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技術 衛星シグマを平均し、除外した衛星測定値を差分補正および完全性監視に再入するためのシステムおよび方法

出願人 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド
発明者 ジョセフ・イー・シャイトリンマッツ・アンダース・ブレンナー
出願日 2015年10月22日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-207893
公開日 2016年6月2日 (4年5ヶ月経過) 公開番号 2016-102782
状態 特許登録済
技術分野 無線による位置決定
主要キーワード 空中浮揚 誘導出力 無線周波数干渉 差分補正 平均測定 ツエナー ノイズ閾値 パワー閾値
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年6月2日)のものです。
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図面 (3)

課題

衛星シグマを平均し、除外衛星測定値差分補正および完全性監視再入するためのシステムおよび方法を提供する。

解決手段

方法は、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算するブロックであって、第1RFI基準平均シグマが、除外衛星測定値に対するシグマを含み、第2RFI基準平均シグマが、除外衛星測定値に対するシグマを含まない、ブロックと、第1RFI基準平均シグマが第2RFI基準平均シグマ以下であるとき、除外衛星測定値を差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視のいずれかに再入するブロックとを含む。

概要

背景

[0001]全地球航法衛星システム(GNSS受信機は、衛星からの信号を受信する。このGNSS受信機は、これら同じ信号の複製を同時に生成する。送信信号を受信するとき、GNSS受信機は、衛星信号がGNSS受信機に到達するのに要する時間に基づいて、衛星距離測定値を計算する。しかしながら、これらの距離測定値は、擬似距離測定値(pseudorange measurement)である。何故なら、GNSS受信機は、受信機におけるクロックのずれのために、衛星と正確に同時には複製を生成しないからである。

[0002] ある実施形態では、GNSS受信機が地上型衛星補強システム(GBAS)の一部であることが可能である。GBAS局は、1組のGNSS受信機を含む。本明細書では、これらを基準受信機RR:reference receiver)とも呼び、正しいデータを他のGNSS受信機に供給するのに役立つ。更に具体的には、GBAS局は、衛星とGNSS受信機との間における既知の距離と、計算した擬似距離(pseudorange distance)とを比較する。次いで、この差に基づいて、GBAS局は、衛星信号に対する補正データを、この補正データに対する1−シグマと共に計算することができる。ついで、この情報は、他のGNSS受信機がそれら自体の位置を計算するときに補助するために、これらのGNSS受信機にブロードキャストされる。この種のブロードキャストを、タイプ1ブロードキャストとも呼ぶ。その結果、GBAS局は、GNSSにおけるGNSS受信機の位置精度を高めることができ、これは、正確な航空機進入を含む、多くの用途に有益である。

[0003] GBAS局に含まれるRRは、ブロードキャスト無線周波数干渉RFI)を受ける可能性があり、補正データの精度に影響を及ぼすおそれがある。例えば、汎地球測位システム(GPS)のRR(即ち、米国における衛星システムに組み込まれたRR)が、GPS L1(1575.42MHz)帯域内において−110.5dBm/MHzのパワー密度ベル超過する干渉ブロードキャスト信号を受けると、このGPS RRには、全ての追跡衛星にわたって信号対ノイズ比(C/N0)の低下が生ずる。ここではGPSを一例として使用するが、Galileo等のような他の衛星システムも、干渉ブロードキャスト信号によって同様の影響を受ける可能性がある。最低動作レベルよりも低いC/N0値を有する衛星信号によって計算された衛星測定値は、差分補正信号の形成における使用から除外され、更にGBAS局のある完全性監視機能(integrity monitoring function)における使用から除外される。場合によっては、ある時間期間の後、干渉ブロードキャスト信号のパワーが低下し、および/または衛星信号のC/N0が上昇することがある。すると、どのくらい素早くそしてどのくらいの確実度で、除外された衛星測定値を差分補正データおよび完全性監視に再度受け入れる(reaccept)べきかという問題が生ずる。

[0004] 以上で述べた理由、および本明細書を読んで理解したときに当業者には明白となる、以下で述べる理由のために、GBASの差分補正データおよび完全性監視における除外衛星測定値の再入(readmittance)のための、改良されたシステムおよび方法が当技術分野では求められている。

概要

衛星シグマを平均し、除外衛星測定値を差分補正および完全性監視に再入するためのシステムおよび方法を提供する。方法は、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算するブロックであって、第1RFI基準平均シグマが、除外衛星測定値に対するシグマを含み、第2RFI基準平均シグマが、除外衛星測定値に対するシグマを含まない、ブロックと、第1RFI基準平均シグマが第2RFI基準平均シグマ以下であるとき、除外衛星測定値を差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視のいずれかに再入するブロックとを含む。

目的

本発明の実施形態は、衛星シグマを平均し、除外衛星測定値を差分補正および完全性監視に再受入するためのシステムおよび方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

無線周波数干渉の存在において衛星シグマを平均し、除外衛星測定値再入する方法であって、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算するブロックであって、前記第1RFI基準平均シグマが、前記除外衛星測定値に対するシグマを含み、前記第2RFI基準平均シグマが、前記除外衛星測定値に対する前記シグマを含まない、ブロック(202)と、前記第1RFI基準平均シグマが前記第2RFI基準平均シグマ以下であるとき(204)、前記除外衛星測定値を差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視のいずれかに再入するブロック(206)と、を含む、方法。

