JP2001285926A - 無線通信システムにおける基地局位置決めシステム、及びセルラ電話ハンドセットにおける受信航法衛星信号の精度改善方法、及び航法システム - Google Patents

無線通信システムにおける基地局位置決めシステム、及びセルラ電話ハンドセットにおける受信航法衛星信号の精度改善方法、及び航法システム

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JP2001285926A JP2001056622A JP2001056622A JP2001285926A JP 2001285926 A JP2001285926 A JP 2001285926A JP 2001056622 A JP2001056622 A JP 2001056622A JP 2001056622 A JP2001056622 A JP 2001056622A JP 2001285926 A JP2001285926 A JP 2001285926A
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    • G01S2205/008Transmission of position information to remote stations using a mobile telephone network

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線通信機能を備えた差動GPSおよび/ま
たはGLONASSを提供すること。 【解決手段】 無線電話システムの基地局(例えば、セ
ルラ電話基地局)に使用される差動GPSまたはGLO
NASSシステムが実施される。差動GPSシステムを
用いて、受信したGPS位置信号と基地局用GPSシス
テム受信機の既知の固定位置との差に基づく差動位置修
正係数が決定される。修正係数を含む差動GPS修正信
号が、その基地局の任意のセルラ電話利用者あるいは全
てのセルラ電話利用者に伝送され、各セルラ電話に設け
られたGPS受信機が独自に測定する位置情報の精度を
向上させる。差動GPS信号を利用することにより、G
PSシステムの現行精度に無関係に、GPSシステムの
精度を向上させることができ、セルラ電話システムなど
の無線システムを用いた緊急電話システム、例えば91
1システムの実施を実用的なものにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には無線シ
ステムに関し、特に、被呼加入者に位置情報を伝送する
無線電話システム(例えば、セルラ電話)に関する。
【0002】
【従来の技術】無線電話システムは、あらゆる場所での
利用が可能になりつつあり、現在、多くの人々によって
広く利用されている。セルラ電話システムなどの無線電
話システムにより、ユーザは、携帯用ハンドセットを用
いて発呼することができる。
【0003】セルラ電話システムの多くは、例えば、交
通事故などを通報し、あるいは警察への電話等、特殊な
電話番号へのダイヤルをユーザに開放することにより、
公衆サービスを提供している。セルラ電話システムの最
も重要なことは、米国では「911」、日本では「11
9,110」など緊急電話番号へのダイヤルをユーザに
開放していることである。
【0004】有線電話システムでは、911発呼呼出し
には、被呼加入者に関連した情報(例えば、発信者の住
所等)コールが含まれており、救急隊員による、正確な
住所への速やかな到着を可能にしている。住所情報は、
911可能システム内において、発信者の会話能力に関
係なく、コールされた緊急センタに伝送され、発信者が
会話不能という最も極端な場合においても、救急隊員に
正確な識別および住所情報を与えている。
【0005】911システムの機能は、有線電話システ
ムにおいては良く知られているが、セルラ電話のような
無線電話を用いた911システムの利用には問題があ
る。例えば、セルラ電話はどこからでも利用することが
できるため、住所情報は、セルラ電話の常に同じ位置を
示しているとは限らない。したがって、従来のセルラ電
話システムで911をコールする場合、セルラ電話シス
テムの固定構成要素の位置、すなわち、911電話がコ
ールされた時点におけるセルラ電話へのサービス基地局
の位置が、救急隊員に与えることができる精一杯の位置
情報である。しかし、セルラ電話への基地局のサービス
範囲は極めて広く(例えば、数十平方km)、従来のセ
ルラ電話においては、911システムは実用的ではな
い。
【0006】より有効な位置情報を被呼加入者に提供す
るための従来の解決法として、セルラ電話ハンドセット
に衛星航法システムを持たせている。図3は、GPSシ
ステム304と組み合わせたセルラ電話機能302を含
む、従来のセルラ電話300を示したものである。セル
ラハンドセットにGPSシステムを用いることにより、
911発呼時に、位置情報を決定し、被呼加入者に伝送
することができる。
【0007】セルラ電話システムにおける911システ
ムの潜在能力は極めて大きく、例えば、移動中の発信者
