特許 7346362 速度および地表針路の保護レベルを算出するためのシステムおよび方法

(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】

(24)【登録日】2023-09-08

(45)【発行日】2023-09-19

(54)【発明の名称】速度および地表針路の保護レベルを算出するためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/52 20100101AFI20230911BHJP

   G01S 19/37 20100101ALI20230911BHJP

【ＦＩ】

G01S19/52

G01S19/37

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020105560

(22)【出願日】2020-06-18

(65)【公開番号】P2021001883

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2023-01-12

(31)【優先権主張番号】16/445,743

(32)【優先日】2019-06-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520221224

【氏名又は名称】ノバテル インク．

【氏名又は名称原語表記】ＮｏｖＡｔｅｌ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】１０９２１ １４ｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ ＮＥ， Ｃａｌｇａｒｙ， Ａｌｂｅｒｔａ Ｔ３Ｋ ２Ｌ５， Ｃａｎａｄａ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ブランドン カリング

(72)【発明者】

【氏名】ランス デ グルート

【審査官】東 治企

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１８２４９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】O. Garcfa Crespillo et al.，"GNSS-aided INS Integrity Concept"，Proceedings of 27th International Technical Meeting of the ION Satellite Divison (ION GNSS+ 2014)，Institute of Navigation，2014年09月12日，pp.2069-2077

【文献】Bruce Romney et al.，"Velocity RAIM"，Proceedings of the 2013 International Technical Meeting of the Institute of Navigation (ITM 2013)，Institute of Navigation，2013年01月27日，pp.301-309

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ １９／００－１９／５５

Ｇ０１Ｃ ２１／００－２１／３６

Ｇ０１Ｃ ２３／００－２５／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

全地球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機であって、
少なくとも５台のＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、少なくとも５つのドップラー測定値を取得し、
前記少なくとも５つのドップラー測定値の各々の勾配を、前記ＧＮＳＳ受信機で計算されたｘ速度上で計算し、
前記少なくとも５つのドップラー測定値の各々の勾配を、前記ＧＮＳＳ受信機で計算されたｙ速度上で計算し、
前記少なくとも５つのドップラー測定値の各々の勾配を、前記ＧＮＳＳ受信機で計算されたｚ速度上で計算し、
第１の選択されたドップラー測定値に対して計算された第１の選択された勾配に基づいて、ｘ速度の保護レベルを算出し、前記第１の選択された勾配は前記ｘ速度に対する最大計算勾配であり、
第２の選択されたドップラー測定値に対して計算された第２の選択された勾配に基づいて、ｙ速度の保護レベルを算出し、前記第２の選択された勾配は前記ｙ速度に対する最大計算勾配であり、
第３の選択されたドップラー測定値に対して計算された第３の選択された勾配に基づいて、ｚ速度の保護レベルを算出し、前記第３の選択された勾配は前記ｚ速度に対する最大計算勾配であり、
少なくとも、前記ｘ速度の保護レベル、前記ｙ速度の保護レベル、および前記ｚ速度の保護レベルに基づいて、北、東、上昇（ＮＥＵ）フレームの北速度の保護レベルおよび東速度の保護レベルを算出し、
前記北速度の保護レベルおよび前記東速度の保護レベルを、地表針路の保護レベルに変換する、
ように構成されたプロセッサを含む、
ＧＮＳＳ受信機。

【請求項2】

前記北速度の保護レベルおよび前記東速度の保護レベルが、計算された北速度、計算された東速度、前記北速度の保護レベルおよび前記東速度の保護レベルを利用する計算に基づいて、前記地表針路の保護レベルに変換される、請求項１記載のＧＮＳＳ受信機。

【請求項3】

前記プロセッサが、さらに、
ＰＬ（ＮＥＵ）^２＝Ｒ^Ｔ＊ＰＬ（ＸＹＺ）＊Ｒ
を使用して、前記北速度の保護レベル、前記東速度の保護レベル、および上昇速度の保護レベルであるＰＬ（ＮＥＵ）を算出するように構成されており、
式中、Ｒが、前記ＧＮＳＳ受信機の位置に基づいて計算された回転行列であり、ＰＬ（ＸＹＺ）が、前記ｘ速度の保護レベル、前記ｙ速度の保護レベル、および前記ｚ速度の保護レベルを含む行列であり、Ｒ^Ｔが、転置されたＲ行列である、
請求項１記載のＧＮＳＳ受信機。

【請求項4】

前記プロセッサが、さらに、
前記地表針路の保護レベルを警報限界と比較し、
前記地表針路の保護レベルが前記警報限界を超えない場合、比較された地表針路値がサブシステムで利用できることを判別し、
前記地表針路の保護レベルが前記警報限界を超える場合、前記計算された地表針路値が前記サブシステムで利用できないことを判別する
ように構成されている、請求項３記載のＧＮＳＳ受信機。

【請求項5】

前記プロセッサが、さらに、

【数1】

を使用して、前記地表針路の保護レベルＰＬ（Ｃ．Ｏ．Ｇ）を算出するように構成されており、
式中、ＮｏｒｔｈＶｅｌが、北速度であり、ＥａｓｔＶｅｌが、東速度であり、ＰＬ（ＥａｓｔＶｅｌ）が、前記東速度の保護レベルであり、ＰＬ（ＮｏｒｔｈＶｅｌ）が、前記北速度の保護レベルである、
請求項１記載のＧＮＳＳ受信機。

【請求項6】

前記プロセッサが、さらに、
前記少なくとも５台のＧＮＳＳ衛星から受信した前記信号に基づいて、少なくとも５つの分散測定値を取得し、
前記分散測定値の逆数に基づいて、対角行列である重み行列を計算し、
前記少なくとも５台のＧＮＳＳ衛星の各々の方向余弦を使用して、成形行列を計算する
ように構成されている、請求項１記載のＧＮＳＳ受信機。

【請求項7】

前記プロセッサが、さらに、
Ｉｎｖ（Ｇ^Ｔ＊Ｗ＊Ｇ）＊Ｇ^Ｔ＊Ｗ＊ｙ＝Ｋｙ
を使用して、変換行列を算出するように構成されており、
式中、Ｇ^Ｔが、転置された前記成形行列であり、Ｗが、前記重み行列であり、Ｇが、前記成形行列であり、Ｋが、前記変換行列であり、ｙが、前記少なくとも５つのドップラー測定値を含むドップラー測定値行列である、
請求項６記載のＧＮＳＳ受信機。

