卫星轨道模型化适当与否判定方法及装置、长期预测轨道数据提供方法

专利名称：卫星轨道模型化适当与否判定方法及装置、长期预测轨道数据提供方法
技术领域：
本发明涉及一种卫星轨道模型化适当与否判定方法、长期预测 轨道数据提供方法及卫星轨道模型化适当与否判定装置。
背景技术：
作为利用定位用信号的定位系统7>知有GPS( Global Positioning System:全球定位系统)，其被利用于内置在便携式电话机或汽车导 航装置等中的定位装置中。在GPS中，通过基于多个GPS卫星的位 置或从各个GPS卫星到本机的伪距等的信息而进行求得表示本机的 位置的三维坐标值和时钟误差的四个参数的值的定位运算，从而进 行定位。
在基于GPS的定位中，基于叠加在从GPS卫星发送的GPS卫 星信号上的概略星历或精密星历等的导航数椐，计算出GPS卫星的 位置、速度、移动方向等的卫星信息，并4吏用该卫星信息及时刻信 息进行定位运算。特别是，由于精密星历成为捕捉卫星时的有力线 索，所以诸如在处于未保存有精密星历的状态下开始定位的情况下， 初次定位时间(TTFF: Time To First Fix ，首次定位时间)增大。此 外，即〗吏在不是初次定4立的情况下，在初次捕捉某个卫星时，也因 是否保存有该卫星的精密星历的原因而导致捕捉时间变化很大。因此，在日本专利文献l中公开有如下的技术作为服务器-客户端系统(server-client system ),月l务器预测相当于一周这样的长期间的精密星历，并将该预测到的精密星历(以下，称为"长期预测精密星历"(长期预测轨道数据))提供给作为客户的定位装置。
曰本专利文献1:国际7>布第2006/031652号7>才艮
作为长期预测精密星历的定义方法，考虑有如下的方法通过与通常的精密星历相同的数据格式来进行定义的方法。也就是说，使用作为卫星轨道的拟合才莫型之一 的开普勒的椭圆轨道模型来拟合卫星轨道，并根据此时的模型公式的参数(以下，称为"卫星轨道参数，，)的值，定义长期预测精密星历。以每隔M^定时间的方式按时间序列预测定位用卫星的将来位置的预测位置构成的卫星预测星历(预测位置数据)由夫见定的商业系统提供。可以4吏用该卫星预测星历进行基于开普勒的椭圓轨道模型的拟合计算。
不过，在卫星预测星历所存〗诸的预测位置中，在与邻4妄的预测位置的位置关系中，作为所谓的"异常值"，可以包括有距离数km这样的距离极端地离开的预测位置。理想的卫星轨道的拟合是正确地再现所有的预测位置的椭圓轨道。不过，在包括有异常值的情况下，因被异常值托拽而导致椭圆形状变歪斜。当然，已歪斜的卫星轨道的预测位置的再现性变差。

发明内容
本发明鉴于上述的问题，其目的在于提供一种对拟合定位用卫星的将来的轨道的卫星轨道的模型化的适当与否进行判定的卫星轨
道模型化适当与否判定方法、长期预测轨道数据提供方法及卫星轨道模型化适当与否判定装置。
6用于解决上述问题的本发明的第一方面的卫星轨道才莫型化适当
与否判定方法，其包括基于按时间序列包括了定位用卫星的预测 位置的预测位置数据，计算出在拟合所述定位用卫星的卫星轨道时 所使用的规定的模型公式所具有的参数的值；使用所述参数的值， 计算从所述模型公式导出的所述定位用卫星的计算位置；以及基于 所述预测位置和所述计算位置之间的差异，判定基于采用了所述参 数的值的所述模型公式的卫星轨道的模型化的适当与否。
此外，作为另一方面的发明，也可以构成卫星轨道模型化适当 与否判定装置，其包括参数值计算部，基于按时间序列包括了定 位用卫星的预测位置的预测位置数据，计算出在拟合所述定位用卫 星的卫星轨道时使用的规定模型公式所具有的参数的值；计算位置 计算部，使用所述参数的值，计算从所述模型公式导出的所述定位 用卫星的计算位置；以及判定部，基于所述预测位置和所述计算位 置之间的差异，判定基于釆用所述参数的值的所述模型公式的卫星 轨道的模型化的适当与否。
根据本发明的第 一方面等，基于定位用卫星的预测位置凄t据， 计算出在拟合定位用卫星的卫星轨道时使用的规定的模型公式所具 有的参数的值。而且，使用计算出的参数的值来计算从模型公式导 出的定位用卫星的计算位置，并基于预测位置和计算位置之间的差 异，判定基于采用参数的值的模型公式的卫星轨道的模型化的适当 与否。
当卫星轨道的模型化为适当时，预测位置数据所包括的定位用 卫星的预测位置和从模型公式导出的定位用卫星的计算位置之间的 差异应变小。因此，能够通过将预测位置和计算位置之间的差异作 为判定因素，从而判定卫星轨道的模型化的适当与否。此外，作为本发明的第二方面，根据本发明第一方面的卫星轨 道模型化适当与否判定方法，也可以构成如下所述的卫星轨道模型
化适当与否判定方法所述模型公式是输入时刻、输出位置的函数， 计算出所述计算位置是指计算出与所述预测位置在相同时刻的所述 计算位置，判定所述模型化的适当与否是指基于所述预测位置和所 述计算位置之间的距离，判定所述模型化的适当与否。
才艮据本发明的第二方面，计算与预测位置在相同时刻的计算位 置，并基于预测位置和计算位置之间的距离，判定卫星轨道的模型 化的适当与否。当卫星轨道的模型化为适当时，在相同时刻的定位 用卫星的预测^立置和计算位置之间的ii巨离应变小。因此，例如，通 过进行对应各个时刻计算出的距离的总和的阈值判定，从而能够实 现有效地判定卫星轨道的模型化的适当与否。
