JP2002525638A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 インターネットを使用する移動電話機用のＧＰＳによる位置検出
【特許請求の範囲】
【請求項１】 可搬の遠隔のユニットの地理的位置を決定するための位置検出のシステムであって、該システムは、少なくとも１つの基地局およびシステム制御装置を有する通信システムであって該少なくとも１つの基地局は該遠隔のユニットを無線リンクを通して該システム制御装置へ二方向的に結合するもの、および、該通信システムの外方にある通信インフラストラクチャにより該システム制御装置に結合されるサーバであって、該サーバは衛星位置決めシステム用の衛星情報を包含するデータ格納装置を有するもの、
を具備し、
該遠隔のユニットからの通信文に応答し、該サーバは、衛星情報を該通信インフラストラクチャにわたり該システム制御装置へ提供し、その態様は該提供される衛星情報は該少なくとも１つの基地局により該遠隔のユニットへ送信されるというものであり、
該提供される衛星情報は、予め決められた数の衛星を獲得することを援助する情報を有し、該獲得された衛星は該遠隔のユニットの地理的位置を決定するための符号化された信号を提供する、
位置検出のシステム。
【請求項２】 該通信システムはセルラ電話回路網を具備する、請求項１記載の位置検出のシステム。
【請求項３】 該通信インフラストラクチャは、公衆交換形電話回路網を通して該セルラ電話回路網に結合されるインターネットを具備する、請求項２記載の位置検出のシステム。
【請求項４】 該遠隔のユニットは、統合された可搬式全地球測位システム（ＧＰＳ）の受信機および移動無線電話機を具備する、請求項１記載の位置検出のシステム。
【請求項５】 該遠隔のユニットは、
該通信文を該遠隔のユニットから該少なくとも１つの基地局へ送信する手段であって、該通信文は該通信文が送信される時間をあらわす時間スタンプを包含するもの、
該少なくとも１つの基地局により提供される該衛星情報を受信する手段、
該提供された衛星情報を分析し該予め定められた数の衛星を獲得する処理手段であって、該獲得された衛星は、該提供された衛星情報により決定される該少なくとも１つの基地局から可視の衛星を有するもの、および、
該獲得された位置決めの衛星の各々から符号化された信号を受信する手段、
を具備する、請求項１記載の位置検出のシステム。
【請求項６】 該時間スタンプはＧＰＳの時間を具備する、請求項５記載の位置検出のシステム。
【請求項７】 該サーバは、該時間スタンプを評価し該時間スタンプと該遠隔のユニットからの通信文を受信した時間との時間遅れを決定する手段をさらに具備し、該サーバは、該時間遅れに従い該衛星情報を提供しその態様は該提供された衛星情報が該提供された衛星情報が該遠隔のユニットで受信された時における該可視の衛星をあらわすというものである、
請求項５記載の位置検出のシステム。
【請求項８】 該受信された衛星情報は、該受信された衛星情報が該サーバから送信された時間をあらわす第２の時間スタンプを包含し、該処理手段は、該第２の時間スタンプを分析し該受信された衛星情報の特徴を決定する、請求項５記載の位置検出のシステム。
【請求項９】 該遠隔のユニットからの該通信文は、該遠隔のユニットの概略の位置をあらわす値をさらに具備する、請求項５記載の位置検出のシステム。
【請求項１０】 該遠隔のユニットの該概略の位置は、該遠隔のユニットへのサービスを行なっている該少なくとも１つの基地局の緯度と経度のうちの１つ、および該通信システムのシステムＩＤ（ＳＩＤ）を具備する、請求項９記載の位置検出のシステム。
【請求項１１】 該サーバにより提供された該衛星情報は、１つの通信文を具備し、該通信文は、該通信文が送信された時該サーバにより該通信文に付加された時間スタンプをあらわす値を包含する第１の区域、および衛星の暦、天体暦、タイミングのデータ、該衛星の速度ベクトルをあらわすデータ、該衛星のうちのどれか該少なくとも１つの基地局から可視であるかをあらわすデータ、および該可視の衛星からの該符号化された信号の信号強度をあらわすデータをあらわす値を包含する区域を具備する、請求項１記載の位置検出のシステム。
【請求項１２】 該衛星の位置決めのシステムは、ＧＰＳ衛星測位システムを具備し、該予め定められた数の衛星は、少なくとも４つのＧＰＳの衛星を具備する、請求項１記載の位置検出のシステム。
【請求項１３】 可搬の遠隔のユニットの地理的位置を決定する方法であって、該方法は、
少なくとも１つの基地局および１つのシステム制御装置を有する通信システムを提供する段階であって、該少なくとも１つの基地局は該遠隔のユニットを無線のリンクを通して該システム制御装置へ二方向的に結合するもの、
通信文を該遠隔のユニットから少なくとも１つの基地局を通して該システム制御装置へ送信する段階、
該送信された通信文に応答し、通信システムの外方にある通信インフラストラクチャによりシステム制御装置に結合されるサーバに衛星情報を要求する段階であって、該サーバは衛星位置決めシステム用の衛星情報を包含するもの、
該要求に応答しサーバからの要求された衛星情報を検索する段階、
該検索された衛星情報を遠隔のユニットへ提供する段階、および、
該提供された衛星情報に従い衛星位置きめシステムの予め定められた数の衛星を獲得する段階であって、該獲得された衛星は遠隔のユニットの地理的位置を決定するための符号化された信号を提供するもの、
を具備する方法。
【請求項１４】 該通信システムは、セルラ電話回路網を具備する、可搬の遠隔のユニットの地理的位置を決定する請求項１３記載の方法。
【請求項１５】 該通信インフラストラクチャは、該セルラ電話回路網を公衆交換形の電話回路網（ＰＳＴＮ）を通してインターネットのサーバへ結合するインターネットを具備する、可搬の遠隔のユニットの地理的位置を決定する請求項１４記載の方法。
【請求項１６】 該通信文を該遠隔のユニットから送信する段階は、
