特許 5700908 衛星信号から導かれるドリフト推定を使用したＧＰＳ受信機の調整可能クロック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5700908

(24)【登録日】2015年2月27日

(45)【発行日】2015年4月15日

(54)【発明の名称】衛星信号から導かれるドリフト推定を使用したＧＰＳ受信機の調整可能クロック

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/14 20060101AFI20150326BHJP

   G01C 21/28 20060101ALI20150326BHJP

   G08G 1/0969 20060101ALI20150326BHJP

【ＦＩ】

   G01S5/14

   G01C21/28

   G08G1/0969

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2008-501873(P2008-501873)

(86)(22)【出願日】2006年1月24日

(65)【公表番号】特表2008-537103(P2008-537103A)

(43)【公表日】2008年9月11日

(86)【国際出願番号】US2006002341

(87)【国際公開番号】WO2006101582

(87)【国際公開日】20060928

【審査請求日】2008年12月5日

【審判番号】不服2013-13597(P2013-13597/J1)

【審判請求日】2013年7月16日

(31)【優先権主張番号】11/080,345

(32)【優先日】2005年3月15日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500575824

【氏名又は名称】ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100107696

【弁理士】

【氏名又は名称】西山 文俊

(72)【発明者】

【氏名】リング，ジェフリー・アール

(72)【発明者】

【氏名】スナイダー，スコット

(72)【発明者】

【氏名】アレン，クレイグ・ピー

【合議体】

【審判長】 酒井 伸芳

【審判官】 新川 圭二

【審判官】 関根 洋之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２４２２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−７７１４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G01S 5/14

G01C 21/28

G08G 1/0969

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

全地球測位衛星時間情報と、プロセッサクロック信号から導出されるプロセッサクロック情報との差の変化率であるドリフトの量を推定するステップと、前記プロセッサクロック信号はプロセッサをクロックするために使用され、
調整済みのプロセッサクロック情報を生成するために前記プロセッサクロック情報を調整して前記ドリフトの量を補償するステップと、
前記調整済みプロセッサクロック情報を使用してナビゲーション解を生成するステップと、
を備える方法。

【請求項2】

少なくとも１つの全地球測位衛星信号を受信して、全地球測位衛星時間情報を含む全地球測位衛星情報を出力するための全地球測位衛星受信機と、
ソフトウェアを実行するために前記全地球測位衛星受信機に通信できるように結合されたプログラム可能プロセッサと、
前記プログラム可能プロセッサをクロックするためにプロセッサクロック信号を出力するために前記プログラム可能プロセッサに通信できるように結合されたクロックと、を備え、
前記ソフトウェアは前記全地球測位衛星時間情報と、プロセッサクロック信号から導出されるプロセッサクロック情報との差の変化率であるドリフトの量を推定し、調整済みプロセッサクロック情報を生成するために前記プロセッサクロック信号から導出される前記プロセッサクロック情報を調整して前記ドリフトの量を補償し、
前記ソフトウェアは少なくとも前記全地球測位衛星情報と前記調整済みプロセッサクロック情報の関数としてナビゲーション解を生成する、
ナビゲーションシステム。

【請求項3】

前記ソフトウェアは前記全地球測位衛星情報と前記調整済みプロセッサクロック情報を使用することにより前記ナビゲーション解を生成するために拡張形カルマンフィルタを備え、
センサ情報を生成する少なくとも１つのセンサをさらに備え、前記センサ情報の少なくとも一部は前記ソフトウェアによって処理され、
前記センサは慣性センサ情報を生成する慣性センサを備え、前記ソフトウェアは少なくとも一部の前記慣性センサ情報を使用することにより前記ナビゲーション解を生成する慣性処理ソフトウェアを備え、
前記慣性処理ソフトウェアは前記調整済みプロセッサクロック情報の関数として前記ナビゲーション解を生成し、
前記ソフトウェアは、エラー情報を生成するために全地球測位衛星時間情報から前記プロセッサクロック情報を減算し、前記エラー情報を高域フィルタ処理して高域フィルタ処理情報を生成し、前記高域フィルタ処理情報を低域フィルタ処理して低域フィルタ処理情報を生成することにより、前記プロセッサクロック情報におけるドリフトの量を推定し、
前記ソフトウェアは、合計情報を出力するために前記フィルタ処理クロックドリフト推定情報に１を加え、且つ前記調整済みプロセッサクロック情報を生成するために前記合計情報に前記プロセッサクロック情報を乗じることにより、前記調整済みプロセッサクロック情報を生成するために、前記プロセッサクロック情報を調整して前記ドリフトの量を補償する、
請求項２に記載のナビゲーションシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