請求項2

請求項1記載の方法において、前記第1RFI基準平均シグマおよび前記第2RFI基準平均シグマを計算するブロックが、以下の式に従い、ここで、Nは衛星であり、M[j]は、複合衛星測定値を計算するために使用される地上型衛星補強システム局における基準受信機の数に等しく、σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応し、または、ここで、Nは衛星(114)であり、M[j]は、前記地上型衛星補強システム局(102)における基準受信機の数に等しく、σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機(104)からの衛星測定値に対するシグマに対応する、方法。

請求項3

地上型衛星補強システム局(102)であって、少なくとも1つの基準受信機(104)と、少なくとも1つのメモリデバイス(108)と、前記少なくとも1つの基準受信機(104)と前記少なくとも1つのメモリ・デバイス(108)とに通信可能に結合された少なくとも1つの処理デバイス(106)であって、第1RFI基準平均シグマが、第2RFI基準平均シグマ以下であるときを判定し、前記第1RFI基準平均シグマが前記除外衛星測定値に対するシグマを含み、前記第2RFI基準平均シグマが前記衛星測定シグマに対する前記シグマを含まず、前記第1RFI基準平均シグマが前記第2RFI基準平均シグマ以下であるとき、前記除外衛星測定値を差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視のいずれかに再入する、ように構成される、少なくとも1つの処理デバイス(106)と、を含む、地上型衛星補強システム局(102)。

背景技術

0001

[0001]全地球航法衛星システム(GNSS受信機は、衛星からの信号を受信する。このGNSS受信機は、これら同じ信号の複製を同時に生成する。送信信号を受信するとき、GNSS受信機は、衛星信号がGNSS受信機に到達するのに要する時間に基づいて、衛星距離測定値を計算する。しかしながら、これらの距離測定値は、擬似距離測定値(pseudorange measurement)である。何故なら、GNSS受信機は、受信機におけるクロックのずれのために、衛星と正確に同時には複製を生成しないからである。

0002

[0002] ある実施形態では、GNSS受信機が地上型衛星補強システム(GBAS)の一部であることが可能である。GBAS局は、1組のGNSS受信機を含む。本明細書では、これらを基準受信機RR:reference receiver)とも呼び、正しいデータを他のGNSS受信機に供給するのに役立つ。更に具体的には、GBAS局は、衛星とGNSS受信機との間における既知の距離と、計算した擬似距離(pseudorange distance)とを比較する。次いで、この差に基づいて、GBAS局は、衛星信号に対する補正データを、この補正データに対する1−シグマと共に計算することができる。ついで、この情報は、他のGNSS受信機がそれら自体の位置を計算するときに補助するために、これらのGNSS受信機にブロードキャストされる。この種のブロードキャストを、タイプ1ブロードキャストとも呼ぶ。その結果、GBAS局は、GNSSにおけるGNSS受信機の位置精度を高めることができ、これは、正確な航空機進入を含む、多くの用途に有益である。

0003

[0003] GBAS局に含まれるRRは、ブロードキャスト無線周波数干渉RFI)を受ける可能性があり、補正データの精度に影響を及ぼすおそれがある。例えば、汎地球測位システム(GPS)のRR(即ち、米国における衛星システムに組み込まれたRR)が、GPS L1(1575.42MHz)帯域内において−110.5dBm/MHzのパワー密度ベル超過する干渉ブロードキャスト信号を受けると、このGPS RRには、全ての追跡衛星にわたって信号対ノイズ比(C/N0)の低下が生ずる。ここではGPSを一例として使用するが、Galileo等のような他の衛星システムも、干渉ブロードキャスト信号によって同様の影響を受ける可能性がある。最低動作レベルよりも低いC/N0値を有する衛星信号によって計算された衛星測定値は、差分補正信号の形成における使用から除外され、更にGBAS局のある完全性監視機能(integrity monitoring function)における使用から除外される。場合によっては、ある時間期間の後、干渉ブロードキャスト信号のパワーが低下し、および/または衛星信号のC/N0が上昇することがある。すると、どのくらい素早くそしてどのくらいの確実度で、除外された衛星測定値を差分補正データおよび完全性監視に再度受け入れる(reaccept)べきかという問題が生ずる。

0004

[0004] 以上で述べた理由、および本明細書を読んで理解したときに当業者には明白となる、以下で述べる理由のために、GBASの差分補正データおよび完全性監視における除外衛星測定値の再入(readmittance)のための、改良されたシステムおよび方法が当技術分野では求められている。

0005

[0005] 本発明の実施形態は、衛星シグマを平均し、除外衛星測定値を差分補正および完全性監視に再受入するためのシステムおよび方法を提供する。
[0006] 一実施形態では、方法は、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算するブロックであって、第1RFI基準平均シグマが、除外衛星測定値に対するシグマを含み、第2RFI基準平均シグマが、除外衛星測定値に対するシグマを含まない、ブロックと、第1RFI基準平均シグマが第2RFI基準平均シグマ以下であるとき、除外衛星測定値を差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視のいずれかに再入するブロックとを含む。

図面の簡単な説明

0006

[0007] 図面は実施形態例を図示するに過ぎず、したがって範囲を限定するように解釈してはならないことを理解の上で、添付図面の使用により、実施形態例について更に具体的にそして詳細に説明する。
図1は、衛星信号を平均し、除外衛星測定値を差分補正または完全性監視あるいは双方に再入するシステム例のブロック図である。
図2は、衛星信号を平均し、除外衛星測定値を差分補正または完全性監視あるいは双方に再入する方法例の流れ図である。

