置的位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的位置計(jì)算方法，其特征在于， 所述定位支持信息所包含的所述定位用衛(wèi)星的位置W及速度的信息是給定的一個(gè)時(shí) 刻的所述定位用衛(wèi)星的位置W及速度的信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的位置計(jì)算方法，其特征在于， 計(jì)算所述軌道信息是使用表示圍繞地球的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程式和所述定位支持 信息所包含的所述定位用衛(wèi)星的位置W及速度來計(jì)算所述軌道信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的位置計(jì)算方法，其特征在于， 在所述定位支持信息中還包括地球定向信息， 所述運(yùn)動(dòng)方程式通過將地球中屯、作為基準(zhǔn)的慣性坐標(biāo)系定義， 所述定位支持信息所包含的位置W及速度通過將地球中屯、作為基準(zhǔn)的固定坐標(biāo)系定 義， 計(jì)算所述軌道信息包括使用所述定位支持信息所包含的地球定向信息，將所述定位支 持信息所包含的位置W及速度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為所述慣性坐標(biāo)系的位置W及速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的位置計(jì)算方法，其特征在于， 計(jì)算所述軌道信息包括求出所述定位用衛(wèi)星的星歷表的參數(shù)。
7. -種位置計(jì)算方法，其特征在于，包括： 從發(fā)送至少包含定位用衛(wèi)星的位置W及速度的信息的定位支持信息的人工衛(wèi)星接收 該定位支持信息； 使用表示圍繞地球的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程式和所述定位支持信息所包含的所述定 位用衛(wèi)星的位置W及速度，求出所述定位用衛(wèi)星的軌道函數(shù)； 使用所述軌道函數(shù)來推定所述定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星位置；W及 使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所述推定的所述定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星位置，計(jì)算接 收裝置的位置。
8. -種位置計(jì)算方法，其特征在于，包括： 從發(fā)送至少包含定位用衛(wèi)星的位置W及速度的信息的定位支持信息的地面通信裝置 接收該定位支持信息； 使用表示圍繞地球的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程式和所述定位支持信息所包含的所述定 位用衛(wèi)星的位置W及速度，求出所述定位用衛(wèi)星的軌道函數(shù)； 使用所述軌道函數(shù)來推定所述定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星位置；W及 使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所述推定的所述定位用衛(wèi)星的衛(wèi)星位置，計(jì)算接 收裝置的位置。
9. 一種位置計(jì)算裝置，其特征在于，包括： 接收部，從發(fā)送至少包含定位用衛(wèi)星的位置W及速度的信息的定位支持信息的人工衛(wèi) 星接收該定位支持信息； 軌道信息計(jì)算部，使用所述定位支持信息來計(jì)算所述定位用衛(wèi)星的軌道信息；W及 位置計(jì)算部，使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所述軌道信息來計(jì)算位置。
10. -種位置計(jì)算裝置，其特征在于，包括： 接收部，從發(fā)送至少包含定位用衛(wèi)星的位置W及速度的信息的定位支持信息的地面通 信裝置接收該定位支持信息； 軌道信息計(jì)算部，使用所述定位支持信息來計(jì)算所述定位用衛(wèi)星的軌道信息；W及 位置計(jì)算部，使用來自于所述定位用衛(wèi)星的信號(hào)和所述軌道信息來計(jì)算位置。
【文檔編號(hào)】G01S19/42GK104471439SQ201380038466
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】村木清孝 申請人:精工愛普生株式會(huì)社