は、救急隊員が発信者の場所へ到着するまでの間、回線
を保持することができ、また、セルラ電話は、911電
話発信者の移動に伴い、最新の位置情報を救急隊員に提
供することができる。
【0008】通常、GPSシステムの精度は、せいぜい
約10ないし15mである。いつでも、どこでも、GP
Sシステムの精度は、いわゆる電離層遅延効果などのあ
る種の要因に影響される。広く、見通しの利く場所にお
いては、10ないし15mの精度は、救急隊員が被呼加
入者の位置を特定するには十分であるが、あらゆる状況
(例えば、混み合った建物、混雑した街路等)を考慮す
ると、15mの精度は、救急隊員にとっては十分とはい
えない。
【0009】さらに悪いことには、GPSシステムは、
精度を調節して、例えば約100mの精度に落とすこと
が可能である。例えば、米国では、国防総省は、選択有
効性(SA)を用いてGPSシステムを調節し、どのよ
うな時にも(例えば、GPSシステムの使用による国益
が、営利目的に勝る場合)精度を落としている。
【0010】したがって、911コール時に伝送される
発信者の位置の精度は、常に、GPSシステムの精度に
左右される。その上、GPSシステムの精度が操作され
るため、GPSを装着したセルラ電話から911電話を
コールしている発信者の位置を、救急隊員が速やかに特
定する能力も、GPSシステムの精度に左右される。こ
のように、GPSシステムの精度低下時においては、9
11発呼時におけるGPSシステムに基づく救急隊員へ
の位置情報の提供は、非実用的で有効ではない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、GPSおよび/または地球航法衛星システム(G
LONASS)の精度低下モードでの動作時および通常
精度モードでの動作時に、被呼加入者または救急隊員
に、より正確な位置情報(例えば、精度10ないし15
m)を伝送することができる、セルラ電話システムなど
の無線電話システムを提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】無線通信システムにおい
て、本発明の原理によれば、基地局位置決めシステム
は、衛星位置決めシステム受信機、該衛星位置決めシス
テム受信機の所定位置座標、および、上記衛星位置決め
システム受信機が受信する位置信号と上記所定位置座標
との差異を決定するモジュールを備えている。
【0013】本発明の他の態様によれば、セルラ電話ハ
ンドセットが受信する航法衛星信号の精度を向上させる
方法は、航法衛星システムから位置情報を受信するステ
ップを含んでいる。受信した位置情報中のエラーに関す
る差動GPS修正信号が受信される。上記位置情報およ
び差動GPS修正信号が組み合わされ、精度の高い位置
情報が生成される。
【0014】本発明の原理による航法システムは、衛星
位置決めシステム受信機、無線通信フロントエンド、お
よび、上記衛星位置決めシステム受信機が受信する位置
信号と、上記無線通信フロントエンドが受信する修正係
数とからなる修正位置信号を出力するモジュールを備え
ている。
【0015】本発明のさらに他の態様によれば、無線通
信装置における航法衛星システムの精度を向上させる方
法は、無線通信装置のセルラ電話機能を用いて、位置修
正係数を含む差動GPS修正信号を受信するステップを
含んでいる。上記無線通信装置の位置は、その無線通信
装置の航法衛星システム部分を用いて決定される。位置
修正係数は、無線通信装置の確定位置と組み合わされ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明は、無線電話システムの基
地局(例えば、セルラ電話基地局)で使用される、差動
GPSまたはGLONASSシステム(以下、本明細書
では総称してGPSシステムという)の実施に関する。
基地局との通信サービスをユーザに提供するために、基
地局に使用される差動GPSシステムは、基地局または
他の手近な場所で実施することができる。差動GPSシ
ステムを用いて、受信したGPS位置信号と基地局用G
PSシステム受信機の既知の固定位置との差異に基づく
差動位置修正係数が決定される。修正係数を含む差動G
PS修正信号が、その基地局の任意の、あるいは全ての
セルラ電話利用者に伝送され、各セルラ電話に設けられ
たGPS受信機が独自に測定する位置情報の精度を向上
させている。音声チャンネルまたは個別接続の制御チャ
ンネルを用いて、あるいは、個別同報通信チャンネルを
用いて、全てのユーザに差動GPS修正信号を伝送する
ことができる。
【0017】本発明の原理によれば、セルラ電話のセル
ラ機能によって、修正係数を含んだ差動GPS修正信号
を受信し、受信した差動GPS修正信号を、セルラ電話
のGPS機能によって決定された位置情報と組み合わせ
ることによって、セルラ電話によって決定される位置情
報の精度を高くしている。
【0018】差動GPS信号を利用することにより、G
PSシステムの現行精度に無関係に、GPSシステムの
精度を向上させることができ、セルラ電話システムなど