0007

[0010] 慣例にしたがって、種々の説明する特徴は、同じ拡縮率で描かれるのではなく、本システムに関連する特徴を強調するように描かれることとする。

実施例

0008

[0011] 以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付図面を参照する。添付図面には、特定の実例的実施形態が例示として示される。しかし、他の実施形態を利用してもよいこと、そして論理的、機械的、および電気的変更が行われてもよいことは理解されよう。更に、図面および明細書において紹介する方法は、個々のステップを実行してもよい順序を限定するように解釈してはならない。以下の詳細な説明は、したがって、限定的な意味で捕らえてはならない。
1.序言
[0012] 以上で論じたように、RR受信機があるパワー密度レベルを超過する干渉ブロードキャスト信号を受信するとき、最低動作レベル未満のC/N0を有する衛星信号を使用するRRによって生成される測定データは、もはや差分補正データに含まれず、GBAS局によってある種の完全性監視には使用されない。本開示の実施形態は、基準受信機にわたって衛星測定シグマを平均し、除外衛星測定値を計算するときに使用される衛星信号のC/N0およびRFIに基づく平均測定シグマに基づいて、除外衛星測定値を再入するために1組の規則提示する。本明細書において論ずる実施形態は、スムージングフィルタリセットしこれらが再度収束するのを待つよりも素早い、除外衛星測定値の再入プロセスを得ることができる。再度収束するには2分以上もかかる可能性がある。
II.除外衛星測定値を差分補正および完全性監視に再受入するためのシステム
[0013]図1は、衛星信号を平均し、除外衛星測定値を差分補正または完全性監視あるいは双方に再入するシステム例100のブロック図である。少なくとも1つの実施形態では、GNSS衛星114は、GPS、GLONASS、Galileoシステム、Compassシステム等の一部として、信号をGBAS局102に供給する。これらの信号は、GBAS局102に含まれる1つ以上の基準受信機(RR)104によって受信される。次いで、これらの信号は、衛星測定値を計算するためにRR104によって使用される。各衛星測定値には、分散(variance)が伴う。本明細書では、これをシグマ(sigma)とも呼ぶ。RR104の衛星測定値およびRRの既知の位置を比較することによって、補正データを計算し、地上局ブロードキャスト(本明細書では、タイプ1ブロードキャストとも呼ぶ)において、GBAS局102によって、航空機の受信機116のようなGNSS衛星114を使用して他の受信機に送ることができる。更に、衛星測定値は、GBAS局102のために完全性監視においても使用することができる。実施形態例では、GBAS局102に含まれる4つのRRがある。しかしながら、ある実施形態では、それよりも多いまたは少ないRR104をGBAS局102に含めることができる。

0009

[0014] システム100において、干渉信号源118が、GPS L1(1575.42MHz)帯域内において約−110.5dBm/MHzのパワー密度レベルを超過する干渉ブロードバンド信号にRR104を晒す(subject)と、RR104には全ての追跡衛星114にわたって信号対ノイズ比(C/N0)の急激な低下が起こる。C/N0閾値未満の衛星信号を使用してRR104によって計算された衛星測定値はいずれも、他の受信機への差分補正ブロードキャスト(即ち、タイプ1ブロードキャスト112)における使用から除外され、更に、RR104が干渉ブロードバンド信号を受けている間GBAS局102による完全性監視における使用からも除外される。しかしながら、スムージング・フィルタを再起動すると測定再受入(reacceptance)が遅れるので、除外された衛星測定値がスムージングされ続ける。約−110.5dBm/MHzのパワー密度レベルの干渉ブロードバンド信号を一例として使用するが、他のパワー密度でも、タイプ1ブロードキャストおよび/または完全性監視における衛星測定値の除外に至る場合もあり得る。更に、干渉ブロードバンド信号に基づく衛星測定値の除外は、タイプ1ブロードキャストおよび/または完全性監視において衛星測定値が除外され得る理由の一例に過ぎず、他の理由から衛星信号が除外される可能性もあり、この例は限定を意味するのではない。

0010

[0015]RR104の衛星測定値が、タイプ1ブロードキャスト集合(broadcast set)および/または完全性監視における使用から除外されたとき、システム100における処理デバイス106は、メモリ108に格納された平均および再入(readmittance)命令110に基づいて、除外衛星測定値を再受入するように構成されている。ある実施形態では、平均および再入命令110は、別々のタイプ1ブロードキャスト平均および再入命令110Aと、完全性監視平均および再入命令110Bとを含む。実施形態例では、タイプ1ブロードキャスト平均および再入命令110Aおよび完全性監視平均および再入命令110Bは同一ではない。しかしながら、ある実施形態では、これらは同じ命令であってもよい。本開示では、タイプ1ブロードキャスト平均および再入命令110Aについて最初に論じ、その後完全性監視平均および再入命令110Bについて論ずる。

0011

[0016]処理デバイス106およびメモリ108は、GBAS局102に含まれるように示されているが、ある実施形態では、処理デバイスおよびメモリ108がGBAS局102の外部に配置されてもよい。
A.タイプ1ブロードキャスト平均および再入命令
[0017] 前述のように、タイプ1ブロードキャストは、GNSSにおける受信機の計算された位置を精細化するために、これらの受信機にブロードキャストされる。更に具体的には、GBAS局102におけるRRの計算された位置と、これらのRRの既知の位置との差に基づいて、GBAS局102は、衛星信号に対する補正データを、この補正データに対する分散と共に計算することができる。次いで、この情報は、他のGNSS受信機に、これら自体の位置を計算するときに補助するために、ブロードキャストされる。

