JP3309230B2 - 遠隔位置判定方法および移動体の位置を判定する通信統合システム - Google Patents

遠隔位置判定方法および移動体の位置を判定する通信統合システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、物体の位置を
遠隔的に判定することに関する。さらに詳しくは、本発
明は、ＲＦ通信システムを利用して、位置判定装置(pos
ition determining unit: ＰＤＵ）の位置を判定し、そ
の位置を監視局に報告することに関する。
【０００２】
【従来の技術】多くのさまざまな分野では、さまざまな
物体の位置を遠隔的に判定する必要がある。例えば、野
生動物や家畜の研究者や管理者は動物の所在を把握する
必要が多い。さらに、自動車，トラック，列車，飛行機
または船舶などの隊の管理者は、これらの位置を把握す
る必要がある。さらに別の用途では、気球，浮標および
他のプラットフォームの位置を随時遠隔的に把握する必
要がある。このような物体の位置は必要に応じて遠隔監
視局に報告されることが好ましい。遠隔位置判定処理
は、２つの基本的な段階からなる。すなわち、物体の位
置が随時判定され、これらの位置を記述するデータが監
視局に通信される。
【０００３】従来の遠隔位置判定システムでは、利用者
は困難な妥協を強いられている。例えば、現在、研究者
はＣＮＥＳ（フランスのCentre National d'Etudes Spa
tials ）や、ＮＡＳＡおよびＮＯＡＡによって運用され
ている衛星方式の遠隔位置判定システムを利用してい
る。送信機は追跡すべき物体に配置され、整合性のある
受信機は１つまたは２つの軌道衛星に配置される。衛星
は受信した送信信号を記録し、これらの信号を記述する
データを地上処理局に転送してドップラ計算を行ない、
位置を判定する。このシステムは極めて遠方の距離で位
置判定を行なうことができるが、高価で、柔軟性がな
く、信頼性がない。さらに、このようなシステムは科学
的な研究や実験的な追跡用にのみ利用されており、商用
には利用できない。従って、遠隔位置判定の必要性のの
ほんの一部しか満たされていない。
【０００４】特に、この従来のシステムの非信頼性は、
送信機が多くの不要な伝送に係わり、大量の電力を消費
し、送信機の寿命を短縮しているという事実に、少なく
とも部分的に起因している。さらに、１基または２基の
衛星のみが送信機の信号を受信することでき、また、地
上処理局が送信機の位置を正確に把握できるということ
は、どうみても疑わしい。衛星はその地上経路の下にあ
る送信機のみしか追尾できず、また、正確な位置判定を
行なうためには、約２０分間の間送信信号を衛星で受信
する必要がある。さらに、地上処理局は位置データを監
視局に伝えるのに数週間かかる場合が多い。監視局が位
置を把握するころには、その位置データは使い物になら
なくなる。このような非柔軟性は、送信機が現場にでた
後とその動作を制御できないことや、送信機が用いるバ
ッテリの寿命が制限されていることに、少なくとも部分
的に起因している。送信機の電力消費により、送信機は
せいぜい数週間しか動作できない場合が多い。高価格
は、遠隔位置判定に対処するためには大規模な基盤(inf
rastructure)を配備しなければならないことに、少なく
とも部分的に起因している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】他の遠隔位置判定シス
テムも提唱されている。例えば、あるシステムでは、Ｌ
ＯＲＡＮ受信機を従来のセルラ無線電話装置と結合する
ことを提唱している。このシステムの信頼性は前述の衛
星方式のシステムに比べていくつかの点で改善している
が、他の点では信頼性は落ちている。例えば、このシス
テムや同様なシステムは、ＬＯＲＡＮ信号が受信でき、
かつ、従来のセルラ通信が利用可能な場所においてのみ
動作可能である。この制約により、このようなシステム
は広域において追尾を必要とする用途や、極めて遠隔な
区域で追尾を必要とする用途など多くの用途では不適切
である。さらに、ＬＯＲＡＮ信号を受信するアンテナの
物理的な条件により、このようなシステムは小型化を必
要とする用途では不適切である。また、ＬＯＲＡＮ位置
判定システムやセルラ通信システムなどの２つの異種シ
ステムに依存することは複雑さやコストを増加し、それ
に比例して不確実性，重量および消費電力を増加する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の利点は、遠隔位
置判定のための改善されたシステム，方法および／また
は装置を提供することである。
【０００７】本発明の別の利点は、信頼性が高く、柔軟
で低コストの遠隔位置判定を行なうことである。
【０００８】さらに別の利点は、本発明は消費電力を管
理して、位置判定装置におけるバッテリの寿命を延長す
ることである。
【０００９】さらに別の利点は、本発明は一つの通信シ
ステム基盤を利用して、通信を伝達し、位置を判定する
ことである。
【００１０】さらに別の利点は、本発明は実質的に世界
規模の範囲において信頼性の高い結果を得ることであ
る。
【００１１】本発明の上記の利点および他の利点は、一
例において、通信システムと協調して移動位置判定装置
（ＰＤＵ）を運用する改善された方法によって実現され
る。この方法は、通信システムから捕捉(acquisition)
信号を受信することを必要とする。捕捉信号の受信に応
答して、通信システムとの協調的な通信が行なわれ、Ｐ
ＤＵの位置を把握し、報告する。この協調的な通信は、
ＰＤＵからのメッセージを送信して、通信システムで受
信することによって実施される。
【００１２】図面と共に詳細な説明および請求の範囲を
参照することにより、本発明に対する理解を深めること
ができよう。ただし、図面を通して、同様な参照番号は
同様な項目を表すものとする。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明の好適な実施例が実施される
環境１０を示す。環境１０は、衛星方式の通信基盤，シ
ステムまたはネットワーク１２を含む。ネットワーク１
２は、軌道衛星１４などの複数の地球上空の無線通信局
またはノードを利用することによって地球の回りに配置
されている。ネットワーク１２はさらに、衛星１４と通
信を行なう地上の装置またはノードを含む。特に、衛星
１４は、多くの中央交換局（central switching offic
e: ＣＳＯ）１６（図１はそのうち２つのみを示す）お
よびいくつかの地上制御局（ground control station:
ＧＣＳ）１８（図１はそのうち１つのみを示す）と通信
を行なう。
【００１４】好適な実施例では、衛星１４は実質的に低
空の極軌道(polar orbit) ２０を占める。ネットワーク
１２の好適な実施例はいくつかの極軌道を利用し、各軌
道には１１基の衛星１４が配置されている。わかりやす
いように、図１はこれらの衛星１４の一部のみを示す。
軌道２０および衛星１４は地球の周りに分散されてい
る。好適な実施例では、各軌道２０は約７６５ｋｍの高
度で地球を回っている。これらの比較的低い軌道２０に
より、任意の一つの衛星１４からの実質的に見通し線上
の電磁波伝送は、任意の時間において地球の比較的小さ
い領域を網羅する。例えば、衛星１４が地球から約７６
５ｋｍ上空の軌道を占める場合、このような伝送は直径
約４０７５ｋｍの「圏内(footprint) 」を網羅する。さ
らに、軌道２０は低軌道なため、衛星１４は地球に対し
て約２５，０００ｋｍ／時で移動する。これにより、衛
星１４は最大約９分間地表の一点の視界に入ることがで
きる。また、このため、接近し、遠ざかる衛星と地表の
一点との間で送信される信号の周波数にかなりのドップ
ラ・シフトが生じる。
【００１５】図１および上記の説明は衛星１４の好適な
軌道形状について説明しているが、衛星１４が与える通
信ノードは本明細書で説明するように厳密に配置する必
要はないことが当業者に理解される。例えば、このよう
なノードは地表に配置しても、あるいは本明細書で説明
する軌道以外の軌道に配置してもよい。同様に、ノード
の正確な数はネットワークに応じて変えてもよい。
【００１６】ネットワーク１２のＣＳＯ１６は、地政学
的境界に基づいて地表で分散されることが好ましい。Ｇ
ＣＳ１８は最北緯または最南緯にあることが好ましく、
ここでは、赤道付近の緯度に比べて、軌道２０の収束に
よってより多くの衛星１４が地表の一点の見通し線視界
内に直接入る。約４つのＧＣＳ１８を利用して、衛星網
のすべての衛星１４が、軌道のある点で、割り当てられ
たＧＣＳ１８の直接視界内に入ることが好ましい。ＣＳ
Ｏ１６およびＧＣＳ１８は共に地上に配置してもかまわ
ない。しかし、ＣＳＯ１６はＧＣＳ１８とは異なる機能
を果たす。ＣＳＯ１６はネットワーク１２において通信
ノードとして動作することが好ましい。広域通信交換網
( ＰＳＴＮ）２２などのさまざまな地上方式の通信シス
テムはＣＳＯ１６に結合し、ＣＳＯ１６を介してネット
