JPH10504899A - マルチパスを除去するための複数のｇｐｓの受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 反射又はマルチパス伝搬エラーの影響を受けるかもしれないアンテナ（１０、１２、１４）を用いた受信機システムである。ここで、これらのアンテナ（１０、１２、１４）は空間的に離れた場所に設置され、場所の違いに起因して異なり且つマルチパス伝搬エラーに起因して異なる可能性のある出力を発生するものである。そして、このシステムは位置の違いに対応して補正し、且つ補正された信号を提供するためにマルチパスエラーを含む信号を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】 マルチパスを除去するための複数のＧＰＳの受信装置 発明の背景 １．発明の技術分野 本発明は、電磁受信機に関し、特に人工衛星に設置された送信機からの信号を 受信する地上基地アンテナを採用した衛星航法用受信機に関する。 ２．従来技術 従来技術において、衛星航法システム用の地上基地受信機は知られている。そ のような航法において、１個の地上基地アンテナは人工衛星から伝送されてきた 信号を受信するように位置を定めて設置され、そして位置決め用に航空機に搭載 されているような遠隔の受信機に伝送するためにその信号を処理する。地上基地 アンテナにとって遭遇する問題は、電磁信号のマルチパス伝搬が、地上基地受信 機によって発生させられる信号にエラーを与える原因となっていることである。 特に、地上からとアンテナの水平位置の上にある物体からの放射の反射が、人工 衛星から直接受信した信号と不必要な干渉を起こしている。これまでに、この問 題に対するいくつもの解決策が提案されてきた。例えば、地上と物体からの反射 を抑制すために、チョークコイルや吸収部材の様な保護部材がアンテナの周りを 囲んで設けられている。 この方法は殆どの場合に充分な保護を提供しているが、アンテナの出力がなお 、エラー信号が航空機に伝送されるかもしれないという結果を持ったエラー状態 にある可能性がある。 本発明の簡単な説明 本発明は、相互に位置を離して設置され、それぞれが人工衛星からの伝送を示 す出力信号を発生する複数のアンテナを提供することで、従来の問題を克服する ものである。信号の位置は僅かに異なるので、受信機で発生させられた信号は僅 かに異なるであろう。それ故、これらの信号は、予め定められたプログラムに従 って、受信機の僅かな位置の違いに対して各信号を補正するように作動する１個 または複数のディファレンシャル補正プロセッサに与えられる。このディファレ ンシャル補正プロセッサは、もしあったならば、受信機出力のどれがマルチパス エラーに起因したエラー状態にあるかを決定するのにも用いられ、且つ、処理結 果の出力を発生する際にそれを除去する。本出願人の関連出願中のロッド スタ ンゲランド（Ｒｏｄ Ｓｔａｎｇｅｌａｎｄ）の出願ＰＣＴ／ＵＳ／に開示され 且つ請求範囲に記載されている如く、２個又はそれ以上のディファレンシャル補 正プロセッサを用いることは、もしプロセッサが正確に作動しているならば全て が同じでなければならない３個のプロセッサの出力がヴォーティング（ｖｏｔｉ ｎｇ）回路に提供されることが可能であり、このヴォーティング回路はどれが誤 りのあるプロセッサ出力であるかを決定するので、「フェイルセーフ」又は「フ ェイルオペレーショナル」なシステムを考慮に入れている。 図面の簡単な説明 図１は本発明の好ましい実施形態を示す回路図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 図１において、３個のアンテナ１０、１２、及び１４は、補正板と吸収部材１ ６、１８、及び２０の上に、上記の関連出願ギル（Ｇｉｌｌｅ）に開示された方 法でそれぞれ取り付けるように示されている。これらのアンテナは最大で凡そ１ ００ｍの範囲で相互に異なる距離にある敷地の回りに注意深く位置を定めて設置 されており、且つ、相互に関する位置は正確に知られている。これらのアンテナ は離してあり、且つ、アンテナ用の敷地は適切に選定されているので、エラーを 引き起こす反射信号の可能性は減少させられる。これらのアンテナは離れて設置 されているので、もしエラーがあれば、それはこれらのアンテナの中の１個だけ に通常は影響を及ぼし、少なくとも残りのアンテナには殆ど影響は及ぼさないで あろう。それでもエラーが持続している場合、その基になっているアンテナは再 度位置を変えて設置されてもよいし、又は、以下に記述するごとく、位置の違い に従って出力を調整するために用いられるアゴリズムによって補正されてもよい 。 アンテナ１０、１２、及び１４の出力は線２２、２４、及び２６をそれぞれ経 て、受信機３０、３２、及び３４にそれぞれ与えられる。これらの受信機はアン テナの近く、又は要すれば、もっと離して設置されているが、そこからの出力は 線３６、３８、及び４０を経て、３個のディファレンシャル補正プロセッサ５０ 、５２、及び５４に与えられる。各受信機３０、３２、及び３４の出力は３個の ディファレンシャル補正プロセッサ５０、５２、及び５４の全てに与えられ、従 って全てのディファレンシャル補正プロセッサは全ての受信機からのデータを受 信するということを特に挙げておきたい。