0012

[0018] 一般に、実施形態例では、タイプ1ブロードキャスト平均および再入命令110Aは、衛星測定値を計算するために使用される衛星信号が、瞬時低パワーILP)再入レベルよりも高い瞬時C/N0を有するときにのみ、除外された衛星測定値をタイプ1ブロードキャストに再度含ませる。除外された衛星測定値が瞬時低パワー(ILP)再入レベルよりも高い瞬時C/N0を有することを要求するのに加えて、タイプ1ブロードキャスト平均および再入命令110Aは、RFI基準平均シグマが衛星測定値に対するシグマを含むときには、RFI基準平均シグマが衛星測定値に対するシグマを含まないときよりも、RFI基準平均シグマ(以下で論ずる実施形態にしたがって計算される)が低いことも要求することができる。(前述のように各衛星測定値には、それぞれのシグマが関連付けられている。)例えば、第1RR104の衛星測定値がタイプ1ブローキャストから除外されており、第1RR104の衛星測定シグマがタイプ1ブロードキャストに含まれないと仮定すると、タイプ1ブロードキャストは、σ0に等しいRFI基準平均シグマ(即ち、標準偏差)を有する。つまり、第1RR104から除外された衛星測定値がタイプ1ブロードキャストに再入されるためには、除外された衛星測定値のシグマを含むRFI基準平均シグマ(σ1と呼ぶ)が、除外衛星測定値データを含まないRFI基準平均シグマ(σ2と呼ぶ)以下でなければならない。即ち、σ1≦σ2となる。どのようにRFI基準平均シグマをRR104のグループ毎に計算するか論ずる前に、垂直保護限界(VPL)および水平保護限界(LPL)について論ずる。何故なら、これらは、RR104のグループに対してRFI基準平均シグマを決定するときに必要になる(play into)からである。
1.RFI基準平均シグマにおいて使用するためのVPLおよびLPLの計算
[0019] 周知のように、H0仮説は、差分補正を計算するために使用される衛星測定値(信号および受信機の測定値双方を含む)内には誤り(fault)がない状況を想定する。H0仮説の下で、垂直保護レベル(VPL)および水平保護レベル(LPL)を、以下の式にしたがって計算する。

0013

0014

[0020] H1仮説では、1つ以上の衛星測定値に誤りがあり、地上局において使用されるRR104の1つが原因で起こったという状況を想定し、以下の式にしたがってVPLおよびLPLを計算する。

0015

0016

ここで、

0017

0018

[0021] 以上の式において、jは測距起点(ranging source)インデックスであり、Kffmdは、以下の表にしたがって、無欠陥欠落検出(fault-free missed detection)の確率を決定する乗数である。

0019

0020

ここで、M[j]は、ナビゲーション解決に使用されたj番目の測距起点に対する差分補正を決定するために擬似距離測定値が使用された地上局102のRR104の数に等しく、Mffmdは最大M[j]に等しい。Kmdは、以下の表にしたがって、地上サブシステムが故障したと想定したときに失われる検出の確率を決定する乗数(単位なし)である。

0021

0022

ここで、Mmdは、最小M[j]に等しい。Bj[m]は、タイプ1メッセージにおいて示されるj番目の測距起点に対するB値メートル単位)である。s0,0は、正確な進入誘導出力の生成において使用される、進入サービス・タイプ(Approach Service Type)依存加重最小二乗保護行列Sのエレメントである。σ2j=σ2pr.gnd.j+σ2tropo.j+σ2pr.air.j+σ2iono.j、ここで、σ2pr.gnd.jは、アクティブな進入サービス・タイプに依存し、σ2tropo.jは衛星jに対する残留対流圏不確実性(メートル単位)であり、σ2pr.air.jは、衛星jに対する総合補正後)無欠陥空中浮揚誤差項であり、σ2iono.jは、衛星jに対する残留電離層不確実性(メートル単位)である。

0023

0024

DV、DLは、アクティブな進入サービス・タイプに依存するパラメータである。
[0022] 上のσ2j,H1についての式(formula)からわかるように、この式(equation)は、異なるRR104においてσが等しく、相関付けられていないことを想定する。しかしながら、一部のRR104が干渉信号源118によるブロードバンド干渉によって影響を受けるとき、ここで問題となり、このような想定は有効でなくなる。したがって、RFI基準平均規則がH0およびH1保護レベルの双方を範囲に含むことを確保するために、タイプ1ブロードキャストにおいて使用されるRR104の数に対して、より大きなRFI基準平均シグマを有する保護レベルを選択する。σ2tropo.j、σ2pr.air.j、σ2iono.jは、ここで開示する実施形態には関係なく、したがって、簡略化のために以下の論述ではこれらを省略し、衛星測定シグマσ2jをどのように計算するかについて論ずるときに、σ2pr.gnd.jに言及する。
2.タイプ1ブロードキャストに対するRFI基準平均シグマの計算
[0023] 従来の実施態様では、異なるRR104からの衛星測定シグマを二乗平均和(RSS)において組み合わせる。しかしながら、優勢なブロードバンドが存在しており、衛星測定値がRR104間で相関付けられる可能性があるので、異なるRR104からの衛星測定シグマを従前のRSSにおいて組み合わせることはできない。更に、RR104からの衛星測定シグマは小さく、異なるRR104からの他の衛星測定シグマは大きいという場合もあり、空中浮揚GBAS受信機において使用される想定に合わない。したがって、RSSは常に異なるRR104からの衛星測定シグマを組み合わせる最良方策であるとは限らず、以下では異なる平均技法について論ずる。