該遠隔のユニットの概略の位置を決定する段階、および、送信されるべき通信文が決定された概略の位置および時間スタンプを包含するようフォーマットする段階、
をさらに具備する可搬の遠隔のユニットの地理的位置を決定する請求項１３記載の方法。
【請求項１７】 遠隔のユニットへサービスを行なう少なくとも１つの基地局の緯度および経度が遠隔のユニットに知られているとき、該遠隔のユニットの概略の位置を決定する段階は、該少なくとも１つの基地局の知られている緯度および経度をあらわす値を、概略の位置に割当てる段階を具備する、可搬の遠隔のユニットの地理的位置を決定する請求項１６記載の方法。
【請求項１８】 遠隔のユニットへのサービスを行なう少なくとも１つの基地局の緯度と経度とが、該遠隔のユニットに知られていないとき、該遠隔のユニットの概略の位置を決定する段階は、通信システムのシステムＩＤ（ＳＩＤ）をあらわす値を概略の位置に割当てる段階を具備する、可搬の遠隔のユニットの地理的位置を決定する請求項１６記載の方法。
【請求項１９】 要求された衛星情報を検索する段階は、
該時間スタンプと遠隔のユニットからの通信文を受信した時間との間の時間遅れを決定する段階、および、該時間遅れおよび該遠隔のユニットの決定した概略の位置を使用して、要求された衛星情報の範囲内で、サーバのデータ格納装置に格納されている衛星情報のデータベースへ質問を行なう段階、をさらに具備し、
該検索された衛星情報はデータベースへの質問の結果を有する、
可搬の遠隔のユニットの地理的位置を決定する請求項１６記載の方法。
【請求項２０】 該検索された衛星情報を提供する段階は、通信文が提供されたときサーバにより通信文に付加される第２の時間スタンプをあらわす値を包含する第１の区域およびデータベースへの質問の結果を包含する区域を具備する通信文をフォーマットする段階をさらに具備し、データベースへの質問の結果は、衛星の暦、天体暦、タイミングのデータ、該衛星の速度ベクトルをあらわすデータ、該衛星のうちのどれが該少なくとも１つの基地局から可視であるかの表示をあらわすデータ、および該可視の衛星からの該符号化された信号の信号強度をあらわすデータを包含する、可搬の遠隔のユニットの地理的位置を決定する請求項１９記載の方法。
【請求項２１】 システム制御装置、少なくとも１つの移動局、および少なくとも１つの基地局であって該少なくとも１つの移動局を無線のリンクを通して該システム制御装置に二方向的に結合するもの、を具備する無線通信のシステムであって、
該システム制御装置は、該少なくとも１つの移動局からの通信文を該通信回路網へリレーし、該通信文に応答する、該通信回路網に結合される衛星位置決めのデータサーバからの回答を受信する外方の通信回路網に対するインタフェースを具備し、該回答は、該少なくとも１つの移動局へ送信され、位置決めの衛星を獲得するについて該少なくとも１つの移動局を援助する、
無線通信のシステム。
【請求項２２】 該通信回路網は、ＴＣＰ／ＩＰの回路網のプロトコルによって作動する通信回路網を具備する、請求項２１記載の無線通信のシステム。
【請求項２３】 回路網、複数の加入者装置を有する複数の無線サービスのプロバイダであって該サービスプロバイダの各々は該回路網に二方向的に結合されているもの、および、該回路網に二方向的に結合される衛星位置決めのデータサーバであって該複数の加入者装置の個々のもののための該複数のサービスプロバイダの各個から受信要求に回答するもの、を具備し、該要求の各々は該要求を行なう加入者装置の個別のものの概略の地理的位置を提供するものである、通信システム。
【請求項２４】 該回路網はインターネットを具備する、請求項２３記載の通信システム。
【請求項２５】 通信ユニットの地理的位置を決定する位置検出のシステムであって、該システムは、中央制御局を有する通信システムであって該制御局は該通信ユニットに二方向的に結合されているもの、および、該通信システムの外方にある通信インフラストラクチャにより該制御局に結合されているサーバであって衛星位置決めシステム用の衛星情報を包含するデータ格納装置を具備するもの、を具備し、該通信ユニットからの通信文に応答し該サーバは衛星情報を該通信インフラストラクチャを通して該制御局へ提供し、その態様は該提供された衛星情報が該通信ユニットへ供給されるというものであり、該提供された衛星情報は予め定められた数の衛星を獲得することを援助する情報を具備し、該獲得された衛星は該通信ユニットの該地理的位置の決定用の符号化された信号を提供するものである、
通信システム。
【請求項２６】 該通信システムの外方にある該通信インフラストラクチャはインターネットを具備する、請求項２５記載の通信システム。
【請求項２７】 複数の衛星から符号化された信号を受信するＧＰＳ受信装置であって該符号化された信号は移動無線電話機の地理的位置を決定するもの、
該移動無線電話機からの通信文を通信システムへ送信する遠隔通信の送信機であって該通信システムは該通信システムの外方にある通信インフラストラクチャに結合されているもの、および、
遠隔通信の受信機であって、該送信された通信文に応答し衛星情報を該外方の通信インフラストラクチャから該通信システムを通して受信する遠隔通信の受信機であって、該通信システムは該複数の衛星の可視のものからの該符号化された信号を獲得し受信するについて該移動無線電話機を援助するもの、
を具備する移動無線電話機。
【請求項２８】 該外方の通信インフラストラクチャからの該衛星情報は該外方の通信インフラストラクチャに結合されるサーバに格納される、請求項２７記載の移動無線電話機。
【請求項２９】 該外方の通信インフラストラクチャはインターネットを具備する、請求項２７記載の移動無線電話機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は個人または対象物の緯度と経度を決定するシステムに関し、特定的には、手持ちの位置検出の装置、及び、無線電話の回路網、衛星位置決めシステム、及び、インターネットを含む遠隔通信の回路網を含むシステムに関する。
