JP7744967B2

JP7744967B2 - 基地局を使用しないｒｔｋｇｎｓｓ測位

Info

Publication number: JP7744967B2
Application number: JP2023507792A
Authority: JP
Inventors: ミン・ワン; マンゲシュ・チャンサルカール; ニン・ルオ; ゲンシェン・ジャン
Original assignee: クアルコム，インコーポレイテッド
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2021-07-21
Publication date: 2025-09-26
Anticipated expiration: 2041-07-21
Also published as: BR112023002229A2; EP4200647C0; JP2023537907A; TWI906329B; CN116018529A; US20220057530A1; EP4200647A1; WO2022039878A1; TW202208880A; KR20230050331A; EP4200647B1; US11675091B2

Description

本発明は、一般に、衛星ベースの測位の分野に関し、より詳細には、より正確な位置決定のための全地球航法衛星システム(GNSS)項の誤差補正に関する。

高精度測位は、モバイルデバイス用の様々な現代のアプリケーションに重要な値を提供することができる。たとえば、自律運転アプリケーション用に車両が位置する道路の車線を決定するためにメートルレベルの測位を有することが有用であるだけではなく、車線内のどこに車両が位置するかを決定するためにサブメートルレベルの測位を有することがさらに有用である。コンシューマーグレードのGNSSレシーバは、今では、マルチコンスタレーション、マルチ周波数(MCMF:multi-constellation, multi-frequency)機能を有する高品質の搬送波位相測定を提供している。

リアルタイムキネマティック(RTK)補正は、全地球航法衛星システム(GNSS)レシーバがより正確な測位を提供することを可能にすることができる。本明細書でより詳細に説明されるように、このより正確な測位は、様々なサービスソースからの誤差の差分補正を可能にする基地局からの測定情報とともに、GNSS信号の搬送波に基づく搬送波ベースの測距を使用することによって可能にされる。本明細書で説明される技法は、モバイルデバイスのためのローカルRTKソリューションを提供するためにマルチコンスタレーション、マルチ周波数(MCMF)機能を活用し、このソリューションにおいて、モバイルデバイスのための初期の非常に正確なロケーション決定は、RTK補正情報を生成するために活用されることが可能であり、RTK補正情報は、RTK基地局からの測定情報を必要とすることなく後続の非常に正確なロケーション決定を行うために使用されることが可能である。このRTK補正情報は、モバイルデバイスのための非常に正確なロケーション決定をもたらす能力を保持しながら、長い時間期間にわたってモバイルデバイスによって取られたGNSS測定値に適用されることが可能である。この時間期間を一層長く延長するために、追加の補正情報が取得され、RTK補正情報に適用されてもよい。本明細書で説明される補正技法は「RTK補正」として説明されるが、実施形態はそのように限定されないことがさらに留意され得る。同様の技法は、初期ロケーションに基づいて、1つまたは複数の後続のロケーションにおいて差分補正を採用するようになされてもよい。

本明細書によるモバイルデバイスのRTK測位の例示的な方法は、第1の時間における第1のGNSS測定値を取得するステップであって、第1のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第1のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、ステップと、第1のGNSS測定値および第1のロケーションに少なくとも部分的に基づいて補正項を決定するステップとを含む。方法は、第2の時間における第2のGNSS測定値を取得するステップであって、第2のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第2のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、ステップをさらに含む。方法はまた、第2のGNSS測定値および補正項に少なくとも部分的に基づいて第2の時間におけるモバイルデバイスの第2のロケーションを決定するステップを含む。1つの例示的なモバイルデバイスでは、ステップはモバイルデバイスの中のプロセッサ(たとえば、デジタル信号プロセッサまたはアプリケーションプロセッサ)によって実行されてもよい。プロセッサは、モバイルデバイス内のまたはそうでなければモバイルデバイスと通信しているGNSSレシーバからの測定値を受信してもよい。他の例では、機能のすべては、決定されたモバイルデバイスロケーションをプロセッサ(たとえば、デジタル信号プロセッサまたはアプリケーションプロセッサ)、メモリ、またはディスプレイなどのモバイルデバイスの別のコンポーネントに出力するGNSSレシーバに組み込まれてもよい。

本明細書による例示的なモバイルデバイスは、メモリと、メモリと通信可能に結合され、さらにGNSSレシーバと通信可能に結合されるかまたはGNSSレシーバを実行するように構成される1つまたは複数の処理ユニットとを備える。1つまたは複数の処理ユニットは、GNSSレシーバを介して、第1の時間における第1のGNSS測定値を取得することであって、第1のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第1のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、取得することと、第1のGNSS測定値および第1のロケーションに少なくとも部分的に基づいて補正項を生成することとを行うように構成される。1つまたは複数の処理ユニットは、追加として、GNSSレシーバを介して、第2の時間における第2のGNSS測定値を取得することであって、第2のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第2のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、取得することを行うように構成される。1つまたは複数の処理ユニットはまた、第2のGNSS測定値および補正項に少なくとも部分的に基づいて第2の時間におけるモバイルデバイスの第2のロケーションを決定するように構成される。

本明細書による例示的なデバイスは、第1の時間における第1のGNSS測定値を取得するための手段であって、第1のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第1のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、手段と、第1のGNSS測定値および第1のロケーションに少なくとも部分的に基づいて補正項を生成するための手段とを備える。デバイスは、第2の時間における第2のGNSS測定値を取得するための手段であって、第2のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第2のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、手段をさらに備える。デバイスはまた、第2のGNSS測定値および補正項に少なくとも部分的に基づいて第2の時間におけるモバイルデバイスの第2のロケーションを決定するための手段を備える。

本明細書による例示的な非一時的コンピュータ可読媒体は、モバイルデバイスのRTK測位のための命令をその上に有し、命令は、1つまたは複数の処理ユニットによって実行されると、1つまたは複数の処理ユニットに、第1の時間における第1のGNSS測定値を取得することであって、第1のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第1のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、取得することと、第1のGNSS測定値および第1のロケーションに少なくとも部分的に基づいて補正項を生成することとを行わせる。命令は、1つまたは複数の処理ユニットによって実行されると、1つまたは複数の処理ユニットに、第2の時間における第2のGNSS測定値を取得することであって、第2のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第2のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、取得することをさらに行わせる。命令はまた、1つまたは複数の処理ユニットによって実行されると、1つまたは複数の処理ユニットに、第2のGNSS測定値および補正項に少なくとも部分的に基づいて第2の時間におけるモバイルデバイスのロケーションを決定することを行わせる。

交差点を通って移動する車両の俯瞰図の例示である。交差点を通って移動する車両の俯瞰図の例示である。基地局を用いた従来のRTKシステムの簡略図である。 RTK基地局を使用することなくRTK GNSS補正を適用するための方法の一実施形態のフローチャートである。従来のRTK位置推定技法による、RTK測定情報がローバー局によって基地局から受信される時点を表すタイムラインの例示である。図5Aと同様であるが、どのようにRTK補正間隔が本明細書で提供される実施形態を使用して大幅に延長され得るかを示す、タイムラインの例示である。 (時間0における)初期位置に対する位置誤差が経時的にプロットされた、シミュレートされた結果のグラフである。一実施形態による、モバイルデバイスのRTK測位の方法の流れ図である。一実施形態による、ローバー局の様々なハードウェアコンポーネントおよびソフトウェアコンポーネントのブロック図である。

いくつかの例示的な実装形態によれば、様々な図面における同様の参照シンボルは同様の要素を示す。加えて、要素の複数のインスタンスは、その要素の第1の数字の後に文字またはハイフンおよび第2の数字を続けることによって示されてもよい。たとえば、要素110の複数のインスタンスは、110-1、110-2、110-3などとしてまたは110a、110b、110cなどとして示されてもよい。第1の数字のみを使用してそのような要素を指すとき、その要素のいずれのインスタンスも理解されるべきである(たとえば、前の例における要素110は、要素110-1、110-2、および110-3または要素110a、110b、および110cを指すことになる)。

次に、本明細書の一部を形成する添付の図面に関して、いくつかの例示的な実施形態が説明される。本開示の1つまたは複数の態様が実装されてもよい特定の実施形態が以下で説明されるが、他の実施形態が使用されてもよく、本開示の範囲または添付の特許請求の範囲の趣旨から逸脱することなく、様々な変更が加えられてもよい。

本明細書で使用される用語「位置」および「ロケーション」は、互換的に使用される。さらに、用語「位置決定」、「位置修正(fix)」、「ロケーション推定」なども、モバイルデバイス、ローバー局、またはGNSSレシーバを備える他のデバイスの推定された位置を指すために、GNSSベースの測位に関して本明細書で互換的に使用される。

コンシューマーエレクトロニクスのための非常に正確なロケーション決定は、多種多様なアプリケーションにおいて重要であり得る。図1および図2は、1つのそのような例、すなわち、自律運転を示す。