【請求項8】

特定のドップラー測定値の勾配が、

【数2】

を使用して算出され、
式中、ｉが、前記特定のドップラー測定値を表し、Ｓｌｏｐｅｉが、前記特定のドップラー測定値の前記勾配であり、Ｋｊｉが、前記特定のドップラー測定値およびｊ状態の前記変換行列からの成分値であり、σｉが、前記特定のドップラー測定値に対応する特定の分散値の平方根であり、Ｐｉｉが、前記特定のドップラー測定値のＰ行列からの対角成分値であり、前記Ｐ行列が、前記成形行列に前記変換行列を乗じたものである、
請求項７記載のＧＮＳＳ受信機。

【請求項9】

全地球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機で求められた地表針路値の保護レベルを算出する方法であって、前記方法が、
少なくとも５台のＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、少なくとも５つのドップラー測定値を取得することと、
前記少なくとも５つのドップラー測定値の各々の勾配を、前記ＧＮＳＳ受信機で計算されたｘ速度上で計算することと、
前記少なくとも５つのドップラー測定値の各々の勾配を、前記ＧＮＳＳ受信機で計算されたｙ速度上で計算することと、
前記少なくとも５つのドップラー測定値の各々の勾配を、前記ＧＮＳＳ受信機で計算されたｚ速度上で計算することと、
第１の選択されたドップラー測定値に対して計算された第１の選択された勾配に基づいて、ｘ速度の保護レベルを算出することであって、前記第１の選択された勾配は前記ｘ速度に対する最大計算勾配である、ことと、
第２の選択されたドップラー測定値に対して計算された第２の選択された勾配に基づいて、ｙ速度の保護レベルを算出することであって、前記第２の選択された勾配は前記ｙ速度に対する最大計算勾配である、ことと、
第３の選択されたドップラー測定値に対して計算された第３の選択された勾配に基づいて、ｚ速度の保護レベルを算出することであって、前記第３の選択された勾配は前記ｚ速度に対する最大計算勾配である、ことと、
少なくとも、前記ｘ速度の保護レベル、前記ｙ速度の保護レベル、および前記ｚ速度の保護レベルに基づいて、北、東、上昇（ＮＥＵ）フレームの北速度の保護レベルおよび東速度の保護レベルを算出することと、
前記北速度の保護レベルおよび前記東速度の保護レベルを、地表針路の保護レベルに変換することと、
を含む、方法。

【請求項10】

前記北速度の保護レベルおよび前記東速度の保護レベルが、計算された北速度、計算された東速度、前記北速度の保護レベルおよび前記東速度の保護レベルを利用する計算に基づいて、前記地表針路の保護レベルに変換される、請求項９記載の方法。

【請求項11】

前記北速度の保護レベル、前記東速度の保護レベル、および上昇速度の保護レベルであるＰＬ（ＮＥＵ）が、
ＰＬ（ＮＥＵ）^２＝Ｒ^Ｔ＊ＰＬ（ＸＹＺ）＊Ｒ
を使用して算出され、
式中、Ｒが、前記ＧＮＳＳ受信機の位置に基づいて計算された回転行列であり、ＰＬ（ＸＹＺ）が、前記ｘ速度の保護レベル、前記ｙ速度の保護レベル、および前記ｚ速度の保護レベルを含む行列であり、Ｒ^Ｔが、転置されたＲ行列である、
請求項９記載の方法。

【請求項12】

前記方法は、さらに、
前記地表針路の保護レベルを警報限界と比較することと、
前記地表針路の保護レベルが前記警報限界を超えない場合、前記地表針路値がサブシステムで利用できることを判別することと、
前記地表針路の保護レベルが前記警報限界を超える場合、前記地表針路値が前記サブシステムで利用できないことを判別することと、
を含む、請求項１０記載の方法。

【請求項13】

前記地表針路の保護レベルＰＬ（Ｃ．Ｏ．Ｇ）が、

【数3】

を使用して算出され、
式中、ＮｏｒｔｈＶｅｌが、北速度であり、ＥａｓｔＶｅｌが、東速度であり、ＰＬ（ＥａｓｔＶｅｌ）が、前記東速度の保護レベルであり、ＰＬ（ＮｏｒｔｈＶｅｌ）が、前記北速度の保護レベルである、
請求項９記載の方法。

【請求項14】

前記方法は、さらに、
少なくとも５台のＧＮＳＳ衛星から受信した前記信号に基づいて、少なくとも５つの分散測定値を取得することと、
前記分散測定値の逆数に基づいて、対角行列である重み行列を計算することと、
前記少なくとも５台のＧＮＳＳ衛星の各々の方向余弦を使用して、成形行列を計算することと、
を含む、請求項１０記載の方法。

【請求項15】

前記方法は、さらに、
Ｉｎｖ（Ｇ^Ｔ＊Ｗ＊Ｇ）＊Ｇ^Ｔ＊Ｗ＊ｙ＝Ｋｙ
を使用して、変換行列を算出することを含み、
式中、Ｇ^Ｔが、転置された前記成形行列であり、Ｗが、前記重み行列であり、Ｇが、前記成形行列であり、Ｋが、前記変換行列であり、ｙが、前記少なくとも５つのドップラー測定値を含むドップラー測定値行列である、
請求項１４記載の方法。

【請求項16】

特定のドップラー測定値の勾配が、

【数4】

を使用して算出され、
式中、ｉが、前記特定のドップラー測定値を表し、Ｓｌｏｐｅｉが、前記特定のドップラー測定値の前記勾配であり、Ｋｊｉが、前記特定のドップラー測定値およびｊ状態の前記変換行列からの成分値であり、σｉが、前記特定のドップラー測定値に対応する特定の分散値の平方根であり、Ｐｉｉが、前記特定のドップラー測定値のＰ行列からの対角成分値であり、前記Ｐ行列が、前記成形行列に前記変換行列を乗じたものである、
請求項１５記載の方法。

【請求項17】

全地球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機であって、
少なくとも５台のＧＮＳＳ衛星から少なくとも５つのドップラー測定値を取得し、
前記少なくとも５つのドップラー測定値の各々の勾配を、複数の速度状態のそれぞれの速度状態上で計算し、
第１の座標系で計算された複数の他の保護レベルから、北速度の保護レベルおよび東速度の保護レベルを算出し、前記複数の他の保護レベルは、計算された前記勾配に基づいて計算され、前記北速度の保護レベルおよび前記東速度の保護レベルは、前記第１の座標系とは異なる第２の座標系で計算され、
前記北速度の保護レベルおよび前記東速度の保護レベルを、地表針路の保護レベルに変換する、
ように構成されたプロセッサを含む、
ＧＮＳＳ受信機。