0025

[0024] 以下の論述では、衛星j上におけるRR104の数をM[j]と定義する。平均規則がH0およびH1保護レベル双方を範囲に含むことを確保するために、H0についてσ2pr.gnd.jを計算するために平均されるM[j]RR104は、ブロードバンド干渉に関して可能な限り最悪な状態で構成されると想定する。同様に、H1についてσ2pr.gnd.jを計算するために平均されるM[j]−1も、ブロードバンド干渉に関して可能な限り最悪な状態で構成されると想定する。即ち、最も大きな衛星測定シグマを有する対が相関付けられるように、最も小さい衛星測定シグマを有するRR104は、ブロードバンド干渉による影響を受ける最も大きな衛星測定シグマを有するM[j]−1台のRR104によって監視される。先のσ2j,H1についての式における軽減係数M[j]/(M[j]−1)が空中浮揚システムに適用されるので、結果的に得られるH1分散を係数M[j]/(M[j]−1)で除算して、計算されたH1分散がσ2j,H1についての式において再現されるようにすることができる。すると、タイプ1ブロードキャスト平均および再入命令110Aによって決定されるσ2pr.gnd.jは、計算されたH0およびH1シグマの内大きな方となる。その結果、実施形態例では、タイプ1ブロードキャスト平均および再入命令110Aは、σ2pr.gnd.jを計算するために次の規則を含む。

0026

[0025] 2台のRR104の場合、即ち、M[j]=2では、M[j]/(M[j]−1)=2を暗示し、GBAS局102における2台のRR104が、タイプ1ブロードキャストにおける使用から除外されており、異なるRR104からのシグマ(衛星jに対する)が、σ1<σ2となるように順番に並べられる。すると、σ2pr.gnd.jは以下と等しくなる。

0027

0028

ここで、第1項は、H0保護レベルに対するシグマに対応し、第2項はH1保護レベルに対するシグマに対応する。上および下の式におけるetc.は、自然な信号の変形、公称加速度(nominal acceleration)等というような、他の無関係の寄与を含む。

0029

[0026] M[j]=3の場合、M[j]/(M[j]−1)=3/2を暗示し、異なるRR104からのシグマ(衛星jに対する)は、σ1<σ2<σ3となるように順番に並べられ、以下に等しい。

0030

0031

同様に、第1項は、H0保護レベルに対するシグマに対応し、第2項はH1保護レベルに対するシグマに対応する。
[0027] M[j]=4の場合、M[j]/(M[j]−1)=4/3を暗示し、異なるRR104からのシグマ(衛星jに対する)は、σ1<σ2<σ3<σ4となるように順番に並べられる。

0032

0033

同様に、第1項は、H0保護レベルに対するシグマに対応し、第2項はH1保護レベルに対するシグマに対応する。
[0028] 要約すると、タイプ1ブロードキャスト平均および再入命令110Aは、N番目の衛星、M[j]RR104、および以下のようにσ1<σ2<σ3<σ4と順番に並べられた異なるRR104に対するシグマについて、σ2pr.gnd.jを計算するために、以下の命令を含む。