図1は、交差点120を通って移動する車両110の俯瞰図の例示である。この例では、車両110は、移動経路150に沿って第1のロケーション130から第2のロケーション140に移動する。しかしながら、従来のGNSSロケーション決定技法を使用した推定移動経路160は、異なる車線に、さらには道路から外れて、車両110を配置することになる。これは、従来のGNSS位置決定の精度が数メートルの誤差を含む可能性があるからである。これは自律運転のニーズには不十分である可能性がある。たとえば、自律運転レベルL2以上は、しばしばデシメートルレベルの精度を必要とする。従来のGNSSだけでは、このレベルの精度を保証することができない。GNSSは時として、所与のロケーションにおいて非常に正確な位置を提供する場合があるが、車両が動いている場合は特に、たとえ数秒の間であっても、そのような精度を保証することができない。ほんの短い移動距離内の移動経路150をたどる自律車両は、複数の事故を起こしたかもしれない。

図2は、図1と同じ条件の俯瞰図の例示である。しかしながら、図1の例のような従来のGNSSを使用するのではなく、GNSSを用いたRTK測位が使用され、実際の移動経路150により一層近接して位置合わせされた推定移動経路170を提供するリアルタイムの高精度測位をもたらす。わかるように、RTK測位は、デシメートル、さらにはセンチメートルの精度内の位置決定をもたらすことができ、したがって自動運転および他の適用例において使用されることが可能である。

RTK測位は、GNSS衛星とローバー局との間の搬送波サイクルの数を決定することによって搬送波ベースの測距を使用するGNSSベースの測位技法である。RTK測位は、基準ロケーションにおける非常に正確なGNSSレシーバからの観測値を使用してかつ観測値が事実上同じ誤差を有すると仮定してなされる差分補正による様々な誤差(たとえば、衛星クロックおよび軌道、電離層遅延および対流圏遅延、位相ワインドアップ、固体地球潮汐、海洋荷重、および/または極潮汐を含むサイト変位)の除去のための計算を伴う場合がある。図3に示されるように、従来のRTKシステムは、これらの差分補正を決定するために1つまたは複数の「基地局」を採用する。しかしながら、従来のRTKでは、ローバー局(たとえば、モバイルデバイス)に供給されるRTK補正情報は、精度を維持するために頻繁にリフレッシュされなければならない。従来、このリフレッシュレートは、通常は毎秒1回、まれに数秒以上ごとに1回である。

図3は、従来のRTKシステム300の簡略図である。述べられたように、RTKシステム300は、1つまたは複数のGNSSコンスタレーション(たとえば、全地球測位システム(GPS)、Galileo(GAL)、全地球航法衛星システム(GLONASS)、Beidouなど)からの衛星ビークル(SV)340からRF信号330を受信するローバー局310と基地局320の両方におけるGNSSレシーバを使用することによって、ローバー局310の非常に正確なGNSS位置修正を可能にする。前述のように、使用されるローバー局310のタイプは、適用例に応じて変わる場合があり、GNSSレシーバを装備したモバイルデバイスなどの、GNSS測位データにアクセスできる様々なタイプのモバイルデバイスのいずれかを含んでもよい。そのようなモバイルデバイスは、たとえば、コンシューマーエレクトロニクス、またはモバイルフォン、タブレット、ラップトップ、ウェアラブルデバイス、車両などの他のモバイルコンシューマーデバイスを含んでもよい。

従来のGNSS位置修正を実行するために、ローバー局310は、RF信号330において受信された生成された擬似ランダムバイナリシーケンスの中の決定された遅延に基づいてSV340の各々の距離を決定するためにコードベースの測位を使用することができる。ローバー局310は、SV340に関するエフェメリス(またはナビゲーション)データを使用して、特定の瞬間における各SV340のロケーションをさらに正確に計算することができる。次いで、SV340の距離およびロケーション情報を用いて、ローバー局310はそのロケーションのための位置修正を決定することができる。この位置修正は、たとえば、ローバー局310の1つまたは複数のプロセッサによって実行されるスタンドアロン測位エンジン(SPE:Standalone Positioning Engine)によって決定される場合がある。しかしながら、ローバー局310のための位置修正の得られた精度は、SV340の軌道およびクロック、電離層遅延および対流圏遅延、ならびに他の現象によって生じる誤差を受ける。図1に示されるように、これは、多くの適用例にとって望ましいとは言えない場合がある、数メートル程度の精度をもたらす可能性がある。

従来のRTK測位は、RF信号330の搬送波に基づく搬送波ベースの測距を使用し、様々な誤差源からの誤差の差分補正を行うために使用されることが可能である基準ロケーションからの同様の観測を行うために基地局320を使用することによって、高精度のソリューションを提供することができる。基地局320は固定GNSSレシーバを備え、固定GNSSレシーバは、搬送波ベースの測距および既知の位置を使用して、RTK測定情報(「RTKサービスデータ」としても知られている)を提供し、RTK測定情報は、たとえばデータ通信ネットワーク350を介してローバー局310に通信され、ローバー局310のための正確な位置修正を決定するためにRTK測定情報をローバー局310によって作成されたSV340の測定値と比較することによって上記で説明されたような誤差(たとえば、軌道およびクロック誤差、電離層遅延および対流圏遅延など)を低減するための補正情報としてローバー局310によって使用される。この位置修正は、たとえば、ローバー局310の1つまたは複数のプロセッサによって実行される精密測位エンジン(PPE:Precise Positioning Engine)によって決定される場合がある。より詳細には、SPEに提供される情報に加えて、PPEは、高精度の搬送波ベースの位置修正を提供するために、RTK測定情報と、対流圏および電離層などの追加の補正情報とを使用してもよい。差分GNSS(DGNSS)、リアルタイムキネマティック(RTK)、およびPPPなどのいくつかのGNSS技法がPPEにおいて採用されることが可能である。

述べられたように、ローバー局310のための位置修正の精度を維持するために、ローバー局310は、更新されたRTK測定情報を基地局320から頻繁に受信することを必要とする場合がある。たとえば、RTK測定情報は、毎秒1回、ローバー局310に提供される場合がある。これは、少なくとも3つの理由で問題がある可能性がある。第一に、任意の所与の時間に、多数のローバー局310(たとえば、数十、数百、数千、またはそれ以上)がある場合があり、したがってRTKシステム300は、データ通信ネットワーク350のためのユーザデータを搬送するのではなくオーバーヘッドデータを測位するために基地局320の帯域幅を消費する場合がある。第二に、RTKサービスはしばしば、RTK測定情報がローバー局310に提供されるたびに支払いを必要とする。したがって、ローバー局310のための高精度位置修正を獲得および維持することは、時間がたつにつれてコストがかかる可能性がある。第三に、ローバー局310は、ローバー局310にRTK測定情報を提供することができなくなるデータ停止の場合に、非常に正確なRTK位置推定を行う能力を失う。

本明細書で提供される実施形態によれば、RTK測定情報および後続の差分誤差補正は、基地局320ではなくローバー局310自体によって取られた測定値から導出されることが可能である。すなわち、(基地局320からのRTK測定情報に基づいてもよい)位置修正が非常に正確である初期ロケーション(たとえば、図2の第1のロケーション130)においてローバー局310によって取られた測定値を活用することによって、差分補正は、基地局320からの追加のRTK測定情報を必要とすることなく、延長された時間期間にわたってローバー局310のための非常に正確な位置推定(たとえば、推定移動経路170)を維持するために後で適用されることが可能である。利点の中でも、これはネットワーク帯域幅の量およびコストを大幅に低減することができる。いくつかの実施形態では、たとえば、毎秒RTK測定情報を受信するのではなく、ローバー局310は、1200秒(20分)またはそれ以上、追加のRTK測定情報を必要とせずにいることができる。所望の機能に応じて、いくつかの実施形態は、追加または代替の間隔(たとえば、10分ごと、15分ごと、25分ごと、または30分ごと)でRTK測定値を取得してもよい。(この点についての追加の情報は、図5Aおよび図5Bに関して本明細書で提供される。)これらの実施形態では、ローバー局310は、MCMF GNSSレシーバを用いて取られた測定値からの電離圏フリー搬送波位相結合を活用することなどによって、それ自体のRTK補正を効果的に生成し、使用することができる。

図4は、機能が数学的に説明される、基地局を使用することなくRTK GNSS補正を適用するための方法の一実施形態のフローチャートである。図4に示されるブロックの各々における機能は、ローバー局310のハードウェアコンポーネントおよび/またはソフトウェアコンポーネントによって実行されてもよい。(ローバー局310の例示的なハードウェアコンポーネントおよびソフトウェアコンポーネントは、図8に示され、以下でより詳細に説明される。)図4に示され、以下で説明される実施形態は、特定の項および式を含むが、代替実施形態は、代替の項および/または式を使用してもよいことが留意され得る。

ブロック410において、初期測定値が開始時間、t0において取られる。本明細書で提供される、ローバー局310のための高精度ロケーション推定のための技法は、非常に正確な初期ロケーション推定値によって補助される。精度は、初期ロケーション推定値の精度に対して維持されてもよい。したがって、ローバー局310は、正確な初期ロケーション推定値が作成された後に、ブロック410における機能を実行してもよい。この初期ロケーション推定値は、たとえば、収束(convergence)/不正確さ(ambiguity)修正後のRTK測位データに基づくことが可能である。(他の適用例は、絶対位置精度ではなく、時間t0における位置に対する時間t0の後の位置精度が望まれる場合、収束/不正確さ修正を必要としないことがある。)ローバー局310は、開始時間t0に静的であることを必要とせず、動いている場合がある。