【請求項18】

前記複数の速度状態が、ｘ速度状態、ｙ速度状態およびｚ速度状態を含み、前記複数の保護レベルは、ｘ速度の保護レベル、ｙ速度の保護レベル、およびｚ速度の保護レベルを含み、前記第１の座標系は、地球中心地球固定（ＥＣＥＦ）フレームである、請求項１７記載のＧＮＳＳ受信機。

【請求項19】

前記第２の座標系が、北、東、上昇（ＮＥＵ）フレームである、請求項１７記載のＧＮＳＳ受信機。

【請求項20】

前記ＧＮＳＳ受信機が、移動車両に搭載されている、請求項１７記載のＧＮＳＳ受信機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に全地球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）に関し、特に、ＧＮＳＳ受信機で計算された速度および地表針路の保護レベルを算出するためのシステムおよび方法に関する。

【0002】

背景情報
従来の手法において、算出された速度の標準偏差は、速度の精度の品質推定値を表すことができる。しかしながら、標準偏差は、速度の精度において６８％の信頼度しか提供しない。そのため、自動運転システム（ＡＤＳ）および先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）など、典型的に９９％以上の信頼度を必要とする新しい自動車サブシステムでは、ＧＮＳＳ受信機で計算／取得された速度および／または他の関連する値（例えば地表針路）を使用することができない。

【0003】

概要
速度および地表針路の保護レベルを算出するための技法が提供される。一実施形態では、全地球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機は、位相範囲速度測定値（ドップラー測定値）および分散測定値を利用して、ＧＮＳＳ受信機で計算される速度（すなわち推定速度）および地表針路の保護レベルを算出する。

【0004】

具体的には、ＧＮＳＳ受信機は、少なくとも５台のＧＮＳＳ衛星から衛星信号を受信することができる。次に、ＧＮＳＳ受信機は、既知の方法で、衛星信号の受信に基づいてドップラー測定値（すなわち観測値）を取得することができる。ＧＮＳＳ受信機はまた、既知の方法で、衛星信号の受信に基づいて、各ドップラー測定値の測定の精度を示す分散測定値を取得することができる。

【0005】

ＧＮＳＳ受信機は、分散測定値に基づいて重み（Ｗ）行列を計算することができる。具体的には、Ｗ行列は、分散測定値の逆数を含む対角行列でありうる。ＧＮＳＳ受信機は、ドップラー測定値とＧＮＳＳ受信機で計算された速度との関係を表す成形（Ｇ）行列を計算することができる。Ｇ行列は、ＧＮＳＳ受信機１０４がそこからドップラー測定値を取得する衛星信号を送信する、各ＧＮＳＳ衛星の方向余弦の計算値でありうる。

【0006】

ＧＮＳＳ受信機は、Ｗ行列、Ｇ行列、およびドップラー測定値（例えばＤ×１サイズの行列（Ｄはドップラー測定値の数に等しい））で最小二乗法を利用して、ＧＮＳＳ受信機の速度状態（例えばｘ速度状態、ｙ速度状態およびｚ速度状態）ならびにクロックバイアスを算出することができる。ＧＮＳＳ受信機は、各速度状態およびクロックバイアスで各ドップラー測定値の勾配を計算でき、特定のドップラー測定値で計算された勾配は、特定のドップラー測定値が各速度状態およびクロックバイアスに及ぼす影響の強さを示す。

【0007】

次に、ＧＮＳＳ受信機は、各速度状態（例えばｘ速度状態、ｙ速度状態およびｚ速度状態）ならびにクロックバイアスの最大勾配を選択でき、最大勾配は、速度状態およびクロックバイアスに最も強く影響するドップラー測定値に関連づけられる。ＧＮＳＳ受信機は、冗長値（例えば、ドップラー測定値の数－４つの未知数）に基づいてテーブルから非中心性パラメータを選択することができ、テーブルは、既知のカイ二乗分布手法を利用して形成可能である。

【0008】

ＧＮＳＳ受信機は、選択した非中心性パラメータに基づいて各速度状態の最大勾配を拡大することにより、地球中心地球固定（ＥＣＥＦ）フレーム内の各速度状態の保護レベルを算出することができる。ＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳ受信機の位置（例えば経度および緯度）に基づいて計算される回転行列を利用して、ＥＣＥＦフレーム内で算出された速度の保護レベルを北、東および上昇（ＮＥＵ）速度の保護レベルに変換することができる。ＧＮＳＳ受信機は、北および東速度の保護レベルを、北速度、東速度、北速度の保護レベル、ならびに東速度の保護レベルを利用する地表針路の保護レベルに変換することができる。

【0009】

次に、ＧＮＳＳ受信機は、１つ以上の保護レベル（例えば、北、東、上昇および地表針路の保護レベル）を、サブシステム、例えば自動運転システム（ＡＤＳ）または先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）に送信することができる。サブシステムは、保護レベルを１つ以上の警報限界と比較して、ＧＮＳＳ受信機で計算された速度値および／または地表針路値をサブシステムで利用できるかどうかを判別することができる。ＧＮＳＳ受信機で計算された特定の値（例えば速度または地表針路）に関連づけられた保護レベルが警報限界を超えない場合、サブシステムは、安全上重要な環境において特定の値を利用することができる。有利には、計算値の精度につき９９％以上のオーダーの信頼度を典型的に必要とするサブシステムは、本明細書に記載の１つ以上の実施形態に従って算出された保護レベルが警報限界を超えない場合、速度および／または地表針路を利用することができる。

【0010】

以下の説明は、添付の図面を参照している。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるシステムを示す図である。

【図2A】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、速度および地表針路の保護レベルを算出および利用するためのフロー図である。

【図2B】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、速度および地表針路の保護レベルを算出および利用するためのフロー図である。

【図3A】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、計算された速度の保護レベルを示す図である。

【図3B】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、計算された地表針路の保護レベルを示す図である。

【図4A】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、警報限界を超える速度の保護レベルを示す図である。

【図4B】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、警報限界を超えない速度の保護レベルを示す図である。

【図5A】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、警報限界を超える地表針路の保護レベルを示す図である。