の無線システムを用いた緊急電話システム、例えば91
1システムの実施を実用的なものにすることができる。
【0019】集積回路(IC)技術のさらなる進歩に伴
い、セルラ電話およびGPS受信機の両方のベースバン
ド機能(将来的には、RF機能も)を、同一のICまた
は少数のICに結合することが可能になっており、それ
らのICが、セルラ電話/GPSハンドセットに使用さ
れている。このようなセルラ電話ハンドセットは、セル
ラ電話機能および/またはGPSシステム関連サービス
を共に含んでいる。例えば、セルラ電話/GPSハンド
セットのGPS部分を用いて、ハイキング、サイクリン
グ、旅行、その他の目的用として、従来精度(例えば1
0ないし15m)の位置情報を提供することができる。
【0020】本発明の原理によれば、セルラ電話/GP
Sハンドセットをセルラ電話として使用する場合、基地
局(例えば、セルラ電話/GPSハンドセットと通信中
の基地局)は、差動GPS修正信号をセルラ電話/GP
Sハンドセットに伝送し、セルラ電話/GPSが独自に
受信するGPS信号の不正確さが修正される。
【0021】さらに、本発明は、無線通信システムを介
して(例えば、セルラ電話チャンネルを使用して)受信
した修正係数を用いて、GPSシステムの精度を、例え
ば、数メートル以下に向上させる差動GPS装置の実施
態様にも関係している。
【0022】図1は、本発明の原理による無線システム
基地局の関連部分の構成図であり、セルラ電話に使用さ
れる差動GPS修正係数を公式化するための、経度、緯
度および/または高度などの所定位置座標と、GPSま
たはGLONASS受信機などの航法衛星システム受信
機による受信情報との結合を示したものである。
【0023】特に、図1では、無線通信システム(例え
ば、セルラ電話システム)の基地局102は、GPS受
信機106などの航法衛星システム、および、所定位置
座標104のための記憶機構を含んでいる。所定位置座
標104は、従来技法、例えば測量技法を用いて決定さ
れる。所定位置座標104に、GPS受信機106のア
ンテナの正確な位置に関する経度、緯度および/または
高度情報を持たせることができる。
【0024】所定位置座標の個々の精度は、個々のアプ
リケーションに応じて決定すべきものであるが、所定位
置座標104として記憶される経度、緯度および/また
は高度情報は、高精度、例えば1m未満の精度であるこ
とが好ましい。
【0025】基地局102のGPS受信機106は、所
定位置座標が変化しないよう、固定されている(移動不
可)ことが好ましい。
【0026】差動GPS修正係数100は、基地局10
2で、固定GPS受信機106が受信する位置情報と、
基地局102の所定位置座標104に記憶されている、
極めて精度の高い、既知の位置情報との差に基づいて、
基地局102によって決定される。この差動GPS修正
係数100は、基地局によってサービスされるGPS位
置決め機能を備えた任意の、あるいは全てのセルラ電話
に伝送される。
【0027】図2は、本発明の原理によるセルラ電話2
00などの無線通信装置の構成図であり、セルラ電話機
能を用いて受信される差動GPS修正係数220のため
の記憶領域、および、差動GPS修正係数220とGP
Sシステムによって決定される位置との結合を示したも
のである。
【0028】特に、基地局102から伝送される差動G
PS修正係数100が、セルラ電話200のセルラ電話
機能202によって受信され、適当な場所に記憶され
る。差動GPS修正係数220は、適当な結合器210
を用いて、GPSシステム204によって決定される現
在位置情報と結合され、極めて精度の高い位置情報がセ
ルラ電話モジュール202にもたらされる。セルラ電話
モジュール202は、この極めて精度の高い位置情報を
用いて、例えば、911緊急発呼を使用して、正確な位
置情報を救急隊員に提供することができる。この極めて
精度の高い位置情報を、音声チャンネルおよび/または
制御チャンネルのいずれかを用いて、救急隊に伝送する
ことができる。
【0029】差動GPS修正係数100を、基地局10
2から全ての稼動中のセルラ電話200に伝送すること
ができる。あるいは、例えば911発呼など、特別な必
要性のために無線システムを利用するユーザのために、
差動GPS修正係数100を保存しておくことができ
る。
【0030】さらに、差動GPS修正係数100は、特
定ユーザのセルラ電話200に、何回でも伝送すること
ができる。例えば、個々の発呼毎に1回、セルラ電話/
GPS受信機200に、差動GPS修正係数100を伝
送することができる。あるいは、基地局での呼出設定
時、または発呼の適当な時期に、差動GPS修正係数1
00を伝送することができる。基地局102によって決
定された差動GPS修正係数100は、セルラ電話20
0内の適当な場所220に記憶される。GPSシステム
の精度が概ね一定である場合は、差動GPS修正係数1
00の伝送は、1回(単独発呼に対して)が妥当であ
る。別法としては、差動GPS修正係数100を、同報
通信チャンネルを用いて、定期的あるいは非定期的に伝
送することができる。