(ブロック410に示される)開始時間(t0)における測定値は、以下として表されることが可能である。
∇Φ_IF,t0=(∇ρ_IF,t0+∇LOS_t0*dX_t0+(∇Trop_IF,t0+∇MAP_t0*dWet_t0)
+∇dSat_t0+∇N_IF,t0 (1)
ここで、式の変数は次のように定義される。
∇ - 衛星間一重差分演算子
Φ_IF- (たとえば、GPS L1、L2、およびL5搬送波、GAL E1、E5A、E5B、およびE6搬送波、ならびに/またはBDS B1I、B1C、B2A、B2B、およびB3搬送波の組合せからの)電離圏フリー搬送波位相結合
ρ - 計算されたジオメトリ範囲
LOS - 衛星見通し線ベクトル
dX - 推定されるべき位置誤差
Trop - モデルを使用して計算された対流圏遅延
MAP - 対流圏湿潤成分マッピング関数
Wet - 推定されるべき対流圏湿潤天頂遅延誤差
Sat - 衛星軌道およびクロック複合誤差
N - 電離圏フリー搬送波位相結合のための不正確さ項

この実施形態では、電離層誤差はローバー局310におけるMCMF GNSSレシーバの電離層除去機能を使用して低減されることが可能であるので、電離層誤差は式(1)において考慮される必要がない場合がある。より詳細には、GNSS信号が電離層を通過するとき、電離層屈折が生じる。しかしながら、この屈折から生じる誤差の一次影響(99.9%)は、信号周波数の二乗に反比例する。したがって、同じ衛星からの異なる周波数を有する少なくとも2つの信号が利用可能であるとき、この一次影響は、信号の線形結合、すなわち、電離圏フリー搬送波位相結合Φ_IFを使用する測定を行うことによってこれらの信号を検出することができるMCMFレシーバにおいて除去されることが可能である。(同様の電離圏フリー結合は、擬似距離測定に有効である。)このようにして、MCMF GNSSレシーバは、電離層遅延を考慮する異なる周波数(たとえば、GPS L1およびL5周波数、GAL E1およびE5A周波数、BDS B1IおよびB2A周波数など)上で送信される複数のRF信号330の測定を行うことができる。とはいえ、代替実施形態は、この件について電離圏フリー観測を提供しないレシーバを利用してもよく、代わりに、開始時間t0における電離層遅延を推定し、その後に時間tiにおける電離層遅延を推定することによって、電離層関連の誤差を考慮してもよい。

ブロック420において、開始時間(t0)に対応するRTK補正項が決定される。ローバー局310は、開始時間t0におけるブロック410の測定値に基づいて、高精度測位を維持する際に使用するためのRTK補正項を導出することができる。ブロック420に示されるように、開始時間(t0)におけるRTK補正項は、以下として表され得る。
∇Corr_IF,t0=∇LOS_t0*dX_t0+∇MAP_t0*dWet_t0+∇dSat_t0+∇N_IF,t0 (2)

ブロック430において、ローバー局310はその後、以下として表されることが可能である「現在の時間」(ti)における測定値を取ることができる。
∇Φ_IF,ti=(∇ρ_IF,ti+∇LOS_ti*dXti)
+(∇Trop_IF,ti+∇MAP_ti*dWet_ti)+∇dSat_ti+∇N_IF,ti (3)

次いで、ローバー局310は、式(2)および式(3)における項を微分することによって、補正をブロック430の測定値に適用することができる。現在の時間、tiにおけるロケーションは、開始時間t0におけるロケーションに対するもの(収束/不正確さ修正後に生じる場合がある)であり、したがって同じ不正確さ項が式(2)と式(3)の両方に使用されることが可能である。したがって、∇N_IF,ti=∇N_IF,t0である。これにより、および∇dSat_ti≒∇dSat_t0であるので、補正が適用された後の、現在の時間tiにおける得られた測定値は、図4のブロック440において示されるように、次のように表され得る。
∇Φ_IF,ti=∇ρ_IF,ti+∇LOS_ti*(dX_ti-dX_t0)+(∇LOS_ti-∇LOS_t0)*dX_t0
+∇Trop_IF,ti+∇MAP_ti*(dWet_ti-dWet_t0)
+(∇MAP_ti-∇MAP_t0)*dWet_t0 (4)

式(4)のこの補正された測定値を用いて、ローバー局310のロケーションは、GNSS測位技法によるロケーション/位置推定器によって推定される。ロケーション/位置推定器は、測位エンジン(たとえば、PPE)の一部であってもよく、拡張カルマンフィルタ(EKF:Extended Kalman Filter)、加重最小二乗法(WLS:Weighted Least Squares)、ハッチフィルタ、粒子フィルタなどを使用することなどによる推定技法を使用してもよい。すなわち、ロケーション/位置推定器は、開始時間t0におけるローバー局310の位置に対する、現在の時間tiにおけるローバー局310の位置を推定するために使用されることが可能である。
(dX_ti-dX_t0) (5)

ブロック450において、ローバー局310は、新たなRTK補正が必要とされるかどうかを判定する。必要とされない場合、方法はブロック460に進むことができ、ここで、時間が進み(ti=ti+1)、ブロック430～460に示される動作は、新たなRTK補正が必要とされると決定されるまで反復し続けることができ、その決定の時点で、プロセスは、ブロック470に示されるように、新たな高精度位置推定値を取得することを含む。この高精度位置推定値は新たな基準点として使用されることが可能であり、プロセスは再びブロック410から始めることができる。新たなRTK補正が必要とされるかどうかのブロック450における決定は、様々な要因のいずれかに基づくものとすることができ、以下でより詳細に説明される。いくつかの実施形態によれば、新たな測定値および位置推定値が作成される頻度(たとえば、ブロック430～460に示される機能が反復する頻度)は、従来のRTK測定情報が取り出される頻度(たとえば、毎秒1回)と一致することができる。他の実施形態は、所望の機能に応じて、より高いまたはより低い頻度で、この機能を実行してもよい。実施形態は図4に示されるプロセスを異なるように実装してもよいことにも留意され得る。たとえば、いくつかの実施形態によれば、(ブロック410に示される)開始時間t0において取られる測定値は、後で取られる位置推定値ではなく、初期の非常に正確な位置推定値を取得するために作成されてもよい。

ローバー局310は、それ自体の補正項を計算することによって、(たとえば、ブロック430～460に示される機能を反復する)収束後の長い時間期間の間、基地局からのRTK測定情報または(ブロック470において実行されてもよい)高精度位置推定の他の手段を必要とすることなく、高い精度を維持することができる。図5Aおよび図5Bは、この概念を視覚的に伝えるのを助ける例示である。

図5Aは、従来のRTK位置推定技法による、RTKサービスデータなどのRTK測定情報がローバー局310によって基地局320から受信される時点を表すタイムラインの例示である。これらの時点は矢印510によって表される。収束/不正確さ修正前の時間および収束/不正確さ修正後の時間も示されている。これらの時間の間の境界は、不正確さ項(たとえば、式(1)における項N)が決定される時間を表す。当業者が了解するように、搬送波位相の不正確さ(整数)を表す不正確さ項の決定は、搬送波ベースの測距を可能にし、ローバー局310のための高精度推定値をもたらす。すなわち、収束/不正確さ修正後の時間期間は、基地局320からRTK測定情報を受信し続けることによって高精度RTK位置推定値が維持される時間である。わかるように、RTK補正間隔520と標示された、RTK測定情報が基地局320から受信される周期は、収束前と収束後の両方で同じである。従来、RTK補正間隔520は1秒である。

図5Bは、図5Aと同様であるが、どのようにRTK補正間隔520が図4に示される方法などの本明細書で提供される実施形態を使用して大幅に延長され得るかを示す、タイムラインの例示である。すなわち、初期の高精度位置推定値を決定するために基地局320から受信されたRTK測定情報を利用する実施形態の場合、収束/不正確さ修正前のRTK測定情報の受信は、通常通り進行する場合があり、初期位置推定の決定のための標準のRTK補正間隔520を有する。しかしながら、収束/不正確さ修正後に初期位置推定が行われると、追加のRTK補正情報はしばらくの間必要とされず、それによってRTK補正間隔520を大幅に延長する。いくつかの実施形態では、追加のRTK測定情報は、RTK補正間隔520を大きくする前の収束/不正確さ修正後に受信されてもよい。

図6は、たとえば、(時間0における)初期位置に対する位置誤差が経時的にプロットされた、シミュレートされた結果のグラフである。ローバー局310が基地局320からのRTK測定情報を使用することなくそれ自体のRTK補正を使用したシミュレーションは1200秒(20分)続いた。North誤差610は約0.5dmより下のままであり、East誤差620は1dmより下のままであり、Up誤差630は約1.5dmより下のままである。したがって、精度は、(たとえば、図1に示されるような)従来のGNSSよりも大幅に改善され、図5Aに示される方法で基地局からのRTK測定情報を使用して従来のRTK測位環境において提供される精度に等しいかまたはそれと同様であることができる。したがって、精度は、(たとえば、図1に示されるような)従来のGNSSよりも大幅に改善され、図5Aに示される方法で基地局からのRTK測定情報を使用して従来のRTK測位環境において提供される精度に等しいかまたはそれと同様であることができる。したがって、本明細書で提供される実施形態は、(たとえば、図2に示されるような)自律運転などの高精度アプリケーションにおいて使用されることが可能であるが、基地局の限られたリソース内の帯域幅を消費することなく高精度を実現するとともに、基地局の通信に依拠しないことによって、より良いレジリエンシーを伴う高精度を実現する。