【図5B】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、警報限界を超えない地表針路の保護レベルを示す図である。

【0012】

例示的な実施形態の詳細な説明
図１を参照すると、システム１００は、全地球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機１０４およびアンテナ１０６を含む、移動可能な車両１０２を含む。アンテナ１０６は、１台以上のＧＮＳＳ衛星１０８から１つ以上の衛星信号を受信することができる。例えば、アンテナ１０６は、少なくとも５台のＧＮＳＳ衛星１０８から衛星信号を受信することができる。ＧＮＳＳ受信機１０４は、アンテナ１０６での衛星信号の受信に基づいて、位置、速度、地表針路および／または他の関連する値を計算することができる。

【0013】

さらに、ＧＮＳＳ受信機１０４は、本明細書に記載の１つ以上の実施形態を実現する保護レベルプロセス１１０を含む。保護レベルプロセス１１０は、ハードウェア、ソフトウェアまたはこれらの組み合わせであってよい。車両１０２は、さらに、１つ以上のサブシステム１１２を含むことができる。例えば、サブシステム１１２は、自動運転システム（ＡＤＳ）または先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）であってよく、計算値が安全上重要な環境でサブシステム１１２によって使用可能となるよう、典型的には、精度の９９％以上の計算値の信頼度を必要とする。サブシステム１１２は、本明細書に記載の１つ以上の実施形態に従って求められた速度および／または地表針路の保護レベルを受信し、保護レベルを１つ以上の警報限界と比較して、速度値および／または地表針路値がサブシステム１１２によって安全上重要な環境で利用できるかどうかを判別することができる。システム１００内のＧＮＳＳ受信機１０４およびサブシステム１１２は、プロセッサ、メモリ、ストレージおよび他のハードウェア（図示せず）を含むことができる。

【0014】

図２Ａおよび図２Ｂは、本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、速度および地表針路の保護レベルを算出および利用するための一連のステップのフロー図である。簡単化のために、本明細書で使用する例示的な値は、特定の数の小数桁、例えば３桁の小数桁に丸めたところがある。ただし、本明細書に記載の１つ以上の実施形態は、任意の数の少数桁に丸められる値を使用して実現可能であることが明確に企図されている。例えば、本明細書に記載の値は、より高い精度を得るために、８桁以上の少数桁に丸めることができる。

【0015】

手順２００は、ステップ２０５で開始し、ＧＮＳＳ受信機１０４がドップラー測定値および分散測定値を取得するステップ２１０に続く。具体的には、アンテナ１０６が、少なくとも５台のＧＮＳＳ衛星１０８から衛星信号を受信することができる。一実施形態では、アンテナ１０６は、１５台～２０台のＧＮＳＳ衛星１０８から衛星信号を受信する。ＧＮＳＳ受信機１０４は、既知の方式で、特定の時点でアンテナ１０６に受信された衛星信号に基づいてドップラー測定値を取得することができる。例えば、アンテナ１０６が第１の時点で６台のＧＮＳＳ衛星１０８から衛星信号を受信する場合、ＧＮＳＳ受信機１０４は、既知の方式で、それぞれが異なるＧＮＳＳ衛星１０８に対応する６つのドップラー測定値を取得する。ＧＮＳＳ受信機はまた、既知の方式で、取得したドップラー測定値の各々について分散測定値を取得する。さらに、ＧＮＳＳ受信機は、既知の方式で、位置、速度および地表針路などを計算できる。

【0016】

一例として、アンテナ１０６が６台のＧＮＳＳ衛星１０８から衛星信号を受信すると仮定する。本明細書に記載の例は、６台のＧＮＳＳ衛星１０８から衛星信号を受信することを指すが、本明細書に記載の１つ以上の実施形態は、５台以上の任意の数のＧＮＳＳ衛星１０８から受信した衛星信号を利用して実現可能であることが明確に企図されている。当該例では、６台のＧＮＳＳ衛星１０８からの衛星信号の受信に基づいて、ＧＮＳＳ受信機１０４が６つのドップラー測定値を取得し、次のドップラー測定値行列、すなわち

【数1】

を形成する。ドップラー測定値行列は、ドップラー測定値を含むＤ×１サイズの行列であり、Ｄは、ＧＮＳＳ受信機１０４によって取得されたドップラー測定値の数に等しい。ドップラー測定値行列の各ドップラー測定値は、異なるＧＮＳＳ衛星に対応している。第１のドップラー測定値は、第１のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号に対応し、第２のドップラー測定値は、第２のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号に対応し、第３のドップラー測定値は、第３のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号に対応し、第４のドップラー測定値は、第４のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号に対応し、第５のドップラー測定値は、第５のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号に対応し、第６のドップラー測定値は、第６のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号に対応する。

【0017】

さらに、衛星信号の受信に基づいて、ＧＮＳＳ受信機１０４は、６つの分散測定値（σ^２）を取得して、次のσ^２行列、すなわち

【数2】

を形成する。σ^２行列は、Ｄ×１サイズの行列であり、ここで、Ｄは、ＧＮＳＳ受信機１０４によって取得されたドップラー測定値の数に等しい。σ^２行列の各分散測定値は、異なるドップラー測定値に対応している。具体的には、第１の分散測定値は第１のドップラー測定値に対応し、第２の分散測定値は第２のドップラー測定値に対応し、以下同様である。

【0018】

手順はステップ２１５に続き、ＧＮＳＳ受信機１０４は速度状態およびクロックバイアスを計算する。具体的には、保護レベルプロセス１１０は、σ^２行列の分散測定値の逆数を含む重み（Ｗ）行列を計算し、Ｗ行列は、ドップラー測定値の数に等しい行および列の数を含む対角行列である。したがって、当該例では、Ｗ行列は６×６サイズの行列である。Ｗ行列の対角成分の各値は、σ^２行列の対応する分散測定値の逆数である。例えば、Ｗ行列の（１，１）成分値は１０．２０４であり、これは第１の分散測定値０．０９８の逆数である。同様に、Ｗ行列の（２，２）成分値は２５．６４１であり、これは第２の分散測定値０．０３９の逆数である。他の成分（例えば（３，３）、（４，４）、（５，５）および（６，６））の他の値も、同様の方式で計算される。残りの、例えば対角上にないＷ行列の成分はゼロである。当該例では、保護レベルプロセス１１０は、６×６サイズの行列であり、次の成分値を含むＷ行列、すなわち