ワーク１２にアクセスすることができる。ＧＣＳ１８は
衛星１４の衛星網に対して遠隔測定／追尾／制御（tele
metry, tracking and control: ＴＴ＆Ｃ）機能を実行
することが好ましい。
【００１７】ネットワーク１２は、ある点から別の点に
通信を伝達する。特に、通信は無線通信クロスリンク２
４を介して近傍の衛星１４間で伝達することができ、ま
た無線通信地上リンク２６を介してＣＳＯ１６またはＧ
ＣＳ１８と上空の衛星１４との間で通信を伝達すること
ができる。従って、世界中の任意の通信装置はローカル
ＰＳＴＮ２２を介してネットワーク１２を利用して、通
信の伝達を行なうことができる。このような通信装置に
は、監視局（monitoring office: ＭＯ）２８に配置さ
れるモデムを備えたパソコン（図示せず）が含まれる。
ＭＯ２８はほとんど任意の場所に設置することができ、
ＰＳＴＮ２２を介してネットワーク１２にアクセスでき
ることが当業者に理解される。
【００１８】環境１０はさらに、数百万という任意の数
の無線通信加入者装置３０も含む。主に装置３０は加入
者装置無線通信リンク３２を介してネットワーク１２の
衛星１４と直接通信を行なう。加入者装置３０は地表上
の任意の場所や、地上の大気圏内に配置することができ
る。衛星１４の衛星網の構成により、好適な実施例で
は、衛星１４の少なくと一つは常に地表上の各点の視界
内にある。従って、ネットワーク１２は任意の２つの加
入者装置３０の間や、任意の加入者装置３０とＭＯ２８
との間や、ＭＯ２８と世界中のＰＳＮＴに結合された任
意の他の通信装置との間で、衛星１４の衛星網を介して
通信回線を確立することができる。
【００１９】衛星１４の衛星網が加入者装置３０と通信
するために利用する無線通信リンク３２は、わずかの量
の電磁スペクトルしか利用しない。このスペクトルの正
確なパラメータは本発明にとって重要ではなく、ネット
ワークごとに変化する。本発明はこのスペクトルを離散
的な部分に分割し、本明細書ではこれをチャンネル・セ
ットという。このスペクトルを分割する厳密な方法も本
発明にとって重要ではない。例えば、このスペクトルは
離散的な周波数帯，離散的な時間スロット，離散的な符
号化方式またはそれらの組み合わせに分割できる。これ
らの離散的なチャンネル・セットのそれぞれは他のすべ
てのチャンネル・セットと直交していることが好まし
い。つまり、チャンネル・セット間であまり干渉せず
に、各チャンネル・セット上において共通場所で同時通
信を行なうことができる。
【００２０】図２は、衛星１４によって実現されるセル
ラ・アンテナ・パターンの配置図を示す。各衛星１４
は、指向性アンテナのアレイ（図示せず）を有する。各
アレイは衛星１４に対してさまざまな角度で地表上に多
数の離散的なアンテナ・パターンを投射する。図２は、
衛星１４が地表にまとめて形成するセル３４のパターン
の図を示す。図２において二重線によって区切られてい
るアンテナ圏内３６は、一つの衛星１４のアンテナ・ア
レイによって形成されるアンテナ・パターンによって得
られる。アンテナ圏内３６の外側にあるセル３４は、他
の衛星１４からのアンテナ・アレイによって得られる。
【００２１】衛星１４が利用するスペクトルを分割する
正確なチャンネル・セットの数は本発明では重要でな
い。図２は、本発明によりスペクトルを７つの離散的な
チャンネル・セットに分割することにもとづいて、セル
３４に対するチャンネル・セットの例示的な割り当てを
示している。図２は、参照文字「Ａ」，「Ｂ」，
「Ｃ」，「Ｄ」，「Ｅ」，「Ｆ」，「Ｇ」を用いて７つ
の離散的なセルを表している。例えば１２など異なる数
のチャンネル・セットも利用でき、また、異なる数を用
いる場合、セル３４に対するチャンネル・セットの割り
当ては図２に示す割り当てパターンとは異なることが当
業者に理解される。同様に、各チャンネル・セットは一
つのチャンネルまたは任意の数の直交チャンネル(ortho
gonal channnel)含むことができる。図２に示すよう
に、セル３４に対するチャンネル・セットの割り当てに
より、地理的に離間したセルにおいて限られたスペクト
ルを再利用することができる。つまり、非直交チャンネ
ル・セットが用いられるセル３４は互いに離間している
ので、非直交チャンネル・セットは干渉せずに通信を同
時に伝達することができる。さらに、各加入者装置３０
は任意の離散的なチャンネル・セットで動作することが
でき、特定の加入者装置３０によって特定の時間に利用
される特定のチャンネル・セットはネットワーク１２に
よって制御される。
【００２２】図１に戻って、本発明の好適な実施例によ
り少なくとも２つの異なる種類の加入者装置３０が想定
されている。音声加入者装置（voice subscriber unit:
ＶＳＵ）３８は人間によって操作されるように構成さ
れ、従来の電話やセルラ無線電話装置と同様に音声通信
を伝達する。従来の地上通信で一般的なように、ＶＳＵ
３８はデータを伝達してもよいことはもちろんである。
特定の一つのＶＳＵ３８を地球上の特定の位置に配置す
る必要はないが、ＶＳＵ３８は人口密度の高い区域に主
に配置される。なぜならば、人々はこのように人口密度
の高い区域に主にいるためである。
【００２３】位置判定装置（position determining uni
t: ＰＤＵ）４０は、もう一方の種類の加入者装置３０
を表す。ＰＤＵ４０はデータを伝達し、人間を介在せず
に動作するように構成される。特に、ＰＤＵ４０が伝達
するデータはＰＤＵ４０の位置を記述し、また環境特性
や位置以外の特性についても記述してもよい。一つのＰ
ＤＵ４０を地球上の特定の場所に配置する必要はない
が、ＰＤＵ４０は人口密度の低い区域に主に配置する方
が有利である。従って、ネットワーク１２によって提供
される通信基盤は、人口密度の高い区域と低い区域の両
方に位置する通信用途に対処することができ、この両方
の通信用途に対処するために必要な基盤の全体的なコス
トは節減される。
【００２４】ＰＤＵ４０は移動体と物理的に結びついて
いる。数例を挙げると、ＰＤＵ４０は海生または陸生の
野生動物または家畜に取付けたり、気象観測用気球，海
上ブイ，列車，貨物トラックやコンテナ，飛行機，船
舶，自動車などに取付けることができる。このような移
動体は人口密度の低い区域に配置されるか、あるいは少
なくとも人口密度の低い区域を移動する。前述のよう
に、遠隔に配置された監視局（ＭＯ）２８は、ＰＤＵ４
０が取付けられた物体に関する位置データや他のデータ
を受信することができる。本発明の好適な実施例によ
り、この遠隔位置判定サービスは極めて信頼性が高く、
世界的な規模であり、柔軟性が高く、妥当なコストで提
供することができる。
【００２５】図３は、ＰＤＵ４０のブロック図を示す。
環境１０（図１参照）内のすべてのＰＤＵ４０は図３の
ブロック図によって実質的に説明される。ＰＤＵ４０は
通信ネットワーク・トランシーバ４２を含み、このトラ
ンシーバは送信機４４および受信機４６を含む。送信機
４４および受信機４６は衛星１４およびリンク３２（図
１参照）と整合性のあるフォーマットで信号の送受信を
行なう。これらの信号には、ＰＤＵ４０が近傍の衛星１
４とデータ通信を行なうことを可能にするデータ・メッ
セージが含まれる。この衛星１４を介して、ＰＤＵ４０
はネットワーク１２の他のノードおよびＭＯ２８（図１
参照）とデータ通信を行なう。送信機４４および受信機
４６は一つのアンテナ４８を利用することが好ましい。
【００２６】送信機４４および受信機４６は共にバッテ
リ部５０およびプロセッサ５２に結合する。プロセッサ
５２はさらにバッテリ部５０に結合し、送信機４４，受
信機４６およびＰＤＵ４０の他の部分に対する電力の印
加を選択的に制御する。プロセッサ５２はさらにセンサ
部５４，タイマ５６およびメモリ５８にも結合する。プ
ロセッサ５２はセンサ部５４からのさまざまなセンサを
利用して、ＰＤＵ４０付近の環境を監視し、それにはＰ
ＤＵ４０が取付けられている物体に関連するパラメータ
を含まれる。例えば、センサ部５４により、温度，圧
力，心拍，呼吸数，周辺光，湿度などを記述するデータ
をプロセッサ５２は得ることができる。プロセッサ５２
はタイマ５６を利用して、現在日付および時間を維持す
る。メモリ５８はプロセッサ５２に対する命令として機
能するデータを含み、これらのデータはプロセッサ５２
によって実行されると、以下で説明する手順をＰＤＵ４
０に実行させる。さらに、メモリ５８は、ＰＤＵ４０の
動作によって処理される変数，テーブルおよびデータベ
ースを含む。
【００２７】ＶＳＵ３８（図１参照）は、図３に示すブ
ロック図と同様に構成してもよい。しかし、ＶＳＵ３８
はセンサ部５４を省略することができ、音声を電気信号
に変換し電気信号を音声に変換したり、また被呼側の身
元についてＶＳＵ３８に指示するためにユーザがキース
トロークを入力することを可能にするＩ／Ｏ部を内蔵し
ている。
【００２８】図４は、ＣＳＯ１６のブロック図を示す。
環境１０（図１参照）内のすべてのＣＳＯ１６は、図４