本明細書で説明される実施形態によって可能にされる、収束/不正確さ修正後のRTK補正間隔520の(たとえば、図6のシミュレーション結果に示される例では1200倍の)大幅な増加は、従来のRTK測位に勝る様々な利点をもたらす。帯域幅の大幅な低減は、たとえば、RTKシステム300が同じまたはより少ない帯域幅を使用してRTK測定情報をはるかに多くのローバー局310に提供することを可能にすることができる。これはまた、基地局320からのRTK測定情報に対する支払いが必要とされる場合、ローバー局310の大幅に低減された運用コストを意味することができる。技法はまた、RTKシステム300において基地局320からローバー局310へのRTK測定情報の通信を妨げることになるデータ停止がある場合に利用されてもよい。

ここでも、基地局320からの従来のRTK測定情報は(図5Bに示されるような)初期の高精度位置推定値を決定するために使用されてもよいが、この初期位置推定値はRTK位置推定値である必要はない。すなわち、初期位置推定値は、RTK測位に加えたまたはRTK測位の代わりの技法を使用して作成されてもよい。たとえば、ローバー局310の高精度位置推定値を提供するGNSS衛星軌道およびクロック補正を決定するためにグローバル基地局のネットワークを使用する精密単独測位(PPP:Precise Point Positioning)が使用されてもよい。

いくつかの実施形態では、新たな高精度位置推定値または基地局からの追加のRTK測定値の必要なしに、収束/不正確さ修正後のRTK補正間隔520を延長するために追加の補正が取得されてもよい。すなわち、図4に関して、ブロック450において新たなRTK補正が必要とされる前にブロック430～460の機能が反復することができる時間の長さを延長するために、補正がブロック430において(式(4)の補正された測定値に)適用されてもよい。

たとえば、RTK補正を延長するために使用されることがある1つの補正は、軌道クロック誤差、∇dSatの補正であってもよい。延長された時間期間(たとえば、長いRTK補正間隔520)にわたって、軌道クロック誤差の近似(∇dSat_ti≒∇dSat_t0)により、補正された測定値(式(4))が経時的に不正確になることがある。したがって、いくつかの実施形態によれば、モバイルデバイスは、宇宙型補強システム(SBAS:Space-Based Augmentation System)および/または他のソースから軌道クロック誤差補正を取得することによってRTK補正間隔520を延長してもよい。このようにしてRTK補正間隔を延長することによって、実施形態は、基地局320からのRTK測定情報の必要をさらに低減することができる。同様に、補正された測定値(式(4))において考慮された追加または代替の誤差に対して補正が行われてもよく、これらの誤差は、(たとえば、ピアツーピア(P2P)通信を介した)他のローバー局310、モノのインターネット(IoT)デバイス、(たとえば、ロングタームエボリューション(LTE)、第5世代新無線(5G NR)を介した)セルラーデバイスなどを含む他のソースによって提供されることがある。追加または代替として、実施形態は、レシーバクロック、GNSS周波数間/内バイアスおよびコンスタレーションバイアス、ならびに/またはレシーバ位相中心変動効果についてのさらなる考慮が必要とされないように、衛星間一重差分をさらに実施してもよい。いくつかの実施形態では、ローバー局310は、ユーザまたはアプリケーションがこれらのタイプの誤差補正技法を使用してRTK補正間隔520を延長することを可能にする設定を有してもよい。

図4のブロック450の機能に戻り、新たなRTK補正が必要とされるかどうかの決定は、様々な技法のいずれかを使用してなされてもよい。いくつかの実施形態では、補正間隔520がある一定の時間量を超えないようにタイマーが設定されてもよい。いくつかの実施形態では、これは、追加の補正情報が受信されるかどうか、精度要件、および/または他の要因に基づいてもよい。たとえば、軌道クロック誤差(∇dSat)がある一定の時間期間にわたってある一定の量だけ増加すると仮定されてもよい。したがって、特定のアプリケーションの精度要件を前提として、実施形態は、しきい値時間量に基づいて新たなRTK補正が必要とされるかどうかを判定してもよい。所与のアプリケーションの精度要件がローバー局310の位置推定値の精度が15cm以内であることを必要とし、軌道クロック誤差が5分ごとに最大5cm増加すると仮定される場合、初期位置推定から15分経過していれば、新たなRTK補正が必要とされると(図4のブロック450において)決定されてもよい。

追加または代替として、新たなRTK補正が必要とされるかどうかの決定は、位置誤差推定値がある一定のしきい値を超えるかどうかに基づいてもよい。水平位置推定誤差(HEPE:Horizontal Estimated Position Error)は、たとえば、ローバー局310の位置決定エンジンによって生成される精度値である。したがって、いくつかの実施形態は、HEPE値がある一定の精度しきい値を超える場合、新たなRTK補正が必要とされると(図4のブロック450において)決定してもよい。ここでも、この値はアプリケーションに依存してもよい。したがって、たとえば、アプリケーションが20cm未満の精度を必要とする場合、HEPE値が20cm以上であれば、新たなRTK補正が取得されてもよい。

追加または代替として、実施形態は、新たなRTK補正が必要とされるかどうかの決定において他の要因を採用してもよい。環境要因が考慮されてもよい。たとえば、自律車両アプリケーションにおける交通量の多い環境は、たとえば、交通量の少ない環境よりも高い精度を必要とすることがある。追加または代替として、他のセンサの利用可能性および/または精度が考慮されてもよい。たとえば、自律車両のカメラまたはLIDARが損傷したかまたは利用不可能である場合、より高い精度が必要とされることがある。したがって、非常に正確なRTK位置推定を維持する方法で新たなRTK補正が取得されることを確実にするのを助けるために、時間しきい値および/または精度しきい値が低減されてもよい。

図7は、一実施形態による、モバイルデバイスのRTK測位の方法700の流れ図である。方法700は、上記で説明された技法を利用することができ、したがって図4に示された、前に説明されたプロセスの一実装形態と見なされてもよい。代替実施形態は、図7に示されたブロックで説明された機能を組み合わせること、分離すること、または別様に変化させることによって、機能の点で異なることがある。ここで、モバイルデバイスは、上記で説明された実施形態において使用されたようなローバー局310を備えてもよい。したがって、図7に示されたブロックのうちの1つまたは複数の機能を実行するための手段は、図8に示され、以下で説明されるコンポーネントなどの、ローバー局310のハードウェアコンポーネントおよび/またはソフトウェアコンポーネントを備えてもよい。

ブロック710において、機能は、第1の時間における第1のGNSS測定値を取得することであって、第1のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第1のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、取得することを含む。前述のように、電離圏フリー搬送波位相結合は、(限定はしないが)GPS L1、L2、およびL5搬送波、GAL E1、E5A、E5B、およびE6搬送波、ならびに/またはBDS B1I、B1C、B2A、B2B、およびB3搬送波を含む、2つ以上の周波数の組合せを使用して取得されてもよい。追加として、式(1)の例に示されるように、この第1の測定値は、補正項を生成するために使用されることが可能である様々な変数を含んでもよい。述べられたように、後続のロケーション決定は、この初期ロケーションに対する。したがって、いくつかの実施形態は、この第1のロケーションのための高精度ロケーション決定を決定することをさらに含んでもよい。これは、基地局から受信された情報に基づくRTK測位を使用することを含むことができる。すなわち、いくつかの実施形態では、方法700は、基地局から受信されたRTK測定情報に少なくとも部分的に基づいて第1のロケーションを決定することをさらに含む。とはいえ、PPPなどの他の形態の高精度ロケーション決定が使用されてもよい。

ブロック710における機能を実行するための手段は、図8に示され、以下でより詳細に説明されるような、バス805、処理ユニット810、ワイヤレス通信インターフェース830、メモリ860、GNSSレシーバ880、ならびに/またはローバー局310の他のソフトウェアコンポーネントおよび/もしくはハードウェアコンポーネントなどの、ローバー局310の1つまたは複数のソフトウェアコンポーネントおよび/またはハードウェアコンポーネントを含んでもよい。

ブロック720において、機能は、第1のGNSS測定値および第1のロケーションに少なくとも部分的に基づいて補正項を決定することを含む。式(2)および図4のブロック420における機能に関して前に説明されたように、この補正項は、後続の電離圏フリー搬送波位相結合の差分補正のために使用される電離圏フリー搬送波位相結合からの変数を含むことができる。補正項は明示的に生成されない場合があることが留意され得る。代わりに、第1の時間に取られた電離圏フリー搬送波位相結合の少なくともいくつかの部分が後続の時間に取られた電離圏フリー搬送波位相結合の差分補正のためのものであるとき、補正項は暗黙的に生成される場合がある。図4を参照すると、たとえば、(1)ブロック420において補正項を明示的に生成し、(2)ブロック430において補正項を後続の測定値に適用する、という2ステップアプローチを取るのではなく、実施形態は、単一のステップにおいて補正項を生成し、適用する(ブロック420およびブロック430の機能を組み合わせる)方法で後続の時間tiに取られた測定値を適用する1ステップアプローチを取ることによって、補正項を暗黙的に使用してもよい。