【数3】

を計算する。

【0019】

保護レベルプロセス１１０はまた、ドップラー測定値とＧＮＳＳ受信機１０４で計算された速度との間の関係を表す成形（Ｇ）行列を計算する。具体的には、Ｇ行列は、各ＧＮＳＳ衛星の方向余弦の計算値でありうる。具体的には、Ｇ行列は、

【数4】

となる。式中、Ｘ_Ｓａｔ０は第１のＧＮＳＳ衛星（例えば、ＧＮＳＳ受信機１０４が１８．６０７のドップラー測定値を取得するように衛星信号を送信する第１のＧＮＳＳ衛星）のｘ座標、Ｘ_ＲｘはＧＮＳＳ受信機１０４のｘ座標、Ｙ_Ｓａｔ０は第１のＧＮＳＳ衛星のｙ座標、Ｙ_ＲｘはＧＮＳＳ受信機１０４のｙ座標、Ｚ_Ｓａｔ０は第１のＧＮＳＳ衛星のｚ座標、Ｚ_ＲｘはＧＮＳＳ受信機１０４のｚ座標、Ｘ_Ｓａｔｎは最後のＧＮＳＳ衛星（例えば、ＧＮＳＳ受信機が－１５．２９２のドップラー測定値を取得するように衛星信号を送信する第６のＧＮＳＳ衛星）のｘ座標、Ｙ_Ｓａｔｎは最後のＧＮＳＳ衛星のｙ座標、Ｚ_Ｓａｔｎは最後のＧＮＳＳ衛星のｚ座標である。さらに、Ｒａｎｇｅ_{Ｓａｔ０ｔｏＲｘ}は、第１の衛星の座標およびＧＮＳＳ受信機の座標から形成され、式中、

【数5】

である。同様に、

【数6】

である。

【0020】

したがって、保護レベルプロセス１１０は、全てのＧＮＳＳ衛星１０８のｘ、ｙおよびｚ座標ならびにＧＮＳＳ受信機１０４のｘ、ｙおよびｚ座標を利用して、Ｇ行列を計算する。当該例では、Ｇ行列は６×４サイズの行列であり、次の成分値、すなわち

【数7】

が含まれている。線形システムの場合、当業者に既知であるように、ｙ＝Ｇ＊ｘ＋ｅであり、式中、ｙはドップラー測定値、ｘは速度状態およびクロックバイアス、Ｇは成形行列、ｅはノイズである。したがって、ＧＮＳＳ受信機１０４は、最小二乗法を利用することができ、具体的には、
ｘ＝Ｉｎｖ（Ｇ^Ｔ＊Ｗ＊Ｇ）＊Ｇ^Ｔ＊Ｗ＊ｙ＝Ｋｙ
を利用して、Ｋ（例えば、速度状態およびクロックバイアスを含む行列）を解くことができ、式中、Ｇ^ＴはＧ行列の転置、ＷはＷ行列、ＧはＧ行列、ｙはドップラー測定値行列である。したがって、保護レベルプロセス１１０は、Ｋ（変換行列）を解いてＧＮＳＳ受信機１０４の速度状態およびクロックバイアスを計算することができる。当該例では、Ｇ行列、Ｗ行列およびドップラー測定値行列の値に基づいて、保護レベルプロセス１１０は、４×６サイズの行列である、次の成分値を含むＫ、すなわち

【数8】

を解く。式中、第１の行はｘ速度に対応し、第２の行はｙ速度に対応し、第３の行はｚ速度に対応し、第４の行はクロックバイアスに対応し、第１の列は第１のドップラー測定値に対応し、第２の列は第２のドップラー測定値に対応し、第３の列は第３のドップラー測定値に対応し、第４の列は第４のドップラー測定値に対応し、第５の列は第５のドップラー測定値に対応し、第６の列は第６のドップラー測定値に対応する。

【0021】

手順はステップ２２０に続き、ＧＮＳＳ受信機１０４は、Ｇ行列およびＫ行列に基づいてＰ行列を計算する。具体的には、保護レベルプロセス１１０は、Ｇ行列（６×４）をＫ行列（４×６）で乗算してＰ行列を計算する。当該例では、Ｐ行列には、次の成分値、すなわち

【数9】

が含まれている。

【0022】

手順はステップ２２５に続き、ＧＮＳＳ受信機１０４は、各速度状態およびクロックバイアスに関する各ドップラー測定値の勾配を計算する。具体的には、保護レベルプロセス１１０は、

【数10】

を利用して、各ドップラー測定値の勾配を計算する。式中、Ｓｌｏｐｅｉはｉ番目のドップラー測定値の勾配（すなわち影響）、Ｋｊｉはｉ番目のドップラー測定値およびｊ状態のＫ行列の成分値、σｉはｉ番目のドップラー測定値のσ^２行列の成分値の平方根であり、Ｐｉｉはｉ番目のドップラー測定値のＰ行列からの対角成分値である。

【0023】

したがって、保護レベルプロセス１１０は、各速度状態およびクロックバイアスに対する各ドップラー測定値の勾配（すなわち影響）を計算する。次に、保護レベルプロセス１１０は、Ｄ×４サイズの行列であるＳｌｏｐｅｉ行列を形成することができ、ここで、Ｄは、ドップラー測定値の数に等しい。Ｓｌｏｐｅｉ行列の各行は異なるドップラー測定値に対応し、第１の列、第２の列、第３の列および第４の列はそれぞれｘ速度、ｙ速度、ｚ速度およびクロックバイアスに対応する。Ｓｌｏｐｅｉ行列の各成分に格納されている値は、特定のドップラー測定値が特定の速度状態またはクロックバイアスに及ぼす影響を表す。

【0024】

したがって、当該例を続けると、保護レベルプロセス１１０は、ｘ速度上の第１のドップラー測定値の勾配を

【数11】

と計算する。さらに、ＧＮＳＳ受信機１０４は、ｙ速度上の第１のドップラー測定値の勾配を

【数12】

と計算する。さらに、ＧＮＮＳ受信機は、ｚ速度上の第１のドップラー測定値の勾配を

【数13】

と計算する。さらに、ＧＮＳＳ受信機は、クロックバイアスの第１のドップラー測定値の勾配を

【数14】

と計算する。第１のドップラー測定値について保護レベルプロセス１１０によって計算された勾配は、第１のドップラー測定値が各速度状態およびクロックバイアスに対してどれほど強く（すなわち影響を）有しているかを表す。各速度状態およびクロックバイアスの第１のドップラー測定値に対して計算された各勾配は、Ｓｌｏｐｅｉ行列の第１の行の対応する列に格納される。ＧＮＳＳ受信機１０４は、同様に、速度状態およびクロックバイアスの各々に対する他の各ドップラー測定値の勾配を計算して、Ｓｌｏｐｅｉ行列を形成する。当該例では、Ｓｌｏｐｅｉ行列には、次の成分値、すなわち