以下の説明は、一般にナビゲーションシステムに関し、具体的には全地球測位システム（ＧＰＳ）技術を採用するナビゲーションシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

１つのタイプのナビゲーションシステムにおいて、ナビゲーションシステムは、時間の関数である情報に基づいてナビゲーション解（たとえば、位置および／または速度の推定）を生成する。そのようなナビゲーションシステムの１つの例において、プログラム可能プロセッサは、毎秒１回実行される積分演算を使用して位置および速度推定を生成するようにプログラムされる。連続する積分演算間の時間はまた、本明細書において、積分の「ステップサイズ」と呼ばれ、各積分演算中に実行される１つまたは複数の計算によって使用される。そのようなシステムの１つの実施態様において、ステップサイズは、プログラム可能プロセッサ（本明細書において「プロセッサクロック信号」とも呼ばれる）によって使用されるクロック信号を使用する積分演算ごとに決定される。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかし、そのような用途において、システムによって実行される積分演算は、ステップサイズのエラーに特に敏感であり、そのような用途においては、積分演算ごとにステップサイズを決定するためにプロセッサクロック信号を使用することは、プロセッサクロック情報内のクロックドリフトが原因となって、十分に正確なナビゲーション解をもたらすことができない場合もある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

１つの実施形態において、ナビゲーションシステムは、少なくとも１つの全地球測位衛星信号を受信して、全地球測位衛星情報を出力するための全地球測位衛星受信機を備える。ナビゲーションシステムはさらに、ソフトウェアを実行するために、全地球測位衛星受信機に通信できるように結合された、プログラム可能プロセッサを備える。ナビゲーションシステムはさらに、プロセッサクロック情報を出力するために、プログラム可能プロセッサに通信できるように結合された、クロックを備える。ソフトウェアは、ＧＰＳ情報を使用してプロセッサクロック情報内のドリフトの量を推定し、調整済みのプロセッサクロック情報を生成するために、ドリフトの量に対してプロセッサクロック情報を調整する。ソフトウェアは、少なくとも全地球測位衛星情報と調整済みプロセッサクロック情報の関数としてナビゲーション解を生成する。

【0005】

もう１つの実施形態において、記憶媒体に組み入れられるソフトウェアは、全地球測位衛星情報に基づいてプロセッサにプロセッサクロック情報内のドリフトの量を推定させるように動作可能で、調整済みプロセッサクロック情報を生成するためにドリフトの量に対してプロセッサクロック情報を調整し、調整済みプロセッサクロック情報を使用してナビゲーション解を生成する複数のプログラム命令を備える。

【0006】

もう１つの実施形態において、方法は、全地球測位衛星情報に基づいてプロセッサクロック情報内のドリフトの量を推定するステップと、調整済みプロセッサクロック情報を生成するためにドリフトの量に対してプロセッサクロック情報を調整するステップと、調整済みプロセッサクロック情報を使用してナビゲーション解を生成するステップとを備える。

【0007】

請求項に係る発明の各種の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に示される。その他の特徴および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかとなろう。

【発明を実施するための最良の形態】

【0008】

各種の図面において、類似した参照番号および表記は、類似した要素を示す。
図１は、ナビゲーションシステム１００の１つの実施形態を示すブロック図である。ナビゲーションシステム１００は、本明細書に説明されるシステム、装置、方法、および／または技法を実装する際の使用に適している。図１に示される特定の実施形態において、ナビゲーションシステム１００は、衛星（または同様の手段）上、衛星内、または衛星と共に使用されて、衛星のオペレーションを制御する際に使用するナビゲーション解１０２を生成する。１つの実施態様において、ナビゲーション解１０２は、システム１００またはシステム１００に関連付けられている手段の位置、速度、および加速の推定を備える。他の実施形態において、ナビゲーションシステム１００は、その他の方法および／または他のアプリケーションで実現される。