【０００２】
発明の背景
現在、位置検出のシステムには、衛星位置決めシステム（例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ））、遠隔通信回路、クロック回路、および、衛星位置決めシステムから、及び、例えば無線通信の回路網のような遠隔通信のリンクから受信した符号化された信号を分析するマイクロプロセッサからの信号を受信する受信機を含む可搬の遠隔のユニットが含まれる。この統合された位置計測および遠隔通信システムのマイクロプロセッサは、可搬の遠隔のユニットの緯度と経度を決定するために符号化された信号を分析する。典型的な一位置計測および遠隔通信システムは、例えば１９９１年８月２７日に発行されたＤａｒｎｅｌｌ等によるセルラ位置検出システム（Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｏｃａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と題してセルラ電話と可搬の全地球測位システムの両方に有用な可搬の位置検出装置について開示する米国特許第５，０４３，７３６号に記載されている。
【０００３】
遠隔のユニットの位置決定は、例えば無線通信の回路網のような遠隔通信リンクを介し遠隔のユニットへ供給される情報を用い、又は用いないで計算される、ことが可能である。
【０００４】
遠隔通信のリンクを介して提供される情報なしで作動するＧＰＳシステムの１つの形式においては、任意の所与時点における複数の衛星の各々の精確な位置がコード化された信号の形で地球へ伝送される。コード化された信号はＧＰＳ時間に対して宇宙における各衛星の位置に関する情報、及び、それぞれ１つの衛星からそれぞれの信号のそれぞれ１つが伝送された精確な時間の表示を含む。この情報は天体位置表データと呼ばれる。また、コード化された信号は擬似ランダムの（ＰＭ）シーケンスと称する高速反復信号を含む。各ＧＰＳ衛星は、ＰＮシーケンスに対し特有のオフセットを有する信号を放送する。
【０００５】
コード化された信号は事前決定周波数帯域内のＧＰＳ衛星によって伝送される。遠隔のユニットは、視界内ＧＰＳからのコード化された信号を獲得する操作において事前決定周波数帯域を探索する。獲得プロセスにおいて、遠隔のユニットはＧＰＳ衛星から信号を受け取り、相関演算を実施する。相関演算は受信した信号を評価し、既知ＰＮシーケンスを探索する。受信した信号内の既知ＰＮシーケンスを検出することは、受信した信号がＧＰＳコード化信号であることを表示する。一旦、ＰＮシーケンス探索が完了すると、コード化された信号が獲得され、当該信号を送信中のＧＰＳ衛星とレシーバ、例えば遠隔のユニットとの間のレンジ即ち距離が決定される。コード化された信号の伝達時間を使用し、衛星の１つから遠隔のユニットにおいて信号を受け取る時間を求めることによって距離が決定される。遠隔のユニットは時間差、即ち、コード化された信号が送信された時点と当該信号が遠隔のユニットにおいて受け取られた時点との差から伝播時間遅延を算定する。算定された時間遅延は、信号の伝播速度を乗算することにより、送信衛星と遠隔のユニット間の「疑似レンジ」と呼ばれるレンジ即ち距離値を提供する。実際の計算は正確であっても、例えば、遠隔のユニットにおいて生成されるローカルクロックはＧＰＳタイムと精確に同期しているとは限らないという事実、および、大気を介して伝播する信号は遅延に遭遇することがあり得るという事実に起因してエラーがデータ内に導入されることがあり得るので、距離は「擬似区域」と呼ばれる。
【０００６】
擬似区域の計算がひとたび完了すると、擬似区域及び衛星のタイミングおよび天体暦データを用いることによって、遠隔のユニットの位置が決定される。例えば遠隔のユニットのような地球上基地局において正確な位置決定を導出するために十分な情報を供給するためには、一般に、少なくとも２個または３個の視線上の位置決め衛星からのＧＰＳ信号が必要とされる。従来の方法によれば、この種の４個の衛星は、地球上位置の推定値を決定するために用いられ、このうち３個は三角測量用に、１個は時計の偏りの訂正用に用いられる。
【０００７】
他の形式のＧＰＳシステムにおいて、遠隔のユニットの位置は、視界内衛星から受信した位置計測信号（前述のような）、および、基地局からの遠隔通信リンクを介して受信した衛星情報を利用することによって決定される。遠隔通信リンクは、例えば、２方向ページシステム又はセルラ通信システムである。従って、遠隔のユニットは、擬似の区域を計算し、次に、その緯度および経度位置を計算するために、ＧＰＳ衛星から、及び、遠隔通信リンクから受信した情報を利用する。視界内衛星から受信した位置計測信号、および、データ通信リンクを介して受信した衛星情報を利用する位置決めシステムの典型的一実施形態は、１９９７年９月２日発行のＮｏｒｍａｎ Ｆ．ＫｒａｓｎｅｒによるＧＰＳ受信機およびＧＰＳ信号処理方法（ＧＰＳ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＧＰＳ Ｓｉｇｎａｌ）と題する米国特許第５，６６３，７３４号に記載されている。同様のシステムは、１９９３年７月６日発行のＢｒｏｗｎほかによる米国特許第５，２２５，８４２号ＧＰＳ衛星を使用する乗物の追跡システム（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ） Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ）、及び、１９９４年１１月１５日発行のＳｃｈｕｃｈｕａｎほかによる米国特許第５，３６５，４５０号迅速、精確、強固な位置決定用ハイブリッドのＧＰＳ／データラインのユニット（Ｈｙｂｒｉｄ ＧＰＳ／Ｄａｔａ Ｌｉｎｅ Ｕｎｉｔ Ｆｏｒ Ｒａｐｉｄ，Ｐｒｅｃｉｓｅ，ａｎｄ Ｒｏｂｕｓｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）に開示されている。