【数15】

が含まれている。Ｓｌｏｐｅｉ行列の第１の行は、第１のドップラー測定値がｘ速度（第１の列）、ｙ速度（第２の列）、ｚ速度（第３の列）およびクロックバイアス（第４の列）に及ぼす影響に対応している。第２、第３、第４、第５および第６の行は、第２、第３、第４、第５および第６のドップラー測定値がｘ速度（第１の列）、ｙ速度（第２の列）、ｚ速度（第３の列）およびクロックバイアス（第４の列）に及ぼすそれぞれの影響に対応する。

【0025】

手順はステップ２３０に続き、ＧＮＳＳ受信機１０４は、どのドップラー測定値が各速度状態およびクロックバイアスに最も強く影響するかを判別する。具体的には、保護レベルプロセス１１０は、Ｓｌｏｐｅｉ行列から各速度状態およびクロックバイアス（例えば列）の最大勾配値を選択することができる。当該例では、ｘ速度の場合、保護レベルプロセス１１０は、Ｓｌｏｐｅｉ行列の第１の列から最大成分値０．３４１を選択する。当該選択された勾配値は、第６のＧＮＳＳ衛星１０８から受信した衛星信号に関連づけられている第６のドップラー測定値に対応するため、保護レベルプロセス１１０は、第６のドップラー測定値がＧＮＳＳ受信機１０４で計算されたｘ速度に最も強く影響すると判別する。したがって、第６のドップラー測定値における潜在的な誤差が、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算されたｘ速度に最大の誤差を引き起こすことになる。

【0026】

保護レベルプロセス１１０はまた、Ｓｌｏｐｅｉ行列のｙ速度に対応する第２の列から０．３７５の最大成分値を選択する。当該選択された勾配値は、第５のＧＮＳＳ衛星１０８から受信した衛星信号に関連づけられている第５のドップラー測定値に対応するため、保護レベルプロセス１１０は、第５のドップラー測定値がＧＮＳＳ受信機１０４で計算されたｙ速度に最も強く影響すると判別する。したがって、第５のドップラー測定値における潜在的な誤差が、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算されたｙ速度に最大の誤差を引き起こすことになる。さらに、保護レベルプロセス１１０は、Ｓｌｏｐｅｉ行列のｚ速度に対応する第３の列から０．７７２の最大成分値を選択する。当該選択された勾配値は、第５のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号に関連づけられている第５のドップラー測定値に対応するため、ＧＮＳＳ受信機１０４は、第５のドップラー測定値がＧＮＳＳ受信機１０４で計算されたｚ速度に最も強く影響すると判別する。したがって、第５のドップラー測定値における潜在的な誤差が、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算されたｚ速度に最大の誤差を引き起こすことになる。

【0027】

さらに、保護レベルプロセス１１０はまた、Ｓｌｏｐｅｉ行列のクロックバイアスに対応する第４の列から０．２９７の最大成分値を選択することができる。当該選択された勾配値は、第６のＧＮＳＳ衛星から受信した衛星信号に関連づけられている第６のドップラー測定値に対応するため、ＧＮＳＳ受信機１０４は、第６のドップラー測定値がクロックバイアスに最も強く影響すると判別する。したがって、第６のドップラー測定値における潜在的な誤差が、クロックバイアスに最大の誤差を引き起こすことになる。したがって、当該例では、ｘ速度、ｙ速度、ｚ速度およびクロックバイアスの最大勾配値は、それぞれ０．３４１、０．３７５、０．７７２および０．２９７となる。

【0028】

手順はステップ２３５に続き、ＧＮＳＳ受信機１０４は非中心性パラメータを選択する。具体的には、保護レベルプロセス１１０は、冗長値（例えば、ドップラー測定値の数－４つの未知数）に基づいてテーブルから非中心性パラメータを選択することができ、テーブルは、誤警報の確率および保護レベルが所望されるインテグリティの割り当てに基づいて形成可能である。より具体的には、保護レベルプロセス１１０は、既知の非中心カイ二乗分布手法を利用してテーブルを形成することができ、非中心性パラメータは、所望のインテグリティ割り当ての速度解で検出されない最大可能誤差を表すことができる。当該例では、冗長値（すなわち自由度）は２（例えば、６つのドップラー測定値－４つの未知数）である。さらに、当該例では、インテグリティの割り当ては１ｅ－４（例えば９９．９９９９％の信頼度）であり、誤警報の確率は１ｅ－３である。１ｅ－４のインテグリティ割り当ておよび１ｅ－３の誤警報の確率を伴う既知の非中心カイ二乗分布手法に基づいて、保護レベルプロセス１１０は、既知の方式で、複数の非中心性パラメータを格納するテーブルを形成することができる。次に、ＧＮＳＳ受信機１０４は、２の冗長値を利用して７５．９８５の非中心性パラメータを選択するためにテーブルにインデックスを付すことができる。

【0029】

手順はステップ２４０に続き、ＧＮＳＳ受信機１０４は、最大勾配および非中心性パラメータに基づいて、地球中心地球固定（ＥＣＥＦ）フレーム内の各速度状態の保護レベルを算出する。具体的には、保護レベルプロセス１１０は、選択された非中心性パラメータで最大勾配を拡大することにより、ＥＣＥＦフレーム内の各速度状態の保護レベルを計算することができる。より具体的には、保護レベルプロセス１１０は、各最大勾配に、選択された非中心性パラメータの平方根を乗算して、各速度状態の保護レベルを拡大および算出する。当該例では、保護レベルプロセス１１０は、ｘ速度の保護レベルを