【0009】

図１に示される特定の実施形態において、ナビゲーションシステム１００は、少なくとも１つのプログラム可能プロセッサ１０４を備える。プログラム可能プロセッサ１０４は、ナビゲーションシステム１００によって実行される、本明細書に説明される機能の少なくとも一部をプログラム可能プロセッサ１０４に実行させるソフトウェア１０６を実行する。図１に示される実施形態において、ソフトウェア１０６は、プログラム可能プロセッサ１０４が実行のためにプログラム命令の少なくとも一部を読み取る記憶媒体１０８内または記憶媒体１０８上に格納される（または組み入れられる）プログラム命令を備える。ナビゲーションシステム１００はさらに、ソフトウェア１０６の実行中に、プログラム命令および／または関連付けられているデータ構造を格納するためのメモリ１１０を含む。メモリ１１０は、たとえば、現在知られているかまたは最近開発された揮発性メモリおよび／または不揮発性メモリの適切な形態を備える。

【0010】

クロック１１２（本明細書において「プロセッサクロック」１１２とも呼ばれる）は、プロセッサ１０４によってクロック信号として使用されるクロック信号（本明細書において「プロセッサクロック信号」とも呼ばれる）を出力する。図１に示される実施形態において、プロセッサ１０４上で実行するソフトウェア１０６は、ソフトウェア１０６によって実行される処理の少なくとも一部に使用されるプロセッサクロック１１２によって出力されるプロセッサクロック信号からプロセッサクロック情報を受信するかまたは導き出す。

【0011】

ナビゲーションシステム１００は、ＧＰＳ受信機１１４をさらに備える。ＧＰＳ受信機１１４は、１つまたは複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ無線周波数（ＲＦ）信号を受信し、受信したＧＰＳ ＲＦ信号から導かれたＧＰＳ情報１１６を出力する。そのような実施形態の１つの実施態様において、ＧＰＳ情報１１６は、ＧＰＳ受信機１１４がその時点においてＧＰＳ ＲＦ信号を受信することができるＧＰＳ衛星ごとに１つまたは複数のＧＰＳ観察可能物を含む。そのような実施形態の１つの実施態様において、ＧＰＳ受信機１１４は、そのような推定を生成するためにディファレンシャルＧＰＳ技法を利用する。もう１つの実施態様において、ＧＰＳ受信機１１４は、そのような推定を生成するためにディファレンシャルＧＰＳ技法を使用しない。他の実施形態において、ＧＰＳ受信機１１４は、ＧＰＳ受信機１１４によって受信された任意のＧＰＳ ＲＦ信号から導かれた他のＧＰＳ情報１１６を出力する。

【0012】

図１に示される実施形態において、プロセッサ１０４によって実行されるソフトウェア１０６は、ＧＰＳ情報１１６（使用可能な場合）および時間情報の少なくとも一部に基づいてナビゲーション解１０２を生成するために使用される拡張形カルマンフィルタ１２０を備える。そのような実施形態において、拡張形カルマンフィルタ１２０は、たとえば、初期の既知の開始状態（たとえば、ＧＰＳ情報１１６から導かれる）および拡張形カルマンフィルタ１２０に入力される時間情報に基づいて初期ナビゲーション解推定（たとえば、システム１００に関連付けられている手段の位置、速度、および加速の初期推定）を出力する軌道プロパゲータ１２４を含む。ＧＰＳ情報１１６は、使用可能な場合、軌道プロパゲータ１２４によって出力された初期ナビゲーション解推定を「補正」するために使用される。そのような実施形態の１つの実施態様において、拡張形カルマンフィルタ１２０は、４次ルンゲクッタ積分器を使用して実現される。