ブロック720における機能を実行するための手段は、図8に示され、以下でより詳細に説明される、バス805、処理ユニット810、メモリ860、ならびに/または他のソフトウェアコンポーネントおよび/もしくはハードウェアコンポーネントなどの、ローバー局310の1つまたは複数のソフトウェアコンポーネントおよび/またはハードウェアコンポーネントを含んでもよい。

ブロック730における機能は、第2の時間における第2のGNSS測定値を取得することであって、第2のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第2のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、取得することを含む。当業者が了解するように、不正確さ項、Nは、正確なロケーション推定値を決定するために第1のロケーションにおいて(たとえば、第1の時間に、または第1の時間の前に)解かれることが可能である。解かれると、それらは後続の正確なロケーション推定を可能にすることができる。したがって、いくつかの事例では、第1のGNSS測定値および第2のGNSS測定値に対する電離圏フリー搬送波位相結合は、同じ不正確さ項を有してもよい。他の事例では、項は同様(たとえば、10%、20%、または30%以内の値を有する)であってもよいが、必ずしも同じでなくてもよい。不正確さ項を解くことは、図5Aおよび図5Bに示される収束を可能にすることができる。

ブロック730における機能を実行するための手段は、図8に示され、以下でより詳細に説明される、バス805、処理ユニット810、ワイヤレス通信インターフェース830、メモリ860、GNSSレシーバ880、ならびに/または他のソフトウェアコンポーネントおよび/もしくはハードウェアコンポーネントなどの、ローバー局310の1つまたは複数のソフトウェアコンポーネントおよび/またはハードウェアコンポーネントを含んでもよい。

ブロック740において、機能は、第2のGNSS測定値および補正項に少なくとも部分的に基づいて第2の時間におけるモバイルデバイスの第2のロケーションを決定することを含む。図4に示されるように、このプロセスは、(たとえば、上記の式(2)～式(4)およびブロック430の機能によって示されるように)補正項を第2のGNSS測定値の電離圏フリー搬送波位相結合に適用することと、モバイルデバイスのロケーションを推定するためにロケーション/位置推定器(たとえば、EKF、WLS、ハッチフィルタ、または粒子フィルタ)を使用することとを伴うことができる。

ブロック740における機能を実行するための手段は、図8に示され、以下でより詳細に説明される、バス805、処理ユニット810、メモリ860、ならびに/または他のソフトウェアコンポーネントおよび/もしくはハードウェアコンポーネントなどの、ローバー局310の1つまたは複数のソフトウェアコンポーネントおよび/またはハードウェアコンポーネントを含んでもよい。

述べられたように、実施形態は、RTKサービス以外のソースから補正を取得し、適用するための追加の技法を採用してもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、方法700は、レシーバクロック、GNSS周波数間/内バイアスおよびコンスタレーションバイアス、もしくはレシーバ位相中心変動効果、またはそれらの任意の組合せに関する1つまたは複数の誤差に対する1つまたは複数の補正を取得するために衛星間一重差分を実施することをさらに含んでもよい。そのような事例では、補正項を生成することはさらに、1つまたは複数の補正に少なくとも部分的に基づいてもよい。追加または代替として、方法700は、RTKサービスではないソースから補正データを取得することをさらに含んでもよく、補正データは、軌道補正、クロック補正、またはその両方(たとえば、衛星軌道およびクロック複合誤差)を可能にするデータを含み、補正項を生成することはさらに、補正データに少なくとも部分的に基づいてもよい。詳細には、補正データは、第1の時間(たとえば、t0)から第2の時間(たとえば、ti)までの衛星および/またはクロックの変化を示すデータを含んでもよい。前述のように、RTKサービスではないソースは、別のモバイルデバイス、IoTデバイス、または補正データをモバイルデバイスに中継することが可能な他のデバイスを含んでもよい。いくつかの実施形態では、補正データはSBASサービスに由来してもよい。

図4のブロック450に示される機能に示されるように、実施形態は、補正項を後続の測定値に適用する前に、新たなRTK補正が必要とされるかどうかをさらに決定してもよい。したがって、いくつかの実施形態によれば、方法700は、第3の時間において水平位置推定誤差(HEPE)値がしきい値を超えるかどうかを判定することと、HEPE値がしきい値を超えるとの判定に応答して、(1)基地局からのRTK測定情報を要求することと、(2)RTK測定情報を使用してモバイルデバイスのロケーションを決定することとをさらに含んでもよい。前に示されたように、実施形態は、追加または代替として、時間しきい値および/または距離しきい値を使用する同様の機能を採用してもよい。すなわち、いくつかの実施形態によれば、方法700は、第1の時間からしきい値時間量が経過したかどうかを判定することと、第1の時間からしきい値時間量が経過したとの判定に応答して、(1)基地局からのRTK測定情報を要求することと、(2)RTK測定情報を使用してモバイルデバイスのロケーションを決定することとをさらに含んでもよい。追加または代替として、方法700は、第1の時間からモバイルデバイスがしきい値距離動いたかどうかを判定することと、第1の時間からモバイルデバイスがしきい値距離動いたとの判定に応答して、(1)基地局からのRTK測定情報を要求することと、(2)RTK測定情報を使用してモバイルデバイスのロケーションを決定することとをさらに含んでもよい。

さらに、図4のブロック430～460によって示される機能のループに示されるように、RTK補正は後続の測定値に繰り返し適用されてもよい。したがって、方法700のいくつかの実施形態は、第2の時間に続く1つまたは複数の追加時間のうちの追加時間ごとに、それぞれの追加時間における新たなそれぞれのGNSS測定値を取ることであって、新たなそれぞれのGNSS測定値が、電離圏フリー搬送波位相結合を含み、第1のGNSS測定値および新たなそれぞれのGNSS測定値に対する電離圏フリー搬送波位相結合が、同じ不正確さ項を有する、取ることをさらに含んでもよい。次いで、それぞれの追加時間におけるモバイルデバイスのロケーションは、新たなそれぞれのGNSS測定値およびRTK補正項に少なくとも部分的に基づいて決定されてもよい。

前述のように、本明細書で説明されるような補正項の使用は、RTK測定データの停止の場合に有益であり得る。いくつかの実施形態によれば、機能は、RTK測定情報が利用不可能であるとの判定に応答してもよい。この決定は、たとえば、モバイルデバイスによってなされることが可能であり、モバイルデバイス(たとえば、RTKサービスプロバイダ)に送信される、RTK測定情報の利用不可能性を示す明示的指示に基づいてもよい。追加または代替として、この決定は、モバイルデバイスがRTKサービスプロバイダからの予想されたまたは要求されたRTK測定情報を受信するのに失敗することに基づいてもよい。(いくつかの実施形態は、RTK測定情報の利用不可能性を決定する前に、しきい値量の失敗した試行/要求を実施してもよい。)

所望の機能に応じて、モバイルデバイスは、RTK測定データの停止に異なる方法で応答することができる。たとえば、いくつかの実施形態によれば、モバイルデバイスは、RTK測定情報の利用不可能性を決定したことに応答して、補正項を決定(たとえば、ブロック720における機能を実行)してもよい。代替実施形態では、モバイルデバイスは、現在進行中の補正項を維持(たとえば、モバイルデバイスのRTKベースのロケーションが決定されるたびに補正項を決定)し、RTK測定情報が利用不可能であるときにその補正項を利用してもよい。したがって、これらの実施形態によれば、方法700は、RTK測定情報の利用不可能性を決定することと、RTK測定情報の利用不可能性を決定したことに応答して、モバイルデバイスの第2のロケーションの決定を補正項に少なくとも部分的に基づくと決定することとを含んでもよい。ここでも、代替実施形態は、必ずしもRTK測定情報または停止に限定されるとは限らない場合があり、同様のデータ停止の場合に同様の機能を実行してもよい。

図8は、一実施形態による、ローバー局310の様々なハードウェアコンポーネントおよびソフトウェアコンポーネントのブロック図である。これらのコンポーネントは、(たとえば、図1～図7に関連して)上記で説明されたように利用され得る。たとえば、ローバー局310は、図4および図7に示されるローバー局310のアクション、および/または図7に示される方法700の機能のうちの1つもしくは複数を実行することができる。図8は様々なコンポーネントの一般化された例示を提供することが意図されているにすぎず、それらのコンポーネントのいずれかまたはすべては適宜に利用されてもよいことに留意されたい。前述のように、ローバー局310は形態および機能が異なってもよく、最終的には、車両、商用およびコンシューマー電子デバイス、測量機器などを含む任意のGNSS対応デバイスを備えてもよい。したがって、いくつかの事例では、図8によって示されるコンポーネントは、単一の物理デバイスに局在化されること、および/または異なる物理的ロケーション(たとえば、車両の異なるロケーション)に配設されてもよい様々なネットワーク化されたデバイスの間で分散されることが可能である。