【数16】

と算出する。さらに、保護レベルプロセス１１０は、ｙ速度およびｚ速度の保護レベルをそれぞれ

【数17】

と算出する。各速度状態に対して算出された保護レベルは、ＧＮＳＳ受信機１０４の真の速度の統計的境界を表す。

【0030】

図３Ａは、本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、計算された速度の保護レベルを示す図である。具体的には、計算された速度値は、速度矢印３０１として表すことができ、保護レベルは、速度矢印３０１を含む幾何学的形状、例えば破線の四角形３０２として表すことができる。破線の四角形３０２のサイズ、例えば長さおよび高さは、算出された保護レベル、すなわち統計的境界に等しいかまたは統計的境界を表すことができる。したがって、破線の四角形３０２の領域３０３は、例えば特定の信頼度によって、ＧＮＳＳ受信機１０４の真の速度を含むことが保証される。

【0031】

したがって、当該例では、ＧＮＳＳ受信機の真のｘ速度は、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算されたｘ速度の±２．９７２ｍ／ｓであることが９９．９９９９％の信頼度で保証されている。同様に、ＧＮＳＳ受信機の真のｙ速度は、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算されたｙ速度の±３．２６９ｍ／ｓであることが９９．９９９９％の信頼度で保証されている。さらに、ＧＮＳＳ受信機の真のｚ速度は、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算されたｚ速度の±４．６９０ｍ／ｓであることが９９．９９９９％の信頼度で保証されている。有利には、本明細書に記載の１つ以上の実施形態に従って算出される保護レベルは、従来の手法で利用される標準偏差（例えば６８％）よりも計算速度の精度においてより高いレベルの信頼度（例えば９９．９９９９％）を提供する。

【0032】

保護レベルプロセス１１０は、ＥＣＥＦフレーム内で算出されたｘ速度、ｙ速度およびｚ速度の保護レベルを含む対角行列ＰＬ（ＸＹＺ）行列を形成することができる。当該例では、ＰＬ（ＸＹＺ）行列は、

【数18】

となる。式中、ＰＬ（ＸＹＺ）行列の（１，１）成分はｘ速度の保護レベルに対応し、ＰＬ（ＸＹＺ）行列の（２，２）成分はｙ速度の保護レベルに対応し、ＰＬ（ＸＹＺ）行列の（３，３）成分はｚ速度の保護レベルに対応している。

【0033】

手順はステップ２４５に続き、ＧＮＳＳ受信機１０４は、ＥＣＥＦフレーム内で算出された速度の保護レベルを北、東、上昇（ＮＥＵ）速度の保護レベルに変換する。具体的には、保護レベルプロセス１１０は、ＧＮＳＳ受信機１０４の現在の位置（例えば、経度および緯度）に基づいて回転（Ｒ）行列を計算することができる。Ｒ行列は、

【数19】

を利用して計算可能である。式中、ＬａｔはＧＮＳＳ受信機１０４の緯度の線の座標であり、ＬｏｎはＧＮＳＳ受信機１０４の経度の線の座標である。当該例では、Ｒ行列が、

【数20】

であると仮定する。

【0034】

次に、ＧＮＳＳ受信機は、
ＰＬ（ＮＥＵ）^２＝Ｒ^Ｔ＊ＰＬ（ＸＹＺ）^２＊Ｒ
を利用して、保護レベルをＮＥＵフレームの保護レベルに変換することができる。式中、ＰＬ（ＮＥＵ）は北、東および上昇の保護レベルを有する対角行列、Ｒ^Ｔは転置された回転行列、ＰＬ（ＸＹＺ）はＥＣＥＦフレーム内のｘ速度、ｙ速度およびｚ速度の保護レベルを有する対角行列、Ｒは回転行列である。当該例では、Ｒ行列の値とＥＣＥＦ保護レベルとに基づいて、保護レベルプロセス１１０は、北、東および上昇の保護レベルをそれぞれ３．８６７ｍ／ｓ、３．０２５ｍ／ｓおよび４．１７５ｍ／ｓと算出する。すなわち、ＰＬ（ＮＥＵ）行列は、

【数21】

となる。式中、ＰＬ（ＮＥＵ）行列の（１，１）成分は北速度の保護レベルに対応し、ＰＬ（ＮＥＵ）行列の（２，２）成分は東速度の保護レベルに対応し、ＰＬ（ＮＥＵ）行列の（３，３）成分は上昇速度の保護レベルに対応している。

【0035】

手順はステップ２５０に続き、ＧＮＳＳ受信機１０４は、北および東速度の保護レベルを地表針路上保護レベルに変換する。具体的には、保護レベルプロセス１１０は、本明細書に記載しているように、最小二乗法（例えばＫ行列）を利用して計算された速度に基づいて、北および東速度を最初に計算することができる。当該例では、計算された速度に基づいて、ＧＮＳＳ受信機１０４は北速度を－２８．７４１ｍ／ｓと計算し、東速度を－０．７７６ｍ／ｓと計算する。次に、保護レベルプロセス１１０は、

【数22】

を利用して、地表針路（ＰＬ（Ｃ．Ｏ．Ｇ））の保護レベルを計算することができる。式中、ＮｏｒｔｈＶｅｌは北速度、ＰＬ（ＥａｓｔＶｅｌ）は東速度の保護レベル、ＥａｓｔＶｅｌは東速度、ＰＬ（ＮｏｒｔｈＶｅｌ）は北速度の保護レベルである。当該例では、これらの値に基づいて、計算された地表針路の保護レベルは６．０２９度または．１０５２３５９７ラジアン

【数23】

となる。

【0036】

図３Ｂは、本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、計算された地表針路の保護レベルを示す図である。具体的には、計算された地表針路値は、例えば真北に対して特定の方向に向けられた地表針路矢印３０４として表すことができる。さらに、保護レベルは、地表針路矢印３０４を含む幾何学的形状、例えば破線の三角形３０５として表すことができる。破線の三角形３０５のサイズは、算出された保護レベル、すなわち統計的境界に等しいかまたは統計的境界を表すことができる。したがって、破線の三角形３０５の領域３０６は、例えば特定の信頼度によって、ＧＮＳＳ受信機１０４の真の地表針路を含むことが保証される。

【0037】

したがって、当該例では、ＧＮＳＳ受信機１０４の真の地表針路は、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算された地表針路の±６．０２９度であることが９９．９９９９％の信頼度で保証されている。

【0038】

手順はステップ２５５に続き、ＧＮＳＳ受信機は１つ以上の保護レベルをサブシステム１１２に送信する。例えば、サブシステム１１２は、自動運転システム（ＡＤＳ）または先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）でありうる。したがって、ＧＮＳＳ受信機１０４は、有線または無線ネットワークを介してサブシステム１１２に１つ以上の保護レベルを提供することができる。代替実施形態では、サブシステム１１２は、車両１０２の外部にあってよく、ＧＮＳＳ受信機１０４が、有線または無線ネットワークを介して外部サブシステム１１２に１つ以上の保護レベルを提供してもよい。