此外，作为本发明的第三方面，才艮据本发明第二方面的卫星轨 道才莫型化适当与否判定方法，也可以构成如下所述的卫星4九道才莫型 化适当与否判定方法，其包括在所述预测位置数据所包括的预测 位置中，选4奪距离与该预测位置在相同时刻的所述计算位置在规定 距离以内的预测位置；以及基于所述已选择的预测位置，再次进行 所述参数的值的计算、所述计算位置的计算及所述模型化的适当与 否判定。
根据本发明的第三方面，选择距离与预测位置在相同时刻的计 算位置在规定距离以内的预测位置。而且，基于已选择的预测位置， 再次进行参数的值的计算、计算位置的计算、及模型化的适当与否 的判定。当在相同时刻的定位用卫星的预测位置和计算位置离开较 大时，该预测位置为较大地偏离理想的卫星轨道的异常值的可能性 较高。因此，优选除去这样的异常值，再次进行卫星轨道的模型化。作为本发明的第四方面，4艮据本发明第一方面至第三方面中的 任一方面的卫星4九道才莫型化适当与否判定方法，也可以构成如下所
述的卫星轨道才莫型化适当与否判定方法，其包括乂人所述预测位置 数据中确定计算所述参数的值所使用的预测位置的组合；以及基于 所述已确定的预测位置的组合，进行所述参lt的值的计算、所述计 算位置的计算、及所述模型化的适当与否判定。
才艮据本发明的第四方面，确定计算参凄t的值所使用的预测位置 的组合。而且，基于已确定的预测位置的组合，进4于参数的值的计 算、计算位置的计算、及模型化的适当与否的判定。
作为本发明的第五方面，才艮据本发明第四方面的卫星轨道才莫型 化适当与否判定方法，也可以构成如下所述的卫星轨道才莫型化适当 与否判定方法，包括在判定所述模型化为不适当的情况下，变更 计算所述参凄t的值所4吏用的预测位置的组合；以及基于所述已变更 的预测位置的组合，再次进4亍所述参凄t的值的计算、所述计算位置 的计算、及所述模型化的适当与否判定。
根据本发明的第五方面，当判定^^型化不适当时，变更计算参 数的值所使用的预测位置的组合。而且，基于已变更的预测位置的 组合，再次进行参数的值的计算、计算位置的计算、及模型化的适 当与否的判定。这样，当判定卫星轨道的模型化不适当时，能够通
过变更预测位置的组合重新运行模型化，从而获得适当的参数的值。
此外，作为本发明的第六方面，提供了长期预测轨道数据提供 方法，其包括才艮据第一方面至第四方面中任一方面所述的卫星轨 道模型化适当与否判定方法，对于每个连续的规定单位期间，进行 所述参数的值的计算、所述计算位置的计算、及所述模型化的适当 与否判定；以及提供长期预测轨道数据，所述长期预测轨道数据汇 集了在所述模型化的适当与否判定中判定为适当的单位期间的所述 参数的值。
9根据本发明的第六方面，对于连续的规定的单位期间的每个规 定的单位期间进行参数的值的计算、计算位置的计算、及模型化的 适当与否的判定。而且，提供长期预测轨道数据，所述长期预测轨 道数据汇集了在所述模型化的适当与否判定中判定为适当的单位期 间的所述参数的值。这样，能够实现只将适当地进行了模型化的单 位期间的参数的值提供给定位装置。
作为本发明的第七方面，提供了长期预测轨道数据提供方法，
其包括根据第一方面至第四方面中任一方面所述的卫星轨道模型 化适当与否判定方法，对应连续的规定的单位期间，进行所述参数 的值的计算、所述计算位置的计算、及所述模型化的适当与否的判 定；以及提供汇集了所述规定单位期间的所述参数的值的长期预测 轨道数据，其中，所述规定单位期间的所述参凄t的值与对于该单位 期间的所述模型化的适当与否判定结果相互对应。
根据本发明的第七方面，分别对应连续的^见定的单位期间，进 行参数的值的计算、计算位置的计算、及模型化的适当与否的判定。 而且，提供提供汇集了规定单位期间的参数的值的长期预测轨道数 据，其中，该规定单位期间的参数的值与对于该单位期间的模型化 的适当与否判定结果相互对应。通过与按照该单位期间的模型化的 适当与否判定结果相互对应得方式来提供多个单位期间的参数值， 从而定位装置可以判定适当地进4亍了才莫型化的单位期间。而且，对 于未适当地进行^f莫型化的单位期间，能够在定位中不^f吏用该单位期 间的参ft的值。


图1是表示定位系统的概略构成的图； 图2是表示一例预测4九道的图；图3是表示一例预测轨道的图4是卫星轨道的模型化适当与否判定的原理说明图5是表示服务器系统的功能构成的框图6是表示一例月良务器系统的ROM所存储的凝:据的图7是表示一例服务器系统的硬盘所存储的数据的图8是表示一例服务器系统的RAM所存储的数据的图9是表示一例卫星预测星历的凄欠据构成的图10是表示一例长期预测精密星历数据的数据构成的图11是表示一例预测精密星历的彩:据构成的图12是表示一例才莫型化不适当标志数据的数据构成的图13是表示长期预测精密星历提供处理的流程的流程图14是表示长期预测精密星历生成处理的流程的流程图15是表示长期预测精密星历生成处理的流程的流程图16是表示模型化误差计算处理的流程的流程图17是表示第二长期预测精密星历生成处理的流程的流程图;