【０００８】
Ｓｃｈｕｃｈｍａｎほかにおいて、例えば、セルラ電話システムにおける専門化されたサーバについて開示される。専門サーバは、天体位置表およびＧＰＳ衛星星座のタイムモデルを含む衛星暦のデータベースを有する。一実施形態において、天体位置表およびタイムモデル情報は、探索および獲得モードにおける使用のためにＧＰＳレシーバに提供される。
【０００９】
従来型ＧＰＳ位置決めシステム１０を図１に示す。ＧＰＳ位置決めシステム１０の遠隔のユニット１２は軌道を回るＧＰＳ衛星１６によって伝送されるコード化された信号１４を獲得するために事前決定周波数帯域を探索する。また、遠隔のユニット１２は、データリンク１８を介して、セルラ電話システム２２の領域をサポートするサービスセンタ２０と通信を確立する。セルラ電話システム２２は、ＧＰＳ衛星星座内のＧＰＳ衛星１６に関する天体位置表およびタイミングデータを含む衛星情報データベース２４を有する。
【００１０】
この従来型ＧＰＳ位置決めシステム１０の遠隔のユニット１２は、遠隔のユニット１２の緯度および経度位置を決定するためにコード化された信号１４、及び、天体位置表とタイミングデータを使用する。また、遠隔のユニット１２は、ＧＰＳ星座の視界内ＧＰＳ衛星１６の探索を支援するために衛星情報データベース２４からのデータを使用する。ＧＰＳ衛星１６の位置に関する従来知識は、ＧＰＳ衛星１６からのコード化された信号１４を獲得するために必要な時間を短縮できる。
【００１１】
衛星情報データベース２４は、セルラ電話システム２２の専門化されたサーバ２６に記憶される。従って、ＧＰＳ衛星１６の天体位置表およびタイミングデータは、遠隔のユニット１２によってリクエストされ、衛星情報データベース２４から検索され、データリンク１８を介して、セルラ電話システム２２によりサービスセンタ２０を経てリクエスト中の遠隔のユニット１２にパスされる。次に、受信した天体位置表およびタイミングデータは、遠隔のユニット１２の緯度と経度を決定するために、コード化された信号１４と共に用いられる。
【００１２】
理解可能であるように、セルラ電話システム２２の衛星情報データベース２４からデータをリクエストして、受け取るこのプロセスにおいては、遅延が生じる。例えば、データのリクエストを遠隔のユニット１２によって伝送する際に生じる遅延、セルラ電話システム２２におけるリクエストの受信および処理に際して生じる遅延、及び、衛星情報データベース２４からデータの検索および伝送を遠隔のユニット１２へ戻す際に生じる遅延は、提供される情報の妥当性を危うくすることがあり得る。即ち、遅延の結果として、遠隔のユニット１２は、実際には１つのＧＰＳ衛星が第１の位置を通過して、第２の位置に在る時、当該ＧＰＳ衛星が第１の位置に所在するという情報を受け取ることとなる。これらの情況の下で、視界内衛星の探索を援助するための試行は失敗し、その結果として実際の獲得時間を増大させる。
【００１３】
上述したように、迅速に位置決めし、追跡し、視界内の地球軌道ＧＰＳ衛星から位置情報を獲得する能力を遠隔の局が所有することが望ましい。衛星天体位置表およびタイミング情報は、獲得プロセスを援助するために提供され得る。迅速な獲得および追跡の目標を達成することは望ましいが、目標達成のために無線電話システム内に専門化したサーバを提供することは望ましくない。
【００１４】
発明の目的および利点
従って、本発明の第１の目的および利点は、無線電話システム内に専門化したＧＰＳサーバを提供する必要性を回避する状態において、位置決めし、追跡し、ＧＰＳ衛星から位置情報を獲得する遠隔のユニットの能力を強化する方法およびシステムを提供することにある。
【００１５】
本発明の更に他の目的および利点は、視界内ＧＰＳ衛星を迅速に位置決めし、獲得する遠隔のユニットを援助するために、獲得に先立って、衛星天体位置表データを提供することにある。この場合、天体位置表は例えばインターネットのような無線電話システムにとって外部の通信回路網を介して無線電話システムに結合されるサーバから提供される。
【００１６】
本発明の更に他の目的および利点は、１つ又は複数の無線電話システムにとって外部の通信回路網を介して１つ又は複数の無線電話システムへ結合される１つの単一サーバから衛星天体暦のデータを提供することにある。この場合、１つ又は複数の無線電話システムは外部通信ネットワークに直接的または間接的に結合される。
【００１７】
本発明の更に他の目的および利点は、衛星天体位置表データをリクエストするメッセージ及び受信した天体暦のデータの品質を表示するためにリクエストされた天体位置表データを提供するメッセージを時間スタンプ（以降、タイムスタンプとも表記）し、遠隔のユニットが視界内ＧＰＳ衛星の位置決め及び獲得することを援助することにある。
【００１８】
本発明の更に他の目的および利点は、図面および後続する記述を検討することにより更に明白になるはずである。
【００１９】
発明の概要
本発明の実施形態に従った方法および装置により、前述の及び他の問題は克服され、目的および利点は実現される。ここに、遠隔のユニットの緯度および経度を決定するために用いられるＧＰＳ衛星を位置決め及び獲得するためのシステム及び方法が開示される。
【００２０】
可搬の遠隔のユニットの地理的位置を決定する位置決めシステムには、少なくとも１つの基地局およびシステムコントローラを有する遠隔通信システムが含まれる。基地局は遠隔のユニットを無線リンクを介してシステムコントローラへ双方向的に結合する。また、位置決めシステムは、遠隔通信システムの外方にある通信ネットワークインフラストラクチャ（下部構造）によってシステムコントローラと結合されたサーバを有する。サーバは衛星位置計測情報を含むデータ記憶装置を有する。衛星情報に関するリクエストに応答して、サーバは、提供された衛星情報が基地局によって遠隔のユニットへパスされるように、通信ネットワークインフラストラクチャを介して衛星情報をシステムコントローラに提供する。提供された衛星情報には、衛星コード化されたシステム内において事前決定された個数の衛星を獲得することを支援する情報が含まれる。獲得された衛星は、遠隔のユニットの地理的な位置を決定するために用いられるコード化された信号を提供する。選定された衛星は、リクエストされた衛星情報から決定される基地局の視界内ＧＰＳ衛星を表す。