【0039】

手順はステップ２６０に続き、サブシステム１１２は、保護レベルが警報限界を超えているかどうかを判別する。具体的には、サブシステム１１２は、ＧＮＳＳ受信機１０４から受信され、計算された速度または地表針路に関連づけられた保護レベルを警報限界と比較する。一実施形態では、警報限界は、システム設計のパラメータであり、サブシステム１１２、例えばＡＤＳまたはＡＤＡＳが例えば安全上重要な環境で許容しうる最大誤差に設定することができる。例えば、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算された速度が、高精度を必要とする自動ブレーキサブシステムによって利用される場合、警報限界は、０．５ｍ／秒、または他の何らかの精度値に設定可能である。しかしながら、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算された速度が自動速度制御サブシステムによって利用される場合、警報限界は５ｍ／秒、または他の何らかの精度値に設定可能である。すなわち、警報限界は、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算された値（例えば、速度または地表針路）がサブシステムによってどのように利用されるかに基づいていてよい。

【0040】

ステップ２６０において、保護レベルが警報限界を超えると判別された場合、手順はステップ２６５に続き、サブシステム１１２は、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算された値（例えば速度または地表針路）がサブシステム１１２によって利用不能であると判別する。例えば、サブシステムが自動ブレーキサブシステムであり、警報限界が０．５ｍ／ｓであると仮定する。この場合、速度状態の各保護レベル（３．８６７ｍ／ｓ、３．０２５ｍ／ｓおよび４．１７５ｍ／ｓ）は、０．５ｍ／ｓの警報限界を超えているため、サブシステム１１２は、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算された速度が、例えば安全上重要な環境ではサブシステム１１２によって利用不能であると判別する。

【0041】

図４Ａは、本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、警報限界を超える速度の保護レベルを示す図である。具体的には、計算された速度は、速度矢印４０１として表すことができる。さらに、保護レベルは、算出された保護レベル、すなわち統計的境界に等しいかまたは統計的境界を表すサイズを有する破線の四角形４０２によって表すことができる。実線の四角形４０３は、例えば、サブシステム１１２、例えばＡＤＳまたはＡＤＡＳが許容しうる最大誤差である警報限界を表すことができる。図４Ａから分かるように、保護レベルを表す破線の四角形４０２は、警報限界を表す実線の四角形４０３を超える。したがって、このような状況では、サブシステム１１２は計算された速度を使用することができない。次に、ステップ２６５から、手順はステップ２１０に続き、図２Ａおよび図２Ｂの一連のステップを繰り返すことができる。

【0042】

図５Ａは、本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、警報限界を超える地表針路の保護レベルを示す図である。具体的には、計算された地表針路は、地表針路矢印５０１として表すことができる。さらに、保護レベルは、算出された保護レベル、すなわち統計的境界に等しいかまたは統計的境界を表すサイズを有する破線の三角形５０２によって表すことができる。実線の三角形５０３は、例えば、サブシステム１１２、例えばＡＤＳまたはＡＤＡＳが許容しうる最大誤差である警報限界を表すことができる。図５Ａから分かるように、保護レベルを表す破線の三角形５０２は、警報限界を表す実線の三角形５０３を超える。したがって、このような状況では、サブシステム１１２は、計算された地表針路を使用することができない。

【0043】

ステップ２６０において、保護レベルが警報限界を超えないと判別された場合、手順はステップ２７０に続き、サブシステム１１２は、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算された値（例えば速度または地表針路）がサブシステム１１２によって利用可能であると判別する。例えば、サブシステムが自動速度制御サブシステムであり、警報限界が５ｍ／ｓであると仮定する。この場合、速度状態の各保護レベル（３．８６７ｍ／ｓ、３．０２５ｍ／ｓ、および４．１７５ｍ／ｓ）は、５ｍ／ｓの警報限界を超えないため、サブシステム１１２は、ＧＮＳＳ受信機１０４で計算された速度が、例えば安全上重要な環境で、サブシステム１１２によって利用可能であると判別する。

【0044】

図４Ｂは、本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、警報限界を超えない速度の保護レベルを示す図である。具体的には、計算された速度は、速度矢印４０４として表すことができる。さらに、保護レベルは、算出された保護レベルに等しいかまたは算出された保護レベルを表すサイズを有する破線の四角形４０５によって表すことができる。実線の四角形４０６は、例えば、サブシステム１１２、例えばＡＤＳまたはＡＤＡＳが許容しうる最大誤差である警報限界を表すことができる。図４Ｂから分かるように、保護レベルを表す破線の四角形４０５は、警報限界を表す実線の四角形４０６を超えない。したがって、このような状況では、サブシステム１１２は計算された速度を使用することができる。

【0045】

図５Ｂは、本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、警報限界を超えない地表針路の保護レベルを示す図である。具体的には、計算された地表針路は、地表針路矢印５０４として表すことができる。さらに、保護レベルは、算出された保護レベルに等しいかまたは算出された保護レベルを表すサイズを有する破線の三角形５０５によって表すことができる。実線の三角形５０６は、例えば、サブシステム１１２、例えばＡＤＳまたはＡＤＡＳが許容しうる最大誤差である警報限界を表すことができる。図５Ｂから分かるように、保護レベルを表す破線の三角形５０５は、警報限界を表す実線の三角形５０６を超えない。したがって、このような状況では、サブシステム１１２は計算された地表針路を使用することができる。

【0046】

次に、ステップ２７０から、手順はステップ２１０に続き、図２Ａおよび図２Ｂの一連のステップを繰り返すことができる。有利には、通常、計算値の精度が９９％以上の信頼度を必要とするサブシステムは、本明細書に記載の１つ以上の実施形態に従って算出された保護レベルが警報限界を超えない場合、速度および／または地表針路を利用することができる。

【0047】

上述の説明では、特定の例示的な実施形態を説明した。しかしながら、説明した実施形態に対して、これらの利点の一部または全部を達成しつつ、他の変形および修正を行えることは明らかであろう。したがって、上述の説明は、例示に過ぎず、本開示の範囲を他の方法で限定するものではない。添付の特許請求の範囲の目的は、本開示の真の精神および範囲内にあるこうした全ての変形および修正を網羅することである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】