【0013】

そのような実施形態において、ルンゲクッタ積分器は、毎秒（公称）積分演算を実行する。連続する積分演算間の時間はまた、本明細書において、積分の「ステップサイズ」と呼ばれ、各積分演算中に実行される１つまたは複数の計算によって使用される。そのような実施態様において、ステップサイズは、カルマンフィルタ１２０によって受信された時間情報を使用してルンゲクッタ積分器により実行される積分演算ごとに決定される。しかし、各積分演算は通常、（たとえば、ステップサイズが決定される基礎となる時間情報内のドリフトにより）ステップサイズのエラーに特に敏感である。

【0014】

ソフトウェア１０６は、クロックドリフト推定器１２６をさらに備える。クロックドリフト推定器１２６は、プロセッサクロック１１２によって出力されたプロセッサクロック信号から受信されるかまたは導かれるプロセッサクロック情報を使用する。ＧＰＳ情報１１６が使用可能な場合、クロックドリフト推定器１２６は、ＧＰＳ受信機１１４によって出力されたＧＰＳ情報１１６に含まれるかまたはＧＰＳ情報１１６から導かれる時間情報（本明細書において「ＧＰＳ時間情報」とも呼ばれる）に基づいてプロセッサクロック情報のクロックドリフトの量を推定する。プロセッサクロック情報のクロックドリフトの量の推定はまた、本明細書において「クロックドリフト推定」とも呼ばれる。図１に示される実施形態において、ソフトウェア１０６は、ＧＰＳ受信機１１４によって出力されたＧＰＳ情報１１６に基づいて、クロックドリフト推定器１２６によって使用されるＧＰＳ時間情報を生成するＧＰＳ処理ソフトウェア１２８を備える。他の実施形態において、ＧＰＳ受信機１１４自体は、クロックドリフト推定器１２６によって使用されるＧＰＳ時間情報を出力する。

【0015】

クロックドリフト推定器１２６は、推定されたクロックドリフトを補償するために、クロックドリフト推定を使用してプロセッサクロック情報を調整する。調整済みプロセッサクロック情報は、拡張形カルマンフィルタ１２０によって実行される処理のために拡張形カルマンフィルタ１２０に入力する時間情報として使用される。１つの実施態様において、ＧＰＳ情報１１６が使用可能ではない場合、クロックドリフト推定器１２６は、クロックドリフト推定器１２６によって生成された前回のクロックドリフト推定を使用して、プロセッサクロック１１２によって出力されたプロセッサクロック信号から受信されるかまたは導かれるプロセッサクロック情報を調整する。

【0016】

オペレーション中に、ＧＰＳ受信機１１４が１つまたは複数のＧＰＳ衛星からそれぞれ１つまたは複数のＧＰＳ ＲＦ信号を受信することができる場合、ＧＰＳ受信機１１４はＧＰＳ情報１１６を出力する。ＧＰＳ情報１１６は、拡張形カルマンフィルタ１２０およびＧＰＳ処理ソフトウェア１２８によって受信される。ＧＰＳ処理ソフトウェア１２８は、ＧＰＳ受信機１１４によって出力されたＧＰＳ情報１１６からＧＰＳ時間情報を導く。ＧＰＳ処理ソフトウェア１２８によって出力されたＧＰＳ時間情報は、クロックドリフト推定器１２６によって使用され、プロセッサクロック１１２によって出力されたプロセッサクロック信号から受信されるかまたは導かれるプロセッサクロック情報のクロックドリフト推定を生成し、推定されたクロックドリフトを補償するためにプロセッサクロック情報を調整する。次いで、調整済みプロセッサクロック情報は、クロックドリフト推定器１２６によって、初期ナビゲーション解推定を生成する際に軌道プロパゲータ１２４によって使用されるために拡張形カルマンフィルタ１２０に出力される。拡張形カルマンフィルタ１２０はまた、ＧＰＳ受信機１１４によって出力されたＧＰＳ情報を使用して、軌道プロパゲータ１２４によって出力された初期ナビゲーション解推定を補正する。補正されたナビゲーション解推定は、ナビゲーション解１０２として出力される。