【００２１】
一実施形態において、遠隔通信システムはセルラ電話回路網であり、通信ネットワークインフラストラクチャは、公衆交換電話回路網（ＰＳＴＮ）を介してセルラ電話回路網に結合されるインターネットである。他の一実施形態において、通信ネットワークインフラストラクチャはセルラ電話回路網に直接結合される。
【００２２】
更に、可搬の遠隔のユニットの地理的な位置を決定する方法も開示される。本方法は以下の段階を含む。（ａ）少なくとも１つの基地局およびシステム制御装置を含む遠隔通信システムを提供する段階。少なくとも１つの基地局は無線リンクを介して遠隔のユニットをシステム制御装置へ双方向的に結合する。（ｂ）遠隔通信システムにとって外部の通信ネットワークインフラストラクチャによってシステム制御装置へ結合されたサーバから衛星情報をリクエストする段階。（ｃ）リクエストに応答して、リクエストされた衛星情報をサーバから検索する段階。（ｄ）検索された衛星情報を遠隔のユニットへ供給する段階。（ｅ）提供された衛星情報に従って、事前決定個数の衛星位置計測システム衛星を獲得する段階。ここに、獲得された衛星は、遠隔のユニットの地理的な位置を決定するためのコード化された信号を供給する。
【００２３】
一実施形態において、遠隔のユニットへ提供される衛星情報には、例えば、衛星暦、天体暦、および、タイミング情報、ならびに、視界内に在ることが予測される衛星、および、それらの予測信号強度（擬似区域の訂正）を指定する情報が含まれる。
既に述べた、又は、その他の本発明の特徴は添付図面を参照しながら後述の詳細な記述を読むことによって更に明白になるはずである。
【００２４】
発明の詳細な説明
図２および図３を参照し、本発明に従って、統合化ＧＰＳ位置決め及び遠隔通信のシステム４０が示される。統合されたシステム４０の遠隔のユニット４２はＧＰＳ衛星測位システムからの信号受信のためのＧＰＳ回路（６０、６２）、及び、例えば、遠隔のユニット４２と無線通信回路網４８の基地局４６の間のＲＦのリンク４４のような遠隔通信のリンクを介したＲＦ信号の送受信を支援するための遠隔通信回路（６４、６６、６８）を含む。ＱＰＳ（６０，６２）及び遠隔通信回路（６４、６６、６８）は、遠隔のユニット４２が組み合わせ可搬のＧＰＳ受信機および移動者無線電話機として機能することを可能にする。
【００２５】
無線通信システム４８は、例えば、セルラ電話網、個人用移動通信サービス（ＰＣＳ）システム、ページングの回路網、及び、例えば、フリートディスパッチサービス（例えば、移動するユーザのグループ内での通信を必要とする警察その他の安全保障機関の通信サービス）などの幹線式緊急通信のシステムであり得ることが評価されるべきである。
【００２６】
遠隔のユニット４２は、更に、ＧＰＳ衛星システムおよび無線通信回路網４８から受け取ったコード化済み信号を分析するためのタイミング回路７０及びマイクロプロセッサ７２を含む。更に、遠隔のユニット４２は、例えば移動無線電話のような統合ＧＰＳレシーバおよび移動無線通信デバイスの使用に際してマイクロプロセッサ７２によって用いられる既に受信したＧＰＳ信号および複数の定数および変数などのシステムパラメータを記憶するためのメモリ７４を含む。例えば、メモリ７４は、種々の無線電話、システムパラメータ（例えば、セルラシステムパラメータ及び番号割当モジュール（ＮＡＭ））の値を含む。また、マイクロプロセッサ７２の動作を制御するためのオペレーティングプログラムもメモリ７４の一部分（代表的にはＲＯＭデバイス内）に記憶される。
【００２７】
遠隔通信回路６８は、モジュレータ、デモジュレータ、従来型イヤホン又はスピーカ、従来型マイクロホン、ディスプレイのようなユーザインタフェース、及び、ユーザ入力装置、一般的にキーパッド、を含み、これらは全てマイクロプロセッサ７２へ結合される。また、遠隔のユニット４２は遠隔のユニットを作動させるために必要な種々回路に電源を供給するためのバッテリ７６を含むか、または、その代りに、ビークル搭載用遠隔のユニット４２を作動可能化するための回路を含む。
【００２８】
従って、遠隔のユニット４２はビークル搭載可能であるか、又は、携帯（ハンドヘルド）デバイスであり得ることを理解されたい。更に、移動無線電話として使用する場合に、遠隔のユニット４２は、１つ又は複数のエアインタフェース規格、変調タイプ、および、アクセスタイプと共に使用可能である。例えば、遠隔のユニット４２は、ＩＳ−１３６、ＧＳＫ、及び、ＩＳ−９５（ＣＤＭＡ）など幾つかのエアインタフェースの中のいずれか１つと共に使用可能である。従って、本発明の教示は、移動無線電話またはエアインタフェース規格のいずれか特定の１つの型に限定されるように構成されたものでないことは明白である。
【００２９】
本発明に従い、本統合位置計測および遠隔通信システム４０のマイクロプロセッサ７２は、遠隔のユニット４２の緯度と経度を決定するために、受信されてコード化された信号を分析する。
【００３０】
図２に示すように、基地局４６は，移動スイッチング（交換）センタ（ＭＳＣ）５０および網間接続機能（ＩＷＦ）５２を含む無線通信ネットワーク４８の一部である。ＭＳＣ５０及びＩＷＦ５２は、遠隔のユニット４２がコールに関連している場合、地上ライントランクへの接続を提供する。また、ＭＳＣ５０およびＩＷＦ５２は、遠隔のユニット４２と無線通信システム４８に対して外部インフラストラクチャである通信ネットワークとの間の接続を提供する。本発明の好ましい一実施形態において、通信ネットワークインフラストラクチャはインターネットである。従って、ＭＳＣ５０およびＩＷＦ５２は、ＰＳＴＮ又は何等か他のネットワークを介して遠隔のユニット４２とインターネットの間に接続を提供する。一実施形態において、ＩＷＦ５２はインターネット通信インタフェースを含む。他の一実施形態において、ＩＷＦ５２はインターネットへ直接接続され、従って、ＰＳＴＮとはインタフェースしない。