のブロック図によって実質的に説明される。ＣＳＯ１６
は、衛星１４および地球リンク２６（図１参照）と整合
性のあるフォーマットで信号を送受信するトランシーバ
６０を含む。これらの信号はデータ・メッセージを含
み、これによりＣＳＯ１６は近傍の衛星１４と通信し、
ＣＳＯ１６が現在担当している加入者装置３０（図１参
照）と通信し、呼を設定するためにＣＳＯ１６が協調し
ている他のＣＳＯ１６と通信したり、ネットワーク１２
内の他のノードと通信することができる。トランシーバ
６０は、プロセッサ６２に結合する。プロセッサ６２
は、Ｉ／Ｏ部６４，タイマ６６，メモリ６８およびＰＳ
ＴＮインタフェース７０にも結合する。Ｉ／Ｏ部６４は
キーボードや他の入力装置から入力を受け、ディスプレ
イ端末，プリンタおよび他の出力装置にデータを与え
る。プロセッサ６２はタイマ６６を利用して、現在日付
および時間を維持する。メモリ６８はデータを保存する
ための半導体，磁気または他の保存装置を含み、このデ
ータはプロセッサ６２に対する命令として機能し、プロ
セッサ６２によって実行されると、以下で説明する手順
をＣＳＯ１６に実行させる。さらに、メモリ６８は、Ｃ
ＳＯ１６の動作によって処理される変数，テーブルおよ
びデータベースを含む。インタフェース７０を介して、
ＣＳＯ１６はＰＳＴＮ２２と通信を行なう。図５は、衛
星１４によって具現される無線通信局のブロック図を示
す。環境１０（図１参照）内のすべての衛星１４は、図
５のブロック図によって実質的に説明される。衛星１４
は、クロスリンク・トランシーバ７２および関連するア
ンテナ７４を含む。トランシーバ７２およびアンテナ７
４は、他の近傍の衛星１４に対するクロスリンク２４
（図１参照）に対処する。地球リンク・トランシーバ７
６および関連するアンテナ７８は、地球リンク２６（図
１参照）に対処する。さらに、加入者装置トランシーバ
８０および関連するアンテナ８２は、加入者リンク３２
（図１参照）に対処する。各衛星１４は、１，０００台
以上の加入者装置３０（図１参照）についてリンク３２
を同時に対処することができることが好ましい。もちろ
ん、アンテナ７４，７８，８２は一本の多指向性アンテ
ナとして、または離散アンテナの集合として構成できる
ことが当業者に理解される。
【００２９】コントローラ８４はそれぞれのトランシー
バ７２，７６，８０ならびにメモリ８６およびタイマ８
８に結合する。コントローラ８４は一つまたはそれ以上
のプロセッサを利用して構成してもよい。コントローラ
８４はタイマ８８を用いて現在日付および時間を維持す
る。タイマ８８はＧＣＳ１８（図１参照）との通信によ
り随時「システム時間」と同期することが好ましい。従
って、ネットワーク１２内のすべての衛星１４は実質的
に同じ瞬間において時間的に同じ絶対的な時点を認識す
る。メモリ８６はコントローラ８４に対して命令として
機能するデータを保存し、このデータはコントローラ８
４によって実行されると、以下で説明する手順を衛星１
４に実行させる。さらに、メモリ８６は衛星１４の動作
によって処理される変数，テーブルおよびデータベース
を含む。
【００３０】図６ないし図９および図１１は、本発明の
好適な実施例により位置判定および位置報告に対処する
ために用いられる手順のフローチャートを示す。図６
は、本発明の好適な実施例に基づいて衛星１４によって
行なわれるいくつかの手順を示す。図７ないし図９はＰ
ＤＵ４０によって行なわれる手順を示し、図１１は処理
センタ（好適な実施例では、ＣＳＯ１６によって具現さ
れる）によって行なわれる手順を示す。
【００３１】図６において、衛星１４は図６においてバ
ックグランド・タスクとして示されているタスク１００
を実行し、捕捉信号を送信する。この捕捉信号は、各チ
ャンネル・セット内の所定のチャンネル上で連続的ある
いは反復的に放送される。この捕捉信号により、ＰＤＵ
４０は以下で説明するようにネットワーク１２において
どのように通信するかを判断することができ、この信号
はネットワーク１２が対応する複数の同時および独立通
信を調整する役割を果たす。捕捉信号は、この捕捉信号
を放送する衛星の識別，この衛星のシステム時間のバー
ジョンおよび捕捉信号が宛てられているセル３４（図２
参照）の識別など、限られた量のデータを加入者装置３
０に伝える。
【００３２】本発明の一つの好適な実施例である、以下
でローカル位置判定実施例という実施例では、捕捉信号
はこの捕捉信号が宛てられているセル３４の中心の地理
位置(geolocation) と、位置判定データを取得するため
に加入者装置３０によって利用できる所定の位置パルス
列とを伝える。このローカル位置判定実施例に従って、
ＰＤＵ４０は自局の位置を判定するか、あるいは十分な
データを収集して、ＭＯ２８などの遠隔処理センタにお
いて後でその位置を計算することができる。
【００３３】衛星１４は、ネットワーク１２（図１参
照）内で実質的に中継局として機能する。つまり、衛星
の受信機の一つで受信されるほとんどのメッセージは衛
星から再送信される。衛星１４はメッセージを受信する
と、メッセージ受信(Receive Message) 手順を実施す
る。この意味では、メッセージは音声通信，データ通
信，または呼設定，呼終了，呼ハンドオフ，呼管理，呼
課金または他の制御メッセージ用に用いられるオーバヘ
ッド制御データなど、任意のデータでもよい。図６に示
すように、タスク１０２は受信メッセージによって伝え
られるまたは受信メッセージに関連するデータを調べ
て、このメッセージの宛先を判定する。タスク１０２の
次に、タスク１０４はメッセージを宛先に送信する送信
機に関連する適切なバッファ（図示せず）にメッセージ
を書き込むことにより、このメッセージを宛先に送出す
る。
【００３４】本発明の別の好適な実施例である、以下で
遠隔位置判定実施例という実施例では、衛星１４は位置
パルス受信(Receive Location Pulse)手順を実行して、
ＰＤＵ４０の位置判定を行なう。この遠隔位置判定実施
例では、衛星１４ではなくＰＤＵ４０が所定のスケジュ
ールに基づいて位置パルスを送信する。衛星１４はＰＤ
Ｕ４０に対して高速で移動しているので、ＰＤＵ４０は
相対的に静止しているとみなすことができる。この衛星
の移動により、衛星がある位置にいる場合に一つの位置
パルスを受信することができ、また衛星１４が実質的に
異なる位置にいる場合に別のパルスが受信される。この
移動のため、受信された位置パルスのドップラ・シフト
および受信された位置パルスの伝搬遅延が変化する。図
１１，図１２について以下で説明するように、これらの
タイミングおよびドップラ特性により、ＰＤＵ４０の位
置を判定することができる。
【００３５】衛星１４は、位置パルスを受信するごとに
位置パルス受信手順を実行する。タスク１０６は位置パ
ルスの着信時間および着信回数を測定し、これらのパラ
メータを記述するデータを、位置パルスを送出するＰＤ
Ｕの識別を記述するデータと共に保存する。位置パルス
を送信する各ＰＤＵ４０について、このようなデータが
位置レコードにおいて収集される。タスク１０８は位置
レコードを処理センタに送出し、処理センタは近傍のＣ
ＳＯ１６（図１参照）であることが好ましいが、必ずし
もそうでなくてもよい。従って、本発明の遠隔位置判定
実施例では、衛星１４は、処理センタが位置を判定する
ために用いるデータを測定し収集する。図７ないし図９
は、ＰＤＵ４０によって実行されるさまざまな手順のフ
ローチャートを示す。特に、図７は非アクティブ(Inact
ive)手順１１０のフローチャートを示し、この手順はＰ
ＤＵ４０が電力が極めて低い非アクティブ動作モードの
場合にＰＤＵ４０によって実行される。図８は動作(Ope
rational) 手順１１２のフローチャートを示し、この手
順はＰＤＵ４０が非アクティブ動作モードからウェイク
アップするとＰＤＵ４０によって実行される。図９は待
機(Standby) 手順１１４のフローチャートを示し、この
手順はＰＤＵ４０が動作手順１１２を完了し、ネットワ
ーク１２（図１参照）に登録するとＰＤＵ４０によって
実行される。
【００３６】図７において、最初に非アクティブ手順に
入ると、タスク１１６が実行され、送信機４４および受
信機４６（図３参照）ならびにＰＤＵ４０内の他のすべ
ての不可欠でない回路をパワーダウンする。もちろん、
タスク１１６はタスク１１６を実行する前に、例えば、
送信機４４をパワーアップする必要はないことが当業者
に理解される。むしろ、タスク１１６は送信機４４がパ
ワーダウンしていることを確認するにすぎない。プロセ
ッサ５２が適切な制御コマンドをバッテリ部５０（図３
参照）に出して、バッテリ電力を送信機４４，受信機４
６または他の不可欠でない回路に結合しない場合に、タ
スク１１６は実行される。バッテリ電力はプロセッサ５
２と、少なくともメモリ５８の一部に結合され続けるこ
とが好ましい。さらに、バッテリ電力はセンサ部５４お
よび／またはタイマ５６の少なくとも一部に結合され続
ける。従って、非アクティブ動作モードでは、ＰＤＵ４
０は十分付勢されており、いつ非アクティブ動作モード