0034

0035

開示全体にわたり、ブロードバンド・シグマ、σ2BBも参照する。ここで、σ2BB=σ2pr.gnd.j−etc.である。したがって、

0036

0037

以上で論じた式からわかるように、σの上付き文字は、σの指数ではない。σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応する。
3.タイプ1ブロードキャストにおける衛星測定値の再入
[0029] 更に、前述のように、実施形態例では、タイプ1ブロードキャスト平均および再入命令110Aは、除外された衛星測定値を生成したRR104に対するシグマを含むσ2pr.gnd.jが、除外した衛星測定値を生成したRR104に対するシグマを含まないσ2pr.gnd.j以下であるときに、先の平均規則にしたがって、タイプ1ブロードキャストにおけるRR104の除外衛星測定値を再入するための命令も含む。除外された衛星測定値を生成したRR104に対するシグマを含むσ2pr.gnd.jを、ここでは、第1RFI基準平均シグマ(RFI based averaged sigma)とも呼び、除外した衛星測定値を生成したRR104に対するシグマを含まないσ2pr.gnd.jを、ここでは、第2RFI基準平均シグマとも呼ぶ。一例として、ブロードキャストにおいて除外衛星測定値を使用する試みを行うとき、M[j]=3に対するσ2pr.gnd.j(即ち、第1RFI基準平均シグマ)がM[j]=2に対するσ2pr.gnd.j(即ち第2RFI基準平均シグマ)以下である場合、除外衛星測定値をブロードキャストに再入することが許される。実施形態例では、以上のσ2pr.gnd.jについての式を使用して再入について検査するために、タイプ1ブロードキャスト平均および再入命令110Aは、最も小さい衛星測定シグマを有する測定値を最初に再入のために検査する命令を含むことができる。再入が成功である場合、次に小さい衛星測定シグマを有する測定値を検査することによって、このプロセスを繰り返すことができる。ある実施形態では、本プロセスは、本プロセスが衛星測定値を再入しないまで、または除外衛星測定値が全て再入され終えるまで、継続する。周知のように、タイプ1ブロードキャストでは、少なくとも2つのRR104測定値がブロードキャストに含まれる必要がある。これが、M[j]=1が示されない理由である。
B.完全性監視平均および再入命令
[0030] 前述のように、システム100は、完全性監視平均および再入命令110Bも含み、これは除外衛星測定値を完全性監視に再入できるときを判定する。完全性監視は、次のシグマ変形監視(SDM)、コード−搬送波間ダイバージェンス(CCD:code-carrier divergence)監視、CCDハイパス監視、およびキャリアレート監視を含むが、これらに限定されるのではない。実施形態例では、そして以上と同様に、特定の完全性監視機能に再度含まれるためには、完全性監視平均および再入命令110Bは、測定値の瞬時C/N0がILP再入レベルよりも高いことを要求することができる。ILP再入レベルの一例は、32+6.0*√ブロードバンド・ノイズ分散+(ブロードバンド以外のキャリア対ノイズ分散/衛星ビヒクルの数))となる。更に、実施形態例では、完全性監視平均および再入命令110Bは、測定値のノイズ分散がそれぞれの監視に対する容認可能レベル未満であることを要求することもできる。この条件は、完全性監視のタイプによって異なる可能性があり、それに応じて調節することができる。更に、実施形態例では、完全性監視平均および再入命令110Bは、衛星測定シグマを含む監視のRFI基準平均シグマ(σmon,j)が、衛星測定シグマを含まないσmon,jよりも低いことを要求することもできる。ここでは、衛星測定シグマを含むσmon,jを第1RFI基準平均シグマとも呼び、ここでは、衛星測定シグマを含まないσmon,jを第2RFI基準平均シグマとも呼ぶ。
1.完全性監視に対するRFI基準平均シグマの計算
[0031] 衛星Nに対するσMon,jを計算するために、完全性監視平均および再入命令110Bは、は、以下の命令を含むことができ、ここで、σ1<σ2<σ3<σ4である。

0038

0039

前述と同様に、σの上付き文字はσの指数ではない。σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応する。
2.完全性監視における衛星測定値の再入
[0032] 一例として、第1RR104に対する衛星測定値が完全性監視から除外されると仮定する。除外された衛星測定値を完全性監視に再入できるか否か判定するために、完全性監視平均および再入命令110Bは、除外衛星測定監視シグマを含むσMon,jが、除外衛星測定監視シグマを含まないσMon,j以下であるか否か判定する。以下である場合、除外された衛星測定値を完全性監視に再入することができる。実施形態例では、RR104j上における衛星Nに対する各完全性監視のシグマを連続的に計算する。1つの測定値が除外される場合、この測定値が再入判断基準を満たすまで、再入のために連続的にこれを検査する。

0040

[0033] 更に、実施形態例では、完全性監視平均および再入命令110Bは、同じ衛星に対して多数の衛星測定値が除外されるとき、最も小さい監視シグマを含む衛星測定値を最初に再入のために検査することができる。再入が成功である場合、次に小さい監視シグマを含む衛星測定値を検査することによって、このプロセスを繰り返す。ある実施形態では、プロセスが衛星測定値を再入し損ねるまで、または除外された全ての衛星測定値が再入され終えるまで、このプロセスを繰り返す。先の式からわかるように、少なくとも2つのRR104を必要とするタイプ1ブロードキャストとは異なり、1つのRR104に対する監視が可能である。
III.除外衛星測定値を差分補正および完全性監視に再入する方法
[0034]図2は、衛星測定シグマを平均し、除外衛星測定値をタイプ1ブロードキャストまたは完全性監視あるいは双方に再入するための方法例200の流れ図である。この方法は、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算するブロックを含み、第1RFI基準平均シグマは、除外衛星測定値に対するシグマを含み、第2RFI基準平均シグマは、除外衛星測定値に対するシグマを含まない(ブロック202)。前述と同様、除外衛星測定値は衛星測定シグマを有し、この除外衛星測定値を生成した基準受信機を、地上型衛星補強システム(GBAS)局に含むことができる。ある実施形態では、基準受信機およびGBAS局は、先に論じたRR104およびGBAS局102と同じ特性の一部または全部を有することができる。他の例として、GBAS局に含まれる基準受信機の数が、実施形態例では、2、3、または4である。しかしながら、基準受信機の数は、他の実施形態では、それよりも多くても少なくてもよい。同様に、ある実施形態では、基準受信機の衛星測定値が、先に論じた衛星測定値と同じ特性の一部または全部を有することができる。例えば、基準受信機の衛星測定値を、受信機に差分補正を決定するとき、または完全性監視において使用することができる。

0041

[0035] ある実施形態では、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマは、図1において先に論じた第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマと同じ特性の一部または全部を有することができる。一例として、ある実施形態では、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマは、地上ブロードキャスト・シグマである。例えば、ある実施形態では、次の式にしたがって、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマの計算を行うことができる。

0042

0043

ここで、Nは衛星であり、M[j]は、複合衛星測定値(combined satellite measurement)を計算するために使用される地上型衛星補強システム局における基準受信機の数に等しく、σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応する。

0044

[0036] 更に、他の例として、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマは、地上監視シグマであることも可能である。この例では、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマの計算は、次の式にしたがって行うことができる。

0045

0046

ここで、Nは衛星であり、M[j]は、複合衛星測定値を計算するために使用される地上型衛星補強システム局における基準受信機の数に等しく、σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応する。