【００３１】
ここで用いられるように、「インターネット」という表現は、そのプロトコル及び操作規則が世界的な「多数のネットワークによる１つのネットワーク」の創造を効果的に可能にするインフラストラクチャを意味する。計算デバイスをインターネットへ接続することによって、図形およびテキストデータのリクエストが可能であり、また、インターネットへ同様に接続されているあらゆるソースから、計算デバイスによる受信が可能である。従って、相互間で情報を交換する能力を持つ相互接続された通信デバイスのマトリックスが形成される。
【００３２】
一般に、インターネットへ接続されるデバイスはＴＣＰ／ＩＰプロトコルと密接に関係する。伝統的に、光ファイバー、ワイヤ、ケーブル、スイッチ、ルーター、及び、他の通信技術は、個々の計算デバイスを、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）経由または直接、インターネットに接続する。一旦、接続されると、個々の計算デバイスは、たとえば、あらゆるデバイスの間に一切の物理的距離が無い感覚が持たれるようにインターネット上の他の通信デバイスと「リンクされた」状態になる。即ち、デバイスは通信デバイスに隣接して物理的に位置するか、または、他の大陸上においてそれらがあたかも物理的に接続されているかのように機能する。
【００３３】
従って、本発明に従い、例えばインターネットサーバ５６上の衛星情報データベース５４内に記憶されている天体位置表及びタイミングデータなどのＧＰＳ衛星情報は、全く直接または間接的にインターネットにアクセスする１つ又は複数のシステムにとって利用可能である。事前決定時点又は事前定義事象の発生におけるリクエストに際して、ＲＦリンク４４を介して遠隔のユニット４２へ送信するために、インターネットサーバ５６はＧＰＳ衛星情報、即ち、天体位置表およびタイミングデータを、ＰＳＤＮを介するか、又は、直接的に、無線通信システム４８へ提供する。多くの無線遠隔通信システム、即ち、多数の無線サービスプロバイダによって操作されるシステムは、インターネットインタフェースを介して衛星情報データベース５４へアクセス可能である。このようにして、各遠隔通信システムにおける従来型の専門化したＧＰＳサーバを提供することの複雑さが回避される。
【００３４】
その上、無線通信システム４８にとって外部インフラストラクチャである通信ネットワーク即ちインターネットサーバ５６上の衛星情報データベース５４内にＧＰＳ衛星天体位置表およびタイミングデータを記憶することにより、遠隔のユニットと衛星情報データベース５４の間でデータを転送する柔軟性のある方法が提供される。従って、異なる無線サービスプロバイダによって操作されるネットワークに対して移動無線電話ユーザが移動する場合、現行サービスプロバイダが外部通信インフラストラクチャにアクセス可能である限り、ＧＰＳデータはアクセスされ得る。例えば、無線サービスプロバイダ（例えば、セルラサービスプロバイダ）は、例えば短メッセージサービス（ＳＭＳ）、ＩＳ−７０７回路データ，および，ＩＳ−７０７パケットデータのような１つ又は複数のベアラサービスを遠隔のユニット通信プロトコルへの基地局として使用する。移動無線電話ユーザが、例えば回線交換されたデータ又はパケットデータをサポートする他のサービスプロバイダに対してＳＭＳベアラサービスを使用する「ホーム」サービスプロバイダから移動するにつれて、回線交換済みデータプロバイダが移動無線電話ユーザをインターネットにアクセス可能にする限り、ホームサービスプロバイダにおける移動無線電話ユーザによってアクセスされたＧＰＳ位置計測データは回線交換されたデータプロバイダにおいてアクセスされ得る。インターネットサーバを用いてＧＰＳ位置計測を実行することによって、各サービスプロバイダ（ＳＭＳまたは回線交換データプロバイダ）に関してＧＰＳ位置計測を作動面においてサポートさせるか、または、各サービスプロバイダに関して、ＧＰＳ位置計測をサポートする専用サーバを維持させる必要がない。更に、例えばインターネットサービスプロバイダのような第三者は、中央集中化したＧＰＳ位置計測サーバをインターネット上に確立して維持し、多数の移動電話網を用いて移動無線電話ユーザが当該サーバを利用可能にすることができる。
【００３５】
図４Ａ及び４Ｂは遠隔のユニット、例えば、遠隔のユニット４２の緯度と経度を決定するアルゴリズムを示す。図４Ａにおいて、遠隔のユニット４２の緯度と経度を決定するアルゴリズムはブロック１００において始まる。ブロック１１０において、遠隔のユニット４２はタイムスタンプ及び遠隔のユニット４２の概略位置を含むメッセージをフォーマットする。タイムスタンプはＧＰＳタイムであり、同時に、遠隔のユニットの概略位置は次の方法のうちの１つに従って決定されることが好ましい。
【００３６】
無線遠隔通信ネットワークの事前決定領域、または、セル内で稼働する遠隔のユニットにサービスを提供する基地局は固定した位置に所在するので、当該基地局の緯度と経度は既知である。例えばＣＤＭＡネットワークのような幾らかのセルラネットワークにおいて、基地局の緯度と経度、及び、ＧＰＳタイムは当該セル内で稼働する遠隔のユニットに提供される。従って、遠隔のユニットに基地局の緯度と経度及びＧＰＳタイムを供給する無線ネットワークにおいて、これらの遠隔のユニットによってフォーマットされたメッセージの概略場所フィールド及びタイムスタンプフィールドは基地局の既知緯度と経度およびＧＰＳタイムを含む。
【００３７】