【0017】

ＧＰＳ受信機１１４がＧＰＳ衛星から少なくとも１つのＧＰＳ ＲＦ信号を受信することができない場合、ＧＰＳ受信機１１４はＧＰＳ情報１１６を出力することができない。そのような状況において、クロックドリフト推定器１２６は、前回のクロックドリフト推定を使用して、プロセッサクロック１１２によって出力されたプロセッサクロック信号から受信されるかまたは導かれるプロセッサクロック情報を調整する。次いで、調整済みプロセッサクロック情報は、クロックドリフト推定器１２６によって、初期ナビゲーション解推定を計算する際に軌道プロパゲータ１２４によって使用されるために拡張形カルマンフィルタ１２０に出力される。拡張形カルマンフィルタ１２０はまた、ＧＰＳ受信機１１４によって出力されたＧＰＳ情報を使用して、軌道プロパゲータ１２４によって出力された初期ナビゲーション解推定を補正する。補正されたナビゲーション解推定は、ナビゲーション解１０２として出力される。

【0018】

このようにして、ソフトウェア１０６によって実行されるナビゲーション−解処理において使用される時間情報の精度が（たとえば拡張形カルマンフィルタ１２０により）改善され、それがシステム１００によって生成されるナビゲーション解１０２の精度を向上させる。この向上は特に、ソフトウェア１０６によって実行されるナビゲーション−解処理がそのような処理に使用される時間情報のエラーに特に敏感であるような用途において重要である。

【0019】

図２は、図１のナビゲーションシステム１００での使用に適したクロックドリフト推定器１２６の１つの実施形態を示すブロック図である。クロックドリフト推定器１２６の実施形態は、プロセッサ１０４によって実行されるソフトウェア１０６において実現される。他の実施形態において、クロックドリフト推定器１２６は、他の方法で実現される。

【0020】

図２に示される実施形態において、クロックドリフト推定器１２６は、プロセッサクロック１１２によって出力されたプロセッサクロック信号およびＧＰＳ処理ソフトウェア１２８によって生成されたＧＰＳ時間情報から受信されるかまたは導かれるプロセッサクロック情報を入力として受信する。クロックドリフト推定器１２６は、ＧＰＳ時間情報からプロセッサクロック情報を減算するが、これはエラー情報２０２を生成する。クロックドリフト推定器１２６は、エラー情報２０２を高域フィルタ処理して、エラー情報２０２の変化率（つまり、エラー情報２０２の第１次導関数）を示す高域フィルタ処理情報２０６を出力する高域フィルタ２０４を備える。そのような実施形態の１つの実施態様において、高域フィルタ２０４は、０．０６２８Ｈｚのカットオフ周波数を有する１次高域フィルタを備える。

【0021】

クロックドリフト推定器２０２はさらに、高域フィルタ処理された情報２０６からノイズを除去するために、高域フィルタ処理情報２０６を低域フィルタ処理する低域フィルタ２０８を備える。低域フィルタ２０８は、フィルタ処理されたクロックドリフト推定情報２１０を出力する。そのような実施形態の１つの実施態様において、低域フィルタ２０８は、０．０６２８Ｈｚのカットオフ周波数を有する１次低域フィルタを備える。クロックドリフト推定器２０２は、フィルタ処理されたクロックドリフト推定情報２１０を１に加える加算器２１２をさらに備える。クロックドリフト推定器２０２は、プロセッサクロック情報に加算器２１２の出力を乗じる乗算器２１４をさらに備える。乗算器２１４の出力は、図１に関連して前述の処理のために拡張形カルマンフィルタ１２０によって使用される調整済みプロセッサクロック情報として出力される。

【0022】

本明細書において説明されるプロセッサ−クロック調整技法は、ナビゲーションシステムの他の実施形態において使用されうる。そのような代替実施形態の１つは、図３に示される。図３は、ナビゲーションシステム３００の１つの実施形態を示すブロック図である。ナビゲーションシステム３００は、図２のクロックドリフト推定器１２６との使用に適している。