を終了するかを自律的に判定することができる。
【００３７】タスク１１６の次に、タスク１１８はＰＤ
Ｕ４０の時間および日付クロックを維持する。タスク１
１８の次に、起動イベント(activation event)が発生し
たかどうか問い合わせタスク１２０は調べる。起動イベ
ントとは、ＰＤＵ４０に非アクティブ動作モードを終了
させるイベントである。いくつかのイベントは起動イベ
ントとして働き、これらのイベントはネットワーク１２
を通じて受信されるデータを介して遠隔的にプログラム
可能であることが好ましい。
【００３８】図１０は、ＰＤＵ４０（図３参照）のメモ
リ５８内で維持される例示的なメモリ構造のブロック図
を示す。一つのメモリ構造は、起動イベントのテーブル
１２２である。タスク１２０は内部クロックおよび／ま
たはセンサ部５４（図３参照）内の各センサにおいて測
定された値を、テーブル１２２にプログラムされたデー
タと比較する。例えば、テーブル１２２は特定の日時に
起動すべきことを表すことができる。次に、タスク１２
０は特定の日時になったことを内部クロックが示してい
るかどうか判断する。さらに、テーブル１２２は、指定
の定期的な間隔で起動イベントを行なうことを指定する
ことができる。あるいは、テーブル１２２は、センサ部
５４（図３参照）内の一つまたはそれ以上のセンサが特
定の値を読み取り、起動を開始することを指定すること
ができる。例えば、海生哺乳動物が海面上にいることを
示すセンサを起動イベントとして利用できる。指定され
た起動イベントは論理和や論理積によって組み合わせる
ことができるようにテーブル１２２をプログラムするこ
とができ、また、他の起動イベントがタスク１２０で無
視されるようにテーブル１２２をプログラムできること
が当業者に理解される。
【００３９】テーブル１２２は柔軟性，低コストおよび
信頼性に対処している。特に、あらゆるレベルの位置判
定および報告が実現できるようにテーブル１２２はプロ
グラムできるので、柔軟性が向上される。テーブル１２
２は位置判定および位置報告サービスを最小限に抑え
て、不必要なサービスを加入者が購入しなくてもよいた
め、低コストが向上される。ＰＤＵ４０はできるだけ長
く非アクティブ状態に維持され、貴重なデータを収集し
たり、あるいは位置データを判定および／または報告す
る機会がある場合にのみアクティブになるようにＰＤＵ
４０をプログラムできるので、信頼性が向上される。こ
れはバッテリ電力を節電し、ＰＤＵ４０の寿命を延長す
る。
【００４０】図７に戻って、起動イベントが生じていな
いとタスク１２０が判断すると、プログラム制御はタス
ク１１８に戻り、ＰＤＵ４０は非アクティブ動作モード
に維持される。一方、起動イベントが発生したとタスク
１２０が判断すると、ＰＤＵ４０のプログラム制御は動
作手順１１２に進む。
【００４１】図８は、動作手順１１２のフローチャート
を示す。手順１１２に入ると、タスク１２４が実行さ
れ、ＰＤＵ４０の受信機４６（図３参照）を付勢または
パワーアップする。受信機４６をパワーアップすること
により、ＰＤＵ４０は多くの電気エネルギを消費し始め
る。しかし、ＰＤＵ４０は、遠隔位置判定にとって重要
な可能性の高いタスクも実行し始める。
【００４２】特に、受信機４６は上空の衛星１４によっ
て放送される捕捉信号を受信し、捕獲し、この信号に同
期することができる（図６のタスク１００参照）。ＰＤ
Ｕ４０が捕捉信号によって伝えられる有効データを読み
取ることができる場合に、この捕捉信号は捕獲されたと
みなされる。捕捉信号のドップラおよび伝搬時間のばら
つきによって、受信機は捕捉時間に同期する前に、ある
期間の間探索する必要がある。さらに、受信機４６は２
つ以上のセル３４（図２参照）に関連する捕捉信号の間
で区別する必要がある。従って、適切な時間期間の後、
捕捉信号が獲得されたかどうか問い合わせタスク１２６
は調べる。
【００４３】ＰＤＵ４０がある理由で捕捉信号を獲得で
きないことがある。例えば、ＰＤＵ４０が水中や、地下
や、屋内や、干渉構造物の付近にいる場合がある。ＰＤ
Ｕ４０が捕捉信号を獲得できなかったとタスク１２６が
判断すると、タスク１２８はテーブル１２２（図１０参
照）にプログラムされた起動イベント・パラメータを調
整し、プログラム制御は図７で説明した非アクティブ手
順１１０に戻る。例えば、ＰＤＵ４０がある将来の時点
で捕捉信号を獲得することを再び試みるようにウェイク
アップ・パラメータを変更することによって、起動イベ
ント・パラメータを調整することができる。このような
将来の時点または現在時間と将来の時点との間の期間
は、テーブル１２２にプログラムすることができる。
【００４４】従って、捕捉信号を捕捉できない場合、Ｐ
ＤＵ４０は非アクティブ状態になり、新たな起動イベン
トが生じるまで電力消費を最小限に抑える。新たな起動
イベントは所定の将来の時点に発生してもよいが、その
必要はない。ＰＤＵ４０は捕捉信号の獲得を、位置を判
定しおよび／またはその位置をＭＯ２８（図１参照）に
報告できる成功率の予測として利用する。捕捉信号が獲
得できない場合、ＰＤＵ４０は非アクティブ状態にな
り、貴重なデータを生成する可能性の低い動作を継続せ
ずに、電力を節電する。
【００４５】捕捉信号が獲得されたとタスク１２６が判
断すると、位置判定および／またはこの位置を報告でき
る可能性が高いとＰＤＵ４０は判断する。従って、タス
ク１３０はトランシーバ４２（図３参照）のパラメータ
を調整して、捕捉信号が獲得された衛星１４との通信を
同期させたり、調整する。この同期は捕捉信号を受信す
ることに応答して行なわれ、この同期によってネットワ
ーク１２（図１参照）によって管理されるスペクトルを
最も効率的に利用できる。つまり、衛星１４と加入者装
置３０（図１参照）との間の通信を調整することによ
り、衛星１４を通過する通信の量は最大限にされ、位置
判定および他の通信をサポートする通信基盤の各加入者
に対するコストは低減できる。
【００４６】タスク１３０の次に、タスク１３２は送信
機４４（図３参照）を付勢し、ネットワーク１２（図１
２参照）にログオン・メッセージを送信する。ログオン
・メッセージは、このメッセージを送信するＰＤＵ４０
に関連する固有の識別番号を含むことが好ましい。ネッ
トワーク１２、特にその近傍のＣＳＯ１６は、ネットワ
ーク１２から位置判定や通信サービスを得るために識別
されたＰＤＵ４０に登録する要求として、このログオン
・メッセージを解釈する。タスク１３２は、メッセージ
が送信されるとすぐにＰＤＵ４０の送信機４４をパワー
ダウンすることが好ましい。送信機４４を付勢すること
により、ＰＤＵ４０はかなりの量のエネルギを消費する
ことが当業者に理解される。しかし、送信機４４はログ
オン・メッセージを送信する極めて短い期間の間のみ起
動するだけでよい。従って、電力損は比較的少なくて済
む。
【００４７】ＰＤＵ４０を登録すべきかどうか、またＰ
ＤＵ４０をどのようにして登録するかを判断するためネ
ットワーク１２が用いる特定の処理は本発明にとって重
要ではない。サービスを受信するためネットワーク１２
がＰＤＵ４０を登録したかどうかを示す肯定応答(ackno
wledgement) メッセージを返送することによって、ネッ
トワーク１２はログオン・メッセージに応答する。タス
ク１３２の次に、ＰＤＵ４０は問い合わせタスク１３４
を実行して、ログオン・メッセージが受信されたかどう
かを調べる。加入者装置３０（図１参照）によって受信
されるメッセージを放送する特定のチャンネルに受信機
４６（図３参照）を同調することにより、タスク１３４
は実行される。特定のＰＤＵの識別番号を含めることに
より、肯定応答メッセージは特定のＰＤＵ４０に宛てる
ことができる。
【００４８】ログオン肯定応答が受信されていないとタ
スク１３４が判断すると、プログラム制御はタスク１２
８に進み、起動イベント・パラメータを変更し、非アク
ティブ動作モードになる。ネットワーク１２はいくつか
の理由により登録を拒否することがある。例えば、優先
度の高い通信トラヒックがネットワーク１２を飽和状態
にしていたり、登録を要求する特定のＰＤＵ４０が過去
のサービスについて料金を支払っていない場合がある。
これらの場合や他の場合には、手順１１０に戻ることに
よりタスク１２８は非アクティブになり、電力を節約
し、ある将来の時点でウェイクアップして、ネットワー
ク１２に再びアクセスすることを試みる。非アクティブ
になることにより、バッテリ寿命およびＰＤＵ４０のそ
の後の有用性は延長される。
【００４９】ログオン肯定応答が受信されたとタスク１
３４が判断すると、タスク１３６はこの肯定応答に含ま
れるデータに基づいて位置判定パラメータを設定する。
位置判定パラメータを設定することにより、ＰＤＵ４は
ネットワーク１２にとって最良の結果となる特定のパラ
メータを用いて動作するようにプログラムされる。例え
ば、本発明の遠隔位置判定実施例では、このようなパラ
メータは、タスク１０６〜１０８（図６参照）で説明し
たように、衛星１４で受信される位置パルスを送信する