0047

[0037]ブロック202において第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算した後、ブロック204において、2つのRFI基準平均シグマを比較する。第1RFI基準平均シグマが第2RFI基準平均シグマ以下である場合、方法200はブロック206に進む。しかしながら、第1RFI基準平均シグマが第2RFI基準平均シグマよりも大きい場合、本方法はブロック202に戻る。これは、除外された衛星測定値に対するシグマが、RFI基準平均シグマを再入できない程過度劣化させる状況を表す。

0048

[0038] 更に、方法200は、第1RFI基準平均シグマが第2RFI基準平均シグマ以下であるときに、除外衛星測定値を差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視に再入するブロックを含む(ブロック206)。以上と同様、ブロック202において計算した第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを使用して、第1RFI基準平均シグマが第2RFI基準平均シグマ以下であるか否か判定することができる。

0049

[0039] ある実施形態では、方法200は、更に、除外衛星測定値のRFIベース信号ノイズ比が、瞬時パワー閾値(ILP)以上であるときを判定するブロックを含むことができる。ある実施形態では、C/N0がILPよりも大きい場合、ブロック206において除外衛星測定値を再入することができる。しかしながら、除外衛星測定値のCN0がILPよりも小さい場合、方法200はブロック202に戻ることができる。これは、除外衛星測定値に使用された衛星信号が、再入されるには未だ低すぎるという状況を表す。

0050

[0040] 他の実施形態では、方法200は、更に、除外衛星測定値のノイズ分散がそれぞれの再入レベル以下であるときを判定してもよい。他の実施形態では、ノイズ分散がそれぞれの再入レベル以下である場合、ブロック206において、除外衛星測定値を再入することができる。しかしながら、ノイズ分散がそれぞれの再入レベルよりも大きい場合、方法200はブロック202に戻ることができる。

0051

[0041] ある実施形態では、方法200は、更に、基準受信機の衛星測定値が信号対ノイズ閾値よりも低いとき、衛星測定値を差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視から除外するブロックも含むことができる。更に、ある実施形態では、方法200は、更に、1つよりも多い除外衛星測定値に対して方法200を実行するブロックを含んでもよい。ある実施形態では、地上型衛星補強システム局において1つよりも多い除外衛星測定値がある場合、最も小さいシグマを有する除外衛星測定値に対して最初に方法200を実行することができる。この除外衛星測定値が再入される場合、次に小さな対応するシグマを有する除外衛星測定値に対して、方法200を実行することができる。

0052

[0042] 本システムおよび方法において使用されるメモリは、プロセッサ読み取り可能命令またはデータ構造の格納に使用される任意の適した有形および非一時的プロセッサ読み取り可能媒体とすることができる。適したメモリには、フューズツエナーザップダイオード、または消去可プログラマブルリードオンリー・メモリを含むことができるが、これらに限定されるのではない。

0053

[0043] 本システムおよび方法において使用される制御ロジックは、当業者には周知のソフトウェアファームウェアハードウェア、または任意の適したその組み合わせを使用して実現することができる。これらは、特殊設計された特定用途集積回路ASIC)またはフィールド・プログラマブル・ゲートアレイFPGA)によって補足すること、またはこれらに組み込むこともできる。また、処理デバイスは、本方法およびシステムにおいて使用される種々のプロセス・タスク、計算、および制御機能を実行するために、ソフトウェア・プログラム、ファームウェア、または他のコンピュータ読み取り可能命令によって、機能を含むこともできる。

0054

[0044] 本方法は、少なくとも1つのプロセッサによって実行される、プログラム・モジュールまたはコンポーネントのような、コンピュータ実行可能命令によって実現することができる。一般に、プログラム・モジュールは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、データ・コンポーネント、データ構造、アルゴリズムなどを含み、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データ型実装する。

0055

[0045] 本明細書において説明した方法の動作において使用される種々のプロセス・タスク、計算、および他のデータの生成を実行するための命令は、ソフトウェア、ファームウェア、あるいは他のコンピュータまたはプロセッサ読み取り可能命令によって実現することができる。これらの命令は、通例、コンピュータ読み取り可能命令またはデータ構造の格納に使用されるコンピュータ読み取り可能媒体を含む、任意の適したコンピュータ・プログラム製品上に格納される。このようなコンピュータ読み取り可能媒体は、汎用または特殊目的コンピュータあるいはプロセッサ、または任意のプログラミングロジックデバイスによってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体とすることができる。
実施形態例
[0046] 例1は、無線周波数干渉の存在において衛星シグマを平均し、除外衛星測定値を再入する方法を含む。この方法は、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算するブロックであって、第1RFI基準平均シグマが、除外衛星測定値に対するシグマを含み、第2RFI基準平均シグマが、除外衛星測定値に対するシグマを含まない、ブロックと、第1RFI基準平均シグマが第2RFI基準平均シグマ以下であるとき、除外衛星測定値を差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視のいずれかに再入するブロックとを含む。

0056

[0047] 例2は、例1の方法を含み、更に、除外衛星測定値の信号対ノイズ比が、瞬時パワー閾値以上であるときを判定するブロックを含む。
[0048] 例3は、例1〜2のいずれかの方法を含み、更に、除外衛星測定値のノイズ分散が、それぞれの監視再入レベル以下であるときを判定するブロックを含む。