バス805を介して電気的に結合されることが可能である(または適宜に別様に通信していてもよい)ハードウェア要素を備えるローバー局310が示されている。ハードウェア要素は、処理ユニット810を含んでもよく、処理ユニット810は、限定はしないが、1つもしくは複数の汎用プロセッサ、(デジタル信号処理(DSP)チップ、グラフィックス処理ユニット(GPU)、特定用途向け集積回路(ASIC)などの)1つもしくは複数の専用プロセッサ、および/または他の処理構造もしくは手段を含むことができる。図8に示されるように、いくつかの実施形態は、所望の機能に応じて別個のデジタル信号プロセッサ(DSP)820を有してもよい。ワイヤレス通信に基づくロケーション決定および/または他の決定は、処理ユニット810および/または(以下で説明される)ワイヤレス通信インターフェース830において行われてもよい。ローバー局310はまた、限定はしないが、キーボード、タッチスクリーン、タッチパッド、マイクロフォン、ボタン、ダイヤル、スイッチなどを含むことができる、1つまたは複数の入力デバイス870と、限定はしないが、ディスプレイ、発光ダイオード(LED)、スピーカーなどを含むことができる、1つまたは複数の出力デバイス815とを含むことができる。了解されるように、入力デバイス870および出力デバイス815のタイプは、入力デバイス870および出力デバイス815が統合されるローバー局310のタイプに依存する場合がある。

ローバー局310はまた、ワイヤレス通信インターフェース830を含んでもよく、ワイヤレス通信インターフェース830は、限定はしないが、モデム、ネットワークカード、赤外線通信デバイス、ワイヤレス通信デバイス、および/または(Bluetooth(登録商標)デバイス、IEEE802.11デバイス、IEEE802.15.4デバイス、Wi-Fiデバイス、WiMAX(商標)デバイス、ワイドエリアネットワーク(WAN)デバイスおよび/または様々なセルラーデバイスなどの)チップセットなどを含んでもよく、これにより、ローバー局310が図1に関して上記で説明されたネットワークを介して通信することが可能になってもよい。ワイヤレス通信インターフェース830は、たとえば、WANアクセスポイント、セルラー基地局および/もしくは他のアクセスノードタイプ、ならびに/または他のネットワークコンポーネント、コンピュータシステム、および/もしくは本明細書で説明される任意の他の電子デバイスを介して、データおよびシグナリングがネットワークと通信されること(たとえば、送信されることおよび受信されること)を可能にしてもよい。通信は、ワイヤレス信号834を送信および/または受信する1つまたは複数のワイヤレス通信アンテナ832を介して実行されることが可能である。アンテナ832は、1つもしくは複数の個別アンテナ、1つもしくは複数のアンテナアレイ、または任意の組合せを備えてもよい。

所望の機能に応じて、ワイヤレス通信インターフェース830は、基地局ならびにワイヤレスデバイスおよびアクセスポイントなどの他の地上トランシーバと通信するために、別個のトランシーバ、別個のレシーバおよびトランスミッタ、またはトランシーバ、トランスミッタ、および/もしくはレシーバの任意の組合せを備えてもよい。ローバー局310は、様々なネットワークタイプを含んでもよい異なるデータネットワークと通信してもよい。たとえば、ワイヤレスワイドエリアネットワーク(WWAN)は、符号分割多元接続(CDMA)ネットワーク、時分割多元接続(TDMA)ネットワーク、周波数分割多元接続(FDMA)ネットワーク、直交周波数分割多元接続(OFDMA)ネットワーク、シングルキャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)ネットワーク、WiMAX(商標)(IEEE802.16)ネットワークなどであってもよい。CDMAネットワークは、CDMA2000(登録商標)、広帯域CDMA(WCDMA(登録商標))などの1つまたは複数の無線アクセス技術(RAT)を実装してもよい。Cdma2000は、IS-95規格、IS-2000規格、および/またはIS-856規格を含む。TDMAネットワークは、GSM、デジタルアドバンストモバイルフォンシステム(D-AMPS)、または何らかの他のRATを実装してもよい。OFDMAネットワークは、LTE(商標)、LTE(商標)アドバンスト、5G NRなどを採用してもよい。5G NR、ロングタームエボリューション(LTE(商標))、LTEアドバンスト、GSM、およびWCDMAは、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP(登録商標))からの文書に記載されている。Cdma2000(登録商標)は、「第3世代パートナーシッププロジェクト2」(3GPP2)という名称の団体からの文書に記載されている。3GPP(登録商標)文書および3GPP2文書は、公的に入手可能である。ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)はまた、IEEE802.11xネットワークであってもよく、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)は、Bluetooth(登録商標)ネットワーク、IEEE802.15x、または何らかの他のタイプのネットワークであってもよい。本明細書で説明される技法はまた、WWAN、WLANおよび/またはWPANの任意の組合せのために使用されてもよい。

ローバー局310は、センサ840をさらに含むことができる。センサ840は、限定はしないが、1つまたは複数の慣性センサおよび/または他のセンサ(たとえば、加速度計、ジャイロスコープ、カメラ、磁力計、高度計、マイクロフォン、近接度センサ、光センサ、気圧計など)を備えてもよく、そのうちのいくつかは、いくつかの事例では、本明細書で説明されるロケーション決定を補完するかつ/または容易にするために使用されてもよい。

ローバー局310の実施形態はまた、(アンテナ832と同じであり得る)アンテナ882を使用して本明細書で説明されるような1つまたは複数のGNSS衛星(たとえば、SV340)から信号884を受信することが可能なGNSSレシーバ880を含んでもよい。GNSSレシーバ880は、従来の技法を使用して、GPS、GAL、全地球航法衛星システム(GLONASS)、日本上空の準天頂衛星システム(QZSS)、インド上空のインド地域航法衛星システム(IRNSS)、中国上空のBeidou航法衛星システム(BDS)などの、GNSSシステムのGNSS SV(たとえば、図3のSV340)から、ローバー局310の位置を抽出することができる。さらに、GNSSレシーバ880は、たとえば、ワイドエリアオーグメンテーションシステム(WAAS)、欧州静止ナビゲーションオーバーレイサービス(EGNOS)、多機能衛星オーグメンテーションシステム(MSAS)、およびジオオーグメンテッドナビゲーションシステム(GAGAN)などの、1つまたは複数の全地球および/または地域航法衛星システムに関連付けられ得るかまたはそれらとともに使用するために別様に使用可能にされ得る、様々なオーグメンテーションシステム(たとえば、SBAS)とともに使用され得る。

GNSSレシーバ880は個別アンテナ882を有する個別コンポーネントとして図8に示されるが、実施形態はそのように限定されないことが留意され得る。本明細書で使用される用語「GNSSレシーバ」は、GNSS測定値(GNSS衛星からの測定値)を取得するように構成されるハードウェアコンポーネントおよび/またはソフトウェアコンポーネントを含んでもよい。したがって、いくつかの実施形態では、GNSSレシーバは、処理ユニット810、DSP820、および/またはワイヤレス通信インターフェース830内の(たとえば、モデムの中の)処理ユニットなどの1つまたは複数の処理ユニットによって実行される(ソフトウェアとしての)測定エンジンを備えてもよい。GNSSレシーバはまた、GNSSレシーバの位置を決定するために測定エンジンからのGNSS測定値を使用することができる測位エンジン(たとえば、前述のSPEまたはPPE)を任意選択で含んでもよい。測位エンジンはまた、処理ユニット810またはDSP820などの1つまたは複数の処理ユニットによって実行されてもよい。測位エンジンを実行する処理ユニットは、測定エンジンを実行する処理ユニットと同じであってもよく、それとは異なっていてもよい。

ローバー局310はさらに、メモリ860を含んでもよく、かつ/またはメモリ860と通信していてもよい。メモリ860は、限定はしないが、ローカルおよび/またはネットワークアクセス可能ストレージ、ディスクドライブ、ドライブアレイ、光記憶デバイス、プログラム可能、フラッシュ更新可能であり得るランダムアクセスメモリ(RAM)および/または読取り専用メモリ(ROM)などのソリッドステート記憶デバイスなどを含むことができる、機械可読媒体またはコンピュータ可読媒体を含んでもよい。そのような記憶デバイスは、限定はしないが、様々なファイルシステム、データベース構造などを含む、任意の適切なデータストアを実装するように構成されてもよい。

ローバー局310のメモリ860はまた、オペレーティングシステム、デバイスドライバ、実行可能ライブラリ、および/または1つもしくは複数のアプリケーションプログラムなどの他のコードを含むソフトウェア要素(図8には示されていない)を備えることができ、そのようなソフトウェア要素は、様々な実施形態によって提供されるコンピュータプログラムを備えてもよく、かつ/または、本明細書で説明されるように、他の実施形態によって提供される方法を実装するかつ/もしくは他の実施形態によって提供されるシステムを構成するように設計されてもよい。単に例として、上記で説明された方法に関して説明される1つまたは複数の手順は、ローバー局310(および/またはローバー局310内の処理ユニット810もしくはDSP820)によって実行可能である、メモリ860内のコードおよび/または命令として実装されてもよい。一態様では、次いで、そのようなコードおよび/または命令は、説明される方法に従って1つまたは複数の動作を実行するように汎用コンピュータ(または他のデバイス)を構成するかつ/または適応させるために使用されることが可能である。