しかし、遠隔のユニットへ基地局の緯度と経度又はＧＰＳタイムを提供しない無線ネットワークにおいては、遠隔のユニットによってフォーマットされるメッセージの概略場所フィールド及びタイムスタンプフィールドは、例えば、ネットワークのシステムＩＤ（ＳＩＤ）および遠隔のユニットのリアルタイムシステムクロックからの値のような、遠隔のユニットに関するやや精度の劣る初期位置およびタイムスタンプを提供する他の情報を含む。幾らかのセルラネットワークにおいて、特定の地理領域例えば都市内の全ての基地局は等価ＳＩＤ値を持つ。多数の基地局は等価ＳＩＤ値を共有するので、遠隔のユニットのやや精度の劣る初期位置が遠隔のユニットによってフォーマットされるメッセージに含まれる。基地局の既知緯度および経度を伝送する場合に、やや精度の劣る遠隔のユニット位置を提供することになり、ＳＩＤ値は、遠隔のユニットの可能な所在位置に対し、幾らかの限界を生じる。
【００３８】
ブロック１２０において、メッセージが、遠隔のユニット４２から基地局４６へ伝送されるとき、ＨＦリンク４４の逆方向通信チャネルで、遠隔のユニット４２にメッセージが提供される。
【００３９】
遠隔のユニットから逆方向通信チャネルを介してサービス基地局までのメッセージの一実施形態を図６に簡単に示す。フォーマット化されたメッセージには、それぞれがタイムスタンプ（例えば、ＧＰＳタイム）を表す値、および、遠隔のユニットの概略アドレス（例えば、サービスを提供する基地局の緯度および経度またはサービスを提供する基地局のＳＩＤのいずれか）を含む第１フィールド２５０および第２フィールド２６０が含まれる。
【００４０】
再度図４Ａを参照することとし、ブロック１３０において、サービスを提供する基地局４６は、逆方向通信チャネル上でメッセージを受け取り、当該メッセージを処理するためにＭＳＣ５０にパスする。ＭＳＣ５０は、ＩＷＦ５２及びＰＳＴＮを介してインターネットサーバ５６にアクセスすることによりメッセージを処理する。メッセージがインターネットサーバ５６において受信された場合には、衛星情報データベース５４が質問される。ブロック１４０において発生するこのデータベース照会は、基地局４６、ひいては遠隔のユニット４２の視界内に在るＧＰＳ衛星１６を識別するために、ＧＰＳタイム及び遠隔のユニットの概略位置を使用する。ブロック１５０（図４Ｂ）において、データベース照会の結果は検索され、ブロック１６０において、検索された結果を含むメッセージはフォーマット化される。
【００４１】
再び、図６を簡単に参照することとし、検索された照会結果を含むメッセージの一実施形態、すなわち、順方向通信チャネルを介して遠隔のユニット４２に送られるインターネットサーバ５６のデータベース５４からの衛星情報が図示される。フォーマット化されたメッセージには第１フィールド２８０および第２フィールド２９０が含まれる。第１フィールドはタイムスタンプを表す値を含む。第２フィールド２９０はデータベース５４から検索された衛星情報を表す値を含む。例えば、検索された衛星情報には、ＧＰＳ衛星年鑑、天体位置表、および、タイミングデータ並びに速度ベクトルを表すデータ、視界に入る予定および予測される信号強度（疑似修正）の衛星を示すデータが含まれる。
【００４２】
照会結果が遠隔のユニット４２において受信された場合に、タイムオフセットが生成されるように、タイムスタンプは検索された照会結果メッセージに添付される、即ち、視界に入るＧＰＳ衛星の判定を改良するために、タイムオフセットは遠隔のユニット４２において実施される計算の精度を改良するために使われる。例えば、データが１つの位置、即ち、遠隔のユニット４２からネットワークを介して他の位置、即ち、インターネットサーバ５６へ伝達される時に遅延が生じる。遅延期間中、ＧＰＳ衛星１６は移動し、おそらくは、遠隔のユニット４２も移動している。従って、ネットワークを介して伝達されるメッセージにタイムスタンプすることにより、ネットワーク遅延が計算に及ぼす悪影響は最小限化されるはずである。
【００４３】
一実施形態において、インターネットサーバ５６は、ネットワークを介して遅延を推定するために、遠隔のユニットから受信されたメッセージに添付されたタイムスタンプを評価する。次に、インターネットサーバ５６は、遠隔のユニット４２へデータを送り返すために必要な時間を決定するために推定遅延を使用する。この計算の結果として、インターネットサーバ５６は、インターネットサーバのメッセージを遠隔のユニット４２へ送り返す際の推定遅延を考慮するために、例えば、そのデータベース照会及び後続する衛星情報の検索を実施する。すなわち、衛星情報が遠隔のユニット４２によって受信された時、衛星情報ができる限り現状であるように、衛星情報は推定遅延に基づいて検索される。同様に、遠隔のユニット４２は、インターネットサーバ５６およびそれに添付されたタイムスタンプから受信された衛星情報を評価する。例えば、衛星情報の受信からインターネットサーバ５６が情報を送った時点、即ち、タイムスタンプを添付した時点までにかなり時間的遅延がある場合には、遠隔のユニット４２は、当該情報を無視し、データに関して他のリクエストを発するか、又は、その代わりに、受信した衛星情報を使用以前に修正させる。ネットワーク遅延を予想、及び／又は、検出することにより、遠隔のユニットの緯度と経度に関する潜在的に更に正確な計算が実施され得る。
【００４４】
図４Ｂのブロック１７０において、検索された衛星情報を含むフォーマット化されたメッセージは、ＰＳＴＮを経て無線通信システム４８へ提供される。ブロック１８０において、無線通信システム４８は、ＨＦリンク４４の順方向通信チャネルを介してリクエスト中の遠隔のユニット４２にメッセージを伝達する。一旦、遠隔のユニット４２において受信されると、リクエストされた衛星情報は、視界内ＧＰＳ衛星１６のコード化された信号１４を位置決定して獲得し、次に、遠隔のユニット４２の正確な位置を決定するために用いられる。衛星天体位置表およびタイミングデータは視界内ＧＰＳ衛星１６について事前知識を提供するのでＧＰＳ衛星１６軌道からコード化された信号１４を獲得するための時間は節減されることは理解されたい。このプロセスについては図５に示すアルゴリズムを参照しながら以下に詳細に検討することとする。