图18是表示第二长期预测精密星历生成处理的流程的流程图；图19是表示第三长期预测精密星历生成处理的流程的流程图；以及图20是表示一例第二长期预测精密星历数据的数据构成的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式的 一个例子进行说明。 但是，可以适用本发明的实施方式并不4又限于此。1.系统构成图1是表示本实施方式中的定位系统1的概略构成的图。定位 系统1构成为包括外部系统2、服务器系统3、作为包括定位装置的 电子设备的便携式电话机4、及多个GPS卫星SV( SV1、 SV2、 SV3、 SV4、...)。另外，在便携式电话机4从服务器系统3取得需要的数 据之后，可通过便携式电话机4和GPS卫星SV进行定位，因此， 也可以说通过便携式电话机4和GPS卫星SV构成一个定位系统。 此外，作为地面侧系统，也可以将服务器系统3和便携式电话机4 称为定位系统。外部系统2是如下所述的公知的系统从GPS卫星SV定期地 接收卫星信号，并基于该卫星信号所包括的导航数据等生成卫星预 测星历提供给服务器系统3。外部系统2所提供的卫星预测星历是分 别相对于各个GPS卫星SV隔规定时间以时间序列的方式排列预测 将来的位置的预测位置的不连续的位置彩:据。外部系统2诸如相当 于将提供卫星预测星历作为业务的私营或国营的团体的计算机系 统。服务器系统3是包括服务器的系统，其中，该服务器从外部系 统2取得卫星预测星历，并使用该卫星预测星历生成、提供全部GPS卫星sv的预测精密星历，即、至少大于等于一日例如一个星期这样长期有效的精密星历(以下，在本实施方式中称为"长期预测精 密星历(长期预测轨道数据)")。便携式电话机4是用户用于进行通话和接收发送电子邮件等的 电子设备，便携式电话机4除具备作为通话和接收发送电子邮件这 样的便携式电话机的本来功能之外，还具备用于实现计测位置的功 能(定位功能)的定位装置。便携式电话机4根据用户操作向服务 器系统3发送长期预测精密星历的请求信号，并从服务器系统3接 收长期预测精密星历。而且，利用已接收的长期预测精密星历捕捉 GPS卫星SV,并4丸行基于卫星信号的定位运算。2.原理图2及图3是表示通过外部系统2生成的卫星预测星历和基于 该卫星预测星历而计算出的卫星轨道的一个例子的图。图2示出在 卫星预测星历中未包括有预测位置的异常值的情况的例子，图3示 出包括有异常值的情况的例子。在本实施方式中，将在卫星预测星 历所包括的预测位置中，在与邻*接的预测位置的位置关系中距离招_ 端地离开的预测位置称为"异常值"。另外，不是异常值的预测位置 和后述的预测轨道取样位置之间的i 巨离为大约凄t m至凄t十m左右， 但异常值的预测位置和预测轨道取样位置之间的距离却为数km。在本实施方式中，釆用最小平方算法求得开普勒的卫星轨道模 型公式(以下，称为"拟合模型")，该开普勒的卫星轨道模型公式 是距离卫星预测星历所存卡者的所有的预测位置的距离的平方和成为 最小那样的卫星轨道模型公式。这时，将求得的卫星轨道的拟合模 型公式的参数称为卫星轨道参数，将计算出拟合模型的计算称为"拟 合计算"。此夕卜，将通过拟合计算求4f的卫星專九道称为"预测4九道"。在本实施方式中所采用的拟合模型是表示椭圆轨道的模型，且 未必经过卫星4九道星历所包括的预测位置。预测轨道是由以时刻作为变量的函数来表示的，其通过赋予时刻来作为输入值，从而GPS 卫星SV的4立置#皮返回作为丰#出<直。当在卫星预测星历所包括的预测位置中未包括有异常值时，例 如如图2所示，获得相对于所有的预测位置的平均的l九道、即预测 轨道Ol。另一方面，当在卫星预测星历所存〗诸的预测位置中包括有 异常值时，如图3所示，获得预测轨道的一部分向异常值的方向鼓 起歪斜的椭圆形形状的预测轨道02 。图4是用于说明判定预测4九道的才莫型化的适当与否的原理的 图。在本实施方式中，基于卫星预测星历所包4舌的预测位置、和通 过拟合计算求得的预测轨道计算出的预测轨道取样位置(计算位置)之间的差异，从而计算出卫星轨道的模型化的误差(以下，称为"模 型化误差，，)。预测位置和预测轨道取样位置是在相同时刻的GPS卫 星的位置(々支设的位置)。诸如是每隔15分钟的位置。基于在各相 同时刻的预测位置和预测轨道取样位置之间的差来计算模型化误 差，并判定拟合计算的卫星轨道是否适当。更准确地i^，判定拟合 模型公式的参数的值是否适当。详细地进行说明，在卫星轨道星历中以时间序列存储有规定的 时间间隔(例如"每隔15分钟，，)的预测位置。在图4中，以x符号 示出在到时刻"tl t7"为止的各个时刻的预测位置"Ptl~Pt7"。通 过基于通过拟合计算求得的预测轨道而计算在与预测位置相同时刻 "tl-t7"的点，从而取得预测轨道取样位置"St, ~ St7"。在图4中， 以黑圆点示出预测轨道取样位置"Su ~ St7"。接着，分别关于时刻"tl t7"计算预测位置和预测轨道取样位 置之间的距离"r! r7"。模型化误差诸如以计算出的所有距离的平方和的平方根来表示。具体地说，在一共存在"n个"时刻(取样点) 的情况下，按照以下公式(1)来计算模型误差。公式1模型化误差=* " + ;2…U)在模型化误差大的情况下，可以想到预测轨道整体地偏离预测 位置的情况或在预测轨道中有较大地偏离预测位置的部分，并可判 断未适当地再现预测位置。另一方面，在才莫型化误差小的情况下， 能够示出预测4九道是整体地通过预测^立置的附近或者相同4立置的4九 道，并判断预测4九道是适当地再现了预测位置的轨道。因此，对模型化误差进行阔值判定，并在模型化误差未达到规定阈值(例如，"2000[m]")的情况下，判定卫星轨道的才莫型化为适 当(预测位置的再现性良好)。另一方面，在才莫型化误差达到了规定 阈值的情况下，判定卫星轨道的模型化为不适当(预测位置的再现性差)。3.功能构成图5是表示服务器系统3的功能构成的框图。服务器系统3包 括CPU ( Central Processing Unit:中央处理器)310、才喿作部320、 通信部330、 ROM ( Read Only Memory:只读存卡者器)340、石更盘350、 及RAM ( Random Access Memory:随才几存取存储器)360，月良务器 系统3是通过总线370连4妄各部的计算才几系统。