【0023】

図３に示される特定の実施形態において、ナビゲーションシステム３００は、少なくとも１つのプログラム可能プロセッサ３０４を備える。プログラム可能プロセッサ３０４は、ナビゲーションシステム３００によって実行される、本明細書に説明される機能の少なくとも一部をプログラム可能プロセッサ３０４に実行させるソフトウェア３０６を実行する。図３に示される実施形態において、ソフトウェア３０６は、プログラム可能プロセッサ３０４が実行のためにプログラム命令の少なくとも一部を読み取る記憶媒体３０８内または記憶媒体３０８上に格納される（または具現される）プログラム命令を備える。ナビゲーションシステム３００はさらに、ソフトウェア３０６の実行中に、プログラム命令および／または関連付けられているデータ構造を格納するためのメモリ３１０を含む。メモリ３１０は、たとえば、現在知られているかまたは最近開発された揮発性メモリおよび／または不揮発性メモリの適切な形態を備える。

【0024】

プロセッサクロック３１２は、プロセッサ３０４によってクロック信号として使用されるプロセッサクロック情報を出力する。図３に示される実施形態において、プロセッサ３０４上で実行するソフトウェア３０６は、ソフトウェア３０６によって実行される処理の少なくとも一部に使用されるプロセッサクロック３１２によって出力されるプロセッサクロック信号からプロセッサクロック情報を受信するかまたは導き出す。

【0025】

ナビゲーションシステム３００は、ＧＰＳ受信機３１４をさらに備える。ＧＰＳ受信機３１４は、１つまたは複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ ＲＦ信号を受信し、受信したＧＰＳ ＲＦ信号から導いたＧＰＳ情報３１６を出力する。そのような実施形態の１つの実施態様において、ＧＰＳ情報３１６は、ＧＰＳ受信機３１４がその時点においてＧＰＳ ＲＦ信号を受信することができるＧＰＳ衛星ごとに１つまたは複数のＧＰＳ観察可能物を含む。そのような実施形態の１つの実施態様において、ＧＰＳ受信機３１４は、そのような推定を生成するためにディファレンシャルＧＰＳ技法を利用する。もう１つの実施態様において、ＧＰＳ受信機３１４は、そのような推定を生成するためにディファレンシャルＧＰＳ技法を使用しない。他の実施形態において、ＧＰＳ受信機３１４は、ＧＰＳ受信機３１４によって受信された任意のＧＰＳ ＲＦ信号から導かれた他のＧＰＳ情報３１６を出力する（たとえば、ＧＰＳ受信機１１４およびソフトウェア３０６が「超緊密」または「深い」集積を使用して集積される場合）。

【0026】

図３に示される実施形態において、ナビゲーションシステム３００は、１つまたは複数のセンサ３５２をさらに備える。センサ３５２は、ナビゲーションシステム３００の位置および／または移動を示す情報を（たとえば、１つまたは複数のアナログ信号あるいは１つまたは複数のデジタルデータストリームの形態で）生成する。センサ３５２は、適切なインターフェイス構成要素を介してプログラム可能プロセッサ３０４に通信できるように結合される。図３に示される実施形態において、センサ３５２は、１つまたは複数の慣性センサ３５４、１つまたは複数の磁気センサ３５６、および１つまたは複数の高度計３５８を含む。図３に示される実施形態において、プロセッサ３０４によって実行されるソフトウェア３０６は、１つまたは複数のセンサ３５２から情報（本明細書において「センサ情報」とも呼ばれる）を受信し、受信したセンサ情報を使用して第１のナビゲーション解３６２を生成する慣性処理ソフトウェア３６０を備える。図３に示される実施形態において、慣性処理ソフトウェア３６０は、これにより実行される処理の少なくとも一部においてプロセッサクロック３１２によって出力されるプロセッサクロック情報を使用する。