際に用いる特定の周波数チャンネルおよび時間スロット
を指定できる。さらに、このようなパラメータは、位置
パルスの間の特定の期間を指定できる。好適な実施例で
は、この期間は約５秒であるが、この値は用途に応じて
増減することができる。タスク１３６は、適切なデータ
をＰＤＵ４０のメモリ５８に書き込み、特に、このメモ
リに格納された位置判定パラメータ・テーブル１３８
（図１０参照）に書き込むことにより位置判定パラメー
タを設定する。タスク１３６の次に、位置判定や他の活
動に従事できる可能性があるとＰＤＵ４０は判断し、プ
ログラム制御は待機手順１１４に進む。
【００５０】図９は、待機手順１１４のフローチャート
を示す。手順１１４に入ると、ＰＤＵ４０はタスク１４
０においてあるバックグランド・タスクを実行し、例え
ば、タスク１２６（図８参照）で獲得された捕捉信号の
追跡を継続したり、自局の内部クロックを維持したりす
る。タスク１４０の次に、ＰＤＵ４０はネットワーク１
２との協調的な通信を介して位置判定活動に従事する必
要があるかどうか問い合わせタスク１４２は調べる。こ
れは、位置判定活動が必要なことを示すように通常設定
されるプログラム可能なパラメータである。
【００５１】位置判定活動に従事するため、ＰＤＵ４０
はタスク１４４を実行し、これは直接あるいはネットワ
ーク１２との協調的な通信を介して間接的に、ＰＤＵ４
０の位置をネットワーク１２に通知するように構成され
る。この意味では、協調的な通信(cooperative communi
cation) とは、一方の局が情報を送信して、他方の局が
事前の取り決めにより、この情報を解釈して位置判定を
行なう通信のことである。特に、本発明の遠隔位置判定
実施例では、タスク１４４は適切な時間に位置パルスを
送信する。この適切な時間は、タスク１３６（図８参
照）に基づいて設定済みである。送信機はできるだけ遅
く付勢され、位置パルスのタイミング条件を満たし、か
つ、位置パルスの送信後できるだけ速く除勢され、電力
消費を最小限に抑えることが好ましい。待機手順１１４
はループ方式で実行されるため、任意の数のパルスを送
信するためタスク１４４は反復的に実行される。
【００５２】本発明の前述のローカル位置判定実施例で
は、図９において点線部で示される別のタスク１４４’
が前述のタスク１４４の代わりに実行される。ローカル
位置判定実施例では、ＰＤＵ４０は自局の位置を判定す
るか、あるいは自局の位置判定に対処するためデータを
少なくとも収集する。従って、タスク１４４’におい
て、ＰＤＵは上空の衛星１４から位置パルスを放送する
チャンネルに受信機４６（図３参照）を同調させて、位
置パルスについて時間および回数スタンプを測定し保存
する。時間および回数スタンプは、メモリ５８（図３参
照）のデータ・ログ・テーブル１４６（図１０参照）に
保存することができる。つまり、タスク１４４’はタス
ク１０６（図６参照）で説明したのと実質的に同じタス
クを実行する。
【００５３】タスク１４４または１４４’の次に、ある
いは位置判定活動が必要ないとタスク１４２が判断する
と、手順１１４は問い合わせタスク１４８を実行し、環
境を監視する必要があるかどうか調べる。この判定は、
メモリ５８（図３参照）内のプログラム可能なパラメー
タを調べることによって行なうことができる。環境監視
が必要な場合、タスク１５０は必要に応じて適切なセン
サを付勢して、センサ部５４の各センサからデータを取
得し、センサ・データを保存する。このセンサ・データ
はデータ・ログ・テーブル１４６（図１０参照）に保存
することができる。
【００５４】タスク１５０の次に、あるいは環境監視が
必要ないとタスク１４８が判断すると、手順１１４は問
い合わせタスク１５４を実行する。タスク１５４は、受
信機４６（図３参照）がＰＤＵ４０に宛てられたネット
ワーク１２からの着信信号を検出したかどうか調べる。
着呼が設定されつつあること、あるいは位置判定活動に
ついてネットワーク１２がＰＤＵ４０との通信を試みて
いることを着信信号は示す。
【００５５】タスク１５４が着信メッセージを検出する
と、タスク１５６が実行される。着信メッセージが着呼
を示す場合、タスク１５６は呼設定を完了するために必
要なあらゆる行動を行なう。このような行動は本発明に
とって重要でないが、電話通信において一般的な呼の
「応答」や「オフフック」に相当する活動を含んでもよ
い。メッセージ自体にデータが伴う場合、タスク１５６
はこのデータをメモリ５８に保存する。メッセージに伴
うデータには、例えば、緯度および経度の地理位置デー
タが含まれる。このような地理位置データは、本発明の
遠隔位置判定実施例では処理センタによって計算され
る。このような位置データは、データ・ログ・テーブル
１４６（図１０参照）に保存できる。
【００５６】呼において受信されたデータは、所定の行
動をとるためＰＤＵ４０に対するコマンドまたは命令と
して解釈され、タスク１５６は指示された行動をとる。
例えば、このようなコマンドまたは命令により、タスク
１５６は、ネットワーク１２を介して発呼側からコマン
ドと共に受信されたプログラミング・データをメモリ５
８に保存することができる。前述のように、このような
プログラミング・データは、ＰＤＵ４０が非アクティブ
・モードから動作可能になる前に満たさなければならな
い所定の条件を記述するデータを含む。同様に、コマン
ドによりＰＤＵ４０は送信機４４（図３参照）をパワー
アップし、ネットワーク１２を介して発呼側に適切な応
答を送信することができる。この応答には、データ・ロ
グ・テーブル１４６（図１０参照）に保存されたデータ
が含まれる。従って、着呼を利用して、位置データおよ
び／または位置以外の環境データを取得することができ
る。応答データは他の動作パラメータを記述してもよ
い。例えば、このようなデータは、現在の周波数，時間
スロットおよび／またはＰＤＵ４０がネットワーク１２
を介して通信するために用いられる他の動作パラメータ
について発呼側に通知することができる。このように、
独立した指向性ホーミング受信機(homing receiver) を
指示された動作パラメータに同調させて、ＰＤＵ４０の
位置を正確に求めて、ＰＤＵ４０を物理的に求めること
ができる。あるいは、このような返送されたデータは、
ＰＤＵ４のバッテリ状態や、ＰＤＵ４０の現在のプログ
ラミングについて記述することができる。タスク１５６
は、送信後できるだけすぐに送信機４４をパワーダウン
して、電力損を最小限に抑えることが好ましい。
【００５７】タスク１５６の次に、あるいは着信メッセ
ージを受信していないとタスク１５４が判断すると、タ
スク１５８はコールイン(call-in) 動作モードに入るか
どうか判断する。コールイン・モードでは、ＰＤＵ４０
はネットワーク１２を介して発呼を行ない、自局の地理
位置を報告し、自局に与えられるコマンドに応答する。
いつコールイン動作モードに入るかを知らせるイベント
は、メモリ５８（図３参照）に格納されたコールイン・
イベント・テーブル１６０（図１０参照）に保存される
イベント・パラメータを介してプログラムすることがで
きる。これらのイベント・パラメータは、テーブル１２
２で説明した起動イベント・パラメータと同様に動作す
る。さらに、このようなコールイン・イベント・パラメ
ータは、位置判定活動などの他の活動の完了時にコール
イン・イベントを知らせるように構成することができ
る。つまり、ＰＤＵの位置が所定の精度で判定された後
に、あるいは所定の量の時間および回数スタンプ・デー
タが収集された後に、あるいは他の所望のイベントが発
生した場合に、タスク１５８がコールイン・イベントを
宣言できるように、テーブル１６０を構成することがで
きる。位置判定および位置報告は同時に行なう必要はな
いことが当業者に理解される。例えば、ＰＤＵ４０は複
数の非アクティブおよび動作モードを繰り返して、各コ
ールイン・サイクルにおいて地理位置および／または環
境監視に関する複数のデータ・ポイントを収集するよう
にプログラムできる。このコールイン・サイクルは、通
信サービス・レートが最低になることが予想される時間
に生じるように、必要に応じてプログラムできる。
【００５８】コールイン・イベントが発生したとタスク
１５８が判断すると、タスク１６２は呼を管理する。特
に、タスク１６２は送信機４４をパワーアップして、ネ
ットワーク１２を介して呼を設定する。前述のように、
本発明の好適な実施例では、ネットワーク１２およびそ
れに結合されたＰＳＴＮ２２を介して、任意の電話番号
に呼を起こすことができる。しかし、ＰＤＵ４０は、呼
を期待しているＭＯ２８に呼を起こすことが好ましい。
ＭＯ２８の電話番号は、メモリ５８（図３参照）に保存
されたプログラム可能なパラメータ１６４（図１０参
照）である。呼が設定されると、ＰＤＵ４０はデータ・
ログ・テーブル１４６（図１０参照）に保存されたデー
タによって決まる自局の地理位置を報告し、ＭＯ２８に
よって発行されるコマンド（環境データの転送や、新た
なプログラミング・パラメータの保存など）に応答す
る。従って、タスク１６２はタスク１５６で説明したの