【0031】GPSシステムの精度が頻繁に変更される
場合は、差動GPS修正係数100は、稼動中のセルラ
電話/GPS受信機200に、より頻繁に、例えば全て
の特定発呼時(例えば、911発呼時)に、定期的に伝
送されることが好ましい。例えば、差動GPS修正係数
100を基地局102で定期的に(例えば、1秒に1
回、あるいは数秒に1回)計算し、その時点で稼動中の
任意の、あるいは全てのセルラ電話200に伝送するこ
とが可能である。したがって、例えば、選択有効性によ
るGPSシステム精度の頻繁な変化、あるいは電離層遅
延効果によるGPSシステム精度の頻繁な変化等を、本
発明の原理によって吸収することができ、例えば911
発呼に対して、救急隊員に有効な、精度の高い位置情報
をセルラ電話ハンドセットに提供することができる。
【0032】本発明の用途は、緊急発呼用あるいは差動
GPSシステムを実施するための位置情報の伝送に限定
されるものではない。本発明の原理を利用して、様々な
アプリケーションに正確な位置情報を提供することがで
きる。例えば、電話を利用して、子供の位置を親に知ら
せることができる。
【0033】開示した実施形態の説明は、無線通信シス
テムにおいて、サービス中の基地局102が決定する差
動GPS修正係数100に関するものであるが、本発明
の原理は、基地局102とは別の装置が決定し、稼動中
のセルラ電話200に中継するために基地局102に伝
達される差動GPS修正係数100についても等しく関
係している。
【0034】無線電話システム内のサービス中の基地局
あるいは他の基地局が、地質学上の修正データベースを
利用して、さらに正確な差動GPS修正係数100の伝
送を可能にし、セルラ電話/GPS受信機200が決定
する位置情報を修正するために記憶および/または使用
することができる。
【0035】特許請求の範囲に記載した発明の構成要件
の後の括弧内の符号は、構成要件と実施例と対応づけて
発明を容易に理解させる為のものであり、特許請求の範
囲の解釈に用いるべきのものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理による無線システム基地局の関連
部分の構成図であり、セルラ電話に使用される差動GP
S修正係数を公式化するための、経度、緯度および/ま
たは高度などの所定位置座標と、GPSまたはGLON
ASS受信機などの航法衛星システム受信機による受信
情報との結合を示す図である。
【図2】本発明の原理によるセルラ電話などの無線通信
装置の構成図であり、セルラ電話機能を用いて受信され
る差動GPS修正係数のための記憶領域、および、差動
GPS修正係数とGPSシステムによって決定される位
置との結合を示す図である。
【図3】GPSシステムを組み合わせたセルラ電話機能
を含む、従来のセルラ電話を示す図である。
【符号の説明】
GLONASS 地球航法衛星システム 100,220 差動GPS修正係数 102 基地局 104 所定位置座標 106 GPS受信機 200 セルラ電話 202 セルラ電話モジュール 204,304 GPSシステム 210 結合器 300 従来のセルラ電話 302 GPSシステムと組み合わせたセルラ電話機能
フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A. (72)発明者 ウェイツァング シン アメリカ合衆国、92656 カルフォルニア、 アリソ ビエホ、エルダーウッド ストリ ート 3

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線通信システムにおける基地局位置決
    めシステムであって、 衛星位置決めシステム受信機と、 前記衛星位置決めシステム受信機の所定位置座標と、 前記衛星位置決めシステム受信機が受信する位置信号
    と、前記所定位置座標との差を決定するモジュールとを
    備えることを特徴とする無線通信システムにおける基地
    局位置決めシステム。
  2. 【請求項2】 前記位置決めシステムが、前記無線シス
    テムの基地局に設けられることを特徴とする請求項1に
    記載のシステム。
  3. 【請求項3】 前記無線通信システムが、セルラ電話シ
    ステムであることを特徴とする請求項2に記載のシステ
    ム。
  4. 【請求項4】 前記衛星位置決めシステムが、GPSシ
    ステム受信機であることを特徴とする請求項1に記載の
    システム。
  5. 【請求項5】 前記衛星位置決めシステムが、GLON
    ASSシステム受信機であることを特徴とする請求項1
    に記載のシステム。
  6. 【請求項6】 さらに、 前記衛星位置決めシステム受信機の位置に関する少なく
    とも1つの地質学上の修正データベースを備えることを
    特徴とする請求項1に記載のシステム。
  7. 【請求項7】 さらに、 航法衛星システム機能を有するセルラ電話ハンドセット
    を備え、 前記基地局の前記衛星位置決めシステム受信機が受信す