【0027】

そのような実施形態の１つの実施態様において、慣性センサ３５４は、３つの相互に直交する軸（たとえば、ｘ、ｙ、およびｚ軸）の向きに配置された３つの加速度計を備える。そのような実施形態において、慣性センサ３５４は、３つの相互に直交する軸（たとえば、ピッチ、ヨー、およびロール軸）の向きに配置された３つのジャイロスコープを備える。慣性処理ソフトウェア３６０は、そのような実施態様において、加速度計およびジャイロスコープの出力を処理する。たとえば、加速度計の３つの直交する出力は、ナビゲーションシステム３００の加速度ベクトルを得るために、慣性処理ユニット３６０によってベクトルが合計される。慣性処理ソフトウェア３６０は、ナビゲーションシステム３００の速度ベクトルを得るために加速度ベクトルを積分し、次いでナビゲーションシステム３００の位置変更ベクトルを得るために速度ベクトルを積分する。ジャイロスコープの３つの直交する出力は、ナビゲーションシステム３００の回転速度ベクトルを得るために、慣性処理ソフトウェア３６０によってベクトルが合計される。慣性処理ソフトウェア３６０は、ナビゲーションシステム３００の姿勢変化ベクトルを得るために、回転速度ベクトルを積分する。位置変化ベクトルおよび姿勢変化ベクトルは、ナビゲーション解３６２を生成するために使用される。慣性処理ソフトウェア３６０はまた、図３に示される実施形態において、慣性処理ソフトウェア３６０によって実行される処理に時間情報も使用する。他の実施形態および実施態様において、センサ３５２および慣性処理ソフトウェア３６０は、他の方法で実施される。

【0028】

図３に示される実施形態において、プロセッサ３０４によって実行されるソフトウェア３０６は、カルマンフィルタ３７０を備える。カルマンフィルタ３７０は、慣性処理ユニット３６０によって出力されたナビゲーション解３６２（たとえば、位置、速度、および姿勢推定）、１つまたは複数のセンサ３５２からのセンサ情報、およびＧＰＳ受信機３１４からのＧＰＳ情報を受信する。カルマンフィルタ３７０は、そのような入力に基づいて、ナビゲーションエラー増加を制御する際に慣性処理ソフトウェア３６０によって使用される補正フィードバックを生成する。図３に示される実施形態において、カルマンフィルタ３７０は、これにより実行される処理の少なくとも一部において時間情報を使用する。

【0029】

ソフトウェア３０６は、図１および図２に関連して前述されているタイプのクロックドリフト推定器１２６をさらに備える。クロックドリフト推定器１２６は、プロセッサクロック３１２によって出力されたプロセッサクロック信号から受信されるかまたは導かれるプロセッサクロック情報を使用する。ＧＰＳ情報３１６が使用可能な場合、クロックドリフト推定器１２６は、ＧＰＳ受信機３１４によって出力されたＧＰＳ情報３１６に含まれるかまたはＧＰＳ情報から導かれるＧＰＳ時間情報に基づいてプロセッサクロック情報のクロックドリフトの量を推定する。図３に示される実施形態において、ソフトウェア３０６は、ＧＰＳ受信機３１４によって出力されたＧＰＳ情報３１６に基づいて、クロックドリフト推定器１２６によって使用されるＧＰＳ時間情報を生成するＧＰＳ処理ソフトウェア３２８を備える。他の実施形態において、ＧＰＳ受信機３１４自体は、クロックドリフト推定器１２６によって使用されるＧＰＳ時間情報を出力する。

【0030】

クロックドリフト推定器１２６は、推定されたクロックドリフトを補償するために、クロックドリフト推定を使用してプロセッサクロック情報を調整する。調整済みプロセッサクロック情報は、慣性処理ユニット３６０およびカルマンフィルタ３７０によって実行される処理のために時間情報として使用される。１つの実施態様において、ＧＰＳ情報３１６が使用可能ではない場合、クロックドリフト推定器１２６は、クロックドリフト推定器１２６によって生成された前回のクロックドリフト推定を使用して、プロセッサクロック情報を調整する。