特定の要件に従って実質的な変形が加えられてもよいことは、当業者には明らかであろう。たとえば、カスタマイズされたハードウェアが使用される場合もあり、かつ/または、特定の要素がハードウェア、ソフトウェア(アプレットなどのポータブルソフトウェアを含む)、もしくはその両方において実装される場合がある。さらに、ネットワーク入力/出力デバイスなどの他のコンピューティングデバイスへの接続が採用されてもよい。

添付の図を参照すると、メモリを含むことができるコンポーネントは、非一時的機械可読媒体を含むことができる。本明細書で使用される用語「機械可読媒体」および「コンピュータ可読媒体」は、機械に特定の様式で動作させるデータを提供することに関与する任意の記憶媒体を指す。上記で提供された実施形態では、様々な機械可読媒体は、実行のために命令/コードを処理ユニットおよび/または他のデバイスに提供することに関与する場合がある。追加または代替として、機械可読媒体は、そのような命令/コードを記憶および/または搬送するために使用される場合がある。多くの実装形態では、コンピュータ可読媒体は、物理的なおよび/または有形の記憶媒体である。そのような媒体は、限定はしないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む、多くの形態を取ってもよい。コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、たとえば、磁気媒体および/もしくは光媒体、穴のパターンを有する任意の他の物理媒体、RAM、プログラマブルROM(PROM)、消去可能PROM(EPROM)、FLASH-EPROM、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、以下で説明されるような搬送波、またはコンピュータからそこから命令および/もしくはコードを読み取ることができる任意の他の媒体を含む。

本明細書で説明される方法、システム、およびデバイスは例である。様々な実施形態は、適宜に、様々な手順またはコンポーネントを省略してもよく、置換してもよく、または追加してもよい。たとえば、いくつかの実施形態に関して説明される特徴は、様々な他の実施形態において組み合わされてもよい。実施形態の異なる態様および要素は、同様にして組み合わされてもよい。本明細書で提供される図の様々なコンポーネントは、ハードウェアおよび/またはソフトウェアにおいて具現化されることが可能である。また、技術は進化し、したがって要素の多くは、本開示の範囲をそれらの特定の例に限定しない例である。

主に一般的な用法という理由で、そのような信号をビット、情報、値、要素、シンボル、文字、変数、項、数、数値などと呼ぶことが時として好都合であることがわかっている。しかしながら、これらの用語または同様の用語のすべては適切な物理量に関連付けられるべきであり、好都合なラベルにすぎないことを理解されたい。別段に明記されていない限り、上記の説明から明らかなように、本明細書全体にわたって、「処理する」、「算出する」、「計算する」、「決定する」、「生成する」、「確認する」、「識別する」、「関連付ける」、「測定する」、「実行する」などの用語を利用する説明は、専用コンピュータまたは同様の専用電子コンピューティングデバイスなどの特定の装置のアクションまたはプロセスを指すことを了解されたい。したがって、本明細書の文脈では、専用コンピュータまたは同様の専用電子コンピューティングデバイスもしくはシステムは、専用コンピュータまたは同様の専用電子コンピューティングデバイスもしくはシステムのメモリ、レジスタ、もしくは他の情報記憶デバイス、送信デバイス、またはディスプレイデバイス内の物理的な電子量、電気量、または磁気量として一般に表される信号を操作または変換することが可能である。

本明細書で使用される用語「および」および「または」は、そのような用語が使用される文脈に少なくとも部分的に依存することも予想される様々な意味を含んでもよい。一般に、「または」は、A、B、またはCなどのリストを関連付けるために使用される場合、ここでは包含的な意味で使用されるA、B、およびC、ならびに、ここでは排他的な意味で使用されるA、B、またはCを意味することが意図される。加えて、本明細書で使用される用語「1つまたは複数の」は、単数の任意の特徴、構造、もしくは特性について説明するために使用される場合があるか、または特徴、構造、もしくは特性の何らかの組合せについて説明するために使用される場合がある。しかしながら、これは例示的な例にすぎず、特許請求される主題はこの例に限定されないことに留意されたい。さらに、用語「のうちの少なくとも1つ」は、A、B、またはCなどのリストを関連付けるために使用される場合、A、AB、AA、AAB、AABBCCCなどの、A、B、および/またはCの任意の組合せを意味すると解釈され得る。

いくつかの実施形態について説明したが、本開示の趣旨から逸脱することなく、様々な変更形態、代替構成、および等価物が使用されてもよい。たとえば、上記の要素は、単により大きいシステムのコンポーネントであってもよく、ここにおいて、他の規則が、様々な実施形態の適用例に優先するか、または様々な実施形態の適用例を別様に変更してもよい。また、上記の要素が考慮される前、考慮される間、または考慮された後に、いくつかのステップに着手してもよい。したがって、上記の説明は本開示の範囲を限定しない。

本明細書に鑑みて、実施形態は特徴の異なる組合せを含んでもよい。以下の番号付き条項において実装例が説明される。
条項1. モバイルデバイスのリアルタイムキネマティック(RTK)測位の方法であって、第1の時間における第1の全地球航法衛星システム(GNSS)測定値を取得するステップであって、第1のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第1のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、ステップと、第1のGNSS測定値および第1のロケーションに少なくとも部分的に基づいて補正項を決定するステップと、第2の時間における第2のGNSS測定値を取得するステップであって、第2のGNSS測定値が、モバイルデバイスの第2のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、ステップと、第2のGNSS測定値および補正項に少なくとも部分的に基づいて第2の時間におけるモバイルデバイスの第2のロケーションを決定するステップとを含む、方法。
条項2. 第1のGNSS測定値に対する電離圏フリー搬送波位相結合および第2のGNSS測定値に対する電離圏フリー搬送波位相結合が、同じ不正確さ項を有する、条項1の方法。
条項3. 第2の時間におけるモバイルデバイスの第2のロケーションを決定するステップが、第1の時間に続く時間におけるRTK測定情報を受信することなく実行される、条項1～2のいずれかの方法。
条項4. レシーバクロック、GNSS周波数間/内バイアスおよびコンスタレーションバイアス、もしくはレシーバ位相中心変動効果、またはそれらの任意の組合せに関する1つまたは複数の誤差に対する1つまたは複数の補正を取得するために衛星間一重差分を実施するステップをさらに含み、補正項を生成するステップがさらに、1つまたは複数の補正に少なくとも部分的に基づく、条項1～3のいずれかの方法。
条項5. RTKサービスではないソースから補正データを取得するステップをさらに含み、補正データが、軌道補正、クロック補正、またはその両方を可能にするデータを含み、補正項を生成するステップがさらに、補正データに少なくとも部分的に基づく、条項1～4のいずれかの方法。
条項6. RTKサービスではないソースが、別のモバイルデバイスを含む、条項5の方法。
条項7. 第3の時間において水平位置推定誤差(HEPE)値がしきい値を超えるかどうかを判定するステップと、HEPE値がしきい値を超えるとの判定に応答して、基地局からのRTK測定情報を要求するステップと、RTK測定情報を使用してモバイルデバイスのロケーションを決定するステップとをさらに含む、条項1～6のいずれかの方法。
条項8. 第1の時間からしきい値時間量が経過したかどうかを判定するステップと、第1の時間からしきい値時間量が経過したとの判定に応答して、基地局からのRTK測定情報を要求するステップと、RTK測定情報を使用してモバイルデバイスのロケーションを決定するステップとをさらに含む、条項1～7のいずれかの方法。
条項9. 第1の時間からモバイルデバイスがしきい値距離動いたかどうかを判定するステップと、第1の時間からモバイルデバイスがしきい値距離動いたとの判定に応答して、基地局からのRTK測定情報を要求するステップと、RTK測定情報を使用してモバイルデバイスのロケーションを決定するステップとをさらに含む、条項1～8のいずれかの方法。
条項10. 基地局から受信されたRTK測定情報に少なくとも部分的に基づいて第1のロケーションを決定するステップをさらに含む、条項1～9のいずれかの方法。
条項11. 第2の時間に続く1つまたは複数の追加時間のうちの追加時間ごとに、それぞれの追加時間における新たなそれぞれのGNSS測定値を取るステップであって、新たなそれぞれのGNSS測定値が、電離圏フリー搬送波位相結合を含み、第1のGNSS測定値および新たなそれぞれのGNSS測定値に対する電離圏フリー搬送波位相結合が、同じ不正確さ項を有する、ステップと、新たなそれぞれのGNSS測定値および補正項に少なくとも部分的に基づいてそれぞれの追加時間におけるモバイルデバイスのロケーションを決定するステップとをさらに含む、条項1～10のいずれかの方法。
条項12. RTK測定情報の利用不可能性を決定するステップをさらに含み、補正項を決定するステップが、RTK測定情報の利用不可能性を決定するステップに応答する、条項1～11のいずれかの方法。
条項13. RTK測定情報の利用不可能性を決定するステップと、RTK測定情報の利用不可能性を決定したことに応答して、モバイルデバイスの第2のロケーションの決定を補正項に少なくとも部分的に基づくと決定するステップとをさらに含む、条項1～12のいずれかの方法。
条項14. モバイルデバイスであって、メモリと、メモリと通信可能に結合され、さらに全地球航法衛星システム(GNSS)レシーバと通信可能に結合されるかまたはGNSSレシーバを実行するように構成される1つまたは複数の処理ユニットとを備え、1つまたは複数の処理ユニットが、条項1～13のいずれかの方法を実行するように構成される、モバイルデバイス。
条項15. 条項1～13のいずれかの方法を実行するための手段を備えるデバイス。
条項16. モバイルデバイスのリアルタイムキネマティック(RTK)測位のための命令をその上に有する非一時的コンピュータ可読媒体であって、命令が、1つまたは複数の処理ユニットによって実行されると、1つまたは複数の処理ユニットに条項1～13のいずれかの方法を実行させる、非一時的コンピュータ可読媒体。