と同様に動作する。ＭＯ２８との通信が完了すると、タ
スク１６２は呼を終了し、送信機４４をパワーダウンす
る。
【００５９】タスク１６２の次に、あるいはコールイン
・イベントが発生していないとタスク１５８が判断する
と、ＰＤＵ４０が「スリープ状態」になるべきか問い合
わせタスク１６６は調べる。つまり、タスク１６６は待
機モードを終了し、非アクティブ・モードに戻るべきか
判断する。タスク１６６による判定は、メモリ５８（図
３参照）に保存されたスリープ・イベント・テーブル１
６８（図１０参照）を調べることによって行なわれる。
テーブル１２２，１６０（図１０参照）で説明したよう
に、テーブル１６８はイベントを定義するデータを保存
する。このようなイベントは、時間や、センサ読み取り
値や、タスク１４４または１６２の実行など他のイベン
トの完了に基づいている。ＰＤＵ４０を待機モードに維
持すべきであるとタスク１６６が判断すると、プログラ
ム制御は前述のタスク１４０に戻る。ＰＤＵ４０は非ア
クティブ・モードになるべきであるとタスク１６６が判
断すると、プログラム制御は図７で説明した非アクティ
ブ手順１１０に戻る。
【００６０】待機動作モードにより、ＰＤＵ４０は自局
の地理位置を判定する活動に従事することができ、自局
の環境を監視することができ、ネットワーク１２および
ＭＯ２８と通信することができる。ＰＤＵ４０はプログ
ラム可能なため、ＰＤＵ４０に自局の位置を判定させ、
環境データを収集させる回数や他の条件において大きな
柔軟性が得られる。さらに、ＭＯ２８と通信する機会が
できることにより、ＰＤＵ４０が屋外にいる場合にこの
プログラミングを変更することができる。特に、前回報
告されたデータや、ＰＤＵ４とは関係ない他の状況に応
答して、位置判定および環境監視の計画全体を必要に応
じてＭＯ２８によって変更することができる。さらに、
ＰＤＵ４０はプログラム可能なため、位置判定や位置報
告に用いられるサービスのコストを、ＭＯ２８の必要を
満たす最小限必要なサービスに合わせることができる。
従って、本発明により多くの低コストの遠隔位置判定用
途に対応することができる。
【００６１】図１１は、位置判定手順１７０のフローチ
ャートを示す。本発明の遠隔位置判定実施例では、手順
１７０はＣＳＯ１６（図１参照）において実施される
が、その正確な位置は重要な要素ではない。ローカル位
置判定実施例では、この手順はＰＤＵ４０またはＭＯ２
８において実施される。
【００６２】手順１７０は、位置パルスの受信に応答し
て、記録された着信時間タグおよび着信回数タグに対し
て処理する。これらのタグについては、タスク１０６〜
１０８（図６参照）およびタスク１４４’（図９参照）
において説明済みである。タグは、データ・レコードに
おいて、一つのＰＤＵ４０に関する一つの位置パルスを
記述する一つのレコードと関連している。手順１７０
は、必要に応じて、タスク１７２を実行し、位置レコー
ドを受信し、保存する。ＣＳＯ１６またはＭＯ２８が処
理センタとして機能する場合に、タスク１７２は実行さ
れる。位置レコードが保存されると、特定のＰＤＵ４０
の位置レコードの数が所定の閾値を越えるかどうか問い
合わせタスク１７４は調べる。ＰＤＵの地理位置の判定
を開始するために、少なくとも一つのレコードが必要で
あり、より高い精度で地理位置を判定するためにはさら
の多くのレコードが必要となる。異なる用途では、地理
位置を計算するために要する精度も異なる。位置レコー
ドの数が不十分である限り、プログラム制御タスク１７
２にループバックし、さらに位置レコードを収集する。
【００６３】特定のＰＤＵ４０に対する地理位置計算を
開始するために十分な数の地理位置レコードがあるとタ
スク１７４が判断すると、タスク１７６は位置レコード
を形成するために用いられる衛星１４のセルラ区域を割
り出す。つまり、レコードの着信時間タグに示された時
間において、セル３４（図２参照）によってカバーされ
る地表の区域が求められる。この区域は、時間に対する
衛星の軌道形状を定義するテーブル（図示せず）を調べ
ることによって求めることができる。軌道２０（図１参
照）は比較的安定しており、起動２０の特性および衛星
１４のアンテナ８２（図５参照）を把握することによ
り、有効セルラ区域は、位置レコードから時間のパラメ
ータが与えられると明確に求めることができる。
【００６４】図１２は、地理位置を判定する際に用いら
れる計算を図式的に表す。セル３４（図２参照）の境界
は、図１２では曲線１７８によって示されている。曲線
１７８は、例えば、緯度および経度を有する地図上に重
ねてもよい。図１２は、わかりやすいように一つの曲線
１７８のみを示しているが、複数の地理位置レコードに
相当する複数の曲線１７８を地図に重ねてもよいことが
当業者に理解される。図１１および図１２において、タ
スク１７６の次に、タスク１８０は各地理位置レコード
について着信時間（time-of-arrival: ＴＯＡ）サーク
ル１８２と、着信回数（frequency-of-arrival: ＦＯ
Ａ）曲線１８４とを生成する。図１２は、わかりやすい
ように１つのＴＯＡサークル１８２とＦＯＡ曲線１８４
のみを示している。図１２に示すように、ＴＯＡサーク
ル１８２は球状であり、地球の表面との交差はＰＤＵ４
０の可能な位置を定める円をなす。この球の半径は、Ｐ
ＤＵ４０と衛星１４との間を移動する信号の伝搬遅延に
基づいて決定される。この可能な位置は、ＴＯＡサーク
ル１８２の円周上にある。図１２はわかりやすいように
一つのＴＯＡサークル１８２のみを示しているが、複数
の地理位置レコードからの複数のサークル１８２がある
程度互いに重複して、衛星１４とＰＤＵ４０とが互いに
接近している場合には、送信される位置パルスから円の
直径は小さくなることが当業者に理解される。
【００６５】ＦＯＡ曲線１８４は可能な位置を表す双曲
線であり、各位置レコードに見られるドップラを有する
位置パルスが得られる。図１２はわかりやすいように一
つのＦＯＡ曲線１８４のみを示しているが、複数の曲線
は一般に図１２に示す曲線と同様な他の曲線と類似して
いるが、わずかに回転されていることが当業者に理解さ
れる。
【００６６】複数の地理位置レコードがタスク１８０に
よって判定されると、ＴＯＡサークル１８２およびＦＯ
Ａ曲線１８４に伴う誤差の最小二乗加重平均を行なうこ
とによって、一つの誤差楕円(error ellipse) が得られ
る。測定誤差は多くの発生源から発生し、例えば、熱雑
音，発振器のずれなどがある。誤差楕円内の区域は、Ｐ
ＤＵ４０のもっとも可能性の高い位置を示している。
【００６７】タスク１８０の次に、タスク１９０は曲線
間の交差を見つけ出す。図１２に示すように、ＴＯＡサ
ークル１８２とＦＯＡ曲線１７８は２つの点で互いに交
差するので、曖昧さが存在する。境界曲線１７８によっ
て示されるように位置パルスが記録されたセル３８の識
別を調べることにより、この曖昧さは解決される。
【００６８】複数の地理位置レコードを利用する場合、
誤差楕円間の交差の領域の近似的な中心は、ＰＤＵ４０
の地理位置を示す。地理位置判定の精度は、誤差楕円の
積分および誤差確立の円の「事前の」把握によって反映
される。タスク１８０，１９０の計算においてより多く
の位置レコードを含めることにより、この領域は小さく
なり、地理位置はより正確になる。前述のように、所望
の精度を実現するために必要な数の位置パルスが生成さ
れ、監視されるように、ＰＤＵ４０をプログラムするこ
とができる。
【００６９】図１１において、タスク１９２，１９４
は、本発明の遠隔位置判定実施例においてＣＳＯ１６に
よって実施される。タスク１９２はＰＤＵ４０に自局の
位置をＰＤＵ４０に通知するメッセージを送出し、タス
ク１９４は将来の課金目的のために処理を記録する。課
金レコードは、ネットワーク１２を介して適切な時間に
適切な課金センタ（図示せず）に送ってもよい。図９で
説明したように、ＰＤＵ４０は自局の地理位置データを
テーブルに保存し、この地理位置データをＭＯ２８に適
切な時間に送信することができる。あるいは、ＣＳＯ１
６が地理位置データをＭＯ２８に直接送出できることは
もちろんである。
【００７０】通信システム（１２）と協調して移動位置
判定装置（ＰＤＵ）（４０）を運用する方法が請求さ
れ、この方法は、前記通信システム（１２）から捕捉信
号を受信する段階（１２６）と、前記ＰＤＵ（４０）の
位置を判定し、報告するため、前記通信システム（１
２）と協調的に通信を行なう（１４４，１４４’）段階
とによって構成され、前記通信する段階は、前記捕捉信
号の受信に応答して、前記通信システム（１２）によっ
て受信される前記ＰＤＵ（４０）からのメッセージの送
信を介して実施される。
【００７１】前記通信する段階は、前記通信システム
（１２）において受信するため、前記ＰＤＵ（４０）か
ら第１および第２位置信号を送信する段階（１４４）か
らなり、前記第２位置信号は所定の時間量によって前記
第１信号から遅延される（１３６）ことが望ましい。ま
た、前記受信する段階の前に、所定のイベントの発生時