【0031】

オペレーション中に、ＧＰＳ受信機３１４が１つまたは複数のＧＰＳ衛星からそれぞれ１つまたは複数のＧＰＳ ＲＦ信号を受信することができる場合、ＧＰＳ受信機３１４はＧＰＳ情報３１６を出力する。ＧＰＳ情報３１６は、ＧＰＳ処理ソフトウェア３２８およびカルマンフィルタ３７０によって受信される。ＧＰＳ処理ソフトウェア３２８は、ＧＰＳ受信機３１４によって出力されたＧＰＳ情報３１６からＧＰＳ時間情報を導く。ＧＰＳ処理ソフトウェア３２８によって出力されたＧＰＳ時間情報は、クロックドリフト推定器１２６によって使用されて、プロセッサクロック３１２によって出力されたプロセッサクロック信号から受信されるかまたは導かれるプロセッサクロック情報のクロックドリフト推定を計算し、推定されたクロックドリフトを補償するためにプロセッサクロック情報を調整する。次いで、調整済みプロセッサクロック情報は、クロックドリフト推定器１２６によって慣性処理ソフトウェア３６０およびカルマンフィルタ３７０に出力される。慣性処理ソフトウェア３６０は、少なくとも１つのセンサ３５２によって出力されたセンサ情報、調整済みプロセッサクロック情報、およびカルマンフィルタ３７０によって出力された補正フィードバックを使用して、ナビゲーション解３０２を生成する。カルマンフィルタ３７０は、ナビゲーション解３０２、センサ情報、ＧＰＳ情報３１６、および調整済みプロセッサクロック情報を使用して、慣性処理ソフトウェア３６０にフィードバックされる補正フィードバックを生成する。

【0032】

ＧＰＳ受信機３１４がＧＰＳ衛星から少なくとも１つのＧＰＳ ＲＦ信号を受信することができない場合、ＧＰＳ受信機３１４はＧＰＳ情報３１６を出力することができない。そのような状況において、クロックドリフト推定器１２６は、前回のクロックドリフト推定を使用して、プロセッサクロック１１２によって出力されたプロセッサクロック信号から受信されるかまたは導かれるプロセッサクロック情報を調整する。調整済みプロセッサクロック情報は、ナビゲーション解３０２および補正フィードバックの生成に使用されるため、クロックドリフト推定器１２６によってそれぞれ慣性処理ソフトウェア３６０およびカルマンフィルタ３７０に出力される。

【0033】

このようにして、ソフトウェア３０６によって実行されるナビゲーション解処理において使用される時間情報の精度が（たとえば慣性処理ソフトウェア３６０およびカルマンフィルタ３７０により）改善され、それがシステム３００によって生成されるナビゲーション解３０２の精度を向上させる。この向上は特に、ソフトウェア３０６によって実行されるナビゲーション−解処理がそのような処理に使用される時間情報のエラーに特に敏感であるようなアプリケーションにおいて重要である。

【0034】

本明細書において説明される方法および技法は、デジタル電子回路において、またはプログラム可能プロセッサ（たとえば、特殊用途プロセッサまたはコンピュータのような汎用プロセッサ）ファームウェア、ソフトウェア、あるいはそれらの組合せで実施されうる。それらの技法を組み入れる装置は、適切な入力および出力装置、プログラム可能プロセッサ、およびプログム可能プロセッサにより実行するためのプログラム命令を具体的に組み入れる記憶媒体を含むことができる。それらの技法を組み入れるプロセスは、入力データを操作して適切な出力を生成することにより望ましい機能を実行するために、命令のプログラムを実行するプログラム可能プロセッサによって実行されうる。技法は、データストレージシステムとの間でデータおよび命令を送受信するために結合された少なくとも１つのプログラム可能プロセッサと、少なくとも１つの入力装置と、少なくとも１つの出力装置とを含むプログラム可能システム上で実行可能な１つまたは複数のプログラムにおいて有利に実現されうる。

【0035】

一般に、プロセッサは、読み取り専用メモリおよび／またはランダムアクセスメモリから命令およびデータを受信する。コンピュータプログラム命令およびデータを具体的に組み入れるために適切な記憶装置は、一例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリ素子などの半導体記憶装置、内部ハードディスクおよび取り外し可能ディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、およびＤＶＤディスクを含むあらゆる形態の不揮発性メモリを含む。前述のいずれも、特殊設計の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に補完されるか、またはこれに組み込まれうる。

【0036】

添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の多くの実施形態について説明してきた。しかしながら、説明されている実施形態への各種の変更は、請求項に係る発明の精神および範囲を逸脱することなく行われうる。したがって、その他の実施形態は、付属の特許請求の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】ナビゲーションシステムの１つの実施形態を示すブロック図である。

【図2】図１のナビゲーションシステムでの使用に適したクロックドリフト推定器の１つの実施形態を示すブロック図である。

【図3】ナビゲーションシステムの１つの実施形態を示すブロック図である。

【図1】

【図2】

【図3】