CPU 310是按照ROM 340所存储的系统程序等来统括地控制服 务器系统3的各部的处理器。在本实施方式中，CPU 310进4亍如下 的处理按照ROM 340所存储的长期预测精密星历提供程序341向 便携式电话机4提供长期预测精密星历。15操作部320是接受基于服务器系统3的管理者的操作指示向 CPU 310输出与操作相对应的信号的输入装置。该功能诸如通过键 盘、4姿4丑或鼠标等来实现。通信部330是用于通过互联网等通信网络将在系统内部中所利 用的各种数据与外部系统2或便携式电话机4进行交换的通信装置。ROM 340是读取专用的非易失性的存储装置，其存储CPU 310 用于控制服务器系统3的系统程序、用于向便携式电话机4提供长期预测精密星历的程序、用于生成长期预测精密星历的程序、及用 于计算模型化误差的程序等的各种程序和数据等。硬盘350是采用磁头等进行读写数据的存储装置，其与ROM 340同样，存储用于实现服务器系统3所具有的各种功能的程序和数据等。RAM 360是可读写的易失性的存储装置，其形成临时地存储通 过CPU310执行的系统程序、长期预测精密星历提供程序、各种处 理程序、各种处理的处理中数据、及处理结果等的工作区。4.数据构成图6是表示ROM 340所存储的数据的一个例子的图。在ROM 340中存储有通过CPU 310读出、且作为长期预测精密星历提供处 理(参照图13)而被执行的长期预测精密星历提供程序341。此外， 长期预测精密星历提供程序341包括有如下的程序作为子程序作 为长期预测精密星历生成处理(参照图14及图15)而被执行的长期 预测精密星历生成程序3411、作为模型化误差计算处理(参照图16 ) 而被执行的模型化误差计算程序3413。所谓长期预测精密星历提供处理是如下所述的处理在CPU 310定期地进行用于生成长期预测精密星历数据353的处理，并从便 携式电话机4接收到长期预测精密星历数据353的请求信号的情况 下，将已生成的长期预测精密星历数据353发送给请求方的便携式 电话机4。
所谓长期预测^"密星历生成处理是CPU 310生成长期预测4青密 星历数据353的处理。在本实施方式中，CPU 310每隔四个小时生 成一次长期预测精密星历数据353。具体地说，将以长期预测精密星 历数据353的生成日期时间作为基准将直到一个星期后为止的期间 作为预测期间，并生成每隔单位期间、即六个小时划分该预测期间 而得的28个预测精密星历355。而且，生成汇集28个单位期间的预 测精密星历355的长期预测精密星历数据353。
所谓模型化误差计算处理是CPU 310按照上述的原理计算出卫 星轨道的模型化误差的处理。关于这些的处理，将在后面釆用流程 图详细地进^f亍描述。
图7是表示硬盘350所存储的数据的一个例子的图。在硬盘350 中存储有卫星预测星历351、长期预测精密星历数据353、及;f莫型化 不适当标志数据356。
图9是表示卫星^^贞测星历351的凝j居构成的一个例子的图。卫 星预测星历351是每隔15分钟存储各个GPS卫星SV的直到一个星 期后的预测位置的离散的数据。例如以地球基准坐标系中的三维的 坐标值来表示预测位置。例如，"2008年7月1日0时30分"的GPS 卫星"SV2"的预测位置是"X32、 Y32、 Z32"。 CPU310从外部系 统2定期地(例如，每隔四个小时一次)4妄收卫星预测星历351，并 在硬盘350中进行存储、更新。图10是表示长期预测3睛密星历凄t据353的凄t据构成的一个例子的图。在长期预测精密星历彩:据353中相互对应地存储有长期预测精密星历数据353的生成日期时间354、及第一至第二十八单位期间的预观寸精密星历355 ( 355-1 ~ 355-28 )。
图11是表示预测;晴密星历355的凄t据构成的一个例子的图。预
测精密星历355 (355-1、 355-2..... 355-28)中，分别对应各个卫
星SV1 SV32存储有轨道长半径、偏心率、轨道倾斜角这样的开普勒的卫星轨道参数值。
但是，有这样一个特征点分别对应各个单位期间的预测精密星历，对于判定卫星轨道的模型化为不适当的GPS卫星SV不存储卫星轨道参数值。例如，在第一单位期间的预测精密星历355-1中，由于判定GPS卫星SV2的卫星轨道的^^型化为不适当，所以对于GPS卫星SV2未存储有卫星轨道参数值。
图12是表示模型化不适当标志数据356的数据构成的一个例子的图。才莫型化不适当标志数据356 (356-1、 356-2、…、356-28)中，
每隔各单位期间相互对应地存储有GPS卫星SV的编号和才莫型化不
适当标志。
模型化不适当标志是针对判定卫星轨道的模型化为不适当的GPS卫星SV设定有"ON"、针对判定卫星轨道的模型化为适当的GPS卫星SVi殳定有"OFF"的标志。例如，在图12的第一单位期间的模型化不适当标志数据356-1中，由于判定针对GPS卫星SV2的卫星轨道的才莫型化为不适当，所以GPS卫星SV2的模型化不适当标志变为"ON"。
图8是RAM 360所存々者的凝:据的一个例子的图。在RAM 360中存4诸有验i正时刻条件361和才莫型化i吴差363。