【００４５】
図５において、遠隔のユニット４２は衛星情報データベース５４から衛星情報を受け取る。例えば、遠隔のユニット４２は 基地局４６に視界内、従って、遠隔のユニット４２の視界内に所在するはずであることが判定されるこれらのＧＰＳ衛星１６に特有の衛星天体位置表およびタイミングデータを受信する。ブロック２００において、衛星情報は遠隔のユニット４２において、基地局４６から順方向通信チャネル上の順方向通信チャネル上で受信される。ブロック２１０において、遠隔のユニット４２は、獲得プロセスを初期化するために、受信した衛星情報を利用し、上述したように、視界内ＧＰＳ衛星１６からコード化された信号１４を獲得するために受信済み信号のＰＮシーケンス数列を探索する。遠隔のユニット４２の正確な位置を決定するために満足なデータを提供するために十分な個数のＧＰＳ衛星１６の位置が決定される時まで探索は継続される。即ち、ブロック２３０において、獲得されたＧＰＳ衛星１６の個数が事前決定数、例えば４個のＧＰＳ衛星と比較される。４個のＧＰＳ衛星が未だ獲得されていない場合には、アルゴリズムの「ノウ」のパスに従い、視界内ＧＰＳ衛星に関する探索が継続する。しかし、遠隔のユニットの位置を決定するために十分な個数の衛星の位置が決定されると、そこで、「イエス」のパスに従い、遠隔のユニット４２の正確な位置の決定は従来型手段によって決定される。すなわち、獲得されたＧＰＳ衛星および衛星情報から即ち、天体位置表およびタイミングデータからのコード化された信号１４は遠隔のユニット４２の正確な緯度と経度を決定するために利用される。
【００４６】
上述したように、視界内ＧＰＳ衛星１６の位置に関する従来型知識は、ＧＰＳ衛星１６からコード化された信号１４を獲得するために必要な時間を減少させ、遠隔のユニットの感度を増大させることができる。ＧＰＳ衛星情報のソースは無線通信ネットワークの外において実装されるので、従来型知識を提供する従来型方法の既に知られている欠点は本発明において回避される。衛星情報データベースを無線通信ネットワークから除去することによって、例えばインターネットのような通信ネットワークを介してアクセス可能性を維持した状態において、本発明は、多くの無線サービスプロバイダに亙って無線通信ネットワークを標準化する必要性を回避し、更に、無線遠隔通信システムを簡素化する。
【００４７】
その上、本発明は、ＧＰＳ衛星情報をリクエスト中の遠隔のユニットに伝える場合に、ネットワーク遅延の悪影響を最小限化するために用いられるタイムオフセットを利用することにより、ＧＰＳ衛星情報の精度および妥当性を改良する。上述したように、ネットワーク遅延を予想することによって、遠隔のユニットの緯度と経度の潜在的に更に精度の高い計算が実施される。また、タイムオフセットは、ＧＰＳ衛星情報の妥当性を決定するためにも使用できる。即ち、衛星情報の送信、又は、受信の間に著しい遅延またはオフセットが検出された場合には、当該情報は無視され、新規リクエストが実施されるか、又は、その代りに、衛星情報は使用の前に修正される。
【００４８】
好ましい実施形態の文脈に従って記述してきたが、これらの教示に対して多数の修正が可能であることは、当該技術分野における同業者には理解されるはずである。例えば、この本発明の教示は何等特定の通信プロトコルに限定されることを意図したものではない。すなわち、インターネットインタフェースは、多くの無線通信サービスプロバイダに衛星情報へのアクセスを可能にする類似の汎用通信プラットホームによって容易に交換可能である。更に、遠隔のユニットが交信する無線遠隔通信回路網は本質的にセルラ回路網でなくても差し支えない。
【００４９】
本発明の教示は電線路による通信の装置にも適用可能であることを理解されるべきである。本発明によれば、中央集中化されたＧＰＳ衛星データベースから検索された情報は、通信プラットホーム例えばインターネットを通して電線路による装置を含むデータ通信の回路網へ伝達される。従って、電線路による装置内のＧＰＳのシステムの感度および精度は改良される。
【００５０】
従って、本発明は、好ましい実施形態について詳細に図示しかつ記述されてきたが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなしに、形式および詳細に関する変化が実施可能であることは、当該技術分野における当業者によれば理解されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は獲得モードにおいて衛星天体暦データを利用する従来型ＧＰＳ位置検出システムの概略図である。
【図２】
図２は本発明に従った統合されたＧＰＳ位置検出および遠隔通信のシステムの概略図である。
【図３】
図３は図２の統合されたＧＰＳ位置検出および遠隔通信のシステムの遠隔のユニットの概略図である。
【図４Ａ】
図４Ａは統合されたＧＰＳ位置検出および遠隔通信のシステムの衛星情報使用を示すフローチャート図である。
【図４Ｂ】
図４Ｂは図４Ａと同様な図である。
【図５】
図５は位置決定のための視界内ＧＰＳ衛星の獲得を容易にするために遠隔のユニットによる衛星情報の使用を示すフローチャート図である。
【図６】
図６は衛星情報メッセージに関する逆方向通信チャネルリクエストおよびリクエストされた衛星情報を提供するための順方向通信チャネルメッセージの概略図である。前述の図面の幾つかの異なる図に現れる同じ符号が添付された要素は同じ要素を示すが、明細書の記述においてすべての図については符号の参照が行なわれていない可能性がある。
【符号の説明】
４０…遠隔通信のシステム
４２…遠隔の装置
４４…ＲＦのリンク
４６…基地局
４８…無線通信の回路網
５４…衛星情報データベース
５６…インターネットサーバ
６０、６２…ＧＰＳ回路
７２…マイクロプロセッサ
７４…メモリ