0057

[0049] 例4は、例1〜3のいずれかの方法を含み、地上型衛星補強システム局において1つよりも多い除外衛星測定値がある場合、この方法は、最少のRFI基準平均シグマを有する除外衛星測定値に対して最初に実行される。

0058

[0050] 例5は、例1〜4のいずれかの方法を含み、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマは、地上ブロードキャスト・シグマである。
[0051] 例6は、例5の方法を含み、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算するブロックが、以下の式、

0059

0060

に従い、
ここで、Nは衛星であり、M[j]は、複合衛星測定値を計算するために使用される地上型衛星補強システム局における基準受信機の数に等しく、σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応する。

0061

[0052] 例7は、例1〜6のいずれかの方法を含み、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマは、地上監視シグマである。
[0053] 例8は、例7の方法を含み、記第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算するブロックが、以下の式、

0062

0063

に従い、
ここで、Nは衛星であり、M[j]は、複合衛星測定値を計算するために使用される地上型衛星補強システム局における基準受信機の数に等しく、σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応する。

0064

[0054] 例9は、地上型衛星補強システム局を含み、少なくとも1つの基準受信機と、少なくとも1つのメモリ・デバイスと、少なくとも1つの基準受信機と少なくとも1つのメモリ・デバイスとに通信可能に結合された少なくとも1つの処理デバイスとを含む。少なくとも1つの処理デバイスは、第1RFI基準平均シグマが、第2RFI基準平均シグマ以下であるときを判定し、第1RFI基準平均シグマが除外衛星測定値に対するシグマを含み、第2RFI基準平均シグマが、衛星測定シグマに対するシグマを含まず、第1RFI基準平均シグマが第2RFI基準平均シグマ以下であるとき、除外衛星測定値を差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視のいずれかに再入するように構成される。

0065

[0055] 例10は、例9の地上型衛星補強システム局を含み、少なくとも1つの処理デバイスが、更に、除外衛生測定値の信号対ノイズ比が瞬時パワー閾値よりも高いときを判定するように構成される。

0066

[0056] 例11は、例9〜10のいずれかの地上型衛星補強システム局を含み、少なくとも1つの処理デバイスが、更に、除外衛生測定値のノイズ分散がそれぞれの監視再入レベル以下であるときを判定するように構成される。

0067

[0057] 例12は、例9〜11のいずれかの地上型衛星補強システム局を含み、少なくとも1つの基準受信機が、2台、3台、または4台の基準受信機を含む。
[0058] 例13は、例9〜12のいずれかの地上型衛星補強システム局を含み、地上型衛星補強システム局に1つよりも多い除外衛星測定値がある場合、第1RFI基準平均シグマが第2RFI基準平均シグマ以下であるとき、少なくとも1つの処理デバイスが、最も小さいRFI基準平均シグマを有する除外衛星測定値を最初に差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視のいずれかに再入するように構成される。

0068

[0059] 例14は、例9〜13のいずれかの地上型衛星補強システム局を含み、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマが、地上ブロードキャスト・シグマである。

0069

[0060] 例15は、例14の地上型衛星補強システム局を含み、少なくとも1つの処理デバイスが、以下の式にしたがって、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算する。

0070

0071

ここで、Nは衛星であり、M[j]は、地上型衛星補強システム局における基準受信機の数に等しく、σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応する。

0072

[0061] 例16は、例9〜15のいずれかの地上型衛星補強システム局を含み、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマが、地上監視シグマである。
[0062] 例17は、例16の地上型衛星補強システム局を含み、少なくとも1つの処理デバイスが、以下の式にしたがって、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均シグマを計算する。

0073

0074

ここで、Nは衛星であり、M[j]は、地上型衛星補強システム局における基準受信機の数に等しく、σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応する。

0075

[0063] 例18は、非一時的コンピュータ読み取り可能媒体を含み、第1RFI基準平均衛星測定シグマを第2RFI基準平均衛星シグマと比較し、第1RFI基準平均衛星シグマが第2RFI基準平均シグマ以下であるときに、除外した基準受信機の衛星測定値を差分補正ブロードキャストまたはそれぞれの完全性監視のいずれかに再入するために記録されたコンピュータ・プログラム・ロジックを含む。

0076

[0064] 例19は、例18の非一時的コンピュータ読み取り可能媒体を含み、第1RFI基準平均シグマおよび第2RFI基準平均衛星測定シグマが、以下の式の内少なくとも1つを使用して計算される。

0077

0078

ここで、Nは衛星であり、M[j]は、複合衛星測定値を計算するために使用される地上型衛星補強システム局における基準受信機の数に等しく、σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応する。

0079

[0065] 例20は、例18〜19のいずれかの非一時的コンピュータ読み取り可能媒体を含み、第1RFI基準平均衛星測定シグマおよび第2RFI基準平均衛星測定シグマの計算が、以下の式に従う。

0080

0081

ここで、Nは衛星であり、M[j]は、複合衛星測定値を計算するために使用される地上型衛星補強システム局における基準受信機の数に等しく、σ1、σ2、σ3、σ4の各々は、σ1<σ2<σ3<σ4となるようにそれぞれの基準受信機からの衛星測定値に対するシグマに対応する。

0082

[0066] 以上、本明細書では特定的な実施形態について例示し説明したが、同じ目的を達成すると思量される構成はいずれも、図示した特定的な実施形態と交換されてもよいことは、当業者には認められよう。したがって、本発明は特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることを、明白に意図している。

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