18验证时刻条件361是与进行验证卫星轨道的模型化的适当与否的时刻有关的条件，验证时刻条件361存储有在卫星预测星历351所存储的日期时间中开始验证的日期时间、即验证开始日期时间3611 、及进行验i正的时间间隔、即验证时间间隔3613。在长期预测精密星历生成处理中通过CPU 310可变地设定验证时刻条件361。
模型化误差363是卫星轨道的才莫型化的误差，例如作为对应各个马全证时刻计算出的预测位置和预测4九道取样位置之间的距离的平方和的平方根而被计算、存储。
5.处J里的流禾呈
图13是表示通过由CPU 310读出并执行ROM 340所存储的长期预测精密星历提供程序341，从而在服务器系统3中执行的长期预测精密星历才是供处理的流程的流程图。
首先，CPU 310判定是否从外部系统2接收到了卫星预测星历351(步骤A1),在判定为未接收的情况下(步骤A1:否)，转移至步骤A5进行处理。此外，在判定为已接收的情况下(步骤A1:是)，使硬盘350更新并存储已接收的卫星预测星历351 (步骤A3 )。
接着，CPU 310判定是否为长期预测精密星历的生成时刻(步骤A5)。在本实施方式中，是每隔四个小时生成一次长期预测精密星历的情况。而且，在判定还不是生成时刻的情况下(步骤A5:否)，CPU 310津争移至步骤A9进4亍处理。
此外，在判定为是长期预测精密星历的生成时刻的情况下(步骤A5:是)，CPU310通过读出并执行ROM340所存储的长期预测精密星历生成程序3411,从而进行长期预测精密星历生成处理(步骤A7 )。图14及图15是表示长期预测精密星历生成处理的流程的流程图。
首先，CPU 310基于当前日期时间来判定各个单位期间(步骤Bl)。具体地-说，将从当前日期时间(生成日期时间)开始直至一个星期后的期间_没定为预测期间，并爿夸对该预测期间每隔六个小时进行划分的各个期间判定为单位期间。
接着，CPU 310分别相对于在步骤Bl中已判定的各个单位期间，执行循环A的处理(步骤B3 ~步骤B35 )。在循环A的处理中，CPU 310分别对于各个GPS卫星SV，执行循环B的处理(步骤B5 ~步骤B31 )。
在循环B的处理中，CPU 310在硬盘350的模型化不适当标志数据356中，将该单位期间的该GPS卫星SV的模型化不适当标志设定为"OFF"(步骤B7)。而且，CPU 310将存储在硬盘350中的卫星预测星历351所包括的最早的日期时间设定为验证开始日期时间3611,并将其作为验证时刻条件361存储在RAM 360中(步骤B9)。
此外，CPU 310将验证时间间隔3613设定为"15分钟"，并将其作为验证时刻条件361存储在RAM 360中(步骤Bll )。而且，CPU 310通过读出并执行ROM 340所存储的才莫型化误差计算程序3413,从而进行模型化误差计算处理(步骤B13)。
图16是表示才莫型化误差计算处理的流程的流程图。
首先，CPU 310从硬盘350所存储的卫星预测星历351中抽取基于RAM 360所存储的-验i正时刻条件361的各个-验i正时刻的预测4立置(步骤CI )。
20接着，CPU310采用在步骤C1中抽取的预测位置，计算基于开普勒的椭圓轨道模型的预测轨道，并求得卫星轨道参数的值(步骤C3)。而且，CPU310才艮据在步骤C3中计算出的预测轨道，计算出与验证时刻在相同时刻的预测轨道取样位置(步骤C5 )。
而且，CPU 310对应各个-验i正时刻计算预测位置和预测4九道取样位置之间的距离(步骤C7)。而且，CPU 310计算对应所有的-验证时刻而计算出的距离的平方和的平方^^艮，并将其作为模型化误差363存储在RAM 360中(步骤C9 )。而且，CPU 310结束模型化误
差计算处理。
返回到图14的长期预测精密星历生成处理，在进行模型化误差计算处理之后，CPU 310判定RAM 360所存储的才莫型化误差363是否小于规定的阈值(步骤B15),并在判定为小于阈值的情况下(步骤B15:是)，转移向下一个GPS卫星SV进行处理。
此外，在判定模型化误差363为大于等于阈值的情况下(步骤B15:否)，CPU 310将RAM 360所存々者的验证时间间隔3613更新为"30分钟，，(步骤B17)。也就是说，设定验证时刻条件，以使不是采用卫星预测星历351所存储的所有的预测位置，而是采用以间隔30分钟抽取的预测位置的组合来计算出预测轨道。
而且，CPU 310通过读出并执行ROM 340所存储的模型化误差计算程序3413,从而进行模型化误差计算处理(步骤B19)。之后，CPU 310判定RAM 360所存储的模型化误差363是否小于规定的阈值(步骤B21),在判定为小于阈值的情况下(步骤B21:是)，转移向下一个GPS卫星SV进4亍处理。
此外，在判定为模型化误差363大于等于阈值的情况下(步骤B21:否)，CPU 310将RAM 360所存々者的-验i正开始日期时间3611更新为"卫星预测星历所包括的第二早的日期时间，，(步骤B23)。 也就是i兌，当以30分钟的间隔来抽取卫星预测星历351所包括的预 测位置时，以不是从最早的时刻开始抽取，而是从第二早的时刻开 始抽耳又的方式来设定验证时刻条件，从而变更计算预测轨道所使用 的预测位置的组合。
而且，CPU 310通过读出并执行ROM 340所存储的才莫型化误差 计算程序3413,从而进4于才莫型化误差计算处理(步骤B25)。之后， CPU 310判定RAM 360所存储的才莫型化误差363是否小于失见定的阈 值(步骤B27)，并在判定为小于阈值的情况下(步骤B27:是)， 转移向下一个GPS卫星SV进行处理。