上述の如く、ディファレンシャル補正 プロセッサは３個のアンテナ１０、１２、及び１４の位置の違いに対応して補正 するようにプログラムされ、且つマルチパス伝搬に起因するエラーを受信機出力 のいずれか１つが含むならば、それを検出するようにようにプログラムされてい る。これを達成するために利用できるアルゴリズムと装置の一例は、マッツ ブ レンナー（Ｍａｔｓ Ｂｒｅｎｎｅｒ）等の本出願人の関連出願ＰＣＴ／ＵＳ９ ５／に開示されている。また、適切なシステムは、ナビゲーショナル：ゼネラル オブ インスティチュート オブ ナビゲーション（ｔｈｅ Ｎａｖｉｇａｔ ｉｏｎａｌ：Ｇｅｎｅｒａｌ ｏｆ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎａｖｉｇａ ｔｉｏｎ）１９９１年夏、第３８巻第２号、１０３〜１２２頁に発表されたロー レンス ヴァロット、スコット スニーダー、及びブライアン シッパー（Ｌａ ｗｒｅｎｃｅ Ｖａｌｏｔ，Ｓｃｏｔｔ Ｓｎｙｄｅｒ ａｎｄ Ｂｒｉａｎ Ｓｃｈｉｐｐｅｒ）による「進入と着陸ガイダンス用のディファレンシャルＧＰ Ｓ／慣性航法システムの設計と飛行試験（“Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｆｌｉｇｈ ｔ Ｔｅｓｔ ｏｆ ａ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＧＰＳ／Ｉｎｅｒｔｉａ ｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ａｐｐｒｏａｃｈ／Ｌａｎ ｄｉｎｇ Ｇｕｉｄａｎｃｅ”）と題する論文に見出すことが出来るであろう。 勿論、フェイルセーフ又はフェイルオペレーショナルな作動が必要でなければ、 １個のディファレンシャル補正プロセッサのみが必要である。 もし、ディファレンシャル補正プロセッサ５０、５２、及び５４が全て正確に 作動するならば、これらのいずれの１つの出力６０、６２、及び６４も最終的な 補正出力として利用することが可能であろう。しかしながら、もし、上記スタン ゲランド出願に開示されている如く、ディファレンシャル補正プロセッサの１つ が不正確な作動をしているか否かを決定するためにフェイルセーフ又はフェイル オペレーショナルなシステムが要求されているならば、ディファレンシャル補正 プロセッサの線６０、６２、及び６４上の出力は、この分野で周知の標準的な設 計で可能なヴォーティング回路７０に与えられる。ヴォーティング回路７０はデ ィファレンシャル補正プロセッサ５０、５２及び５４の出力を比較し、もしある とすれば、どれがエラー状態にあるかを決定し、最終的な結果出力を線７２上に 発生する。もし、エラーが見つからなければ、線７２上のヴォーティング回路７ ０からの出力は、比較された値と同一である。もしディファレンシャル補正プロ セッサが２個だけであって、且つ、その出力の１つがエラー状態にあると決定さ れたならば、システムは「フェイルセーフ」状態にあり、線７２上に有効な出力 は発生できないということを示すであろう。もし、ディファレンシャル補正プロ セッサが３個又はそれ以上用いられたならば、ヴォーティング回路７０は誤りの ある出力は全て捨て、システムは線７２上の最終的な結果出力を正確な大多数の 値と同じにする「フェイルオペレーショナル」状態にある。いずれにしても、線 ７２上の出力は航空機に伝送されるべき情報を提供するのにその時は用いられる 。 遠隔源からの情報を入手する受信機から正確な出力を発生させるシステムが提 供されたこと、及び、マルチパス伝搬に起因する可能性のあるエラーを除去でき たことが理解されよう。本発明は好ましい実施形態に関して記述されたが、この 分野の通常の知識を有する者は本発明の精神並びに範囲から離れることなく形式 や詳細について変更が可能であることを認識されるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． それぞれが遠隔の送信機から受信した値を表す出力を発生する複数の受信 機からの信号に対応して正確な値を決定する方法において、 Ａ．あらゆるマルチパス伝搬が受信機に別々に影響を与えるように、これらの 受信機を空間的に離れた場所に位置を定めて設置するステップと、 Ｂ．マルチパス伝搬に起因するエラーがあるか否かを決定し、且つ正確な値を 表す結果出力を発生するように受信機の出力を処理するステップと を含む方法。 ２．更に、 Ａ１．異なる位置にある受信機に起因するあらゆる違いに対応して受信機の出 力を補正するステップを含む請求項１記載の方法。。 ３． 異なる位置に設置されて、遠隔の送信機から伝送されてきた信号を受信し て、これらに関連した出力を、その出力の中の１つはマルチパスに起因したエラ ー状態にある可能性のある出力を発生する複数の受信機と、 前記受信機の出力を受信し、位置の違いに従って受信機の出力を補正し、且つ マルチパス伝搬エラーを包含する全ての受信機の出力も除去するように接続され た複数の補正回路手段と を有する信号受信装置。 ４．信号受信装置は衛星航法システムの一部であり、且つ遠隔の送信機が人工衛 星である請求項３に記載の装置。