（１２０）に動作可能になるように前記ＰＤＵ（４０）
をプログラムする段階（１５６，１６２）からなること
が望ましい。また、前記プログラムする段階は、前記通
信システム（１２）からプログラミング・データを受信
する段階（１５６，１６２）と、前記プログラミング・
データに応答して、前記ＰＤＵ（４０）が動作可能にな
る（１２０）前に満たさなければならない条件を記述す
るデータを保存する段階（１５６，１６２）とからなる
ことが望ましい。
【００７２】また、前記プログラミング・データ受信
し、保存する段階（１５６，１６２）を反復して、前記
条件の特性を変更することが望ましい。また、前記方法
は、前記所定のイベントに応答して、前記ＰＤＵ（４
０）付近の環境を監視する段階（１４８）と、前記環境
を記述するデータを前記ＰＤＵ（４０）から前記通信シ
ステム（１２）に送信する段階（１５６，１６２）とを
さらに含んで構成されることが望ましい。また、前記方
法は、前記ＰＤＵ（４０）に位置以外のデータを前記通
信システム（１２）に送信するように指示するメッセー
ジを前記通信システム（１２）から受信する段階（１５
６，１６２）と、前記メッセージの受信に応答して、前
記位置以外のデータを前記通信システム（１２）に送信
する段階（１５６，１６２）からなることが望ましい。
また、前記位置以外のデータは、現在送信される送信の
動作パラメータを記述するデータからなることが望まし
い。
【００７３】さらに、通信システム（１２）によって提
供される通信サービスを利用することにより、遠隔位置
の監視局（２８）から移動体を追跡する方法が請求さ
れ、この方法は、位置判定装置（ＰＤＵ）（４０） と
前記移動物とを物理的に関連する段階と、所定のイベン
ト（１２０）の発生時に動作可能になるように前記ＰＤ
Ｕ（４０）をプログラムする段階と、前記所定のイベン
ト（１２０）に応答して、前記ＰＤＵ（４０）と前記通
信システム（１２）との間の協調的な通信を介して前記
ＰＤＵ（４０）の現在位置を判定する段階（１４２）と
によって構成される。
【００７４】本方法は、前記通信システム（１２）にお
いてノードとして機能する軌道衛星（１４）から捕捉信
号を送信する段階と、前記ＰＤＵ（４０）において前記
捕捉信号を受信する段階（１２６）とをさらに含んで構
成され、前記受信する段階（１２６）は前記所定のイベ
ント（１２０）に応答して、かつ、前記判定する段階
（１４２）の前に実行されることが望ましい。前記判定
する段階（１４２）は、前記捕捉信号に応答して、前記
通信システム（１２）において受信するため、前記ＰＤ
Ｕ（４０）から位置信号を送信する段階からなり、前記
位置信号は前記ＰＤＵ（４０）の位置を前記通信システ
ム（１２）に通知すべく構成されることが望ましい。ま
た、前記軌道衛星（１４）は前記ＰＤＵ（１４）に対し
て宇宙において移動し、前記判定する段階（１４２）
は、前記捕捉信号に応答して、前記通信システムで受信
する（１０６）ために前記ＰＤＵ（４０）から第１およ
び第２位置信号を送信する（１４４）段階からなり、前
記衛星（１４）が前記第１および第２位置信号を２つの
異なる空間位置において受信できるように、前記第２位
置信号は前記第１位置信号から所定の時間量だけ遅延さ
れることが望ましい。また、前記方法は、前記位置を記
述するデータを前記通信システム（１２）を介して前記
監視局（２８）に伝える段階をさらに含んでなることが
望ましい。また、前記通信システム（１２）は、地球の
周りに分散された衛星網（１４）を含み、前記協調的な
通信は無線周波スペクトルの所定の一部によって伝達さ
れ、前記方法は、地球の表面近傍のさまざまな位置にお
いて前記無線周波スペクトルの前記一部を再利用して、
前記協調的な通信と同時に行なわれる他の通信を伝達す
る段階と、前記他の通信が主に都市区域において行なう
ことができるように前記ＰＤＵ（４０）を主に郊外区域
において配置する段階とからなることが望ましい。ま
た、前記プログラムする段階は、前記通信システムを介
してプログラミング・データを前記ＰＤＵに送信する段
階（１５６，１６２）と、前記プログラミング・データ
に応答して、前記ＰＤＵ（４０）が動作可能になる（１
２０）前に満たさなければならない条件を記述するデー
タを保存する（１５６，１６２）段階とからなることが
望ましい。また、前記方法はさらに、前記送信し、保存
する段階（１５６，１６２）を反復して、前記条件の特
性を変更する段階からなることが望ましい。また、前記
方法はさらに、前記所定のイベントに応答して、前記Ｐ
ＤＵ（４０）付近の環境を監視する段階（１４８）と、
前記環境を記述するデータ前記ＰＤＵ（４０）から前記
通信システム（１２）に送信する段階（１６２）とから
なることが望ましい。前記方法はさらに、位置以外のデ
ータを前記通信システム（１２）に送信するように前記
ＰＤＵ（４０）に指示するメッセージを前記通信システ
ムから前記ＰＤＵ（４０）において受信する（１５４）
段階と、前記メッセージの受信（１５４）に応答して、
前記ＰＤＵ（４０）から前記通信システムに前記位置以
外のデータを送信する（１５６）段階とからなることが
望ましい。
【００７５】また、音声通信を伝達し、かつ監視局（２
８）と遠隔位置の移動体との間でデータ通信を伝達し
て、前記移動体の位置判定を行なう通信統合システム
（１０）が請求され、、このシステムは地球を周回する
無線通信局（１４）の集合（１２）と、前記集合（１
２）を介して音声通信を行なうように構成された第１加
入者装置（３８）の集合と、前記集合（１２）を介して
データ通信を行なうように構成され第２加入者装置（４
０）の集合であって、それぞれの第２加入者装置（４
０）は前記衛星（１４）の少なくとも一部と協調して構
成され、前記第２加入者装置（４０）の位置を記述する
データを生成する第２加入者装置（４０）の集合と、前
記衛星（１４）の少なくとも一部とデータ通信を行なっ
て、前記位置データを前記監視局（２８）に送信する手
段（６０）とによって構成される。
【００７６】前記無線通信局（１４）は、前記第１およ
び第２加入者装置（３８，４０）が実質的に同じ無線周
波スペクトルを利用するように、前記第１および第２加
入者装置（３８，４０）と協調して構成されることが望
ましい。前記第２加入者装置（４０）のそれぞれは、メ
モリ（５８）と、トランシーバ（４２）と、前記メモリ
（５８）および前記トランシーバ（４２）に結合される
プロセッサ（５２）とからなり、該プロセッサは前記ト
ランシーバ（４２）において受信されたプログラミング
・データを検索し、前記プログラミング・データを前記
メモリ（５８）に保存し、前記プログラミング・データ
に応答して前記第２加入者装置（４０）の動作を制御す
ることが望ましい。前記第２加入者装置（４０）のそれ
ぞれの前記トランシーバ（４２）は送信機（４４）と受
信機（４６）とからなり、それぞれの送信機（４４）お
よび受信機（４６）は前記無線通信局（１４）の一つと
通信するように構成され、前記第２通信装置（４０）の
それぞれは、前記送信機（４４）および前記受信機（４
６）に選択的に結合されるバッテリをさらに含んで構成
され、前記プログラミング・データの少なくとも一部は
前記プロセッサ（５２）に指示して、前記バッテリを前
記送信機（４４）および受信機（４６）に結合すること
を制御させて、非アクティブ動作モード（１１０）にお
いて、前記バッテリ（５０）は前記送信機（４４）およ
び前記受信機（４６）のいずれにも結合せず、待機動作
モード（１１２，１１４）において、前記バッテリは前
記受信機に結合し、コールイン動作モード（１１２，１
１４）において、前記バッテリ（５０）は前記受信機
（４６）および送信機（４４）の両方に結合することが
望ましい。送信手段（６０）は、無線通信局（１４）の
前記集合（１２）と無線通信を行ない、かつ、一般交換
通信網（２２）に結合される処理局（１６）からなり、
該処理局（１６）は前記の位置を記述するデータから位
置を判定するように構成されることが望ましい。
【００７７】以上、本発明は、遠隔位置判定を行なう改
善されたシステム，方法および／または装置を提供す
る。本発明の好適な実施例による位置判定は世界的な規
模であり、信頼性が高く、柔軟性があり、低コストであ
る。世界的な規模は、ネットワーク１２によって提供さ
れる広域通信基盤によって実現される。信頼性は、ネッ
トワーク１２の普遍的な有効サービス圏と、ＰＤＵ４０
の電力管理と、位置判定および位置報告の両方を行なう
ために一つの通信ネットワークを利用することとによっ
て実現される。位置データを生成し、かつ／または通信
する可能性が高い場合にのみ、ＰＤＵ４０は動作状態に
なる。ＰＤＵ４０の電力管理は、バッテリ寿命を延長す
る。柔軟性は、ＰＤＵ４０がプログラム可能なことによ
って実現される。ＰＤＵ４０がプログラム可能なことに
より、コストを最小限に抑えることができる。これは、
所望の追跡程度を実現するために必要な通信サービスの
みを利用するためである。さらに、本発明が低コストで
あることは、位置判定のみならず音声通信などのさまざ