此外，在判定为模型化误差363大于等于阈值的情况下(步骤 B27:否)，CPU 310将硬盘350的模型化不适当标志数据356所存 储的该单位期间的该GPS卫星SV的模型化不适当标志设定为"ON" (步骤B29)。而且，CPU310转移向下一个GPS卫星SV进行处理。
在对所有的GPS卫星SV进行步骤B7 ~步骤B29的处理之后， CPU 310结束循环B的处理(步骤B31 )。之后，CPU 310在硬盘350 的模型化不适当标志数据356中，汇集模型化不适当标志被设定为 "OFF"的GPS卫星SV的卫星轨道参数的值，并生成该单位期间 的预测精密星历355 (步骤B33)。而且，CPU 310转移向下一单位 期间进4亍处理。
在对所有的单位期间进行步骤B5 ~步骤B33的处理之后，CPU 310结束循环A的处理(步骤B35 )。之后，CPU 310汇集对于所有 的单位期间在步骤B33中生成的预测精密星历355,对应生成日期 时间354生成长期预测^晴密星历凝:据353，并存々者在石更盘350中(步 骤B37)。而且，CPU310结束长期预测精密星历生成处理。返回到图13的长期预测;晴密星历4是供处理，在进行长期预测精 密星历生成处理之后，CPU 310判定是否从便携式电话机4接收了 长期预测精密星历的请求信号(步骤A9)。而且，在判定为未接收 的情况下(步骤A9:否)，返回到步骤A1。
此外，在判定为已接收请求信号的情况下(步骤A9:是)，CPU 310将;更盘350所存储的长期预测精密星历数据353发送给请求方的 便携式电话机4 (步骤All)。而且，CPU310返回到步骤Al。
6. 4乍用效果
在定位系统1中，服务器系统3基于按时间序列包括从外部系 统2取得的GPS卫星SV的预测位置的卫星预测星历，根据用于拟 合GPS卫星SV的卫星轨道的拟合才莫型而求得预测4九道，并计算出 其卫星4九道参^t的值。而且，采用计算出的卫星轨道参数的值，计 算GPS卫星SV的将来位置、即预测4九道取样位置(计算位置)，并 基于预测位置和预测轨道取样位置之间的距离，判定卫星轨道的模 型化是否适当。
更具体地说，根据求得的预测轨道，计算与卫星预测星历所存 储的预测位置在相同时刻的预测轨道取样位置。而且，分别对应各 个时刻计算预测位置和预测4九道取样4立置之间的^巨离，并判定由这 些距离的平方和的平方根来表示的模型化误差是否达到规定的阈 值。而且，在未达到阈值的情况下，判定卫星轨道的模型化为适当， 在达到阈值的情况下，判定卫星轨道的^t型化为不适当。
如果卫星4九道的才莫型化为适当，则在相同时刻的GPS卫星SV 的预测位置和预测轨道取样位置之间的距离应该变小。因此，通过 针对根据对应各个时刻计算出的距离而求得的模型化误差的阈值判 定，从而能够有效地进行卫星轨道的模型化的适当与否判定。
23此外，服务器系统3在模型化的适当与否判定中判定为不适当 的情况下，变更用于计算预测轨道的预测位置的组合。而且，基于 已变更的预测^立置的组合，再次进4亍预测轨道的计算、预测4九道取 样位置的计算、及模型化的适当与否判定。这样，在判定卫星轨道 的模型化不适当的情况下，能够通过变更预测位置的组合并重新运 行模型化，乂人而获得适当的卫星4九道参tt的值。
而且，服务器系统3分别对应每隔连续的六个小时的单元期间， 对应各个GPS卫星进行预测轨道的计算、预测轨道取样位置的计算、 及模型化的适当与否判定。而且，向便携式电话机4提供长期预测 精密星历数据，该长期预测精密星历数据汇集了在模型化的适当与 否判定中判定为适当的单位期间及GPS卫星SV的各个卫星轨道参 数的值。这样，可以只将适当地进行了模型化的单位期间及GPS卫 星SV的卫星轨道参数的值提供给便携式电话机4。
7.变形例
7-1.定4立系统
在上述实施方式中，虽然以包括服务器系统3和^f更携式电话机 4的定位系统1为例进行了说明，但可以适用本发明的定位系统并不 仅限于此。例如，也可以适用包括定位装置的笔记本电脑、PDA (Personal Digital Assistant:个人凄t字助5里)、和汽车导航装置等的 电子设备来代替便携式电话机4。
7-2.卫星定位系统
此外，在上述的实施方式中，虽然将GPS举例作为卫星定位系 纟克并进4亍il明，^f旦也可以是WAAS ( Wide Area Augmentation System: 广i或增强系统)、QZSS ( Quasi Zenith Satellite System:准天顶卫星系统)、GLONASS ( GLObal NAvigation Satellite System:全5求导航 卫星系统)、及GALILEO等其他的卫星定位系统。
7-3.长期预测精密星历数据生成处理
图17及图18是表示变形例中的长期预测精密星历数据的生成 所涉及的处理、即第二长期预测精密星历生成处理的流程的流程图。 第二长期预测精密星历生成处理是如下所述的处理在判定为卫星 轨道的^^莫型化不适当的情况下，除去#1认为是异常值的预测位置， 采用剩余的预测位置，再次进行卫星轨道的模型化，从而生成长期 预测精密星历数据。另外，对与图14及图15的长期预测精密星历 生成处理相同的步骤标注了相同的标号并省略了对其的说明，仅以 与长期预测精密星历生成处理不同的部分为中心进行i兌明。
在第二长期预测精密星历生成处理中，在步骤B15中判定模型 化误差为大于等于阈值的情况下(步骤B15:否)，CPU310指定在 ;f莫型化误差计算处理的步骤C7中计算出的预测位置和预测轨道取 样位置之间的距离超出规定的阈值距离(例如，"500[m]")的验证 时刻，乂人才莫型化i吴差计算处理的处理对象中加以除去(步骤D17)。 而且，CPU310进行才莫型化误差计算处理(步骤B19)。