    る前記位置信号と、前記所定位置座標との差によって、
    前記セルラ電話ハンドセットが決定する位置の修正が可
    能であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
  8. 【請求項8】 前記差が、 経度差と、 緯度差とを含むことを特徴とする請求項1に記載のシス
    テム。
  9. 【請求項9】 前記差が、さらに、 高度差を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステ
    ム。
  10. 【請求項10】 セルラ電話ハンドセットにおける受信
    航法衛星信号の精度を改善する方法であって、 航法衛星システムからの位置情報を受信するステップ
    と、 前記受信位置情報の誤差に関する差動GPS修正信号を
    受信するステップと、 精度の高い位置情報を生成するために、前記位置情報と
    前記差動GPS修正信号を結合するステップとを含むこ
    とを特徴とするセルラ電話ハンドセットにおける受信航
    法衛星信号の精度改善方法。
  11. 【請求項11】 さらに、 前記精度の高い位置情報を、緊急発呼中に、被呼加入者
    に伝送するステップを含むことを特徴とする請求項10
    に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記緊急発呼が、911発呼であるこ
    とを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記受信差動GPS修正信号が、前記
    セルラ電話ハンドセットにサービスする基地局によって
    伝送されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記受信差動GPS修正信号が、前記
    セルラ電話ハンドセットにサービスする基地局によって
    決定されることを特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】 セルラ電話ハンドセットにおける受信
    航法衛星信号の精度を改善する装置であって、 航法衛星システムからの位置情報を受信する手段と、 前記受信位置情報の誤差に関する差動GPS修正信号を
    受信する手段と、 精度の高い位置情報を生成するために、前記位置情報と
    前記差動GPS修正信号を結合する手段とを備えること
    を特徴とするセルラ電話ハンドセットにおける受信航法
    衛星信号の精度改善装置。
  16. 【請求項16】 さらに、 前記精度の高い位置情報を、緊急発呼中に、被呼加入者
    に伝送する手段を備えることを特徴とする請求項15に
    記載の装置。
  17. 【請求項17】 前記緊急発呼が、911発呼であるこ
    とを特徴とする請求項16に記載の装置。
  18. 【請求項18】 前記受信差動GPS修正信号が、前記
    セルラ電話ハンドセットにサービスする基地局によって
    伝送されることを特徴とする請求項15に記載の装置。
  19. 【請求項19】 前記受信差動GPS修正信号が、前記
    セルラ電話ハンドセットにサービスする基地局によって
    決定されることを特徴とする請求項18に記載の装置。
  20. 【請求項20】 無線通信装置における航法衛星システ
    ムの精度を向上させる方法であって、 前記無線通信装置のセルラ電話機能を用いて、位置修正
    係数を含む差動GPS修正信号を受信するステップと、 前記無線通信装置の航法衛星システム部分を用いて、前
    記無線装置の位置を決定するステップと、 前記位置修正係数と前記無線通信装置の決定位置とを結
    合するステップとを含むことを特徴とする無線通信装置
    における航法衛星システムの精度向上方法。
  21. 【請求項21】 前記位置修正係数が、 経度修正と、 緯度修正とを含むことを特徴とする請求項20に記載の
    方法。
  22. 【請求項22】 前記位置修正係数が、さらに、 高度修正を含むことを特徴とする請求項21に記載の方
    法。
  23. 【請求項23】 航法システムであって、 衛星位置決めシステム受信機と、 無線通信フロントエンドと、 前記衛星位置決めシステム受信機が受信する位置信号
    と、前記無線通信フロントエンドが受信する修正係数と
    からなる修正位置信号を出力するモジュールとを備える
    ことを特徴とする航法システム。
  24. 【請求項24】 前記位置信号が、高度情報を含むこと
    を特徴とする請求項23に記載の航法システム。
  25. 【請求項25】 前記衛星位置決めシステム受信機が、
    GPS受信機であることを特徴とする請求項23に記載
    の航法システム。
  26. 【請求項26】 前記無線通信フロントエンドが、セル
    ラ電話であることを特徴とする請求項23に記載の航法
    システム。
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