まな用途に対応する通信基盤を利用することによって実
現される。従って、基盤の固定費は、各用途が基盤を利
用することに比例してさまざまな用途によって対処でき
る。
【００７８】本発明について、好適な実施例を参照して
説明してきた。しかし、本発明の範囲から逸脱せずに、
これらの好適な実施例において変更や修正が可能なこと
が当業者に理解される。例えば、本明細書で説明した機
能と実質的に同じ機能を実現するためさまざまな別の手
順を考案することができる。本明細書で説明した以外の
メモリ構造も利用できる。さらに、本明細書で説明した
好適な実施例は特定の軌道形状，アンテナ圏形状および
位置判定アルゴリズムに関しているが、本発明は実質的
に同じ機能を実現する異なる形状やアルゴリズムにも適
用できることが当業者に理解される。当業者に想起され
るこれらおよび他の変更や修正は、本発明の範囲に含ま
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する環境を示す。
【図２】通信システムにおいてノードとして機能する衛
星無線通信局の動作を介して、地球の表面に形成される
例示的なセルラ・パターンを示す。
【図３】通信システムを介して通信を行なう位置判定装
置（ＰＤＵ）のブロック図を示す。
【図４】通信システムにおいてノードとして機能する中
央交換局（ＣＳＯ）のブロック図を示す。
【図５】衛星無線通信局のブロック図を示す。
【図６】衛星無線通信局によって実行されるタスクのフ
ローチャートを示す。
【図７】非アクティブ・モードで動作する場合に、ＰＤ
Ｕによって実行されるタスクのフローチャートを示す。
【図８】動作モードで動作する場合に、ＰＤＵによって
実行されるタスクのフローチャートを示す。
【図９】待機モードで動作する場合に、ＰＤＵによって
実行されるタスクのフローチャートを示す。
【図１０】ＰＤＵのメモリ内に保存されるメモリ構造に
維持されるデータ項目の例示的なブロック図を示す。
【図１１】位置を判定するため処理センタによって実行
されるタスクのフローチャートを示す。
【図１２】ＰＤＵの位置を判定するために利用できる処
理の一つの実施例を図式的に示す。
【符号の説明】
１０ 環境 １２ 衛星通信ネットワーク １４ 軌道衛星 １６ 中央交換局（ＣＳＯ） １８ 地上制御局（ＧＣＳ） ２０ 軌道 ２２ ＰＳＴＮ ２４ クロスリンク ２６ 地上リンク ２８ 監視局（ＭＯ） ３０ 無線通信加入者装置 ３２ 加入者無線通信リンク ３４ セル ３６ アンテナ圏内 ３８ 音声加入者装置（ＶＳＵ）ＶＳＵ ４０ 位置判定装置（ＰＤＵ） ４２ 通信ネットワーク・トランシーバ ４４ 送信機 ４６ 受信機 ４８ アンテナ ５０ バッテリ部 ５２ プロセッサ ５４ センサ部 ５６ タイマ ５８ メモリ ６０ トランシーバ ６２ プロセッサ ６４ Ｉ／Ｏ部 ６６ タイマ ６８ メモリ ７０ ＰＳＴＮインタフェース ７２ クロスリンク・トランシーバ ７４ アンテナ ７６ 地球リンク・トランシーバ ７８ アンテナ ８０ 加入者装置トランシーバ ８２ アンテナ ８４ コントローラ ８６ メモリ ８８ タイマ １３８ 位置判定パラメータ・テーブル １４６ データ・ログ・テーブル １６０ コールイン・イベント・テーブル １６８ スリープ・イベント・テーブル
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−81820（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−88273（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−179035（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−126330（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−270422（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−75526（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 5/00 - 5/14 H04B 7/14 - 7/195 H04B 7/22 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の通信セルを投射する軌道衛星およ
    び監視局を有する通信システム（１２）と共働して移動
    位置判定装置（ＰＤＵ）（４０）を運用する方法であっ
    て： 前記複数の通信セルの１つから、前記軌道衛星から発し
    た捕捉信号を受信する段階（１２６）であって、前記軌
    道衛星は少なくとも前記１つの通信セルを前記ＰＤＵに
    向けて投射し、前記捕捉信号は少なくとも前記１つの通
    信セルの判定を可能にするセル位置情報を含むところ
    の、受信段階； 前記軌道衛星と共働的に通信する段階であって、少なく
    とも１つの位置パルスを交換して前記ＰＤＵの位置を判
    定し、前記位置を記述するデータを分析するために前記
    セル位置情報を利用するところの、通信段階；および前
    記位置の評価のために前記監視局に直ちに供給するた
    め、前記ＰＤＵから前記軌道衛星を介して前記通信シス
    テムへと、前記ＰＤＵの前記位置を記述する前記データ
    を送信する送信段階； によって構成されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 複数の通信セルを投射する軌道衛星を有
    する通信システム（１２）によって提供される通信サー
    ビスを利用して、遠隔位置の監視局（２８）から移動体
    を追跡する方法であって： 位置判定装置（ＰＤＵ）（４０）と前記移動体とを物理
    的に関連づける段階；所定のイベント（１２０）の発生
    に応じて動作状態となるように前記ＰＤＵ（４０）をプ
    ログラムする段階；および前記ＰＤＵが前記所定のイベ
    ント（１２０）に応答して、前記ＰＤＵのための現在位
    置を判定する判定段階であって、 i) 前記複数の通信セルのうちの１つのセルから、前記
    所定のイベントに応答して当該判定段階に先立って、前
    記軌道衛星から発した捕捉信号を受信するステップであ
    り、前記軌道衛星が前記少なくとも１つのセルを前記Ｐ
    ＤＵに向けて投射するところの、ステップ、 ii) 少なくとも１つの位置パルスを前記衛星と交換する
    ステップ、 iii) 前記少なくとも１つの位置パルスを用いて前記Ｐ
    ＤＵのための位置を記述するデータを判定するステッ
    プ、 iv) 前記セル位置情報を用いて前記位置を記述する前記
    データを分析する段階；および v) 前記位置の評価のために前記監視局に直ちに供給す
    るため、前記ＰＤＵから前記軌道衛星を介して前記通信
    システムへと、前記ＰＤＵの前記位置を記述する前記デ
    ータを送信するステップ、から成る判定段階； によって構成されることを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 音声通信を伝達し、監視局（２８）と遠
    隔位置の移動体との間でデータ通信を伝達し、前記移動
    体の位置を判定する通信統合システムであって： 地球を周回する無線通信局（１４）の集合（１２）であ
    って、前記無線通信局が、少なくとも１つの通信セルを
    前記移動体に向けて複数の通信セルを投射する、ところ
    の無線通信局の集合； 前記集合（１４）を介して音声通信を行なうように構成
    された第１加入者装置（３８）の集合； 前記集合（１２）を介してデータ通信を行なうように構
    成された第２加入者装置（４０）の集合であって、各第
    ２加入者装置（４０）は前記無線通信局の少なくとも一
    部と共働して構成され、前記第２加入者装置（４０）の
    位置を記述するデータを生成するのに用いる少なくとも
    １つの位置パルスを交換し、前記無線通信局のうち１つ
    の通信局の前記複数の通信セルの１つから発した捕捉信
    号が前記１つの通信セルのセル位置情報を含み、前記セ
    ル位置情報が前記第２加入者装置の前記位置を分析する
    ために用いられる、ところの集合；および前記無線通信
    局の少なくとも一部とデータ通信をする手段であって、
    前記位置の評価のために前記第２加入者装置から前記無
    線通信局を介して前記監視局へと、前記第２加入者装置
    と前記無線通信局との間で共働的に発生された前記第２
    加入者装置の前記位置を記述する前記位置データを直ち
    に送信するところの、手段； によって構成されることを特徴とする通信統合システム
    （１０）。
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