关于预测位置和预测轨道取样位置之间的距离极度变大的验证 时刻，该预测位置为异常值的可能性高。因此，将预测位置和预测 轨道取样位置之间的距离超出规定的阈值距离的预测位置视为异常 值并加以除去，采用剩余的预测位置再次进行卫星轨道的模型化。
之后，CPU310判定模型化误差是否为小于阈值(步骤B21), 并在判定为小于阈值的情况下(步骤B21:是)，转移向下一个GPS 卫星SV进行处理。此外，在判定为大于等于阈值的情况下(步骤
25B21:否)，将该单位期间的该GPS卫星SV的模型化不适当标志设 定为"ON"(步骤B29 ),并转移向下一个GPS卫星SV进行处理。
图19是表示其他的长期预测精密星历数据的生成所涉及的处 理、即第三长期预测精密星历生成处理的流程的流程图。第三长期 预测4青密星历生成处理是通过多个-验证时刻条件进行卫星轨道的模 型化，并采用冲莫型化误差为最小的验证时刻条件的卫星轨道的模型 来生成长期预测精密星历凄t据的处理。
首先，CPU 310基于当前日期时间判定各个单位期间(步骤El )。 而且，CPU 310对应在步骤El中已判定的各个单位期间执行循环D 的处理(步骤E3 ~步骤E23 )。
在循环D的处理中，CPU 310对于各个GPS卫星SV执行循环 E的处理(步艰《E5-步骤E19)。在循环E的处理中，CPU 310在硬 盘350的模型化不适当标志数据356中将该单位期间的该GPS卫星 SV的模型化不适当标志设定为"OFF"(步骤E7 )。
之后，CPU 310设定多个验证时刻条件(步骤E9)。例如，可 以设定如下三种验证时刻条件(l)验证开始日期时间为"在卫星 预测星历中的最早的日期时间"、驺、〖正时间间隔为"15分钟，，；(2) 验证开始日期时间为"在卫星预测星历中的最早的日期时间"、验证 时间间隔为"30分钟"；以及、(3)验证开始日期时间为"在卫星预 测星历中的第二早的日期时间"、-验证时间间隔为"30分钟"。另夕卜， 也可以适当设定变更所设定的验证时刻条件的种类、凄t量。
才妻着，CPU 310对应在步骤E9中设定的各个—验证时刻条件执行 循环F的处理(步骤Ell ~步骤E15 )。在循环F的处理中，CPU 310 在该验证时刻条件下，进行模型化误差计算处理(步骤E13)。而且， CPU 310转移向下一-验i正时刻条件进4亍处理。
26在对于所有的验证时刻条件进行了步骤E13的处理之后，CPU 310结束循环F的处理(步骤E15 )。之后，CPU 310选择通过模型 化误差为最小的验证时刻条件而计算出的预测轨道(步骤E17)。而 且，CPU310转移向下一个GPS卫星SV进4亍处理。
在对于所有的GPS卫星SV进行了步骤E7 ~步骤E17的处理之 后，CPU310结束循环E的处理(步骤E19)。接着，CPU310汇集 对于所有的GPS卫星SV在步骤E17中选择了的预测轨道的卫星轨 道参数的值，并将其作为该单位期间的预测精密星历(步骤E21)。 而且，CPU 310转移向下一单位期间进4亍处理。
在对于所有的单位期间进^亍了步骤E5 ~步骤E21的处理之后， CPU 310结束循环D的处理(步骤E23 )。之后，CPU 310汇集所有 的单位期间的预测精密星历，生成长期预测精密星历数据，存储在 石更盘350中(步骤E25)。而且，CPU310结束第三长期预测精密星
历生成处J里。
7-4.长期预测精密星历数据的数据构成
也可以如下所述地设定提供给便携式电话机4的长期预测精密 星历数据的凄t据构成。也就是i兌，如图20所示，将生成日期时间354、 模型化不适当标志数据356、及第一单位期间~第二十八单位期间的
预测4青密星历357 (357-1、 357-2..... 357-28)相对应的第二长期
预测精密星历数据提供给便携式电话才几4。
在预测精密星历357 (357-1、 357-2、…、357-28)中，存储有
关于所有的GPS卫星SV的卫星轨道参凄t的值。^更携式电话才几4能 够通过参照已接收到的第二长期预测精密星历数据所存储的模型化 不适当标志数据356,指定通过服务器系统3判定模型化为不适当的 单位期间及GPS卫星SV。而且，关于指定的单位期间的GPS卫星SV，通过在定位中不使用存储在预测精密星历357中的卫星轨道参 数的值，从而能够防止定位的准确性降低。
7-5.模型化误差
在上述的实施方式中，虽然对将对应各-睑证时刻计算出的预测 位置和预测轨道取样位置之间的距离的平方和的平方4艮作为才莫型化 误差的情况进行了说明，但是，例如也可以将预测位置和预测轨道 取样位置之间的距离的最大值或平均值作为模型化误差。
此夕卜，也可以不是对应各-睑证时刻计算预测位置和预测轨道取 样位置之间的距离并算出模型化误差，而是对应所有的时刻计算出 预测位置和预测轨道取样位置之间的距离并计算出才莫型化误差。例 如，在上述的实施方式中，虽然在验i正时间间隔为"30分钟"的情 况下，对应每隔30分钟的各验证时刻计算出预测位置和预测轨道取 样位置之间的距离并计算出;f莫型化误差，但对应将其存储在卫星预 测星历中的时间间隔、即每隔15分钟的各时刻也要计算出预测位置 和预测轨道取样位置之间的距离并计算出模型化误差。
7-6.生成、提供长期预测精密星历数据