110 車両
120 交差点
130 第1のロケーション
140 第2のロケーション
150 移動経路
160 推定移動経路
170 推定移動経路
300 RTKシステム
310 ローバー局
320 基地局
330 RF信号
340 衛星ビークル(SV)、SV
350 データ通信ネットワーク
510 矢印
520 RTK補正間隔
610 North誤差
620 East誤差
630 Up誤差
700 方法
805 バス
810 処理ユニット
815 出力デバイス
820 デジタル信号プロセッサ(DSP)、DSP
830 ワイヤレス通信インターフェース
832 ワイヤレス通信アンテナ、アンテナ
834 ワイヤレス信号
840 センサ
860 メモリ
870 入力デバイス
880 GNSSレシーバ
882 アンテナ、個別アンテナ
884 信号

Claims

モバイルデバイスのリアルタイムキネマティック(RTK)測位の方法であって、
第1の時間における第1の全地球航法衛星システム(GNSS)測定値を取得するステップであって、前記第1のGNSS測定値が、前記モバイルデバイスの第1のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、ステップと、
前記第1のGNSS測定値および前記第1のロケーションに少なくとも部分的に基づいてRTK補正項を決定するステップと、
第2の時間における第2のGNSS測定値を取得するステップであって、前記第2のGNSS測定値が、前記モバイルデバイスの第2のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、ステップと、
前記第2のGNSS測定値および前記RTK補正項に少なくとも部分的に基づいて前記第2の時間における前記モバイルデバイスの前記第2のロケーションを決定するステップと
前記第2の時間に続く第3の時間において、しきい値を超えるかどうかを判定するステップと、
前記しきい値を超えると判定することに応答して、第1の基地局から第1のRTK測定情報を要求し、前記第1のRTK測定情報が受信された後で当該第1のRTK測定情報を使用して前記モバイルデバイスの第3のロケーションを決定する、ステップと
を含み、前記しきい値を超えると判定することが、
ｉ）水平位置推定誤差(HEPE)値がしきい値を超えるかどうかを判定すること、または
ｉｉ）前記第1の時間からしきい値時間量が経過したかどうかを判定すること、または
ｉｉｉ）前記第1の時間から前記モバイルデバイスがしきい値距離動いたかどうかを判定すること
を含む、方法。
前記第1のGNSS測定値に対する前記電離圏フリー搬送波位相結合および前記第2のGNSS測定値に対する前記電離圏フリー搬送波位相結合が、同じ不正確さ項を有する、請求項1に記載の方法。
前記第2の時間における前記モバイルデバイスの前記第2のロケーションを決定するステップが、前記第1の時間に続く時間であって前記第2の時間よりも前の時間における第2のRTK測定情報を受信することなく実行される、請求項1に記載の方法。
レシーバクロック、GNSS周波数間/内バイアスおよびコンスタレーションバイアス、もしくはレシーバ位相中心変動効果、またはそれらの任意の組合せに関する1つまたは複数の誤差に対する1つまたは複数の補正を取得するために衛星間一重差分を実施するステップをさらに含み、前記RTK補正項を決定するステップがさらに、前記1つまたは複数の補正に少なくとも部分的に基づく、請求項1に記載の方法。
RTKサービスではないソースから補正データを取得するステップをさらに含み、
前記補正データが、軌道補正、クロック補正、またはその両方を可能にするデータを含み、
前記RTK補正項を決定するステップがさらに、前記補正データに少なくとも部分的に基づく、
請求項1に記載の方法。
モバイルデバイスであって、
メモリと、
前記メモリと通信可能に結合され、さらに全地球航法衛星システム(GNSS)レシーバと通信可能に結合されるかまたは前記GNSSレシーバを実行するように構成される1つまたは複数の処理ユニットとを備え、前記1つまたは複数の処理ユニットが、
前記GNSSレシーバを介して、第1の時間における第1のGNSS測定値を取得することであって、前記第1のGNSS測定値が、前記モバイルデバイスの第1のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、取得することと、
前記第1のGNSS測定値および前記第1のロケーションに少なくとも部分的に基づいてリアルタイムキネマティック(RTK)補正項を決定することと、
前記GNSSレシーバを介して、第2の時間における第2のGNSS測定値を取得することであって、前記第2のGNSS測定値が、前記モバイルデバイスの第2のロケーションにおける電離圏フリー搬送波位相結合を含む、取得することと、
前記第2のGNSS測定値および前記RTK補正項に少なくとも部分的に基づいて前記第2の時間における前記モバイルデバイスの前記第2のロケーションを決定することと、
前記第2の時間に続く第3の時間において、しきい値を超えるかどうかを判定することと、
前記しきい値を超えると判定することに応答して、第1の基地局から第1のRTK測定情報を要求し、前記第1のRTK測定情報が受信された後で当該第1のRTK測定情報を使用して前記モバイルデバイスの第3のロケーションを決定する、ことと
を行うように構成され、
前記第3の時間において前記しきい値を超えると判定することが、
ｉ）水平位置推定誤差(HEPE)値がしきい値を超えるかどうかを判定すること、または
ｉｉ）前記第1の時間からしきい値時間量が経過したかどうかを判定すること、または
ｉｉｉ）前記第1の時間から前記モバイルデバイスがしきい値距離動いたかどうかを判定することを含む、
モバイルデバイス。
前記1つまたは複数の処理ユニットが、前記第1のGNSS測定値に対する前記電離圏フリー搬送波位相結合および前記第2のGNSS測定値に対する前記電離圏フリー搬送波位相結合が同じ不正確さ項を有するような前記第2のGNSS測定値を取得するようにさらに構成される、請求項6に記載のモバイルデバイス。
前記1つまたは複数の処理ユニットが、前記第1の時間に続く時間であって前記第2の時間よりも前の時間における第2のRTK測定情報を受信することなく、前記第2の時間における前記モバイルデバイスの前記第2のロケーションを決定するようにさらに構成される、請求項6に記載のモバイルデバイス。
前記GNSSレシーバをさらに備える、請求項6に記載のモバイルデバイス。
前記1つまたは複数の処理ユニットが、レシーバクロック、GNSS周波数間/内バイアスおよびコンスタレーションバイアス、もしくはレシーバ位相中心変動効果、またはそれらの任意の組合せに関する1つまたは複数の誤差に対する1つまたは複数の補正を取得するために衛星間一重差分を実施するようにさらに構成され、前記1つまたは複数の処理ユニットが、前記1つまたは複数の補正に少なくとも部分的に基づいて前記RTK補正項を決定するように構成される、請求項6に記載のモバイルデバイス。
ワイヤレス通信インターフェースをさらに備え、前記1つまたは複数の処理ユニットが、前記ワイヤレス通信インターフェースを介して、RTKサービスではないソースから補正データを取得するように構成され、
前記補正データが、軌道補正、クロック補正、またはその両方を可能にするデータを含み、
前記1つまたは複数の処理ユニットが、前記補正データに少なくとも部分的に基づいて前記RTK補正項を決定するように構成される、
請求項６に記載のモバイルデバイス。
前記1つまたは複数の処理ユニットが、別のモバイルデバイスから前記補正データを取得するように構成される、請求項11に記載のモバイルデバイス。
前記1つまたは複数の処理ユニットが、前記第1の基地局または第2の基地局から受信された第2のRTK測定情報に少なくとも部分的に基づいて前記第1のロケーションを決定するようにさらに構成される、請求項6に記載のモバイルデバイス。
前記1つまたは複数の処理ユニットが、前記第2の時間に続く1つまたは複数の追加時間のうちのそれぞれの追加時間について、
前記それぞれの追加時間における新たなそれぞれのGNSS測定値を得ることであって、ｉ）前記新たなそれぞれのGNSS測定値が、電離圏フリー搬送波位相結合を含み、ｉｉ）前記第1のGNSS測定値および前記新たなそれぞれのGNSS測定値に対する前記電離圏フリー搬送波位相結合が、同じ不正確さ項を有する、得ることと、
前記新たなそれぞれのGNSS測定値および前記RTK補正項に少なくとも部分的に基づいて前記それぞれの追加時間における前記モバイルデバイスのロケーションを決定することと
を行うようにさらに構成される、請求項6に記載のモバイルデバイス。
モバイルデバイスのリアルタイムキネマティック(RTK)測位のための命令をその上に有する非一時的コンピュータ可読記録媒体であって、前記命令が、1つまたは複数の処理ユニットによって実行されると、前記1つまたは複数の処理ユニットに、請求項1に記載の方法を実施させる、非一時的コンピュータ可読記録媒体。