在上述的实施方式中，对月良务器系统3以预先失见定的时间间隔 (例如、每隔4小时一次)生成长期预测精密星历凄t据，并在从便 携式电话机4接受了长期预测精密星历数据的请求时，发送长期预 测精密星历数据的情况进行了说明。也可以不采用这样的构成，而 是当从便携式电话机4接受了长期预测精密星历数据的请求时，生 成长期预测精密星历数据，并发送给^f更携式电话机4。
7-7.予贞测期间在上述的实施方式中，虽然对以长期预测精密星历数据的生成 曰期时间为基准直到 一 个星期后的期间作为预测期间，生成长期预 测精密星历数据的情况进行了说明，但预测期间既可以被设定为长 于一个星期的期间(例如，两个星期)，也可以#皮_没定为短于一星期
的期间(例如，3天)。虽然作为从GPS卫星发送的导航数据的精密 星历有效期间通常为4小时左右，但长期预测精密星历数据只要至 少比作为从GPS卫星发送的导航数据的精密星历有效期间长即可。 优选为大于等于1天。
7-8.单位期间
此外，虽然对每隔6小时划分长期预测精密星历教:据的预测期 间来构成单位期间的情况进行了说明，但诸如也可以每隔4小时划 分来构成单位期间，且也可以适当变更单位期间的长度。
附图才示^己i兌明
1 定位系统 3 服务器系统
2 外部系统
4 i"更携式电话枳^
310 CPU
330 通信部 350 硬盘
320 操作部 340 ROM 360 RAM
370 总线
SV GPS卫星
29
权利要求
1.一种卫星轨道模型化适当与否判定方法，其特征在于，包括基于按时间序列包括了定位用卫星的预测位置的预测位置数据，计算出在拟合所述定位用卫星的卫星轨道时所使用的规定的模型公式所具有的参数的值；使用所述参数的值，计算从所述模型公式导出的所述定位用卫星的计算位置；以及基于所述预测位置和所述计算位置之间的差异，判定基于采用了所述参数的值的所述模型公式的卫星轨道的模型化的适当与否。
2. 根据权利要求1所述的卫星轨道模型化适当与否判定方法，其 特征在于，所述模型公式是输入时刻、输出位置的函数，计算出所述计算位置是指计算出与所述预测位置在相同 时刻的所述计算^f立置，判定所述模型化的适当与否是指基于所述预测位置和所 述计算位置之间的距离，判定所述模型化的适当与否。
3. 根据权利要求2所述的卫星轨道模型化适当与否判定方法，其 特征在于，包括在所述预测位置数据所包括的预测位置中，选择距离与 该预测4立置在相同时刻的所述计算位置在失见定3巨离以内的预 测位置；以及基于所述已选择的预测位置，再次进行所述参数的值的 计算、所述计算位置的计算及所述模型化的适当与否判定。
4. 4艮据权利要求1至3中任一项所述的卫星轨道模型化适当与否 判定方法，其特征在于，包括从所述预测位置凄t据中确定计算所述参^t的值所〗吏用的 预测位置的组合；以及基于所述已确定的预测位置的组合，进行所述参数的值 的计算、所述计算位置的计算及所述模型化的适当与否判定。
5. 才艮据权利要求4所述的卫星轨道;^莫型化适当与否判定方法，其 特;f正在于，包括在判定所述模型化为不适当的情况下，变更计算所述参 凄t的值所使用的预测位置的组合；以及基于所述已变更的预测位置的组合，再次进4亍所述参数 的值的计算、所述计算位置的计算及所述模型化的适当与否判定。
6. —种长期预测轨道数据提供方法，其特征在于，包括根据^又利要求1至4中任一项所述的卫星轨道才莫型化适 当与否判定方法，对于每个连续的规定单位期间，进行所述参的值的计算、所述计算位置的计算及所述^f莫型化的适当与否 判定；以及提供长期预测轨道数据，所述长期预测轨道数据汇集了 在所述才莫型化的适当与否判定中判定为适当的单位期间的所 述参数的值。
7. —种长期预测轨道数据提供方法，其特征在于，包括根据权利要求1至4中任一项所述的卫星轨道模型化适 当与否判定方法，对于连续的规定单位期间，进行所述参数的值的计算、所述计算位置的计算及所述模型化的适当与否判定；以及提供汇集了所述规定单位期间的所述参数的值的长期预 测轨道数据，其中，所述规定单位期间的所述参数的值与对于 该单位期间的所述才莫型化的适当与否判定结果相互对应。
8. —种卫星轨道模型化适当与否判定装置，其特征在于，包括参数值计算部，基于按时间序列包括了定位用卫星的预 测位置的预测位置数据，计算出在拟合所述定位用卫星的卫星 轨道时使用的规定模型公式所具有的参数的值；计算位置计算部，使用所述参数的值，计算从所述模型 公式导出的所述定位用卫星的计算位置；以及判定部，基于所述预测位置和所述计算位置之间的差异， 判定基于采用所述参数的值的所述模型公式的卫星轨道的模 型化的适当与否。
全文摘要
本发明提供了用于判定卫星轨道的模型化的适当与否的卫星轨道模型化适当与否判定方法、长期预测轨道数据提供方法及卫星轨道模型化适当与否判定装置。在定位系统(1)中，服务器系统(3)基于时序地包括从外部系统(2)取得的GPS卫星SV的预测位置的卫星预测星历，按照用于模拟GPS卫星SV的卫星轨道的拟合模型而求得预测轨道，计算出该卫星轨道参数值。而且，使用计算出的卫星轨道参数值来计算GPS卫星SV的将来的位置、即预测轨道取样位置(计算位置)，并基于预测位置和预测轨道取样位置之间的距离，从而判定卫星轨道的模型化的适当与否。
文档编号G01S1/02GK101666867SQ200910008800
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月4日 优先权日2008年9月5日
发明者恩田健至 申请人:精工爱普生株式会社